Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   12 ,  No.   3 ,  Decem ber   201 8 , p p.   1045 ~ 1053   IS S N: 25 02 - 4752, DO I:  10 .11 591/ijeecs .v1 2 .i 3 .pp 1 045 - 1 053          1045       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   A  N ovel  M ulti pat h Routin g R in g Proto col  Adapted  for WM SN        B.M.  Ta j ,  M.  Ait Kbi r   Facul t y   of  Sci en ce s a nd   T ec hnol og y ,   L abor a tor y   LIST,   Univ ersity   of  Abdelma le k   Essadi,   l’Aé roport, Km   10,   Z ia t en. BP :  4 16,   T angier, 600 00,   Moroc co       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved  J un  6 , 2018   Re vised Jul  2 1 ,  2018   Accepte d  S ep   2 1 , 201 8       In  thi s  pape r  an  enha nc ed  protocol  of  m ult ipa th  r outi ng  ring  that  is  suita ble  for  tra nsferri ng  images  b y   m aki ng  m any   upgra des.   First,  instead  of  using  propa gation  betw ee n  the   lay e rs,   we  use  ce rta in  par amete rs  such  dista nc e  and   del a y   to  pic k  the   next   node   o f  the   lower   lay er.   Th en,   we  used  an   het ero g ene ous  n et work,  in cl udin g  sensors   (ca pture   and  send  i m age s)  and  conne c tors  (serve   as  a  bridg e  t o  the   sink).   Fin al l y ,   we  used   t he  p y rami d   dec om positi on  t ec hniqu e.   To  a void  conge st ion ,   we  adj ust   th e   num ber   of   le ve ls   base d  on   the   st ate  of  the  net work.   To  v eri f y   our   protocol,   we   use d   Casta lia  sim ula t or  to  sim ula te   t he  real  tra nsm ission  condi ti ons.   The n,   w e   compare d  it   wit h  GPSR  protoc ol  and  the   original  Multi pa th  routi ng  ring   protoc ol .   Our  proposed  protoc ol   prove s  it s  eff ic ie nc y   b y   tra nsfe rring  m ore   images  with  bet t er  qual i t y   (PS NR)  and  consum ing  le ss   ene rg y   c om par ed  to  othe r  pro toc ols .   Ke yw or ds:   Ca sta li a   GP SR   Mult ipath ro uting ri ng   M W SN   Pyram idal t echn iq ue   Copyright   ©   201 8  Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in g  Aut h or :   B.M . Ta j ,    Faculty  of S ci e nces a nd Tec hnol og y,     Lab or at ory  L I ST, Un i versi ty  o f  Abdel m a le k  Essa di,   l’Aéro port,  K m  1 0,  Ziat en.  BP :   416, Ta ng i er, 6 0000, M orocco .   Em a il :  ben na ni.taj@gm ai l.com       1.   INTROD U CTION     The  rap i d  devel op m ent  in  the  m ic ro - el ect ro   m echan ic al   syst e m   (MEM S)   has  m ade  possible  t he   creati on   of   m iniat ur iz ed  a nd  af ford a ble  sens or s .  The s e  m iniat ur iz ed   sens or s  c omm un ic at e  wirelessl y.     A  se ns or  is  a  c om bin at ion   of   m ul ti ple  com p on e nts  li ke  tra ns m is sio n  unit ,  powe r  unit   co ntr ol,  pro cessi ng   unit   and co ntr ol  un i t [1 ] . In  addit io n  to  the  basic c om po ne nts,  a  s ens or  ca n be e qu i pp e d wit h  s pecial  sen s ors  wh ic h  can  sen se  an d  m easur e  th e  su r rou nd i ng  env ir onm ent  su ch  as  te m per at ur e,  di sta nce,  pr es s ure  et c .,    and   t ran s f or m   them   into  di gital   values.   T he  acq uire d  da ta   are  store d  or   tra ns m it ted   base d  on   t he   need.  Nev e rtheless ,  t he  li m i ta ti on   of  a  sens or  is  a   big  iss ue  f or  m any  reas on s .   First,   there   is   a  li m it ation   i n  the   processi ng   power   wh ic h  affe ct s  pr oce ssin g  of  d at a.  T he n,   the  li m it ed  energy   aff ect s   the  a m ou nt  of  store d  data. Fi nally , th e li m it at ion  in  term  o f  ene r gy   aff ect s  the life tim e d ur at io n o f  se ns ors   [ 2] .           Figure  1. Str uc ture of  a se nsor   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1045   –   1053   1046   A  net wor k  of  l ink e d  se ns ors  (hu ndreds  or  t hous a nd  no des   in  a  la r ge   are a)  f or m s  a  wir el ess  sens or  netw ork  ( WSN).   