Kablosuz sensör ağlarının IP tabanlı ağlarla birleştirilmesi

Abstract

Kablosuz sensör ağları, çevreden veri toplamaya yarayan birçok sensör düğümünden oluşan kablosuz kişisel alan ağlarıdır. Kablosuz sensör ağı düğümleri arasındaki haberleşmede IEEE 802.15.4 ve ZigBee standartları kullanılmaktadır. Bu standartlar ile düşük güç tüketen, az maliyetli, güvenilir ve genişletilebilir ağlar oluşturulabilmektedir. Tezde kablosuz sensör ağı düğümleriyle IP-tabanlı ağlar arasında haberleşme yapılıp internete girilebilen her noktadan sensör ağı düğümlerine ulaşmak hedeflenmektedir. Bu hedef doğrultusunda kablosuz sensör ağı ve IP tabanlı ağlarda kullanılan standartlar hakkında literatür araştırması yapılmıştır. Literatür araştırması sonucunda iki ağ arasında haberleşme yapılabilmesi için veri paketleme, adresleme, servis keşfi ve güvenlik problemlerinin aşılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Problemlerin tespitinden sonra bunları aşmak için hali hazırda kullanılan yöntemler incelenmiştir. Ağlar arası haberleşme tekniklerinin incelemesiyle mevcut standartları koruyan en verimli yöntemin sunucu tabanlı yöntem olduğu sonucuna varılmıştır. Literatür araştırması sonuçlarına dayanılarak çalışmada ağlar arası haberleşme için sunucu tabanlı yöntem tercih edilmiştir. Çalışmada oluşturulan sunucu tabanlı ağlar arası haberleşme sistemi sunucu, ağ geçidi ve kablosuz sensör ağından oluşmaktadır. Sistemde kullanılan sunucu internet tarafındaki kullanıcılara kablosuz sensör ağı kaynaklarını sunan birimdir. Çalışmada sunucu sistemi olarak bir mesajlaşma protokolü olan XMPP teknolojisi tercih edilmiştir. XMPP teknolojisinin tercih edilmesinin sebebi sunucu olarak klasik web sunucusu yerine, farklı teknolojilerin sunucu olarak kullanılabilirliğini bir uygulamayla örneklemektir. Sistemde ağlar arası tercüme işleminin gerçekleştirildiği birim ağ geçididir. Ağ geçidi hem internet hem de kablosuz sensör ağıyla haberleşebilen tek cihazdır. Ağ geçitleri, sistemde veri depolama, servis sağlama, paketleme, adresleme, servis keşfi ve güvenlik işlemlerini üstlenmektedir. Kablosuz sensör ağı ise sensör düğümlerinden oluşmaktadır ve bulunduğu ortam ile çeşitli şekillerde etkileşime girmektedir. Sonuçta kablosuz sensör ağı ile IP tabanlı ağların bütünleştirilmesi sunucu tabanlı bir sistem tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistem ile sunucu tabanlı yöntem kullanılarak ağlar arası haberleşmede ZigBee standardının avantajlarının korunması sağlanmıştır. Ayrıca sunucu tabanlı sistemlerde klasik web sunucusu yerine XMPP sunucusunun kullanılabilirliği tez kapsamında yapılan uygulamayla sınanmıştır.

Wireless sensor networks are a kind of personal area network that consists of sensor nodes which collect data from environment. IEEE 802.15.4 and ZigBee standards are used in communication among the wireless sensor network nodes. Low power consuming, low cost, reliable and expandable networks can be created with these standards. The aim of this thesis is enlarging accessibility of wireless sensor networks by internetworking with IP-based networks. The mean of enlarging accessibility is to provide access to wireless sensor networks from where we can access internet connection. A literature study was made about standards which are used in IP based networks and wireless sensor networks to find out problems in internetworking. The literature study concluded that packaging, addressing, service discovery and security are major problems in internetworking. After the identification of problems an examination was made about to find best internetworking method which conserves standards and provides effective communication. Examination of existing internetworking techniques concluded that server based method is the most appropriate method about protecting existing standards and efficiency. Basing on literature studies, server based systems was preferred for the internetworking system which is used in thesis. System which is created in the application is consisted from server, gateway and wireless sensor network. The server which is an internet unit of the server based system serves wireless sensor networks resources to users who located in internet. XMPP which is an instant messaging protocol is used as server system in this thesis. The reason of preferring XMPP technology is sampling usage of different technology instead of classical web server. XMPP server which is located on internet side of the system provides instant messaging service. Gateway is translator unit of server-based system which is between sensor network and XMPP server. Gateway is only device can communicate both wireless sensor networks and IP-based networks. Data storage, service delivery, packing, addressing, service discovery and security operations are handled by gateways. Wireless sensor networks are consisted from sensor nodes which measuring environmental magnitudes and interact with the environment in various ways. As a result of the application in this thesis, integration of wireless sensor network with IP-based networks was realized by designing a server based system. ZigBee standard benefits were protected with server based internetworking application. In addition, the availability of using XMPP server instead of conventional web server in the server based systems has been tested.