I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   26 ~ 33   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 1 . pp 26 - 33           26       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 / I JE C E   A Coa lition - For m a tion G a m e Mo de l f o r Energ y - E ff ic ient  Ro uting in M o bil e Ad - ho c Ne tw o r k       Abdel k a b ir  Sa hn o un 1 Ah med H a bb a ni 2 J a m a l El   A bb a di 3   1, 3 L EC  L a b ,   EM I,   Un iv e rsity   o f   M o h a m m e d   V ,   Ra b a t,   M o r o c c o   2 S IM L a b ,   ENS IA S ,   Un iv e rsity   o f   M o h a m m e d   V ,   Ra b a t,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   3 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u n   2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J u n   1 6 ,   2 0 1 7     On e   o f   th e   m o st  ro u ti n g   p ro b lem s   in   M o b il e   A d - h o c   N e tw o rk   is  th e   n o d e ’s   se lf ish n e ss .   No d e a re   g e n e ra ll y   s e l f ish   a n d   try   to   m a x i m i z e   th e ir  o w n   b e n e f it h e n c e   th e se   n o d e re f u se   to   f o rw a rd   p a c k e o n   b e h a lf   o f   o th e rs  to   p re se rv e   th e ir  li m it e d   e n e rg y   re s o u rc e s.  T h is  se lf ish n e ss   m a y   lea d   to   a   lo w   e ff ici e n c y   o ro u ti n g .   T h e re f o re ,   it   is  im p o rtan to   stu d y   m e c h a n ism w h ich   c a n   b e   u se d   e n c o u ra g e   c o o p e ra ti o n   a m o n g   n o d e s,  to   m a in tain   th e   n e tw o rk   e ff ici e n c y .   In   th is  p a p e r,   w e   p ro p o se   a   c o o p e ra ti v e   g a m e   th e o re ti c   m o d e to   su p p o rt  m o re   e n e rg y - a wa re   a n d   a v a il a b le  b a n d w id th   ro u ti n g   in   M A NE T .   W e   in tro d u c e   a   n o v e f ra m e w o rk   f ro m   c o a li ti o n a l - f o rm a ti o n   g a m e   th e o ry ,   c a ll e d   h e d o n ic  c o a li ti o n - f o rm a ti o n   g a m e .   We  in teg ra te  th is  m o d e l   to   OL S p ro t o c o th a is  a n   o p t im iza ti o n   o v e th e   c las sic a li n k   sta te  p r o t o c o f o th e   M A NE T s.  W it h in   e a c h   c o a li ti o n ,   a   c o a li ti o n   c o o rd i n a to a c ts  a s   a   sp e c ial   M P n o d e   to   im p ro v e   th e   e n e rg y   e ff ici e n a n d   th e   p a c k e su c c e ss   ra te  o f   th e   tran sm issio n .   S im u latio n   re su lt sh o w   h o w   th e   p r o p o se d   a lg o ri th m   i m p ro v e   th e   p e rf o rm a n c e   in   ter m o f   th e   p e rc e n tag e   o f   se le c ted   M P R   n o d e s   in   t h e   n e tw o rk ,   th e   p e rc e n tag e   o f   a li v e   n o d e b y   ti m e ,   a n d   th e   P a c k e De li v e r y   Ra ti o .   W h ich   p ro v e   th a o u p ro p o se d   m o d e lea d s ,   to   b e tt e re su lt s co m p a re d   to   t h e   c las sic a OL S R .   K ey w o r d :   E n er g y - e f f icie n c y   Ga m t h eo r y   Hed o n ic  co alitio n   f o r m atio n   MA NE T   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 :   A b d elk ab ir   Sa h n o u n   L ab o r ato r y   o f   E lec tr o n ics a n d   T elec o m m u n icatio n ,   E MI ,   Un i v er s it y   o f   Mo h a m m ed   V,     R ab at ,   I b n   Sin Av e n u e,   Ag d al,   R ab at,   Mo r o cc o .   E m ail:  ab d elk ab ir s a h n o u n @ r e s ea r ch . e m i.a c. m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Du to   t h r ec e n e m er g en ce   o f   lar g e - s ca le,   d is tr ib u ted   an d   h eter o g e n eo u s   co m m u n icatio n   s y s te m s   w h ic h   ar co n ti n u o u s l y   in cr e asin g ,   n e x g e n er atio n   w ir ele s s   n et w o r k s   w ill  p r ese n t   h i g h l y   co m p le x   a n d   d y n a m ic  e n v ir o n m e n t.   O n c lass   o f   s u ch   n et w o r k s   is   Mo b ile  A d - h o Net w o r k   ( M A N E T ) .   I n   MA NE T ,   au to n o m o u s   m o b ile  n o d es  ar d ep lo y ed   ac r o s s   th zo n o f   n et w o r k .   T h m o b ilit y   o f   th d ev ices  is   in f r astru ct u r e - les s   a n d   lac k s   a n y   p er m a n en t   to p o lo g y .   On e   o f   t h cr u cial  ta s k s   in   M A NE T   is   r o u tin g ,   s i n ce   th n et w o r k   is   in   g en er al  m u lti - h o p ,   r o u tin g   p r o to co is   n ee d ed   in   o r d er   t o   d is co v er   a n d   m ai n tai n   r o u te s   b et w ee n   f ar   a w a y   n o d es,  allo w i n g   th e m   to   co m m u n icate   al o n g   m u l ti - h o p   p ath s .   I n   p ar tic u lar ,   en er g y   ef f icie n t   r o u tin g   m a y   b t h m o s i m p o r tan d esig n   cr iter ia  f o r   M A NE T s ,   s i n ce   m o b ile  n o d es  w il b p o w er ed   b y   b atter ies  w ith   li m ited   ca p ac ity .   P o w er   f ai lu r o f   m o b ile  n o d n o o n l y   af f ec t s   t h n o d its el f   b u al s o   its   ab ilit y   to   f o r w ar d   p ac k et s   o n   b eh al f   o f   o th er s   a n d   th u s   th o v er all  n et w o r k   li f eti m e.   T h n atu r o f   in f r astru ct u r e - les s   co m m u n ic atio n   i n   M ANE T   n ec es s itate s   e n g a g e m en t   n o d es  to   co o p er ate  to   k ee p   t h e   n et w o r k   p er f o r m a n ce .   Ho w ev er   a   n et w o r k   n o d h as  n o   in te r est  in   f o r w ar d in g   p ac k et  o n   b eh al f   o f   an o t h er   n o d s i n ce   t h is   ac tio n   w o u ld   o n l y   h a v e   th e   ef f ec o f   co n s u m in g   i ts   e n er g y   a n d   a v ailab le   b an d w id th .   T h i s   s elf i s h n e s s   m a y   lead   to   lo w   ef f icien c y   o f   r o u ti n g   i n   M AN E T .   Mo r eo v er ,   to   s o m n o d es   th at  ar w illi n g   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o a liti o n - F o r ma tio n   Ga me  Mo d el  fo r   E n erg y - E fficien t R o u tin g   in   Mo b ile  A d - ho   ( A b d elka b ir   S a h n o u n )   27   f o r w ar d   d ata  p ac k et s   f o r   o th e r s ,   th eir   en er g y   m a y   b d ep lete d   w it h i n   s h o r p er io d   o f   tim e,   a n d   p o ten tia ll y   b r in g   t h w h o le   n et w o r k   d o w n .   I n   o r d er   to   co p w it h   t h i s   p r o b le m ,   s e v er al  r esear c h   ac ti v it i es  to   e n co u r ag e   n o d es  to   co o p er ate  h a v b ee n   r ec en t l y   p r o p o s ed .   T h m ai n   ap p r o ac h   co n s id er e d   is   to   g iv e   n o d es  s o m i n ce n ti v f o r   p ac k et   f o r w ar d i n g .   Mo s o f   t h ex is ti n g   w o r k ,   to   m o ti v ate  n o d es  i n   ad   h o n e t w o r k   to   co o p er ate,   ca n   b d iv id ed   in to   t w o   m ai n   clas s es:  cr ed it - b as ed   an d   r ep u tatio n - b ased .   