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.   10 ,   No .   2 May   201 8 ,   p p .   7 2 5 ~7 3 2   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 0 . i2 . p p 725 - 7 3 2          725       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   Sig na Strength   B a sed  Self  Recon fi g ura tion to  Ens ur Relia bility in  Wir eless  Senso r N etw o rk s       M.   A.   M a niv a s a g a m 1 ,   T . A na ntha n 2   1 Re se a rc h   S c h o lar,  De p a rtm e n o Co m p u ter S c ien c e   a n d   En g in e e ri n g ,     S t.   P e ter’s   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   I n d ia   2 P r o f e ss o r,   Dr.  M . G . R.   Ed u c a ti o n a a n d   Re se a rc h   In stit u te (Un iv e rsity ),   Ch e n n a i,   In d ia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   N ov   20 201 7   R ev i s ed   J an   2 5 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   F eb   12 ,   2 0 1 8       P r o v id i n g   re li a b il it y   in   W irele s se n so n e tw o rk is  c o n sid e re d   to   b e   a   c h a ll e n g in g   tas k ,   d u e   to   th e   li m i ted   c a p a b il it ies   in   term o e n e r g y ,   p o w e r   a n d   m e m o r y .   T h e   a p p li c a ti o n o f   th e se   s y ste m ru n   in   se n s o rs  w it h   lo w   lev e l   p ro g ra m m in g   a b stra c ti o n s,  li m it e d   c a p a b il it ies   a n d   r o u ti n g   p r o to c o ls.  In   th is   p a p e r,   w e   p ro p o se   a   stra teg y   to   a d ju st r a d i o s in   t h e   se n so n e tw o rk   d e p e n d i n g   o n   t h e   sig n a stre n g th   o f   th e   n e ig h b o rin g   n o d e t o   e n s u re   re li a b il it y   u sin g   se l re c o n f ig u ra ti o n   (S 2 R 2 ).   Re d u n d a n c y - b a se d   re li a b il it y   is   a c h iev e d   b y   p e rf o r m in g   e n c o d in g /d e c o d in g   e it h e a th e   so u rc e   a n d   th e   d e stin a ti o n   n o d e   o e a c h   p a ir  o f   c o m m u n ica ti n g   se n so n o d e f ro m   th e   so u rc e   to   th e   d e stin a ti o n .   A lo n g   w it h   th e   re li a b il it y ,   th e   li n k   a n d   th e   sta b il it y   o f   t h e   li n k   a re   c h e c k e d .   T h e   s tab il it y   o f   th e   ro u t e   m a k e th e   ro u te  a   v a li d   o n e   to   se n d   d a ta.   S im u latio n   a n a ly sis  sh o ws   th a th e   p ro p o se d   m e c h a n is m   p e rf o r m b e tt e in   term s o f   sta b il it y   a n d   re li a b il it y   c o m p a re d   to   th e   e x isti n g   m e c h a n ism   K ey w o r d s :   R eliab ilit y     Self   r ec o n f i g u r atio n     Sta b ilit y   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 :   M. A .   Ma n iv a s ag a m   Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g i n ee r in g ,   St.  P eter s   Un i v er s i t y ,   C h e n n ai,   I n d ia .   E m ail:  m a n iv aa s ag a m . p h d @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n d o o r   clim ate  m o n i to r in g   an d   co n tr o l,  in tr u s io n   d etec tio n ,   an d   en er g y - u s m o n ito r in g   ar ex a m p le s   o f   W ir eless   Sen s o r   Net w o r k   ( W SN)   ap p licatio n s   b ein g   d ep lo y ed   in   lar g n u m b er s .   Of ten ,   ea c h   n e ap p licatio n   r eq u ir es  in s tal lati o n   o f   d ed icate d   W SN.  R ec o n f i g u r atio n   is   t h p r o ce s s   b y   w h ic h   th s e n s o r   n et w o r k s o m e   s e n s o r s   i n   t h e   s en s o r   n et w o r k   ar in s tr u c te d   to   ch an g t h i s   co n f i g u r atio n   d ata .   T h s to r ed   en er g y   in   s e n s o r   n o d es  ca n n o b ea s ily   co n s tit u ted   in   W SN  d u to   th eir   g eo g r ap h i ca p o s itio n   an d   th e   en v ir o n m e n t   n at u r e.   T h f r eq u en c y   a n d   s u r v iv ab ili t y   o f   ea ch   n o d ar m o r o r   les s   u n i f o r m l y   d is tr ib u ted   th r o u g h o u th W SN.  T h f ailu r o f   th li n k   ca n   n e g ati v el y   in f l u e n ce   th p er f o r m a n c o f   th n et w o r k ,   r eliab ilit y   an d   a v ailab ilit y .   R ed u n d an c y - b ased   r eliab ilit y   is   ac h ie v ed   b y   p er f o r m i n g   en co d in g /d ec o d in g   eit h er   at  th s o u r ce   an d   th d esti n atio n   n o d o r   ea ch   p air   o f   co m m u n icat in g   s e n s o r   n o d es  f r o m   t h s o u r ce   to   t h d e s tin a tio n .   T h li n k   an d   t h s tab ilit y   o f   t h li n k   ar ch ec k ed   f o r   r ec o n f i g u r in g   t h n et w o r k .   T h s tab ilit y   o f   t h r o u te   m ak e s   t h e   r o u te  v alid   o n to   s en d   d ata   i n   th co m m u n icatio n   n et w o r k .   