Yukarıda açıklanann model, Matlab programı Fuzzy Araç Kutusu ile modellenmiştir. Şekil 5.6’da modelde kullanılan giriş ve çıkış fonksiyonları görülmektedir. Fonksiyonu oluşturan değerler Bölüm 3’de tasarlanan köprü modelinin %70/%30 yerel/uzak yük altındaki çalışmasından elde edilen sonuç verilerinden alınmıştır. Şekil 5.7’de WorldFIP-ATM süreç gecikme zamanının bulanık algoritma ile denetlenmesi sonucu elde edilen değerlerin, normal algoritma kullanıldığında elde edilen değerler ile normalize edilmiş sonuçları görülmektedir. Normalizasyon işlemiyle bulanık algoritmanın gecikme iyileştirme oranı daha iyi anlaşılabilmektedir. Normalize edilmiş sonuçlar; normal köprü algoritmasının gecikme değeri 1 kabul edilerek, bulanık algoritmanın gecikme değerinin 1 değerine göre oranı hesaplanarak elde edilmiştir. Şekil 5.7’de, 46 mesaj/sn’de yaklaşık %28’lik, 342 mesaj/sn’de ise yaklaşık %22’lik, ortalama %24’lük bir iyileşme olduğu görülmektedir.
AZ NORMAL B1 ywa yaw tWABT tWHHBS tWHHİS t1 t4 B3 ywa yaw tAABT tAHHBS tAHHİS B4 t2 t3 B5 tWA B6 tAW B2 FAZLA 1 1 AZ FAZLA
Şekil 5.6. Bulanık Giriş Çıkış Fonksiyonları 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Y ÜK (mesaj/sn) O rt al am a S ür eç Z am an ı NORMAL ALGORİTMA BULANIK ALGORİTMA
Şekil 5.7. Bulanık Algoritma ile WorldFIP-ATM Süreç Zamanı
Şekil 5.8’de ATM-WorldFIP süreç zamanını gecikmesinin bulanık algoritma ile denetlenmesi sonucu elde edilen değerlerin normalize edilmiş değerleri görülmektedir. ATM-WorldFIP yönünde, 85 mesaj/sn’de yaklaşık %17’lik, 149 mesaj/sn’de ise yaklaşık %3’lük, ortalama %7’lik bir iyileşme olduğu görülmektedir. Benzetim sonunda iyileşme oranlarındaki görülen değişimlerin anlık yük değişim değerlerine göre doğrusal olarak değil, bulanık üyelik fonksiyonları ve aralarındaki ilişkilere göre değiştiği gözlenmektedir.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 75 125 175 225 275 325 375 425 475 YÜK (hücre/sn) O rt ala m a S ür eç Z am an ı BULANIK ALGORİTMA NORMAL ALGORİTMA
Şekil 5.8. Bulanık Algoritma ile ATM-WorldFIP Proses Zamanı
5.6. Sonuç
Yapay zeka algoritmalarının geliştirilmeleri ve uygulamalarının hızla artmaktadır. Arabağlaşım cihazlarının yapay zeka algoritmaları kullanarak zeki hale dönüştürülmeleri cihazın işlev ve özelliklerine göre çok farklı yöntemler ile yapılabilir. Bu bölümde köprü gecikmelerini en aza indirmek, başarımını iyileştirmek için köprü birimlerindeki işlemler ve tamponlardaki beklemelere dayanan diğer köprü içi gecikmeleri, köprü yükü dikkate alınarak incelenmiştir. Yüke bağlı olarak gecikmeler arasındaki bulanık ilişkiler ortaya çıkartılarak, üyelik fonksiyonları ve kurallar bulanık kontrol algoritması ile modellenmiştir. Simülasyonlar sonundaki normalize edilmiş grafikler incelendiğinde, WorldFIP-ATM yönünde %22 − %28 ve ATM-WorldFIP yönünde ise %3 − %17 oranlarında iyileşmeler elde edildiği görülmektedir. Gecikme iyileşmesi WorldFIP-ATM yönünde en fazla 46 mesaj/sn’de yaklaşık 60 µsn, en az 46 mesaj/sn’de yaklaşık 44 µsn olarak elde edilmiştir. ATM-WorldFIP yönünde ise en fazla 85 mesaj/sn’de yaklaşık 469 µsn, en az 149 mesaj/sn’de yaklaşık 62 µsn olarak elde edilmiştir. Amacın köprü gecikmelerini azaltmak olduğu düşünülürse, en az iyileşme değerleri bile çalışmanın katkısını ortaya çıkarmaktadır.
