I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8 p p .   1 ~ 4   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 9 . i1 . p p 1 - 4     1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m /jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   A F usio Netw o r k   for Nau tical  O n - Bo a rd Co m m u ni ca tions       Ca pt.   Sa m s o n J o s eph   De p a rtme n o f   Na u ti c a S c ien c e ,   A M ET   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   10 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec   1 ,   2 0 1 7       M o d e r n   m a rit i m e   o n - b o a rd   c o m m u n ica ti o n h a v e   to   b e   im p ro v e d   f o sa f e t y   a n d   se c u rit y .   Cu rre n tec h n o lo g y   p ro v id e e a se   a n d   e x p e d ien c y   t o g e th e to   th e   c re w   a n d   p a ss e n g e rs  w it h   th e   h e lp   o f   u b i q u i to u tec h n o lo g ie s.  M a k in g   u se   o f   W irele ss   S e n so Ne tw o rk   (W S N)  o n   b o a rd   is  a   c u rre n t   c u sto m   o im p le m e n ti n g   u b iq u it o u tec h n o l o g y   f o sh ip a it   is  im p o rtan f o a n   o n - b o a rd   c o m m u n ica ti o n   sy ste m   wh ich   p ro v id e re li a b il it y   a n d   f lex ib il it y   f o r   h a n d l in g   e m e r g e n c y   situ a ti o n s.  T w o   k e y   p h a se o th is  sc h e m e   a r e m e rg in g   d if fe re n o n - b o a r d   c o m m u n iq u é   n e tw o rk in to   a   f u sio n   sy ste m   a n d   e n a b li n g   th e   c o o p e ra ti o n   b e tw e e n   th e m sm o o th ly   in c o rp o ra ti n g   th e se   n e tw o rk w it h   a   c o n sid e ra ti o n   o f   b a c k wa rd   c o m p a ti b il it y ,   e a se   o f   d e p lo y m e n a n d   a ss o c iatio n   to   sh o re   v ia  In tern e t.   A   c o m b in e d   in teg ra ti o n   m o v e   to w a rd is  se lec ted   b a se d   o n   c o m p re h e n siv e   a n a ly sis.   K ey w o r d s :   Sen s o r   Mo n ito r i n g   S y s te m   On - b o ar d   C o m m u n icatio n   W L A N   Z i g b ee   I n ter n et   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   C ap t.  S a m s o n   J o s ep h   Dep ar t m en t o f   Nau t ical  Scie n ce ,   A ME T   Un i v er s it y ,   C h en n ai       1.   I NT RO D UCT I O N   C o m m u n ica tio n   is   m an d ate  f o r   m ar iti m s ec u r it y ,   i n te g r ated   o p er atio n s   an d   f o r   s af et y   in f o tain m e n t   p r in cip les.  S h ip   C o m m u n icati o n   ca n   b ch ar ac ter ized   b ased   o n   th r o u te   b et w ee n   s o u r ce   a n d   d esti n a tio n ,   e. g . ,   s h ip - to - s h ip ,   s h ip   to - s h o r an d   th o n - b o ar d   ca s e.   An al y s i s   o f   w ir ed   s h o r cu t s   in   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k s   i s   ex p lain ed   b y   [ 1 ] .   Ma r iti m o n - b o ar d   co m m u n icat io n   i s   tak e n   i n to   co n s id er atio n   w h ic h   p r o v id es b asic d ata  f o th o t h er   t w o   t y p e s .   Gr o u p   o f   u s er s   i n   lo ca co m m u n ica tio n   i n cl u d es  o n b o ar d   eq u ip m en t,  cr e w ,   ca r g o   ele m e n ts   a n d   p ass e n g er s .   