R ec o n f ig u r ab le  W ir eles s   Se n s o r   Net w o r k s   ( R W SN)   i s   ass u m ed   to   b co m p o s ed   o f   a   s et   o f   co m m u n icati n g   n o d es  s u c h   t h at  ea ch   o n ex ec u tes  r ec o n f ig u r ab le  s o f t w ar tas k s   to   co n tr o lo ca s en s o r s   [ 1 ] .   T h r ee   r ec o n f i g u r atio n   f o r m s   ar ad ap te d   in   R W SN:  s o f t w ar r ec o n f ig u r atio n   allo w i n g   th e   ad d itio n r em o v a l/   u p d ate  o f   tas k s ,   h ar d w a r r ec o n f i g u r atio n   allo w i n g   t h ac ti v atio n /d ea ctiv a tio n   o f   n o d es,  p r o to co r ec o n f i g u r atio n   allo w i n g   th m o d i f icat io n   o f   r o u tin g   p r o to co ls   b et w ee n   n o d es.  zo n e - b ased   m u l ti - ag e n t   ar ch itect u r f o r   R W SN   is   d es ig n ed   w h er co m m u n icatio n   p r o to co is   w ell - d ef i n ed   to   o p tim ize  d is tr ib u ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    7 2 5     7 3 2   726   r ec o n f i g u r atio n s .   E ac h   a g e n o f   th i s   ar ch itec tu r i s   m o d ele d   b y   n ested   s ta te  m ac h i n es  i n   o r d er   to   c o n tr o th p r o b lem   co m p le x it y .   R W SN  i s   co n tr o lled   b y   m u lti - a g en t   ar ch i tectu r e.   T i m ed   au to m ata  m o d els   ar d esi g n ed   f o r   t h e   s p ec if icatio n   a n d   v er if icat io n   o f   t h is   ar ch itect u r [ 2 ] .   E ac h   ag en t   is   m o d eled   b y   T i m ed   Au to m at io n   ( T A )   to   v er if y   f u n ctio n al  a n d   te m p o r al  co n s tr ain t s   w h e n   co m m u n icatin g   w it h   r e m o te  ag en t s .   R W SN  is   s et  o f   n et w o r k ed   n o d es  th a e x ec u t r ec o n f i g u r ab le  s o f t w ar tas k s   f o r   t h co n tr o o f   lo ca s e n s o r s .   R W iN  o f   a n   R W SN  w a s   d es ig n ed   u s i n g   Un i f ied   Mo d elin g   L an g u ag e   ( UM L )   to   an al y ze ,   co n s tr u ct,   d ev elo p ,   an d   v er i f y   ea s il y   R W SN  ar c h itect u r es  [ 3 ] .   Fo r   th at,   m eta  m o d el  o f   R W SN  w a s   f o r m u lated   b ased   o n   UM L   to   d escr ib e   zo n e - b ased   ar ch itect u r t h at  u s es   co m m u n ica tio n   p r o to co f o r   th o p ti m iza tio n   o f   d i s tr ib u ted   r ec o n f i g u r atio n s .   T o   co n tr o th d esi g n   co m p le x it y ,   ea c h   a g en t   o f   t h i s   ar ch itec tu r w a s   m o d eled   b y   n e s ted   s tate  m ac h i n es.  T o   v er if y   th t e m p o r al  co n s tr ain t s   b y   co m m u n ica tin g   ag e n t s ,   ea ch   o n is   m o d eled   b y   ti m ed   au to m ato n .   I n   ST E M - Net,   s el f - o r g an izat i o n   is   m a n a g ed   t h r o u g h   f u ll y - r ec o n f i g u r ab le  w ir ele s s   d ev ic es  ( ca lled   s te m - n o d es),   th at  ca n   u n d er g o   m u tatio n s   to   f u l f ill  s p ec if i task s ,   li k th eir   b io lo g ical  c o u n ter p ar t   [ 4 ] .   T h e   m ai n   ch ar ac ter is tics   o f   s te m - n o d es a r p r esen ted   an d   th ev o lu tio n ar y   b eh a v io u r   i s   d is cu s s ed   w h ich   ca n   r es u lt   in   a n   e x tr e m f le x ib ilit y   o f   t h w h o le  n et w o r k   s e g m en t,  tr a n s f o r m i n g   t h tec h n o lo g ical  h eter o g en eit y   f r o m   li m ita tio n   to   r ich n ess .   Th p ip elin o f   r ec o n f i g u r atio n   i s   n o v el   ap p r o ac h   th at   g iv es  d ec is io n   m a k in g   m ec h a n i s m   f o r   a n y   s y s te m   o f   ta s k s   w h e n   s ev er al  r ec o n f i g u r atio n   s ce n ar io s   ar r eq u ir ed   [ 5 ] .   I n   th ca s o f   th e ir   f r eq u en in co m e,   th p ip eli n f o llo w s   s p ec i f ic   s et  o f   s tep s   i n   o r d er   to   f i g u r o u t h s ce n ar io s   th a n ee d   to   b ap p lied   w it h o u t   alter in g   it s   o w n   p er f o r m a n ce .   T h s tep s   ar e   r ep r esen ted   b y   s eq u en ce   o f   m o d u le s .   T h f ir s t   m o d u le  c h ec k s   th av ai lab ilit y   o f   th r eso u r ce s   n ee d ed   b y   t h tas k s .   T h s ec o n d   m ai n tai n s   t h s tab ilit y   b y   r ej ec tin g   an y   in s u p p o r tab le  f lo w   o f   s o f t w ar r ec o n f ig u r atio n s   th at  ca n   d estab ilize  s y s te m .   T h th ir d   m o d u le  ch ec k s   t h e   av ailab ilit y   o f   m e m o r y   f o r   ea ch   s o f t w ar r ec o n f i g u r atio n   r e q u est,  w h er ea s   th f o u r t h   v er i f ies  t h av a ilab ilit y   o f   en er g y   f o r   t h ex ec u tio n   o f   n e w   s y s te m   s o f t w ar co n f i g u r atio n .   