I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   16 ,   N o .   3 D e c e m b e r   201 9 ,   pp .   1371 ~ 1378   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 6 .i 3 . pp 137 1 - 1378             1371       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   A n t   c o l o n y   o p t i m i z a t i o n   b a sed   e n e r g y   e f f i c i e n c y   f o r   i m p r o v i n g   o p p o r t u n i st i c   r o u t i n g   i n   m u l t i m e d i a   w i r e l e ss   m e sh   n e t w o r k       S H ar i k i s h o r e V .   S u m al ath a   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   J N T U A   C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   A na nt a pu r ,   I ndi a         A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e D e c   20 ,   2018   R e v i s e M a r   17 ,   20 19   A c c e pt e A p r   11 ,   201 9       O ppo r t un i s t i c   R o ut i ng   ( O R )   i s   d e v e l o pi ng   a s   a   f a v o ur a b l e   p r o t o t y pe   t di m i ni s pe r f o r m a nc e   de pr i v a t i o i W i r e l e s s   M e s N e t w o r ks   ( W M N s )   o w i ng   t o   c ha ng i ng   c ha nne l   c o ndi t i o ns   a nd  l i nk  b r e a ka g e s .   W he a   f l o w   of   da t a   i s   f o r w a r de t o w a r ds   t he i r   de s t i na t i o n ,   i n t e r m e d i a t e   f o r w a r de r s   c a n   a t t une   t he   i nf o r m a t i o o f   t he   r o ut e   c a r r i e by   t he   no de s .   H o w e v e r ,   O R   do e s   no t   s o l v e   t he s e   pr o bl e m s   s uc a s   r o ut i ng   e f f i c i e nc y   a nd  E ne r gy   C o ns um pt i o n .   I f   t he   ne c e s s a r y   e ne r g y   i s   no t   pr e s e n t e d,   t he   p a c ke t   i s   r e j e c t e a nd  t h e   de l a y   o c c ur s   i t he   ne t w o r k .   T o   o v e r c o m e   t he s e   pr o bl e m s ,   a A nt   C o l o n y   O pt i m i z a t i o ba s e E ne r gy   E f f i c i e nc y   f o r   i m pr o v i ng   o ppo r t un i s t i c   r o ut i ng   i M u l t i m e di a   W M N   ( A C O - E E )   i s   pr o po s e d .   I t hi s   s c he m e ,     w e   de v e l o t he   o pt i m a l   e ne r gy   s t r a t e gy   ba s e o o pt i m a l   t r a ns m i s s i o n   di s t a nc e   a nd   r e m a i ni ng   e ne r g y   c o m put a t i o i s   s a v i ng   no de   e n e r gy   a nd  e nha nc i ng   t he   ne t w o r l i f e t i m e .   T he   a n t   c o l o n y   o pt i m i z a t i o ba s e r o ut e   f o r m a t i o i s   t o   i m pr o v e   bo t t he   e ne r gy   e f f i c i e nc y   a nd  o ppo r t uni s t i c   r o ut i ng   e f f i c i e nc y   i W M N . S i m u l a t i o r e s u l t s   s ho w   t ha t   A C E - E E   c a e f f e c t i v e l y   r e duc e   t he   e n e r g y   ut i l i z a t i o o f   no de s   a nd   e x t e nd  t h e   ne t w o r k   l i f e t i m e .   Ke y w or ds :   A nt   c o l o n y   o pt i m i z a t i o n     E n e rgy   e ff i c i e n c y   W i r e l e s s   m e s h   n e t w o r o ppo r t u n i s t i c   r o ut i n g     C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S .   H a r i k i s h o r e ,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c s   a n Co m m u ni c a t i o E n g i n e e ri n g ,   J N T U A   Co l l e ge   of   E n g i n e e ri n g ,   A na n t a pu r,   A nd hr a   P r a de s h,   I ndi a .   E m a i l :   h a ri ki s h o r e phd@ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     E n e rgy   e ff i c i e n c y   i s   t h e   e s s e n t i a l   f e a t u r e s   t o   c o n s i de r   w h e n   p l a nni n p r o t o c o l s   fo r   W M N s .   R e c e n t l y ,   o ppo r t u n i s t i c   r o ut i n t e c hn i q ue s   a r e   i n t r o duc e t o   h e l pf ul n e s s   i n   s u ppo r t i n t h e   t ra n s m i s s i o n   b e t w e e n   n o de s ,   a n i t s   f a c i l i t y   t o   d e ve l o t h e   c a pa b i l i t y   o f   t h e   w i r e l e s s   b r oa db a n v i a   m ul t i - h o f r o n t w a r p r o f i c i e n c y   [1].   N o r m a l l y ,   w i r e l e s s   m ul t i m e di a   n e t w o r ks   s h o ul n e e r e l i a b l e   c o m m uni c a t i o n   a n e n e rgy   e f f i c i e n c y   w h i l e   ke e pi n s u i t a b l e   Q ua l i t y   o f   S e r v i c e   (Q o S ).   In  o r de r   t o   o b t a i n   t h e   l e a s t   e n e r gy   ut i l i z a t i o n   t hr o ug h o ut   d a t a   c o m m uni c a t i o n   i n   t h e   n e t w o r k,   m a n y   e n e r gy   e ff i c i e n c y   c on c e pt   i s   i nt r o duc e d.   