ch ar ac ter is tic  o f   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   f o r   f u ll - s ca le   s h ip   ap p licatio n   i s   d is cu s s ed   b y   [ 2 ] .   On b o ar d   in f r astru ct u r es  an d   s er v i ce s   s u p p o r th u s er s   co m m u n icatio n ,   s u c h   as  w o r k f o r ce   tr ac k in g   s y s te m   an d   w ir eles s   lo ca ar ea   n et w o r k   ( W L A N) .   C u r r en co m m u n ica tio n   r eso lu tio n   o n b o ar d   ar n o t a g r ee ab le  b ec au s it c o n ta in   o n l y   m o n i to r in g   s y s te m   c o v er in g   o n l y   n ec e s s ar y   eq u ip m en t b ased   o n   w ir ed   s en s o r   n et w o r k s .   Sa f et y   a n d   s ec u r it y   ca n   b ee n   en h a n ce d   m o r if   ad d itio n al  ex h a u s ti v m o n ito r in g   o n   lar g er   q u an tit y   o f   u s er   g r o u p s   o n   b o ar d   is   o b tain ed .   Z ig B ee - b as ed   s en s o r   n et w o r k   f o r   s h ip b o ar d   en v ir o n m en ts   i s   d escr ib ed   b y   [ 3 ] .   Dep lo y i n g   f u ll - b lo w n   w ir ed   SN  o n   s h ip   lead s   to   co m p le x it y .   Su b s eq u en tl y ,   ad d itio n al   p ap er s   h av r ep o r ted   th ex p er i m en tal  o u tco m e s   o f   ex ec u ti n g   W SN  tech n o lo g y   o n   s h ip s .   A lt h o u g h   f ea s ib ilit y   ca n   b j u s tif ied   f r o m   t h lite r atu r e,   au th e n tic  d ep lo y m e n ts   s till   m ee d if f ic u lt ie s .   A   ca s f o r   h y b r id   s en s o r   n et w o r k s   is   d is c u s s ed   b y   [ 4 ] .   T h is   id ea   w a s   i m p le m e n ted   in   an   en er g y - e f f icie n c y   p u r p o s e.   T h ese  s ch e m es  ar e   ap p lied   f o r   th e   s h ip   ap p licati o n   m ain l y   f o r   tack li n g   t h e   co n n ec t iv i t y   ch a llen g es   a n d   f o r   in cr ea s in g   s y s te m   r eliab ilit y .   A   ch ar ac ter i s tic  o f   w ir eles s   s e n s o r   n et w o r k   f o r   f u ll - s ca les h ip   ap p licatio n   is   d escr ib ed   b y   [ 5 ] .   T h er ef o r e,   in   ad d itio n   to   w ir e s ,   w al s o   in te g r ate  t h s en s o r   n et w o r k   w it h   o th er   m o r es tab lis h ed   o r   to - be - estab lis h ed   n e t w o r k s ,   s u ch   as   W iFi - b ased   m es h   n et w o r k ,   th e   cr e w /p ass e n g er   n e t w o r k ,   p er s o n n el  tr ac k i n g   s y s te m ,   a n d   t h g lo b al  I n ter n et.   R ea s o n s   f o r   i n v o l v i n g   h u m a n   b ei n g s   a n d   I n ter n et   in to   th p ictu r ar e   ex p lain ed   a s   f o llo w s .   Se n s o r   m o n ito r in g   s y s te m s   o n   b o ar d   ar u s ed   f o r   d etec ti n g   ab n o r m al  o p er atio n s ,   d is o r d er ed   e q u ip m en t a n d   f o r   f ir p r ev en t io n .   T h o n s i m u l ato r   f o r   DT P r o to co l E v alu atio n   is   d is c u s s ed   b y   [ 6 ] .   Qu ick   h u m a n   b ein g   r esp o n s is   u s u all y   r eq u ir ed   co n f u s io n   o r   ir r eg u lar it y   is   id en ti f ied .   