A   m eth o d   is   p r o p o s ed   t o   d esi g n   r ec o n f i g u r ab le  s m ar s e n s o r   in ter f ac f o r   in d u s tr ial  W SN  in   I o T   en v ir o n m e n t,  i n   w h ic h   co m p l ex   p r o g r a m m ab le  lo g ic  d ev ic ( C P L D)   is   ad o p ted   as  th co r co n tr o ller   [ 6 ] .   T h u s ,   it  ca n   r ea d   d ata  in   p ar allel  an d   in   r ea ti m w i th   h i g h   s p ee d   o n   m u ltip le  d i f f er e n s e n s o r   d ata.   T h s tan d ar d   o f   I E E E 1 4 5 1 . 2   i n telli g e n s e n s o r   i n ter f ac s p ec if icatio n   i s   ad o p ted   f o r   th is   d esig n .   I t   co m p r e h en s iv e l y   s tip u late s   th s m ar s e n s o r   h ar d w ar an d   s o f t w ar d esig n   f r a m e w o r k   a n d   r elev an in ter f ac e   p r o to co to   r ea lize  th in tel l ig en ac q u i s itio n   f o r   co m m o n   s e n s o r s .   n e w   s o l u tio n   i s   p r o v id ed   f o r   th e   tr ad itio n al  s en s o r   d ata  ac q u is it io n .   An   i n tell ig e n a g e n i s   d ev e lo p ed ,   w h ic h   p r o v id es   f o u r   s o lu tio n s   t o   r ec o n f i g u r t h s y s te m   at   r u n ti m [ 7 ] .   Fo r   th e s s o lu ti o n s ,   i n   o r d er   to   r ec o n f i g u r th p r o b ab ilis tic  tas k s   to   b f ea s ib le,   t h a g e n t   m o d i f ie s   th e ir   te m p o r al  p ar am eter s   d y n a m icall y m o r eo v e r ,   in   o r d er   to   f ea s ib l y   s er v th p r o b a b ilis tic  tas k s   an d   r ed u ce   th s y s te m 's  p o wer   co n s u m p tio n ,   t h ag e n p r o v id es  th r ee   v ir tu al  p r o ce s s o r s   b y   d y n a m icall y   ex ten d i n g   th p er io d s   o f   th p er io d ic  task s .   I n   tr ad itio n al  w ir eles s   s e n s o r   d ev ice,   s en s o r   an d   co m m u n icatio n   elec tr o n ic s   ar b u ilt   as  s ep ar ate  co m p o n e n t s   a n d   t h eir   i n te g r at io n   co n s is t s   o f   d es ig n i n g   b o ar d   to   ac co m m o d ate  m u ltip le   in te g r ated   cir cu i ts   ( I C s ) .   I n   co n tr a s t,  t h FP G co r allo w s   u s   to   p u t   s ta n d ar d   s en s o r   i n ter f ac e,   e m b e d d ed   Dig ital  Si g n al   P r o ce s s in g   ( DSP )   alg o r ith m s   f o r   So f t w ar e - Def i n ed   R ad io   ( SDR ) ,   an d   m icr o p r o ce s s o r   co n tr o s y s te m   o n   s in g le - ch ip   r ec o n f i g u r ab le  d ev ice  [ 8 ] .   T W I ST  is   b ased   o n   an   an al y s is   o f   t y p ical  an d   d esira b le  u s e - ca s es.  I p r o v id es  b asic  s er v ices  li k e   n o d co n f i g u r at io n ,   n et w o r k - w id p r o g r a m m i n g ,   o u t - of - b an d   ex tr ac tio n   o f   d eb u g   d at an d   g at h er in g   o f   ap p licatio n   d ata,   a n d   also   in tr o d u ce s   s e v er al  n o v e f ea t u r es   [ 9 ] .   Firstl y ,   T W I ST   s u p p o r ts   ex p er i m en t s   w i th   h eter o g e n eo u s   n o d p lat f o r m s .   Seco n d l y ,   it  s u p p o r ts   ac ti v p o w er   s u p p l y   co n tr o o f   t h n o d es.  T h is   en ab le s   ea s y   tr an s itio n   b et w ee n   USB - p o w er ed   an d   b atter y - p o w er ed   ex p er i m en t s ,   d y n a m ic  s elec t i o n   o f   to p o lo g ies  as  w ell   as   co n tr o lled   i n j ec tio n   o f   n o d f a ilu r e s   i n to   t h s y s te m .   T h ir d ly ,   T W I S T   s u p p o r ts   cr ea tio n   o f   b o th   at   an d   h ier ar ch ical  s en s o r   n et w o r k s .   B ased   o n   th s u p er v i s o r y   co n tr o t h eo r y   ( SC T )   o f   ti m ed   d i s cr ete - e v en s y s te m s   ( T DE S),   th is   s t u d y   p r esen ts   d y n a m ic  r ec o n f i g u r atio n   tec h n iq u f o r   r ea l - ti m e   s c h ed u li n g   o f   r ea l - ti m s y s te m s   r u n n in g   o n   u n i - p r o ce s s o r s   [ 1 0 ] .   A   n e w   f o r m ali s m   is   d ev elo p ed   to   as s ig n   p er io d ic  tas k s   w ith   m u ltip le - pe r io d s .   B y   i m p le m en t in g   S C T ,   r ea l - ti m s y s te m   ( R T S)  is   d y n a m ic all y   r ec o n f i g u r ed   w h en   its   i n itial  s a f e x ec u tio n   s eq u en ce   s et   i s   e m p t y .   Du r i n g   t h r ec o n f i g u r atio n   p r o ce s s ,   b ased   o n   th e   m u lt ip le - p er io d s ,   th e   s u p er v is o r   p r o p o s es d if f er e n t sa f e x ec u ti o n   s eq u e n ce s .   Au to n o m o u s   n e t w o r k   R ec o n f i g u r atio n   S y s te m   ( AR S)  e n ab l es  m u l ti - r ad io   W MN   to   a u to n o m o u s l y   r ec o v er   f r o m   lo ca li n k   f ail u r es  to   p r eser v e   n et w o r k   p er f o r m an ce .   