Fuzzy Analysis for Nodes Deployment Strategies in Wireless Sensor Network

The objective of a best sensor deployment policy is to have a fully connected network while optimizing coverage area at the same time. By optimizing the different parameters like distance, energy level, transmission loss and density of sensor nodes. the deployment plan would guarantee the optimum connectivity of sensor nodes, as required by the essential applications. By making sure that the network is connected, it is also ensured that the sensed data is transmitted to other nodes and perhaps to a centralized base station that can make important decisions for the application. This paper investigates the fundamental parameters of a wireless sensor network: that is optimization of node density, transmission range, transmission loss, residual energy and connectivity

An analysis of IEEE 802.11 DCF and its application to energy-efficient relaying in multihop wireless networks

Cataloged from PDF version of article.We present an analytical model for the IEEE 802.11 DCF in multihop wireless networks that considers hidden terminals and accurately works for a large range of traffic loads. An energy model, which considers energy consumption due to collisions, retransmissions, exponential backoff and freezing mechanisms, and overhearing of nodes, and the proposed IEEE 802.11 DCF analytical model are used to analyze the energy consumption of various relaying strategies. The results show that the energy-efficient relaying strategy depends significantly on the traffic load. Under light traffic, energy spent during idle mode dominates, making any relaying strategy nearly optimal. Under moderate traffic, energy spent during idle and receive modes dominates and multihop transmissions become more advantageous where the optimal hop number varies with processing power consumed at relay nodes. Under very heavy traffic, where multihopping becomes unstable due to increased collisions, direct transmission becomes more energy efficient. The choice of relaying strategy is observed to affect energy efficiency more for large and homogeneous networks where it is beneficial to use multiple short hops each covering similar distances. The results indicate that a cross-layered relaying approach, which dynamically changes the relaying strategy, can substantially save energy as the network traffic load changes in time. © 2011 IEEE

Gezgin tasarsız ağlar için yeni bir konum tabanlı melez yönlendirme algoritması

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Ad hoc kablosuz ağlar baz istasyonu veya erişim cihazı gibi bir altyapı olmaksızın birbirleriyle iletişim kuran gezgin düğümlerden oluşur. Bu tür ağlarda düğümlerin hareketliliğine bağlı olarak sık sık topoloji değişikliği olur. Bundan dolayı düğümlerin birbirleriyle iletişimde kalmaları için ağda yayın paketlerinin sıklıkla gönderimine gereksinim bulunmaktadır. Gezgin tasarsız ağlarda tabloya dayalı ve isteğe bağlı yönlendirme algoritmaları kullanılmaktadır. Her iki tür algoritmada da düğüm sayısının çok olduğu ve aşırı düğüm hareketliliği durumlarında yönlendirme ek yükü artmaktadır. Sınırlı bant genişliği ve düğüm batarya ömürlerinin iki önemli kaynak olduğu bu ağlarda, yönlendirme ek yükünün en düşük seviyeye indirilerek sınırlı kaynakların verimli bir şekilde kullanılması gerekmektedir.Bu tez çalışmasında, tasarsız ağların sınırlı ve en önemli iki kaynağı olan bant genişliği ve batarya kullanımını optimize eden yeni bir yönlendirme algoritması geliştirilmiştir. Konum Tabanlı Melez Yönlendirme Algoritması (KTMYA) adı verilen bu algoritma ile yönlendirme ek yükü azaltılarak bant genişliğinin etkin kullanımı sağlanmaktadır. Bununla birlikte, ağdaki her bir düğüm tarafından yönlendirme amacıyla yapılacak işlem sayısı ve bellekte tutulacak veri miktarı azaltılarak batarya ömrü uzatılmaktadır. KTMYA hem tabloya dayalı hem de isteğe bağlı algoritmaların çalışma esaslarından fatdalanılarak geliştirilmiştir. Ancak KTMYA, yönlendirme kararı verilirken düğüm pozisyon bilgileri, düğüm batarya miktarları ve düğüm yoğunluk bilgileri kullanımı açısından bu iki yöntemin dışında yeni bir yaklaşım içermektedir.Geliştirilen algoritma, MATLAB 7.0.1'de kodlanan bir benzetim programı ile başarım değerlendirmesi yapılarak, paket dağıtım oranı, yönlendirme ek yükü ve uçtan uca paket gecikmesi açısından tabloya dayalı, isteğe bağlı ve konum tabanlı yönlendirme algoritmaları ile karşılaştırmalı olarak sunulmaktadır. KTMYA, yönlendirme ek yükü, paket dağıtım oranı ve uçtan uca paket gecikmesi açısından daha iyi sonuçlar vermektedir.Ad hoc wireless networks consist of nodes which communicate with each other without infrastructure such as base station and access point. In these type networks, the network topology frequently changes due to the movements of the nodes. Broadcast packets are regularly sent to network so that nodes in network can stay in communication with each other. Reactive and proactive routing algorithms are used in ad hoc networks, where routing overhead increases in the case of large number of nodes and raised mobility. Bandwidth and battery lives of nodes are two main sources in ad hoc networks. The reduction of routing overhead and efficiently use of sources are very important issues in these networks.In this study, a new routing algorithm called Position Based Hybrid Routing Algorithm (PBHRA) was developed to optimize bandwidth usage of ad hoc networks. The main goal of PBHRA is effective use of bandwidth by reducing the routing overload. Additionally, the other goals of the algorithm are to extend battery life of the mobile devices by reducing the required number of operations for route determination and reduce the amount of memory used. Although in the PBHRA, some features of both table driven and on-demand algorithms were used to achieve these goals at some stages, PBHRA algorithm is a completely different approach from them in terms of giving routing decision that use node position information, node battery life and node buffer value.The PBHRA was coded and simulated in MATLAB 7.0.1 to evaluate its performance and compared with other algorithms. The results showed that PBHRA performs better in terms of routing overload, packet delivery fraction, and end-to-end average packet delay compared to table driven, on demand, and position based algorithms