T h o ug h ,   t h e   o pt i m a l   e n e r gy   a pp r o a c h   do e s   n o t   c l e a rl y   pr o c e e ds   t h e   r e m a i ni n e n e r gy   of   fo r w a r d i n n o de s   i n   W M N .   T h e   a nt   c o l o n y   o pt i m i z a t i o (A CO a l go r i t hm   i s   m o t i v a t e by   t h e   a nt s ’  foo e xa m i n e   b e h a v i o ur  i n   na t u r e .   T h e   A CO   a l go ri t hm   c a n   di m i ni s h   t i m e   o f   s e a r c pa t h s   b y   gr a p h s   [2] .     In   t h i s   pa pe r,   w e   i n t e n a n   e n e rgy - e f f i c i e n t   r o ut i ng  f o r   m ul t i m e di a   W M N ,   e xp l i c i t l y ;   A n t   Co l o n O pt i m i z a t i o b a s e E n e r gy   E f f i c i e n c y   fo r   i m p r o v i n g   o ppo r t u ni s t i c   r o ut i n g   i M ul t i m e di a   W M N .     T h e   m a i c o n t ri b ut i o n s   o f   t hi s   p a pe r   i n c l ude   t h e   f o l l ow i n g.   a)   W e   d e s c r i b e   t h e   o pt i m a l   e n e r gy   s t r a t e gy   b a s e o n   t h e   o pt i m a l   t ra n s m i s s i o n D i s t a n c e   a n r e m a i n i ng  e n e r g y.   b)   W e   s e l e c t   t h e   F o r w a r d i n C a n d i da t e   S e t   (F CS b a s e o n   t h e   n o de   c o nn e c t i v i t y ,   n o de   c o m m u n i c a t i o ra n ge .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 019   :     13 71   -   13 78   1372   c)   W e   i n t r o duc e   t h e   A CO   a l go r i t hm   t o   f i n t h e   e f f i c i e n t   r o u t e   a n t ra n s m i t t i ng  t h e   da t a   v i a   f o r w a r de c a n d i da t e   n o de s .     d)   T h e   A CO   a l go ri t hm   s e l e c t s   t h e   F o r w a r de r   Ca ndi d a t e   (F C)  by   n o de   ph e r o m o n e   v a l ue .   T hi s   ph e r o m o n e   v a l ue   i s   c o m put e by   o pt i m a l   e n e r gy ,   h o c o unt   a nd  d a t a   c o m m u ni c a t i o n   t i m e . T hus ,   i m p r o v e   t h e   r o ut i ng  e f f i c i e n c y   a n d   n e t w o r l i f e t i m e .   In   t h e   l i t e r a t u r e ,   s e v e r a l   e n e r gy - a w a r e   pr o t o c o l s   h a v e   b e e n   p r o po s e f o r   t h e   w i r e l e s s   n e t w o r k.   A ga i n,   t h e r e   a r e   s e v e r a l   r o ut i n p r o t o c o l s   pr o po s e fo r   W S N ,   i n   w h i c h   t h e   m a i n   f o c us   i s   o n   r e l i a b l e     da t a   de l i v e r y .     E n e rgy - E ff i c i e n t   S IN R - B a s e Ro ut i n [3]  i nt r o duc e a e n e r gy - e ff i c i e n t   a l go ri t hm   f o r   c e r t a i b a n dw i dt r e s t ra i nt s   o f   i n c o m i ng  f l o w s .   T h i s   s c h e m e   m a i nl y   us e t o   r e duc e   e n e r gy   c o n s um p t i o i t h e   n e t w o r k.   L o c a l i z e E n e r gy - A w a r e   R e s t r i c t e N e i g h b o r h o o r o ut i n s c h e m e   [4]  t h e   n o de   c h o o s e s   t h e   n e i g h b o r   w i t h i a   c o n s t ra i n e n e i g h b o r h o o t h a t   h a s   t he   pr e v a l e nt   e n e r gy   m i l e a ge   a s   t h e   n e x t   h o p.     It   p r o v i de s   t h e   gu a ra n t e e   o f   e n e r gy   e ff i c i e n c y   r o ut e s   i n   t h e   m ul t i - h o w i r e l e s s   n e t w o r k.   F o r w a r d - a w a r e   f a c t o r   b a s e e n e r gy   b a l a n c e r o ut i n m e c ha n i s m   [5]  f o r   e nh a n c i n e n e r gy   e ff i c i e n c y   i n   t h e   n e t w o r k.   I n   t hi s   s c h e m e ,   t h e   h o i s   e l e c t e by   t h e   de n s i t y   o f   fo r w a r di ng  e n e r gy   a n l i n k   w e i gh t .   T h i s   s c h e m e   p r o v i de s   r o b us t n e s s   t o po l o g y ,   m i n i m i z e s   t h e   l i n b r e a ka ge   p r o b l e m ,   Q o S   r o ut i n g .   A e ff i c i e n t   P o w e r - A w a r e     Ro ut i n [ 6]  i s   p r o po s e fo r   i m p r o v i n t h e   n e t w o r l i f e t i m e .   I t hi s   s c h e m e ,   t h e   n e xt   h o i s   e l e c t e by   r e m a i ni n b a t t e r y   pow e r   a n e xpe c t e e n e r gy .   T h i s   s c h e m e   t a ke s   t h e   r o ut e   ha s   t h e   hi g h e s t   da t a   pa c ke t   c a pa c i t y   a t   t h e   m i ni m um   r e m a i ni n p a c ke t   c o m m u n i c a t i o n   c a pa c i t y .   It   m i ni m i z e s   t h e   a v e ra ge   de l a y ,   e n e r gy   ut i l i z a t i o du ri n g   h e a v y   n e t w o r l o a d   s i t u a t i o n.     