Her yönlendirme protokolünde istenilen sonuçlara erişilirken kaynakların zamanlı, yerinde ve verimli kullanılması gerekir. Bu amaçla yönetilmesi gereken birden fazla unsur vardır. Tasarlanan PBBR protokolü, işlevselliği artırmak amacıyla aşağıdaki alt bölümlerde açıklanan boşluk bölgesi yönetimi, çekişme süreci yönetimi, tıkanıklık yönetimi ve hareketlilik yönetimi aktivitelerini dikkate alır.
6.5.1. Boşluk bölgesi yönetimi
Kablosuz algılayıcı ağ yönlendirme protokollerinde veri paketini gönderecek pozitif ilerleme yönünde düğüm olmadığı durumlarda boşluk bölgesi yönetimi önem arz eder. Açgözlü yönlendirme protokollerinin çoğunda boşluk bölgesi yönetimi dikkate alınmaz ve sadece düğüm boşluk bölgesinde olarak işaretlenir. İşaretli düğüm yeni paketleri kabul etmez. Boşluk bölgeleri paket kayıp oranını artırır ve gereksiz yere kaynak harcanmasına neden olur.
111
Daha öncede ifade edildiği gibi PBBR protokolünde bir düğüm hedef alıcıya doğru pozitif ilerleme yönünde paketini başarılı aktarabileceği bir komşuya sahip değilse ya da tüm komşuları boşluk bölgesinde olarak işaretliyse kendisini boşluk bölgesinde olarak işaretler. Paketlerin aktarılması sırasında bu işlem sıralı bir şekilde geriye doğru devam eder. Böylece olası tüm boşluk bölgesindeki düğümler kendilerini işaretler. İşaretli bir düğüm pozitif ilerleme yönünde bir düğüm buluncaya kadar veri paketlerini negatif ilerleme yönündeki düğümler üzerinden iletir.
Tasarlanan PBBR protokolünde, boşluk bölgesi yönetimi hem pozitif hem de negatif ilerleme yönündeki veri paketlerinin gönderilmesinde kullanılır.
PBBR protokolü boşluk yönetimi amacıyla üç değişken kullanır. Bunlar;
- Düğümün İDGO değeri,
- Düğümün paket tutucu ile hedef düğüm arasındaki çizgiye olan açısı ve
- Kuyruk doluluğudur.
6.5.2. Çekişme süreci yönetimi
Kablosuz algılayıcı ağlarda tıkanıklığın iki tipi vardır: radyo çarpışması ve kuyruk doluluğu. Çarpışmanın oluşmaması için “zaman bölümlemeli çoğullama” (Time Division Multiple Access - TDMA) [76], “frekans bölümlemeli çoğullama” (Frequency Division Multiple Access - FDMA) [77] ve “kod bölümlemeli çoğullama” (Code Division Multiple Access - CDMA) [77] ortam erişim protokolleri mevcuttur. Tasarlanan PBBR protokolü çekişme tabanlı MAC katmanı kullanan bir yönlendirme protokolüdür.
MAC katmanı seviyesinde düğümlerin paketlerini iletmek için ortama eş zamanlı erişim çabaları iletişim başarısızlıklarını artırır. Artan iletişim başarısızlıkları düğüm enerjilerinin boşa harcanması, ağ ömrünün azalması, paket gecikmeleri ve paket düşmelerine neden olduğundan çekişme sürecinin iyi yönetilmesi gerekmektedir.
PBBR protokolünde bu amaçla veri gönderme isteği RTS ve veri alma isteği CTS kontrol paketlerinin çarpışma olasılığını azaltmak için iki farklı çekişme yönetimi kullanılmaktadır.
1- CTS paketlerinin çarpışma sayısını azaltmak:
Negatif iletim deneme yönünde paket tutucu düğüm ile hedef alıcı arasındaki çizginin önce altındaki sonra üstündeki düğümlere aday olma hakkı verilir. Bu hakkın sırayla verilmesindeki amaç paket tutucu düğümün komşusu olmasına rağmen birbirine komşu olmayan iki düğümün eş zamanlı CTS cevap paketini göndermeleri sonucu paketin düşmesine engel olmaktır.
2- RTS paketlerinin çarpışma sayısını azaltmak:
RTS paket çekişmelerinin bant genişliğini gereksiz yere tüketmesi göz ardı edilmemelidir. Veri paketi gönderme hakkını elde etmek amacıyla gönderilen RTS paketi çekişmelerinde düğümlerin geri çekilme süreleri aynı zaman aralığından rastgele değerler seçilerek tespit edilir. Bu işlem çarpışma olasılığını bir miktar azaltabilir ancak yetersizdir.
Çekişme sürecinde iki temel amaç göz önünde bulundurulur. Birincisi veri önceliği daha yüksek bir paketin daha önce gönderilmesinin sağlanması iken; ikinci amaç, çekişmeye katılan düğümlerin geri çekilme süresinin çekişme sürecinin erken bitirilmesini sağlayacak şekilde hesaplanmasıdır. Her iki amacı sağlamak için geriye çekilme değeri hesaplanırken kullanılabilecek bilgiler aşağıda sıralanmıştır.
