I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8 ,  p p.  29 79~ 2 987   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5 . pp 297 9 - 2987     2979       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   E nerg y  A w a re Ro ut ing  P ro t o co f o r  E nerg y  Co ns t ra i ned M o bile  Ad - h o c Net w o rk s       N a de e m  I q ba l M o ha m m a Sha f i e  B i n A bd L a t i f f Sha f i i  M uha mm a d A b dul ha m i d   U n iv e r s iti T e k n o lo g i   M al ay s i a,  M al a y s i a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T   A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   N ov  27 ,  201 7   Re v i se d   D ec 3 1 ,  2 01 7   A ccep t ed   J ul  1 0 ,  201 8       D y na m i c  t opol og y   c ha ng e  a nd  de c e nt r a l i z e d m a k e s  r out i ng  a  c ha l l e ng i ng   t a s k  i m obi l e  a d hoc   ne t w or k .  E ne r gy   e f f i c i e nt  r out i ng   is   t he  m os t   c ha l l e ng i ng  t a s k  i n M A N E T  due  t o l i m i t e d e ne r gy  of   m obi l e  no de s .  L i m i t e p o w er  o f  b at t er i es  t y p i cal l y   u se   i n M A N E T ,  a nd t hi s  i s  n ot  e a s y  t o c ha ng e  or   r ep l ace  w h i l e r u n n i n g  co m m u n i cat i o n N et w o r k  d i s o r d er  can  o ccu r  f o r   m an y   f a c t or s  but   i n m i ddl e   o f  t h es e f a ct o r s  d ef i ci en c y  o f  en er g y  i s  t h e m o s t   s i g ni f i c a nt  one  f or  c a us i ng  br ok e n l i nk s  a nd  e a r ly  p a r titio n  o f  th e  n e tw o r k E v e nl y  di s t r i but i o n of  p ow e r  be t w e e n node s  c o ul d  e nha nc e  t he  l i f e t i m e  of  t he   ne t w or k ,   w hi c h l e a ds  t o i m pr ov in g   o v er al l  n et w o r k  t r a ns m i s s i on a nd   m i ni m i z e s  t he  c onne c t i on r e que s t .  T o di s c our s e  t hi s  i s s ue ,   w e   pr o pos e  a E ne r gy  A w a r e  R out i ng   P r ot oc o l  ( E A R P )  w hi c h c o ns i de r s   no de   e ne r gy  i n   r o u t e s ear ch i n g   p r o ces s  an d  ch o o s es  n o d es  w i t h  h i g h er  en er g y  l ev el s .  T h e   EA R P  a im  is  to  e s ta b lis h  t he  s h or t e s t  r ou t e  f r o m  s our c e  t o de s t i na t i o n t ha t   co n t ai n s  en er g y  e f f i ci en t  n o d es .   T h e p er f o r m an ce o f  E A R P  i s   ev al u at ed  i n   t er m s  o f   p ack et  d el i v er y  r at i o ,  n et w o r k  l i f et i m e,  en d - to - e nd de l a y   a nd  t hr o ug hp ut .  R e s ul t s   of  s i m ul a t i on d one  by  us i ng  N S 2 ne t w or k  s i m u la to r   s how s  t ha t  E A R P  c a n a c hi e v e  bot h hi g h t hr o ug hp ut  a nd  de l i v e r y  r a t i o,   w h er e as  i n cr eas e n et w o r k  l i f et i m an d  d ecr eas es  en d - to - en d  d el ay .   Ke y wo rd :   AO D V   E n e rg y - e f f ic ie n t   M AN E T   P o we r - a w ar e m et r i c s   R o ut i n p r ot oc ol s   C opy r i g ht   ©  201 8   I n s tit u te  o A d v anc e E ngi ne e r i ng an d Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   N ad ee m  I q b al   U n i v e r s iti T e k n o lo g i M a la y s ia ,  M a la y s ia .   