Overhead energy considerations for efficient routing in wireless sensor networks

Abstract—Energy is the most critical resource in the life of a wireless sensor node. Therefore, its usage must be optimized to maximize the network life. It is known that for higher path loss exponent values, utilizing shorter communication links reduces the transmitter energy, whenever the radio equipment has power adjustment capability. Although the transmitter energy is one of the major factors of total energy dissipation, neglecting the overhead energy could result in suboptimal energy usage. Routing algorithms should also be concerned about the overhead energy which is wasted at each hop of data transfer. In this paper, we investigate the use of multi-hop communication links and compare the amount of energy gain upon alternative routes using analytical techniques. We show that employing multi-hop links does not always result in energy gain, and try to quantify situations when it is advantageous. The analytical results are used in routing decisions and their effect in energy efficiency is validated using simulations. Moreover, we also quantify the gain achieved in terms of lifetime by considering overhead energy on power adjustable sensors for different environmental conditions. We show that the network lifetime can dramatically decrease, if the overhead energy component is neglected during routing decisions. Index Terms—wireless sensor networks, energy saving, multi-hop. I

Analysis of using OFDM for short-range, multı-user, underwater acoustic communication

Cataloged from PDF version of article.Acoustic waves are being used in several underwater applications, such as SONARs, underwater communication systems. Most of already developed and deployed underwater communication systems use narrow band communication and lacks layered communication approach. In this thesis, we propose a spread spectrum, layered architecture for underwater communication system, such as for SCUBA divers. The communication device shall be designed such that divers can communicate with each other in shallow water, short range in a multi-user fashion and provide not only voice communication but also data transmission as well. The device shall use Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) as a spread spectrum technique. The OFDM technique is selected from other spread spectrum techniques due to it’s inherent ability to combat the channel impairments and flexibility of implementing the communication system using software defined radio (SDR). The spread spectrum system shall operate in 100 kHz to 300 kHz frequency band using wideband acoustic transducers. In this work, we studied a layered architecture for the communication device. We mainly studied the application layer, data link layer and physical layer in order to analyze the achievable data rate and performance. In this work, we tried to find the optimal communication parameters to achieve guaranteed communication performance for possible scenarios. The communication parameters are set in order to achieve best performance for the worst condition. Using the optimal parameters, the system shall occupy 5 users voice and data communication at the same time using the entire frequency band at the same time, however with certain Grade of Service (GOS) the capacity shall be increased. The capacity of the system shall further be increased if the system uses adaptive communication parameters that are adapted to changing channel and user conditions. The system using adaptive communication parameters shall provide at most 16 users’ voice and data communication using the entire frequency band at the same time.Öktem, Kemalettin KeremM.S

