Bu çalışmada, gezgin tasarsız ağlarda daha düşük yönlendirme ek yükü oluşturacak ve düğümlerin daha düşük enerji tüketmelerini sağlayacak yeni bir yönlendirme algoritması geliştirilmiştir. Aalgoritmayı diğer algoritmalardan farklı kılan özellikleri, yönlendirme kararı verilmesinde, düğümlerin konum bilgilerine ek olarak, batarya ve yoğunluk değerlerinin de kullanılmasıdır. “Konum Tabanlı Melez Yönlendirme Algoritması (Position Based Hybrid Routing Algorithm-PBHRA) adı verilen bu algoritmanın performans değerlendirmesi yapılmıştır.
Aşağıda, yapılan çalışmalar, tezin sunumuna uygun olarak, kısaca hatırlatılmış ve elde edilen bulgular sunulmuştur.
1. Gezgin tasarsız ağların, düğüm hareketlerinden kaynaklanan sık topoloji değişiklikleri ve bu ağların karakteristik özelliklerinden kaynaklanan kısıtlarından dolayı, bant genişliği ve düğüm bataryaları gibi kaynakları daha verimli kullanacak yönlendirme algoritmalarının tasarlanması gerekmektedir (Bölüm 1).
2. Altyapılı (infrastructered) ve altyapısız (infrastructereless) kablosuz ağların karşılaştırması yapılmış ve farklılıkları ortaya konulmuştur. Ayrıca sensör (algılayıcı) ağları ile tasarsız ağların benzer ve farklı yanları üzerinde durulmuştur Altyapılı ağlarda baz istasyonu veya erişim noktası olmasına karşın, altyapısız ağlarda böyle bir donanım yoktur. Algılayıcı ağ düğümleri ise tasarsız ağ düğümlerine göre çok küçük boyutta ve sınırlı kapasiteye sahiptir (Bölüm 1).
3. Yeni bir algoritma tasarımı yapabilmek için, literatürde yer alan algoritmaların çalışma prensipleri tartışılmış ve düğümlerin konum bilgilerine dayalı olarak yönlendirme kararı veren algoritmalar üzerinde durulmuştur (Bölüm 1 ve Bölüm 2).
4. Düğümlerin konum bilgilerine, batarya miktarlarına ve tampon yoğunluğuna bağlı olarak yönlendirme kararı veren KTMYA’nın adımları oluşturulmuştur (Bölüm 3).
5. Altyapılı ve altyapısız kablosuz ağların çalışma yöntemleri kullanılarak, KTMYA adı verilen algoritmanın ayrıntılı çalışma adımları verilmiş ve algoritmadan protokol gerçekleştirimine geçişte temel olacak çerçeve (frame) yapıları verilmiştir Ağda düğümler arasında, kontrol, güncelleme ve veri paketlerinin dağıtım mekanizmaları belirlenmiştir (Bölüm 3).
a. Ağda “master düğüm” adı verilen bir düğümde, diğer tüm düğümlere ait bilgiler bulundurulur. Düğümlerin paket gönderecekleri düğüme giden yolu bulmaları işlemini de master düğüm gerçekleştirir.
b. Ağda master düğüm görevini üstlenecek düğümün belirlenmesi işlemi gerçekleştirilmiştir.
c. Master düğüm yönlendirmede kullanılacak yolu bulur, ancak veri paketlerinin dağıtımını yapmaz. Bu açıdan, geliştirilen algoritma, altyapılı ağlarda kullanılan algoritmalardan ayrılır.
6. Geliştirilen algoritma düğümlerin konum, batarya ve yoğunluk bilgilerine bağlı olarak yönlendirme kararı verdiği için, bu üç bilgi kullanılarak bulanık mantık yöntemiyle düğümler arasında “maliyet” değerleri oluşturulmuştur. Maliyet değerlerinin oluşturulması için “mesafe”, “batarya ömrü” ve “yoğunluk” giriş değişkenleri dilsel değişkenler kullanılarak bulanıklaştırılmış ve mamdani (bulanık kümelerin ağırlık merkezleri) bulanık çıkarım yöntemi
kullanılarak durulaştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda bulanık mantık ve uygulanması ile ilgili bilgi de verilmiştir (Bölüm 3).
7. Ağdaki düğüm sayısının yüksek olması durumunda master düğüm üzerinde bulundurulan yönlendirme bilgisi yüksek boyutlara ulaşabilir ve yüksek boyutlu matrisler üzerinde işlem yapılacağından dolayı yönlendirme isteklerine cevap verme süresi artacağından dolayı, ağda kümeleme önerisinde bulunulmuştur. Kümeleme işleminin uygulanabilmesi için öncelikli olarak, kümeleme algoritmaları verilmiş ve içlerinden KTMYA için uygulanacak kümeleme algoritmasının seçimi yapılmıştır. Fuzzy C-Means (FCM) kümeleme algoritması geliştirilen algoritmaya uygulanmış ve örnek ağlar üzerinde çalışması gösterilmiştir (Bölüm 3).
8. Algoritmanın performans değerlendirme işlemini yapmak için öncelikli olarak, IETF MANET çalışma grubu tarafından belirlenmiş ve RFC 2501 olarak yayınlanmış olan performans ölçüm kriterleri verilmiştir [2]. Yönlendirme yükü, Paket dağıtım oranı, uçtan uca ortalama paket gecikmesi, enerji tüketimi ve paket kayıp oranı yönlerinden 10, 20, 50 ve 100 düğümlü ağlar, MATLAB 7.01’de kodlanan bir benzetim yazılımı kullanılarak benzetime tabi tutulmuştur. Elde edilen benzetim sonuçları tabloya dayalı, isteğe bağlı ve konum tabanlı algoritmaların performans sonuçları ile karşılaştırılmıştır (Bölüm 4).
a. İsteğe bağlı ve tabloya dayalı algoritmalarla yapılan performans karşılaştırma sonuçları aşağıda verilmiştir.
i. Yönlendirme yükü açısından KTMYA, isteğe bağlı algoritmalardan AODV ve DSR’ye göre en az % 10,702 tabloya dayalı algoritmalardan DSDV’ye göre en az % 12,69 oranında daha iyi performas değerlerine sahiptir.
ii. Paket dağıtım oranı açısından KTMYA, isteğe bağlı algoritmalardan AODV ve DSR’ye göre en az % 1,17, tabloya dayalı algoritmalardan
DSDV’ye göre en az % 20 oranında daha iyi performans değerlerine sahiptir.
iii. Uçtan uca ortalama paket gecikmesi kriteri açısından KTMYA, isteğe bağlı algoritmalardan AODV ve DSR’ye göre en az % 2,6, milisaniye, tabloya dayalı algoritmalardan DSDV’ye göre en az % 3,9 oranında daha iyi performans değerlerine sahiptir.
b. Konum tabanlı algoritmalardan DREAM algoritması ile yapılan performans karşılaştırma sonuçları aşağıda verilmiştir.
iv. Yönlendirme yükü açısından KTMYA, DREAM’a göre % 22,43 oranında daha iyi performans sağlamıştır.
v. Paket dağıtım oranı açısından KTMYA, DREAM’a göre % 38,8 oranında performans üstünlüğüne sahiptir.
vi. Uçtan uca ortalama paket gecikmesi açısından % 275 oanında performans üstünlüğüne sahiptir.
9. Geliştirilen algoritmanın daha iyi anlaşılabilmesi için örnek bir ağ üzerinde uygulama yapılmıştır. 20 düğümlü örnek ağın master düğüm seçiminden, enerji tüketimi hesabına kadar bütün aşamaları uygulanmıştır (Bölüm 7).