102 51

Proje Grubu: EEEAG Sayfa Sayısı: 32 Proje No: 119E434 Proje Bitiş Tarihi: 01.02.2022 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 12-10-2022

Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi

Öz:
Deprem, sel ve benzeri dogal afetler sonucu, geleneksel kablosuz ag altyapısı, statik ve esnek olmayan yapısı nedeniyle afet sonrası olusan yogun ag trafigini yönetememekte ve islevsiz duruma gelebilmektedir. Bu süre zarfında kablosuz ag ortamını yeniden kurabilmek ve afet sonrası olusan bu yogun mobil ag trafigini yüksek kalitede yönetibilmek amacıyla proje kapsamında Insansız Hava Araçları?ının (IHA) uçan baz istasyonu olarak kullanıldıgı ve bu baz istasyonlarının yönetiminin tek bir noktadan kontrolör aracılıgıyla saglandıgı bir ag yönetim mekanizması önerilmistir. Ag yönetim mekanizması içerisinde kontrolörün agı yönetebilmesi için Topoloji Yönetimi ve Enerji Farkında Süreklilik Yönetimi olmak üzere iki modül gelistirilmistir. Gelistirilmis olan Topoloji Yönetimi modülü içerisinde veri trafigi ile IHA?ların kapsama alanları modellenmekte, ayrıca geçis proserdürlerine imkan saglanmıstır. Enerji Farkında Süreklilik Yönetimi modülü ile birlikte IHA?ların enerji tüketimi gözetilerek dinamik olarak konum güncellemesi ve uçus planlaması yapılmaktadır. Önerilmis olan bu yöntemler ile IHA kapsama oranında yüzde 3.72, IHA?ların hizmet verme süresinde %8, geçis gecikmesinde %12, enerji tüketiminde ise %24 mertebelerinde iyilesme saglandıgı, yapılan test simülasyonlarında görülmüstür. Projenin son kısmında ise proje kapsamınca alınmıs olan IHA?lar ve dizüstü bilgisayar ile önerilmis olan kavramsal tasarımlar gerçeklenmis ve kurulmus olan testbed ortamı ile basarımları sınanmıstır. Testbed ortamında yapılan gözlemler sonucu, önerilen yöntemlerin, hiçbir yöntem uygulanmayan duruma göre kapsama alanında yaklasık yüzde 6, enerji tüketiminde yaklasık yüzde 22, paket gönderim oranında ise yaklasık yüzde 13 mertebelerinde iyilesme sagladıgı görülmüstür.
Anahtar Kelime: IHA Havasal Aglar Ag Sürekliligi Dayanıklılık Topoloji Yönetimi Enerji Farkındalıgı

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Donanım ve Mimari

-

Öz:
As a result of earthquakes, floods and similar natural disasters, the traditional wireless network infrastructure cannot manage the heavy network traffic that occurs after the disaster due to its static and inflexible structure and may become dysfunctional. Within the scope of the project, a network management system has been proposed where Unmanned Aerial Vehicles (UAV) is used as a flying base station and the management of these base stations is provided through a controller from a single point, in order to re-establish the wireless network environment and to manage this heavy mobile network traffic after the disaster. In the controller, Topology Management and Energy-Aware Continuity Management modules have been developed so that the controller can manage the network. The Topology Management module can model data traffic and coverage areas of UAVs, also it can manage handover procedures that occur within the network. The Energy Aware Continuity Management module updates locations of UAVs and flight planning dynamically by considering the energy consumption of UAVs. In the test simulations, the UAV coverage rate improved by 3.72%, the service time of the UAVs by 8%, the transition delay by 12%, and the energy consumption by 24% thanks to pr. In the last part of the project, the conceptual designs proposed were implemented using the UAVs and a laptop that are received with the project grant as a testbed environment. It was observed that the proposed methods improve the coverage area by approximately 6%, energy consumption by approximately 22%, and the packet delivery rate by approximately 13% compared to the situation where no method was applied.
Anahtar Kelime:

