Document

Orhan Dağdeviren
Fatih Tekbacak
Kayhan Erciyeş
İçerik
 Giriş
 Yaklaşımlar:
 Sugar’ın algoritması
 Denko’nun algoritması
 Tong’un yaklaşımı
 Lotfinezhad’ın yaklaşımı
 Değerlendirme
 Agilla Platformu
 Sonuçlar
GİRİŞ
 Telsiz Duyarga Ağları: Çok sayıda duyarga düğümünün
kendini yönetebileceği şekilde tasarsız bir yapıda
kurulur.
 TDA’nın düğümlerinin herhangi birinin çevreden
topladığı veri, diğer düğümler üzerinden çok sıçramalı
olarak çıkış düğüme yönlendirilir.
 Çıkış düğümü bilgiyi diğer ağ yapısına geçiren ağ
geçididir.
 Çıkış düğümü İnternet veya Uydu üzerinden verilerini
gönderebilir.
GİRİŞ
 En önemli problemlerden biri çıkış düğümüne enerji
etkili bir şekilde veriyi göndermektir.
 Kümeleme yöntemi kullanarak ağı parçalara bölebiliriz.
 Kümeleme sayesinde yönlendirme kolaylaşır.
 Küme üyeleri çevreden topladıkları bilgileri küme
liderine gönderirler.
 Küme liderlerinin oluşturduğu yapıya da omurga denir.
GİRİŞ
 TDA, üç kümeye
ayrılmıştır.
 Küme lideri düğümler
dikine çizgili, üyeler ise
içi dolu gösterilmiştir.
 Çıkış düğümü enine
çizgili gösterilmiştir.
 Omurga, kalın kırmızı ile
gösterilen yoldur.
GİRİŞ
 Etmen: İstemcisi adına belirli işleri yapabilen bir
programdır.
 Yapay zeka, dağıtık sistemler ve ağ haberleşmesi gibi
alanlarda kullanılırlar.
 Gezgin Etmen: Heterojen bir ağ ortamında düğümden
düğüme göçebilen, diğer etmenler ile haberleşebilen bir
yazılım etmeni veya düğümleri gezinip bilgileri
toplayabilen bir donanım etmenidir.
 Gezgin etmenler kod, veri ve durumu taşıyabilirler.
GİRİŞ
 Gezgin etmenlerin iki hareketi vardır:
 Zayıf Göç: Sadece kod ve verinin taşınmasıdır.
 Güçlü Göç: Kod, veri ve durumun taşınmasıdır.
 TDA’lar üzerinde uygulama tasarımı, kısıtlı bant
genişliği, gecikme ve özellikle kısıtlı pil gücünden dolayı
zordur. Bu açıdan bakıldığında zayıf göç işlemi daha
uygundur.
YAKLAŞIMLAR
 Sugar’ın Algoritması
 Denko’nun Algoritması
 Tong’un Yaklaşımı
 Lotfinezhad’ın Yaklaşımı
SUGAR’IN ALGORİTMASI
 Her küme için bir etmen bulunur.
 Etmenler düğümler tarafından algoritmanın başında
üretilir.
 Kümeleme etmeni düğümlerin üyelik değişimini,
kümelerin parçalanması ve birleştirilmesini sağlar.
 Kümeler oluşturulurken düğüm bağlantısı, düğüm
hareketliliği, düğümün kabiliyeti, bağ durumu ve bant
genişliği değerlerine bakılır.
SUGAR’IN ALGORİTMASI
 Küme içindeki eleman sayısı eğer çok artarsa ve komşu
kümeler değişimi kabul etmezse küme bölünmesi
yapılır. Bölünen küme eşit iki parçaya bölünür ve her
küme için yeni bir küme lideri seçilir.
 Küme birleşmesi işlemi de küme bölünmesinin tersidir.
 Etmenler önceki deneyimlerine göre ve önceki
kararlarının etkilerine göre uyum sağlayabilirler.
DENKO’NUN ALGORİTMASI
 Her düğümde iki etmen bulunur:
 Yönlendirici Gezgin Etmen (YGE)
 Kümeleyici Statik Etmen (KSE)
 KSE, kümeleme bilgisini bir kümeleme tablosunda
güncel olarak tutar.