S w a r m   i nt e l l i ge n c e   a l go r i t hm   [7]  i n t r o duc e fo r   r e l i a b l e   a n d   e n e r gy   e ff i c i e n t   r o ut i ng  i n   t h e   w i r e l e s s   n e t w o r k.   T hi s   a l go ri t hm   c a n   a c c o m m o da t e   t o   t h e   n e t w o r t o po l o g y ,   i m p r o v e   t h e   n e t w o r l i f e s pa n   a nd  m i ni m i z e   t h e   e n e r gy   ut i l i z a t i o n   i t h e   n e t w o r k.   J u m pe F i r e f l y   a n   o pt i m i z a t i o n   t e c hn i que   [8]  m a i nl y   c o n c e n t r a t e s   o n   r e s o ur c e   m a na ge m e n t   p r o b l e m   r e ga r d i n e n e r gy   t h a t   i n c r e a s e s   t h e   l i f e t i m e   of   t h e   n e t w o r k.   T h i s   t e c hni que   c a n   e xt e n t h e   c o m m u n i c a t i o n   ra n ge   o n o de s   t ow a r ds   t h e   vo i a r e a   i n   t h e   n e t w o r k.     A n   e n e r gy   e ff i c i e n t   m ul t i p a t h   r o ut i n [9 i s   us i n t h e   f i t ne s s   f un c t i o n   t o   di s c ove r   t h e   o pt i m a l   pa t h   f r o m   s o ur c e   t o   de s t i n a t i o n .   T h e   o pt i m a l   r o ut e   i s   s e l e c t e by   n ode   e n e r gy   a n r o ut e   di s t a n c e   f o r   e nh a n c i n t h e   l i f e s pa o f   t h e   n e t w o r k.   En e rgy   E f f i c i e n t   R e l a y   S e l e c t i o n   (E E R S [10]  f o r   e nha n c i ng  t h e   e n e r gy   e ff i c i e n c y   i n   Co o pe r a t i v e   W i r e l e s s   M ul t i m e di a   N e t w o r ks .   I n   E E R S ,   t h e   po w e r - a l l o t m e nt   p r o c e s s   t o   o pt i m i z e   t h e   c o o p e r a t i v e   c o m m uni c a t i o n   f o r   s o ur c e   a n r e l a y   n o de s   t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r gy   ut i l i z a t i o n,   t h o ug h   p r e s e r v i n t h e   e s s e n t i a l   Q o S ,   a n c oo pe r a t i v e   c o m m u n i c a t i o n   i n   t e rm s   of   e n e r gy   e ff i c i e n c y .   H ow e ve r ,   E E R S   c a nn o t   p r o v i de   r ob us t   c oo pe r a t i v e   c o m m uni c a t i o n   a n i t   n o t   a b l e   t o   i m p r o v e   t h e   n e t w o r l i f e s pa n.   I a d di t i o n,   E E R S   do e s   n o t   w o r pe r f o r m   w h e n   i n c r e a s i n t h e   n e t w o r t ra f f i c   l o a d.   E n e r gy - e ff i c i e n t   c o o p e r a t i v e   m ul t i c a s t i n s c h e m e   [11]  i s   i n t r o duc e fo r   m i ni m i z i n t h e   c o o pe r a t i v e   qua n t i t y   of   e n e r gy   ut i l i z a t i o n   i n   t h e   n e t w o r k.   I n   t h i s   s c h e m e ,     t h e   r e l a y   a ge n t   i s   s e l e c t e b a s e o n   t h e i r   c o ve r a ge ,   po s i t i o n   a nd  c h a nn e l   c o n di t i o n.   H ow e ve r ,   t hi s   s c h e m e   i n c r e a s e s   t h e   a dd i t i o na l   n e t w o r o v e r h e a d .   A CO   a l go r i t hm   i s   m o t i v a t e f r o m   s e l f - o r ga ni z i n b e h a v i o r   o f   a n t s   t ha t   de c r e a s e   unde r   S w a r m   Int e l l i ge n c e   [12].   A CO   a l go r i t h m   u t i l i z i n c o o pe r a t i v e   i n t e l l i ge n c e   of   a r t i f i c i a l   a n t s   a s   i n t e l l i ge n t   a ge n t s   i s   v e r y   s ui t a b l e   t o   r e s o l v e   t h e   c o m b i n a t i v e   o pt i m i z a t i o n   p rob l e m s   i n   a   c o m pl e t e l y   di s s e m i n a t e m e t h o d,     t h us   t h e   upda t e A CO   a l go r i t hm   t o   r e s o l ve   D e l a y   Re s t r a i n t ,   M a x i m um   E n e rgy   Re m a i n i ng  R a t i o ,     Q o S   r o ut i n p r o b l e m .   A CO   b a s e r o ut i ng  c o n s i de r s   a b o ut   o pt i m i z a t i o n   t e c hn i que s   fo r   e xa m p l e   W e i gh t e d   Co m pr e s s i v e   D a t a   A gg r e ga t i o n   (W CD A ) ,   Cl us t e r - b a s e W e i gh t e Co m p r e s s i v e   D a t a   A gg r e ga t i o (CW CD A a n d   A CO .   W CD A   a nd  CW CD A   a l go r i t hm   i s   us e f o r   r e duc i ng  e n e r gy   c o n s um pt i o n   i n   t h e   n e t w o r [1 3 ] .   T h e   A CO   b a s e Q o S   r o ut i n a l go ri t hm   (A CO - Q o S R fo r   f i n di ng  b e s t   pa t h s   t ha t   s a t i s f i e w i t t h e   Q o S   n e c e s s i t i e s .   A CO - Q o S R   a l go r i t hm   i s   t h e   t r a de o ff   a m o n a   s u r e   gua r a nt e e Q o S   r e que s t s   a n s ui t a b l e   c o m put a t i o n a l   d i f f i c ul t y   [14].       2.   ACO   B A S ED   EN ER G Y   EF F I C I EN C Y   F O R   I M P R O V I N G   O P P O R TU N I S TI C   R O U TI N G   I N   M U LTI M ED I A   W M N     T h e   m a i n   a i m   o f   t h i s   s c h e m e   i s   t o   i m p r o ve   a n   e n e r gy - e ff i c i e n t   o ppo r t u ni s t i c   r o ut i n i n   m u l t i m e di a   W M N .   H e r e ,   w e   c o n c e i v e   a   n um b e r   of   n o de s   a n e v e r y   n ode   h a s   e n o ug h   n e i g h b o r   n o de s   r e pr e s e nt s   H   i n   a   m ul t i - h o W M N .   T hi s   n e t w o r b ui l t   b y   a n   a s s o c i a t e g r a p A G   (V ,   E ) .   W h e r e   V   r e p r e s e n t s   t h e   n o de s   a n d   E   r e p r e s e n t s   t h e   a s s o c i a t e l i n k   a m o n g   n o de s .       2 . 1 .      En e r g M o d e l     In   t h i s   s c h e m e ,   w e   di s c us s   t o   a   s i m p l i f i e e n e r gy   m o de l   of   ra di o c o m m uni c a t i o n   a s   i t   i s   us e i n   [15] .   T h e   e n e r gy   ut i l i z a t i o t o   t ra n s m i t   a M - b i t   m e s s a ge   c a n   b e   e xpl i c i t   a s   f o l l ow s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nt   c o l on y   o pt i m i z at i on   bas e d   e ne r g y   e f f i c i e nc y   f or   i m p r ov i n oppor t uni s t i c   r ou t i ng   i n…   ( S.   H ar i k i s hor e )   1373   Trans e le c e am pl E E d M    (1)     T h e   e n e r gy   ut i l i z a t i o o f   t h e   r e c e i v e r   c a b e   c o m put e a s   f o l l o w s     Re c e l e c e E E M   (2)     H e r e ,   E el ece   e n e r gy   ut i l i z a t i o o f   n o de   t o   o pe r a t e   t h e   r e c e i ve r   o r   t r a n s m i t t e r   c i r c ui t r y   Ε am p l   e n e r gy   s pr e a o ut   i t h e   b r o a dc a s t   a m pl i f i e r .     d   d i s t a n c e   a m o ng  r e c e i v e r   a nd  t r a n s m i t t e r     P a t h - l o s s   e xpo n e nt       2 . 2 .      O p ti m al   En e r gy   S tr at e gy   O ur   a i m   i s   t o   de s i gn   a n   o pt i m a l   e n e r gy   s t r a t e gy   fo r   e a c h   r e l a y   n o de   t h a t   e n s u r e s   ut i l i z e m i ni m um   e n e r gy . T h e   l o c a t i o n   o f   n o de   A   i n d i c a t e s   t h e   X a n b a s e o n   e n e rgy   m o d e l   o pt i m a l   c o m m u ni c a t i o n   d i s t a n c e   fo r   n o de   A   i s   c o m put e b y :     A dis nX OP K   (3)     T h e   di s t a n c e   a m o ng  n o de   A   t o   de s t i n a t i o n   D   i s   D A c o m put e by     1 1 k A D A i i i D is n x x x    (4)     W h e r e   r e pr e s e nt s   t h e   h o c o un t   f r o m   n o de   A   t o   t h e   de s t i na t i o n ,   n   r e p r e s e n t s   t h e   de s t i n a t i o n   l o c a t i o n .   T hus ,   t h e   t o t a l   c o n s u m e e n e r gy   of   n o de   A   t o   D   c a b e   c o m put e a s   f o l l ow s .     1 11 ()    kk A D e le c e am pl i i e le c e ii CE E x x M E M   1 11 ()   kk e le c e am pl i i e le c e ii E x x M E M    (5)     H e r e ,   w e   c a n   r e a c h   o pt i m a l   e n e r gy   by   s e l e c t i n o pt i m a l   h o ps   K   t o   f i nd  o pt i m a l   t ra n s m i s s i o di s t a n c e   O P d i s .   L e t   t a ke   t h e   n o de   A   i s   t ra n s m i t t i n g   a   da t a   pa c ke t   t o   de s t i n a t i o n ,   a n d   A + i   i s   o n e   o f   F CS   of   n o de   A .   If   i t   i s   a   m i n i m um   d i s t a n c e   a n h a s   m o r e   r e m a i ni n e n e r gy ,   t h e   n o de   A + i   c a n   b e   a   F C,   t h e n   t h e n e t w o r c a ge t   b e t t e r   e n e r gy   us a ge .   T h e   o pt i m a l   e n e r gy   c o m put a t i o i s   gi v e n   b e l o w .     1 ( A ) ( E )     A i A A i A i d i s O E i d d d O P   (6)   W h e r e ,   A i A dd D i s t a n c e   a m o ng  n o de   A   a n d   n e i g h b o r   n o de   A + i   E Ai   R e m a i ni n g   e n e r gy   of   n o de   A + i     E n e r gy   T hr e s h o l d     In   t h i s   s c h e m e ,   w e   e xpl a i n   h o w   t o   c h oo s e   t h e   F o r w a r di ng   Ca n d i da t e   S e t   a n p i c t h e   F o r w a r de Ca n di da t e   b a s e o n   t h e   A CO   a l go r i t hm .     2 . 3    A C O   A l go r i th m   In  t hi s   s c h e m e ,   w e   fo r m e t h e   r o ut e   by   a nt   c o l o n y   o pt i m i z a t i o n   t e c hni que .   F o r w a r a n t   m e s s a ge s   a r e   c r e a t e by   t h e   s o ur c e   f o r   di s c ov e r s e v e r a l   p a t h s   t o   t h e   d e s t i na t i o n,   a nd  b a c kw a r a n t s   m e s s a ge s   r e t u rn  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 019   :     13 71   -   13 78   1374   fo l l ow i n t h e   t ra c e s   t s e t   up  t h e   pa t h s . T h e   p h e r o m o n e   v a l ue s pe c i f i e t h e   pa r t i c u l a r p a t h s   a l o n w i t h   t h e   qua l i t y   i n f o r m a t i o n.   D uri n t h e   r o ut e   di s c o v e r y   ph a s e ,   t h e   s o ur c e   n o de   b r o a dc a s t s   f o r w a r a n t   m e s s a ge   t o   t h e   n e i g h b o n o de s   a n d   t h e n   c o l l e c t s   t h e   F CS   t ha t   h a v e   b e t t e r   c o nn e c t i v i t y   a n d   w i t h i c o m m u n i c a t i o n   ra n ge .   T h e   n o de   w i t h   h i g h   c o nn e c t i v i t y   i m pl i e s   m o r e   n e i g h b o r   n o de s   a r o u nd  t h e   po s i t i o n   a t   w h i c h   t h e   n o de   i s   l oc a t e [16].   W h i l e   t h e   f o r w a r a nt s   a c h i e v e   t h e   de s t i n a t i o n,   t h e n   t h e   de s t i n a t i o n   p r o duc e t h e   b a c kw a r a nt   m e s s a ge   t o   t h e   F CS .   T hi s   b a c kw a r d   a nt   m e s s a ge   up da t e s   t h e   p h e r o m o n e   v a l ue   o f   e ve r y   n o de .   D uri n r o ut e   s e l e c t i o n   p h a s e ,   t h e   s o ur c e   s e l e c t s   t h e   F n o de s   by   t h e   ph e r o m o n e   v a l ue .     T h e   ph e r o m o n e   v a l ue   of   e a c h   n o de   c a n   b e   c o m put e b a s e o n   t h e   n o de   o pt i m a l   e n e r gy ,   h o c o un t   a n D a t a   Co m m u n i c a t i o n   T i m e . T h e   b a c kw a r a n t   m e s s a ge   f o r m a t   i s   g i v e n   b e l ow .       T a b l e   1 .   B a c kw a r d   A n t   M e s s a ge   F o r m a t   D e s t i n a t i o n   a d d r e s s   S o u r c e   a d d r e s s   O p t i m a l   e n e r g y   H o p   Co u n t   D a t a   c o m m u n i c a t i o n   t i m e   T i m e   t o   L i v e       T h e   da t a   c o m m u n i c a t i o t i m e   (D C T )   i s   m e a s u r e t ha t   t h e   n o de   w a s   h o w   m uc h   a m o u n t   o f   t i m e   t a ke fo r   d a t a   t r a n s m i s s i o n .     T s e n d t i m e t i m e D C D P a c k R c v d D P a c k    (7)     D uri n d a t a   t ra n s m i s s i o n,   t h e   S o ur c e   r e a c h e s   t h e   s e v e r a l   b a c kw a r a nt   m e s s a ge s   t h e n   t h e   S o ur c e   s e l e c t s   t h e   F b a s e o n   t h e   hi g h e s t   p h e r o m o n e   v a l ue   fo r   da t a   t r a n s m i s s i o n . T h e   p h e r o m o n e   v a l ue   fo r   n o de   i   c a n   b e   c o m put e a s   f o l l ow s .       G G G G G G j ( D C T ) ( i ) ( D C T ) j F C S O E H C i P O E H C   (8)     G OE = G o o dn e s s   of   o pt i m a l   e n e r gy   G HC = G o o dn e s s   of   H o Co un t   G D CT =   G o o dn e s s   o f   D a t a   Co m m u ni c a t i o n   T i m e   H e n c e ,   t h e   d a t a   r e a c h e s   t h e de s t i na t i o s uc c e s s f ul l y .   T h e   f l ow c h a rt   f o r   t h e   A CO - E E   i s   s h o w n   i F i gu r e   1.           F i gu r e   1 .   F l o w c h a r t   o f   A CO - E E   s c h e m e     Y e s   No   St ar t   T he   S   br oad c as t   f or w ar ant   m e s s age   If   S!= D ?   Sour c e   c ol l e c t s   t he   F CS   Com m uni c at i on  R ang e   Conn e c t i v i t y   D   t r ans m i t s   t he   bac k w ar ant   m e s s age   t hr ough   F CS   B ac k w ar ant   m e s s ag e   U pdat e   t he   P he r om on e   v al u e   s e l e c t s   t he   h i ghe s t   P he r om one   v a l ue   pa t h   T r ans m i t   t he   da t t D   St op   P he r om one   v a l ue   c om put e d   by   o pt i m al   e n e r gy ,   D CT   and   hop  c oun t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nt   c o l on y   o pt i m i z at i on   bas e d   e ne r g y   e f f i c i e nc y   f or   i m p r ov i n oppor t uni s t i c   r ou t i ng   i n…   ( S.   H ar i k i s hor e )   1375   3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S     In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   i n v e s t i ga t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o A CO - E E   by   s i m ul a t i o n   us i n N e t w o r S i m ul a t o ns - 2 . 35 .   T h e   s i m ul a t i o n   pa ra m e t e r s   a r e   m e n t i o n e d   i n   T a b l e   2.   W e   c o m pa r e   i t   a ga i n s t   E E R S   w i t h   v a r y i n s i m ul a t i o n   pa ra m e t e r s   s uc h   a s   r e c e i ve pa c ke t s ,   l o s t   pa c k e t s ,   r e s i du a l   e n e r gy   a n a v e r a ge   de l a y   a n a v e r a ge   r e m a i ni n g   e n e r gy   a r e   e s t i m a t e d   i A CO - E E   a n d   E E R S .   R e c e i v i n pa c ke t s   ra t e   (R P R ):   R P R   i s   de t e rm i n e a s   t h e   r a t i o   of   t h e   qu a n t i t y   of   pa c ke t s   ob t a i n e by   t h e   de s t i na t i o n   t o   t h e   t o t a l   qu a n t i t y   of   pa c k e t s   t r a n s m i t s   by   t h e   s o ur c e .   T h e   r e c e i ve pa c ke t s   r a t e   R P R i s   c o m put e us i n g   t h e   f o r m u l a   9 .     0 00 () ( ) ( ) n nn P k t R c v n RPR P k t R c v n P k t L o s t n    (9)     T h e   L o s s   of   pa c ke t s   ra t e   L P R   i s   c o m put e d   us i n g   t h e   f o r m ul a   10.       0 00 () ( ) ( ) n nn P k t L o s t n L P R P k t R c v n P k t L o s t n    (10)     D e l a y   pe r   n o de   i s   m e a s u r e us i ng  t h e   f o r m ul a   11.       T a b l e   2 S i m u l a t i o P a ra m e t e r s   o f   A CO - EE   P a ra m e t e r   V a l u e   #   n o d e s   50   M o d e l   o f   A n t e n n a   O m n i   A n t e n n a   T y p e   o N e t w o rk   I n t e r f a c e   W i r e l e s s P h y   M o d e l   o f   Ra d i o   P r o p a g a t i o n   T w o Ra y G r o u n d   S i m u l a t i o n   A r e a   6 0 0 × 6 0 0   S i m u l a t i o n   T i m e   5 0   s   M o d e l   o f   T ra ff i c   Co n s t a n t   Bi t   Ra t e   T ra n s m i s s i o n   Ra n g e   250m   T y p e   o C h a n n e l   W i r e l e s s   C h a n n e l   T y p e   o M A C   8 0 2 . 1 1   T y p e   o N e t w o rk   I n t e r f a c e   W i r e l e s s P h y   In i t i a l   E n e r g y   1   J o u l e   V i d e o   s e n d i n g   M y U D P   V i d e o   r e c e i v i n g   M y E v a l v i d S i n k       0 1 . ( ) ( ) n TI M E TI M E A v g D e lay P k tR c v n P k tSe nt n n    (11)     A v e r a ge   R e m a i ni n e n e r gy   (A R E ):   Re l a y   n o de s   l e f t   w i t h   m o r e   a v e r a ge   r e m a i n i ng  e n e r gy   s pe c i fy  t h a t   a l l   t h e   r e l a y   n o de s   a r e   a l i v e   fo r   a   l o nge r   t i m e ,   w h i c h   w o ul f a c i l i t a t e   t o   e xt e n t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r k.     0 . Re n n I n itialE n e r g y Cu r r e n tE n e r g y A v g m a in in g E n e r g y   (12)     W h e r e ,   n N o de   Co unt   P kt   P a c ke t   P kt R c v P a c ke t   R e c e i v e d   H e r e ,   t h e   g r e e n   c o l o r   c ur v e   r e p r e s e n t s   t h e   A CO - E E   m e c ha ni s m   a nd  r e c o l o r   c ur v e   r e pr e s e nt s   t h e   E E R S   m e c h a ni s m .   T h e   n u m b e r   o f   pa c k e t s   de l i v e r e i s   h i g h e r   i n   t h e   A CO - E E   t e c hn i que   c o m pa r e t o   t h e   E E R S   m e c h a ni s m   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   D ue   t o   t h e   F n o de s   r e duc e   t h e   m a xi m u m   pa c ke t   l o s s e s ,   a s   a   r e s ul t ,   i n c r e a s e s   t h e   r e c e i ve pa c ke t s   r a t e   i t h e   n e t w o r k.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 019   :     13 71   -   13 78   1376   T h e r e   a r e   a   s m a l l e r   n u m b e r   o f   pa c ke t s   l o s t   i n   t h e   p r o pos e A CO - E E   m e c h a ni s m   i s   s h o w n   i   F i gu r e   3.   T h i s   r e s ul t   i n d i c a t e s   E E R S   ha v e   t h e   h i g h e s t   da t a   l o s s e s   i n   t h e   n e t w o r k.   B ut   i n   A CO - E E   t h e   F n o de s   c a pt u r e   t h e   l o s s   of   pa c ke t s ;   t hus   i t r e duc e s   t h e   p a c ke t   l o s s e s   i t h e   n e t w o r k.           F i gu r e   2 R e c e i v e P a c ke t   R a t e   of  A CO - EE   a n d   E E R S           F i gu r e   3 .   L o s s   P a c ke t   R a t e   o f   A CO - EE   a n d   E E R S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nt   c o l on y   o pt i m i z at i on   bas e d   e ne r g y   e f f i c i e nc y   f or   i m p r ov i n oppor t uni s t i c   r ou t i ng   i n…   ( S.   H ar i k i s hor e )   1377       F i gu r e   4 .   D e l a y   o f   A CO - E E   a n E E R S           F i gu r e   5 .   