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Donanım ve Mimari
Erişim Türü: Erişime Açık
  • Ali, M. A., Zeng, Y., Jamalipour, A. 2020. “Software-defined coexisting UAV and WiFi: Delayoriented traffic offloading and UAV placement”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 38 (6), 988-998.
  • Al-Hourani, A., Kandeepan, S., Lardner, S. 2014. “Optimal LAP altitude for maximum coverage”, IEEE Wireless Communications Letters, 3 (6), 569-572.
  • Arshad, R., ElSawy, H., Lampe, L., Hossain, M. J. 2019. “Handover rate characterization in 3D ultra-dense heterogeneous networks”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68 (10), 10340-10345.
  • Ateya, A. A. A., Muthanna, A., Kirichek, R., Hammoudeh, M., Koucheryavy, A. 2019. “Energyand latency-aware hybrid offloading algorithm for UAVs”, IEEE Access, 7, 37587-37600.
  • Bozkaya, E., Canberk B. 2020. “SDN-enabled deployment and path planning of aerial base stations”, Computer Networks (Elsevier), 171, 107125.
  • Cumino, P., Lobato Junior, W., Tavares, T., Santos, H., Rosário, D., Cerqueira, E., Villas, L., Gerla, M. 2018. “Cooperative UAV scheme for enhancing video transmission and global network energy efficiency”, Sensors, 18 (12), 4155.
  • e Silva, T. D., de Melo, C. F. E., Cumino, P., Rosario, D., Cerqueira, E., De Freitas, E. P. 2019. “STFANET: SDN-based topology management for flying ad hoc network”, IEEE Access, 7, 173499-173514.
  • Hong, T. C., Kang, K., Lim, K., Lee, B. S., Ahn, J. Y. 2017. “Signal transmission method for measurement used in handover of control and non-payload communication of unmanned aerial vehicle”, In 2017 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), 5-7.
  • Hu, B., Yang, H., Wang, L., Chen, S. 2019. “A trajectory prediction based intelligent handover control method in UAV cellular networks”, China Communications, 16 (1), 1-14.
  • Hu, N., Tian, Z., Sun, Y., Yin, L., Zhao, B., Du, X., Guizani, N. 2021. “Building agile and resilient uav networks based on sdn and blockchain”, IEEE Network, 35 (1), 57-63.
  • Huang, W., Zhang, H., Zhou, M. 2019. “Analysis of handover probability based on equivalent model for 3D UAV networks”, In 2019 IEEE 30th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), 1-6.
  • Kaleem, Z., Yousaf, M., Qamar, A., Ahmad, A., Duong, T. Q., Choi, W., Jamalipour, A. 2019. “UAV-empowered disaster-resilient edge architecture for delay-sensitive communication”, IEEE Network, 33 (6), 124-132.
  • Mozaffari, M., Saad, W., Bennis, M., Debbah, M. 2016. “Efficient deployment of multiple unmanned aerial vehicles for optimal wireless coverage”, IEEE Communications Letters, 20 (8), 1647-1650.
  • Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F. 2018. “Adaptable and automated small uav deployments via virtualization”, Sensors, 18 (12), 4116.
  • Özçevik, Y., Bozkaya, E., Akkoç, M., Erol, M. E., Canberk, B. 2021. “GA-based energy aware path planning framework for aerial network assistance”, EAI Endorsed Transactions on Industrial Networks and Intelligent Systems, 8 (26), e5.
  • Özçevik, Y., Canberk, B. 2020. “Energy aware endurance framework for mission critical aerial networks”, Ad Hoc Networks, 96, 101992.
  • Rosati, S., Kru ̇zelecki, K., Heitz G., Floreano, D., Rimoldi, B. 2016. “Dynamic routing for flying ad hoc networks”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 65 (3), 1690-1700.
  • Sharma, V., Song, F., You, I., Chao, H. C. 2017. “Efficient management and fast handovers in software defined wireless networks using UAVs”, IEEE Network, 31 (6), 78-85.
  • Shukla, R. M., Sengupta, S., Patra, A. N. 2018. “Software-defined network based resource allocation in distributed servers for unmanned aerial vehicles”, In 2018 IEEE 8th Annual Computing and Communication Workshop and Conference (CCWC), 796-802.
  • Zhao, Z., Cumino, P., Souza, A., Rosario, D., Braun, T., Cerqueira, E., Gerla, M. 2019. “Software-defined unmanned aerial vehicles networking for video dissemination services”, Ad Hoc Networks, 83, 68-77.
  • Canonical Ltd.. “Ubuntu”. https://ubuntu.com Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022. NXP Semiconductors N.V.. “NXP HoverGames”.
  • https://nxp.gitbook.io/hovergames/ Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • Raspberry Pi. “Raspberry Pi 4 Model B”. https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-4-model-b/ Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • The Dronecode Foundation. “MAVSDK”. https://mavsdk.mavlink.io/main/en/index.html Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • The Dronecode Foundation. “PX4 Flight Review”. https://logs.px4.io Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • The Dronecode Foundation. “QGroundControl”. http://qgroundcontrol.com Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • The Linux Foundation. “Open vSwitch”. https://www.openvswitch.org Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
  • The Open Networking Foundation. “Open Network Operating System (ONOS)”. https://opennetworking.org/onos/ Son Erişim Tarihi: 10 Mart 2022.
APA CANBERK B (2022). Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. , 0 - 32.
Chicago CANBERK BERK Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. (2022): 0 - 32.
MLA CANBERK BERK Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. , 2022, ss.0 - 32.
AMA CANBERK B Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. . 2022; 0 - 32.
Vancouver CANBERK B Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. . 2022; 0 - 32.
IEEE CANBERK B "Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi." , ss.0 - 32, 2022.
ISNAD CANBERK, BERK. "Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi". (2022), 0-32.
APA CANBERK B (2022). Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. , 0 - 32.
Chicago CANBERK BERK Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. (2022): 0 - 32.
MLA CANBERK BERK Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. , 2022, ss.0 - 32.
AMA CANBERK B Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. . 2022; 0 - 32.
Vancouver CANBERK B Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi. . 2022; 0 - 32.
IEEE CANBERK B "Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi." , ss.0 - 32, 2022.
ISNAD CANBERK, BERK. "Dayanıklı Havasal Aglarda Etkin Konum ve Enerji Yönetimi". (2022), 0-32.