B y   u s in g   c h a n n el   an d   r ad io   d iv er s itie s   i n   W MN s ,   A R g en er ate s   n ec es s ar y   c h an g e s   i n   lo ca r ad i o   a n d   ch a n n el  as s i g n m e n ts   i n   o r d er   to   r ec o v er   f r o m   f ail u r es  [ 1 1 ] .   A n   Op ti m ized   R o u ti n g   Sc h e m w i th   Sel f   R ec o n f ig u r atio n   ( OR SS R )   e n ab les  m u lti - r ad io   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       S ig n a l str en g th   b a s ed   S elf  R ec o n fig u r a tio n   t o   en s u r R elia b i lity in   Wir ele s s     ( M.  A .   Ma n iva s a g a m )   727   W MN   to   au to n o m o u s l y   r ec o v er   f r o m   lo ca li n k   f a ilu r e s   to   p r eser v n et w o r k   p er f o r m a n c [ 1 2 ] .   T h A d   h o c   On - D e m an d   Di s ta n ce   Vec to r   ( A OD V)   is   e n h an ce d   b y   p r o p o s in g   a   n e w   h y b r id   r o u tin g   m etr ic  a n d   is   t h e n   co u p led   w it h   a n   Au to n o m o u s   Net w o r k   R ec o n f ig u r atio n   S y s te m   ( AR S).   M u lti - h o p   w ir eless   m es h   n et w o r k s   ( W MN s )   ex p er ien ce   f r eq u e n t   lin k   f ail u r es  d u to   ch an n el  in ter f er e n ce ,   d y n a m ic  o b s tacle s ,   an d   b an d w id t h   d em a n d s .   T h ese  f ail u r es  ca u s s e v er p er f o r m an ce   d eg r ad atio n   in   W MN s   [ 1 3 ] .   Q u ick   Au to n o m o u s   R ec o n f ig u r atio n   S y s te m   ( Q AR S)  en ab les  m u lt i - r ad io   W MN   to   au to n o m o u s l y   r ec o v er   f r o m   lo ca l     lin k   f ai lu r es.   P ar ticle  S w ar m   Op t i m izatio n   ( P SO)   h as  alr ea d y   p r o v ed   it s   ef f ec ti v e n ess   in   e n h an c in g   clu s ter i n g   o p er atio n ,   en er g y   e f f icie n c y ,   etc.   Ho w e v er ,   P SO  also   s u f f er s   f r o m   h i g h er   d eg r ee   o f   iter atio n   a n d   co m p u tatio n al  co m p lex it y   w h en   it  co m es  to   s o l v in g   co m p le x   p r o b lem s ,   e. g . ,   allo ca tin g   tr an s m itta n ce   en er g y   to   th cl u s ter   h ea d   in   d y n a m ic  n et w o r k   [ 1 4 ] .   C lu s ter   b as ed   E n er g y   E f f icien R o u ti n g   P r o to c o ( C B E E R P )   g ath er s   t h s en s o r   h u b s   in   t h s y s te m   in to   c lu s ter s .   I n   t h i s   m an n er   i p r o d u ctiv e l y   d ec r ea s es  t h f lo o d in g   tr af f ic  d u r i n g   d is c o v er   t h r o u ti n g .   C B E E R P   w il b alan ce   th E n er g y   i n   th e   Gr o u p   b y   u s i n g   s o m s ec o n d   o r d er   n o d es  [ 1 5 ] .   A ll  t h n o d es  h a v th o p tio n   o f   elec ti n g   n ex Data   C o m m u n icatio n   N o d e.   T h n ex d ata   co m m u n icatio n   n o d is   ch o s en   d ep en d in g   o n   th i n te n s it y   o f   li n k ,   r e m a in in g   en er g y ,   an d   th n o d w it h   d is tan ce   to w ar d s   th B ase  S tat io n   [ 1 6 ] .       2.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h s elf   r ec o n f ig u r ab le  w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k s   i n clu d t h e   f o llo w in g   as t h k e y   p o in t s .     2 . 1 .   Self   re co nfig ura ble WSN   T h r ec o n f ig u r atio n   m ec h a n i s m   ca n   b u s ed   d ep en d in g   u p o n   th r ec o n f i g u r ab le  f o r m s :   H a rdw a re   re c o nfig ura t io n A cti v atio n   an d   d ea ctiv a tio n   o f   d etec to r s   an d   n o d es  ar p er f o r m ed   in   th h ar d w ar r ec o n f i g u r atio n .   T o   d ea ctiv ate  n o d e,   all  t h d etec to r s   s h o u ld   b d ea ctiv ated .   Fo r   ac tiv ati n g   th e   s a m n o d e ,   th d etec to r   n o d is   ac tiv ated .   So f t wa re   re co nfig ura t io n:   T h b eh av io r   o f   th n o d es  ca n   b ch an g ed   d u r i n g   r u n   ti m e.   T h is   c h an g e   ca n   b ap p lied   to   th s o f t w ar e   ar ch itect u r b y   in s er tio n   o r   r e m o v al  o f   QS  ta s k s   to   b ex e cu ted   in   n o d es,  th e   ch an g o f   d ata  u s ed   b y   tas k s   a n d   b y   th m o d i f icat io n   o f   t h eir   s ch ed u l in g .   Pr o t o co re co nfig ura t io n:   Mo d if icatio n   i n   d ata  r o u tin g   is   r eq u ir ed   w h en   th p r o g r a m m in g   a n d   eq u ip m e n r ec o n f i g u r atio n s   a r ex ec u ted   a r u n   ti m e.   