Kablosuz sensör ağlarında sağlam, dinamik gruplandırma ve oransal yük dengelemeli yönlendirme

Abstract

Bu çalışmada kablosuz sensör ağları için oransal yük dengelemeli yönlendirme protokolü ve kablosuz sensör ağını dinamik bir şekilde gruplandıran, bu gruplarda meydana gelebilecek hatayı ve yük dengelenmesi problemini göz önünde bulunduran bir protokol geliştirilmiştir.İlk yöntem ağda yönlendirme yaparken yol üzerindeki sensörlerin enerji ve trafik durumlarını göz önünde bulundurmakta, böylece enerjiyi dengeli kullanmakta ve trafik yoğunluğundan dolayı yaşanacak paket kayıplarının önüne geçmektedir. Bu dengelemeyi yaparken oluşabilecek salınım problemini göz önünde bulundurarak, paketleri bir sonraki adımdaki komşulara oransal olarak dağıtarak yük dengelemesinin performansını artırmaktadır.İkinci yöntem ise bir kablosuz sensör ağını, sensörlerin enerjisi ve komşu sayılarını göz önünde bulundurarak dinamik olarak gruplandırmaktadır. Bu yöntem gruplandırma temelli protokollerde görülen tek nokta hatası problemine çözüm olarak dinamik yedek grup lideri yaklaşımını getirmektedir. Böylece grup liderlerinden birinde bir hata meydana geldiğinde tüm ağı yeniden gruplandırma işlemine tabi tutmadan o grup hatadan kurtarılabilmektedir. Ayrıca önerilen yöntem gruplar arası dinamik olarak yük dengelemesi yapmaktadır. Yoğun trafik gözlemlenen grup liderinin üyelerinden bazıları diğer gruplara üye olmakta, böylece grup liderinin trafiği azaltılarak meydana gelebilecek paket kayıplarından doğacak enerji kaybı önlenerek grubun ve tüm ağın daha uzun süre canlı kalması sağlanmaktadır.

In this thesis, a proportional load balancing algorithm and a dynamic clustering algorithm, which considers cluster head faults and load balancing in clusters, are introduced for wireless sensor networks.First method considers next hop?s energy and traffic rates for routing. So, it uses sensors? energy in a balanced way and prevents packet drops whose reason is traffic congestion. While achieving this load balancing, method also considers fluctuation problem and shares load proportionally among next hop neighbors and raises performance of load balancing.Other method builds clusters dynamically according to sensors? energy and neighbor numbers. It uses dynamic back up cluster head approach to handle single point of failures on cluster heads. Thus, without needing to re-cluster whole network, that cluster can be healed locally. Besides, method introduces a dynamic load balancing algorithm among clusters. According to this approach, some of overloaded cluster?s member is transferred to other clusters. Overloaded cluster?s traffic is decreased, thus packet drop problem is avoided and overloaded cluster does not drain its energy rapidly. Thus, method prolongs life time of cluster and whole network.