- Veri paketinin önceliği (802.11 e) [78],
- Düğümün kuyruk doluluğu,
- Düğümün İDGO değeri ve
113
Hesaplamada kullanılabilecek bu bilgilerin tümü düğümün kendisi tarafından tutulan istatistiki bilgiler olduğundan ek bir kaynak kullanımı söz konusu değildir.
Hesaplamada daha öncelikli veriye sahip, kuyruk doluluk oranı düşük, ileri düğüme gönderme başarı oranı ile iletim başarı oranı yüksek düğümlere ek avantaj sağlanır ve geri çekilme süresi düşük tutulur. Böylece RTS paketlerinin çarpışma olasılığı düşürülür.
Geri çekilme süresi Denklem 6.21’de verildiği gibi hesaplanmaktadır.
Geri çekilme süresi = Geri çekilme süresi / Geri çekilmeBöleni (6.21)
Geri çekilme böleni, kuyruk (veri öncelik) sayısı, verinin öncelik değeri ve İBO değeri ile bağlantılı olarak Denklem 6.22’de verildiği gibi hesaplanmaktadır.
Geri çekilmeBöleni = (Kuyruk sayısı - verinin öncelik değeri) + (İBO[öncelik] / 3) (6.22)
6.5.3. Tıkanıklık yönetimi
Kablosuz algılayıcı ağlar çok sayıda kablosuz algılayıcı düğüm ve bir ya da birkaç alıcıdan oluştuğu için kablosuz algılayıcı düğümlerin ürettiği trafik çok düğümden az düğüme doğru iletilmek zorundadır. Çok sayıda kablosuz algılayıcı düğümün ürettiği trafik az sayıda alıcıya doğru iletilmek istendiğinde oluşan aşırı yük ağda tıkanıklığa neden olur. Tıkanıklık kablosuz algılayıcı ağların yaşam ömrünü azaltır ve enerji etkinliği üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Tıkanıklık ayrıca paket kayıplarını artıracağı için veri güvenilirliğini de azaltır [79].
Kablosuz algılayıcı ağlarda genelde düğüm seviyesinde ve bağlantı seviyesinde olmak üzere iki tip tıkanıklık vardır. Veri paketlerinin depolandığı kuyruk alanının taşması durumunda düğüm seviyesinde tıkanıklık gerçekleşir. Bu tıkanıklık tipinde paket kayıpları, kuyruk gecikmesi ve enerji tüketimi artar. Aynı iletim sahasındaki birden fazla düğüm iletim ortamına eş zamanlı erişmek istediğinde çekişme oluşması durumunda bağlantı seviyesinde tıkanıklık gerçekleşir. Bu tıkanıklık tipinde paket
hizmet zamanı artar ve bağlantı yararlılığı azalır. Dolayısıyla, paket gecikmesi ve kuyruktan paket düşürme miktarı artar [79].
Tıkanıklıkta genelde paket üretim oranı kontrolü, paket aktarma oranı kontrolü, aktif/pasif çalışma zamanı ayarı, çekişme pencere ayarı, topoloji bilgisi toplama ve yük dengeleme gibi yöntemler kullanılır [79].
Tasarlanan PBBR protokolü tıkanıklık problemine çözüm amacıyla kuyruk doluluğu değeri ve kuyruk boşaltma başarı oranı bilgilerini kullanır.
Kuyruk boşaltma hızı oranı (KBHO) Denklem 6.22’de verildiği gibi bir paketin başarılı bir şekilde pozitif ilerleme yönünde iletilmesi için geçen ortalama süre paketlerin kuyruğa ortalama geliş süresine bölünerek hesaplanır.
KBBO[öncelik] = THizmet[öncelik] / TAralık[öncelik] (6.22)
TAralık: Bir paketin kendinden önceki paketten ne kadar zaman sonra kuyruğa girdiği süre değeridir.
THizmet: Bir veri paketinin diğer bir düğüme gönderilmeye karar verildiği zamandan (ilk RTS paketinden) paketin başarılı bir şekilde iletildiğine dair ACK onay paketi gelinceye kadar geçen sürenin değeridir.
Eğer iletim deneme yönü pozitif ve KBBO[öncelik] < KBBOEşik ise KuyrukEtkisi = 0 olarak hesaplanır.
6.5.4. Hareketlilik yönetimi
Kablosuz algılayıcı ağlar genelde zor coğrafya şartları barındıran yerlere rastgele düzende yerleştirilen kablosuz algılayıcı düğümlerden oluşur. Bu gibi bir ortamda hareket kabiliyetine sahip olmaları zor olmakla birlikte enerji kısıtlı yapıları nedeniyle düğüme kazandırılan hareket kabiliyeti verimli kullanılamayacaktır. Nihai hedef alıcının hareketliliği enerji sınırlılığı olmadığından performansa katkı
115
sağlayabilir. Ancak tasarlanan PBBR protokolünde nihai hedef alıcı hareketsiz kabul edilmiştir.