I n  fact,  it   cov er s  a  la rg e  area  and   use d  in  m ulti ple  areas:  m i li ta r y,  m edical ,  in du st rial   m on it or ing   or   env i ronm ental  ph e no m ena,  e tc .   The  acq uir ed  data  are  tra ns m itted  fr om   on e  se nsor  node  t o  ano t her  unti l  t hey  reac h  the  sink  ( base  sta ti on)  [1 ] .   T his  s ink   is   an   e xit  to  a   rem ote  ext ern al   de vice  (e .g .   th e   internet) . T his  dev ic e c an  b e   us e d  f or sto rin g,  a naly zi ng a nd  pr ocessi ng   da ta  as sho wn in  the  F i gure  2   [ 2] /           Figure  2.  WSN arc hitec ture       On  the   co ntra r y  of  WSN  w hi ch  ca n  tr ansm i t  on ly   scal a r  da ta ,  W MS N  ca n  tra ns m it   m or e  siz ed  an d  com plex  data  l ike  m ultim edia  co ntent.  In  MWS W,   se nsor   nodes  a re  e quipp e d  with  se nsors   that  ca n  ca pture  m ul tim edia  con te nt.   This   ki nd  of  net wor k  ha s  seve ral  st ruct ur es   [ 3 ]   incl ud i n g  the   sin gl e - ti er  flat ,   the  sing le - ti er  cl us te red   and   m ulti - ti er.  In   ou r  pa per,   we  ap plied  th e  second  str uc ture  by  usi ng  sens or s  (cap t ure  an d  transm it   in  age s)  a nd  co nnect or  (sim ple  n od es  ser ving  as   a   bri dge).   T he  F igure  3  dep ic ts   the  a rch it ect ur e  that  we  us e d.   I n  f act ,  W M SN   r equ i res  so m e  QOS  dem and s .  These  dem and s  c ould  be  t he  highest  ba ndwi dth  dem and ,  the   us e  of  cr os s - la ye r,   the   li m it   of   r eso ur ces  (e nergy,  m e m or y,  et c... )  an d  th e  c od i ng  of  m ultim edia  con te nt [3].           Figure  3. Use d wirele ss  m ultim edia se nsor  net work arc hitec ture       Wh e n  it   c om es   to  process  im ages,  m any  m e thods  e xist.  T he   pyram id  m e t hod  [ 4 ]   is  one  of   t he  m os t   eff ic ie nt  te ch ni qu e s.  It  us es  th e  Gau s sia n.   T he   Gau s sia n  pyr a m id  is  cal culat ed  as  f ollow s .  The  ori gi nal  im age   is  processe d  w it h  a  Gau ssian   kernel.  As  a  resu lt ,  we  get  an  im age  with  a  low  pass  fil te red   ver si on   of   t he   o ri gin al  im age.  The   F ig ur e  4 s hows  t his  proc ess.           Figure  4. Ga ussi an  a nd Lap la ci an  py ram ids   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Novel M ulti path  Ro utin g  Ri ng Pr oto c ol A dapte d  fo r WM SN   ( B.M.  T aj )   1047   In  W MSN ,  m a ny  la ye rs  interf ere  in  the  tra nsfer p r ocess  li ke   rad io  la ye r ,  Ma c  la ye r,   app li c at ion   la ye r   and  es pecial ly   the  r outi ng  la ye r.   R ou ti ng  pr oto c ols  play s  a   m ajo r  ro le   i n  m anag in g  t he  l i m i te d  res ourc es  an d  deliveri ng  im a ges  in   go od   qual it y  at   the  sa m e  tim e .  Ma ny  r ou ti ng  pro tocols  e xist  li ke  cl us te red  r ou ti ng   protoc ol  and   m ul ti path  routing   protoc ol.  I n  cl us te red   prot oco ls ,  nodes  ar e  gr ou ped   int o  a  set  cal le d  clu ste rs .  Each  cl us te r  ha s  a  cl us te r - he ad  with  wh ic h  al l  oth er   m e m b ers  c omm un ic at e.  It  is  the   onl y  node  i n  the   c luster  that  is  al lowe d  to  se nd  data  out  of  t he  cl us te r.   Ma ny  pr oto c ols  in   th e  sam e  cat eg or y  e xis t,  su c h  a s  Tee n  [ 5],  M - Leach  [ 6],  LEAC H  [ 7]  et c.   Mult ipath  prot oco ls  c onsis t  of   us in g  different  nodes  be tween  t he  s our ce  an d  the  sin k.   The  r oad  to  ta ke  ca n  be  sta ti c  or  dynam ic   dep e nd i ng  on  t he  r ou ti ng  proto co l.  The re  a re   m ulti ple  protoc ols  li ke  DD   [8 ] ,  SPIN   [9 ] ,  S AR  [ 10 ] ,  GP SR  [11 ] ,   m ulti path  rou ti ng   ri ng   [ 12 ] ,   et c .  