Yazılım tanımlı ağlar ve nesnelerin interneti temelli akıllı şebekelerde anomali tespiti

Günümüzde kullanılan geleneksel elektrik şebekelerinin sahip olduğu güvenilirlik sorunları, maliyet verimsizliği ve arz talep dengesinin sağlanamaması gibi olumsuzluklar yeni bir teknolojinin geliştirilmesine zemin hazırlamıştır. Son yıllarda adından sıkça söz ettiren akıllı şebekeler, esneklik, ölçeklenebilirlik, programlanabilirlik ve güvenilirlik gibi özellikleriyle bu ihtiyaca cevap verebilecek nitelikteki bir teknolojidir. Enerjinin üretim, iletim, dağıtım ve tüketim aşamalarında verim sağlarken sürdürülebilir enerji üretimini de destekler. Bunların yanı sıra, birçok cihazın ve protokolün bir arada çalıştığı heterojen ağ yapısı sebebiyle çeşitli zorlukları da beraberinde getirmektedir. Akıllı şebekelerdeki bu sorunların çözümü olarak önerilen SDN (Software Defined Networks, Yazılım tanımlı ağlar) ağ paradigması, merkezi yönetim sistemiyle ağ kaynaklarının kontrol edildiği bir teknolojidir. Cihazların performansını, izlenebilirliğini ve güvenliğini artırması sebebiyle SDN'nin akıllı şebeke ile entegrasyonu, enerji sektörünü daha verimli, güvenli ve sürdürülebilir bir hale getirirken aynı zamanda akıllı şebekelerin gelecekte daha yaygın kullanılması için önemli bir adımdır. Bunlarla beraber bu entegrasyon, enerji tüketicilerine, doğru faturalandırma ve tüketim analizi imkanı da tanır. Bunun ana sebeplerinden biri olan akıllı sayaçlar, akıllı şebekelerde tüketim alanındaki evlerde enerji üretim ve tüketim verilerinin anlık elde edilmesini sağlamaktadır. Günümüzde evlerde kullanımı oldukça yaygınlaşan IoT (Internet of Things, Nesnelerin interneti) destekli cihazların gelişmiş veri toplama ve işleme özellikleri, akıllı sayaçların sağladığı avantajlar ile birleştirildiğinde tüketicinin, evindeki enerji tüketimini anlık olarak izleyebildiği bir sistem haline gelir. Bu sistem, günümüzde oldukça yaygınlaşan akıllı ev sistemleridir. Tüm bunlar ışığında bu tez çalışmasında, hem bahsi geçen teknolojilerin nasıl bir arada kullanılabileceğine dair bir bakış açısı sunmak hem de sonraki akademik çalışmalarda kullanılmak üzere gerçek enerji tüketim verilerini elde edebilmek amacıyla yazılım tanımlı ağlar ve nesnelerin interneti temelli akıllı ev mimarisi önerilmiştir. Önerilen bu mimari, günümüz akıllı ev sistemleri ve kullanıcıların beklentilerine göre tasarlanmış ve ardından Mininet isimli simülatörde gerçeklenmiştir. Akıllı evde bulunması planlanan 8 akıllı cihazın enerji tüketim bilgileri, detaylı literatür ve sektör araştırmaları sonucunda elde edilerek simülasyonunu sağlayacak kodlar geliştirilmiştir. Bu kapsamda simülatör çalıştırılarak bu tez çalışmasının bir diğer çıktısı olan enerji tüketim değerlerine ait veri seti oluşturulmuştur. Bu veriler, evdeki cihazlara karşı yaşanabilecek olası siber saldırıları da içerebileceğinden bunun tespiti için makine öğrenme algoritmaları kullanılarak enerji tüketiminin normal/anormal sınıflandırılması yapılmıştır. Kullanılan 6 farklı algoritmanın performans karşılaştırmasında rastgele orman modelinin en yüksek performansa sahip olduğu görülmüştür.