T h is   r ec o n f ig u r atio n   allo w s   th e   d eg r ad atio n   a n d   o p tim izatio n   o f   t h p r o to co b y   t h r e m o v a l,  u p d ate  an d   ad d itio n   o f   th ex c h an g ed   m e s s a g es  b et w ee n   t h e   n o d es a n d   th eir   r o u ti n g   p ath s .   T h r ad i o   co g n itio n   co m p o n en is   r esp o n s ib le  f o r   g ath er i n g   i n f o r m atio n   t h at  th co g n itiv r ad io   n et w o r k   n ee d s   to   b a w ar o f .   T h in f o r m atio n   o f   r ad io   en v ir o n m e n i n cl u d es  i n f o r m atio n   r eg ar d in g   t h in ter f er e n ce   d is tr ib u tio n   an d   s i g n al  to   i n ter f er e n ce   n o i s r atio .   A d j u s ti n g   r ad io s   is   n o t h i n g   b u th e f f ec ti v s w ap p in g   o f   f r e q u en cie s   ac co r d in g   to   th e   Qo d e m a n d   in   t h n et w o r k .   T h r ec eiv ed   s ig n al  s tr en g t h   i s   o n m et h o d   to   esti m ate  b o th   th d i s ta n ce   an d   t h q u ali t y   o f   s er v ice  r eq u ir ed   b y   t h n et wo r k .   I f   t h u n d er l y i n g   M AC   allo w s   s w itc h   b et w ee n   t h r a d io s ,   th e n   p o s s ib l y   d ep en d in g   o n   th e   cu r r e n f a u lt  o cc u r r en ce ,   r ad io   s w i tch   is   p o s s ib le   s el f - r ec o n f ig u r atio n   m et h o d   f o r   a   W SN.     2 . 2 .   P a t h sta bil it y   P ath   Stab ilit y   ( P S)  ca n   b ca lcu lated   b y   eq u atio n   1 .     1 . ( ) hc i P S M a x L S i                   ( 1 )     w h er h r ep r esen t s   th m ax i m u m   n u m b er   o f   h o p   co u n in   th s elec ted   r o u te.   T h p ath   th at  h as  t h m a x i m u m   P w ill  b s elec ted   as  th m o s s tab le  r o u te  to   ca r r y   t h d ata   p ac k ets  f r o m   t h s o u r ce .   L d en o te  th s tab ilit y   o f   th li n k   in   t h co m m u n icati o n   n et w o r k .   T h alg o r ith m   is   s h o w n   b elo f o r   th p r o p o s ed   s y s te m .   I n iti all y   th s o u r ce   s en d s   r o u te  r eq u est  to   all   its   n eig h b o r s .   T h n o d es  w h i ch   r ec eiv e   t h r o u te  r eq u e s w il r ep l y   b ac k   to   t h s o u r ce   an d   t h u s   r o u te s   ar e   f o r m ed .   T h Sig n al  to   I n ter f er en ce   No is R atio   ( SIN R )   f o r   all  th n e ig h b o r   n o d es  is   ca lcu lated   i n   th e   co m m u n icatio n   n et w o r k .   T h n o d w it h   h ig h   SIN R   v a lu e   is   s elec ted   as   th e   n e x t   n o d e.   Fi n all y   a   v a lid   r o u te  is   f o u n d   f r o m   s o u r ce   to   d esti n ati o n .   T h d ata  is   s e n d   f r o m   s o u r ce   to   d esti n atio n   i n   t h s elec te d   p ath .   I a n y   l in k   f ail u r o cc u r s   i n   t h p ath ,   t h e n   th er is   c h a n ce   f o r   t h d ata  to   b lo s t.  T h er ef o r th s el f   r ec o n f i g u r atio n   co m e s   in to   ex is te n ce   i n   t h is   p r o ce s s .   T h lin k   f a ilu r n o d is   d ete cted   in   t h n et w o r k   u s i n g   SI NR   a n d   th d i s tan c e   b et w ee n   th co m m u n icatio n   n o d es  in   t h n et w o r k .   A l ter n ate  n o d is   ch ec k ed   f o r   d ata  tr an s m is s io n .   T h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    7 2 5     7 3 2   728   alter n ate  n o d is   s elec ted   i n   t er m s   o f   p at h   s tab ilit y   a n d   r el iab ilit y .   T h p at h   s tab ilit y   a n d   r eliab ilit y   o f   th e   n o d es  ar ca lcu la ted   in   th eir   a v er ag a n d   is   d e f i n ed   as  Q u al it y   li n k .   T h Qu al it y   li n k   is   c alcu lated   u s i n g   th e   eq u atio n   2 .     0 2 n P a t h s t a b i l i t y r e l i a b i l i t y QL               ( 2 )     W h er e     n   n u m b er   o f   n o d es   T h th r es h o ld   is   ca lc u lated   w i th   t h q u alit y   o f   th e   li n k .   T h e   v al u w i th   h i g h er   th r e s h o ld   i s   s elec ted   as  t h Q L   n o d e.   T h r o u te  is   r ec o v er ed   in   t h is   p r o ce s s .   T h d ata  is   tr a n s m itted   f r o m   t h e   q u alit y   li n k   to   t h e   n ex n o d e.   I f   th er is   n o   lin k   f ailu r e,   th d ata  is   s en f r o m   s o u r ce   to   d esti n atio n   s u cc ess f u ll y .     