Ortama erişim kontrolü (MAC), kablosuz iletim ortamının düğümler arasında etkin bir şekilde paylaştırılmasını sağlayan bir mekanizmadır. MAC katmanı, veri paketlerinin parçalanması, hata iyileştirme, hareket yönetimi, güç koruma ve şifreleme gibi işlemleri kapsamaktadır. KAA’da MAC katmanı üzerinde yapılan çalışmalar enerji ve gecikmeleri azaltmak üzere yoğunlaşmış durumdadır. KAA’da henüz standart bir MAC protokolü oluşturulamamakla birlikte bu konuda literatürde yapılan çok sayıda çalışma bulunmaktadır.

1. Medium Access Control in
Wireless Sensor Networks
(Ortam Erişim Kontroleri ile
Kablosuz sensor ağlar)
Mehmet AKİF ÇİFÇİ

2. YOL HARİTAMIZ
 KABLOUSZ ALGILAYICI AĞLAR NEDİR
 SENSOR DÜĞÜMÜ NEDİR
 NEDEN MAC(OEY) İHTİYAC VAR
 CSMA - CSMA /CD –TDMA NEDİR
 MAC NEDİR
 MAC ÇEŞİTLERİ
 …
 END

3. WSN-KAA NEDİR?
Farklı mekanlardaki sıcaklık, nem, ışık, ses, basınç,
kirlilik, toprak bileşimi, gürültü seviyesi, titreşim,
nesne hareketleri ve gibi fiziksel ya da çevresel
koşulları kooperatif bir şekilde izlemek için sensör
kullanan ve birbirinden bağımsız çalışan araçlar
içeren kablosuz ağlara "Kablosuz Sensör Ağı"
denir. Tipik bir Kablosuz Sensör Ağ (Wireless
Sensor Network WSN) kablosuz bir ortam aracılığı
ile birbirine bağlanmış ve birbirleriyle bilgi
alışverişi yapan yüzlerce hatta binlerce sensör
düğümününden oluşur.

4. Donanım ve kablosuz sistemlerdeki gelişmeler
düşük maliyetli, düşük güç tüketimli, çok işlevli
minyatür algılama aygıtlarının üretilmesine
olanak sağlamıştır. Bu aygıtlardan yüzlercesi,
binlercesi yardımıyla adhoc ağlar (dağıtılmış
kablosuz ağ) oluşturulabilmektedir. Örneğin bu
aygıtlar geniş bir coğrafyaya dağıtılarak
kablosuz, adhoc bir ağ oluşturulmaktadır. Bu
dağıtılan ve ağı oluşturan sensörler işbirliği
yaparak bir algılama ağ sistemini meydana
getirmektedir. Bir sensör ağı bilgiye her an, her
yerden kolayca erişilmesini sağlar. Bu işlevi veriyi
toplayarak, işleyerek, çözümleyerek ve yayarak
yerine getirir. Böylece ağ, etkin bir şekilde zeki bir
ortam oluşmasında rol oynamış olur.

5.  Kablosuz Sensör Ağların Özellikleri
Kablosuz sensör ağlarının bir
çok yararlı özelliği
bulunmaktadır.
Güvenilirlik, doğruluk, esneklik,
maliyet verimliliği ve kurulum
kolaylığı bu özelliklerin
başında gelmektedir.
KAA’lar insan bakımına
gereksinim duymayan fiziksel
olarak ayrılmış pek çok
düğüm içerebilir. Düğüm
bazında bakıldığında tek bir
düğümün kapsamı küçük de
olsa , yoğun olarak dağıtılmış
düğümler eş zamanlı ve iş
birliği prensipleriyle çalışabilir,
böylece tüm ağın kapsamı
genişletilmiş olur.

6. Ayrıca sensör düğümleri yaşam tehlikesinin olduğu
alanlara bırakılabilir ve dört mevsim işlem yapabilir,
bu yüzden bu düğümler algılama görevlerini her
an yürütebilirler. Bu kazanım WSN düğümlerinin
yoğun biçimde yerleştirilmesi sonucu sağlanmıştır.
Büyük makrosensörler kullanan ve kullanıcıya
kadar kablolamaya ihtiyaç duyan geleneksel
sensörlü sistemlerin aksine hem çok daha iyi bir
performans gösterirler ve hataya karşı daha fazla
tolerans tanırlar. Öyle ki; eğer bir makrosensör
düğümü hata verir ya da işlemi durur ise; sistem,
fonksiyonunu sensörün bulunduğu alanda
tamamen yitirirken, ayın alan içerisinde bulunan
WSN'lerde mikrosensör düğümlerinin küçük bir kısmı
hata verirse,

7. WSN kabul edilebilir derecede bilgi üretmeye devam
edebilir, çünkü çıkarılan veri gereğinden fazladır. Dahası,
her sensör düğümü kablosuz iletişim yeteneğine ve sinyal
işleme ile veri yaymaya yetecek donanıma sahip olarak
üretilir. Sınırlı enerji, işlem gücü ve iletişim kaynaklarına sahip
olması geniş bir alanda oldukça yüksek sayıda sensör
kullanımını gerektirmektedir. Bu büyük sayı kullanımı sensör
ağının hareket eden nesnenin gerçek hızı, yönü, boyutu ve
özelliklerini, tek bir sensöre göre daha yüksek bir doğrulukta
bildirmesini sağlar. Üstelik WSN’lerin makrosensörlü
sistemdeki karşıtlarından küçültülmüş boyutları , düşük
fiyatları ve yerleşim/kurulum aşamasındaki kolaylıkları ile
daha düşük maliyetli oldukları söylenebilir. Aynı zamanda
neredeyse tüm çevre ortamlarında uygulanabilirler,
özellikle mevcut kablolu ağların çalışmasının imkansız
olduğu ya da kullanılamayacağı savaş alanları, atmosferin
dışı, derin okyanuslar gibi yerlerde kullanılabilirler.

