Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

Kablosuz Algılayıcı Ağların Bulut Hesaplaması Kullanılarak

İnternete Genişletilmesi
Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA) uzun yıllar boyunca araştırmalara konu olmuş bir mimaridir. KAA sistemleri, yeni çıkan ve çekici çözümleriyle; ulaşım, iş, sağlık, askeri, endüstriyel otomasyon, çevresel görüntüleme gibi geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Gözlemlenmek istenen bölge üzerine konuşlandırılmış, ortam karakteristiklerini ölçümleme kabiliyetine sahip, kablosuz iletişim yapabilen çok sayıda duyarga düğümünden oluşmakta olan bu ağların; duyarga düğümlerinin birim maliyetleri azdır ve düşük kurulum maliyetleri bulunmaktadır. Öte yandan; güç kaynağının sınırlı olması, hesaplama gücünün çok az oluşu ve üst seviye (IP) ağ protokolünden yoksun olmaları en temel yapısal kısıtlamalarıdır.
Günümüzde geleneksel KAA verilerin daha geniş alanlara taşınabilmesi, üzerinde çalışılmakta olan önemli bir araştırma konusudur. Duyarga düğümlerin kullanmakta olduğu IEEE 802.15.4 iletişim protokolünün IP ile farklı olmasından, akademik ve sektörsel çalışmalar iki yöne odaklanmaktadır. Birinci yaklaşım KAA iletişimi için, düşük tüketimli bir IP hizmeti geliştirilmesidir; 6LoWPAN isminde tanımlanmış olan uluslararası proje bu konu dâhilindeki araştırmalarını sürdürmektedir. Diğer yaklaşım ise; türdeş olmayan ağlar arasında iletişime imkân veren bir geçit yapısının sunulmasıdır. Araştırmamın ilk kısmında, KAA ölçümlerinin internet üzerinden erişilmesine olanak sağlayacak bir Yayınla/Katıl altyapısı geliştirilmiştir. Yayınla/Katıl modelinde mesajlaşma yapan sistemler, veri-merkezli iletişimin en bilindik örneklerindendir. Ölçeklenebilir oluşu ve dinamik uygulama topolojisine imkân verebilmesi sebebiyle KAA'lara uygulanabilirler. Temel Yayınla/Katıl modelinde bulunan üç ana öğe olan yayınlayıcı, katılımcı ve bildirim servisinin gerçeklenmesi için beş farklı yazılım geliştirilmiştir. Bu beş yazılım; üç farklı çalışma ortamında, iki farklı programlama dili kullanılarak farklı davranış biçimlerini gerçeklemesi için geliştirilmiştir. Önerilen sistemin temel amacı, duyarga düğümlerin ürettiği ölçüm değerlerini, merkez düğüm üzerinden katılımcıların çeşitli platformlardan erişebileceği bulut ortamına aktarılarak daha etkin kullanılmasını sağlamaktır.
Bulut bilişim, kuruluşlara herhangi bir altyapı yatırımı yapmadan servis kapasitelerini etkili ve hızlı bir şekilde arttırmalarını sağlamaktadır. Bulut bilişim, kullanıcıların ihtiyaç duyduğu yazılım, donanım, depolama ve hesaplama hizmetleri gibi temel ihtiyaçlarını veri merkezleri üzerinden sunan mimaridir. Üretilen ölçüm verilerinin saklanmasında ve katılımcılara sunulmasında, son on yılda yükselmekte olan bu teknoloji tercih edilmiştir.
Geleneksel KAA sistemleri, gerçek dünyadan veri toplamak için tasarlanmıştır, fakat verileri toplayan organizasyonun artık o veriye ihtiyaç duymaması durumunda, o veriye ne yapılacağı veya ne şekilde saklanacağının yanıtı bulunmamaktadır. Çok sıklıkla yapılan ortam karakteristiklerine ait ölçümlerin, ilişkisel veritabanları üzerinde depolanması kullanım zorlukları doğurmaktadır. Toplanan verinin büyük ölçekte oluşu sebebiyle, belirli periyotlarda veritabanlarından geçmiş veriler temizlenir. Bu durum geçmişe dönük raporların alınmasını veya ileriye dönük kestirim hesaplarının tutarsız olmasına sebep olmaktadır. Geliştirilen sistem ile tüm ölçüm verisi Microsoft SQL Azure bulut veritabanı üzerinde kapasite sorunu olmadan depolanabilmektedir.
Bulut bilişimin sunduğu sınırsız hesaplama ve depolama yetisi sayesinde, geleneksel KAA'daki bazı sorunların çözümü mümkün olabilmektedir. Araştırmanın ikinci kısmı, ölçüm verilerinin bulut ortamı üzerinde nasıl etkin kullanılacağı üzerinedir. Bu kapsamda üç temel problemin çözümü üzerinde çalışmalar gerçeklenmiştir. Bunlar; KAA'lardaki düğüm dağıtımının iyileştirilmesi, hatalı ölçüm yapan sensör düğümlerin tespit edilmesi ve ölçüm yapılamayan bölgeler için tahmini ölçüm değerinin hesaplanmasıdır.
Plansız yapılan düğüm dağıtımlarından oluşan kapsama alanı boşluklarının tespit edilmesi ve giderilmesi için bulut ortamında, bir servis geliştirilmiştir. Bu servis genetik algoritma kullanarak, optimum değişiklik ile dağıtımın iyileştirilmesini sağlamaktadır.
KAA'ların ürettiği ölçüm değerlerinin doğruluğu, servis kalitesinin belirlenmesindeki en önemli ölçütlerden biridir. Fiziksel hasar veya yazılımsal sebeplerden hatalı ölçüm yapmaya başlayan düğümlerin tespit edilerek, üretmekte oldukları hatalı verilerin katılımcılara aktarılması engellenmelidir. Bulut ortamı üzerinde geliştirilmiş olan ikinci servis; aykırı gözlem teşhisidir. Dinamik Bayes sınıflandırma yöntemi kullanılarak hatalı ölçüm yapan düğümler tespiti gerçekleştirilmiş ve üretilen hatalı verinin sisteme dahil olması engellenmiştir.
Geliştirilen model, KAA sistemleri ve bulut mimarisi arasında bir bütünleşme çatısı önermektedir. Önerilen entegrasyon çatısının görevi, KAA sisteminden üretilen olayların daha yaygın kitlelere sunulmak üzere bulut ortamına aktarılmasıdır. Bu sayede bulut bilişimin sunduğu imkanlar ile bahsi geçen servisler gerçeklenebilmektedir.