Kablosuz ağlar
89 theses under this subject heading
Propagasyon yol kayıp hesaplarının yapay sinir ağları kullanılarak modellenmesi
Kablosuz haberlesme sistemlerinde kesintisiz ve etkin bir iletisimin saglanabilmesi için, radyo propagasyonun özellikle bina içi ortamlardaki analizi büyük önem tasımaktadır. Veri iletiminin kesilmemesi için binaiçi ortamda saglıklı bir yayılım saglanmalıdır. Hareketli alıcıdaki isaret güç seviyesinin uzaklıga baglı olarak kestirimi için gelistirilen çesitli modeller sayesinde verici ve alıcı antenlerin konumları belirlenip verimli bir ag tasarımı yapılabilmektedir. Sistemin islerligini kaybetmeden çalısabildigi maksimum uzaklık menzil olarak tanımlanmakta ve bu deger ?yol kaybı? kavramı ile açıklanmaktadır. Yol kaybı hesaplamaları haberlesme sisteminin ve ortamın karakteristik özelliklerine baglı olarak modellenmekte; böylelikle sistemin kapsama alanına iliskin saglıklı bir kestirim yapılabilmektedir. Bu çalısmada; Yıldız Teknik Üniversitesi Besiktas Kampusu T-Blok zemin katında ve 2.4 GHz frekans bandında çalısan kablosuz haberlesme sistemine iliskin propagasyon yol kaybı modellenmistir. Öncelikle Kablosuz Alan Agları'na iliskin genel özellikler ve standartlar verilmis; radyo propagasyonunda büyük-ölçekli yol kaybı ve propagasyonu etkileyen etmenler ele alınarak yol kaybı kestiriminde kullanılan çesitli amprik ve deterministik modeller tanımlanmıstır. Bununla birlikte bu modellere alternatif bir Yapay Sinir Agı (YSA) modeli gelistirilerek sonuçları ortaya konmustur. Modelleme için binaiçi ortamda ölçekli bir sekilde Elektrik Alan siddeti ölçümleri yapılmıs; elde edilen ölçüm verileri ve Levenberg-Marquardt ögrenme algoritması ile ag egitilerek kestirim modeli olusturulmustur. YSA modelinin ölçüm degerleri ve diger modeller ile karsılastırılması yapılarak MATLAB bilgisayar programında elde edilen sonuçlar ortaya konmustur. Yapılan incelemelerin yanı sıra tez çalısması sırasında elde edilen arastırma sonuçları, ayrıca iki ayrı bilimsel makale halinde de derlenerek EKLER kısmında sunulmustur. Anahtar Kelimeler: Kablosuz Alan Agları, Binaiçi yayılım, Propagasyon Yol Kaybı, Yapay Sinir Agları, Levenberg-Marquardt
Nesnelerin internetiyle kablosuz algılayıcı ağlarda ortam erişim tekniği geliştirilmesi
Kablosuz Algılayıcı Ağların (KAA) kanal verimi, gecikme süresi gibi birçok performansın optimum seviyeye taşınması için akıllı ortam erişim protokolleri (MAC) geliştirilmiştir. İlk geliştirilmiş MAC protokollerinden olan ve karmaşık algoritmalardan uzak ALOHA protokolü daha sonra ortaya çıkan birçok protokole öncülük yapmıştır. Tez çalışmamızda, KAA için en önemli parametrelerden olan kanal veriminin ve gecikme performansının daha iyi bir seviyeye taşınması için ALOHA protokolünün tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Hayati önem taşıyan enerji ve gecikme durumu iyileştirilirken paket çarpışmasının asgari düzeye düşürülmesi ana hedeflerdendir. Yapılan ilk çalışmada ALOHA protokolünün matematiksel modelinin kanal verim performansı ile pratik ALOHA'nın kanal verim performansının kıyaslaması yapılmıştır. İkinci uygulamamızda ise 6 vericiden oluşan ağımızı sırasıyla herbir vericinin iletim gücü artırılarak performans sonuçları sunulmuştur. Daha sonra verici tarfından iletilen paketin sabit olması yerine paketin değişimine olanak sağlayan dinamik yük ile paket iletimi gerçekleştirilmiştir. Trafik yükü 1 Erlang ve dinamik yük uzunluğu 15-32 bayt olarak ayarlandığında kanal verimi 0.47 gibi başarılı bir sonuç elde edilmiştir. Yapılan ilk uygulamada ALOHA protokolünün, verici tarafından iletilen paketin alıcı tarafından başarılı bir şekilde alındığını teyit eden kısa paket onay mesajı (ACK) olmadan kanal verimi ve gecikme performansı hesaplanırken daha sonra ACK onay mesajı ile performans değerlendirmesi yapılmıştır. KAA'da sınırlı kapasiteye sahip bataryanın değişiminin pek mümkün olmayan bölgelere yerleştirilmesinden kaynaklı problemi çözmek için çeşitli ortam enerjilerinden olan güneş enerjiisini güneş paneli kullanarak bataryaya sürekli enerji desteği sağlanmış olundu. Böylece paket iletim süresi ortam enerjisi olmadığı duruma göre çok daha uzun sürdüğü görülmüştür. Güneş paneli kullanılarak paket iletim süresi uzatılmıştır. Tez çalışmanın diğer bir katkısı da nesnenin internetinin (IoT) ALOHA protokolüne uygulanıp gecikme ve kanal verimi gibi parametrelerin optimum düzeye taşınması sağlanmıştır. Amaçlanan iyileştirmenin sağlanması için Q-öğrenme politikası kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonunda, tek atlamalı ALOHA protokolünün kanal verimi yaklaşık %18 gibi düşük bir değere sahip iken geliştirilen yaklaşım ile yaklaşık olarak %58 gibi yüksek kanal verimi elde edilmiştir.