I n   cr ed it - b ased   s y s te m s   [ 1 - 3 ] ,   n o d es  u s es  v ir tu a l   cu r r en c y   to   p a y   f o r   o b tain in g   r ela y   s er v ices,  s o   n o d es  m u s o b tain   s u f f ic ien t   cr ed it  b y   p r o v id in g   s er v ice  to   o th er   n o d es.  I n   r ep u tatio n - b as ed   s y s te m s   [ 4 - 7 ] ,   n o d es tr ac k   t h co o p er atio n   b eh av io r   o f   o t h er   n o d es a n d   u s it   to   d ec id h o w   m u c h   s er v ice  to   p r o v i d to   th e m .   Ho w e v er ,   it’ s   v er y   d i f f icu l to   ad o p s u c h   m o ti v ati n g   m ec h a n i s m   f o r   M A NE T .   So   th m o r ap p r o p r iate  to o f o r   h a n d lin g   t h f o r w ar d in g   b eh av io r s   i n   M ANE T   w it h   s el f i s h   n o d es   is   g a m e   th e o r y   [ 8 ] .   E x a m in i n g   co o p er atio n   i n   w ir eless   ad   h o n et w o r k s   u s i n g   g a m t h eo r y   g iv e s   m o r co m p r eh e n s i v p er ce p tio n   o f   th p r o ce s s   [ 9 ] .   I n   t h is   w o r k ,   w d e f i n co o p er ativ g a m t h eo r etic  m o d el  to   s u p p o r m o r e n er g y - a w ar a n d   av ailab le  b an d w id t h   r o u ti n g   i n   M A NE T .   I n   n o n - co o p er ativ g a m es,  n o d es  ac i n d ep en d en tl y   to   en h a n ce   t h eir   o w n   in ter e s ts ,   w h ile  n o d es  in   co o p er ativ g a m e s   m a y   a g r ee   to   f o r m   co alitio n s   an d   m ak d ec is io n s   b ased   o n   co llab o r ativ s tr ate g ies.   W e   i n tr o d u ce   n o v e f r a m e w o r k   f r o m   co ali tio n al - f o r m atio n   g a m t h eo r y ,   ca lled   h ed o n ic  c o a liti o n - f o r ma tio n   g a m e Hed o n ic   g a m es  h a v b ee n   w id el y   u s ed   in   g a m t h eo r y ,   esp ec iall y   i n   ec o n o m ic  a n d   p o liti ca l   s cie n ce s   f ield s .   T o   th e   b est  o f   o u r   k n o w led g e,   u tili za tio n   o f   th i s   f r a m e w o r k   in   MA NE T   h a s   n o b ee n   s tu d ied   th o r o u g h l y .   T h p r o p o s ed   m o d el  ad o p ts   r ea ch ab ilit y   w it h   m i n i m u m   o v er h ea d   co s as   m ea s u r o f   t h b en e f its   o f   co o p er atio n ,   an d   a n   ap p r ec iatio n   o f   th e   r e - tr a n s m i s s i o n   ex p e n d itu r e   to   ev alu a te  th co o p er atio n   co s t.  Af ter   th co alitio n   f o r m at io n   p r o ce s s   r ea ch es   th s tead y   s tat e,   w ar in ter ested   in   t h s tab ilit y   o f   t h f o r m ed   co alitio n s .   W i n te g r ate  t h is   m o d el   to   O L S R   p r o to co th at   is   a n   o p ti m izatio n   o v er   th clas s ical  li n k   s tate  p r o to co f o r   th MA NE T s .   T h ef f ec o f   m o b il it y   o n   n et w o r k   to p o lo g y   i s   k e y   ch alle n g i n   co alitio n   f o r m ati o n .   T o   p r o v th ef f icie n c y   o f   o u r   p r o p o s ed   a p p r o ac h ,   w s i m u late  M ANE T   w it h   v ar ia n n u m b er   o f   n o d e s .   T h s im u latio n   r esu lt s   s h o w   t h at  o u r   p r o p o s ed   m o d el,   b ased   o n   co alitio n al  f o r m atio n   g a m e,   ca n   e f f icie n tl y   p r o lo n g   th n et w o r k   li f et i m e .   T h r em a in d er   o f   th is   p ap er   is   o r g a n ized   as  f o llo w s .   R ela ted   w o r k   is   s u m m ar ized   i n   Sectio n   2 .   S y s te m   m o d el  a n d   p r o p o s ed   a lg o r ith m   ar d is c u s s ed   in   th Sectio n   3 .   Si m u latio n   en v ir o n m en an d   r es u lt s   ar e   p r esen ted   in   Sectio n   4 ,   an d   co n clu s io n   i s   ar ticu lated   in   Secti o n   5 .       2.   RE L AT E WO RK   T h p r o b lem   o f   d esig n i n g   e f f icien p r o to co ls   f o r   MA NE T   h as  r ec eiv ed   s i g n i f ica n atte n t io n   b y   t h e   r esear ch   co m m u n it y   f o r   o v er   d ec ad e.   Ma n y   e f f icien s c h e m e s   h a v b ee n   d ev elo p ed .   I n   [ 1 0 ]   th a u t h o r   s h o w ed   t h p ef r o m a n ce   o f   8 0 2 . 1 1   MA C   o n   b asis   o f   b r o ad ca s tin g   tr a f f ic  lo ad   u s i n g   r a n d o m   w a y p o in m o d el   I n   M A NE T .   He  aim ed   to   s h o w   e f f ict i v p er f o r m a n ce   o f   co n s ta n t b it   r ate  b ased   o n   b r o ad c asti n g   d ata  f r o m   o n e   n et w o r k   to   o th er   n e t w o r k .   I n   [ 1 1 ]   th au th o r s   m o d eled   r u s h in g   attac k   w h ich   i s   p o w er f u attac k   t h at   ex p lo its   t h w ea k n es s es  o f   t h s ec u r r o u tin g   p r o to co ls   in   M A NE T ,   in   o r d er   to   k n o w   t h w ea k n e s s   a n d   st r en g th   o f   t h ese  p r o to co ls ,   it  w a s   n ec e s s ar y   to   test   t h eir   p er f o r m a n ce   in   h o s t ile  en v ir o n m en ts .   S u b s eq u en t l y ,   th p er f o r m an ce   w as   m ea s u r ed   w i th   th e   v ar io u s   m e tr ics,   s o m e   o f   th e m   ar av er a g th r o u g h p u t,  p ac k e t   d eliv er y   r atio ,   an d   av er a g en d - to - e n d   d ela y ,   to   co m p ar an d   ev alu ate  t h eir   p er f o r m a n ce .   I n   th last   d ec ad e,   m u c h   atte n tio n   h as  b ee n   d ed icate d   to   g am th eo r etica g a m m o d el s   f o r   w ir ele s s   ad   h o n et w o r k   in   g e n er al  a n d   f o r   co o p er atio n   m ec h an is m s   p r ec is e l y   [ 1 2 - 1 4 ] .   T h ese  w o r k s   i n v e s ti g ate   m u ltip le  s u b j ec ts   co n ce r n i n g   c o o p er ativ g a m es,  f air   p a y o f f   allo ca tio n   a n d   tr u s t   m o d els.   T h p r o p o s ed   w o r k s   in   co o p er ativ g a m es  r el y in g   i n ce n t iv m ec h an i s m s   ca n   b d iv id ed   in to   t w o   m aj o r   class es:   cr ed it - b ased   [ 1 - 3 ]   an d   r ep u tatio n - b ased   [ 4 - 7 ] .   Mo r eo v er   m a n y   p r ese n ted   w o r k s   ad o p g a m th eo r etica m o d els  as  b ase  o f   th e ir   p r o p o s ed   ap p r o ac h   f o r   en h a n c in g   p ac k et  f o r w ar d in g   i n   w ir e less   ad   h o n et w o r k s   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   T h d is cr ep an c y   b et w ee n   th b en e f i f r o m   co o p er atio n   an d   th r eq u ir ed   co s f o r   co o p e r atio n   p r o m p ts   t h r esear ch er s   to   ad o p g a m t h eo r etic  m o d els,  w h er ea ch   p la y er   s tr ateg icall y   d e cid es,  b ased   o n   h is   p a y o f f ,   to   p ar ticip ate  f o r   th co m m o n   g o o d   o f   th s et  o r   n o t.  T h p lay er s   i n   g a m t h eo r y   tr y   to   m a x i m ize  an   o b j ec tiv f u n ctio n   t h at  ta k es   th f o r m   o f   p a y o f f .   