A wireless sensor network (WSN) consists of spatially distributed low-power sensors
for the purpose of monitoring an area of interest such as battle field or environmental
conditions such as weather, earthquakes, pressure, etc. These sensor nodes monitor
the field, sense and process the monitored data, then deliver the processed data to the
sink in a multi-hop fashion. To achieve communication between nodes, network
connectivity should be maintained, which is not always the case especially when
sensor nodes are randomly deployed. This will result in the appearance of
unreachable nodes or isolated nodes. In most of these cases, network will be
partitioned and disconnected. Therefore, connectivity is an essential key factor for
determining network quality of service (QoS).
This thesis focuses on achieving high connectivity for randomly deployed wireless
sensors by referring to the concept of building a network virtual backbone approach.
Although the concept of connected dominating set (CDS) is used as a method to
achieve this purpose; however, this method has limitations in presence of isolated or
unreachable nodes. Therefore, this thesis contributes to the CDS approach by adding
few anchor nodes at calculated distance to gain high network connectivity.
Using MATLAB, extensive simulations have been carried out and the results showed
that connectivity has been gained by activating few anchor nodes or spare nodes to
random WSNs. Our algorithm had approximately twice the Fiedler value
enhancement of Random Addition algorithm.
Keywords: Wireless Sensor Networks, Network Connectivity, Anchor Nodes, QoS
ÖZ:
Kablosuz duyarga ağı (WSN) dağınık ve düşük güç sensörlerden oluşmaktadır. Bu
tür ağlar savaş alanı veya hava, deprem ve basınç gibi çevre koşullarının
izlenmesinde kullanılmatadır. Bu sensör düğümleri alan duygusu izler, ve izlenen
verileri işler, sonra da bir multi-hop metodla işlenmiş verileri belirli bir düğüm
istasyonuna iletir. Algılayıcı düğümleri rastgele dağıtıldığı göz önünde bulundurarak,
düğümler arasındaki iletişimi sağlamak için, ağ bağlantısı sağlam bir şekilde
tutulmalıdır. Ayrıca düğümleri rastgele dağıtıldığından dolayı, bazı düğümler ya da
izole edilmiş veya ulaşılamayan duruma gelir. Bu durumların çoğunda, ağ
bölümlenmiş ve kopmuş hale gelir. Bu nedenle, bağlantı, ağ hizmeti kalitesinin
(QoS) saptanması için önemli bir anahtar faktördür.
Bu tezde sanal ağ omurgası yaklaşımı kavramını kullanarak rastgele dağıtılan
kablosuz sensörler için yüksek bağlantı sağlanması üzerinde duruluyor. Bağlı
görünen set (CDS) kavramı bu amaca ulaşmak için bir yöntem olarak kullanılmasına
rağmen; bu yöntemde, izole edilmiş ya da ulaşılamaz düğüm mevcudiyetinde
sınırlamalar vardır. Bu nedenle, bu tez, yüksek ağ bağlantısı elde etmek için
hesaplanmış mesafeden birkaç çapa düğümler ekleyerek CDS yaklaşımına katkıda
bulunmaktadır.
MATLAB kullanarak, geniş simülasyonlar yapılmıştır ve sonuçlar birkaç çapa
düğümler ekleyerek yüksek bağlantı elde edildiğini göstermiştir. Bizim algoritma
Rastgele İlavesi Algoritmasının yaklaşık iki Fiedler değer artışı vardır.
Anahtar Kelimeler: Kablosuz Sensör Ağları, Ağ Bağlantısı, Çapa Düğümler, QoS