9. Sensör düğümü bileşenleri:
Bir sensör içindeki her düğümde tipik olarak
bir radyo alıcısı veya kablosuz iletişim cihazı,
küçük bir mikroişlemci ve güç kaynağı
olarak da küçük pil bulunur. Boyutları ise
değişkendir. Yukarıdaki Şekil ’de algılayıcı
düğümleri açıkça görülmektedir. Ayrıca
gateway diye adlandırılan geçit algılayıcı
düğümü bütün algılayıcı düğümler ile
kullanıcı arasındaki köprü görevini üstlenir.

11. Bunlardan Mikro denetleyici, veriyi işler ve algılayıcı
düğüm içerisindeki diğer bileşenlerin işlevselliğini
denetler. Alıcı-Verici, algılayıcı düğümlerin ISM bandını
kullanır. Bu sayede geniş dalga kuşağında ve küresel
elverişlilikte özgür radyo yayını sağlanmış olur. Güç
kaynağı, algılayıcı düğümündeki enerji tüketimini
hesaplar. Algılayıcı düğümünde veri iletişimi için daha
fazla enerji gerekmektedir; fakat algılama ve veri
işleme için enerji tüketimi daha azdır. Bir kilobayt
veriyi yüz metrelik bir uzaklığa iletmek için gereken
enerji, yaklaşık olarak saniyede yüz milyon komut
işleyen bir işlemcide 3 milyon komut işlemek için
gereken enerjiye eş değerdir. Algılayıcılar ise sıcaklık
ve basınç gibi fiziksel değişimlere ölçülebilir tepkiler
üretebilen donanım aygıtlarıdır. Algılayıcılar
gözlemlenecek alanın fiziksel verisini ölçer veya
algılar.

12. CSMA ( Çoklu Erisimde Hat Kontrolü, Carrier Sense
Multiple Access)
Bu yöntem bir hatta birden fazla erisim olmasi
durumunda kullanilmaktadir. Yaklasim hatta bir
paket veya sinyal konulmadan önce hattin müsait
olup olmadiginin kontrolüne dayanir. Bu yöntem,
switch cihazlarinin kullaniminin artmasiyla önemini
yitirmistir çünkü switch iletisime geçen iki uç
arasinda sadece bu iki uca has bir baglanti
kurabilmektedir.
Güncel olarak IEEE 802.3 ve Ethernet
uygulamalarinda kullanilmaktadir. Gigabit
Ethernet ile kullanimdan kalkmistir.

13. Bu yöntem kullanilirken ayni ortamda sinyal iletimi
oldugu için sinyallerin çakismasi (collision) ihtimali
bulunmaktadir. Bu ihtimali engellemek için asagidaki
çözümler önerilmistir, unutulmamalidir ki CSMA
yönteminde çakismayi engellemek imkansizdir. Bunun
en basit sebebi, örnegin ayni anda bos olan bir hatta
iki farkli bilgisayar veri koymak isterse ikisi de hatti bos
kabul edecegi için hatta koyacaklar ve bu veriler
hatta çakisacaktir.
CSMA/CA (Çokli Erisimde Hat Kontrolü / Çakisma
Mümkün, Carrier Sense Multipla Access / Collision
Avoidance) : Çakisma için en basit yaklasimdir. Hatti
kullanacak olan herkes, hatti dinler ve sayet bos
oldugunu görürlerse hatta verilerini koyarlar. Çakisma
ihtimali vardir ve CSMA’in kendisi ile sonuçlari aynidir.

14. CSMA/CD (Çokli Erisimde Hat Kontrolü / Çakisma
Tesbit, Carrier Sense Multipla Access / Collision
Detection) : Çakismayi engellemeyi hedefler. Hatti
kullanan taraflar, bir çakisma olup olmadigini
kontrol ederler ve çakismayi algiladiklari anda
iletimi durdururlar. Tekrar iletim için herkes rasgele
(random) bir miktar bekler ve tekrar hatti
kullanmaya baslarlar (tabi kullanmadan önce yine
hatti baskasinin kullanip kullanmadigini kontrol
ederek). Çakismaya sebep olacak taraflarin
rasgele sayi tutmasi sayesinde tekrar ayni anda
baslama ihtimallerinin az olmasi mantigina
dayanarak çakisma engellenmis olur.

15. CSMA/CR (Çokli Erisimde Hat Kontrolü / Çakisma
Çözüm, Carrier Sense Multipla Access / Collision
Resolution) : Çakismayi engellemeyi hedefler.
Ayni zamanda CSMA/BA (bitwise arbitration, ikilik
çözümleme) de denilmektedir. Hatti kullanan
herkes için birer sayi veya öncelik numarasi
atanmistir. Hatti kulanan taraflardan
kaynaklanan bir çakisma oldugunda, sahip
olunan bu numaraya göre veri gönderme
önceligi verilerek önceligi düsük olan tarafin
bekletilmesini söyler.