P la y er s   ch o o s e   s tr ateg ic  ac tio n s   an d   ea ch   p la y er 's  p a y o f f   d ep en d s   n o o n l y   o n   h is   o wn   ac tio n ,   b u also   o n   th o s o f   th o th er   p lay er s .   T h g lo b al  p u r p o s o f   th ese  g a m e s   is   to   attain   an   e q u il ib r iu m   s tate  w h er e v er y   p la y er   is   s at is f ied   a n d   n o   p ar ticip an w an t s   to   m o d if y   its   co o p er atio n   ch o ice.   T h er ar tw o   m ai n   t y p es  o f   t h eo r etica g a m e:  n o n - co o p er ativ g a m es   a n d   co o p er ativ g a m e s .   I n   n o n - co o p er ativ g a m e s ,   ea ch   n o d h a s   to   s elec t   s tr at eg y   s o   a s   to   m a x i m ize   its   o w n   b en e f its   b y   tak in g   th e   s u itab l ac tio n s   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   I n   co o p er ativ g a m e s ,   n o d es   m u s f ir s d ec id w h et h er   o r   n o to   jo in   co alitio n   th at  s h ar co m m o n     b en ef it [ 1 9 - 2 1 ] .   I n   [ 22 ]   Ma n am   an d   Ma h en d r a n   h a v e   in v es t ig ated   an   a n al y ti ca m eth o d   to   ev al u a te  th e   ef f ec tiv e n ess   o f   s o m r o u ti n g   p r o to c o ls   co n s id er in g   th at  co n s is ts   o f   s elf i s h   n o d es  t h at  h a v e   d if f er en r an g es  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   26     33   28   tr an s m is s io n .   Ho w e v er   W an g   an d   Sin g h al   i n   [ 2 3 ]   h av p r o p o s ed   n o v el  r o u ti n g   al g o r ith m   f o r   MA NE T s   w it h   s elf i s h   n o d es.  T h e y   p r esen a   p r o to co u s in g   m o t iv at in g   m ec h a n i s m   to   p r o m o te  co o p er atio n   a m o n g   n o d es,  th eir   p r o p o s itio n   co n c e n tr ate  o n   th e   tr u t h f u ln e s s .   W atc h d o g   a n d   p ath r ater   ar e   p r o p o s ed   in   [ 2 4 ]   to   id en ti f y   m is b e h av in g   n o d es a n d   d ef lec t tr af f i ar o u n d   th e m .   R ep u tati o n - b ased   p r o to co ls   ar p r o p o s ed   in   [ 2 5 ] ,   [ 26 ].   I n   co o p er atio n   b ased   o n   th n o tio n   o f   co alitio n a g a m th eo r y   [ 2 7 ] ,   s u b g r o u p s   o f   n o d e s   co m b in e   th eir   f o r ce s   a n d   d ec id to   ac to g eth er ,   s o   th a t h is   f o r m ed   co alitio n   g iv e s   t h o p ti m u m   p a y o f f .   T h er ef o r t h e   f o r m ed   co alitio n s   s h o u ld   k ee p   th eir   s tab ilit y .   co alitio n   is   s tab le  if   n o   n o d h as  a n   i n ce n tiv to   m o v f r o m   its   cu r r en co alitio n   to   an o t h e r   o r   to   d ev iate  an d   ac alo n e.   Ho w e v er   in   M A NE T s ,   n o d es  m a y   b o b lig ed   to   q u it th eir   co alit io n   d u to   to p o lo g ical  ch a n g in g   co n d itio n   ca u s ed   b y   m o b ili t y .   I n   [ 2 8 ]   Om r an i   a n d   Fallah   i n v esti g ated   th co n ce p o f   co r in   co alitio n   g a m t h eo r y   to   d is co v er   s tab le  p a y m en m o d el  f o r   n o d es  th a p ar ticip ate  to   f o r w ar d   p ac k et  o n   co s e f f ic ien t   p ath .   T h e y   s et  f i x ed   ti m s lo as  t h d u r atio n   o f   ti m in   w h ic h   n o d es  in   t h n et w o r k   d o   n o ch a n g t h eir   p o s itio n s ,   s o   th at  i n   th i s   d u r atio n   o f   s tab le  ti m s lo t,  n o d is   ab le  to   f i n d   o u t h co m p lete  to p o lo g y   o f   t h n et w o r k .   Ho w e v er   th is   p r o ce d u r co u ld   b u s e f u l i n   s m all  n et w o r k s   w it h   lo w   m o b il it y   s p ee d ,   b u w it h   co n s id er ab le  m o b ilit y   s p ee d ,   th is   p r o ce d u r h as le s s   e f f icie n c y .   I n   [ 2 9 ]   C ai   an d   Po o ch   p r o p o s ed   an   ap p r o ac h   to   in cr ea s th n et w o r k   lif eti m b y   m o ti v ati n g   n o d es  to   co llab o r ate  to   en h an ce   t h tr an s m i s s io n   p o w er   th at  allo w s   d eliv er in g   p ac k ets  o v er   s h ar e d   r o u tes.  T h e y   ad o p th n o tio n   o f   t h s h ap el y   v a lu to   allo ca te  th co o p er atio n   p ay o f f   f air l y   a m o n g   t h n o d e s   w h ic h   b elo n g   to   a   s a m co alitio n   in   M ANE T   lik as th f o r w ar d in g   co s t i s   b alan ce d   o v er   th e m .       3.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I CA L   B ASI S AN P RP O SE M E T H O D   3 . 1 .   P ro ble m   D escript io n   An   ad   h o n et w o r k   i s   m o d ele d   as  d ir ec ted   g r ap h                 ,   w h er     an d       ar th s et  o f   n o d es   an d   th s et   o f   d ir ec ted   lin k s   r e s p ec tiv el y .   E ac h   ele m e n in       d en o tes   t h at  t w o   n o d es a r w it h in   t h r ad io   r an g e   o f   ea ch   o th er .   No d es  in   th n et w o r k   ar b atter y - p o w er e d   an d   h av e   li m ited   co m p u ta tio n   an d   w ir ele s s   co m m u n icatio n   ca p ab ilit ie s .   A   n o d e   m a y   b co n n ec ted   w it h   s e v er al  n o d es  n ea r b y   th r o u g h   w ir ele s s   co m m u n icatio n .   E ac h   n o d in   MA NE T   is   m o v i n g   d y n a m ic all y   w i th   i ts   o w n   tr ac k .   No d es   in   M ANE T   w ill   g en er ate  d ata  p ac k et s   p er io d ic all y   an d   tr y   to   s en d   o u g en er a ted   d ata  p ac k ets to   s o m d esti n atio n s .   So m n o d es   in   M ANE T   b eh a v w it h   s el f is h n e s s ,   s i n ce   t h e y   w an to   m a x i m ize  t h eir   b en ef its   w i th   least  co s to   co n s er v t h eir   e n er g ie s   as  m u ch   a s   p o s s ib le  d u r in g   th r o u ti n g   p r o ce s s ,   wh ich   ca n   a f f ec t h e   en tire   n et w o r k   if   m a n y   n o d es  b eh av li k th at.   Ho w e v er ,   it  is   r eq u ir ed   f o r   n o d es  to   f o r w ar d   d ata  p ac k ets  i n   o r d er   to   b en ef it  t h o v er all  n et w o r k .   T o   o v er co m th i s   p r o b lem ,   w h a v p r o p o s ed   a   n e w   f r a m e w o r k   t h at   allo w s   i n v e s tig a tin g   t h p r o b le m   o f   e n er g y - ef f icie n c y   r o u tin g   i n   O L S R   p r o to co b y   m o d eli n g   it  as  a   co alitio n al  g a m t h eo r y ,   a s   ea ch   p la y er   i n   co o p er ativ g am e,   t h n o d es  at te m p t   to   co m b in t h eir   f o r ce s   a n d   d ec id to   ac t to g eth er ,   s o   th at  t h is   f o r m ed   co alitio n   g i v es t h o p tim u m   co m m o n   p a y o f f .     3 . 2 .   