Kablosuz Çoklu Ortam Duyarga Ağlarında Gözetleme Uygulamaları için Füzyon-Tabanlı Çatı Tasarımı ve Geliştirilmesi

Bilgi ve duyarga teknolojilerinde son zamanlarda kaydedilen ilerlemeler, kablosuz bağlantılar üzerinden haberleşen ve pille çalışan küçük düğümlerin makul fiyatlarda ve büyük sayılarda üretimini mümkün kılmıştır. Üzerinde sayısal duyarga (örn: sismik, nem, basınç, sıcaklık, akustik, pasif kızıl ötesi (PKÖ)) kabiliyeti olan duyarga düğümler içeren ağlara Kablosuz Duyarga Ağları (KDA) denilmektedir. İlk uygulamalarda, bu düğümler sadece bina içlerinde pasif şekilde kullanılmaktaydı. Ancak, son zamanlarda görülen duyarga düğümler, ilk sürümlere kıyasla, daha yüksek hesaplama yeteneği ve depolama kapasitesinin yanı sıra daha iyi güç kaynağı çözümlerine sahiptir. Bu gelişmelerle birlikte, basit sayısal veri iletimine çoklu ortam (multimedia) içeriği de eklenmeye başlanmıştır. Çoklu ortam kabiliyetine sahip kablosuz duyarga ağlara, Kablosuz Çoklu Ortam Duyarga Ağı (KÇODA) denilmektedir. Gözetleme uygulamaları, şehir planlaması, çevre izleme, güvenlik, komuta kontrol ve yangın tespit sistemleri KÇODA uygulamalarına verilebilecek bazı örneklerdir. Kaynak kısıtlı doğaları nedeniyle bu yeni nesil duyarga ağların doğruluk ve enerji-etkinliği arasında her zaman bir dengeleme ihtiyacı (trade-off) var olmuştur. Bu nedenle, yüksek doğruluk oranı yönünde yapılan çalışmalar genellikle çok daha fazla güç tüketimi ile sonuçlanmış ve bunun sonucunda da bu ağların kullanım ömürleri kısalmış ve maliyet-etkin bir çözüm oluşturulamamıştır.

Projede temel araştırma alanı Kablosuz Çoklu Ortam Duyarga Ağları üzerinedir. Bu kapsamda, veri toplayan ve bu verileri işleyerek sonucunu merkeze ileten cihazlar duyarga (sensör) düğümü olarak adlandırılmaktadır. Düğümlerin tek kartlı bilgisayar (kredi kartı boyutlu), çeşitli sensörler ve iletişim cihazlarından oluşması planlanmıştır. Proje kapsamında toplamda 10 adet düğüm oluşturulması öngörülmüştür. Bu çerçevede dönem içerisinde araştırmalar yapılmış, piyasada mevcut tek kartlı bilgisayarlar değişik açılardan karşılaştırılmış ve sonuç olarak aşağıda verilen donanım tedarik edilmiştir.

Raspberry Pi tek kartlı bilgisayarlar serisidir. Raspberry Pi, Linux çekirdekli bir işletim sistemi kullanmaktadır (Raspbian). İşletim sistemi, çoğu programlama dilini destekleyen çeşitli kütüphanelerle birlikte gelmektedir. Raspberry Pi, ihtiyaçlara göre çeşitli modellerde satılmaktadır. Biz projedeki ihtiyaçlarımız doğrultusunda,  resmi verilmiş olan Raspberry Pi B+ modelini seçtik ve tedarik ettik.

Önerilen proje kapsamında, KÇOD ağlardaki yukarıda bahsedilen problemleri çözen yeni bir yaklaşım ve çatı (framework) geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Önerdiğimiz çatıda, ana odak noktamız hem aktarılan bilginin doğruluğunu hem de duyarga ağı enerji-etkinliğini artırmak üzerinde olacaktır. Bulanık kümeleme yöntemleri kullanılarak halen kullanılan ağlara göre daha az enerji tüketen bir kablosuz duyarga ağı kümesi elde edilecektir. Ayrıca, tarafımızca geliştirilecek olan çoklu-kip veri füzyon algoritmaları kullanılarak doğruluk oranı yüksek bir KÇODA çatısı elde edilecektir. Böylece enerji tüketimini düşürürken doğruluk oranını artıran bir KÇODA çatısının geliştirilmesi ve deneysel olarak doğrulanması sağlanacaktır.