16. TDMA_NEDİR
Zaman Biriminde Çoklu Erişim (TDMA): dijital kablosuz
telefon iletim teknolojisi. TDMA, belirli bir frekansta her
kullanıcıya farklı bir zaman aralığı tahsis eder. TDMA,
taşınabilir veri miktarını artırmak için her hücresel kanalı üç
zaman aralığına böler. Her düğüm kendi zaman
aralığında iletimini gerçekleştirdiğinden sürekli iletişim
yapılmamaktadır. İletim zamanı içerisinde kullanılmayan
zaman aralıkları boş kalmaktadır. Veri iletiminin sürekli
olmadığı patlamalı trafiklerde enerji tasarrufu
sağlamaktadır. Düğümler aynı bant genişliğini
kullandığından senkronizasyonunun dikkatli yapılması
gerekmektedir

17. TDMA'nın_Avantajları:
TDMA, verilerin yanısıra sesli iletişimi kolayca uyarlayabilir.
TDMA, 64 kbps ila 120 Mbps veri hızlarını taşıma kapasitesine sahiptir.
TDMA, operatöre faks, ses bandı verileri ve SMS gibi hizmetleri ve
multimedya ve video konferans gibi bant genişliği yoğun uygulama
uygulamalarını yapmasına olanak tanır.
TDMA teknolojisi kullanıcıları zamana göre ayırdığından, eşzamanlı
iletimlerden hiçbir şekilde parazit olmamasını sağlar.
TDMA, görüşmeler sırasında zamanın sadece bir kısmını ilettiği için
kullanıcılara uzun pil ömrü sağlar.
TDMA, bir analog sistemi dijital hale dönüştürmek için en uygun
maliyetli teknolojidir.
TDMA'nın_Dezavantajları
TDMA teknolojisini kullanarak dezavantaj, kullanıcıların önceden
tanımlanmış bir zaman dilimine sahip olmalarıdır. Bir hücreden
diğerine geçerken, bu hücredeki tüm zaman aralıklarının dolması
kullanıcıyı kesebilir.
TDMA'daki diğer bir problem, çoklu yol bozulmasına maruz
kalmasıdır. Bu çarpıklığın üstesinden gelmek için, sistem üzerinde bir
zaman sınırı kullanılabilir. Zaman sınırı sona erdiğinde sinyal göz ardı

18. FDMA_Teknolojisi
Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (FDMA), en yaygın analog
çoklu erişim yöntemlerinden biridir. Frekans bandı eşit
bant genişliği olan kanallara bölünür ve böylece her
konuşma farklı bir frekansta gerçekleştirilir.
FDMA yönteminde, kanallar arasındaki karışma en aza
indirmek için komşu sinyal spektrumları arasında koruma
bantları kullanılır. Belirli bir frekans bandı bir kişiye verilir ve
alıcı ucundaki frekansın her birini belirleyerek alır.
Genellikle ilk nesil analog cep telefonunda kullanılır.

19. FDMA'nın Avantajları
FDMA sistemleri, ortalama gecikme yayılımına kıyasla düşük bit hızlarını
(büyük sembol zamanı) kullandığından, aşağıdaki avantajları sunar:
Bit hızı bilgisini düşürür ve etkin sayısal kodların kullanılması kapasiteyi arttırır.
Maliyeti düşürür ve inter sembol girişimini (ISI) düşürür
Dengeleme gerekli değildir.
Bir FDMA sistemi kolayca uygulanabilir. Konuşma kodlayıcı ve bit hızı düşürme
açısından gelişmelerin kolayca dahil edilebilmesi için bir sistem
yapılandırılabilir.
İletim sürekli olduğu için senkronizasyon ve çerçeveleme için daha az bit
gerekiyor.
FDMA'nın Dezavantajları
FDMA çeşitli avantajlar sunmasına rağmen, aşağıda listelenen birkaç
dezavantajı da vardır -
Analog sistemlerden önemli ölçüde farklılık göstermez; Kapasitenin
geliştirilmesi sinyal-parazit azalmasına veya bir sinyal-gürültü oranına (SNR)
bağlıdır.
Kanal başına maksimum akış oranı sabit ve küçüktür.
Muhafız şeritleri kapasitenin boşa gitmesine neden olur.
Donanım, VLSI'de gerçekleştirilemeyen ve dolayısıyla maliyeti arttıran dar
bantlı filtreleri ima eder.

20. Neden MAC Protokolleri
Ortama erişim kontrolü (MAC), kablosuz iletim
ortamının düğümler arasında etkin bir şekilde
paylaştırılmasını sağlayan bir mekanizmadır. MAC
katmanı, veri paketlerinin parçalanması, hata
iyileştirme, hareket yönetimi, güç koruma ve
şifreleme gibi işlemleri kapsamaktadır.
KAA’da MAC katmanı üzerinde yapılan
çalışmalar enerji ve gecikmeleri azaltmak üzere
yoğunlaşmış durumdadır. KAA’da henüz standart
bir MAC protokolü oluşturulamamakla birlikte bu
konuda literatürde yapılan çok sayıda çalışma
bulunmaktadır.

21. MAC adresleri ne için kullanılır?
MAC adresleri, Ethernet tabanlı ağları işleyen
düşük seviyeli temellerdir. Ağ kartlarının her biri
benzersiz bir MAC adresine sahiptir. Ethernet
üzerinden gönderilen paketler her zaman bir
MAC adresinden gelir ve bir MAC adresine
gönderiliyor. Bir ağ bağdaştırıcısı bir paket
alıyorsa, paketin hedef MAC adresini
bağdaştırıcının kendi MAC adresiyle karşılaştırır.
Adresler eşleşirse paket işlenir, yoksa paket
düşürülür.