BÖLÜM 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Bilgisayar ağları, bilgisayarla tümleşik üretim mimarisinin her katmanında farklı görevleri üstlenerek, kendisine özel bir uygulama alanı bulmuştur. Bu uygulama alanını özel yapan ölçüt, endüstriyel uygulamalarda veri iletiminin gerçek zamanlı olması gereksinimidir. Gerçek zamanlı veri iletimi; algılayıcı ve kontrol cihazları arasında 100 bayttan küçük verilerin 1 sn’den (çoğu zaman 100 ms’den) kısa sürelerde iletilebilmesi ile tanımlanır. Bu gereksinim her ağ mimarisi, topolojisi ve protokolü ile istenilen düzeyde sağlanamamaktadır. Bu gereksinimi karşılamak amacıyla alan ağları veya saha veri yolları olarak adlandırılan endüstriyel ağ standartları geliştirilmiştir. BACnet, BITBUS, CAN, CEBus, IEC Fieldbus, Interbus, Profibus, P-NET, WorldFIP gibi bir çok ağ protokol mimarisi ve standardı geliştirilmesine karşın bunların çoğu açık satandart haline dönüştürülememiştir. Yapılan çalışmalar sonunda endüstriyel ağların IEC61158 ve EN50170 standartları ile yedi ayrı sınıfta toplanması önerilmiştir.
Son zamanlarda üzerinde çalışılmaya başlanan e-üretim konusu, bilgisayarla tümleşik üretim mimarisinin herhangi bir katmanının, küresel ağlar üzerinden, uzaktan denetiminin ve izlenmesinin önemini ortaya çıkarmıştır. Uzaktan denetim ve izlemenin de gerçek zamanlı veri iletimi gereksinimlerini karşılayacak biçimde yapılması gerekliliği, bu konudaki güçlüklerden birisidir.
Bu tez çalışmasında, endüstriyel alan ağlarına uzaktan erişim, uzak endüstriyel alan ağlarının birlikte çalışmaları amacıyla yapılandırılacak olan heterojen ağların gerçek zamanlı veri transferi ölçütlerinin en iyi koşulları içerisinde haberleşebilmeleri için aşağıdaki yaklaşımlarla çözümler önerilmiştir:
Öncelikle, WorldFIP endüstriyel otomasyon sistemi ile günümüz en hızlı haberleşme teknolojisi olan ATM ağ üzerindeki bilgisayarlar arasında veri alışverişini sağlayacak
“İki Portlu WorldFIP/ATM Saydam Çevirimli Köprü (Transparent Translation Bridges)” ara bağlaşım cihazı tasarımı gerçekleştirilmiş ve bu tasarım modeline ait benzetim sonuçları elde edilerek başarım analizleri yapılmıştır. Köprü, ATM haberleşme teknolojisinin alan ağları gereksinimlerini karşılayabilecek AAL3/4 ve AAL5 hizmet sınıflarına ait trafikleri taşıyabilecek biçimde tasarlanmıştır. Benzetim %70/%30, %50/%50 ve %30/%70 yerel/uzak trafik yüklerinde gerçekleştirilmiştir. Benzetim sonuçlarına göre; köprü gecikmelerinin gerçek zamanlı veri iletimi ölçütlerinin kabul edilebilir seviyelerinde olduğu tespit edilmiştir. Örneğin; WorldFIP-ATM süreç zamanı değişik yükler altında AAL3/4 için yaklaşık 206 − 221_µsn, AAL5 için yaklaşık 232_− 239 µsn, ATM–WorldFIP süreç zamanı ise AAL3/4 için yaklaşık 2,5 − 3,2 msn, AAL5 için yaklaşık 2,5 − 3,3 msn olarak gerçekleşmiştir. Elde edilen bu sonuçlar çalışmanın diğer bölümleri için de önemlidir.