Kablosuz internet sistemlerinin kanser hücre hatlarına olan etkisinin araştırılması
Bilgisayarları birbirine bağlayan internet, dünyanın en büyük bilgi, bilgisayar ve teknoloji ağı olarak tanımlanabilir. Modern insan her yerde, evde, işte hatta hastanede internet bağlantısına ihtiyaç duyuyor. Kablosuz internet sistemleri(WLAN veya WIFI) internet bağlantısını sağlamanın en kolay yoludur. WLAN aygıtları PC'leri, yazıcıları ve kameraları birbirine bağlarken elektromanyetik alan (EMA) oluştururlar. Sadece WLAN sistemleri değil radyo ve televizyon vericileri, radarlar, mikrodalga fırınlar, bazı medikal cihazlar, cep telefonları gibi cihazlarda EMA oluşturur. EMA'ların canlı organizmalar üzerinde zararlı etkileri olabileceğine dair bazı hipotezler vardır.Bu tezin amacı; WLAN sistemlerinin yaydığı 2.4 Ghz frekanslı EMA'nın kanserli hücre hatları üzerine apoptotik etkileri hakkında bilgi sağlamaktır.Bu çalışmada, kolon kanseri (HCT 116), prostat kanseri (LNCaP) ve meme kanseri (MCF-7) hücre hatlarına günde 3, 6, 12 saat olmak üzere iki gün kablosuz modemlerin yaydığı 2.4 Ghz frekanslı EMA'ya maruz bırakıldı. Maruziyet sonrasında hücrelere 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay uygulanarak hücre canlılıkları, apoptozis incelendi.Deney sonuçlarımız WLAN sistemlerinin yaydığı 2.4 Ghz frekanslı EMA'nın rastgele apoptotik etkileri olduğunu gösterdi. EMA kolon kanseri (HCT 116) hücre hattında hücre bölünmesini artıran, meme kanseri (MCF-7) ve prostat kanseri (LNCaP) hattında apoptozisi artıran veya hücre bölünmesini yavaşlatan bir etki göstermektedir.
Kablosuz ağlarda yeni bir anahtar dağıtım yöntemi
Ağ teknolojilerinin gelişimi ve dijital cihazların artışı multimedya iletimini hızlı ve kolay kılmıştır. Bununla birlikte açık haberleşme kanalları üzerinden yapılan dijital veri iletimi, telif hakkı ihlalleri, dolandırıcılık vb. birçok güvenlik açığını beraberinde getirmiştir. Bu sebepten dolayı güvenli veri iletimi için geliştirilen yöntem ve teknikler oldukça önem kazanmaktadır. Bu tekniklerden biri olan steganografi, gizli iletişim için zararsız görünen bir taşıyıcıya veri eklemesi yapan bilgi gizlemenin alt dallarından biri olarak tanımlanabilir. Veri gizlenirken kullanılan yöntem ve tekniğin sistem dışı kişiler tarafından bilinmesi güvenli veri iletişimini olumsuz yönde etkileyecektir. Steganografinin güvenlik konusunda yetersiz olması, beraberinde şifrelemeyi gündeme getirmektedir. Açık haberleşme kanalları ile yapılmak istenilen gizli iletişimin, çeşitli steganografik metotlar ve şifreleme algoritmaları ile desteklenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, ağ kanalları üzerinden güvenli anahtar dağıtımı için ağ steganografisinden yararlanan bir yöntem geliştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, yapılan çalışmanın sağlamlık ve algılanamazlık koşullarında uygulanabilir olduğunu göstermiştir.
Bilişsel radyo ağlarında spektrum el değiştirme yöntemlerinin modellenmesi ve analizi
Bilişsel radyo tabanlı ağlarda, lisanslı (birincil) kullanıcıların ikincil kullanıcıların yol açabileceği herhangi bir girişim (interference) riski altında olmamaları gerekmektedir. Birincil kullanıcılara girişimde bulunulmaması, bilişsel radyo sistemi tarafından mutlaka sağlanması gereken bir koşuldur. Spektrumda bir ikincil kullanıcı iletişim yaparken, kanal birincil kullanıcı tarafından kullanılacaksa ilgili spektrumun boşaltılması gerekmektedir. İkincil kullanıcının spektrum kanalını boşaltmak amacıyla iletişimini kesmesi ya da başka bir spektruma geçiş yaparak iletişimini sürdürmesi gerekmektedir. İkincil kullanıcının spektrum kanalını boşaltmak için bir spektrumdan başka bir spektruma geçiş yaparak iletişimini sürdürmesi spektrum el değiştirme olarak ifade edilmektedir. El değiştirme işlemi için kullanılan çeşitli teknik ve yöntemler bulunmaktadır. Bu teknik ve yöntemler yardımı ile ikincil kullanıcıların iletişimleri kesilmeden başka spektrumlara geçiş yapmaları sağlanmaktadır. El değiştirme işleminde, dikkat edilmesi gereken bir durum da kuyruk yapısındaki öncelik sınıflarıdır. Öncelik sınıfları, bilişsel radyo kullanıcıları arasında iletişim sırasını belirlemektedir. Başka bir ifadeyle, önceliği en yüksek olan kullanıcı ilk sırada iletişim yapma hakkına sahiptir. Öncelik sınıfları ile ilgili olarak göz önünde bulundurulması gereken diğer bir konu da engelli (preemptive) ya da engelsiz (non-preemptive) öncelik tekniği kullanılmasıdır. Engelli öncelik tekniğinde, spektrumdaki düşük öncelikli iletişim kesilerek yüksek öncelikli iletişime başlanmaktadır. Engelsiz öncelik tekniğinde ise, spektrumdaki düşük öncelikli iletişimin bitmesi beklenmekte ve iletişim tamamlandıktan sonra yüksek öncelikli iletişime başlanmaktadır. El değiştirme işleminde öncelik sınıfları, güncel ve önü açık bir çalışma konusu olduğundan dolayı tez konusu olarak seçilmiştir. Yaptığımız tez çalışmasında, ikincil kullanıcıların öncelik sınıfları göz önüne alınarak el değiştirme işleminin gerçekleştirilmesi sağlanmıştır ve birden fazla parametreli karar verme süreçlerinde yapay zeka tekniklerinden yararlanılmıştır. Geliştirilen kanal birleştirme ve öncelik tabanlı spektrum el değiştirme yöntemi sayesinde, ağın toplam iş çıkarma oranı artırılarak el değiştirme sayısı ve kümülatif el değiştirme gecikmesi en aza indirilmiştir.