 Kümeleme tablosu komşuların bilgisini, düğümün
rolünü, gezginlik bilgisini, derecesini tutar.
 KSE, küme ile ilgili bilgiler topladığında bu tabloyu
günceller.
DENKO’NUN ALGORİTMASI
 Kümelerin dengeli olması için bölünme ve birleşme
işlemleri vardır.
 Bunun yanında, enerjisi azalan, dar boğaz olan veya
işlevini yitiren küme liderinin yerine yenisi getirilmeye
çalışılır.
 YGE, yönlendirme tablolarını toplama ve değişimlere
göre tabloları güncelleme görevini üstlenir.
DENKO’NUN ALGORİTMASI
 Eğer YGE rota bilgisine sahip değil ise:
 Küme liderine göçüp rota bilgisini almaya çalışıyor.
 Eğer küme lideri bilgiye sahip ise kendi rota bilgisini
düzenliyor ve geri göçüyor.
 Küme lideri bilgiye sahip değil ise diğer kümelerin
liderlerine veya küme geçidine göçüp bilgiyi bulmaya
çalışıyor.
DENKO’NUN ALGORİTMASI
 Küme içi yönlendirme, küme liderleri tarafından veya
her düğümün kendine ait yönlendirme etmenleri
tarafından yapılmaktadır.
 Küme dışı yönlendirme küme liderleri veya geçitler
tarafından yapılır.
 Normalde iki düğümün iki adet işlem yapabilmesi için
dört kez (İstek-Cevap) mesajlaşması gerekmekle
beraber etmenlerin iş listesini üzerine aldıkları
durumlarda tek bir göç ile bu işlem yapılabilir.
TONG’UN YAKLAŞIMI
 Tong ve arkadaşları geniş ölçekli ve düşük enerji
gereksinimleri ile çalışan duyarga ağları için bir mimari
önermişlerdir.
 Gezgin etmenler ile Duyarga Ağları’ndaki (GEDA)
gezgin etmenler, donanım birimleri olup, hem iletişim
hem de çalışma yetenekleri açısından güçlü ve duyarga
ağını gezinme yeteneğine sahiptirler.
 GEDA yaklaşımına göre duyargalar sınırlı işlem ve
iletişim kapasitesi düşük güç ve düşük maliyetli
düğümlerdir.
TONG’UN YAKLAŞIMI
 Gezgin etmenler sürekli olarak duyargalarla beraber
operasyonlar gerçekleştirmeye ihtiyaç
duymamaktadırlar, sadece veri toplama ve ağ bakımına
ihtiyaç duyulan durumlarda devreye girmektedirler.
LOTFINEZHAD’IN YAKLAŞIMI
 Veriyi merkeze gönderme işlemini gerçekleştiren
duyargalar kendi veri paketlerini gezgin etmene
iletebilmek için varolan kanalı kullanabilmek amacıyla
yarışırlar.
 Lotfinezhad ve arkadaşları, veriyi az enerji ve zamanla
merkeze gönderme yaklaşımı geliştirmişlerdir (KGEDA).
 K-GEDA, duyargaları kümeler şeklinde gruplar ve
böylece düğümler sadece en yakın küme lideri ile
haberleşir.
LOTFINEZHAD’IN YAKLAŞIMI
 Küme lideri, veri toplama ve gezgin etmenle
haberleşme görevlerini üstlenir.
 Duyargaların küme liderleri ile tek sıçramada
haberleştikleri varsayılır.
LOTFINEZHAD’IN YAKLAŞIMI
 K-GEDA’da küme formasyonu, gezgin etmen
tarafından tetiklenir.
 Bir küme liderinin yükünden emin olabilmek amacıyla
tüm düğümler boyunca dolanılır ve küme formasyonu
her veri toplama aşamasındaki dolaşımlarda uygulanır.
 Kümeleri oluşturabilmek amacıyla her düğüm
kendisini sabit bir pk olasılığında küme lideri olarak
seçer.
LOTFINEZHAD’IN YAKLAŞIMI
 Eğer bir düğüm küme lideri olursa, diğer küme üyeleri
ile veri iletişimi amacıyla statüsünü belirtmek için bir
duyuru paketi (ADV) yayınlar.
 Alınan ADV paketlerinin sinyal gücüne bağlı olarak her
düğüm kendisi etrafındaki küme liderlerinin uzaklığını
kestirmeye çalışır ve en yakın küme liderinin
bulunduğu kümeye katılır.
LOTFINEZHAD’IN YAKLAŞIMI
 Tüm veriler bir küme lideri tarafından alındığında,
küme lideri veri bütünlemesini sağlar ve veriyi gezgin
etmene aktarabilmek amacıyla merkeze gönderme
kanalını ele geçirir.
 K-GEDA’da bulunan bir küme lideri veri toplamasını
bitirdikten sonra topladığı veriyi, bir zaman aralığında
(time slot) kanalı ele geçirmeye çalışan küme
liderlerinin sayısına bağlı bir olasılıkla iletir.
DEĞERLENDİRME
 Etmen Tipleri:
 Denko’nun ve Sugar’ın algoritmalarındaki gezgin
etmenler, kodu, durumu ve veriyi taşıyabilen yazılım
etmenleridir.
 Tong’un ve Lotfinezhad’ın yaklaşımlarındaki etmenler,
gezgin, güçlü donanım birimleridir.
DEĞERLENDİRME
 Enerji Etkinliği:
 Denko’nun ve Sugar’ın algoritmalarında yazılım etmeni
kullanıldığı için düğümlerin üzerindeki kaynaklar
kullanılır. Bu durum pil kısıtlı düğümler için bir
dezavantajdır.
 Tong’un ve Lotfinezhad’ın yaklaşımlarındaki etmenler,
düğümlerden bağımsız donanımlardır.
DEĞERLENDİRME
 Ağ Yükü:
 Sugar’ın ve Denko’nun algoritmaları yazılım etmenlerini
kullandıkları için ağa yük getirirler. Bu yük, hata
kontrolü, çerçeveleme, katman başlıkları gibi
sebeplerden oluşur.
 Tong’un ve Lotfinezhad’ın yaklaşımlarında duyarga
düğümleri ve gezgin etmenler arasında tek sıçramalı
iletim vardır. Doğrudan gezgin etmenlere iletim olduğu
için yük ciddi seviyede azalır.
DEĞERLENDİRME
 Maliyet:
 Sugar ve Denko’da kullanılan yazılım etmenleri
donanım birimlerine göre daha az maliyetlidir. Yazılım
etmenleri için sadece bir yazılım etmen platformunun
kurulması yeterlidir.
 Donanım birimlerinin, gezecek ve bilgileri toplayacak,
işleyebilecek ve hatta gerektiğinde uyduyla haberleşecek
özelleşmiş cihazlar olması gerekir. İnsanlı ve insansız
hava aygıtları bu etmenlere örnektir.
AGILLA
 Agilla TDA’da gezgin etmen uygulamalarının üzerinde
yazılabileceği bir ara katman yazılımıdır (middleware).
 Agilla uygulamaları kod ve durumlarıyla ağ üzerinde
göç edebilirler.
 Agilla etmenleri tüm ağa yayılmak yerine uygulamaya
bağlı olarak belli bölgelere yayılabilir.
AGILLA
 Agilla etmen ara katman yazılımı, TDAların üzerinde
gezgin etmen uygulamalarının gerçeklenebileceği
örnek bir platformdur.
 Bu konudaki teorik çalışmalara, uygulama açısından
destek olması bakımından önemlidir.
SONUÇLAR
 Bu çalışmada gezgin etmenler kullanılarak TDA üzerinde
kümeleme ve yönlendirme işlemi gösterilmiştir.
 Algoritmalar anlatılmış ve değerlendirmeleri yapılmış,
Agilla ara katman yazılımı gösterilmiştir.
 Değerlendirme bölümünü performans testi olarak
genişletmek ve bir kümeleme protokolü tasarlayıp Agilla
platformu üzerinde denemek gelecekteki hedeflerimiz
arasındadır.