E m a il:  n di qba l @ gm a i l . c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   N o f i x  h os t  a n d r ou t e r  i s  pr ovi di n g  a n  a c c e s s  poi nt  i m obi l e  a d h oc  n e t w or k .   D at a p ack e t s  ar e s e n t   an d  r ecei v ed  b y  p o r t ab l e u s er s  a w a y   f r o m  t h e acce s s  p o i n t  b y   u s i n g   w i r el es s  co m m u n i c at i o n  cap ab i l i t y  o f   m obi l e  n ode s  t h r oug h  ot h e r   n e i gh bou r i n g n ode s  bui l di ng a c t i v e   n e t w or ks   [1 ] ,   [2 ] ,   [3 ] C o m m u n ic a tio n   b et w ee n   m o b i l e n o d es  i s  d o n e b y  i n t er m ed i at e n o d es  d i r ect l y  o r  i n d i r ect l y   [4 ] ,   [5 ] ,   [6 ] .   D u e t o  s ecu r de pl oy m e n t s  a n n on - r es t r i ct e d  f eat u r es  o f  M A N E T s ,  i t  i s  v er y  ap p r o p r i at e an d  s t a n d ar d  f o r  ap p l i cat i o n s  l i k e   m ilita r y  o p e r at i o n s ,  e m er g en c i es  an d  n at u r al  d i s as t er s   [7 ] ,   [ 8] ,   [9 ]   F i g u r e 1  d em o n s t r at es  an  i n s t an ce o f  M A N E T .  M o b i l e n o d es  af f ec t ed   m o s t l y  b y  e x h a u s t i n g  b at t er y   po w e r .  M A N E T  n ode  de pe n d s  on  po w e r  or  e n e r gy .  D u e   to  th e  li m ita tio n  o f  e n e r g y  r e s o u r c e s  a n d  it is   n o t   pos s i bl e  t o pr e s e r v e  e n e r gy   f or  a  l ong e r  t i m e ,  t r a n s m i t t i ng  or   r e c e i v i ng  m a y   s t op  f or   t h e  i r r e g u l a r  pe r i od   w hi c h   l e a ds   t s e l f i s h   be h a v i ou r   of   n ode s   [ 1 0] D a t a   f or w a r di n g   i n   t h e   r ou t e   don e   w i t c oope r a t i v e   n ode s   w hi c h   a r e   a c t i v e .  A   pa c k e t  f or w a r di ng  m a y  s t op  b y  s e l f i s h  n ode s  f or   s a vi ng   t h e i r  en e r g y   w h i ch  c au s es   in e f f ic ie n t d a ta   tr a n s m i s s io n   [ 11] ,   [ 12] E nha nc e m e nt  o f  ne t w o r k l i f e t i m e  c a n a c hi e ve  t hr o ug h e ne r g ef f i ci en t  o p er at i o n s .  C o n s eq u en t l y ,  en er g y  e f f i c i e nc y i s  vi t a l  s i g ni f i c a nc e  i n t he  d e s i g ni ng o f  r o ut i n al g o r i t h m   f o r  t h e ap p l i cat i o n s   i n  s u ch   n et w o r k s ,  an d  s t r ea m l i n ed  p r o ced u r es  ar e acu t e t o  i n cr eas e t h e n et w o r k   lif e ti m e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SSN :   20 88 - 8708   I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng,   V o l.   8 , N o 5 O c t o be r  201 8   :   2 979   -   2987   2980       F i g ur e  1 M o b ile   ad  h o c n et w o r k       M ax i m i zi n g  ev er y  n o d e l i f et i m e i n  t h n et w o r w h i c h i nc r e a s e s  t he  o ve r a l l  l i f e  o f   ne t w o r k a nd   m i n i m iz i n g  to ta l e n e r g y  c o n s u m p tio n  o f  t h e  r o u te  a r e  e s s e n tia l f e a tu r e s  o f  E n e r g y  E f f ic ie n R o u ti n g   P r o t o c o l s .  