İkinci olarak, köprü arabağlaşım cihazları ile bir ATM küresel ağa (ATM omurga) bağlanan WorldFIP, CAN ve PROFIBUS endüstriyel alan ağlarının, uçtan uca haberleşmelerini sağlayacak heterojen bir ağ tasarlanarak modellenmiş ve gerçek zamanlı iletimi sağlayabilme açısından başarımı incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre en fazla gecikme PROFIBUS’dan WorldFIP’e 141 mesaj/sn’de maksimum 2531 µsn olarak gerçekleştiği halde, ATM omurganın başarım ölçütü olan uçtan uca gecikmelerinin gerçek zamanlı veri iletimi değerlerinin kabul edilebilir seviyelerinde olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar endüstriyel ağların küresel ağlar üzerinden, köprü arabağlaşım cihazı ile uzaktan denetimi ve izlenmesi bakımından önemlidir. Son olarak, WorldFIP/ATM köprünün, en önemli başarım ölçütü olan uçtan uca ortalama süreç zamanı olarak da tanımlanan köprü gecikmesini en aza indirmek amacıyla bulanık mantık yöntemi kullanılarak zeki bir algoritma geliştirilmiştir. Bu algoritma; bulanık mantık yönteminden dolayı, köprünün her iki tarafındaki yük miktarlarına göre, köprü birimlerinin daha önceki davranışlarından edindiği verilere dayanarak, daha sonraki yük değişimlerinde nasıl davranması gerektiğini öğrenir ve köprü birimlerinin çalışmasını yönlendirir. Elde edilen sonuçlara göre; köprünün süreç zamanında %3 – %28 arasında bir azalma sağlanmıştır. Bu sonuçlar, önceki
bölümlerde incelenen gecikmeye bağlı tüm değerlendirmeleri iyileştirecek bir gelişmedir.
Tez çalışmasında özetle şu önemli katkılar sağlanmıştır:
• “İki Portlu WorldFIP/ATM Saydam Çevirimli Köprü” ara bağlaşım cihaz tasarımı, modellenmesi ve benzetimi yapılmıştır.
• Endüstriyel ağ trafiklerinin, AAL3/4 ve AAL5 hizmet sınıflarıyla, gerçek zamanlı haberleşme gereksinimleri ve kısıtlamalarının kabul edilebilir seviyelerinde veri iletimi gerçekleştirilebileceği tespit edilmiştir.
• ATM omurganın, farklı endüstriyel ağlardan oluşabilecek heterojen ağ trafik yüklerini gerçek zamanlı veri iletimi ölçütlerinin kabul edilebilir seviyelerinde taşıyabilecek uygun bir teknoloji olduğunu yapılan çalışmalarla bir kez daha anlaşılmıştır.
• “Endüstriyel Ağ/ATM” köprülerinin ATM omurga bağlantılarındaki başarımı karşılaştırılmalı olarak analiz edilmiştir.
• Köprü için, köprü gecikmesini azaltan ve köprü başarımını iyileştiren zeki bir bulanık mantık algoritması geliştirilmiş, böylece köprü başarımında nispi iyileştirmeler gerçekleştirilmiştir.
• Bu katkılar, endüstriyel ağların standartlaşma, birlikte çalışabilirlik ve uzaktan erişim sorunlarına çözüm olabilecektir.