I n   th is   s e n s e,   it  is   b est  th at  tea m   b ea r in g   ce l p h o n es  ca n   ta k an   i n ter est  i n   t h m o n ito r i n g   p r o g r ess io n   an y t i m an d   a n y w h er e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8   :   1 4   2   A l s o ,   it  is   en v iab le  th at  cr e w - c ar r ied   d ev ices  ca n   p er f o r m   v er s atile  s e n s i n g   an d   in f o r m atio n   g ath er i n g   as  w el l,   esp ec iall y   f o r   th p er io d   o f   s ch e m f ail u r es.  I n te g r ated   w i r eless   co m m u n ica tio n   ar ch i te ctu r f o r   m ar iti m e   s ec to r   is   d escr ib ed   b y   [ 7 ] .   I f   th is   o n - b o ar d   m o n ito r in g   s y s te m   ca n   b f la w le s s l y   in c lu d ed   w i th   I n ter n et,   a   d ec is iv g o al  o f   u p co m i n g   a n ticip ate  m ar iti m s h ip p in g     in co r p o r ated   p r o ce s s   f o r   s h ip s   -   w ill   b ec o m f ea s ib le,   w h er f u n ctio n s   an d   w o r k   f o r ce   ca n   b m i g r ated   f r o m   s h ip   to   s h o r b ased   o n   w e ll - o r g a n ized   lan d - b ased   co n tr o l,  r em o te  s af e g u ar d in g ,   a n d   r ea l - ti m s cr u ti n y   a n d   s o   o n .   Dela y - Or ie n ted   d ata  t r af f ic  m i g r atio n   in   m ar iti m m o b ile  co m m u n icati o n   en v ir o n m en t s   ar d is cu s s ed   b y   [ 8 ] .   I n   o r d er   to   test   th at  th i n co r p o r ated   f u s io n   o n - b o ar d   n et w o r k   w ill  i n cr ea s co m m u n icat io n   ef f ec tiv e n e s s   a n d   s y s te m   co n s is te n c y ,   to   est i m a te  q u an ti t y   o f   f a m iliar   s ce n ar io s ,   i.e . ,   d ata  g at h er in g   i n   a   m o n ito r i n g   s en s o r   n et w o r k ,   d ata  d is s e m in at io n   f o r   w o r k f o r ce   tr ac k in g ,   an d   d ir ec co m m u n iq u é.   I s o latio n ,   Op ti m izatio n   an d   E x tr ac tio n   o f   Mic r o b ial  P ig m en t s   f r o m   Ma r in is   d escr ib ed .   I n   ad d itio n ,   w i n v esti g ate  d if f er e n m et h o d s   o f   i n te g r at in g   W SNs   w it h   e x ter n al  n et w o r k s ,   an d   p r ese n s elec tio n   b ased   o n   th o r o u g h   an al y s is   ta k i n g   i n to   co n s id er a tio n   b o th   d ep lo y ab ilit y   an d   th f asti d io u s   m ar iti m cir c u m s tan ce .   Sh r i m p   s h ell   w a s tes  u s in g   i m m o b ilized   m a r in is   d is cu s s ed   ac co r d in g l y .     B ell m an - Fo r d   r o u ti n g   alg o r i th m   w as   an al y s ed   an d   th e   f lo w   o f   d ata  b et w ee n   p r o to co l la y er s   s u c h   a s   A p p lic atio n   la y er ,   T r an s p o r t la y er ,   N et w o r k   la y er ,   M A C   L a y er ,   P h y s ical  la y er   is   d is c u s s ed   in   [ 9 ] .     A   co n v e n tio n al  n a u tical  co m m u n icat io n   r eso l u tio n   ca n   b i llu s tr ated   as  w ir ed   o n - b o ar d   ex a m i n in g   s y s te m   a s s o ciate d   to   L A wh ich   i n ter r elate d   w it h   th I n ter n et  th r o u g h   s atel lites   a s   s h o w n   in   Fi g u r 1 .           