22. Zaman Bölmeli Erisim Yöntemleri
Bu yöntemde belli bir zaman periyodu parçalara bölünmüs ve her bir parça
bir duyarga dügümünün kullanimina atanmistir. Böylelikle çakisma durumunun
olmasi dolayisiyla güç tüketiminin artmasi engellenmistir. Bu yapilarin
dezavantajlari gelismis zaman senkronizasyonuna ihtiyaç duymalari, trafik
degisimine adaptasyon zorluklari ve ölçeklenebilirliklerinin zor olmasidir. Zaman
bölmeli erisim, ad-hoc aglardan çok merkezi yönetimin oldugu sistemlere
daha uygundur. Senkronizasyon gerektirdiklerinden tez arastirmasinda bu
yöntemler üzerinde fazla durulmamistir.
S-MAC
D-MAC
T-MAC

23. SMAC protokolü
S-MAC (Sensor Medium Access Protocol-Algılayıcı Ortam
Erişim Protokolü) protokolü CSMA tabanlı bir protokolüdür. S-
MAC enerji tüketimini azaltmak ve kendi kendine
yapılandırma olayını desteklemek için 3 tane yeni teknik
kullanmaktadır. Ortamın gereksiz yere dinlenmesi sırasında
harcanan enerjiyi azaltmak için düğümler periyodik olarak
uyku moduna geçirilmektedir. Komşu düğümler sanal
kümeleme içinde olup uyku planları otomatik olarak
senkronize olmaktadır. PAMAS protokolünden esinlenerek S-
MAC protokolünde bir düğüm diğer düğümler ile iletişim
yaparken kendi radyosunu kapatabilmektedir. PAMAS
protokolünden bir farklı yönü kanal içi sinyalleşme tekniğini
kullanmasıdır. Ayrıca S-MAC protokolü algılayıcı ağ
uygulamaları için çakışmadan kaynaklanacak gecikmeyi
azaltmak için mesaj aktarma metodunu kullanmaktadır.

24. İyi ölçeklenebilirlik ve çakışmadan kaçınma için birleşik
planlamadan ve rekabet planından yararlanılmıştır. S-MAC
protokolünde kullanılan mesaj aktarma kavramı ile büyük verilerin
iletilmesi sağlanmaktadır. Bu sayede en temel bilgi olan büyük
paketlerin küçük parçalara ayrılarak gönderilmesi durumu ortaya
çıkmaktadır.
Gecikme ise düğümde hangi uygulamanın çalıştığına göre ya
önemlidir ya değildir. Ağda her hangi bir akış yok ise çok düşük bir
veri iletişimi ortaya çıkacaktır. Bu yüzden çoğu zaman düğümler
boş durumundadırlar. Bu durumda çok az gecikmeler fazla önemli
olmamakta biraz gecikme olsa bile bu olay enerji korunumu için
kullanılabilmektedir. Dolayısıyla S-MAC protokolünde düğümler
ortamın gereksiz yere dinlenmesi durumunda iken düğümleri
periyodik olarak uyku moduna göndermektedir. Dolayısıyla
dinleme uyuma zamanları sabit ve periyodiktir. Bu sayede ortamın
gereksiz yere dinlenmesinden ortaya çıkacak olan enerji tüketimi
S-MAC protokolü sayesinde azaltılmaktadır. Ancak bu durumda
gecikme artmaktadır. Düğümlerin işbirliği yapabilmesi ve beraber
hareket edebilmesi için çok iyi bir senkronizasyona ihtiyaç
duyulmaktadır.

25. Bilgisayar veya terminalin bilgi göndermek istediği zaman
RTS'yi (Request to Send) aktif hale getirerek karşı tarafın
CTS'yi (Clear to Send) aktif hale getirmesini beklemesi ve
CTS de aktif olduğunda bilgi göndermeye başlaması
işlemine "RTS-CTS Handshake" adı verilir.

26. D-MAC Protokollü
DMAC, SMAC' teki gecikme problemini iyileştirme
amacıyla veri toplama ağacı (“data gathering tree”)
üzerinde uygulanan bir MAC tasar imidir. SMAC' teki
gecikme problemini “veri iletme kesintisi” (“data
forwarding interruption (DFI)”) problemi olarak belirtmiştir.
Bu problem, radyo yiyiminin kısıtlı olması dolayısıyla paketin
aktarım yolunda aktarımdan habersiz birimlerin uyku
konumuna geçerek gecikmeye yol açması olarak
belirtilmiştir. SMAC'in adaptif dinleme özelliğiyle sadece
gecikme eğimini azalttığı gecikmenin atlama sayısıyla
lineer arttığı belirtilmiştir.

27. TMAC protokolü
T-MAC (Timeout Medium Access Control- Zaman
Aşımı Ortam Erişim Protokolü) protokolü CSMA
tabanlı bir protokolüdür. S-MAC protokolünden
esinlenmiştir. T-MAC boşta dinlemeyi KAA için
minimize etmektedir. Sabit uzunluktaki görev
çevrimi yerine bir zamanlayıcı koyarak aktif
periyodun sonlanıp sonlanmayacağına karar
vermektedir. Farklı yükteki en uygun aktif zamanı
korumak için dinamik olarak onun uzunluğuna
karar verilmektedir. Aktif zaman sezgisel yolla yani
hiçbir şey işitilmediğinde sonlandırılmaktadır.

28. Her düğüm komşularıyla iletişime geçmek için
periyodik olarak uyanır ve sonra bir sonraki
çerçeveye kadar tekrardan uykuya geçer. Bu
sırada yeni mesajlar kuyruğa alınır. Düğümler
birbirleriyle iletişimi RTS, CTS, ACK
(acknowledgement frame) paketlerini
kullanarak gerçekleştirirler. Aktif periyotta
olduğu sürece bir düğüm dinlemeye ve
potansiyel iletime devam edecektir. Aktif
periyot, belirli zaman içerisinde bir aktivasyon
olayı oluşmazsa sona erecektir. Düğüm eğer
aktif periyotta değilse uyuyacaktır.