Yazılım tanımlı ağ yaklaşımına dayalı kablosuz bilişsel radyo ağları
Bilişsel radyo ağ teknolojisi, ikincil (lisanssız) kullanıcılara birincil (lisanslı) kullanıcıların iletişimine müdahale etmeden lisanslı spektrumlara erişim imkânı tanıyan güncel bir yaklaşımdır. Bu yaklaşım spektrum yetersizliği ve spektrumların verimsiz kullanımı gibi güncel sorunlara çözüm önermektedir. Yazılım tanımlı ağ yaklaşımı ise geleneksel ağ altyapısının sınırlılıklarını ortadan kaldırmayı amaçlayan, tümleşik olan veri ve kontrol düzlemlerinin birbirinden soyutlanmasını öneren yeni bir ağ yaklaşımıdır. Bu yaklaşım, ağ ve yönetim işlevlerinin basitleştirilmesi, politika tabanlı olması, mevcut ağ altyapısına uygulanabilir olması ve ağın otonom bir yapıya kavuşmasını sağlaması gibi birçok imkân sunmaktadır. Veri merkezleri, bulut bilişim, kablosuz algılayıcı ağ teknolojileri gibi mimari açıdan birbirinden farklı birçok alanda yazılım tanımlı ağ çalışmaları halen devam etmektedir. Bu çalışmada, kablosuz iletişimin bir formu olan bilişsel radyo ağ teknolojilerinin mevcut ağ altyapı sorunlarına çözüm bulmak amacıyla yazılım tanımlı ağ yaklaşımına dayalı yeni bir mimari önerilmiştir. Bilişsel radyo ağlarında bulunan baz istasyonlarının bazı yönetim işlevleri denetleyiciye devredilerek yarı dağıtık bir kontrol mekanizması geliştirilmiştir. Bu sayede bilişsel radyo ağlarında kaynak sanallaştırma gerçekleştirilirken, ikincil kullanıcılar için dinamik, altyapıdan bağımsız ve verimli kaynak tahsisi sağlanmaktadır. Böylece, baz istasyonları üzerindeki aşırı kontrol yükü azaltılarak ağ performansı arttırılırken, ikincil kullanıcıların baz istasyonlarına ve fiziksel ağ kaynaklarına olan bağımlılığı da azaltılmıştır. Önerdiğimiz ağ ortamının başarım analizi Riverbed Modeler benzetim yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada ikincil kullanıcılar için farklı iş yükleri seçilerek birincil ağ için uçtan uca gecikmeler, beş adet ikincil kullanıcı olan bir ortam için birincil ağ gecikmeleri, paket kayıp oranları ve bit hata oranları incelenmiştir. Ayrıca aynı ve farklı paket boyutları için birincil ağ ve önerilen ağ mimarisi iş çıkarma oranları incelenmiş, kanal birleştirme tekniği kullanılarak ağ performansı da arttırılmıştır. Benzer ortam ve senaryolara sahip literatürdeki başka bir çalışmayla karşılaştırılmış ve iş çıkarma oranının yaklaşık %45 oranda daha yüksek çıktığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, yazılım tanımlı ağ yaklaşımının bilişsel radyo ağları için uygun bir çözüm olduğu görülmüştür.
Kablosuz algılayıcı ağlarda yeni bir hibrit saldırı tespit sisteminin geliştirilmesi
Kablosuz algılayıcı ağlar (KAA); fiziksel ortamlardaki sıcaklık, basınç, titreşim, hız gibi değişkenleri algılamak ve sonuçlar üretmek için günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır. Söz konusu ağlar, kritik ve hayati öneme sahip askeri, istihbari, sağlık ve doğal afetler gibi veri güvenliğin sağlanmasının önem arz ettiği alanlarda da kullanılmaktadır. Bununla birlikte KAA'lar, geleneksel ağlardan farklı alt yapı özelliklerine ve donanım kısıtlarına sahip olduğundan dolayı, bu ağlara yönelik etkili güvenlik önlemlerinin alınması elzemdir. Gelişen teknoloji ve değişen şartlar ile birlikte KAA'lara yönelik güvenlik önlemleri geliştirilmiştir. Saldırı tespit sistemleri, KAA güvenliğini sağlamak için geliştirilen etkili güvenlik çözümlerinden biri olmakla birlikte, günümüz şartlarında, STS'ler için önerilen algılama metotlarının, güvenliği sağlamak için tek başlarına yeterli olmayışı ve mevcut çalışmaların büyük bir kısmında güncelliğini yitirmiş veri kümelerinin kullanılması, KAA güvenliği için etkili ve güncel bir STS modeli ortaya konmasını gerekli kılmıştır. Bu tezde, STS'ler için önerilen algılama metotlarının hibrit olarak kullanıldığı bir model geliştirilmiş; modelde, KAA'ların kaynak kısıtlarına binaen, veri madenciliğine dayalı ön işleme adımları uygulanmıştır. Önerilen yaklaşımda, normal ve saldırı trafiğinin ayırt edilebilmesi için makine öğrenme algoritmaları kullanılmış, ağın eğitimi için en güncel veri kümesi referans alınmıştır. Benzetim sonuçları, önerilen modelin KAA'lar için kullanılabilecek performans ve güvenilirlikte olduğunu göstermiştir.
