Gezgin tasarsız ağlarda ağırlık tabanlı optimize edilmiş küme başı seçimi ve hibrit adaptif kümeleme yaklaşımı
Weighted-based optimized cluster head selection and hybrid adaptive clustering approach in mobile ad-hoc networks
- Tez No: 944683
- Danışmanlar: PROF. DR. RESUL KARA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Mobil ad-hoc ağlar (MANET), düğümlerin merkezi bir yönlendirme altyapısı olmaksızın rastgele hareket ettiği, dinamik ve kendini yöneten kablosuz ağlardır. Bu yapının en önemli sorunlarından biri, düğümlerin enerji tüketiminin artmasıyla ağ ömrünün kısalması ve veri iletiminde güvenilirliğin azalmasıdır. Bu nedenle MANET ortamlarında etkili bir kümeleme stratejisi, ağ performansının sürdürülebilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, MANET ortamlarında ağ performansını artırmak amacıyla Dinamik MANET'ler için Hibrit Adaptif Kümeleme Algoritması (DMHAKA) önerilmiştir. İki aşamalı yapıda tasarlanan algoritmanın ilk aşamasında, Küme Başı (KB) seçiminde düğüm derecesi, komşuluk mesafesi, kalan enerji ve hareketlilik gibi kriterler Ağırlıklı Kümeleme Algoritması (Weighted Clustering Algorithm -WCA) temel alınarak belirlenmiş ve Yerçekimi Arama Algoritması (Gravitational Search Algorithm -GSA) ile optimize edilmiştir. İkinci aşamada ise seçilen KB'ler etrafında düğüm rollerinin belirlenmesinde, parametre bağımlılığını azaltan ve daha dengeli kümeler oluşturan Geliştirilmiş Yoğunluk Tabanlı Kümeleme Algoritması (Geliştirilmiş-DBSCAN) kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlarında DMHAKA'nın ağ ömrünü uzattığı ve paket teslim oranını artırdığı gözlemlenmiştir. WCA ile yapılan karşılaştırmalı analizlerde, DMHAKA'da KB değişim oranı %40 daha düşük, ortalama KB ömrü ise yaklaşık %60 daha uzun hesaplanmıştır. Ayrıca, ortalama küme ömrü değerleri DMHAKA'nın daha uzun süre stabil kümeler oluşturduğunu ve bu yapının enerji tasarrufu ile ağ ömrüne katkı sağladığını göstermiştir. Bu sonuçlar, DMHAKA'nın daha az yeniden yapılandırma gerektiren, kararlı bir küme yapısı sunduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, EE-WCA, E-MAVMMF, TSDR ve MORS-ASO algoritmalarıyla yapılan karşılaştırmalı analizlerde; ortalama kalan enerji, uçtan uca gecikme, paket teslim oranı ve veri aktarım kapasitesi gibi temel metriklerde DMHAKA'nın üstün performans sergilediği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, DMHAKA'nın çeşitli kümeleme algoritmalarıyla karşılaştırıldığında, ölçeklenebilir, kararlı ve enerji farkındalığı yüksek bir kümeleme yaklaşımı sunduğunu göstermektedir. Bu yönüyle DMHAKA, dinamik MANET koşullarında etkin veri iletimi sağlamak ve ağ performansını uzun vadede sürdürülebilir kılmak açısından güçlü bir alternatif olarak değerlendirilebilir.
Özet (Çeviri)
Mobile ad-hoc networks (MANETs) are dynamic and self-organizing wireless networks in which nodes move randomly without relying on centralized routing infrastructure. One of the major challenges in such networks is the increased energy consumption of participating nodes, which shortens the overall network lifetime and leads to instability in packet delivery. Therefore, an effective clustering strategy in MANETs is critically important for sustaining network performance. In this thesis, a Hybrid Adaptive Clustering Algorithm for Dynamic MANETs (DMHAKA) is proposed to enhance performance in dynamic MANET environments. The algorithm is designed in two stages. In the first stage, cluster head (CH) selection is performed based on criteria such as node degree, neighborhood distance, remaining energy, and mobility, using the Weighted Clustering Algorithm (WCA) as a basis. These criteria are then optimized using the Gravitational Search Algorithm (GSA). In the second stage, node roles around the selected CHs are determined using the Enhanced Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (Enhanced-DBSCAN) algorithm. This approach reduces parameter dependency and allows the formation of more flexible and balanced clusters. Simulation results show that DMHAKA significantly extends network lifetime and improves the packet delivery ratio. In comparative analyses with the WCA algorithm, the CH change rate in DMHAKA was found to be 40% lower, and the average CH lifetime was approximately 60% longer. Moreover, the average cluster lifetime results indicate that DMHAKA forms more stable clusters, directly contributing to energy savings and longer network life. These results reveal that DMHAKA provides a stable clustering structure that requires fewer reconfigurations. In addition, comparative analyses with the EE-WCA, E-MAVMMF, TSDR, and MORS-ASO algorithms demonstrated that DMHAKA exhibits superior performance in key metrics such as average remaining energy, end-to-end delay, packet delivery ratio, and throughput. The findings indicate that DMHAKA offers a scalable, stable, and energy-aware clustering approach when compared with various clustering algorithms. In this regard, DMHAKA can be considered a strong alternative for enabling efficient data transmission and achieving long-term sustainable network performance under dynamic MANET conditions.
Benzer Tezler
- Mobility and power aware data interest based data replication for mobile and hoc networks
Gezgin tasarsız ağlarda hareketlilik ve güç bilinçli veri ilgisi tabanlı veri yedekleme
SEÇİL ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜSLİM BOZYİĞİT
- A dominating set based communication architecture for distributed applications in mobile ad hoc networks
Gezgin tasarsız ağlarda dağıtık uygulamalar için hakim küme tabanlı bir iletişim mimarisi
DENİZ ÇOKUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBilgisayar Yazılımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SITKI AYTAÇ
PROF. DR. KAYHAN ERCİYEŞ
- Quality-of-service-aware multicast routing for multimedia applications in mobile ad hoc networks
Gezgin tasarsız ağlarda çoğulortam uygulamaları için servis niteliği destekli çoğulyayın
KAAN BÜR
Doktora
İngilizce
2006
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. CEM ERSOY
- Gezgin tasarsız ağlarda tahsisli güvenilir akış denetimi algoritması geliştirilmesi ve uygulaması
Development and applicaton of reservation based reliable flow control in mobile ad hoc networks
İBRAHİM ALPER DOĞRU
Doktora
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. O. AYHAN ERDEM
PROF. DR. M. ALİ AKCAYOL
- A Cross layer protocol for service access in mobile Ad hoc networks
Gezgin tasarsız ağlarda hizmetlere erişim için çapraz katmanlı bir ağ protokolü
MESUT ALİ ERGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM ERSOY