29. Çerçeve senkronizasyonu S-MAC protokolünde
açıklanan sanal kümelemeden esinlenmiştir. Bir
düğüm ne zaman uyansa beklemeye ve
dinlemeye başlar. Eğer zamanın belirli bir diliminde
bir şey işitmezse, çerçeve planını seçer ve bir
sonraki çerçevenin başlangıcını içeren bir SYNC
paket gönderir. Eğer bir düğüm başlama sırasında
başka bir düğümden bir SYNC işitirse, bu SYNC
paketindeki planı takip eder ve benzer şekilde
kendi SYNC paketini gönderir. Düğümler kendi
SYNC’lerini arada bir tekrar gönderirler.

30. DSMAC (Medium Access Control With A Dynamic Duty
Cycle For Sensor Networks Algılayıcı Ağlar İçin Dinamik
Görev Çevrimli Ortam Erişim Kontrolü) protokolü S-MAC
protokolünden esinlenmiştir. DSMAC, iki performans metriği
arasında fazla ek yüke maruz kalmadan iyi bir değiş tokuş
sağlamaktadır Ayrıca DSMAC uygulama gereksinimlerinin
önceki bilgilerine ihtiyaç duymadan değişen trafik
koşullarındaki görev çevrimlerini ayarlayabilmektedir. Daha
belirgin olarak, uygulamaya bağlı olarak, bir algılayıcı
öncelikle bir tarama fazı uygular, algılayıcı belirli bir periyot
kanalı dinler, eğer varsa bir SYNC paketi tarafından içine
alınmış var olan uyuma uyanma planını benimsemeye
çalışır.
DSMAC Protokollü

31. Fakat eğer periyodun sonuna kadar bir SYNC paketi
alınmaz ise, algılayıcı düğüm kendinin komşuluktaki ilk aktif
algılayıcı olduğunu varsayar ve özgürce planı seçer. Sonra
düğüm mevcut düğümleri, kendi planını SYNC paketlerinin
her yöne periyodik yayın yapmasıyla bilgilendirir. Her
düğüm komşu düğümleri için bir senkronizasyon tablosu
tutar. Uyuma uyanma planına karar verildiği zaman, her
düğüm saat senkronizasyon bilgilerini içeren SYNC
paketlerini her yöne yaymaya başlar. Ne zaman bir düğüm
bir SYNC paketi duyarsa, kendi senkronizasyon tablosunu
günceller ve kendi zamanlayıcısını SYNC paket
oluşturucusuna göre ayarlar. Alıcı düğümün ortalama
gecikmesi o anki SYNC periyodunda toplanan bütün bir
hop gecikme değerlerinin ortalama değeridir.

32. Bu ortalama gecikme değeri alıcı düğümler için o anki trafik
koşullarının yaklaşık tahmininin yapılmasını ve parametreleri
gösterme hizmetini yapma imkânı vermektedir.
DSMAC protokolü çift evreli ayarlama modülü
kullanmaktadır. Bunun dışında her alıcı düğüm ayrıca kendi
enerji tüketim verimliliği ve ortalama gecikmenin kaydını
tutmaktadır. Şekil 8’de DSMAC mimarisi gösterilmektedir

33. Zaman Paylasimi Gerçeklestirilmemis Protokoller
Bu yapida ortamin kullanimi önceden tasarlanmamaktadir.
Duyarga dügümü, ortami kullanmak istiyorsa ve ortam da
uygunsa kullanmaktadir. Böylelikle bu yöntemler 2.1 ve
2.2’de anlatilan yöntemlere göre ölçeklenebilirlik ve kararlilik
konusunda daha avantajlidir. Ayrica herhangi bir
senkronizasyon gerektirmediklerinden tasarimlari ve
donanima yerlestirilmeleri daha basittir. Ancak bu durum
güç tüketimini arttirmaktadir. Güç tüketiminin
azaltilmasindaki temel mantik seyrek gerçeklesen paket
aktarimi sürelerini arttirarak daha sik gerçeklesmesi beklenen
dinleme sürelerinin azaltilmasidir.
B-MAC
X-MAC
WiseMAC

34. B-MAC (Berkeley Medium Access Control Protocol-
Berkeley Ortam Erişim Kontrol Protokollü) CSMA tabanlı bir
protokolüdür. B-MAC düşük güç işlevini sağlamak için,
uyarlanabilir öntakı örnekleme planı kullanmaktadır Bu
sayede görev çevrimini ve boşta dinlemeyi azaltmaktadır.
B-MAC çalışma esnasında tekrar konfigürasyonu
desteklemekte ve performansı optimize etmek için çift
yönlü arayüz sağlamaktadır. B-MAC protokolü mesaj
transferi için çok uzun öntakı kullanmaktadır. Öntakının
büyük olması ve transferi ile enerji korunumu, gecikme
açısından optimum değiş- tokuş ortaya çıkmaktadır. B-
MAC CCA (Clear Channel Assesment-Temiz Kanal
Görevlendirmesi), kanal çözümlemesi için paket geri
çekilmesi, güvenlik için bağlantı katmanı alındı
bilgilendirmesi, düşük güç iletişimi için düşük güç dinleme
planını kullanmaktadır.
B-MAC Protokollü