Kablosuz algılayıcı ağlarında veri kümeleme uygulamaları
Kablosuz Algılayıcı Ağ (KAA) uygulamaları sahip oldukları avantajlardan dolayı günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır. Uygulama gereksinimleri doğrultusunda KAA' ları oluşturan algılayıcı cihazlar genellikle çok küçük boyutlarda ve tek kullanımlık olarak tasarlanmaktadır. Bu nedenden dolayı bu cihazlar genellikle kısıtlı işlem gücü, enerji kaynaklarına ve iletişim kapasitesine sahiptirler. Bu kısıtlar veri iletişimi sırasında tekrarlı olarak gönderilen paketlerin engellenmesi gerekliliğini ortaya çıkartmaktadır. Enerji verimliliğini sağlamak için geliştirilen HEED, LEACH gibi veri demetleme yaklaşımları, ağın kendi içerisinde gruplara ayrılmasını sağlayarak ağ içerisinde veri akışının kontrol altına alınmasını sağlarlar. Demetleme yöntemleri genel olarak enerji verimliliğine katkı sağlamakla birlikte KAA' ların kendine özgü karakteristik özellikleri dikkate alındığında enerji verimliliğinin daha da iyileştirilebileceği görülmüştür. Bu çalışma dahilinde benimsenen Veri kümeleme yaklaşımları sayesinde tekrarlı veri iletiminin önüne geçilmekte ve sıradan demetleme yaklaşımlarına göre %70' e varan enerji tasarrufu sağlanabilmektedir. KAA' larda güvenlik, enerji verimliliği kadar önemli bir konudur. İletişimin güvenliğini sağlayabilmek için gönderilen verilerin şifrelenmesi gerekmektedir. Veri kümeleme yaklaşımları sağladıkları büyük faydalara rağmen standart şifreleme algoritmalarını desteklememektedir. Bunun için veri kümeleme fonksiyonlarını uygularken aynı zamanda şifrelemeye açık bir algoritmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmadan benimsenen Eliptik Eğri Şifreleme (ECC) yaklaşımı homomorfizm özelliği sayesinde şifrelenmiş veri üzerinde aritmetik işlemler yapılmasına izin vermektedir. ECC bu özelliği sayesinde KAA' larda güvenli veri kümelemeyi olanaklı kılan etkin bir çözüm yöntemi olarak ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada önerilen Eliptik Eğri ile Güvenli Veri Kümeleme (EEiGVK) Prosedürü ile KAA' ların iki önemli sorunu olan enerji tüketimi ve güvenlik ihtiyacına birlikte çözüm olabilecek yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir.Anahtar Kelimeler : Kablosuz Algılayıcı Ağlar, Demetleme, Veri Kümeleme, Eliptik Eğri ?ifreleme, Güvenli Veri Kümeleme
Kablosuz sensör ağları için RSSI değeri ile yapay sinir ağı yaklaşımlı konum bulma
Kablosuz sensör ağlarda RSSI ile mesafe kalibrasyonu ve konum bulma üzerine birçok yöntem, algoritma ve çalışma mevcuttur. Bu tez çalışmasında RSSI ile mesafe kalibrasyonu ve konum bulmaya, yapay sinir ağları kullanarak farklı bir bakış açısı getirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla öncelikle kablosuz sensör düğüm ihtiva eden hareketli bir araç tasarlanmıştır. Bu araç 4 bir köşesinde kablosuz sensör düğüm bulunan ve her birimi 60 cm olan 16x14'lük bir deney ortamında, 60 cm'lik ilerlemelerle köşe düğümlere olan uzaklık – RSSI değerleri ve aracın x, y koordinatları bilgisayar ortamında kayıt altına alınmıştır. Bu işlemler her noktada her düğüm için, gürültüden etkilenen ölçümlerin sonuca etkisini azaltmak için, 100 kez tekrarlanmış, sonuç olarak toplamda 4x100x(16x14) adet RSSI mesafe ve konum bilgisi kayıt altına alınmıştır. Bu veriler sonraki aşamada, MATLAB ortamında tasarlanan yapay sinir ağlarında eğitim ve test verisi olarak kullanılmış ve ağırlıkları hesaplanan yapay sinir ağları fonksiyonları elde edilmiştir. Aynı şekilde yine MATLAB ortamında Bounding Box algoritması için bir fonksiyon yazılmış, hem Bounding Box algoritmasına göre hem de elde edilen YSA'lardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Uygulamanın gerçekleştirilmesinde Arduino IDE, MATLAB, Netbeans IDE yazılım gerçekleştirme ortamları yanında, uygulama sonucunda elde edilen verilerin saklanması amacıyla MySql veri tabanı kullanılmıştır. Kablosuz sensör düğümler Arduino ve XBee modüller kullanılarak oluşturulmuş, XBee modüllerin konfigürasyonu, XCTU ara yüzü kullanılarak USB üzerinden yapılmıştır.
Kablosuz tasarsız ağlarda kimlik doğrulama protokolleri
Sıradan kablolu bağlantılara göre, kablosuz ağlar kullanıcılarına birçok avantaj sunmaktadır. Fakat bunun yanısıra, kablosuz ağlar için güvenli koşulların sağlanması da oldukça gereklidir. Standart kablolu bağlantılarda, yerel ağlara müdahele etmenin daha zor olmasına rağmen, kablosuz bağlantılar bu konuda çok daha hassas kalmaktadır. Bu tez çalışmasında, günümüzde giderek daha çok yaygınlaşan kablosuz ağ teknolojileri araştırılmıştır. Ağların yapısı, özellikleri, güvenlik durumları incelenerek sunulmuştur. Ayrıca, tasarsız kablosuz ağlarda güvenlik yöntemi olarak nitelendirilen kimlik doğrulama, yetkilendirme süreçlerinin öneminden bahsedilmiş ve farklı kimlik doğrulama protokollerinin çalışma prensipleri araştırılmıştır. Çalışmanın uygulama kısmında Delphi platformu kullanılarak, ağlarda kimlik doğrulama benzetimi yapılmıştır.
Implementation of a smart house application using wireless sensor networks
Digitization and automation are becoming increasingly prevalent in our daily lives, both inside and outside the house. They are all attempts to simplify, use easily, monitor and be aware of any devices in a house that are connected to the system. These automated systems can be an alternative to other home manual settings. Smart homes are rarely found in my country, Iraq. People's unfamiliarity with them, the lack of use, the costs and a failure to see the importance of such systems are all possible explanations for this. Nowadays, IT is generally advancing very rapidly, the internet and smart phones in particular. Using such technology and devices is inevitable and difficult to avoid. Such smart systems are able to indicate and control light, temperature, dew point, gas flow, fire ignition, opening doors and buzzing alarms. Now, as IoT is emerging more widely than before, it is expected that IoT will become more prevalent and occupy wider areas of the world. IoT enables a better connection among devices in a smart home or to other smart systems via the internet and WSN. In this study, a smart home via smart phones and PCs will be explained. Controlling and indicating electrical and electronic devices in houses and buildings will also be presented.
Telsiz duyarga ağlarda enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Yeni teknolojik gelişmelerin ışığında, bir ağ üzerinde büyük ölçekli bilgileri toplamak ve işbirliği yöntemleri ile hedefe ulaştırmak için küçük boyutlarda, çok sayıda algılama ve iletişim yeteneğini içinde barındıran, programlanabilen duyarga elemanları tasarlanabilmektedir. Çok sayıda duyarga düğümünün bir araya gelerek farklı konumlardaki sıcaklık, ses, basınç, hareket, kirlilik vb. gibi fiziksel veya çevresel koşulları işbirliği ile uzak bir noktadan izlemek için oluşturduğu ağ, telsiz duyarga ağ olarak bilinmektedir.Telsiz duyarga ağların geniş uygulama alanları olmasına rağmen sınırlı enerji kaynakları, ağ içinde kullanılan duyarga düğümlerin sınırlı hesaplama ve sınırlı haberleşme yeteneklerinin olması, yapılan uygulamalara birçok kısıt getirmektedir. Kaynakların sınırlı olması doğrudan telsiz duyarga ağın yaşam ömrünü etkilemektedir. Bu nedenle telsiz duyarga ağların enerjisini verimli kullanacak çalışmalar büyük önem taşımaktadır.Bu doktora çalışmasında telsiz duyarga ağlar için enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi önerilmiştir. Önerilen yönlendirme mimarisi telsiz duyarga ağlarda bir kaynak düğümden bir hedef düğüme veri iletimi için gerekli olan mekanizmaları oluşturmaktadır. Mimari yapıda öncelikle kaynak düğüm ile hedef düğüm arasındaki duyarga düğümler ile oluşturulacak tüm olası yolların keşfi gerçekleştirilmektedir. Bir sonraki aşamada ise bulunan yollar içinden telsiz duyarga ağ için ağ yaşam ömrü açısından en etkin yolun seçilmesi ve seçilen yol üzerinden kaynak düğüm ile hedef düğüm arasında iletişimin kurulması sağlanmaktadır. Önerilen yönlendirme mimarisinde belirlenen yol ve diğer yolların etkinliğini izlenerek etkinliğini yitiren yol yerine yeni yol üzerinden kaynak düğüm ile hedef düğüm arasındaki iletişimin sürdürülebilirliği gerçekleştirilmektedir. Sistem içerisindeki her bir mekanizma enerji tüketimini azaltmak, başarılı paket başına enerjiyi makul seviyelerde tutmak ve ağ yaşam ömrünü uzatmak için birer görev üstlenmektedir.Sonuç olarak doktora tez çalışmasında önerilen telsiz duyarga ağlarda enerji farkındalıklı yönlendirme mimarisi hem benzetim hem de laboratuvar ortamında test edilmiş, geliştirilen mimari ve mimari yapının içindeki tüm mekanizmaların başarısı ortaya konmuştur.
Kablosuz sensör ağı ile konum belirleme ve izleme
ÖZETKablosuz Sensör Ağlar (WSN)'da uygulama geliştirme süreci; düğümlerin ve işletim sisteminin seçilmesi, kümeleri ve küme başlarını oluşturacak ve bilgisayarla haberleşecek düğümlerin istenen işleri başaracak şekilde programlanması, bunların simüle edilmesi ve gerçek sistemin test edilmesi gibi bilgiye dayalı birçok karmaşık aşamadan oluşur.Bu tez çalışmasında, kapalı mekanlardaki hareketli nesnelerin hem belirli bir hedefe yönlendirilmesi hem de konum tespiti veya izlenebilmesini sağlayacak WSN sisteminin interaktif bir simülasyon ve uygulama platformu şeklinde oluşturulması amaçlanmıştır.Bunun için ?Kapalı bir ortamda araç yönlendirme ve takip uygulaması?isimli bir senaryo düşünülmüştür. Senaryonun temel işlevi, içerisinde binlerce çeşit ticari malın bulunduğu kapalı bir depoda, istenen ürünlere bir mobil sensör düğüm aracılığı ile hızlı bir şekilde erişebilmesinin sağlanması ve mobil düğümün konumunun izlenebilmesi şeklinde tanımlanmıştır.Hareketli nesnenin hedefe yönlendirilmesi için ?Kenar Maskeleme?olarak adlandırılan bir yöntem önerilmiş ve uygulanmıştır. Konum tespiti için Bounding Box yöntemi kullanılmış, bu yöntemde RSSI-Mesafe ilişkisi için gerekli olan amprik denklem, deneysel çalışmalarla iyileştirilerek olumlu sonuçlar elde edilmiştir.Gerçekleştirilen çalışmada gömülü anten yapısına sahip MEMSIC TelosB TPR2420 sensor düğümleri, Linux kernel kullanan Ubuntu 11.10 işletim sistemi, TinyOS 2.1.0 gömülü işletim sistemi ve TOSSIM simülatörü kullanılmıştır.