In   t his  work,    We  are   interes te d  in   m ulti path  r ou ti ng  row ing .  This  s pec ia l  pr ot oco l,   buil d  la ye rs  sta rting   from   the  sink,     and   eac h  node  belo ngs  to  a  la ye r.   The  inter m ediat e  no des  are  ch os en  between   the  lo we r  la ye rs  un ti l  arr ivi ng   to the si nk.   Durin g  T his  pa per,  we  are  go i ng   to  ha ve  dif f eren t  sect io ns .  First,  we  ar e  goin g  to  prese nt  the  relat ed   works.  T hen,  we  will   detai l  our  pr oto c ol.   Af te r  t hat,  w e  are  goin g  to   exp la in  a nd  a naly ze  the  res ults  of  si m ulati on s tha t we m ade.  Fin al ly , w e w il l fi nish o ur p a pe r wit h  a  final c oncl us i on.       2.   RESEA R CH MET HO D     The  m os t im po rtant thin g  in  WSN is   trans fe rr in g data t o  th e sink . Act uall y, on e  of  t he  bi g  chall en ges   that  w e   face   is  the   dista nce  betwee n  nodes   beca use   of  t he  li m i te d  tra ns m issio n  ra nge  of  nodes .     Mult ipath  r ou t ing   pr oto c ols  can  so l ve  this  issue.  M ulti ple  protoc ols  al rea dy  exist  li ke  G PSR  an d  Mult ipath   routin g  ri ng.     2.1.      G PS R  R ou tin g Pro t oc ol   The  G reed y  P erim e te r  Stat eless  Rou ti ng  al gorithm   Con sist s  of   f orwardi ng   pack et s  us ing   m ulti ple  m et ho ds.  At  fir st,  we  use   the  gr ee dy  f orwardin g  to  deliver   pack et s  to  t he  cl os est   node .  T o  tran sm i t  the  pack et   to the ne xt  node , w e  use t he  posit ion ( or i gin   and the  destina ti on   of the  pac ket)  a nd the  lo cal  o ptim al  g reed y.   In   the  first  ph ase  Of   GP SR ,   we  us e  t he  or igin  an d  the  de sti nation  of   t he  pac ket  f or   forw a r ding  it    t o  the  ne xt  ho p  us i ng   t he  loc al   op ti m al  gr e edy.  A ny  sen s or   node  knows   the  ra dio   po si ti on   of  his  nei ghbors .    The  ne xt  ho pe   is  picked   base d  on  desti natio n' s  po sit io n.   T his  proces s  is  rep eat e d  unti l  the  pac ket  gets   to  its   destinat io n.           Figure  5. Exa m ple o f  gree dy  forwar ding.y i s the cl os est   point o f x  neig hbers fo rw a r d       The  F ig ur e  5  s hows  an  e xam ple  of   the  gr ee dy  nex t  ho pe  cho ic e.  In   the  fig ur e,  the  se nsor  node  X   sen ds   a  pack et   to  D,   an d  the   range  of   X  app ea rs  in  a  ci r cl e.  The  arc  w it h  rad ius  is  e qu al   to  the  distance   be twee n  Y  a nd   D.   T he  sen sor   node  X  trans m it s  the  pack e t  to  Y  if  the  distance  bet ween  Y  an d  D  i s  le s s  than   the d ist a nce  be tween  D  a nd a ny o t her sen sor  nod e . T his  pro cess is re peate d un ti l t he pac ket r eac he d D.   The  previ ous  al gorithm   is  us ed  by  sens or   nodes  to  get  inf orm ation   of   al l  it s  neighbors.   This  updat e   process  is  re pe at ed  per i od ic al ly .  Du ri ng   this   process,  al l  node s  transm it   t heir   inf orm ation   (ID,  po sit io n,  et c. )  to the net w ork .   If   a  node  is  not  receivin g  a  be acon   as  a  res pons e  from   a  neig hbor  f or   l onge r  tha n  tim eou t  inte rv a l ,     a  GP SR  r ou te r   will   con sider   the  neig hbor  as  dead   or  go ne   ou t  of   r an ge,   and   rem ov es  the  neig hbor  f r om   it s   ta ble. T he 802. 11 m ac la ye r  i nd ic at es t he  li nk level  of r et ra ns m issi on  f ai lu res  to  n ei ghbor s.    The  ad va ntage   of   grade  f or wardin g  is  the  dep e nd e nce  only   on   the  kn ow le dg e  of   th e  fo r wa rd i ng   node' s  i m m ediat e  neighb or s .  I n  this  ste p,  th e  den sit y  of   node s  is   m or e  im po rtant  than  oth e r  thin gs   li ke  the  nu m ber   of  no de s.  In   this  proc ess,  we  use   m u lt i - hop.   