35. B-MAC bir arayüz kümesine sahiptir. Bu arayüzler standart
mesaj arayüzüne ek olarak operasyonları ayarlama imkânı
vermektedir. Bu arayüzler CCA, ACK, geri çekilme ve LPL
gibi B-MAC mekanizmasının içerdiği durumlar için ağ
servislerine ayarlama izni vermektedir. Çevreye bağlı olarak
değişen gürültü ortamı için B-MAC yazılımsal otomatik
kazanım kontrolünü uygulamaktadır. Eğer 5 örnek alınır ve
aykırı bir değer bulunmaz ise kanal meşguldür. Eğer CCA
etkinse, B-MAC paket gönderirken başlangıç kanal
gecikmesini kullanmaktadır. B-MAC geri çekilme zamanını
ayarlamaz bunun yerine paket gönderen servise Mac
Backoff ara yüzüyle bir olay sinyallenir. Servis bir başlangıç
geri çekilme zamanı döner yâda sinyalleşen olayı yok sayar
Eğer yok sayarsa, küçük rastgele geri çekilme
kullanılmaktadır

36. Başlangıç geri çekilmesinden sonra, CCA aykırı değer
algoritması çalışmaktadır. Kanal temiz değilse, bir olay
tıkanıklık geri çekilme zamanı için servisi sinyaller. Eğer
geri çekilme zamanı verilmezse, küçük rastgele geri
çekilme kullanılmaktadır. B-MAC'te kullanılan teknik
Alohadaki öntakı örneklemeye benzer fakat farklı radyo
karakteristiğine uygun hale getirilmiştir. B-MAC
protokolünde enerji kullanımını azaltmak için sinyal
kuvvetinin kullanımına yönelik bir eşik değeri belirlenir.
Güvenli bir şekilde veri almak için, başlangıç öntakısı
uzunluğu kanalda aktivite olup olmadığını anlama
aralığına eşlenir. Geleneksel kablosuz ağlarda bulunan
gizli terminal problemi bu protokolünde problemlerinden
bir tanesidir.

37. Z-MAC (Zebra Medium Access Control-Zebra Ortam Erişim
Protokolü) hibrid yapıda olan bir MAC protokolüdür. Z-
MAC protokolü algılayıcı düğümlere zaman dilimi
atamaktadır. Düşük tarfik yoğunluğunda CSMA gibi,
yüksek trafik yoğunluğunda TDMA gibi davranmaktadır
TDMA'nın aksine, algılayıcı ağlarda görülen dinamik
topoloji değişimlerine karşı ve zaman senkronizasyon
kararsızlığına karşı dayanıklıdır. Ayrıca CSMA'nın aksine çok
düşük ek yüklü gizli terminalleri idare etmektedir. DRAND
eski ölçeklenebilir kanal planlama algoritması
kullanılmaktadır. DRAND RAND’ın ilk dağıtık uygulamasıdır.
DRAND merkezi kanalın yeniden kullanımı için kullanılan bir
planlama algoritmasıdır. Uygulanan planda iki hop
komşuların aynı dilim numarasına atanmadığından emin
olunması gerekmektedir.
Z-MAC protokollü

38. Dilim atamasından sonra, her düğüm kendi atanmış dilimini
periyodik olarak önceden belirlenmiş periyodta yeniden
kullanır. Dilim başına birden fazla dilime sahip
olabilmektedirler. Çünkü DRAND iki hoptan fazla ayrılan iki
düğüme aynı dilime sahip olma imkânı tanımaktadır.
CSMA'da olduğu gibi bir düğüm bir dilimde iletimden önce,
her zaman hattı kontrol eder ve kanal temizse paket
gönderir. Buna rağmen dilimin sahibinin kanal üzerinde
ötekilere göre önceliği bulunmaktadır. Bu öncelik başlangıç
geri çekilme periyodu ayarlanarak uygulanmaktadır. Daha
yüksek önceliğe sahip düğüm daha kısa geriçekilme
periyoduna sahip olandır. Z-MAC’de bir düğüm açık bir
şekilde ağ çekişmesinin o anki durumuna bağlı olarak iki
operasyon modu arasında değiştirme yapabilmektedir.
Düşük çekişme altında sahibi olmayanlar düşük öncelikli
dilim için rekabet etmeye izin verilir.

39. Bu mod düşük çekişme seviyesi olarak adlandırılır. İki hop
üzerinde yüksek çekişme altında gizli terminal problemi
ortaya çıkabilmektedir. Düğüm daha fazla veri çekişmesi
meydana gelirse modunu yüksek çekişme seviyesi olarak
ayarlamaktadır. Bu modta dilime sahip olmayanlara karşı
gizli terminal olarak hareket edilmez. Z-MAC iki hop
komşuluktaki göndericiler arasında sadece yerel saat
senkronizasyonuna ihtiyaç duymaktadır. Z-MAC
protokolünün B-MAC protokolüne benzer avantaj ve
dezavantajları bulunmaktadır. Z-MAC protokolünün
dezavantajı ise performansı CSMA’nın gerisinde olmasıdır.
Diğer Protokollerle kıyaslandığında Z-MAC protokolünün bir
kaç işlem ve bellek kaynağına gereksinimi bulunmaktadır.

