Optimal jammer placement in a wireless communication network by clustering
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MAHMUT ANIL ÖZCAN
Danışman: Mustafa Kemal Tural
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kablosuz iletişim sistemi kablosuz sinyallerin kullanılarak veri, ses ve görüntü gibi bilgilerin kablosuz olarak iletilmesini sağlayan bir iletişim teknolojisidir. Bu sistem kablosuz sinyallerin iletilmesi için radyo frekanslarını kullanır. Hareket esnekliği, kolay kurulumu ve geniş kapsama alanı sebebiyle günümüzde en yaygın iletişim araçlarından biridir. Ancak, bu sistemler karıştırma saldırılarına karşı savunmasızdır. Sinyal bozucu adı verilen ve istenmeyen sinyaller üreten cihazlar ile kablosuz iletişim ağlarının işlevselliği bozulabilir. Fakat, sinyal bozucu ile kablosuz bir ağdaki tek bir bağlantıyı hedef almak iletişimin kesilmesi için yeterli olmayabilir. Ağdaki iletişim trafiği alternatif bağlantılar üzerinden devam edebileceği için iletişim ağı bir bütün olarak düşünülmeli ve buna göre sinyal bozma stratejileri geliştirilmelidir. Bu tezde, kablosuz bir iletişim ağını bağlantısız alt ağlara bölerek bozmak için sinyal bozucuların yerleştirilmesi problemi ele alınmaktadır. Literatürde bu problem için kısıtlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Çalışmalardan biri olarak, Feng ve arkadaşları (2015) bu problemi ağ üzerinde optimal kümeleme problemi olarak formüle ederek ikili tamsayı programlama ile optimal sonuca ulaşmaktadır. Önerdikleri matematiksel model kablosuz iletişim ağının istenilen sayıda alt ağa bölünmesi için gereken en az türdeş sinyal bozucu sayısını bulmaktadır. Sinyal bozucular ağda sadece sinyalleri bozulmak istenen telsizlerin konumlarına yerleştirilebilmektedir. Alt ağların sahip olabileceği azami telsiz sayısı modele girdi olarak verilmektedir. Bu tezde, Feng ve arkadaşları (2015)'nın önerdikleri matematiksel model baz model olarak ele alınmaktadır. Baz modelin eksiklikleri giderilerek farklı yaklaşımlarla sinyal bozma performansının artırılması için yeni modeller önerilmektedir. Önerilen ilk model ile sinyal bozucu sayısı modele girdi olarak verilerek bir alt ağın sahip olabileceği azami telsiz sayısının en aza indirgenmesi amaçlanmaktadır. İkinci model sadece azami sayıdaki telsize sahip olan alt ağın değil bütün alt ağların telsiz sayılarını hiyerarşik olarak en aza indirgemektedir. İki modelde de tam sayı programlama formülasyonu ile optimal sonuçlar bulunmaktadır. Tezde önerilen diğer bir model ile sinyal bozucuların konumları üzerindeki kısıtlama kaldırılarak gerçek düzlemde yerleşim sağlanmaktadır. Son modelde ise sinyal bozuculara anten eklentisi yapılarak literatürde ilk defa problem türdeş olmayan sinyal bozucular ile ele alınmaktadır. Önerilen son iki modelde sinyal bozucuların gerçek düzlemdeki yerleşimi nedeniyle karışık tamsayılı ikinci dereceden koni programlama formülasyonu ile optimal sonuçlar elde etmektedir. Feng ve arkadaşları (2019) farklı bir makalede sinyal bozucular üzerindeki yerleşim kısıtlamasını kaldırarak ayrıklaşmış düzlem yerine gerçek düzlemde çalıştıklarını belirtmektedirler. Bu nedenle, geliştirilen modeller ile baz modeli ayrıklaştırılmış düzleme ek olarak gerçek düzlemde de karşılaştırabilmek için yaklaşım aynı tutularak baz model gerçek düzleme göre uyarlanmaktadır. Bu sayede geliştirilen modeller ile baz model ayrıklaştırılmış ve gerçek düzlemlerde kapsamlı bir deneysel tasarım ile karşılaştırılmaktadır. Ek olarak, eşyönlü ve farklı açılarda yönlü anten kullanımının sonuçlara etkisinin değerlendirilebilmesi için son model kendi içerisinde karşılaştırmaya tabi tutulmaktadır.