Als o,   t he  total   nu m ber   of   nodes  m us t  be   higher  tha n  the   nu m ber   of the  neig hbor' s n od e. Once t his  process  fail s, we  us e t he pe rim eter  fo rw a rd i ng  m et ho d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1045   –   1053   1048   2.2.      Multi - Pa th   Routin g Ri ng   Mult ipath  r ou t ing   ri ng   is  a  routin g  prot oc ol  that  is  us in g  the  noti on  of   la ye rs  ar ou nd   th e  sink,    and  each  la ye r   co ntainer  node ).   T he  distanc e  from   the  sink   det erm ines  the  le vel  of   t he   la ye r  sta rting   from   0  (sink) . T his  protoc ol foll ows  two  ste ps : c ons tructi on  ph as e  and the  sen ding  ph a se.   I n  the  first  st ep  Th e   sin k  node  cr eat es  the  la ye rs   by  broa dcasti ng   t he  to po l og y  s et up   pack et .     The  nodes  wh i ch  recei ve  it  be long  to  la ye r   1.   T he n,   the  node s  that  bel ong   t o  le vel  1  Broa dcasts  the   sam e   pack et .   Nodes  receivin g  t he  pa cket  f orm   la yer s.  This   proce ss  is  re peate d  un ti l  al l  no des   ha ve  a   la ye r  l evel.   Af te r  this ste p ends, t h e tra nsm issi on  step  begins .   T he  F i gure  6 de picts t he  for m at ion  of  la ye rs.           Figure  6.  N ode s org a nized  in  l ay ers       Ma ny  ways  of  transm it ti ng   pa ckets  f r om   hig he r  la ye rs   exi st.In  [ 13]   they   pro pose  a n   al gorithm   in  wh ic h  a  routin g  ta ble  is  no t  need e d.   When   a  no de  wan ts   to  transm it  a  pack et ,  it   broa dcasts  it   to  the  lowe r   le vel.  The n,   th e  interm ed ia te  node  does  the  sam e   thing .  T hi s  pr oce ss  is  rep eat ed  unti l  the  pack et   gets  to  th e   base s ta ti on.       3.   PROP OSE D PROTO COL   In   t his  pap e r,   we  ar e  goi ng   t o  propose   an   im pr ov e d  m ultip at h  r ou ti ng  ring  r ou ti ng   prot oco l,   w hich   i s   adopted  t o  im a ge  tra ns fe r.   O ur  pro pose d  pro tocol  Co nsum e s  le ss  ene rg y  a nd   ca n  tra nsfer   m or e  im ages  with  a   bette r  qual it y.  Actuall y,  ori gi nal  m ult ipath  r ou ti ng  rin g  pr oto c ol  us es  br oad ca st  betwe en  la ye rs  to  tr ansm i t   pack et s  an d  does n' t  us e  any  routin g  ta ble,  wh ic h  has  m ul ti ple  dr aw bac ks.   First,  the  en erg y  co nsum pt ion   is   high  beca us e  of  the  re peati ng   broa dcasti ng   process .  Sec ond,   the  pro pa gation  of   pac kets  pro vokes  a  c olli sio n  of   pa ckets.  Fi na ll y,  this  pr otoc ol  su f fer s  fro m   a  sever e  loss  of   pac kets  w hich  af fects  th e  nu m ber   of   re cei ved  i m ag es.  I n  or de r  to  s olv e   the se  pro blem s,  we  propose d  a   heter og e ne ou s  arc hitec ture  base d  on  se nsors  an d  connecto rs.   Al so , the  transm i ssion   process i s b ase d  on ro uting  table  wh ic h   m ini m iz es the traf fic in eac h  la ye r.  Finall y, the im age c om pr ession rati o i s ada p ta ble in fu nctio n of t he  sta te   of the  n et work.     3.1.       Constr u ction   Ph as e   A t  first,  the  la ye r  ID   of   al l  nodes  is  - 1.   A lso,   A  node  c on ta in s  two  routing   ta bles  (one  f or   lo we r   connecto rs  a nd  on e  f or  lowe r  sens or s )  w hich   are  init ia ll y  e m pt y.  The  for m at ion   of   la ye rs  sta rts  from   t he  sin k  by  broa dcasti ng  a  c on st ru ct io n  pa cket.  This  pack et   c onta in s  the  posit io n  of   t he  sin k.   Th e  bo t h  kinds  of  node s   that  receive  th e  pack et   form   t he  la ye r  1.  Als o ,  they   st or e  th e  po sit io n  of   th e  sink   a nd  the  delay   from   the   sin k .   The n,   the  node s  of   la ye r  1  broad ca s t  the  con str uction  pac ket  again .   T he   nodes  that  receive  this  pack e t  fo rm   the  la ye r  2.   