B rief   Rev ie w   o f   O L SR R o uting   P ro t o co l     OL S R   ( Op ti m ized   L i n k   St ate  R o u tin g ) ,   [ 30 ] ,   is   p r o ac tiv r o u ti n g   p r o to co w h er n o d es   p er io d ically   ex c h an g e   to p o lo g y   i n f o r m atio n   i n   o r d er   to   es ta b lis h   r o u te   to   a n y   d esti n atio n   i n   th e   n e t w o r k .   I t   is   an   o p ti m izatio n   o f   p u r l in k   s tate   r o u ti n g   p r o to co l,  b ased   o n   t h co n ce p o f   m u lt ip o in r ela y s   ( MP R s ) .   First,  u s in g   m u l tip o in r ela y s   r ed u ce s   th s ize  o f   th co n tr o m es s ag e s r ath er   t h an   d ec lar in g   its   e n tire   lin k s   i n   th n et w o r k ,   n o d d ec lar es  o n l y   th s et  o f   li n k s   w it h   it s   n ei g h b o r s   th at  h a v s elec te d   it  as  ―m u l tip o in t   r ela y ‖.   T h u s o f   MP R s   als o   m i n i m izes   f lo o d i n g   o f   co n t r o tr af f ic .   I n d ee d   o n l y   m u lti p o in r ela y s   f o r w ar d   co n tr o m e s s a g es.  T h is   tech n i q u s i g n if ican tl y   r ed u ce s   t h n u m b er   o f   r etr a n s m i s s io n s   o f   b r o ad ca s m e s s a g es.   OL S R   co n s is t s   o f   t w o   m ain   f u n ctio n al ities :   a )   Neig h b o r h o o d   d is co v er y .   E ac h   n o d ac q u ir es  th k n o w le d g o f   its   o n e - h o p   an d   t w o - h o p   n eig h b o r h o o d   b y   p er io d ic  Hello   m es s ag e s .   I in d ep en d en tl y   s elec ts   i ts   o w n   s e o f   m u ltip o i n r ela y s   ( MP R s ) ,   a m o n g   its   o n e - h o p   n eig h b o r s   in   s u c h   w a y   t h at  it s   MP R s   co v er   ( in   ter m s   o f   r ad io   r an g e)   all  its   t w o - h o p   n ei g h b o r s .   b )   T o p o lo g y   d is s e m i n atio n .   E ac h   n o d also   m ai n tai n s   to p o lo g ical  in f o r m a tio n   ab o u t h n et w o r k   o b tai n ed   b y   T C   ( T o p o lo g y   C o n tr o l)   m es s a g es,  b r o ad ca s t b y   MP R   n o d es.   E ac h   n o d co m p u tes  it s   r o u ti n g   tab le  b y   th Dij k s tr al g o r ith m .   T h i s   tab le  p r o v id es  th s h o r tes t   r o u te  ( i.e .   th r o u te  w ith   t h s m alle s t h o p   n u m b er )   to   an y   d e s tin a tio n   i n   th n et w o r k .     3. 3 .   H ed o nic C o a litio n F o r m a t io n G a m e   I n   th is   s ec tio n   w e   in tr o d u c th o s co n ce p ts   o f   h ed o n ic  co alitio n al  f o r m atio n   g a m e   u s ed   in   o u r   p r o p o s ed   s ch e m e.   Hed o n ic  co alitio n al   f o r m atio n   g a m e s   e n tail   s e v er al  i n ter e s tin g   p r o p er ties   t h at  ca n   b a p p lied ,   n o o n l y   i n   ec o n o m ics   a n d   p o liti cs,  b u also   in   w ir ele s s   ad   h o n et w o r k s   as  w w i ll  d ef i n in   t h i s   w o r k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o a liti o n - F o r ma tio n   Ga me  Mo d el  fo r   E n erg y - E fficien t R o u tin g   in   Mo b ile  A d - ho   ( A b d elka b ir   S a h n o u n )   29   co alitio n   f o r m a tio n   g a m is   c alled   to   b h e d o n ic   if   th g ai n   o f   an y   p la y er   d ep en d s   s o lel y   o n   th m e m b er s   o f   th co alitio n   to   w h ic h   t h p la y er   b elo n g s ,   a n d   t h co alitio n s   f o r m   as   r es u lt   o f   t h p r e f er en ce s   o f   t h p la y er s   o v er   th eir   p o s s ib le  co alitio n s   s et.   B ef o r d is cu s s i n g   th ap p li ca tio n   o f   h ed o n ic  g a m in   o u r   p r o p o s ed   s ch e m e,   w e   g iv s o m e   d ef in i tio n s ,   ta k e n   f r o m   [ 3 1 ] .   Defin itio n . 1 A   co a liti o n   s tr u ctu r e   o r   co a liti o n   p a r titi o n   is   d ef i n ed   as  th s et      {                     }   w h ic h   p ar titi o n s   t h p la y er s   s e N ,   i.e . ,                         ar d is jo in t c o alitio n s   s u c h   t h at                      .   Defin itio n . 2 Giv en   p ar titi o n       o f   N ,   f o r   ev er y   p la y er             w d en o te  b y             ,   th co alitio n           ,   s u ch   t h at            .   I n   h ed o n ic  co alit io n   f o r m at io n   g a m e   f r a m e w o r k ,   ev er y   p lay er   h a s   to   b u ild   p r ef er e n c es  o v er   i ts   o w n   s et  o f   p o s s ib le  co alitio n s ,   in   o r d er   to   b ab le  t o   ch o o s w h ich   co alit io n   h p r ef er s   b ein g   m e m b er   o f .   Fo r   ev a lu at in g   t h ese  p r ef er e n ce s   o f   t h p la y er s   o v er   th e   c o alitio n s ,   w d e f in th co n c ep o f   p r ef er en ce   r elatio n   o r   o r d e r   as f o llo w s   [ 3 1 ]:   Defin in tio n . 3 Fo r   an y   p la y er           ,   p r eferen ce   r ela tio n   o r   o r d er         is   d ef i n ed   as   co m p lete ,   r ef lex i v e,   an d   tr a n s it i v b in ar y   r ela tio n   o v er   t h s et  o f   all  c o alitio n s   t h at  p la y er       ca n   p o s s ib l y   f o r m ,   i.e . ,   th e   s et  {                       } .   Hen ce   f o r   p la y er           ,   if   th er e   ar t w o   co alitio n s             an d             s u ch   th at              an d                           m ea n s   th at  p la y er       pr ef er s   to   b e   p ar t   o f   co alitio n       ,   o v er   b ein g   p ar t   o f   co alitio n       T h e   p r ef er en ce   r elatio n   ca n   b f u n ct io n   o f   m an y   p ar a m eter s ,   s u c h   as   th e   p a y o f f s   th a t   t h p la y er s   r ec ei v f r o m   ea ch   co alitio n .   A   h ed o n ic   co alitio n   f o r m atio n   g a m i s   f o r m all y   d e f i n ed   as f o llo w s   [ 3 1 ]:   Def i n itio n . 4 A   h ed o n ic   co alit io n   f o r m atio n   g a m e   i s   co alit io n al  g a m t h at  s ati s f ie s   t h e   t w o   h ed o n ic   co n d itio n s   p r ev io u s l y   p r escr ib ed ,   an d   is   d ef in ed   b y   t h p air               w h er     is   th e   s et  o f   p lay er s ,   an d       is   p r o f ile  o f   p r ef er en ce s ,   i.e . ,   p r ef er en ce   r elatio n s   (       ,   .   .   .   .   ,     |   | )   d ef in ed   f o r   ev er y   p la y er   in     .     3. 4 .   S y s t e m   M o delin g     Af ter   in tr o d u ci n g   t h m ai n   co n ce p ts   o f   h ed o n ic   co alitio n   f o r m atio n   g a m es,  w e   ad o p th is   f r a m e w o r k   i n   o r d er   to   p r o p o s s u i tab le  s o lu tio n   f o r   th e   en er g y   a w ar p r o b le m   i n   M A NE T .   Hen ce   t h e   MA NE T   r o u tin g   b eh a v io r   is   m o d eled   as              h ed o n ic  g a m e,   w h er     is   t h s et  o f   n o d es  in   t h n et w o r k ,   an d       is   p r o f ile  o f   p r ef er en ce s   th at  w w ill d e f in e.   