A v e r a ge   R e m a i n i ng  E n e r gy   of   A CO - E E   a n d   E E R S       T h e   de l a y   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   A CO - E E   a n E E R S   i s   r e v e a l e i n   F i gu r e   4.   T h e   E E R S   ra i s e s   t h e   fo r w a r de r   t o t a l   t ra n s m i s s i o n   t i m e   a l s o   i t   do e s   n o t   m e a s u r e   t h e   a c c ura t e   de l a y   v a l ue .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   E E R S   i n c r e a s e s   t h e   n e t w o r de l a y .   B ut   i A CO - E E   t h e   f o r w a r di ng  F n o de s   r e duc e   t h e   de l a y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 019   :     13 71   -   13 78   1378   F i gu r e   de m o n s t r a t e s   t h a t   t h e   a v e r a ge   r e m a i ni n e n e rg y   of   A CO - E E   a n d   E E R S   s c h e m e .     H e r e ,   A CO - E E   ha s   t h e   h i g h e s t   r e m a i ni n e n e r gy   s i n c e   t h e   re l a y   n o de ,   a n F n o de s   a r e   s e l e c t e by   h i g h e s t   r e m a i ni n e n e r gy .   T h us ,   i m p r o v e   t h e   e n e rgy   e ff i c i e n c y   i n   t h e   m ul t i m e di a   W M N .   T h e   n e t w o r l i f e t i m e   i s   c l o s e l y   r e l a t e t o   e n e r gy   c o n s um pt i o n.   T h e   hi g h e r   t h e   n e t w or l i f e t i m e   i s ,   t h e   m o r e   e ff e c t i v e l y   t h e   b a l a n c e   of  e n e r gy   w i l l   b e   a c hi e v e d.       4.   C O N C LU S I O N     A n   A nt   Co l o n y   O pt i m i z a t i o b a s e E n e r gy   E ff i c i e n c y   f o r   i m p r o v i ng  o ppo r t u ni s t i c   r o ut i n g   m e c h a ni s m   i s   p r o po s e i n   t h i s   p a pe r .   I n,   A CO - E E ,   a da p t i v e l y   c h o s e n ’s   f o r w a r di n c a ndi d a t e   s e t   n o de s   f r o m   W M N s ,   a n r o t a t e s   pa rt i c ul a r   t i m e .   T h e   o pt i m a l   t ra n s m i s s i o n   di s t a n c e   a n r e m a i ni n g   e n e r gy   b a s e e n e r gy   c o m put a t i o n   i s   us e t o   s a v i n g n o de   e n e r gy   a n e nha n c i ng  t h e   n e t w o r l i f e t i m e . T h e   a nt   c o l o n y   o pt i m i z a t i o n   a l go ri t hm   f o r   f i n di ng  t h e   o pt i m a l   pa t h   a n r e duc e   t h e   n e t w o r de l a y .   T h e   upd a t e a n t   h i g h e s t   p h e r o m o n e   v a l ue   n o de   i s   s e l e c t e d   a s   a   F n o de .   T h e   N o de   o pt i m a l   e ne r gy ,   D a t a   c o m m uni c a t i o n   T i m e ,   a nd  h o c o un t   e n e r gy   pa r a m e t e r s   a r e   us e t o   f i n t h e   b e t t e r   r o ut e   i n   W M N .   A CO - E E   s c h e m e   t o   m a xi m i z e   t h e   e n e r gy e ff i c i e n c y   a n i n c r e a s e   t h e   n e t w o r l i f e t i m e S i m ul a t i o n   a na l y s i s   s h ow s   t h e   A CO - E E   m i ni m i z i n de l a y   a n e n e r gy   e ff i c i e n c y   a nd  r e duc i n g   p a c ke t   l o s s e s   c o m pa r e t o   t h e   b a s e l i n e   p r o t o c o l .       R EF ER EN C ES     [ 1]   N .   S a m i a n ,   Z . A .   Z uka r n a i n ,   W . K .   S e a h,   A .   A bdul l a h ,   Z . M .   H a n a pi ,   C o o pe r a t i o s t i m u l a t i o m e c ha n i s m s   f o r   w i r e l e s s   m ul t i ho n e t w o r k s :   A   s ur v e y ,   J our n al   o f   N e t w or k   an C o m put e r   A pp l i c at i on s ,   v o l .   54 ,   p p.   88 - 1 06,   2 015 .     [ 2]   L . Y ua n,   C . A .   Y ua n ,   a n D . S . H u a ng ,   F A A C O S E :   a   f a s t   a da p t i v e   a nt   c o l o n y   o pt i m i z a t i o a l g o r i t hm   f o r   de t e c t i ng   S N P   e p i s t a s i s ,   C o m pl e x i t y ,   H i n da w i ,   201 7.   [ 3]   S .   K w o n,   a n S h r o f f ,   N .   B ,     E n e r g y - e f f i c i e nt   S I N R - ba s e r o ut i ng   f o r   m ul t i ho w i r e l e s s   n e t w o r k s ,   I E E E   T r ans ac t i ons   on   M ob i l e   C om pu t i n g ,   v o l .   8,   no .   5,   p p.   66 8 - 681,   2 00 9.   [ 4]   Y .   W a ng ,   X .   Y .   L i ,   W .   Z .   S o ng ,   M .   H ua ng ,   a nd  T .   A .   D a hl be r g ,   E ne r g y - e f f i c i e nt   l o c a l i z e r o ut i ng   i r a ndo m   m ul t i ho w i r e l e s s   n e t w o r k s ,   I E E E   T r an s ac t i ons   on  p ar a l l e l   and   d i s t r i bu t e s y s t e m s ,   v o l .   2 2,   no .   8 ,   p p.   1249 - 12 57 ,   2011 .   [ 5]   D .   Z ha ng ,   G .   L i ,   K .   Z he ng ,   X .   