Topoloji kontrolü ile kablosuz algılayıcı ağ güvenliğinin iyileştirilmesi

Abstract

In this study, we aim to enhance the reliability of a WSN by a new partial redundancy protocol while maximizing network lifetime. We consider a network composed of a base station and many identical sensors with limited energy. The proposed mixed IP model PRF is built gradually. Initally, we develop the NRF model which maximizes network lifetime without any reliability protocol. Then to improve network reliability by eliminating possible massive data loss risks arising from overuse of central nodes, constraints that provide balanced use of sensors are added to get the bNRF model. Later FRF model is developed which employs balanced usage strategy and also forces each sensor to send multicopy of the same data on two node disjoint paths. In this model the purpose in sending multicopy on multipaths is to be able to transmit the data to the base station if a problem occurs on the path of the other copy of the same data. However using multicopy on multipath routing and balanced usage strategy at the same time decreases network lifetime significantly. Therefore a new model PRF which uses these protocols more efficiently is proposed. In PRF balanced usage strategy is considered but if there is a sensor whose extensive use leads to a better network lifetime, then it is allowed to be the central node. Moreover in this model only the sensors who send their own data through central node replicate their data and send it on two node disjoint paths. The performances of the models are evaluated according to some performance criteria such as lifetime, leftover energy, and conserved data. The tradeoff between network lifetime and reliability is examined. Finally to decrease the solution time of the PRF model a heuristic method is proposed.

Bu çalışmada KAA'lar için ağ ömrü en büyüklenirken, kısmi fazlalığa dayalı yeni bir güvenilirlik protokolüyle ağ güvenilirliğinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Önerilen karışık tam sayılı PRF modeli aşamalı olarak geliştirilmiştir. İlk olarak ağ ömrünün en büyüklendiği ve herhangi bir güvenilirlik protokolünün kullanılmadığı NRF modeli kurulmuştur. Ardından herhangi bir aksaklık esnasında yoğun kullanımıyla büyük veri kaybı problemlerine sebep olabilecek merkezi düğümlerden kaynaklanabilecek riskleri mümkün mertebe giderebilmek için algılayıcıların dengeli kullanıldığı bNRF modeli geliştirilmiştir. Daha sonra dengeli kullanım stratejisinin yanı sıra, çoklu kopya gönderimi ve çoklu yollar rotalama protokollerinin birlikte kullanıldığı FRF modeli sunulmuştur. Modelde algılayıcıların ürettikleri veri paketlerinin ikişer kopya halinde düğüm ayrık yollardan gönderilmesi sağlanarak, her veri paketi için iletim yollarından birinde bir aksaklık meydana geldiğinde diğer kopyanın baz istasyonuna ulaştırılabilmesi amaçlanmıştır. Ancak dengeli kullanım ve çoklu yollarla çoklu kopya gönderimi stratejilerinin birlikte kullanımı enerji sarfiyatını arttırdığından ağ ömrünü olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle bahsedilen protokollerin daha enerji verimli şekilde kullanıldığı PRF modeli geliştirilmiştir. Bu modelde de dengeli kullanım stratejisi kullanılmış; ancak yoğun kullanımıyla ağ ömrünü iyileştirebilecek bir algılayıcı varsa merkezi düğüm seçilmesine izin verilmiştir. Ek olarak PRF'de sadece merkezi düğüm üzerinden veri aktaran algılayıcıların ürettikleri veriyi kopyalayıp düğüm ayrık yollardan göndermesi sağlanmıştır. Performans analizinde ağ ömrü, kalan enerji ve korunan veri kriterleri kullanılmıştır. Ağ ömrü ve ağ güvenilirliği arasındaki ödünleşim incelenmiştir. Son olarak PRF'nin çözüm süresini azaltan sezgisel bir yöntem geliştirilmiştir.