IoT ağlar için akıllı anten tabanlı çizelgeleme algoritmalarının incelenmesi
Analysis of smart antenna based scheduling algorithms for IoT networks
- Tez No: 766420
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEDAT GÖRMÜŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
IETF 6TiSCH protokol yığıtı zaman dilimi ve frekans kanalı kaynaklarını planlı bir şekilde kullanarak; güvenilir, kararlı ve düşük güç harcayan ağlar oluşturmayı amaçlar. Bu amaca ulaşabilmek için; 6TiSCH çizelgeleme fonksiyonunun, zaman dilimi ve frekans kanalı kaynaklarını radyo donanımları arasında en uygun şekilde dağıtması gerekir. Frekans kanalı kaynakları, antenlerin kapsama alanı içerisinde kullanılan diğer kablosuz teknolojiler (Wi-Fi, Bluetooth, diğer IEEE 802.15.4) ile beraber aynı frekans bandının paylaşıldığı durumlarda oldukça sınırlı olmaktadır. Benzer şekilde çok sayıda düğümden oluşan ve düğümlerin yoğun olarak yerleştirildiği, veri trafiğinin yüksek olduğu ağlarda zaman dilimi kaynakları da kısıtlı olabilmektedir. Bu durumda ağın performansını arttırmak için kapsama alanı değiştirilebilir antenlerin kullanılması çizelgelemeye uzamsal bir boyut kazandırarak kaynakların daha etkin kullanımını sağlar. Bu çalışmada; düşük karmaşıklıktaki Akıllı ve yönlü anten türlerinden iki tanesi (Anahtarlanabilir huzme anten ve Döner yönlü anten) IETF 6TiSCH protokol yığıtı ile uyumlandırılmış, ve uzamsal ayrımdan (spatial seperation) yararlanan bir ağ çözümü oluşturulmuştur. Literatüre katkı olarak; düğümlerin ağa senkronize olmadan birbirlerini tanımasına imkan veren komşu tanıma mekanizması, komşu düğümler ile maksimum yayın gücü elde edilen en iyi anten yön bilgisinin bulunmasını sağlayan bir yöntem ve kontrol ve veri paketlerinin sağlıklı bir şekilde gönderimi için iki adet hibrit çizelgeleme algoritması (dağıtık ve özerk, merkezi ve özerk) önerilmiştir. Akıllı ve yönlü antenlere sahip 6TiSCH düğümleri, bant genişliği kaynaklarını, zaman ve frekans boyutlarına ilave olarak uzamsal boyutta planlayarak, veri iletim oranı, harcanan enerji ve yaşanan uçtan-uca gecikme süresi ağ performansı ölçütleri bakımından geleneksel yöntemlere göre daha üstün performans sergilemişlerdir.
Özet (Çeviri)
IETF 6TiSCH protocol stack aims to create reliable, deterministic, and low-power wireless networks by using time slot and frequency channel resources in a planned way. To achieve this goal; the 6TiSCH scheduling function must distribute radio resources effectively among the wireless nodes. Frequency channel resources may be limited when the same frequency band is shared with other wireless technologies (i.e., Wi-Fi, Bluetooth, and other IEEE 802.15.4 networks) used within the same coverage area of the antennas. Similarly, time slot resources are also limited in dense networks consisting of many nodes, or when they have high data traffic. In this case, the use of antennas which can change their coverage area to increase the performance of the network, adds a spatial dimension to the scheduling and provides more efficient use of limited resources. In this study; two of the low complexity smart and directional antenna types (Switchable beam antenna and Steerable directional antenna) are integrated with the IETF 6TiSCH protocol, with the aim of creating a solution with higher spatial reuse. As a contribution to the literature; a novel neighbor discovery mechanism that allows nodes to discover each other before synchronization to the network, a method that provides the best antenna direction with neighbor nodes to obtain maximum signal strength, and two hybrid scheduling algorithms (distributed and autonomous, centralized and autonomous) for healthy transmission of control and data packets are proposed. 6TiSCH nodes equipped with smart and directional antennas improved the network performance metrics by scheduling bandwidth resources not only in the time and frequency domain but also in the spatial domain compared to traditional methods in terms of packet delivery ratio, energy consumption and end-to-end latency.
Benzer Tezler
- Simulation based lora base station placement optimization for smart city scenarios
Akıllı şehir senaryoları için benzetim tabanlı lora baz istasyonu konumlandırma optimizasyonu
GÖRKEM KARADENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM ERSOY
ÖĞR. GÖR. SİNAN IŞIK
- From media-based modulation to reconfigurable intelligent surfaces: Novel index modulation solutions
Ortam-tabanlı modülasyon'dan uyarlanabilir akıllı yüzeylere: Özgün indis modülasyon çözümleri
ZEHRA YİĞİT
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Modern haberleşme sistemlerinde kullanılan sıralı anten dizileri için minyatür faz kaydırma devrelerinin tasarımı
The design of prototype digital phase shifter circuits for consequent antenna series used in modern communication systems
ERCAN ATASOY
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR SIDDIK BİNBOĞA YARMAN
- Kablosuz haberleşme sistemleri için akıllı anten ve yansıtıcı yüzey tasarımları
Intelligent antenna and reflecting surface designs for wireless communication systems
YASİN CAN TEKKOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ELİF CANBİLEN
- 6N yüksek irtifa platform sistemleri için antipodal vivaldi anten tasarımı
Antipodal vivaldi antenna design for 6G high altitude platform system (HAPS)
ALİ ALPEREN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR