A reliable and secure communication design for underwater sensor networks concerning energy efficiency

Sualtı Akustik Sensör Ağları (UASN'ler), geniş uygulama yelpazesi ve gelişmekte olan teknolojisi nedeniyle son zamanlarda bilim insanlarının ilgisini çekmektedir. UASN'lerdeki bir tasarım zorluğu, sensörlerin sınırlı pil kaynağı ve su altı ortamındaki zorlu kanal koşullarının neden olduğu sınırlı ağ ömrü ve zayıf güvenilirliktir. Ayrıca, sensörler gizli dinleme saldırılarına karşı gizlenmesi gereken hassas veriler iletebilir. Belirli bir iletim istikrarı seviyesini korumak için, bu çalışmada paket çoğaltma ve çok yollu yönlendirme yöntemi önerilmiştir. Ancak bu yöntemler gizli dinleme saldırılarını daha kolay hale getirmektedir. Veri güvenliği için kriptografik şifreleme en çok bilinen yöntemlerdendir. Ancak, şifreleme fazladan enerji tüketen ve ağ ömründe azalmaya neden olan ekstra hesaplamalara ihtiyaç duyar. Gizli dinlemeye karşı şifreleme ile birlikte bir karşı önlem olarak, verinin parçalanması ve farklı yollar üzerinden parçalar halinde iletilmesi bu tezde önerilmiştir. Bu zorlukları ele almak adına, çok yollu yönlendirme, paket çoğaltma, şifreleme ve veri parçalamanın ağ ömrü üzerindeki etkilerini analiz etmek için bir optimizasyon çerçevesi geliştirilmiştir. Ancak, önerilen optimizasyon modelinin çözüm süresi oldukça yüksektir ve bazen uygulanabilir çözümler üretememektedir. Bu amaçla, bu çalışmada, optimizasyon modellerine tamamlayıcı yöntemler olarak sualtı düğümlerinin enerji tüketimlerini tahmin etmek için farklı regresyon ve sinir ağı yöntemleri önerilmiştir. Performans değerlendirmeleri, önerilen yöntemlerin oldukça doğru tahminler verdiğini ve UASN'lerde enerji tüketimi tahmini için kullanılabileceğini göstermektedir.