Kablosuz genişbant mobil ağlarda güvenlik bilinçli zeki yönlendirme protokolü
Bu çalışmada kablosuz genişbant mobil ağlar için güvenlik bilinçli zeki bir yönlendirme protokolü geliştirilmiştir. Geliştirilen protokol proaktif ve deterministik olmayan yönlendirme algoritmasına sahiptir. Genetik algoritma en kısa yolu bulmak ve bulanık mantık yolların güvenlik seviyelerini dilsel olarak ifade etmek amacıyla kullanılmaktadır. Kullanıcı tarafından belirlenen bir güvenlik seviyesine göre kaynak ve hedef düğümler arasında en uygun yol bulanık mantık ve genetik algoritmayla hesaplanmaktadır.Benzetim sonuçları, bulanık mantık ile dilsel olarak güvenlik seviyesi belirlenmiş yollar üzerinde genetik algoritmayla en kısa yol bulmanın başarılı olduğunu göstermiştir. Geliştirilen protokolün benzetimi ve en uygun parametrelerinin belirlenebilmesi için Matlab programı kullanılmıştır.
Gerçek zamanlı medya akışı işleminin yürütülmesi için web ortamı geliştirilmesi
Web akışı internet üzerinde aşamalı bir şekilde ortam verilerinin transferinin yapılarak ortam dosyasını bilgisayarına indirmeden izlenmesi olarak tanımlanır. Ortam türleri tek bir formatta olmadığından, farklı dosya türleri için farklı yaklaşımların geliştirilmesi gerekmektedir. Ortam verilerinin farklı formatlarda olmalarının nedeni farklı sıkıştırma metotları sıkıştırılmış olmalarıdır. Bu sebeple ötürü ki ortam akışları için farklı metotların kullanılması zorunludur.Ortam türlerinin İnternet ortamında farklı kullanım alanları bulunmaktadır. Örneğin canlı yayın, uyarlanmış canlı yayın ve istenildiğinde izlenebilen yayınlardır. Ortam türlerinin İnternet ortamında hızlı transferi için kullanılan en yaygın araç kod-çözücülerdir. Bu yazılımlar kullanıcı bilgisayarını İnternete bağlayan modeme benzetilebilir. Ortam akışlarının daha güvenli akışını sağlamak amacıyla genellikle açık kaynak yazılımlar tercih edilmektedir. Bazı ortam türleri için ise özel geliştirilen protokoller bulunmaktadır; örneğin MMS gibi. Fakat daha hızlı ortam akışının sağlanması için bu özel protokoller ya da UDP protokolü yeterli gelmediğinden yeni geliştirilen protokol çalışmalarına gerek duymaktadır. Örneğin veri transferinde kullanılan TCP protokolü üzerindeki çalışmalar v.b... gibi gelişen teknolojiyle beraber çeşitlenen kullanıcı istekleri ortam türlerinin de farklı yöntemler kullanılarak kullanıcılara gönderilmesini zorunlu hale getirmiştir.Bu tezin amacı İnternet ortamında ortam dosya türlerinin akışı için kullanılan farklı metot ve yöntemlerinden en güncel olan çalışmaların tanıtılması ve yapılan farklı çalışmaların ortam türleri akışı üzerindeki etkilerinin incelenmesidir.
Mobil tasarsız ağlarda mesh tabanlı multıcast yönlendirme protokolü
Mobil tasarsız ağlar (Mobile Ad-Hoc Networks-MANETs), gelecekte kullanılarak kablosuz ağlar için anahtar bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. Mobil tasarsız ağlar diğer geleneksel ağlardan farklı olarak, çok atlamalı yönlendirme, kolay ve daha ucuz bir üstün teknolojiye sahip olduğu için tercih edilip, kabul görmektedir.Bu tezde, anonsla birleştirilmiş multicast (Protocol Unified for Multicasting through Announcement-PUMA) protokolü için etkin kuyruk yapısına dayanan bir multicast yönlendirme protokolü (Efficient Queue for Protocol Unified for Multicasting through Announcement-EQ-PUMA) geliştirilmiştir. Geliştirilen EQ-PUMA protokolü mobil tasarsız ağlarda çalışmaktadır. Geliştirilen EQ-PUMA protokolünün deneysel sonuçları PUMA protokolüyle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen EQ-PUMA protokolü PUMA protokolünden daha verimli olduğunu ve paket kaybının daha az olduğu göstermiştir.
Full-duplex relay based energy harvesting wireless network
According to the recent Ericsson mobility report, 24.6 billion sensor nodes are expected to be installed by 2025. Increasing the lifetime of this massive battery-powered installation can only be achieved by using low-power transceivers with energy harvesting capability. For this purpose, we investigate the resource allocation in full-duplex (FD) relay-based wireless powered cooperative communication networks (WPCCN), and Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT) networks. In the SWIPT network, the nodes are being able to receive data and harvest energy to recharge their batteries simultaneously by using the same radio frequency (RF) signal from the hybrid access point (HAP). In WPCCN, energy is transferred in the downlink from the HAP to the nodes, and information is transmitted in the uplink from the nodes to the HAP. We consider novel optimization frameworks for the optimization of time allocation, scheduling, and relay selection. In the first part of the thesis, we work on FD-WPCCN. First, we study the transmission time minimization and throughput maximization optimization problems through relay selection. Then, we incorporate the on-off transmission scheme in FD-WPCCN and investigate the transmission time minimization and throughput maximization problems using scheduling and relay selection. In the second part of the thesis, we work on the FD-SWIPT network. First, we provide the outage analysis of an FD relay-based system and present the optimization problems for the outage throughput and energy efficiency maximization. Then, we extend the system model to a more practical multi-relay-user FD multiple-input-multiple-output (MIMO) system incorporating self-energy recycling. Self-energy recycling exploits the self-interference that arises due to the FD mode. We present the resource allocation and relay selection optimization framework with the objective of maximizing the sum throughput in a SWIPT FD MIMO system.