M i ng ,   a n Z . H .   P a n ,   " A e ne r gy - b a l a nc e r o ut i ng   m e t ho ba s e o f o r w a r d - a w a r e   f a c t o r   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   I E E E   t r ans a c t i on s   on   i n dus t r i al   i n f o r m at i c s ,   v o l .   1 0,   no . 1 ,   pp . 76 6 - 773,   2 014 .   [ 6]   S . H .   S h i v a s h a nk a r ,   G . V a r a p r a s a a nd  G .   J a y a nt h i ,   D e s i g ni ng   e n e r gy   r o ut i ng   pr o t o c o l   w i t po w e r   c o ns um pt i o o pt i m i z a t i o i n   M A N E T ,   I E E E   T r an s ac t i ons   o E m e r g i ng   T o pi c s   i C om pu t i ng ,   v o l . 2 ,   no .   2 ,   pp .   192 - 197 ,   201 4.   [ 7]   H .   W a ng ,   Y ,   C he n,   a nd  S . D o ng ,   S .   R e s e a r c o e f f i c i e nt - e f f i c i e n t   r o ut i ng   pr o t o c o l   f o r   W S N s   ba s e o i m pr o v e a r t i f i c i a l   be e   c o l o n y   a l g o r i t hm ,   I E T   W i r e l e s s   Se ns or   S y s t e m s ,   v o l .   7,   no .   1,   pp .   15 - 20 ,   2016 .   [ 8]   H . H . K e nc ha nna v a r ,   S .   B e e da k a r ,   a n U . P .   K ul ka r ni ,   U .   P   O p t i m i z a t i o t e c hni que s   t o   i m pr o v e   l i f e t i m e   o f   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks :   A   r e v i e w ,   I 2015  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o E ne r g y   S y s t e m s   a nd  A ppl i c a t i o ns ,   pp.   446 - 45 0,   2015 .   [ 9]   A . T a ha ,   R .   A l s a qo ur ,   M .   U d di n ,   M .   A bde l ha q ,   a nd   T .   S a ba ,   E ne r g y   e f f i c i e nt   m u l t i p a t r o u t i ng   p r o t o c o l   f o r   m o bi l e   ad - ho c   ne t w o r us i ng   t he   f i t ne s s   f unc t i o n” ,   I E E E   a c c e s s ,   v o l .   5,   pp .   10369 - 10 381 ,   2017 .   [ 10]   Z .   S he ng ,   J .   F a n,   C . H .   L i u ,   V . C .   L e ung ,   X .   L i u,   K . K .   L e ung ,   E ne r g y - e f f i c i e nt   r e l a y   s e l e c t i o f o r   c oo pe r a t i v e   r e l a y i ng   i w i r e l e s s   m ul t i m e di a   ne t w o r ks ,   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  V e hi c ul ar   T e c hno l og y ,   v o l .   6 4,   no .   3,   pp .   1156 - 1170 ,   2015 .   [ 11]   S . M .   E l r a b i e i ,   a n M . H .   H a ba e bi ,   R e l i a bl e   c o o pe r a t i v e   m ul t i c a s t i ng   f o r   M B S   W i M A X   t r a f f i c ,   C om pu t e r   N e t w or k s ,   v o l .   56 ,   no .   11 ,   p p.   26 00 - 261 3,   20 12.   [ 12]   S . D . S h i r ka n de ,   R .   A .   a nd ,   R .   A . V a t t i .   A c o   ba s e r o ut i ng   a l g o r i t h m s   f o r   a d - h o c   ne t w o r ( w s n ,   m a ne t s ) :   A   s ur v e y ,   I E E E   I n t e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   on   C om m u ni c at i o S y s t e m s   a nd   N e t w or k   T e c hno l og i e s ,   pp .   230 - 23 5,   2 013 .   [ 13]   S . S h a r m a ,   a nd  R . S . K us hw a h .   A C O   ba s e w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r r o ut i ng   f o r   e ne r gy   s a v i ng ,   I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on   I nv e nt i v e   C om m uni c a t i o and   C om pu t a t i ona l   T e c h n ol og i e s ,   pp .   150 - 15 4, 2017 .   [ 14]   W . C a i ,   X ,   J i n ,   Y .   Z h a ng ,   K .   C h e n ,   a nd  R . W a ng ,   A C O   ba s e d   Q o S   r o ut i ng   a l g o r i t hm   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r k s ,   I nt e r n at i on al   c o nf e r e nc e   on   u bi q ui t ou s   i n t e l l i ge nc e   a nd  c om p ut i ng ,   pp.   41 9 - 428,   S p r i ng e r ,   B e r l i n ,   H e i de l be r g , 20 0   [ 15]   D .   Z ha ng ,   G .   L i ,   K .   Z h e ng ,   X . M i ng   a nd  Z . H .   P a n ,   Z .   H .   A e ne r gy - ba l a nc e r o ut i ng   m e t ho ba s e o f o r w a r d - a w a r e   f a c t o r   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   I E E E   t r ans a c t i o ns   on   i ndus t r i a l   i n f or m at i c s ,   v o l .   10,   no .   1 ,   pp.   76 6 - 773,   2 014 .     [ 16]   J .   L i ,   L .   A ndr e w ,   C .   F o h,   M .   Z uk e r m a n,   a nd  H . H .   C h e n,   C o nne c t i v i t y ,   c o v e r a g e   a nd  pl a c e m e nt   i w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k s ,   Se ns or s ,   v o l .   9 ,   no .   10,   p p.   76 64 - 7693 ,   200 9.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.