T o   ass ess   n o d es  p er f o r m a n ce ,   w ei g h i s   ass ig n ed   d y n a m ic all y   to   ea ch   n o d (     ) ,   w h ich   ta k es  i n to   ac co u n cr o s s   la y er   p ar a m ete r s th e s p ar a m e ter s   i n cl u d n et w o r k   co n g e s tio n ,   r esid u al   en er g y   o f   m o b ile   n o d es,  as  w ell  a s ,   n e t w o r k   to p o lo g y   p ar a m eter s .   W co m b i n t h ese   m e tr ics  w i th   s o m m u ltip licati v f ac to r s   to   co m p u te  w e ig h f o r   ea ch   n o d   ,   as sh o w n   i n   E q u atio n   ( 1 ) .                                                                                ( 1 )     W h er                     ,          is   t h r esid u a l e n er g y   at  ea c h   t i m e             is   th e   n u m b er   o f   n o d es  th at   b elo n g   t o   o n e - h o p   n ei g h b o r h o o d   o f            is   th n u m b er   o f   p ac k ets  i n   th M AC   q u e u e   an d            is   th e   m ax i m u m   co n s id er ed   MA C   q u eu e   s ize   o f     B y   v ar y in g   t h e   w ei g h ti n g   f ac to r s ,   w ca n   c h a n g t h i m p o r ta n ce   o f   th t h r ee   m etr ic s .   Fo r   o u r   ex p er i m e n ts ,   w g av     =             =         .   T h f ir s m o d if icatio n   w m a d in   OL S R   s tr u ct u r is   to   em b ed   th n o d es’   w ei g h v al u to   th Hello   m es s ag e s   t h at  ar p er io d icall y   g en er ated   b y   ea ch   n o d e.   So   Hello   p ac k et  is   ex te n d ed   to   in clu d f ield   f o r   t h e   u p d ated   w ei g h t.  I n   o r d er   to   p ar titi o n   th n et w o r k   i n to   co alitio n s   an d   d ef i n s et  o f   o p ti m al  co a liti o n   co o r d in a to r   ( C C ) ,   ea ch   n o d e   d ec lar es  its   n eig h b o r   w h ic h   h as  th m a x i m al  w e ig h v al u e.   A   n o d ca n   also   d ec lar its elf ,   i f   it   h a s   t h m ax i m al  w ei g h v a lu e.   T h n o d es  u s th eir   Hel lo   m e s s a g es   to   b r o ad ca s th eir   d ec lar atio n s .   Hen ce   w h a v e   o n e - h o p   co alitio n al  m o d el,   ea ch   n o d is   o n e - h o p   a w a y   f r o m   it s   d esig n ated   co alitio n   co o r d in ato r .   Af ter   d e f in in g   th e   co alitio n   co o r d in ato r s ,   ea ch   co o r d in ato r   w o u ld   ac a s   MP R   n o d es  f o r   i ts   co alitio n   m e m b er s .   He n ce ,   th ese   co alit io n   co o r d in ato r s   s h o u ld   b r o a d ca s Hello   m e s s a g es  t h at  in c lu d th eir   co alitio n   m e m b er s   i n   th e ir   MP R   s elec to r   s et.   So m o th er   m o d i f icatio n s   m u s b d o n to   th Hello   s tr u ctu r e.   W ad d   an   in d icato r   th at  n o d h as   b ee n   d ec lar ed   as  c o alitio n   co o r d in ato r ,   s ec o n d   in d icato r   th at  n eig h b o r   h as  b ee n   d ec lar ed   as  co alitio n   co o r d i n ato r .   T h r esu lts   o f   t h co alit io n   co o r d in ato r s   d ec lar atio n s   m u s b p r o p ag ated   to   all  th n ei g h b o r s .   I n   t h is   ca s t h er ar t w o   t y p e s   o f   co m m u n icat io n ,   i n tr a - co alitio n   co m m u n icatio n   a n d   i n te r - co alitio n   co m m u n icatio n .   I n   t h in tr a - co alitio n   co m m u n icatio n ,   in s id th co alit io n   t h co alit io n   co o r d in ato r   ca n   d ir ec tl y   co m m u n icate   w it h   e v er y   m e m b er   n o d e.   I n   o r d er   to   en h an ce   e n er g y   co n s u m p tio n ,   o n l y   th co alit io n   co o r d in ato r   is   co n ti n u o u s l y   o n   ac tiv e   m o d e,   a n d   t h m e m b er s   w h ich   ar n o w o r k i n g   ar k ep o n   s leep   m o d e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   26     33   30   Hen ce   i f   an y   n o d w a n t s   to   s en d   p ac k et  to   o n o f   s leep in g   n o d es,  it  ca n   j u s f o r w ar d   it  to   th co alitio n   co o r d in ato r   th at  s e n d   a n   ac k n o w led g e m en to   t h e   d es tin at io n ,   an d   i c h an g es   its   m o d e   to   ac tiv e   m o d to   r ec eiv th p ac k et,   a f ter   f i n is h in g   t h eir   co m m u n icatio n   it  w il ag ai n   co m o n   s leep   m o d e.   Ho w e v er   in   t h e   in ter - co ali tio n   co m m u n icatio n ,   f o r w ar d in g   p ac k et s   b et w ee n   an y   s o u r ce - d est in at io n   n o d es  w ill  b d o n b y   m ea n s   o f   t h eir   co alitio n   co o r d in ato r s ,   th co alitio n   co o r d in ato r   o f   th s o u r ce   n o d es  u s t h co n ce p t o f   MP R   to   f o r w ar d   th p ac k e to   th d esti n a tio n s   co alitio n   co o r d in ato r ,   w h ic h   w o u ld   m in i m ize   th co n g e s tio n   b y   r ed u cin g   th n u m b er   o f   f o r w ar d in g   n o d es.   Fo r   m o d elin g   t h e   M A NE T   r o u ti n g   b eh a v io r   as  a   h ed o n ic  c o alitio n   f o r m atio n   g a m e,   th e   p r ef er en ce   r elatio n s   o f   t h p la y er s   h a v to   b d ef in ed .   So   w d e f in e   a   p r ef er en ce   r elatio n   i n d icati n g   t h p r ef er e n ce   o f   n o d es.  W ass u m t h at  th p r ef er en ce   r elatio n   i s   co m m o n   f o r   all  n o d es  in   th n et w o r k     ,   h en ce   w d en o te  it   b y                                     .   T h p r ef er en ce   o f   an y   n o d           is   g iv i n g   as s h o w n   i n   E q u a tio n   ( 2 ) .                                                             ( 2 )     W h er             an d             ar t w o   co alit io n s   t h at  th n o d     is   o n e - h o p   n eig h b o r   w it h   t h eir   co alitio n   co o r d in ato r ,   ( in   p r in cip le      is   m e m b er   o f   th co alitio n   th at  its   co alitio n   co o r d in a to r   h ad   th h ig h e s t   w ei g h t a t d ec lar atio n   co o r d in ato r   ti m e) .   An d             |   |         is   p r ef er en ce   f u n ctio n   d ef i n ed   as f o llo w s :                                            ( 3 )     W h er              is   th co alitio n   co o r d in ato r s   w ei g h o f   t h co alitio n     .   B y   u s i n g   t h d ef in e d   p r ef er en ce   r elatio n ,   th p la y er s   ca n   co m p ar t w o   co alitio n s         an d         to   ch o o s w h ich   o n to   b m e m b er   in .   r eg ar d in g   to   th is   m o d el,   b ein g   co alitio n   co o r d in ato r ,   o b lig ates  th i s   p la y er   to   ac as  co m m o n   MP R   f o r   th e   o th er   m e m b er s ,   h o w e v er   th o r d in ar y   m e m b er s   h av to   p r o v id f o r w ar d in g   s er v ice s   f o r   an y   p ac k et  s o u r ce d   b y   th e   co alitio n   co o r d in ato r .   