Doğrusal kablosuz algılayıcı ağlar için bir eşzamanlama algoritması ve link katmanı protokolün gerçeklenmesi

Abstract

Eşzamanlama, Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA) gibi dağıtılmış ağ sistemlerinde büyük önem taşımaktadır. KAA'lar dağıtılmış varlıkların ve olayların koordinasyonu ve korelasyonu için eşzamanlamayı yaygın olarak kullanır. Tipik olarak, enerji, depolama, hesaplama ve bant genişliği gibi sınırlı kaynaklar, ortam koşulları ve uygulamaya özel gereksinimlerle birleştirilmiş sınırlı özellikleri nedeniyle, geleneksel eşzamanlama yöntemlerini olanaksız kılabilir. Bu nedenle, form faktörü, hassasiyet, işlem süresi ve gücü, bellek, trafik, verimlilik ve ölçeklenebilirlik gibi çok sayıda tasarım parametresi, KAA'ların eşzamanlanmasında çalışılmaktadır. Bu tez çalışmasında, doğrusal KAA'larda eşzamanlanma çalışılmış ve buna yönelik bütünsel bir protokol geliştirilerek deneysel sonuçlar irdelenmektedir. Geliştirilen protokol, düğümler üzerinden veri toplama ve basit hata işleme özellikleri ile donatılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, geliştirilen protokol ve eşzamanlama yönteminin etkinliği irdelenmiş ve ağ ömrünün optimizasyonlar ile arttırılabildiği gösterilmiştir. Bu kapsamda, eşzamanlamadaki kritik parametreler olan ofset ve zamanda kaymaların eşzamanlama doğruluğuna etkisi incelenmiştir. Yapılan testlerde, daha küçük eşzamanlama pencereleri ile daha yüksek bir eşzamanlama doğruluğu sağlanmaktadır. Buna bağlı olarak enerji tüketimi de optimize edilebilmektedir.

Time synchronization is of tremendous importance in networked systems, especially in distributed network systems namely Wireless Sensor Networks (WSNs). WSNs extensively utilizes the time synchronization aspect for coordination and correlation of distributed entities and events (e.g., data fusion, synchronized sleeps and wake-ups, channel sharing etc.). They are typically designed with very stringent constraints, due to their inherent properties like limited resources of energy, storage, computation and bandwidth combined with the ambient conditions and application specific requirements, making traditional synchronization methods unfeasible. Hence, numerous design parameters including the form factor, precision, processing time and power, memory, overhead traffic, efficiency and scalability has led to extensive research of time synchronization relevant to WSNs over the past decades. In this paper, we investigate the linear WSNs or LWSNs and propose a network wide time synchronization method for a multi-hop linear network along with a robust protocol. Furthermore, the protocol is equipped with data aggregation and simple error handling features. Instead of proposing a new algorithm, we will reuse an existing synchronization algorithm. The system was tested on realistic test-beds. Through experimentation we conclude that increasing the synchronization window increases the synchronization accuracy with a shorter network lifetime. Moreover, the joint impact of relative offset only, and relative offset and drift on the synchronization accuracy was studied. Tests exhibit a higher accuracy for smaller synchronization windows i.e. use of offset parameter only is sufficient to achieve tolerable levels of accuracy. Needless to say, the energy consumption also can be lowered using offset only during time synchronizations for shorter windows.