Sig na l st re ng t h ba s ed  Self   R ec o nfig ura t io n t o   ens ure  Relia bil it y   S 2 R 2 -   a lg o rit h m   Pr o c e ss   B e g i n       S o u r c e   ( S )   b r o a d c a s t s →   R R E Q                                         r e c e i v e   R R E P   ←  D e st i n a t i o n   ( D )   S e v e r a l   r o u t e   d i sco v e r e d   f r o m S →  D   C a l c u l a t e   S I N R   D a t a   T r a n smiss i o n   d o   {        S e l e c t   I n t e r me d i a t e   H o p   ( I H )   ←  max   S I N R   n o d e        T r a n smi t   t h e   d a t a   v i a   IH   n o d e s       If   L i n k   F a i l u r e   o c c u r                   G o   t o   S e l f   R e c o n f i g u r a t i o n                 D e t e c t   L i n k   F a i l u r e   N o d e   ( L F N )                 R o u t e   d i sco v e r y   p r o c e ss i n   L F N   N e i g h b o u r   d o                   C o mp u t e   L F N   n e i g h b o u r   P a t h   S t a b i l i t y                 C o mp u t e   L F N   n e i g h b o u r   R e l i a b i l i t y                 C a l c u l a t e   Q u a l i t y   L i n k   ( Q L )   v a l u e                               C h e c k   QL T h r e s h                             S e l e c t   Q L   n o d e   >   Q L T hr e s h                               R o u t e   r e c o v e r e d                                 N o w   se n d   d a t a   f r o m c u r r e n t   Q L   n o d e   t o   D e st       e l se                                 S e n d   d a t a   f r o m S t o   D      E n d                                             2 . 3 .   Relia bil it y   P ac k et  r eliab ilit y   r ef er s   to   th p r o ce s s   o f   en s u r i n g   th d eli v e r y   o f   ev er y   d ata   p ac k et  th a co n tai n s   t h ev en t   i n f o r m atio n   o b s er v ed   b y   th r ele v an t se n s o r   n o d es to   t h s i n k .   I n   r ed u n d a n c y - b ased   r eliab ilit y   s ch e m e s ,   th is   i s   ac h iev ed   b y   p er f o r m i n g   en co d in g /d ec o d in g   eith er   at   th s o u r ce   a n d   th d esti n atio n   n o d ( en d - to - en d )   o r   ea ch   p air   o f   co m m u n icati n g   s en s o r   n o d es ( i.e .   ea ch   h o p )   f r o m   t h s o u r ce   to   th d esti n atio n   ( h o p - by - h o p ) .       3.   P E RF O RM ANCE   E VA L U AT I O N   I n   th is   s ec tio n ,   w p r o v id p e r f o r m an ce   e v al u atio n   o f   t h S 2 R 2   is   an al y ze d   b y   u s in g   t h e   Net w o r k   Si m u lato r   ( NS2 ) .   T h is   s o f t w ar is   an   o p en   s o u r ce   p r o g r am m in g   la n g u a g w r itte n   in   C ++   a n d   Ob j ec o r ien ted   T o o C o m m an d   L a n g u a g ( OT C L ) .   NS2   i s   d is cr ete   ev en ti m e   d r iv en   s i m u lato r   t h a is   u s ed   to   m a in l y   m o d el   t h n et w o r k   p r o to co ls .   T h n o d es  ar d is tr ib u ted   i n   t h s i m u la tio n   en v ir o n m e n t.  T h s i m u la tio n   o f   th e   S2 R 2   s ch e m is   d escr ib ed   in   t ab le  1 .       T ab le  1 .   Sim u latio n   p ar a m eter s   P a ra m e ter   V a lu e   Ch a n n e T y p e   W irele ss   Ch a n n e l   S im u latio n   T im e   5 0   s   Nu m b e o f   n o d e s   50   M A t y p e   8 0 2 . 1 1   T ra ff ic  m o d e l   CBR   A n ten n a   M o d e l   O m n A n ten n a   S im u latio n   A re a   1 0 0 0 × 1 0 0 0   T ra n s m issio n   ra n g e   250m   Ne tw o rk   In ter f a c e   Ty p e   W irele ss P HY   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       S ig n a l str en g th   b a s ed   S elf  R ec o n fig u r a tio n   t o   en s u r R elia b i lity in   Wir ele s s     ( M.  A .   Ma n iva s a g a m )   729   I n   t h is   p r o p o s ed   s ch e m e,   ev er y   n o d h a s   t h d ir ec l in k   w it h   t h n o d es  w i th i n   th e   r an g 2 5 0 m .   T h e   n o d es  ar co m m u n icate d   w it h   ea ch   o th er   b y   u s i n g   User   Dat ag r a m   P r o to co ( UDP ) .   A ll  t h n o d es  r ec eiv t h s ig n al  f r o m   all  d ir ec tio n s   b y   u s i n g   th o m n i - d ir ec tio n al  a n ten n a.   T h p er f o r m an ce   o f   t h S2 R 2   s ch e m is   an al y ze d   b y   u s i n g   t h p ar a m eter s   P ac k et  Deli v er y   R a te  ( P DR ) ,   P ac k et  L o s s   R ate  ( P L R ) ,   av er a g d ela y ,   th r o u g h p u t a n d   r esid u a l e n er g y .       3 . 1 .   P a ck et   Deliv er y   Ra t e   T h P ac k et  Deliv er y   R a te  ( PDR )   is   th r ate  o f   n u m b er   o f   p ac k ets  d eliv er ed   to   all  d esti n atio n s   to   th e   n u m b er   o f   d ata  p ac k ets s e n t b y   th s o u r ce   n o d e.   P DR   is   m e asu r ed   b y   th eq u a tio n   3 .     0 n P a c k e t s R e c e i v e d P D R T i m e             ( 3 )           Fig u r 1 .   P ac k et  Deliv er y   R at e       T h Fig u r 1   r ef er s   th P DR   o f   th p r o p o s ed   s ch e m S 2 R is   h i g h er   th a n   th P DR   o f   th ex is ti n g   m et h o d   T W I S T .     3 . 2 .   