T h p ay o f f   th a t   n o d e   r ec eiv es  b y   b ei n g   in   c o alitio n   is   t h n u m b er   o f   n o d es  th at  ca n   r ea ch   i n tr a - co alitio n   an d   in ter - co alit io n   b y   m ea n s   o f   o n MP R   n o d ( C C ) ,   h en ce   th is   ap p r o ac h   is   ab le  to   p r o lo n g   th n e t w o r k   li f eti m b y   r ed u ci n g   t h p er ce n tag e   o f   MP R   n o d es  w h ich   e v e n tu a ll y   r ed u ce s   th e   tr af f ic  o v er h ea d   an d   ch a n n el  c o llis io n s ,   m o r eo v er   th e n er g e tic  co n s er v at io n   b y   p ass in g   to   s leep   m o d e.       4.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   I n   th is   s ec tio n   w e   w ill  d escr ib th s i m u latio n   s et u p   a n d   r esu lt s   u s ed   to   ev al u ate  o u r   m o d if ie d   v er s io n   o f   OL SR   ( w it h   co al itio n   f o r m atio n )   co m p ar ed   t o   th cla s s ical   o n e,   b y   m ea n s   o f   N S3   n et w o r k   s i m u lato r .   W co n s id er ed   th r ee   p er f o r m a n ce   m etr ics to   ev al u ate  th is   p r o p o s itio n ,   w h ic h   ar e:   a.   T h p er ce n tag o f   s elec ted   M P R   n o d es in   t h n et w o r k .   b.   No d es lif eti m e:  t h p er ce n tag e   o f   aliv n o d es b y   t i m e.   c.   P ac k et  Deliv er y   R at io   ( P DR ) th r atio   o f   t h n u m b er   o f   p a ck ets  d eli v er ed   to   th d esti n at io n   n o d es   o v er   th n u m b er   o f   p ac k ets s e n t b y   t h s o u r ce   n o d es.   W s i m u la ted   M ANE T   w it h   v ar ian t   n u m b er   o f   n o d es,  with i n   a   8 0 0   x   8 0 0   m eter   s q u ar ar ea ,   th e   s ize  o f   g e n er at in g   p ac k ets  is   1 0 2 4   b y tes,  m o b ile  n o d es  m o v i n   th ar ea   b ased   o n   a   R an d o m   W a y p o in t   m o b il it y   m o d el  w it h   m a x i m u m   s p ee d   o f   1 5   m / s ec ,   th s i m u latio n   t i m i s   s et  to   4 0 0   s ec o n d s .   T h s i m u latio n   p ar am eter s   ar s u m m ar ized   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Sim u latio n   P a r am e ter s   A r e a   8 00 m   8 00 m   N o d e s   4 0 ,   6 0 ,   8 0 ,   1 0 0 ,   1 2 0   T r a f f i c   Ty p e   C B R   /   U D P   P a c k e t   S i z e   1 0 2 4   b y t e s   S t a r t   o f   T r a f f i c   5 0   se c o n d s   T r a n smissi o n   P o w e r   10   d b m   L i n k   b a n d w i d t h   2   M b / s   I n i t i a l   N o d e   E n e r g y   0 . 4   Jo u l e s   S i mu l a t i o n s / S c e n a r i o   4   t i me s   N o d e s’   sp e e d   1 5   m/ se c   S i mu l a t i o n   t i me   3 0 0   se c o n d s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o a liti o n - F o r ma tio n   Ga me  Mo d el  fo r   E n erg y - E fficien t R o u tin g   in   Mo b ile  A d - ho   ( A b d elka b ir   S a h n o u n )   31   W s i m u lated   MA NE T   w it h   v ar ia n n o d es   n u m b er ,   w ai m ed   to   ass es s   o u r   p r o p o s ed   alg o r ith m   f r o m   o v er h ea d   p o in t   o f   v ie w,   b y   co m p ar i n g   t h p er ce n ta g o f   s elec ted   MP R   n o d es  i n   t h n et w o r k th e   p er ce n tag o f   ali v n o d es   b y   t i m e,   an d   P DR   b et w ee n   m o d if i ed   an d   s tan d ar d   OL S R .   As  s h o w n   in   Fi g u r 1 ,   th OL S R   w it h   co alitio n   f o r m ati o n   o b v io u s l y   m i n i m ized   th n u m b er   o f   s elec ted   MP R   n o d es.  B ec au s th ese  MP R s   co n tain   t h co alitio n   co o r d in ato r s ,   th at  b eh av as  s p ec ial  MP R   n o d es.  So   t h o r d in ar y   MP R s   ar s elec ted   b y   a   les s en   n u m b er   o f   n o d es  ( co alitio n   co o r d in ato r s )   th an   i n   s tan d ar d   OL S R .   T h u s   t h co alitio n al  f o r m atio n   m o d el  w o u ld   m i n i m ize  th n et w o r k   co n g e s tio n   d u to   th e   co n s id er ab le  n u m b er   o f   co n t r o m es s ag th at   b av o id ed ,   h e n ce   it  w o u ld   b m o r co n v e n ie n f o r   d en s e   n et w o r k s .   B y   o u r   p r o to co m o d el  th er i s   d ec r ea s i n g   o f   ab o u 2 2 %   o f   MP R   n o d es   co m p ar ed   to   th s ta n d ar d   OL S R .   Fig u r 2   s h o w s   t h at  o u r   m o d i f ied   p r o to co o u tp er f o r m   t h s tan d ar d   o n i n   p r o lo n g i n g   t h n et w o r k   lif eti m e,   f ir s b ec au s w e   h a v less   n u m b er   o f   MP R   n o d es   w h ic h   e v e n t u all y   r ed u ce s   t h tr af f ic  o v er h ea d   an d   ch an n el   co llis io n s ,   a n d   t h s ec o n d   r ea s o n   i s   t h f ac t   th a t   k ee p i n g   n o d es  in   s leep   m o d w h e n   t h er i s   n o   f o r w ar d i n g   s er v ice  to   d o ,   w h ich   r ed u ce   s i g n if ican t l y   t h e   en er g y   co n s u m p tio n   o f   n o d es.  Mo r eo v er ,   o u r   m o d i f ied   s c h e m e   ac h iev e s   m o r u n i f o r m   u tili za tio n   o f   n et w o r k   r eso u r ce s   b y   ad o p tin g   t h e   r esid u al  e n er g y   co s t a n d   M A C   q u e u u tili za tio n   co s t o f   ea ch   n o d w h e n   d ec lar in g   t h co alitio n   co o r d in ato r s .             Fig u r 1 .   P er ce n tag o f   MP R   n o d es     Fig u r 2 P er ce n tag o f   A li v e   n o d es       T h p ac k et  d eliv er y   r atio   i s   o n o f   th e   i m p o r ta n a s p ec ts   t h at  w co n s id er   in   o u r   p r o p o s ed   s ch e m e.   I n   Fi g u r 3   W ca n   o b s er v t h at  P DR   h as  a n   i m p r o v e m e n t   r ea ch   to   u p   to   4 i n   th e   ca s o f   o u r   f o r m atio n   m o d el  O L S R ,   d u to   th f ac q u eu u tili za tio n   is   tak e n   i n   co n s id er atio n   as  i m p o r ta n cr ite r ia  in   co m p u ti n g   th e   w ei g h f o r   n o d es,  b ased   in ,   n o d es  d ec lar co alitio n   co o r d in ato r   th at  ac a s   s p ec ializ ed   MP R s ,   th u s   o u r   m o d el  g i v es   p r io r ity   to   n o d es  th at  les s   co n g e s ted   to   b co alitio n   co o r d in ato r s ,   b ec a u s e,   as  k n o w n ,   th e   co n g es tio n   i n   n o d es q u e u is   t h m o s t c au s o f   p ac k et  lo s i n g .   T h is   ca u s es t h is   s li g h t i m p r o v e m e n t   i n   P DR .           