Mobil tasarsız ağlar için kümeleme tabanlı yönlendirme katmanı tasarımı

Abstract

Tasarsız ağlar, başta askeri teknolojiler olmak üzere çeşitli sektörlerde kullanılan bir iletişim protokolüdür. Geleneksel ağ yapılarından farklı olarak tasarsız ağlar, eşler arası iletişim prensibiyle çalışır. Ağ içerisindeki üniteler hücresel bir altyapıya bağlı olmadığından ünitelerin iletişimi için dağıtık algoritmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak tasarsız ağlarda ilgili zorluklar nedeniyle bu dağıtık algoritmaların temel kriterlere göre dikkatlice tasarlanması önemlidir. Bu kriterlerin, tasarsız ağlar gibi dinamik olarak değişken ağlarla uğraşırken özellikle önemli olduğu düşünülmektedir. Tasarsız ağlar, ölçeklendirme, enerji tüketimi ve istikrarla ilgili önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Ağ büyüdükçe yönlendirme yükü hızla artar. Bu nedenle, iletişim kaynaklarının yeniden kullanımını mekansal olarak kontrol etmek ve yönlendirme bilgisi yükünü azaltmak için, bir tür hiyerarşik şema kullanılmalıdır. Kümeleme, hiyerarşik yönlendirme mimarilerinde kullanılan en yaygın tekniktir. Ağı daha küçük bir ölçekleyerek ağın daha küçük ve kararlı olmasını sağlar. Hiyerarşik yönlendirmenin ardındaki fikir, kendi kendini organize eden bir dizi örtüşen veya ayrık kümelere bölmektir. Her küme için bir ünite küme başı olarak seçilir. Bu küme başı, kümenin üyelik bilgilerini korur. Sıradan bir ünite bir paket göndermek istediğinde, ünite paketi hedefe doğru yönlendiren küme başına gönderebilir. Literatürde her birinin yararları ve maliyetleri olan çeşitli kümeleme algoritmaları önerilmiştir. Bu tezde, mobil tasarsız ağlar için, iş yükü dengesini sağlayabilen, omurga yapısını mobiliteye karşı koruyabilen ve birden fazla omurga yapısı oluşturarak tek bir omurga üzerinde meydana gelen tıkanıklığa alternatif çözüm olabilecek bir bağlantılı hakim küme algoritması tasarlanmıştır. Kümeleme algoritmalarının asıl amacı bahsedildiği üzere yönlendirme katmanına yarar sağlamaktır. Kümeleme algoritmasının devamında hiyerarşik bir yönlendirme algoritması tasarımıyla tez tamamlanmıştır. Ad-hoc networks are a communication protocol used in various sectors, especially military technologies. Unlike traditional network structures, Ad-hoc networks work on the principle of peer-to-peer communication. Since the nodes in the network are not connected to a cellular infrastructure, distributed algorithms are needed for the communication of the nodes. However, due to the difficulties involved in ad hoc networks, it is important to carefully design these distributed algorithms according to basic criteria. These criteria are considered to be particularly important when dealing with dynamically changing networks, such as ad-hoc networks. Ad-hoc networks face significant challenges related to scalability, energy consumption, and stability. As the network grows, the routing load increases rapidly. Therefore, to control channel reuse spatially and reduce the routing information overhead, some type of hierarchical scheme must be used. Clustering is the most common technique used in hierarchical routing architectures. The idea behind hierarchical routing is to divide the hosts of a self-organizing network into a series of overlapping or disjoint clusters. For each cluster, one node is selected as the cluster head. This cluster head maintains the membership information of the cluster. Nodes that are not cluster heads will henceforth be referred to as cluster members. When an ordinary node wants to send a packet, the node can send the packet to the cluster head, which directs it towards the destination. Various clustering algorithms have been proposed in the literature, each with benefits and costs. In this thesis, a connected dominant cluster algorithm has been designed for mobile ad hoc networks, which can ensure workload balance, protect the backbone structure against mobility, and be an alternative solution to the congestion occurring on a single backbone by creating more than one backbone structure. As mentioned, the main purpose of clustering algorithms is to benefit the routing layer. Following the clustering algorithm, the thesis was completed with the design of a hierarchical routing algorithm.