M a i nt a i ni n g t he   ne t w o r f unc t i o ni n g l o n ge r  t i m e   a s   m uc h a s  p o s s i b l e  i s  t he  f o c a l  d e t e r m i na t i on  of   E n e r gy  E f f i c i e n t  R ou t i ng  P r ot oc ol s   [ 1 3] ,   [ 1 4] ,   [ 15] .   T r a ns m i t t i n g,  r e c e i vi ng a nd  s l e e p i ng  s t a t e s  o f  no d e s  ar en er g y  co n s u m p t i o n  s t at es  i n  MA N E T .  I n  co m p ar i s o n   w i t h  s l eep ,  s t at n o d e co n s u m es   m o r e en er g y   w h e n   t r an s m i t t i n g .  W h e n  n o d es  ar e  n o t  t r an s m i t t i n g  o r  r ecei v i n g  an y   s i g n al  i s  cal l ed  s l eep  s t a t m ea n s   n o d es  ar e   id le .  T o   ach i ev e   t he   l ong e r   ne t w or k  ope r a t i o n a l o b j e c tiv e ,   n ode  e n e r gy  c o n s um pt i on  s h o u l d be  r e du c e d n ot   o nl y  d ur i n g t he  t r a ns m i s s i o n b ut  a l s o  d ur i ng  s l e e p  s t a t e s   [ 16] [ 17] .  Mo b i l e n o d es  ar b at t er y - po w e r e d,  du e  t th is ,  b a tte r y  p o w e r   i s  a v al u ab l e s o u r ce t h at   h as  t o  b e cau t i o u s l y  u s ed  b y  t h n o d es  t o  ev a d e an  ear l y  n et w o r k   p a r t i t i o n a nd  he nc e   t he  s t ud a nd  t he  o p e r a t i o n o f  p o w e r - a w a r e  a lg o r it h m s   f o r  M A N E T  q u ite  e s ta b li s h e s  a   m as s i v e ar ea f o r  r es ear ch er s .   T h e  tr a d itio n a l r o u tin g   s c h e m e s  ca n n o t  b e ap p l i ed  as  t h ey  ar u n ab l e t o  d et ect  n o d es '  r em ai n i n g   en er g y  a n d  t h e co s t  as s o ci at e d   w i t h  r o u t i n g  d at a p ack et .  I n  r ecen t  p as t ,  s o m e e n er g y  e f f i ci en t   s ch e m e s   h av e   s h o w n  a  m o r a ttr a c ti v e   s ol u t i on   f or  n ode  s e l f i s hn e s s .  H o w e v e r ,  t h e   m a j or i t y  o f  t h e  c ur r e nt  e ne r g e f f ic ie n t   s c he m e s  s ho w s   l i m i t a t i o ns  t o  d e a l   w i t h s e l f i s no d e s  d ue  t o  t he   m e t ho d  u s e d  a nd  i t s  c o ns e q ue nc e s   i n t he   i n accu r at m a k i n g  o f  t h e d eci s i o n .  M o r eo v er ,  t h es e p r o t o co ls  d e m o n s tr a te   o u t d at ed  u n r es t r ai n ed  l ear n i n g  o f   ot h e r  n ode s  a n co nt i nuo us l y   f un c t i on t o ov e r h e a r   w hi c h c r e a t e s  hi gh  c o n t r ol  ov e r h e a d i n  t h e   n e t w or k a n co n s u m e s   m o r e en er g y .       2.   R EV I EW  O F  EX I S TIN G  W O R K   S ev er al  en er g y - a w ar e r o u t i n g  p r o t o co l s  h av e p r es en t ed   b y  r es ear c h er s   f o r  t h m o b i l e ad - ho c   ne t w o r k.   