Fig u r 1 .   Ma r iti m C o m m u n ic atio n   A p p r o ac h       2.   M O NIT O RIN G   AB NO RM AL   O P E RA T I O O D I SO RDER O F   E Q U I P M E NT   A   s h ip   h a s   v ar io u s   t y p es  o f   e q u ip m e n o n b o ar d ,   an d   th e y   a r in d iv id u all y   r elate d   to   ea c h   o th er .   b r ea k d o w n   o f   a n y   eq u ip m e n lead s   p r o b lem   to   o th er   eq u ip m en o r   it  m a y   ca u s d a m a g e   to   th m ain   e n g in e   its el f ,   an d   th e s r es u lt s   to   ab n o r m alit ies  i n   th e   s h ip s   f u n c tio n .   C o n s eq u en tl y ,   i i s   s i g n i f ica n to   s u p er v is e   eq u ip m e n as  m u c h   as  b ec au s it  is   f ea s ib le  to   p r ev en th s y s te m   f ail u r es  b y   m o n ito r i n g   t h eq u ip m en t s   co n tin u o u s l y .   T h c u r r en m e an s   o f   m o n ito r in g   s h ip   eq u ip m en ar b ased   o n   w ir ed   s en s o r   n et w o r k s ,   a n d   th e   s en s ed   d ata  is   co llected   a n d   t r an s m itted   to   th e   c o n tr o s er v er   in   th e   en g i n r o o m   i n   r ea l   ti m s in ce   W SN   tech n o lo g y   w a s   in c lu d ed   to   i m p r o v th is   s i tu at io n .     2 . 1 .   F o E nv iro n m e nta l M ea s ure m e nts   Saf et y   o n   b o ar d   as  to   b c o n tin u o u s l y   g u ar an teed   s in ce   cr e w   an d   p ass e n g er s   d esire   to   liv co m f o r o n   s h ip s ,   p r o v id ed   b y   en s u r e d   ca l m   li v i n g   co n d itio n s ,   s u c h   as  r ep ea ted l y   co n tr o lled   w a r m th ,   m o is tu r e,   a n d   s i m ilar   en v ir o n m e n tal  f ac to r s .   I is   n o s o   ea s y   to   g e ex ter n al  h elp   i f   a n y   d is a s ter   o cc u r s   o n   s h ip s ,   e. g . ,   f ir e s   Gate w a y     I n ter n et   C o r Net w o r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci   I SS N:  2502 - 4752     A   F u s io n   N etw o r fo r   N a u tica l O n - B o a r d   C o mmu n ica tio n s   ( C a p t.  S a mso n   Jo s ep h )   3   an d   o u tb u r s t.  Hen ce ,   it  is   o f   h i g h   i m p o r tan ce   to   th w ar e m er g e n c y   cir cu m s tan ce s   f r o m   o cc u r r en ce   ac tu a l   in cid en t.  T h is   ca n   b ac co m p l is h ed   b y   r ea l - ti m ec o lo g ical  m o n ito r i n g   o f   h az ar d o u s   ar ea s   an d   alleg ed .   W SN  tech n o lo g y   i s   elec tiv h er f o r   s u p er v is i n g   ar ea s   li k w all s   o r   ab o v th ce ilin g   o r   f o r   lar g e   q u an tit y   o f   ca r g o   co n tain er s .     2 . 2 .   F o P er s o nn el  T ra c k ing   a nd   L o ca t ing   T h o b s er v atio n   o f   p ass en g er s   ca n   h elp   alar m   t h e m   w h ile  th e y   ar clo s u p   to   d an g er o u s   zo n e.   R ad io   Fre q u en c y   I d en ti f icat io n   ( R FID )   is   th w ell  k n o w n   u b iq u ito u s   tec h n o lo g y   u s ed   f o r   t r ac k in g   p er s o n n e l   co n s is ts .   