A Novel Communication Approach For Wireless Mobile Smart Objects

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007Telsiz ağlar gezgin kullanıcılara nerede olduklarına bağlı olmadan her yerde iletişim kurma ve bilgiye erişim imkanı sağlar. Hiçbir sabit altyapıya gerek duymadan bu imkanı sağlayan tasarsız ağların zaman içinde gelişmesiyle, askeri, ticari ve özel maksatlar için tercih edilir hale gelmiştir. Diğer yandan, bilimsel ve teknolojik gelişmeler ağ elemanlarını daha küçük ve ucuz hale getirdikçe birçok uygulamanın vazgeçilmez parçaları olmuşlardır. Bu ağ elemanları, taşıyıcılara (örneğin gemiler, uçaklar, büyük araçlar, arabalar, insanlar, hayvanlar, vb.) monteli nesneler veya kendi taşıyıcısı olan (aktörler, duyargalar) nesneler olabilir. Fakat bu ağ elemanları ve uygulamalarında bir takım zorluklar yaşanmaktadır. Bu tezde, gezgin tasarsız ve duyarga ağlardaki yaşanan zorlukları ve beklentileri dikkate alarak, gezgin tasarsız ve duyarga ağlar için yeni bir özgün, durumsuz veri akış yaklaşımı ve yönlendirme algoritması önerilmektedir. Durumsuz Ağırlıklı Yönlendirme (DAY, “Stateless Weighted Routing – SWR”) algoritması olarak adlandırdığımız bu algoritma, diğer yöntemlere göre daha az yönlendirme yükü, daha az enerji tüketimi, daha az yol oluşturma gecikmesi sağlamaktadır. Veri, varışa doğru, çoklu yollar üzerinden taşınmaktadır. Çoklu yol oluşturma, güvenirliği sağlamakta, boşluk problemini büyük oranda çözmekte ve en kısa yolu da içeren daha gürbüz yollar oluşmasını sağlamaktadır. DAY aynı zamanda büyük ölçekli ağlarda da uygulanabilir. Bu amaçla, birden fazla veri toplanma düğümü (sink) içeren sürümü olan Çoklu Veri Toplanma Düğümlü- Durumsuz Ağırlıklı Yönlendirme (ÇVTD-DAY - “Multiple Sink-Stateless Weighted Routing - MS-SWR”) yöntemi de büyük ölçekli tasarsız ve duyarga ağları için önerilmiştir. ÇVTD-DAY yöntemi, DAY yönteminde herhangi bir yöntemsel ve algoritmik değişiklik yapmadan birden fazla veri toplanma düğümünün olduğu ağlarda uygulanabilir. Hem DAY, hem ÇVTD-DAY’nin başarımı benzetimler ile ölçüldü. Elde edilen sonuçlar, DAY ‘nin gezgin tasarsız ve duyarga ağlar için istenenleri karşıladığını, karşılaştırılan diğer yöntemlere göre üstün olduğunu ve olası en iyi çözüme yakınlığını, öte yandan ÇVTD-DAY‘nin de büyük ölçekli ağlarda uygulanabilir olduğunu göstermektedir.Wireless networks provide mobile user with ubiquitous communication capability and information access regardless of location. Mobile ad hoc networks, that manage it without a need to infrastructure networks, as evolved in time, become more preferable for military, commercial and special purposes. On the other hand, technological advances made network components smaller and cheaper. These network components involves a wide variety of objects such as objects mounted on crafts/platforms (e.g. ships, aircrafts, trucks, cars, humans, animals), and objects that have their own platforms (e.g. actuators, sensor nodes). However, these network components and their involved applications exhibit some challenges to implement. By considering the challenges and expectations of mobile ad hoc networks and sensor network, we propose a novel stateless data flow approach and routing algorithm namely Stateless Weighted Routing (SWR) for mobile ad hoc and sensor networks. The SWR has low routing overhead providing very low energy consumption, and has low route construction delay than other proposed schemes. Multiple paths to the destination are established for data transmission. Constructing multiple paths provides reliability, eliminates the void problem substantially, and provides more robust routes including the shortest path. The SWR is applicable to large scale networks. We propose the multiple-sink version of the SWR that is namely MS-SWR, to be used in large scale ad hoc and sensor networks with multiple sinks. The MS-SWR can be used with multiple sinks without any functional and algorithmic modification in the SWR protocol. The performance of the SWR and the MS-SWR are evaluated by simulations. The performance of the system shows that the SWR satisfies the requirements of mobile ad hoc networks and outperforms the existing algorithms. The SWR is also tested against a hypothetic routing scheme that finds the shortest available path with no cost in order to compare the performance of the SWR against such an ideal case. Tests also indicate that MS-SWR is scalable for large scale networks.DoktoraPh