A ut ho r s  i n   [ 18]   r eco m m en d ed  A O D V - E E R  (e n d - to - e n d  r e lia b le   A O D V )  r o u te  r e lia b ilit y   in   A O D V   f r o m  t h s o u r ce  n o d e t o  d es t i n at i o n  n o d e.  T h i s   s ch e m s el ect s  a p at h  t o  t h e d es t i n at i o n   w i t h   t h e   m i n i m u m   r at e o f  p ack et  d r o p p i n g .  I f  t h e r e i s  a b r eak ag e i n   t h e d at a p at h  o f  t h e p r i m a r y r o u t e ,   t h e n  a   m ech a n i s m  cal l ed   b ack w ar d s  r o u t e en t r y  i n i t i at es ,   a n d  it i n c r e a s e s  th e  r o u te  s ta b ilit y  b y   s e le c ti n g   th e   m o r e  s ta b le  p a th  f o r   s e nd i ng d a t a  f r o m   s o ur c e  no d e  t o  d e s t i na t i o n no d e .  I t he   b e gi n ni n g i t  c ho o s e s  a  p a t w i t h t ho s e   no d e s   w hi c ha ve   s ta b le  lin k s  a s  a  s u b s titu te   f o r  h o p - by - h o p  s el ect i o n .   T h er ef o r e,  i t   d eg r ad es  t h e l i n k  b r eak ag e   p r o b a b ilitie s  a n d  f a ilu r e  o f  t h e  n e t w o r k .  I n  a d d itio n  to  th i s ,  e n d - to - e nd   n ode   r e lia b ilit y  i s  p r io r itiz e d  in   t he   s e le c tio n  o f  p r i m a r y  r o u te s   w it h  h ig h  c o n s is te n c y .  I t  ad d s  ex t r a f i el d s  i n  t h d at a p ack et  ( B R R )   B ac k w ar d_R e l i abl e _R o ut e ,   a nd   t he  o t he r  o ne  i s   ( B ID )  B a c k w a r d _ ID .     N ode  a ddr e s s  i s   k e pt  b y   B ID   f or  s t a n db y  pa t h  t t he   de s t i na t i on   w hi l e  B R R  k e e ps  t r a c ks  on  r ou t e   c o n s is te n c y   to   th e   d e s ti n a tio n   n o d e   f r o m   t h e   n ode   of   B ID .   I n   ca s o f   an y   r o u t e,   b r eak a g o ccu r s   b et w ee n   n ode s ,   t he   s e c o nd a r y r o ut e  i s   c he c ke d   f o r  s ub s t i t ut i o n o f   t he   br ok e n  l i nk .  B I D  da t a i s   s ear ch ed  b y  t h at   n o d e i n   t he   e ve nt  o f   no  s ub s t i t ut e  r o ut e  f o u nd .  H o w e ve r ,  t he r e  i s   no  s o l ut i o f o r  e r r o r  i AO D V - E E R a s i t  d o e n o t   p r o v i d e an y  t ec h n i q u e t o  d eal   w i t h   n o t i f i cat i o n  o f  er r o r  f r o m  n o d es .  M o r eo v er ,  r el i ab l e r at es  o f   h o p s  ar e u s ed ,   an d  i t   s el ect s  r o u t es   w h i c h  ar e t h m o r e r el i ab l e r at e,   w h i l e  co m p u t at i o n  o f  r el i ab i l i t y  r at e co n s u m e s  e n er g y   an d  i t  cau s e s  t h e  s o u r c e  to  d e s tin a tio n  d e la y   w h e n  n o d e s  a r e  in   h ig h   m o b ilit y .   F u r t h e r m o r e ,  it d o e s  n o pr ov i de  a ny   m e c h a ni s m   f or  t r a c k i ng  l i nk  br e a k a g e ,   a n d  th e r e  is   n o  u p d a te   f o r  lin k  q u a lit y .   F o r  e f f ic ie n t r o u t e   s e le c tio n   [ 19]   pr o pos e d   M - A O D V  it  s e le c t s  e f f ic ie n t r o u te   b y   us i n g o ve r he a r i n g b a c kup  r o ut e .  