R FID   b ased   e x a m in i n g   s y s te m   b ei n g   in s talled   s ep ar atel y   o n   s h ip b o ar d   an d   q u ite  co s tl y .   I f   p er s o n n el   m o n ito r i n g   s ch e m b ased   o n   t h W SN  tec h n o lo g y   a n d   b ein g   in c lu d ed   w it h   s o m o th er   ac tiv d ata  n e t w o r k s ,   th en   co m m u n icatio n   co m p ete n ce   an d   s tead   f a s t n es s   w ill b in cr ea s ed   at  n o   ad d itio n al  co s t .       2 . 3 .   F us io n O n - B o a rd  Co m m u nica t io n Ne t w o rk   -   I nte g ra t io n   I m p le m e n ti n g   u b iq u ito u s   tec h n o lo g y   o n   b o ar d   s h ip   f o r   lo c al  co m m u n icatio n s   is   co n s id er ed   s o   f ar .   A   h y b r id   o n - b o ar d   s en s o r   n e t w o r k   i s   f o r m ed   b y   i n cl u d in g   s e n s o r   n o d es  ( w ir ele s s l y   c h ar ac ter is ed ) ,   w ir ed   s en s o r   n o d es,  m o b ile  n o d es  an d   W i - Fi  n o d es.  T h is   f u s io n   n et w o r k   ca n   b u s ed   to   en v elo p   all  s ce n ar io s .   Si n ce   th n et w o r k   p r esen ta tio n   o f   a   W SN  o n   b o ar d   d ep en d s   r o b u s tl y   o n   t h e   e m p lo y m e n t   o f   s en s o r   n o d es  i n   r ea l   s ce n ar io s ,   w h ic h   d i f f er s   f r o m   s h ip   to   s h ip ,   it  is   p r ef er ab le  t h at  m o r co m m o n   o p ti m izatio n   m ac h in er ie s   ca n   b ap p lied ,   p r io r   to   an y   r ea l - l if f u n ctio n i n g .   T h is   f u s io n   m et h o d   p r o p o s ed   in cr ea s es  co m m u n icatio n   ef f ec tiv e n e s s   a n d   s c h e m s t ea d   f ast n es s   b y   g r o w in g   s y s te m   ass o r t m e n f r o m   i n te g r ati n g   d is s i m ilar   s c h e m es ,   e. g . ,   co n ce r n i n g   co m m u n ica ti o n   in f r astr u ct u r es  a n d   tak i n g   ad v an ta g o f   m o b ilit y   o f   s o m s p ec i f ic  n o d es  ( cr e w   ca r r y in g   m o b ile  d e v ices ) .       3.   SI M UL AT I O A NAL YSI S   T h v ar io u s   s e n s o r   n o d es  ar p r esen in   th e   n e t w o r k   to   o b tain   f u s io n   o r   h y b r id   n et w o r k   an d   th e   s i m u lat io n   to o l u s ed   f o r   th an al y s i s   is   Net w o r k   Si m u lato r     2.     3 . 1 .   P er s o nn el  M o nito ring   S ce na rio   T h d ata  d eliv er y   r ate  o f   d ata  tr an s m is s io n   w it h   r esp ec to   v ar io u s   n o d co m m u n ic atio n   is   s i m u la ted   an d   s h o w n   in   t h f i g u r 2 ,         Fig u r 2 .   Deliv er y   R atio       4.   CO NCLU SI O N   A   f u s io n   o r   h y b r id   o n - b o ar d   n et w o r k   co n s i s ts   o f   m i s c ellan eo u s   co m m u n icat io n   s y s te m s   w as   co m m e n ce d   to   d ea w i th   t h ch alle n g a n d   to   s w itc h   cr is i s   s itu a tio n s .   An   i n v esti g atio n   o f   in te g r ati n g   W S w it h   t h T C P /I P   w o r ld   d u to   its   p o p u lar it y   is   ca r r ied   o u in   th is   p r o p o s ed   w o r k .   