Yönlü algılayıcı ağlarda dönme ve hareket yetenekleri ile kapsama alanının iyileştirilmesi - Güvensan, M. Amaç (My University, 2011)
Dairesel-yönlü algılayıcı ağlarda kapsama alanı optimizasyon problemi son 10 yılda çok detaylı bir şekilde incelenmiştir. Öte yandan, yönlü algılayıcı ağlarda (YAA) kapsama alanı problemi son yıllarda, özellikle çoklu ortam algılayıcı ağların yaygınlaşması ile araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Sesüstü, kızıl ötesi, video kamera vb. sensörlere sahip yönlü algılayıcı düğümler (YAD), geleneksel dairesel-yönlü algılama yapan düğümlerden, görüş açısı, çalışma yönü, görüş açıklığı (Line of Sight (LoS)) vb. kendilerine özel karakterleri nedeniyle farklıdırlar. Bu nedenle, yönlü algılayıcı ağlardaki kapsama alanı problemi daha özel çözüm ve tekniklere ihtiyaç duyar.Yönlü algılayıcı ağlarda rasgele dağıtım, görüş alanlarının örtüşmesine, engellerden olumsuz etkilenmesine, kapsama boşluklarının oluşmasına, dolayısıyla kapsama alanının verimli kullanılamamasına yol açmaktadır. Tekrar dağıtım, fazla sayıda YAD kullanılması, tam kapsama için önerilen çözümlerden bazılarıdır. Fakat yüksek maliyetleri, çevreye verilen zarar ve istenilen kapsama oranının garanti edilememesi bu yöntemlerin pek tercih edilmemesine yol açmaktadır. Kapsama alanı problemi için üretilen çözümlerin başında, ilk dağıtım sonrası YAD'ların kendilerini organize ederek görüş alanlarını verimli kullanmaları gelir. Bu çözümler arasında iki temel yaklaşım söz konusudur, dönme yeteneği (motility) ve hareket yeteneği (mobility). Dönme yeteneği, YAD'ların kendi etraflarında dönerek çalışma yönlerini belirlemesini ifade ederken, hareket yeteneği ise YAD'ların fiziksel olarak bir noktadan başka bir noktaya gidebilmesine karşılık gelmektedir.YAA'larda kapsama alanı problemini çözmek için ortaya atılan çalışmalar dört grupta toplanmıştır, hedef-tabanlı çözümler, alan-tabanlı çözümler, bağlanabilirlik garantili çözümler ve ağ yaşam süresi uzatan çözümler. Önerilen çözümlerin çoğunda YAD'ların dönme yeteneğinden faydalanılmıştır. Öte yandan, hareket yeteneği sunduğu esneklik sayesinde oldukça önemli bir özelliktir. Fakat yüksek enerji maliyeti, hareket yeteneğinin araştırmacılar tarafından ortaya atılan çözümlerde pek tercih edilmemesine neden olmuştur.Bu tez çalışmasında, dönme ve hareket yeteneğinin kapsama alanı iyileştirme oranına ve enerji tüketimine etkisi incelenmiştir. Sadece dönme yeteneğinin kapsama alanı iyileştirmede belirli bir eşik değerini aşamaması, sadece hareket yeteneğinin ise yüksek enerji tüketimi bizi hibrit bir çözüm oluşturmaya yöneltmiştir. Tez çalışması kapsamında, sırasıyla dönme ve hareket yeteneklerinin ardışıl bir şekilde kullanıldığı hibrit bir çözüm olan yeni bir yöntem, hibrit hareket stratejisi (HHS), önerilmiştir. Önerilen çözüm, dönme yeteneğinin düşük enerji tüketimi ile hareket yeteneğinin esnekliğini biraraya getirmektedir. Hibrit hareket stratejisi, kapsama alanı iyileştirme oranı ile enerji tüketimi arasında dengeyi kuran en iyi çözümdür.Hibrit hareket stratejisi, literatürde yeni bir yöntem olması sebebiyle bir benzeri mevcut değildir. Öte yandan, hibrit çözümün, sadece dönme ve sadece hareket yeteneklerinin kullanıldığı yöntemlere göre üstünlüğünü (verimliliğini) ortaya koymak amacıyla iki adet dönme yeteneğinden faydalanan ve iki adet de hareket yeteneğinden faydalanan toplam 4 adet algoritmik çözüm önerilmiştir. Bu algoritmalar, ölçeklenebilirliği desteklemek, en az seviyede enerji tüketmek ve gerçek hayatta uygulanabilirliklerini sağlamak amacıyla dağıtık yapıda tasarlanmıştır. Ayrıca dönme yeteneğinden faydalanan algoritmik çözümlerimizin, engelsiz ve engelli ortamlarda literatürdeki mevcut çözümlere göre daha fazla iyileştirme sağladığı görülmüştür.Geliştirilen benzetim ortamında yapılan testler sonucunda, hibrit hareket stratejisinin ilk dağıtım sonrası oluşan kapsama alanını %47'ye varan oranlarda iyileştirdiği ve örtüşen alanların tamamına yakınını ortadan kaldırıldığı görülmüştür. Aynı zamanda hibrit hareket stratejisi, sadece dönme yeteneğinin kullanıldığı çözüme göre %7'ye varan daha fazla iyileştirme sağlamıştır. Öte yandan, hibrit çözümde hareket yeteneğinin kontrollü kullanımı, sadece hareket yeteneğinden faydalanılan çözüme göre en az %40 oranında enerji tasarrufu sağlamıştır.
Tez (Doktora) - Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011
Keywords: Yönlü ve video algılayıcı ağlar; Kapsama alanı; Örtüşme; Görüş açıklığı; Enerji tüketimi; Dönme yeteneği; Hareket yeteneği; Hibrit haraket stratejisi