Th e  la ye rs  that  are  upper   tha n  1  store  data  ab out  al l  po ssible  paths  f r om   the  sink   inclu ding   t he  total   distance  f ro m   the  sink ,   t he  total   dela y  fr om   the  sink ,  the  RSSI  of   the   lower   node ,   t he  distance  fro m   the  lowe r  node   an d  the  rem ai nin g  energy  of  al l  the  nodes  of  th e  path.   I f  a  node   receives  a  pa cket  from   a   se ns or  ,it   stores  the  i nform at ion   about  the  pat h  in  the  sens or   r outi ng  ta ble  oth e rw ise   it   store  them   i n  co nnect or   routi ng   ta ble.   T hen ,  th e  node s  of   la ye r  2  broad ca st  the  c onstructi on  pack et   t o  for m   up per  la ye rs .   T he  sam e  pro eess  is  rep eat e d  a gain   and  a gain  unti l  al l  nodes   belo ng  to   their   co rresp onding  la ye r.   T he   F ig ur e   7  sho ws  t he  network  after  form at ion . T hen tw o ph a ses b e gin :  upda te  p ha se a nd tran sm issi on   phase.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Novel M ulti path  Ro utin g  Ri ng Pr oto c ol A dapte d  fo r WM SN   ( B.M.  T aj )   1049       Figure  7. Co nnect or s a nd se nsors  for m ed  in l ay ers       3.2.      Tr an smi ssion  P hase   Durin g  t his  ph ase,  se ns or  no des  tra ns m it   their  data  t ow a r d  the   sin k.   I n  our  protoc ol,  s ens or   nodes   captu re  i m ages  and   se nd   them   to  connecto r  node s.  I n  oth e r  hand,   c onnect ors  ser ve  as  a  bri dg e  th rou ghou t  the   diff e re nt  la ye rs  unti l  the  sin k.   All  no des  of  la ye r  1  se nd  their  pack et s  di rectl y  to  the  s ink   by  a dju sti ng  the   transm issi on   powe r  in  f onct ion   of   t he  sin k ' s  RSSI.   T he  s ens or   nodes   of  a  la ye r  n  tran sm it   their  data   to  the  connecto rs   of  t he  lo we r  (n - 1).   Be fore  sen ding  a ny  pack et ,   the  sel ect io n  of  the  ne xt  node   f ollows  the   F ig ur e   8.   Th us ,  t he  ne xt  r od e   can   c ha ng e   de pe ndin g  on  t he  tra ff ic   an d  pac kets  c an  fo ll ow  dif f eren t  path s  as   sh ow n    in  F ig ure  9.           (a)   (b)     Figure  8. The   process  u se d  t o sel ect  the  nex t  nod e       3. 3 .      Up d at e  and  Im age  Compressi on   This  ste p  sta rts   after  the  form at ion   phase,  a nd  it   is  an  essenti al   par t  of   our   protoc ol.  It  he lps  to  fin d  const antly   the  path  wh ic h  ha s  the  le ast   traf fic.  The  up date  process  us es   per i od ic   a nd   per m anen t  wa y.  Eac h  per i od  of  ti m e,   the  si nk  sta rts   this  process,   a nd  it   goes  fro m   la ye r  to  la ye r.   Seco nd,  w he n  a   co nnect or  node   transm it s  a   pack et ,  it   up date s  it s  relat i ve  i nfor m at ion   in  the  nodes  of   the  uppe r  la ye r.   Actuall y,  we   update   essenti al ly   the  delay   an d  t he   rem ai nin g  e ne rg y.   A nother   featur e   of  our  protoc ol  is  the   va riant  c om pr essio n  rati on   base d  on  the  delay .  Ea ch  pe rio d  of   ti m e,  the  routin g  pr oto c ol  cal culat es  t he  num ber   of  le vels  ba sed  on   the  thr ou ghput  of  the  li nk  bet ween  the  se nso r  an d  t he  sin k.  As  s how n  in   T able  1,  m or e  th e  delay   is  sho rt  le ss  the  com pr essi on  is.  T hen,  th e  cal culat ed  va lue  is  tra ns m i tt ed  to  a pp li ca ti on   la ye r  us in g  T he  cr os s   la ye ring  te chn iq ue .  As  a d irect  e ff ect ,   we  c on t ro l t he si ze of the  pac ket foll owin g  t he  sta te   of  t he netw ork .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1045   –   1053   105 0   Table  1.   N um ber   of   Level  i n  Pyram idal Tec hn i qu e   in  Fonc ti on   of  De bit   Deb it  o f  the lin k  in Kb p s   Nu m b e r  o f   lev els   >=1 0 0   1   1 0 0 >…>=7 5   2   7 5 >…>=5 0   3   5 0 >…>=2 5   4        4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   4 . 1 .      Pr opose d  A ppli ca tions   In  orde r  t o  e valuate  our   pr oto c ol,  we  c r eat ed  a  m ulti m edia  ap plica ti on   i n  Ca sta li s  sim ulator.     This  a pp li cat io n  us es  O pen c v  to  c om pr ess  a nd  dec om pr ess   i m ages  by  a pply ing   m ulti ple  le vels  in   py r a m idal  com pr essio n  te chn i qu e .  Als o,   va ry in g  the   tim e   of   sen di ng   im ages  by  us in g  a  tim er.   In   our  ap pli cat ion ,    we  f ollow   m ulti ple  ste ps .  Fir st,  the  sens or   node s  captu re  the   gray   i m age  i m age.  Then,  the  capt ur e d  im age  is   treat ed  by  us i ng  the  Ga us sia n  and   La placi an   t ran sf orm s.  Af te r  that,  we  di vid e  the  ob ta i ne d  im age  on   bl ocks   of 8 × 8. Finall y, we  apply   RL E/Hu ff m an   p rocess as s how n  i s  F ig ur e  10.           Figure  10. C om pr ession/d ec om pr essio n process  of JP EG im age u sin g  t he  p yram idal co m pr ession  te c hniq ue       4 . 2 .      Sim ulat i on   P ar ame ter s   In   ou r  pa per ,   we  us ed  a   distribu ti on  of   20 0  node s   ov er  200x200  m 2  as   sh own   in  the     F igure  11.   Th e  Table  2  s ho ws  the  par am et er s  us e d  in  our  sim ulati on s.   The  F ig ure  12  sho ws  the  ori gin al   i m age .           Figure  11. Dist rib ution o f nod es in t he  s pace         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Novel M ulti path  Ro utin g  Ri ng Pr oto c ol A dapte d  fo r WM SN   ( B.M.  T aj )   1051   Table  2.   Sim ul at ion ’s  p a ram e te rs   Para m eter   Valu e   Tpo lo g y  size   2 0 0 x 2 0 0   m 2   Si m u latio n  ti m e   2 6 0 0  s   Nu m b e r  o f  no d es   200   Period  between  se n d in g  pack ets   0 .1 s   I m ag e  co m p ressio n   90%   Nu m b e r  o f  tr ials   20   Initial p o wer   400j   BS p o sitio n   (0,0 )   Percentag e of  sen so rs   50%   Percentag e of  con n ecto rs   50%   MAC pro to co l   Tun ab le M AC           Figure  12. Ori gin al  im age to   be  se nt       4 . 3 .   Discussi on  Res ults   To  e valuate  ou r  pro posed  r outi ng   pr oto c ol,  we  com par e d  it   with  GPSR   and   m ulti path  r ou ti ng  rin g  routin g  prot oc o l.  Als o,   we  us e d  three  a ppr oac hes.   Fir st,  we  assess  t he   e nergy  eff ic ie ncy  by  cal culat ing .    The  en er gy  con s um ption   of   the  hall  net work   pe r  tim e .  Seco nd,  we  evaluate  the  m ul tim edia  ef fici ency     by  getti ng   the  com plete d  i m a ges  by  the  sin k  in  f un ct io n  of   ti m e.  F inally,  we  us e d  the   PSN R  of  rece iving  i m ages  to  m easur e   their   qual it y.  Actuall y,  we   m easur e  the  num ber   of  im ages  in  functi on  of  their   corres pondin g PSNR.           Figure  13. E ne rg y c onsu m ption pe r  ti m e       The  F ig ure  13   represents  th e   energy  co ns um pt ion   pe r  ti m e   fo r  al l  node s.  It  sho ws  a   com par ison  betwee n  PS N R,  m ult ipath  r ou ti ng  rin g  an d  ou r  prot oc ol.  The  grap h  s hows   that  both  GP SR  a nd  Mu lt ipath   routin g  rin g  co ns um es  near ly   the  sam e   hig h  l evel  of   e nergy.   Also ,  it   shows  that  ou r  proto col  consum es  by  far  le ss  ener gy  th an  the  oth e r  prot oco ls.   The s e  resu lt s  c ould   be  e xp la ine d  by  m any  reasons.  First,  the   GP SR  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1045   –   1053   1052   routin g  prot oc ol  us es  gr e edy  per im et er  and   the  pe rim e te r  fo r wardin g  m eth ods.  The se  m et hods   m ake  a  lot  of  transm issi on s,  wh ic h  m eans  high  ene rg y  c on s um ption .  