Active reconfigurable intelligent surface architectures for future wireless networks
Reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted communication has recently attracted the attention of the wireless communication community as a potential candidate for 6th generation (6G) of wireless networks. Various studies have been carried out on the RIS technology, which is capable of enabling the control of the signal propagation environment by network operators. However, when an RIS is used in its inherently passive structure, it appears to be only a supportive technology for communications, while suffering from a multiplicative path loss. Therefore, researchers have lately begun to focus on RIS hardware designs with minimal active elements to further boost the benefits of this technology. In this thesis, first, we present a simple RIS hardware architecture including a single and variable gain amplifier for reflection amplification to confront the multiplicative path loss. The end-to-end signal model for communication systems assisted with the proposed amplifying RIS design is presented, together with an analysis focusing on the capacity maximization and theoretical bit error probability performance, which is corroborated by computer simulations. In addition, the major advantages of the proposed amplifying RIS design compared to its passive counterpart are discussed. It is shown that the proposed RIS-based wireless system significantly eliminates the double fading problem appearing in conventional passive RIS-assisted systems and improves the communication energy efficiency. This thesis also introduces an RIS-assisted grant-free non-orthogonal multiple access (GF-NOMA) scheme. We propose a joint user equipment (UE) clustering and RIS assignment/alignment approach that ensures the power reception disparity required by the power domain NOMA (PD-NOMA). The proposed approach maximizes the network sum rate by judiciously pairing UE with distinct channel gains and assigning RISs to proper clusters. To alleviate the computational complexity of the joint approach, we decouple UE clustering and RIS assignment/alignment subproblems, which reduces run times 80 times while attaining almost the same performance. Once the proposed approaches acknowledge UEs with the cluster index, UEs are allowed to access corresponding resource blocks (RBs) at any time requiring neither further grant acquisitions from the base station (BS) nor power control as all UEs are requested to transmit at the same power. In addition to passive RISs containing only passive elements and giving an 18% better performance, a fully-connected active RIS structure that enhances the performance by 37% is also used to overcome the double path loss problem. The numerical results also investigate the impact of UE density, RIS deployment, RIS hardware specifications, and the fairness among the UEs in terms of bit-per-joule energy efficiency.
Kablosuz ağlarda yapay bağışıklık sistemi kullanılarak saldırı tespiti ve güvenlik
Kablosuz ağ sistemlerinin hızla çoğalması ve mobil uygulamaların gelişmesi ağ güvenliğini tehdit edecek unsurların artmasına neden olmuştur. Ağı korumak için kullanılan güvenlik duvarları, virüs yazılımları ve koruyucu programlar uzun süre sistemi korumakta yeterli olmamaktadır. İstenmeyen durumların sürekli artması ve bunlara karşı alınacak önlemlerde gecikilmektedir. Yapay bağışıklık sistemi (YBS) yardımıyla, herhangi bir müdahaleye gerek duymadan gecikmeksizin istenmeyen durumları tespit edilebilir. Böylece kablosuz ağ ve cihazlarını uzun süreli ve müdahalesiz korumak da mümkün olacaktır. Özellikle kablosuz ağlar, belirli bir noktaya bir fiziksel bağlantı olmadığı için saldırılara daha açık ve daha fazla koruma gerektirirler. Bu nedenle kablosuz ağlarda saldırı tespiti ve korunması daha zordur. Sunulan çalışmada, kablosuz ağlar üzerinde gerçekleştirilen model ile YBS uygulama sonuçları verilmiştir. Ağ cihazlarının uzun süre açık olması ve saldırıların bu uzun süre içerisinde olabileceği dikkate alınarak yeterli uzun sürede erişim noktası tabanlı YBS uygulaması gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak oluşturulan yapı ile kablosuz alan ağlarında saldırı tespiti yapılmış ve yapay bağışıklık sisteminin çeşitli tasarım kriterleri değiştirilerek sistemdeki doğru tespit oranlarında değişik sonuçlar elde edilmiştir. Anahtar Kelimler: Yapay Bağışıklık Sistemleri, Kablosuz Alan Ağları, Saldırı Tespit sistemleri
Mobility management protocol for AD-HOC networks
In this thesis, routing and mobility management for ad-hoc networks have been investigated and a mobility management protocol has been developed for mobile wireless networks. Developed protocol has been activated whenever it needs and thus, it prevents disconnection due to mobility of nodes. Network simulator 2 (ns-2) has been used as simulation tool. Proposed protocol has been developed using C++ programming language and compared with Ad-hoc on Demand Distance Vector (AODV) and Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) routing protocols. The experimental results have shown that the developed protocol has been successfully applied to mobility management for ad-hoc networks. Key Words : Ad-hoc networks, Mobility, Routing, Protocol
AD-HOC ağlarda enerji etkin yönlendirme protokolü
Bu tezde, ad-hoc ağlarda yönlendirme ve enerji yönetimi ele alınmış ve enerji etkin bir yönlendirme protokolü geliştirilmiştir. Geliştirilen protokol düğümlerin enerji seviyeleri kritik düzeye indiği zaman aktif hale gelerek yönlendirme için yeni yol oluşturmaktadır. Benzetim aracı olarak Network Simulator 2 (ns-2) kullanılmıştır. Önerilen protokol, C++ programlama dili kullanılarak geliştirilmiştir. Ad-hoc on Demand Distance Vector (AODV) yönlendirme protokolüyle karşılaştırılarak benzetim sonuçları elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar geliştirilen protokolün ad-hoc ağlarda enerji yönetiminde daha başarılı olduğunu göstermiştir.