Fig u r 3 P ac k et  d eliv er y   R at i o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   26     33   32   I n   s u m m ar y ,   a f ter   h a v an a l y zi n g   t h p r ev io u s   r esu l ts ,   w ca n   co n cl u d th at  t h co alitio n al   f o r m atio n   m o d el  o f   OL SR   p r o to co h as  m o r ch a n ce   to   ex t en d   n et w o r k   lif e ti m d u to   it s   p r o p r iety   to   s elec t   less   n u m b er   o f   MP R s ,   h en c m i n i m izi n g   th e   tr af f ic  o v er h ea d   an d   ch a n n el  co ll i s io n ,   an d   en co u r ag i n g   co o p er atio n   in   th n et w o r k .   M o r eo v er   th is   m o d el  tak e s   in   co n s id er atio n   e n er g y   e f f icie n c y   w h ile  c h o o s in g   th e   MP R s ,   w h ic h   h a s   lar g i m p a ct  o n   th n e t w o r k   li f eti m e.       5.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er ,   w i n tr o d u ce d   co o p e r atio n   m o d el  in   M A NE T s   b ased   o n   co alitio n al  f o r m a tio n   g a m e   th eo r y .   I n   th p r o p o s ed   m o d el,   th n o d es  in   M A NE T   ar r eq u ir ed   to   co llab o r ate  am o n g   th e m   to   e f f ic ien t l y   f o r w ar d   p ac k et s   d u r i n g   r o u tin g   p r o ce s s   in   th n et w o r k ,   t h MA NE T   r o u tin g   b eh a v io r   is   m o d eled   as a   h ed o n i c   co aliti o n   f o r m at io n   g a m a m o n g   n o d es  in   o r d er   to   f o r m   d is j o in co alitio n s .   T o   f o r m   th c o alitio n s ,   w ad o p an   al g o r ith m   th at   allo w s   d ec lar in g   co alitio n   co o r d in ato r   b y   n ei g h b o r   n o d es b ased   o n   cr o s s   la y er   p ar a m eter s ;   th ese  p ar a m eter s   i n cl u d n et wo r k   co n g est io n ,   r esid u al  e n er g y   o f   m o b ile  n o d es,  as  w ell  as,   n et w o r k   to p o lo g y   p ar am eter s ,   th e n   th o r d in ar y   n o d es  w o u ld   j o in   o r   leav th co alitio n s   b ase  o n   t h eir   p r ef er en ce s .   W in te g r ate   th is   m o d el  to   O L S R   p r o to co l ,   w h er e   th e   co alitio n   co o r d in at o r s   ac as   s p ec ial   MP R s .   Mo r eo v er ,   w co m p ar e   b et w ee n   o u r   m o d if ied   O L S R   w it h   co alitio n   f o r m atio n   an d   t h s ta n d ar d   o n e.   Si m u la tio n   r esu lt s   s h o w   h o w   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m   i m p r o v th p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   th p er ce n tag e   o f   s e lecte d   MP R   n o d es  i n   t h e   n et w o r k ,   t h p e r ce n ta g o f   aliv n o d es  b y   ti m e,   a n d   th P ac k et  Deli v er y   R atio .   W h ich   p r o v th at   o u r   p r o p o s ed   m o d el  lead s ,   in   g en e r al,   to   b etter   r esu lts   co m p ar ed   to   th class ica l O L SR   p r o to co l.       RE F E R E NC E S   [1 ]   L .   Bu tt y a n   a n d   J.  Hu b a u x ,   " S ti m u latin g   Co o p e ra ti o n   in   S e lf Org a n izin g   M o b il e   A d   Ho c   Ne t w o rk s, ACM /Kl u we r   M o b il e   Ne two rk s a n d   Ap p li c a ti o n s v o l.   8 ,   n o .   5 Oc 2 0 0 3 .   [2 ]   K.  Ch e n   a n d   K.  Na h rste d t,   " iP a ss An   In c e n t ive   Co mp a ti b le  A u c ti o n   S c h e me   to   E n a b le  P a c k e Fo rwa rd in g   S e rv ice   in   M a n e ts, "   P r o c .   2 4 t h   IEE In t’l   Co n f .   Distrib u ted   C o m p u ti n g   S y ste m s (ICDCS’ 0 4 ) ,   2 0 0 4 .   [3 ]   S .   Z h o n g ,   L .   L i,   Y.  L iu ,   a n d   Y.   Ya n g ,   " On   De sig n in g   In c e n ti v e   Co m p a ti b le  Ro u ti n g   a n d   F o rw a rd in g   P r o t o c o ls  i n   W irele ss   A d   Ho c   Ne t w o rk s A n   In teg ra ted   A p p ro a c h   Us in g   G a m e   T h e o re ti c a a n d   Cr y p to g ra p h ic  Tec h n iq u e s, "   Pro c .   ACM   M o b iC o m p p .   1 1 7 - 1 3 1 ,   2 0 0 5 .   [4 ]   S .   Bu c h e g g e a n d   J. - Y.  L e   Bo u d e c ,   " Per fo rm a n c e   a n a lys is  o t h e   CONFIDANT   p ro t o c o l, "   i n   P r o c e e d in g o f   th e   3 rd   A CM   in tern a ti o n a sy m p o siu m   o n   M o b il e   a d   h o c   n e tw o rk in g   &   c o m p u ti n g   (M o b iHo c ) .   Ne w   Y o rk ,   NY ,   USA A CM ,   2 0 0 2 ,   p p .   2 2 6 2 3 6 .   [5 ]   P .   M i c h iard i   a n d   R.   M o lv a ,   " Co r e a   c o l la b o ra ti v e   re p u t a ti o n   me c h a n ism  to   e n f o rc e   n o d e   c o o p e ra ti o n   in   m o b i le  a d   h o c   n e tw o rk s,"   in   P ro c e e d i n g o f   th e   IF IP   T C6 /T C1 1   S ix th   Jo i n W o rk in g   Co n f e re n c e   o n   Co m m u n ica ti o n a n d   M u lt im e d ia  S e c u rit y A d v a n c e d   Co m m u n ica ti o n a n d   M u lt im e d ia  S e c u rit y ,   De v e n ter ,   T h e   Ne t h e rlan d s,  2 0 0 2 ,     p p .   1 0 7 1 2 1 .   [6 ]   S .   Ba n sa a n d   M .   Ba k e r,   " Ob se rv a ti o n - b a se d   c o o p e ra ti o n   e n f o rc e m e n in   a d   h o c   n e tw o rk s, "   Co RR ,   v o l .   c s.NI/0 3 0 7 0 1 2 ,   2 0 0 3 .   [7 ]   S .   M a rti ,   T .   J.  G iu li ,   K.  L a i,   a n d   M .   Ba k e r,   " M it i g a ti n g   ro u ti n g   mis b e h a v i o i n   mo b il e   a d   h o c   n e two rk s, "   i n   P r o c e e d in g o f   th e   6 th   a n n u a in tern a ti o n a c o n f e re n c e   o n   M o b i l e   c o m p u ti n g   a n d   n e tw o rk in g   (M o b iC o m ) ,   Ne Yo rk ,   NY ,   USA ,   p p .   2 5 5 2 6 5 .   [8 ]   R.   M y e rso n   " G a m e   T h e o r y A n a ly sis o f   Co n f li c t "   Ha rv a rd   Un ive rs it y   Pre ss ,   1 9 9 7 .   [9 ]   Dim it ris  E.   Ch a ril a s,  A th a n a sio D.  P a n a g o p o u lo s,  " A   su rv e y   o n   g a m e   th e o r y   a p p li c a ti o n in   w irele ss   n e tw o rk s, "   Co mp u ter   Ne tw o rk s ,   Vo lu m e   5 4 ,   Iss u e   1 8 ,   2 0   De c e m b e 2 0 1 0 ,   P a g e s 3 4 2 1 - 3 4 3 0 ,   I S S N 1 3 8 9 - 1 2 8 6 .   [1 0 ]   J.  Ku m a r,   " Bro a d c a stin g   T ra ff i c   L o a d   P e rf o rm a n c e   A n a l y sis  o f   8 0 2 . 1 1   M A in   M o b il e   A d   h o c   Ne tw o rk (M A NE T Us in g   Ra n d o m   Wa y p o in t   M o d e (RW M ) , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   In f o rm a ti o n   a n d   N e two rk   S e c u rity   ( IJ INS ) V o l   1   N o   3 ,   2 0 1 2   p a g e s 2 2 3 - 2 2 7 .   [1 1 ]   S .   A sh o Ku m a r,   E.   S u re sh   Ba b u ,   C.   Na rg a ra ju ,   A .   P e d a   G o p i ,   " A n   Em p ir ica Crit iq u e   o f   On - De m a n d   Ro u ti n g   P r o to c o ls  a g a in st  Ru sh in g   A tt a c k   in   M A NE T , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e En g in e e rin g   ( IJ ECE ) V o 5   No   5 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   Y.  Yo o   a n d   D.  P .   A g ra w a l,   " W h y   d o e it   p a y   to   b e   se l f ish   in   a   M A NET? "   IEE T ra n sa c ti o n o n   W ire les s   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   6 ,   p p .   