Geri Dön

K-bağlılık problemine yeni yaklaşımlar ve drone ağları üzerindeki uygulamaları

New approaches to k-connectivity problem and its applications on drone networks

  1. Tez No: 855404
  2. Yazar: MUSTAFA AŞÇI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ORHAN DAĞDEVİREN, PROF. DR. BÜLENT TAVLI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mühendislik Bilimleri, Computer Engineering and Computer Science and Control, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 148

Özet

Bağlılık, bir ağın en önemli özelliklerinden biridir. Bağlılık sağlanamadığında ağ içerisindeki iletişim sona ermektedir. Ağ içerisindeki iletişimin devam edebilmesi ağın en az 1-bağlı olduğunu göstermektedir. İletişimin gürbüzlüğünün sağlanabilmesi için ağın k-bağlılık değerinin bilinebilirliği son derece önemlidir. k-bağlı ağ, k-1 düğümün çalışmamasına rağmen bağlılık durumunu devam ettirir. 3-bağlı bir ağda iletişimin sona ermesi için en az 3 düğümün bozulması veya ölmesi gerekmektedir. k-bağlılık değerinin artması ağ iletişimini daha güvenli bir hale getirmektedir. k-bağlılık sadece ağın hata tahammülünü arttırmakla kalmaz, aynı zamanda paketlerin alternatif rota performansını da geliştirir. k-bağlılık değerinin hesaplanması ile ağı oluşturan yapıların (düğüm, sunucu, otonom cihazlar, hava aracı, vb.) çökmesi veya hata vermesi halinde alınabilecek önlemler belirlenebilir. Bu durumlarla karşılaşıldığında ağ yeniden bağlı hale getirilebilir ya da çökmeler sonucunda bağlılık sonlanmadan ağ üzerindeki trafik yeniden yönlendirilebilir. İnsansız Hava Araçları (İHA) ve drone üzerindeki teknolojik gelişmeler son yıllarda hız kazanmıştır. Günümüzde drone'lar telekomünikasyon, tarım, inşaat, nakliye, sağlık, askeri vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Drone teknolojileri kullanılarak geniş tarım arazileri sulanmakta, belirli bölgelere ürün teslimatları yapılmakta, acil durumlarda ambulans ve yangın söndürme amacıyla bölgeye yardım ulaştırılmakta, telsiz ve tasarsız ağlar oluşturulmakta, askeri alanlar taranmakta ve arama kurtarma operasyonları yapılmaktadır. Askeri arazilerde yapılan keşif, analiz, arama kurtarma gibi operasyonlarda ağın iletişimin devamlılığı ve elde edilen bilgilerin merkeze aktarımı son derece önem arz etmektedir. Hareket halinde k-bağlı ağın restorasyon problemi telsiz duyarga ağlarında P karmaşıklık kümesindeki olmasına rağmen drone'lar tarafından oluşturulan ağlarda NP-Zor'dur. Ağın amacına uygun hizmet etmesi ve veri akışının kesintisiz bir şekilde sağlanabilmesi için k-bağlılık özelliğinin sağlanması gerekmektedir. Bu kapsamda drone'lar tarafından oluşturulan bir ağın k-bağlı hale getirilmesi ve herhangi bir koşulda bağlılığın zedelendiği durumlarda ağın tekrardan k-bağlı hale getirilmesi bu tez çalışmasının konusunu oluşturmaktadır. Bu tez kapsamında, drone'lar tarafından en az hareket ile k-bağlı ağın oluşturulması ve restorasyonu için matematiksel model ile problem tanımı yapılmıştır. Problemin çözümü için tamsayılı programlama, sezgisel algoritmalar, pekiştirmeli öğrenme metodları ve metasezgisel algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen çözümlerin ızgaralar üzerinde simülasyonu yapılarak elde edilen sonuçlar farklı ızgara boyutları, İHA/drone sayıları, iletişim menzili ve k-bağlılık değerlerine göre karşılaştırılarak analiz edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Connectivity is one of the most important characteristics of a network. When connectivity is not ensured, communication within the network ends. The fact that communication within the network can continue indicates that the network is at least 1-connected. Knowing the k-connectivity value of the network is extremely important to ensure robust communication. The k-connected network can tolerate k-1 nodes being down and the connectivity remains. In a 3-connected network, at least 3 nodes must fail or die for termination of communication. Increasing the k-connectivity value makes network communication more secure. k-connectivity not only increases the fault tolerance of the network, but also improves the alternative route performance of packets. By calculating the k-connectivity value, precautions that can be taken in case the structures that create the network (node, server, autonomous devices, aerial vehicle, etc.) crash or fail can be determined. When these situations occur, the network can be reconnected or traffic on the network can be redirected before the connection is terminated as a result of crashes. Technological developments on Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and drones have accelerated in recent years. Today, drones are widely used in fields such as telecommunications, agriculture, construction, transportation, healthcare and military. Using drone technologies, large agricultural lands are irrigated, product deliveries are made to certain regions, ambulance and fire extinguishing aid is delivered to the region in case of emergency, wireless and ad-hoc networks are created, military areas are scanned and also search rescue operations are carried out. In operations such as reconnaissance, analysis and search rescue carried out on military lands, the continuity of the network's communication and the transfer of the obtained information to the center are extremely important. The restoration problem of a k-connected network on the move is NP-hard in networks created by drones, even though the wireless sensor network is in the complexity set P. In order for the network to serve its purpose and to ensure uninterrupted data flow, k-connectivity must be ensured. In this context, establishing a network created by drones k-connected and becoming reconnected as a k-connected in cases where the connectivity is damaged under any circumstances is the subject of this thesis. Within the scope of this thesis, the problem has been defined with a mathematical model for the establishment and restoration of the k-connected network with minimal movement by drone. Integer programming, heuristic algorithms, reinforcement learning methods and metaheuristic algorithms have been developed to solve the problem. The developed solutions were simulated on grids and the results were compared and analyzed according to different grid sizes, UAV/drone numbers, radio distance and k-connectivity values.

Benzer Tezler

  1. Çeviri dersinde yapılaşma (uygulama sorunları-yöntem önerileri)

    Strukturierung im übersetzungsunterricht (probleme der praxis-vorschlage zur methodik)

    A. TURGAY KURULTAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1989

    Eğitim ve Öğretimİstanbul Üniversitesi

    Alman Dili ve Edebiyatı Bilim Dalı

    PROF.DR. ŞARA SAYIN

  2. Telsiz duyarga ve aktör ağları için dağıtık k-bağlılık denetleme ve restorasyon algoritmaları

    Distributed k-connectivity detection and restoration algorithms for wireless sensor and actor networks

    VAHID KHALILPOUR AKRAM

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge Üniversitesi

    Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ORHAN DAĞDEVİREN

  3. Analysis of context embeddings in word sense induction

    Bağlam gömülerinin sözcük anlamı tümevarımda incelenmesi

    OSMAN BAŞKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DENİZ YURET

  4. Kablosuz sensör ağlarında graf bağlılığın konumlandırma üzerindeki etkisinin ve hatalı konumlandırılan sensör düğümlerinin incelenmesi

    Investigation of the effect of graph connectivity on positioning and misplaced sensor nodes in wireless sensor networks

    FEYZA NUR ÇAKICI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırıkkale Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TOLGA EREN

  5. Dış problemler için sınır integral denklemleri ve bunların çözümleri için iteratif yöntemler

    Boundary integral equations for exterior problems and iterative techniques for their solutions

    REMZİ TUNÇ MISIRLIOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Matematikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Matematik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEVLÜT TEYMÜR