Kablosuz algılayıcı ağlar için yeni bir röle mekanizması tasarımı ve benzetiminin yapılması
Son zamanlarda teknolojinin hızlı ilerlemesi ve haberleşmedeki gelişmeler sayesinde Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA)'ın kullanım alanları hızla yaygınlaşmıştır. KAA fikri ilk olarak askeri amaçlar için düşünülmüş olmasına rağmen, günümüzde gittikçe gelişerek ticari ve ticari olmayan birçok alanda uygulanmaya başlamıştır. Askeri, sağlık, çevre, kentsel ve akıllı evler gibi alanlarda KAA uygulamaları hızla artmaktadır. Araştırma konusu olarak KAA'ların öneminin artmasına paralel olarak KAA araştırma konuları arasında Ortam Erişim Kontrolü (OEK) protokolü araştırmalarına sıkça rastlanılmaktadır. OEK protokolleri kapsamında ağın nasıl organize edileceği, enerji tasarrufu, ağ ömrünün artırılması, çarpışma, sıkışıklık, veri toplama yöntemleri gibi KAA'larda kritik öneme sahip olan parametreler sıklıkla üzerinde çalışılan konulardır. Özellikle yoğun şekilde algılayıcı düğümlerden oluşan karmaşık yapıdaki uygulamalar için tercih edilen çok atlamalı KAA'larda, tüm düğümlerin ağda kalabilmeleri ve ağdaki düğümlerin ağdan kopmaması için çok esnek OEK protokollerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada KAA'lar için OEK katmanında çalışan yeni bir röle mekanizması tasarlanmıştır. Bu mekanizma ile çok atlamalı KAA'larda, çoklu topoloji desteği, ağa daha hızlı katılım sağlamak, çarpışmayı minimuma indirmek ve tüm düğümlerin ağda sürekli kalması amaçlanmıştır. Geliştirilen röle mekanizması Riverbed Modeler benzetim ortamında farklı ağ topolojisi ve farklı düğüm sayılarına göre benzetimleri yapılarak elde edilen bulgular irdelenmiştir.
Aydınlatma armatürlerinin çift yönlü yazılım destekli uzaktan kontrolü
Elektriksel aydınlatma sistemlerinin uzaktan kontrol edilebilirliği; zaman, işçilik ve işletme verimliliği bakımlarından faydalar sağlayabilir. Uzaktan kontrol sistemleri, kablolu olarak gerçekleştirilebileceği gibi, gelişen ağ ve bilgi teknolojileri kullanılarak kablosuz olarak da tesis edilebilir. Özellikle açık arazide, uzak konumlandırılmış armatürlerin çalışma yeteneklerinin sürdürülebilirliğinin sağlanması ve kontrol için uzaktan kontrol sistemleri kullanılması, kablolu sistemlere göre daha avantajlı olabilmektedir. Burada gerçekleştirilen çalışmada, endirekt kontrol gerektiren bir devre kullanılarak, uzaktan kontrol ile armatürlerin devrede olması ya da olmaması sağlanmaktadır. Lambaların devrede olup olmamasının kontrolü sahadaki gözlemlerden anlaşılabileceği gibi, sensörlü algılamaların gerektirdiği geri besleme bilgilerinin değerlendirilmesiyle daha hızlı bir biçimde de anlaşılabilir. Elde edilen sensör algılama bilgileri ile akıllı kontrol uygulamalarını içeren dış aydınlatma kontrol uygulaması, çift yönlü kontrol uygulaması olarak tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Çalışmada armatürlerin uzaktan kontrol uygulamaları kablosuz olarak da gerçekleştirilmekte olup, böylece özellikle uzak mesafede işletilmesi gereken armatür sistemlerinin kablolama maliyetleri azaltıldığı gibi işletme güvenilirliğinin arttırılması ve enerji verimliliğinde artma hedeflenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aydınlatma, Kontrol Sistemleri, Kablosuz
Yüksek rakımlı platform istasyonlarda (HAPs) yayılım modellemesi ve başarım analizi
Kablosuz gezgin haberleşme servislerinde, yüksek veri hızı taleplerindeki sürekli artış, daha yenilikçi ve daha çok isteğe cevap verebilen haberleşme altyapılarına ihtiyacı da arttırmıştır. Karasal yer tabanlı sistemler ve uydu sistemleri, gezgin haberleşme servislerini sağlamada kullanılan sistemlerdir.Hem karasal yer tabanlı sistemlerin hem de uydu sistemlerinin birtakım dezavantajlarına çözüm olarak ve hücresel haberleşme teknolojisine yenilikçi bir bakış açısı olarak "Yüksek Rakımlı Platform İstasyon (High Altitude Platform Station-HAPs) " teknolojisi karşımıza çıkar. Bu nedenle bu alanda yoğun çalışmalar yapılmaktadır.Bu tezde HAPs (Yüksek Rakımlı Platform İstasyon) sistemlerinde yayılım modellemesi ve kanal başarımı üzerinde çalışılmıştır. Yükselme açısı modelin en önemli parametresidir. Olası yayılım ortamları, Yarı kent (SU), Kent (U), Yoğun kent (DU) ve Yüksek yapılı (Metropol) kent (UHR) olmak üzere dört gruba bölünmüştür. Bu gruplar bilinen istatistiksel modeller kullanılarak yükselme açısına bağlı olarak modellenmiştir. Modeldeki temel parametreler yükselme açısı, Rayleigh-Rice yayılım katsayıları ve sönümleme derinliğinin başarım yüzdesi olmuştur. Model parametrelerinin etkilerini gözlemlemek için sönümleme derinliği ile parametreler arasındaki ilişki katsayıları hesaplanmıştır. Aynı zamanda yükselme açısının ve her bir yükselme açısına karşılık gelen sönümle derinliklerinin toplam alandaki olasılık dağılımı hesaplanmış ve yükselme açısına bağlı bir dağılım fonksiyonu olarak ifade edilmiştir.Sonuç olarak oluşturulan sönümleme modeli serbest uzay yol kaybı ile birleştirilerek, 2-6 GHz frekans bandında, HAPs için olası dört yayılım ortamında toplam yol kaybı modelleri oluşturulmuştur. Bunun ardından, mevcut her bir yayılım ortamı için farklı durumlarda kanal başarım analizi yapılmıştır.