8 7 9 7 ,   De c   2 0 0 6 .   [1 3 ]   E.   Hu a n g ,   J.   Cro w c ro f t,   a n d   I.   W a ss e ll ,   " Reth i n k in g   in c e n t ive fo mo b il e   a d   h o c   n e two rk s,"   in   P ro c e e d in g o f   th e   A CM   S I G COMM   w o rk sh o p   o n   P ra c ti c e   a n d   t h e o ry   o f   in c e n ti v e in   n e tw o rk e d   s y ste m s ,   Ne w   Y o rk ,   NY ,   USA ,   2 0 0 4 ,   p p .   1 9 1 1 9 6 .   [1 4 ]   J.  Hu   a n d   M .   B u rm e ste r,   " Co o p e ra ti o n   i n   m o b il e   a d   h o c   n e tw o rk s, "   in   Gu id e   to   W ire les Ad   Ho c   Ne two rk s S p rin g e L o n d o n ,   2 0 0 9 ,   p p .   4 3 57 .   [1 5 ]   Ju a n   Jo   Ja ra m il lo ,   R.   S rik a n t,   " A   g a m e   th e o ry   b a se d   re p u tatio n   m e c h a n is m   to   in c e n ti v ize   c o o p e r a ti o n   i n   w irele ss   a d   h o c   n e tw o rk s, "   Ad   Ho c   Ne two rk s ,   V o l u m e   8 ,   Iss u e   4 ,   Ju n e   2 0 1 0 ,   P a g e s 4 1 6 - 4 2 9 ,   I S S N 1 5 7 0 - 8 7 0 5 .   [1 6 ]   M a rc e la  M e ji a ,   sto P e ñ a ,   J o s e   L .   M u ñ o z ,   Os c a Esp a rz a ,   M a rc o   A .   A lza te,  " A   g a m e   th e o re ti c   tru st  m o d e f o on - li n e   d istr ib u ted   e v o lu ti o n   o f   c o o p e ra ti o n   in M A NET s, "   J o u rn a o Ne two rk   a n d   Co mp u ter   Ap p li c a ti o n s ,   V o lu m e   3 4 ,   Iss u e   1 ,   Ja n u a ry   2 0 1 1 ,   P a g e s 3 9 - 5 1 ,   IS S 1 0 8 4 - 8 0 4 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o a liti o n - F o r ma tio n   Ga me  Mo d el  fo r   E n erg y - E fficien t R o u tin g   in   Mo b ile  A d - ho   ( A b d elka b ir   S a h n o u n )   33   [1 7 ]   M .   F e leg y h a z i,   J. - P .   Hu b a u x ,   a n d   L .   Bu tt y a n ,   " Na sh   e q u il ib ria  o f   p a c k e f o r w a rd in g   stra teg ie in   w irele ss   a d   h o c   n e tw o rk s, "   IEE T ra n sa c ti o n o n   M o b il e   C o mp u t in g ,   v o l .   5 ,   n o .   5 ,   p p .   4 6 3     4 7 6 ,   m a y   2 0 0 6 .   [1 8 ]   E.   A lt m a n ,   A .   A .   Kh e ra n i,   P .   M ic h iard i,   a n d   R.   M o lv a ,   " No n - c o o p e ra ti v e   F o rwa rd in g   in   A d - h o c   Ne t w o rk s, "   INRIA T e c h .   Re p .   RR - 5 1 1 6 ,   F e b   2 0 0 4 .   [1 9 ]   K.  R.   A p a n d   A .   W it z e l,   " A   g e n e ric  a p p ro a c h   to   c o a li ti o n   f o rm a ti o n , "   I n ter n a t io n a l   Ga me   T h e o ry   Rev iew  ( IGTR ) v o l.   1 1 ,   n o .   0 3 ,   p p .   3 4 7 3 6 7 ,   2 0 0 9 .   [2 0 ]   P .   M ich iard a n d   R.   M o lv a ,   " A n a ly sis o c o a li ti o n   f o rm a ti o n   a n d   c o o p e ra ti o n   stra teg ies   in   m o b il e   a d   h o c   n e tw o rk s, "   Ad   Ho c   Ne tw . ,   v o l.   3 ,   p p .   1 9 3 2 1 9 ,   M a rc h   2 0 0 5 .   [2 1 ]   V .   S r in iv a sa n ,   P .   N u g g e h a ll i,   C.   Ch ias se rin i,   a n d   R.   Ra o ,   " Co o p e ra ti o n   in   wire les a d   h o c   n e two rk s,"   i n   P r o c e e d in g o f   th e   IEE I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   Co m p u te Co m m u n ica ti o n (INFOCOM) ,   v o l.   2 ,   2 0 0 3   p p .   8 0 8     8 1 7 .   [2 2 ]   M a n a m   V KC,  M a h e n d ra n   V ,   M u rth y   CS (2 0 1 4 ) ,   " P e rf o rm a n c e   m o d e li n g   o f   D T N ro u ti n g   w it h   h e tero g e n e o u s an d   se lf ish   n o d e s, "   W ire Ne tw   2 0 (1 ): 2 5 40 .   [2 3 ]   W a n g   Y,  S in g h a M   (2 0 0 7 ) ,   " O n   im p ro v in g   th e   e ff icie n c y   o f   tr u th f u ro u ti n g   in   M A NET w it h   se lf ish   n o d e s, "   Per v a siv e   M o b   Co mp u t   3 (2 0 0 7 ):5 3 7 5 5 9 .   [2 4 ]   S .   M a rti ,   T .   J.  G iu li ,   K.  L a i,   a n d   M .   Ba k e r,   " M it ig a ti n g   ro u ti n g   mi sb e h a v io u i n   mo b il e   a d   h o c   n e t wo rk s,"   in P ro c .   A CM /IE EE   A n n u a In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   M o b il e   C o m p u ti n g   a n d   Ne tw o rk in g   (M o b ico m ) ,   p p .   2 5 5 - 2 6 5 ,   Bo sto n ,   M A ,   A u g .   2 0 0 0 .   [2 5 ]   S .   Bu c h e g g e a n d   J. - Y.  L e   Bo u d e c ,   " Per fo rm a n c e   a n a lys is  o th e   CONFIDANT   p ro to c o ( c o o p e ra ti o n   o fn o d e s :   fa irn e ss   in   d y n a mic   a d - h o c   n e two rk s),"   in P r o c .   A CM   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   M o b il e   A d   Ho c   N e tw o rk in g   a n d   Co m p u ti n g   (M o b iH o c ) ,   p p .   8 0 - 9 1 ,   L a u sa n n a e ,   S w it z e rlan d ,   Ju n e   2 0 0 2 .   [2 6 ]   P .   M ic h iard i   a n d   R.   M o lv a ,   " g a me   t h e o re ti c a a p p ro a c h   to   e v a lu a te  c o o p e ra t io n   e n f o rc e me n me c h a n isms   i n   mo b il e   a d   h o c   n e two rk s,"   i n P ro c .   IEE E/ A CM   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   M o d e li n g   a n d   Op ti m iza ti o n   i n   M o b il e ,   A d   Ho c ,   a n d   W irele ss   Ne t w o rk s (W iOp t) ,   S o p h i   A n ti p o l is,   F ra n c e ,   M a r.   2 0 0 3 .   [2 7 ]   T a n u m a y   M a n n a ,   Iti   S a h a   M isra ,   " I m p le m e n tatio n   o f   re lay   b a se d   c o ll a b o ra ti v e   sp e c tru m   se n sin g   u sin g   c o a li ti o n a g a m e in   w irele ss   c o g n it iv e   ra d i o   n e tw o rk s, "   Co mp u ter &   El e c t ric a En g i n e e rin g ,   Vo lu m e   4 5 ,   Ju ly   2 0 1 5 ,   P a g e s   77 - 9 9 ,   IS S 0 0 4 5 - 7 9 0 6 .   [2 8 ]   A .   O m r a n a n d   M .   S .   F a ll a h ,   " A   g a m e - th e o re ti c   c o o p e ra ti o n   st im u lu ro u ti n g   p ro to c o l   in   M AN ET s, "   IAE NG  in ter n a t io n a l   jo u rn a o c o mp u ter   sc ien c e ,   2 0 0 8 .   [2 9 ]   J.  Ca a n d   U.  P o o c h ,   " Al l o c a te   fa ir  p a y o f f o c o o p e ra ti o n   in   w ire les a d   h o c   n e tw o rk u sin g   s h a p ley   v a lu e , "   P a ra ll e a n d   Distri b u te d   P r o c e ss in g   S y m p o siu m ,   In tern a ti o n a l,   v o l .   1 3 ,   p .   2 1 9 a ,   2 0 0 4 .   [3 0 ]   T .   Clau se n   a n d   P .   Ja c q u e t,   " Op ti m iz e d   L in k   S tate   Ro u ti n g   P r o to c o l   (OL S R). "   RF 3 6 2 6 ,   IET F   N e two rk   W o rk in g   Gr o u p ,   Oc to b e 2 0 0 3 .   [3 1 ]   A .   Bo g o m o n laia   a n d   M .   Ja c k so n ,   " T h e   sta b il it y   o f   h e d o n ic  c o a li ti o n   stru c t u re s, "   Ga me a n d   Eco n o mic   Beh a v io r v o l.   3 8 ,   p p .   2 0 1 2 3 0 ,   Ja n .   2 0 0 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.