40. Bu tasarım başlangıç aşamasında LPL (low power listening)’
deki olduğu gibi başlangıç sinyali ile alıcı düğümleri veri
paketini alacak konuma getirir. Veri paketini alan hedef
düğümler cevap olarak “alındı” paketi yollarlar. Bu “alındı”
paketi verinin düzgün alındığı bilgisinin ötesinde düğümün
bir sonraki örnekleme zamanı bilgisini de taşır. Böylelikle
paket yollayan düğüm bir sonraki başlangıç sinyalini bu süre
ve olası saat sapmalarını hesaplayarak düğüm örneklemeye
başlamadan hemen önce yollamaya başlar ve düğümü
uyardığından emin olduktan hemen sonra da normal veri
paketini göndermeye başlar. Böylelikle hem alıcı hem verici
tarafındaki güç tüketimi azaltılmış, hem de farklı örnekleme
zamanlarına sahip diğer düğümlerin başlangıç sinyalini
alarak gereksiz güç tüketmeleri engellenmiş olmaktadır.
WISEMAC PROTOKOLLERİ

41. Aynı alıcıya birden fazla göndericinin olduğu durumlarda, veri
paketlerinde çarpışmalar oluşabilir. Bunu engellemek için
gönderici düğümler uyandırma amaçlı gönderdikleri başlangıç
sinyalinden hemen sonra rasgele uzunlukta başlangıç sinyali
yollarlar. En uzun süreli sinyali gönderen veri paketi gönderme
hakkını kazanır.
Bu tasarımın bir başka özelliği de gönderici veri paketiyle birlikte
başka paket gönderip göndermeyeceğini “devam biti” (“more
bit”) ile alıcıya bildirir. Böylece alıcı “uyandım” paketini
gönderdikten sonra dinlemeye devam ederek bir sonraki paketi
alabilir. Böylelikle hem gecikme azaltılmış olmakta hem veri
paketlerin parçalanabilmesi sağlanabilmektedir.

42. WiseMAC protokolü TDMA ve CSMA protokollerinin
birleştirilmesi sonucunda oluşturulmuş değişken trafik yükleri
altında enerji tüketimini indirgemek için önerilen bir MAC
protokolüdür.
Özetlersek: WiseMAC protokolünde bu dezavantaja çözüm
olarak, komşuların dinleme-uyuma çizelgeleri
öğrenilmektedir. Bu sayede daha kısa öncül sinyali
kullanılmaktadır. Şekildeki A istasyonu B komşusuna
göndereceği DATA paketini B’nin dinleme zamanına kadar
bekletmektedir. Öncül sinyalinin süresi ise A’nın B ile son
haberleşme zamanına ve saat sapma oranına bağlı olarak
hesaplanmaktadır. Tüm komşuların dinleme-uyuma
çizelgelerini öğrenmenin getireceği yük, gezginlikten
kaynaklanan ilinge değişimlerinde protokol yükünü daha da
arttırmaktadır. Ayrıca tüme gönderimlerde öncül süresini
kısaltmak mümkün değildir.

43. Aloha
 a)Pure Aloha
 Oldukça basit bir protokoldür.
 University of Hawaii tarafından 1970’li yıllarda küçük adalar arasında
iletişim kurmak için geliştirilmiştir.
 Oldukça verimsiz bir yöntemdir. Hesaplamalar ortalama %18 gibi bir
verimle çalıştığını göstermiştir.
 İstasyon sayısı ve iletişim sıklığı doğrudan kaliteyi etkiler; gönderilen
mesajların eşzamanlı olması çakışmaya neden olur.
 Alınan mesajlar için yayılan ACK’lar ile sağlanan basit bir kontrol
mekanizması vardır.
 b)Slotted Aloha
 Çok verimsiz çalışan aloha’yı geliştirmek için tasarlanmıştır.
 İstasyonlar pure aloha ‘dan farklı olarak belirli zaman slotlarında
gönderme hakkına sahiptirler.
 Bu sinyal çakışmasının ya tamamen olmasına ya da hiç olmamasına
neden olur.
 Throughput’u oldukça olumlu etkiler. Pure aloha’da %18 olan verim %36
lara kadar ulaşır fakat bu yinede bizim için çok değerli bir kaynağı
oldukça boşa harcar.

44. Aloha ile öntaki örnekleme protokolü,
ALOHA protokolünü ve öntaki örneklemesi tekniğini
birleştiren bir protokoldür. Öntaki örnekleme tekniğinin
amacı, kanal bosken alisinin çoğunlukla uykuda kalmasına
izin vermektir. Bu her paketin önünde belirli bir uzunlukta bir
öntaki iletimi içermektedir. Bir alıcı belirli sürelerde periyodik
olarak uyanır ve kanaldaki aktiviteyi kontrol eder. Eğer
kanalı bos bulursa, alıcı tekrar uykuya dalar. Eğer bir öntaki
tespit edilirse, alıcı uyanık kalır ve paket alınana kadar
dinlemeye devam eder. Aloha ile öntaki örneklemesinin
özellikleri bir araya getirildiğinde, ortamı gereksiz dinleme
için harcanan zamanı azaltılabilmektedir. Uzun iletimden
dolayi karsilama uzunlugu artmaktadir. Ayrica çarpisma
ihtimalide artacaktir.

45. Herbir mesaj bir öntaki tarafindan önceliklendirilmektedir.
Yani gönderen dügüm, yapilmak istenen iletişimin basarili
olup olmadigini anlamak için alici dügümden bir cevap
bekler. RX’ten TX’e dönüstürme süresinden sonra, bir mesajin
basariyla alinmasinda, hedef dügüm geriye kabul mesaji
gönderecektir. Gönderilen pakette bir çakisma olusursa
belirli bir süre sonra tekrar gönderim gerçeklestirilir. ALOHO
protokolünün en büyük dezavantaji ortamin gereksiz yere
dinlenmesidir. Burada olusacak enerji kaybinin önlenmesi için
düsük güç dinleme tekniği kullanilmaktadir. Gelen mesajlarin
örneklenebilmesi için mesajda bulunan baslik, sonraki
mesajlarin alicisini belirleyen bir öntaki kullanmaktadir.
Gönderilen öntaki alici taraf tarafindan duyulmazsa, sonraki
örnek gelene kadar radyo kapatilmaktadir. Öntaki
örnekleme teknigi, kanal mesgul oldugunda haber veren
Genie’yi uygulamanin tek yoludur.

