Slotsuz IEEE 802.15.4 Ağlarda CSMA/CA Parametre Değerlerinin Hesabına Yönelik Monte Carlo Makinesinin Tasarımı

Yıl 2017, Cilt: 5 Sayı: 2, 247 - 256, 25.06.2017

Selçuk Ökdem

Öz

IEEE
802.15.4 protokolü kişisel alan ağlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Az enerji
tüketimine ve düşük işlem karmaşıklığına sahip olan bu protokol birçok
uygulamada tercih edilmektedir. Bu protokolün kanal erişiminde kullandığı
CSMA/CA parametrelerinin en uygun değerlere atanması, haberleşme performansını
etkileyen önemli bir süreçtir. Bu değerler, ağ yapısına ve ağ trafiğine bağlı
olarak değişim göstermektedir. Bu makalede, Monte Carlo simülasyonları aracılığı
ile farklı ağ yapılarına yönelik testler yapılmış ve en uygun değerler
bulunmuştur. Bu değerlerin bulunmasında ele alınan ağ yapısı çeşitli veri
trafiğinde incelenerek parametrelerin etkisi gözlenmiştir. Bu sürece ilişkin
olarak tasarlanan Monte Carlo makinesi ile hesaplanan değerlerinin performans
artışındaki etkisi analiz edilmiştir. Farklı ağ yapıları ve çeşitli ağ trafikleri
için ağ tasarımcılarına en uygun parametre değerleri önerilmiştir

Anahtar Kelimeler

IEEE 802.15.4, Kişisel Alan Ağları, CSMA/CA Parametreleri

Teşekkür

Çalışmalarım sürecinde eşim Sema Ökdem, kızım Zeynep Yaren Ökdem ve oğlum Şahin Ökdem’ e bana verdikleri motivasyon ve desteklerinden dolayı teşekkür ederim. Ayrıca, bana verdiği maddi ve manevi katkılardan dolayı kardeşim Ayşe Ökdem Karakuş’ a teşekkürü bir borç bilirim.

Kaynakça

• Cuomo F, Anna A, Emanuele C. “Cross-layer network formation for energy-efficient IEEE 802.15.4/ZigBee Wireless Sensor Networks”. Ad Hoc Networks, 11(2), 672-686, 2013.
• Toscano E, Lucia LB. “Multichannel superframe scheduling for IEEE 802.15. 4 industrial wireless sensor networks”. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 8(2), 337-350, 2012.
• Yean Fu W, Anderson T, Powers D. “On energy efficient aggregation routing and scheduling in IEEE 802.15.4 based wireless sensor networks”. Wireless communications and mobile computing. 14(2), 232-253, 2014.
• Park P, Marco PD, Soldati P, Fischione C, Johansson K. “A generalized Markov chain model for effective analysis of slotted IEEE 802.15.4”. 6th IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems (MASS ’09), Macau, China, 12-15 October 2009.
• Park P, Marco PD, Fischione C, Johansson K, “Modeling and Optimization of the IEEE 802.15.4 Protocol for Reliable and Timely Communications”, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 24(3), 550-564, 2012.
• Francesco MD, Anastasi G, Conti M, Das S, Neri V, “Reliability and Energy Efficiency in IEEE 802.15.4/ZigBee Sensor Networks: A Cross-layer Approach”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 29(8), 1508-1524, 2011.
• Brienza S, Guglielmo D, Anastasi G, Conti M, Neri V, “Strategies for Optimal MAC Parameter Setting in IEEE 802.15.4 Wireless Sensor Networks: a Performance Comparison”, IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC 2013), Split, Croatia, 07-10 July 2013.
• Brienza S, Guglielmo D, Alippi C, Anastasi G, Roveri M. “A learning-based algorithm for optimal mac parameters setting in IEEE 802.15. 4 wireless sensor networks”. 10th ACM symposium on Performance evaluation of wireless ad hoc, sensor, & ubiquitous networks. Barcelona, Spain, 3-8 November 2013.
• IEEE P80215 Working Group. IEEE std. 802.15.4, part. 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LRWPANs) 2006.
• ZigBee Alliance. "ZigBee Specification". http://www.zigbee.org (09.02.2015).
• Song J., et al. “WirelessHART: Applying wireless technology in real-time industrial process control”. Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium, ST. Louis, Missouri. 22-24 April 2008.
• Shelby Z, Carsten B. 6LoWPAN: The wireless embedded Internet. Vol. 43. United Kingdom, John Wiley & Sons, 2011.
• Malvin H, Kalos PA. Whitlock. Monte Carlo Methods, 2nd ed. Heppenheim, Germany, Wiley, 2008.
• Shreedhar M, Varghese G. “Efficient fair queueing using deficit round robin”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review. 25(4), 231-242, 1995.
• Montavont J, Roth D, Noel T. “Mobile IPv6 in internet of things: analysis, experimentations and optimizations”. Ad Hoc Netw., 14, 15-25, 2014.
• Misic J, Shafi S, Misic V. “The impact of MAC parameters on the performance of 802.15.4 PAN”. Ad Hoc Netw., 3, 509–528, 2005.