P a ck et   L o s s   Ra t e   T h P ac k et  L o s s   R ate  ( P L R )   is   d ef i n ed   as  t h d i f f er e n ce   b et w ee n   t h s e n p ac k et s   a n d   r ec eiv ed   p ac k ets i n   th n et w o r k   p er   u n i t ti m as i n   eq u atio n   4 .     0 n S e n t P k t s R c v d P k t s P L R T i m e             ( 4)         Fig u r 2 P ac k et  L o s s   R ate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    7 2 5     7 3 2   730   Fig u r 2   in d icate s   t h at  th t o tal  p ac k ets  lo s o f   T W I S T   ar g r ea ter   w h e n   co m p ar ed   to   th S 2 R m ec h a n i s m .   T h S 2 R h as r ed u ce d   p ac k ets lo s t d u to   h i g h e s t   s ec u r it y   r o u ti n g .     3 . 3 .   T hro ug hp ut   T h r o u g h p u r ef er s   to   t h to tal  n u m b er   o f   p ac k et s   s u cc es s f u ll y   d eliv er ed   ac r o s s   t h n et w o r k   f o r   ev er y   1 0 0 0   p ac k ets s en t.  T h r o u g h p u t is o b tain ed   u s i n g   eq u atio n   5 .     0 () 1000 n P a c k e t s R e c e i v e d n P a c k e t s i z e T h r o u g h p u t       ( 5 )           Fig u r 3 .   T h r o u g h p u t       Fig u r 3   s h o w   t h at   S 2 R h a s   g r ea ter   av er ag th r o u g h p u t   w h en   co m p ar ed   to   t h T W I ST   m ec h an i s m .   T h s ec u r it y   ac ti v it y   h a s   i m p r o v ed   th n et w o r k   p er f o r m an ce   g r ea tl y .     3 . 4 .   Av er a g Dela y   T h av er ag d ela y   is   d e f i n e d   as  th ti m d if f er en ce   b etw ee n   t h c u r r en p ac k e ts   r e ce iv ed   an d   p r ev io u s   p ac k et s   r ec eiv ed .   I t is  m ea s u r ed   b y   th eq u atio n   6 ,   h er n   is   t h n u m b er   o f   n o d es.     0 ( R e ) _ n P a c k e t c e i v e d T i m e P a c k e t S e n t T i m e A v g D e l a y n     ( 6)           F ig u re   4 A v e ra g e   De la y       T h av er ag d ela y   v al u i s   p lo tted   in   Fi g u r 4 ,   w h ic h   s h o w s   t h at  th e   d ela y   v al u i s   lo w   f o r   t h e   p r o p o s ed   s ch e m S2 R 2   t h a n   th e x is ti n g   s c h e m T W I ST.   T h m in i m u m   v alu e   o f   d ela y   m ea n s   t h at  h i g h er   v alu o f   th t h r o u g h p u t o f   t h n et 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       S ig n a l str en g th   b a s ed   S elf  R ec o n fig u r a tio n   t o   en s u r R elia b i lity in   Wir ele s s     ( M.  A .   Ma n iva s a g a m )   731   3 . 5 .   Resid ua l e nerg y   T h am o u n t o f   en er g y   r e m ain i n g   i n   t h n o d at  th c u r r en t i n s tan ce   o f   t i m i s   ca lled   r esid u al  en er g y .           Fig u r 5 R esid u al  E n er g y       Fig u r 5   s h o w s   th at  th p r o p o s ed   m et h o d   S2 R 2   p er f o r m s   b etter   co m p ar ed   to   th ex is ti n g   s c h e m T W I ST.     3 . 6 .   Net w o rk   r elia bil it y   T h ca p ac ity   o f   th n et w o r k   to   o f f er   th s a m s er v ices  ev en   d u r i n g   f ail u r is   ca lled   as  n et w o r k   r eliab ilit y .           Fig u r 6 R eliab ilit y       Fig u r e   6   s h o w s   th at  th p r o p o s ed   m et h o d   S2 R 2   p er f o r m s   b etter   co m p ar ed   to   th ex is ti n g   s c h e m T W I ST.       4.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er ,   s tr ateg y   to   ad j u s r ad io s   in   t h s e n s o r   n et wo r k   d ep en d in g   o n   th s i g n al  s tr en g t h   o f   th n eig h b o r in g   n o d es  to   en s u r r eliab ilit y   u s i n g   s el f   r ec o n f ig u r atio n   ( S2 R 2 )   is   p r o p o s ed .   T h lin k   a n d   t h s tab ilit y   o f   th li n k   ar ch ec k ed   alo n g   w ith   t h r eliab ilit y .   T h s tab ilit y   o f   t h r o u te  m a k es  th r o u te  v alid   o n to   s en d   d ata.   Si m u latio n   an al y s is   s h o w s   t h at  t h p r o p o s ed   m ec h a n is m   p er f o r m s   b etter   in   ter m s   o f   s tab ilit y   a n d   r eliab ilit y   co m p a r ed   to   th ex is ti n g   m ec h an is m .       RE F E R E NC E S   [1 ]     H.  G rich i,   e a l. ,   " Rec o n fi g u r a b le  W ire les s   S e n so Ne two rk n e a d a p ti v e   d y n a mic   so lu ti o n fo fl e x ib le   a rc h it e c tu re s,"   S o f tw a r e   En g in e e rin g   a n d   A p p li c a ti o n (I CS OF T - E A ),   9 th   IEE I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n ,   2 0 1 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    7 2 5     7 3 2   732   [2 ]     H.  G rich i,   e a l. ,   " Fo rm a sp e c if ica ti o n   a n d   v e rifi c a ti o n   o re c o n fi g u r a b le  wire les se n so n e two rk s,"   S y ste m s,   S ig n a ls & De v ice s (S S D) ,   1 2 t h   I EE In ter n a ti o n a M u lt i - C o n f e re n c e   o n ,   2 0 1 5 .   [3 ]     H.  G rich i   H,  e a l. ,   R W iN:  Ne w   M e th o d o l o g y   f o th e   De v e lo p m e n o f   Re c o n f ig u ra b le  W S N,”  IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Au to ma ti o n   S c ie n c e   a n d   E n g i n e e rin g ,   v o l.   1 4 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 9 - 1 2 5 ,   2 0 1 7 .   [4 ]     G .   A lo i,   e a l. ,   " S T EM - Ne t:  a n   e v o lu ti o n a ry   a rc h it e c tu re   fo h ig h ly - re c o n fi g u ra b le  wi re les n e two rk s,"   F u tu re   Ne tw o rk   a n d   M o b il e   S u m m it   (F u tu re Ne tw o rk S u m m it ),   IEE E,   2 0 1 3 .   [5 ]     M .   G a s m i,   e a l. ,   "R - n o d e n e w   p ip e li n e d   a p p r o a c h   f o a n   e ff e c ti v e   re c o n f ig u ra b le  w irel e ss   se n so n o d e , "   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   S y ste ms ,   M a n ,   a n d   Cy b e rn e ti c s:  S y ste ms ,   2 0 1 6 .   [6 ]     Q.  Ch i,   e a l. ,   " A   re c o n f ig u ra b le  sm a rt  se n so in terf a c e   f o in d u strial  W S in   Io T   e n v iro n m e n t, "   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a I n fo rm a ti c s ,   v o l.   1 0 ,   n o i.   2 ,   p p .   1 4 1 7 - 1 4 2 5 ,   2 0 1 4 .   [7 ]     X .   W a n g ,   e a l . ,   " Dy n a m ic  lo w - p o w e re c o n f i g u ra ti o n   o f   re a l - ti m e   sy ste m w it h   p e rio d ic  a n d   p ro b a b il isti c   tas k s,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   Au t o ma t io n   S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g ,   v o l.   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 5 8 - 2 7 1 ,   2 0 1 5 .   [8 ]     V .   Ki n d ra ten k o   a n d   D.  P o i n ter,  " M a p p in g   a   se n so in terf a c e   a n d   a   re c o n f ig u ra b le  c o m m u n ica ti o n   sy ste m   to   a n   F P GA   c o re , "   S e n so r   L e tt e rs ,   v o l.   3 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 4 - 1 7 8 ,   2 0 0 5 .   [9 ]     V .   Ha n d z isk i,   e a l. ,   " T wist:  a   sc a la b le  a n d   re c o n fi g u ra b le  tes tb e d   fo wire les in d o o e x p e rime n ts  wit h   se n so n e two rk s,"   P r o c e e d in g o f   th e   2 n d   in tern a ti o n a w o rk sh o p   o n   M u l ti - h o p   a d   h o c   n e tw o rk s:  f ro m   th e o ry   t o   re a li t y ,   A CM ,   2 0 0 6 .   [1 0 ]     X .   W a n g ,   e a l. ,   " D y n a m ic   m u lt ip le - p e rio d   re c o n f ig u ra ti o n   o f   re a l - ti m e   sc h e d u li n g   b a se d   o n   ti m e d   DES   su p e rv iso ry   c o n tro l, "   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   In d u stri a I n fo rm a ti c s ,   v o l.   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 1 - 1 1 1 ,   2 0 1 6 .   [1 1 ]     K.  Ky u - Ha n   a n d   K.G .   S h i n ,   " S e lf - r e c o n f ig u ra b le  w irele ss   m e sh   n e tw o rk s,"   IEE E/ ACM   T ra n sa c ti o n o n   Ne two rk in g   ( T ON) ,   v o l.   1 9 ,   n o .   2 ,   p p .   3 9 3 - 4 0 4 ,   2 0 1 1 .   [1 2 ]     G .   G a y a th iri ,   A n   Im p ro v e d   Op ti m iz a ti o n   S c h e m e   f o S e lf   Re c o n f i g u ra ti o n   i n   W irele ss   M e sh   Ne tw o rk s” .   [1 3 ]     A .   M e lv e e n a ,   a n d   D.R.   Do ra i,   " Q A RS   f o S e lf   Re c o n f i g u ra ti o n   M e c h a n ism   in   W irele ss   M e s h   Ne tw o rk s, "   In ter n a t io n a J o u rn a o A d v a n c e d   Res e a rc h   i n   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   &   T e c h n o lo g y   ( IJ AR CET ) ,   v o l.   2 ,   n o .   2 ,   pp - 7 3 9 ,   2 0 1 3 .   [1 4 ]     P .   He m a v a th a n d   A . N.  Na n d a k u m a r ,   " No v e S c h e m e   f o M in im a Itera ti v e   P S A lg o rit h m   f o Ex ten d in g   Ne tw o rk   L i f e ti m e   o f   W irele ss   S e n so Ne tw o rk , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   El e c trica a n d   Co m p u te En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   8 ,   n o .   2 ,   2 0 1 8 .   [1 5 ]     M . N.  El sh a k a n k iri ,   e a l. ,   " En e r g y   e ff icie n ro u ti n g   p ro to c o f o wire les s e n so n e two rk s , "   In telli g e n S e n so rs,  S e n so Ne tw o rk s a n d   In f o rm a ti o n   P ro c e ss in g ,   IEE E   In tern a t io n a l   C o n f e re n c e   o n ,   2 0 0 8 .   [1 6 ]     J.  S in g h   a n d   V.  M a n so tra,  " P r o sp e c Co n v e n ien S tea d f a st  P ro c e d u re   i n   W irele ss   S e n so Ne tw o rk , "   In d o n e si a n   J o u r n a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) ,   v o l.   9 ,   n o .   3 ,   2 0 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.