Nesnelerin internetinde haberleşme için k-bağlı m-baskın kümeproblemi üzerine bir çalışma
A study on k-connected m-dominating set problem for communication in internet of things
- Tez No: 950491
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN DAĞDEVİREN, DOÇ. DR. SERCAN DEMİRCİ
- 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: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
İnternet kullanan cihazların sayısı her geçen gün artarken iletişim ağlarının hata toleransı özelliğine sahip olarak sürekli iletişimde kalması önemlidir. Buna ek olarak ağların cihaz pil ömürlerinin uzatılabilmesi için enerji tüketimini de göze alacak şekilde oluşturulması gerekir. Cihaz sayısı ve çeşitliliğinin artması, veri trafiğinin düzenlenmesi, güvenliğin sağlanması ve iletişim verimliliğinin artırılması açısından büyük zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek ve kesintisiz bir veri akışı sağlamak için bir iletişim ağı seçimi gereklidir. İletişim ağının oluşturulması işlemi NP-Zor sınıfına ait çizge teorisi problemlerinden k-bağlı m-baskın küme problemi ile modellenmiştir. Ağ kurulumunda IoT cihazlarının enerji değerlerinin de göze alınması adına problemin ağırlıklı versiyonu ile çalışılmıştır. Bu araştırma, birim çizge modeli altında IoT cihazlarının omurga inşası için hibrit bir genetik kmMWCDS yöntemi sunmaktadır. Algoritma, minimum ağırlığa sahip hataya dayanıklı bir omurga ağı oluşturmak için genetik arama kullanır ve bu yöntem beş kmWCDS sezgisel yöntemi ile güçlendirilmiştir. Problem için optimallikten taviz vererek düşük zamanlarda kabul edilebilir sonuçlar üreten sezgisel yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemler, içerdikleri sezgiye göre en kötü özelliklere sahip düğümlerden kaçınmaya odaklanmaktadır. Önerilen sezgisel yöntemler araştırmacılar tarafından daha önceden kullanılmış olan bir toploji veri seti üzerinde uygulanmış ve problem için daha iyi bir sezginin nasıl üretilebileceği konusunda bu testler yorumlanmıştır. Kapsamlı testlerden sonra, sezgisel yöntemlerin hem daha iyi hem de daha kötü olduğu durumlar belirlenmiştir. Önerilen bu sezgisel yaklaşımlar evrimsel hesaplama ve yerel arama tekniklerinin avantajlarını bir araya getiren güçlü optimizasyon yöntemlerinden biri olan Hibrit Genetik Algoritma'nın (HGA) tasarlanmasında kullanılmıştır. Popülasyon tabanlı bu yöntem global arama yeteneklerini, yerel arama operatörlerinin etkili bir şekilde çözüme yakınsama potansiyeli ile birleştirerek daha iyi performans elde etmeyi amaçlamaktadır. Genetik arama operatörlerine ek olarak onarılma ve azaltım fonksiyonları ile güçlendirilen yöntem, sezgisel yöntemlerden aldığı başlangıç çözümlerini açık ara daha iyiye taşımıştır. Önerilen algoritma, içerdiği ek çözüm iyileştirme yöntemleri sayesinde daha düşük ağırlıklı ve daha küçük boyutlu sağlam omurga ağları üretmektedir. Problemin farklı kısıtlarına göre önerilen algoritmaların tepkileri simülasyon kurguları ile incelenmiş ve farklı zorluklardaki problemlerdei verecekleri sonuçlar için durumları raporlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The number of devices using the Internet is increasing day by day, and it is important that communication networks are fault tolerant and remain in constant communication. In addition, networks need to be built in a way that takes into account energy consumption in order to extend device battery life. The increasing number and variety of devices poses major challenges in terms of regulating data traffic, ensuring security and increasing communication efficiency. To overcome these challenges and ensure an uninterrupted flow of data, the choice of a communication network is necessary. The construction of the communication network is modeled as a $k$-connected $m$-dominating set problem, which is an NP-hard graph theoretic problem. A weighted version of the problem is used in order to take into account the energy consumption of IoT devices in the network deployment. This research presents a hybrid genetic kmMWCDS method for backbone construction of IoT devices under the unit graph model. The algorithm uses genetic search to build a fault-tolerant backbone network with minimum weight, which is augmented by the five kmWCDS heuristics. Heuristic methods have been proposed for the problem that produce acceptable results in low times while compromising optimality. These methods focus on avoiding nodes with the worst properties according to the intuition they contain. The proposed heuristics are tested on a topology dataset previously used by the researchers and the tests are interpreted in terms of how to generate a better heuristic for the problem. After extensive experimentation, cases have been identified where heuristics are both better and worse. These proposed heuristics are used to design the Hybrid Genetic Algorithm, a powerful optimization method that combines the advantages of evolutionary computation and local search techniques. This population-based method aims to achieve better performance by combining global search capabilities with the potential of local search operators to efficiently converge to a solution. In addition to the genetic search operators, the method, which is enhanced with repair and reduction functions, has improved the initial solutions obtained from heuristics by far. The proposed algorithm produces robust backbone networks with lower weight and smaller size due to the additional solution optimization methods included. The responses of the proposed algorithms to the different constraints of the problem are analyzed by simulation setups and the results are reported for problems of different difficulties.
Benzer Tezler
- Nesnelerin internetinde gizlilik ve güvenlik yönetimi
Internet of things privacy and security management
EMRE DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REFİK SAMET
- Nesnelerin internetinde kullanılan haberleşme protokollerinde emniyet
Safety for internet of things communication protocols
İSMAİL KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ JANSET DAŞDEMİR
- Transceiver architectures and physical layer techniques for unconventional communications in the internet of everything
Her şeyin internetinde geleneksel olmayan haberleşme için alıcı-verici mimarileri ve fiziksel katman teknikleri
MELTEM CİVAŞ
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Advanced communication techniques for next-generation cognitive wireless networks
Gelecek-nesil bilişsel kablosuz ağlar için gelişmiş haberleşme teknikleri
MUSTAFA ÖZGER
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Nesnelerin internetinde zamanın modellenmesi ile gerçek zamanlı veri takibi
Real-time data tracking with time modeling of internet of things (IoT)
ONUR YOLAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Arel ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NECDET TUĞRUL ARTUĞ