Fro m   th o r o u g h   an al y s i s ,   it  is   s u g g e s ted   g r ad u al  en h a n ce m en o f   d ata  d eli v er y   r atio ,   b ased   o n   co m b i n atio n   v ar io u s   s e n s i n g   n o d es  w a s   o b tain ed   u s i n g   u b iq u ito u s   tec h n o lo g y .   0 20 00 40 00 60 00 80 00 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 00 0 0 10 20 30 40 50 60 D e l i v e r y   r ate   (k b p s)   N o d e   D e n si ty  (n o .of n o d e s)   FOC N PU RE Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8   :   1 4   4   RE F E R E NC E S   [1 ]   Ch it ra d u rg a   R,   He l m y   A .   An a l y sis  o wire d   sh o rt  c u ts  in   wir e les se n so n e two rk s.   IEE E/ ACS  In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   P e rv a siv e   S e rv ice s .   2 0 0 4 1 6 7   1 7 6 .   [2 ]   P a ik   G ,   Ch o   S   R ,   P a rk ,   L e e   D,  Ba e   D,  Yu n   H.  C h a ra c teristics   o f   w irele ss   se n so n e tw o rk   f o f u ll - sc a les h ip   a p p li c a ti o n .   J o u rn a o M a ri n e   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 0 9 ;   1 4 :1 1 5 1 2 6 .   [3 ]   Kd o u h   H,   Zah a ria  G ,   Bro u ss e a u   C,   Zein   G   E,   G ru n f e ld e G .   Z ig Bee - b a se d   se n s o n e tw o rk   fo sh i p b o a r d   e n v iro n me n ts .   CORD   C o n f e re n c e   P ro c e e d in g s.  2 0 1 1 ;   1 4.   [4 ]   S h a rm a   G ,   M a z u m d a R.   A   c a s e   f o h y b rid   se n so n e tw o rk s.  IEE E/ ACM   T ra n s.   Ne tw. ,   2 0 0 8 ;   1 6 (5 ) :1 1 2 1   1 1 3 2 .   [5 ]   P a ik   G ,   Ch o   S   R,   P a rk   J,  L e e   D,  Ba e   B   D,  Yu n   H,  Ch a ra c teristics   o w irele ss   se n so n e tw o rk   f o f u ll - sc a les h ip   a p p li c a ti o n .   J o u r n a o M a rin e   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y .   2 0 0 9 1 4 1 1 5 1 2 6 .   [6 ]   Ke ra n e n   A ,   Ott  J,  Ka rk k a in e n   T .   T h e   ONE  S imu la t o f o DTN   Pro t o c o Eva lu a ti o n .   2 n In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   S im u latio n   T o o ls  a n d   T e c h n i q u e s .   2 0 0 9 .   [7 ]   M u   L ,   Ku m a R,   P rin z   A .   An   in teg ra ted   wire les c o mm u n ica ti o n   a rc h it e c tu re   fo ma riti me   se c to r .   4 th   In tern a ti o n a l   W o rk sh o p   o n   M u lt i p le A c c e s s Co m m u n ica ti o n s.  2 0 1 1 1 9 3 2 0 5 .   [8 ]   M u   L ,   P ri n z   A .   De la y - Or ien te d   d a t a   tra f fi c   mig ra ti o n   i n ma ri ti me   mo b il e   c o mm u n ic a ti o n   e n v iro n me n ts.   4 th   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Ub i q u it o u s an d   F u tu re Ne tw o rk s.  2 0 1 2 .   [9 ]   RK  S a in i,   Rit ik a ,   S   V ij a y .   D a ta  f lo in   W irel e ss   S e n so Ne tw o rk   P ro to c o S tac k   b y   Us in g   Be ll m a n n   F o rd   A l g o rit h m .   Bu ll e ti n   o f   El e c tric a En g i n e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c s ,   V o l .   6 ,   8 1 - 8 7 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.