Uçan Tasarsız Ağlar için Doğadan İlham Alan ve Geleneksel Yönlendirme Algoritmalarının Araştırılması

Abstract

Uçan Tasarsız Ağ (FANET), mobil tasarsız ağların (MANET) özel bir türüdür ve ağ düğümlerinin son derece hareketli insansız hava araçları (İHA) olduğu bir iletişim ağını ifade eder. Doğal afetler, ulusal güvenlik veya terörle mücadele gibi bazı İHA kullanım durumlarının kırılgan ve kritik doğası, paketlerin düğümler veya eşler arasında iletim hızı açısından en doğru yönlendirme algoritmasını seçmenin büyük önemini ortaya koymaktadır. Uçan tasarsız ağlardaki düğümlerin yüksek hareketliliği, FANET'ler için son derece dinamik bir topolojiye yol açar ve amaca uygun bir yönlendirme algoritmasının dikkatlice seçilmesini gerektiren bir ağ yönlendirme zorluğu ortaya çıkarır. Bu bağlamda uygun bir yönlendirme algoritması için örnek olarak, karınca kolonisi optimizasyon metasezgisine dayanan bir sürü zekası optimizasyon algoritması olan AntHocNet verilebilir. Bu tezde, popüler geleneksel yönlendirme algoritmalarından bazıları (AODV, DSDV ve OLSR) ve doğadan ilham alan bir yönlendirme algoritması (AntHocNet), önceden belirlenmiş çeşitli senaryolar çalıştırılarak ns-3 simülasyonları aracılığıyla karşılaştırılmıştır. Önceden belirlenmiş senaryolara dayalı olarak yürütülen simülasyonlar, karşılaştırılan yönlendirme protokollerinin performansının dinamik olarak değişen ağ topolojileri, ağ yükleri ve ağ boyutları altında nasıl etkilendiğine dair araştırma sorularına yanıt aramaktadır. Simülasyon sonuçlarının karşılaştırmalı analizi, doğadan ilham alan yönlendirme protokolü AntHocNet'in hem reaktif yönlendirme protokolü AODV hem de proaktif yönlendirme protokolleri DSDV ve OLSR'nin çok ötesinde performans sunduğunu göstermektedir.

Flying ad hoc network (FANET) is a special kind of mobile ad hoc network (MANET) and represents an infrastructureless communication network where network nodes are highly mobile unmanned aerial vehicles (UAVs). The fragile and critical nature of some use cases of UAVs, such as natural disasters, national security, or counter-terrorism, reveals the great importance of choosing the most accurate routing algorithm in terms of the delivery rate of packets through nodes or peers. The high mobility of nodes in FANETs results in a highly dynamic topology for FANETs, presenting a routing challenge that requires the careful selection of an appropriate routing algorithm for the intended purpose. An example of such an appropriate routing algorithm that draws inspiration from nature is AntHocNet, a swarm intelligence optimization algorithm founded on the ant colony optimization metaheuristics. In this thesis, some of the popular traditional routing algorithms (i.e., AODV, DSDV and OLSR) and a nature inspired routing algorithm (i.e., AntHocNet) are compared through ns-3 simulations by executing various predetermined scenarios. These simulations aim to discover the answers to the research questions of how the performance of the corresponding routing protocols are affected under dynamically changing network topologies, network loads and network sizes. The comparison analysis of the simulation results show that nature inspired routing protocol AntHocNet performed well beyond both reactive routing protocol AODV and proactive routing protocols DSDV and OLSR.