İnsansız Hava Araçları (İHA’lar) büyük ölçekli Nesnelerin İnterneti (IoT) ağlarında veri toplama amacıyla büyük ilgi görmektedir. Ancak, enerji kısıtları altında Bilgi Yaşı’nı (AoI) en aza indirme hesaplama açısından zor bir problemdir. Klonal Seçim Algoritması (CSA) gibi meta-sezgisel algoritmalar seyrek IoT ağları için optimale yakın çözümler sağlamalarına rağmen ağdaki IoT düğümlerinin sayısı arttıkça ölçeklenebilirlikleri hızla azalmaktadır. Bu sınırlamayı aşmak için bu makale, UAV destekli IoT ağlarında ölçeklenebilir AoI minimizasyonu için kümeleme tabanlı bir yöntem önermektedir. Önerilen yaklaşımda, IoT düğümleri, Silhouette Skor yöntemiyle belirlenen optimal küme boyutu kullanılarak K-means kümeleme yöntemiyle kümelere ayrılmaktadır. Her küme, CSA kullanılarak bağımsız bir şekilde çözülmekte ve sonuçlar birleştirilerek küresel bir çözüm oluşturulmaktadır. Bu yaklaşım çözüm kalitesini korurken hesaplama karmaşıklığını önemli ölçüde azaltmaktadır. Ayrıca, birden fazla kümenin aynı anda optimize edilmesi için paralel işlem kullanılmaktadır. Simülasyon sonuçları, önerilen kümeleme tabanlı yaklaşımın, ortalama AoI ve enerji verimliliğini korurken, temel CSA’ya kıyasla hesaplama süresini %90,54 oranında azalttığını göstermektedir. Böylece bu yöntem, yüzlerce düğüm içeren büyük ölçekli UAV destekli IoT ağlarında AoI farkındalıklı veri toplamayı mümkün kılmaktadır.
Bilgi Yaşı İnsansız Hava Aracı Nesnelerin İnterneti Kümeleme Klonal Seçim Algoritması Meta-sezgisel Algoritmalar
TÜBİTAK 3501 (124E544)
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have attracted attention for collecting data in large-scale Internet of Things (IoT) networks. However, the Age of Information (AoI) minimization under energy constraints remains a computationally challenging problem. Although metaheuristic algorithms such as the Clonal Selection Algorithm (CSA) provide near-optimal solutions for sparse IoT networks, their scalability rapidly decreases with increasing numbers of IoT nodes in the network. To overcome this limitation, this work proposes a cluster-based method for scalable AoI minimization in UAV-assisted IoT networks. In the proposed approach, IoT nodes are clustered by using K-means clustering with optimal cluster size determination via the Silhouette Score method. Each cluster is solved independently using the CSA, and the results are merged to construct a global solution. This approach significantly reduces computational complexity while preserving the quality of the solution. Furthermore, parallel processing is used to optimize multiple clusters simultaneously. The results illustrate that the proposed cluster-based approach reduces the computation time by 90.54% compared to the baseline CSA while maintaining a comparable average AoI and energy efficiency. The method thus enables AoI-aware data collection in large-scale UAV-assisted IoT networks with hundreds of nodes.
Age of Information Unmanned Aerial Vehicles Internet of Things Clustering Clonal Selection Algorithm Meta-heuristic Algorithms
TÜBİTAK 3501 (124E544)
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Networking and Communications, Distributed Systems and Algorithms, Concurrent/Parallel Systems and Technologies, Cyberphysical Systems and Internet of Things |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Project Number | TÜBİTAK 3501 (124E544) |
| Submission Date | November 12, 2025 |
| Acceptance Date | December 18, 2025 |
| Publication Date | December 31, 2025 |
| DOI | https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1822011 |
| IZ | https://izlik.org/JA58JE36YU |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 41 Issue: 3 |
Ethics and Compliance Requirements
✯ For all studies that require ethics committee approval, such approval must be obtained, clearly stated within the manuscript, and properly documented.
✯ In research requiring ethics approval, detailed information—the name of the ethics committee, approval date, and approval number—must be included in the Methods section, and additionally on either the first or last page of the manuscript. For case reports, the manuscript must include a statement confirming that written informed consent was obtained from the participant(s).
✯ The journal’s website must include a clear statement confirming that all manuscripts comply with Research and Publication Ethics.
✯ Ethical responsibilities and guidelines for authors, reviewers, and editors must be presented under separate headings on the journal’s website.
✯ Ethical principles must be explicitly stated in the journal and/or on the journal website, with reference to national and international standards. For instance, scientific manuscripts submitted to the journal should follow the recommendations of the ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) and the COPE (Committee on Publication Ethics) International Standards for Editors and Authors.
✯ Compliance with relevant copyright regulations is mandatory for all intellectual and artistic works used within the manuscript.