A lso ,  the  c on sta nt  update  f or   neig hbors  m ake  the   nodes   co nsum es  m or e  ene r gy .  Seco nd,   the   m ulti path  rou ti ng   rin g  us es   the  broad ca st  to  tra ns m it   data  from   la ye r  to  la ye r  un ti l  the  sin k.   Th us ,  al l  node s  of   t he  net work   c onsu m e  a  l ot  of   e ne rg y.  Wh e n  it   com e s  to  ou r   protoc ol,  it   co ns um es  le ss  en erg y  f or  m any  reasons .  First  of   al l,  e ver y   tr ansm issi on   ene rg y  is  a dju ste d  to  the   distance  of  the  ta rg et ed   no de.   The n,   we  don' t  us e  t he  broa dc ast   as  a  m et ho d,   but  a  pack et   m us t  be  receiv ed  by   a sp eci fic c onne ct or .  A ls o,  t he  u s e  of h et e rog eneous  node s  by  u sin g  a  perce ntage o f   no des t o  tra ns m i t t he  data  cal le d  connect or s .  The  rest  of  nods   Ar e  cal le d  sens or s ,  an d  they   tur n  to  sle ep  sta te   when  they   delive r  the   i m age.  A fter a   wh il e, t hey be c om e act ive to del iver  a no t her im age,  an d  t he c yc le  is rep eat ed  a gain  a nd a gain.             Figure  14. N um ber  o f recei ve d  im age as  f unct ion o f  tim e     Figure  15. perc entage  of r e cei ved com plete d im age  as fun ct io n o f protoc ol       The  F i gure  14   is  a  gr a ph  th at   rep re sents  t he  num ber   of  com plete d  i m a ges  by  the  sin k  pe r  ti m e.     It  ref le ct s  t he  m ul tim edia  eff ic ie ncy  of   t he  t hr ee p ro t oco ls.   In  this  fi gure,  w e  ca n  see  cl e arly   That o ur pro t oco l  is  m or e  eff ic ie nt  tha n  oth e r  prot oco ls.   T hese   res ul ts   are   c onfirm ed  by  the   gr a ph  of  F ig ure  15  w hich  sho ws  t he   per ce ntage   of  com plete d  i m a ges.  It  s how s  t hat  our  protoc ol  is  th e  m os t  eff ic ie nt  a nd  m ulti path  routin g  rin g  i s   the  le ast   ef fici ent.  In  fact,   w e  can   ex plain   these  r esults  w it h  m any  reasons.   First,   G PS R  us es   interm ediat e  nodes   by  a pply ing   a  G reed y   Perim et er  m eth od  c onsta ntly .  Since   the  de nsi ty   of   nodes   a ff ect s  GP SR   r ou ti ng   protoc ol,  t he  nu m ber   of   int erm ediat e   no de s  inc reases.   The  delive red  pack et s   to  t he   sin k  decr eas e ,  w hich   aff ect s  The  im age  co ns tr uc te d  by  the  sink.  On   the  ot her   s ide,  Mult ipath  routin g   rin g   suffe rs  from   a   severe   pro blem   wh ic h  is  the  broa dca st.  Act ually ,  w hen  a  se nsor   node   se nd s   a  pa cket,  it   ca n  be  receive d  in   f ull  ra ng e   of   t ran sm issi on   ca us in g  the   colli sion   of  pack et s .  T his  pro blem   re du c es  co ns ide ra bly  the  am ou nt   of  the   receive d  pack e ts  by  the  si nk  and  the  num ber   of  c om plete d  i m ages  is  le ss.  Finall y,  our  prot oco l   has  m ulti ple   featur e s  that  m ake  it   m or e  eff ic ie nt.  First,   it   us es  la ye rs ,  w hich  li m it   the  num ber   of   interm ediat e  nodes .    Th u s,  t he  pac kets  ar rive   qui ckly   to  T he   sink.  Sec ond,  t he   ch oice  of  th e  ne xt  node  is   base d  on  dela y  and  distance.  S o,   i t  can  avo id  c onge sti on.  Thir d,   us i ng  the  de la y  as   a  crit e ria  to  choose  the  com pr essio n  rati o  m akes  us   c on tr ol  the  siz e  of  the  pac kets.  Ac tua ll y,  the  avera ge  of  the  c ompressi on  rati o  i s  10%,  wh ic h  pro ves   the  eff ic ie ncy  of   our  pr oto c ol .  Finall y,  Usin g  c onnect or   node s  to  co nduc t  the  pack et   to  the  sin k,   dim inishes   the co ll isi on z ones a nd c onges ti on . T hese  f ea tures  m ake ou r  pro t oco l m or e  su it able f or  W MSN tra nsfer .             