46. Diger yol, sürekli dinlemede olan ikinci bir uyanik aliciya sahip
olmak olabilir. Bu ikinci alici çok basit olmali ve bu nedenle
sabit kullanimina izin verecek sekilde çok az güç
harcamalidir. Ortamdaki trafik tespit edildiginde, ana alici
uyanik olmaktadir. Dönüstürücü tarafinda, mesajin
baslamasinda ana alici uyanik olabilsin diye mesaj iletimi
önceliklendirilmelidir. Bu protokolün örnekleme mimarisi Sekil
ile gösterilmistir. Bu protokolün, düsük trafik kosullari altinda
bulunan uygulamalar için daha uygun oldugu
görülmektedir.

47. X-MAC Protokolleri
X-MAC, B-MAC protokolünden esinlenmistir. X-MAC
enerji tüketimini ve gecikmeyi azaltmak için kisa öntaki
uygulamakta ve düsük güç dinleme islemine olanak
saglamaktadir. Öntakida hedefin adres bilgilerini
bulundurmakla hedef olmayan alici dügümlerin hizlica
uykuya geçmesi amaçlanmistir. Ayrica, hedef alici
dügüme uzun öntakiyi kesme imkâni saglamakta ve
dügüme uyanir uyanmaz tetiklenmis öntaki kullanma
imkâni tanimaktadir. Kisa tetiklenmis öntaki yaklasimi
bütün öntakinin tamamlanmasi için harcanan enerji ve
zamani azaltmaktadir. X-MAC kisa öntaki kullanmakta
ve bu öntakilarin her biri hedef adres bilgisi içermektedir.

48. Böylece düsük güç dinleme probleminden kaçinmakta ve
hedef olmayan alicilardaki enerji korunumunu
saglamaktadir. Ayrica kisa öntaki kullanildigindan
gecikmeyi de azaltmistir. Tek yöne yayin esnasinda B-
MAC’e göre gecikme, verim ve güç tüketimi alanlarinda
daha iyi sonuçlar vermektedir. Istem disi dinlemeden
dogan enerji kayiplari azaltilmistir. Her noktaya yayinda B-
MAC’le aynidir. X-MAC protokolünün KAA'lardaki görev
çevrimlerindeki tasarim amaçlari enerji verimliligi, basit,
düsük ek yük, dagitik uygulama, düsük gecikme, yüksek
üretilen is miktari olarak açiklanabilmektedir. X-MAC düsük
güç iletisimi olarak adlandirdigi yöntemde, kisa öntaki
yaklasimiyla, düsük güç dinleme tekniginin avantajlarini
beraber kullanarak enerji verimliligini saglamaya
çalismaktadir.

49. CMAC Protokolleri
CMAC (Convergent Medium Access Control-Yakınsak
Ortam Erişim Kontrolü) düşük görev çevrimli yakınsak
MAC protokolüdür. Geleneksel uyanma planı
yaklaşımı, ya periyodik senkronizasyon mesajı yada
herhangi bir senkronizasyon için yüksek paket
ulaştırma gecikmesine sebep olmaktadır. CMAC düşük
gecikmeyi desteklerken senkronizasyon ek yükünden
kaçınmaktadır. Trafik olmadığı zaman sıfır iletişimi
kullanmasından dolayı, CMAC işlemlere çok düşük
görev çevriminde izin vermektedir.

50. İletilecek bir paket olmadığı zaman CMAC, BMAC protokolüne
benzer şekilde senkronize olmayan uyku planı kullanmaktadır.
Eğer gönderici kabul edilebilir yönlendirme metrikleri ile bir
düğüme paket iletimi yapabilecek ise CMAC her noktaya
yayının ek yükünden kaçmak için her noktaya iletimden tek
yöne iletime yakınsanır. CMAC protokolünde uzun öntakı yerine
saldırgan RTS kullanılarak uzun öntakılar parçalanmakta ve
birçok RTS paketi şekline çevrilmektedir. RTS paketleri uzun
öntakı kullanmamakta ve bu uzun öntakıları sabit kısa şekilde
parçalayarak alıcıların geriye CTS paketi yollamasına izin
vermektedir. Trafik oluşursa, CMAC düğümleri uyandırmak için
birinci olarak her yöne yayını kullanır ve senkronize olmayan her
yöne yetersiz yol görev çevriminden tek yöne en uygun yol
görev çevrimine yani senkronize bir plana yakınsanır. CMAC
protokolü, kanal belirlemesi için çift kanal denetimini kullanan
saldırgan RTS, ileticiyi çabuk bulabilmek için her noktaya yayın
ve her noktaya yayının ek yükünü azaltmak için paket iletimini
yakınsama seklinde 3 tane bilesen içermektedir.

51. GİZLİ DÜĞÜM PROBLEMİ

52. Gizli düğüm problemi
Gizli düğüm problemi, kablosuz ortamda
kapsama alanından kaynaklanan bir problemdir.
İletim ortamında 3 düğüm olduğu varsayılırsa; A
düğümü, B düğümü ile iletimde bulunmak isterken
aynı anda A düğümünün kapsama alanı dışında
olan C düğümü de B düğümü ile iletimde
bulunmak isteyebilir. (B düğümü A ve C
düğümlerinin kapsama alanındadır.) Bu durumda
çarpışma olacaktır. Şekil 2.3’de gizli düğüm
problemini gösteren resim bulunmaktadır.