Figure  16. N um ber  o f recei ve d  im ages p er   PSN R  us in g GPSR     Figure  17. N um ber  o f recei ve d  im ages p er   PSN R  us in g  M ulti path routi ng r i ng     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Novel M ulti path  Ro utin g  Ri ng Pr oto c ol A dapte d  fo r WM SN   ( B.M.  T aj )   1053       Figure  18. N um ber  o f recei ve d  im ages p er   PSN R  us i ng our p ro t oco l       The  F ig ur es   16,   17  a nd  18  s how  t he  total   nu m ber   of  im a ger  pe r  P SN R   qual it y.  Accord i ng  to  t he   F igure  17,  Mu lt ipath  r ou ti ng   rin g  has  the   m ini m u m   received  im ages  even  if  they   a re   com plete d.   T hu s ,  the   nu m ber   of  lost   i m ages  is  hig h ,  w hich  is  91 00  im ages.  In   th e  F igur e  16,  G PSR  delive rs  a   la rg e  va riet y  im ages  from   lower   qu al it y  to  co m plete   i m ages.  Al though,  the  num ber   of   lost   i m ages  is  69 76   im ages,  wh ic h  is  i m po rtant.   Fin al ly ,  the  F ig ure  18  s hows  t ha t  our  protoc ol  i s  nea r  to  100  %  of  ef fici enc y  by  99%  of  c om plete   i m age s  an d  0  l os t  im ages.  Th ese  res ults  c onfirm   the  pr e vious  res ults  m aki ng  ou r  protoc ol   the  best  am on g  th e   three  protoc ols .       5.   CONCL US I O N   In   t his  pa per,  we  m ade  an  ap plica ti on   that  c om pr ess/  dec om pr ess  i m ages  us in g  the  Ga ussi an  an d  t he  Laplaci an  t ransform s,  And   t he   num ber   of  le vels  dep e nds  on  the   sta te   of  t he  netw ork.  T hen,  the   c om pr essed   i m ages  are d el ivere d  to   the n e twork  a nd d ec om po sed  at   t he   sink. A ct ually ,  we  us e d  this  a pp li cat io n  to  te st  the   eff ic ie ncy  of   our  protoc ol  in  te rm   of   m ultim edia  con te nt  transm is sion .  We  can  de duc e  that  our  prot oco l  is  m or e  eff ic ie nt  by  delive rin g  i m ages  in  good   qual it y  and   bi g  qu a ntit y.  Als o,   we  pro ved  that  it   co ns um es  le ss   energy.  W e c oncl ude that o ur p r opos e d  prot oco l i s m or e su it able fo r  the  M W SN  c om par ed  to  oth er  protoc ols.   A lt hough, it  could  be o ptim ized  to  tra ns fe r m or e com plex  m ul tim edia con te nt li ke  v i de os .       REFERE NCE S    [1]     Estri n  D,  Cul le r   D,  Pis te r  K,  a nd  Sukhatme  G.  Connecting  th e  ph y si cal  worl d  with  per vasiv e  net works .   I EEE  Pe rvasiv e  Comp uti ng .   no.   1.   Jan uar y   2002;   Vol.   (1)  59 - 69.   [2]     Rahman  K  C.   A  surve y   on   sensor  net work .   Journ al  of   Computer  and  Information   Technol og y .   no.   1,   2010 ;  Vol .   (1 )   76 - 87.   [3]     Abaz ee d  M,  Fai sal  N,  Zuba ir  S,  and  Ali  A.  Routi ng  Protocol s  for  W ire le ss   Multi m edi a  Sensor  N et work:  A  Survey .   Journal  of   Senso rs .   2013;  1 - 11 .   [4]     Derpa nis K  G,   T he  Gauss ia n   P y r amid.   2005 .   [5]     Manje shw ar  A  a nd  Agrawal   D  P . 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Dire c te d  di ff usion  fo r  wirel ess  senso r   net working .   I EEE/ACM T ran sa c ti ons on  Ne tworking.   Febru ar y   2 003;11:   2 - 16 .   [9]     Heinz e lman  W   R,   Kulik  J,   and   Bal akr ishnan  H. Adapt i ve   Prot ocol s  for  Infor mation  Diss eminat ion  in  Wireless   Sensor  Net work s .   Proc.   of  the  5th  An nual   A CM/IEE E  In te r nat ion al   Confer enc e  on   Mobil e  Com puti ng  a nd  Networki ng.   Ne w York.   US A.  1 999;  174 - 185.   [10]     Sohrabi  K,  Gao  J,  Aila wadhi   V,   and  Potti e  G  J. Protocol s  for  sel f - orga nizati on   o f  a  wire le ss   sensor  net work. IE E E  Pe rs onal  Comm unic ati ons .   no   5.   Octobe r   2000;   Vol.   (7)   16 - 27.   [11]     Karp  B   and  Ku ng  H  T. GPSR:   Gr ee dy  P erime t er  Stat e le ss   Rou ti ng  for  Wire le s s  Net works . 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