T hi s   s c he m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng   I S S N :  2088 - 8708     E ne r gy  A w ar e  R out i ng P r ot oc ol  f or  E ne r gy  C ons t r ai ne M o b ile  A d - H o c  Ne t wo rk s   ( N ade e m  I qbal )   2981   co m b i n es  t h e ch ar act er i s t ic s   o f  AO D V - AB L  a n d  A R - A O D V  a l g or i t hm .  M or e ov e r ,  i t he   f i r s t  p h a se ,   it  ch eck s  f o r   t he   al t er n at i v r o u t e i n  d at a p ack et  f o r w ar d i n g   i f  th e r e  is  n o  a lte r n a tiv e  i s  th e r e  o r  a lte r n a tiv e  i s   a l r e a d y  e xp i r e d  t he n i t  go e s   i t he   s e c o nd  p ha s e  b y   us i n A O D V - A B L  l o cal  r o u t e r ep ai r ,   o r  it u s e s   an   a lte r n a ti v e  r o u te   f o r  it  w i t h o ne - ho p  ne i ghb o ur .   F ur t he r m o r e ,  o ve r he a d  i n f o r m a t i o n i s   c o m p a r e d   w i t h t he   ta b le  o f   t he   m a i n r o ut e ,   a n d  it   w il l b e  r e p la c e d   w it h  b e tte r  r o u te  e n tr y  i n  th e  r o u tin g  ta b le .  H o w e v e r ,  in  r o u te   d i s co v er y  p r o ces s  M - A ODV   u s e s  t h e  b o t h   AR - AODV  a n d   A O DV - A B L  s ch em e s ,   a n d  as   a r es u l t ,  i t  ad d s  t h e   l at en c y   o f  b o t h   al g o r i t h m s .   T h er ef o r e,   i t   i n cr eas e s   p ack et   d el ay  an d   r ed u ce s   o v er al l   n e t w o r k   p er f o r m a n ce.   M o r eo v er ,  i t  s av e s   b o t h   m ai n  r o u t e an d  al t er n at i v e r o u t e i n f o r m at i o n  at  t h e s a m e t i m e i n   t he   r o u tin g  ta b le .   T h er ef o r e,  a   s i gni f i c a nt   a m o un t  of   m e m or y ,  ba n d w i dt h ,  a nd e n e r gy  i s  c on s um e d du e  t r ou t i ng  t a bl e  u pda t e   w h i c h c a us e s  t hi s  s c he m e  t o  b e c o m e  i ne f f i c i e nt .  F ur t he r m o r e ,   d ue  t o  c ha nge  i n ne t w o r k c o nd i t i o n a l t e r na t e   r o u t e i s  n o t  n eces s ar i l y  a n  o p t i m al  r o u t e;  t h er ef o r e i t  b eca m e o b s o l et e as   t he   d i s co v er y  o f   al t er n at e r o u t e i s  i n   t h e s a m e i n t er v al  o f  t i m e a s   th e   o r i gi na l  r o ut e   w a s  f o u nd  d ur i ng t h e s a m e r o u t e d i s co v er y  p r o ces s .     A  d i f f er en t  r o u t e  r ep ai r  ap p r o ach  f o r  t h m o b i l e ad - h oc   n e t w or k  di s c us s e d i n   [ 20] T he y p r o po s e m u ltic a s i n   A O D V   p r o to c o l w it h   m a x i m u m   e n e r g y   lo c a r o u te   r e p a ir  ( A O D V - L R R ),   fo l i n k  b re a k a g e   i t   u s e s  l o cal  r o u t e r ep ai r  t ech n i q u e.  A l s o ,  i t  r ep ai r s  t h e r o u t e  i n  cas e o f  e n er g y  d ep l et i o n  o f  t h n o d e f r o m  t h e   s a m e  p o i nt   w he r e   t he  b r e a k a g e  oc c u r s  de pr i v e d of  i n f or m i n g s e n de r   n ode .  I t  f ol l o w s  t w o p h a s e s ,  f i r s t l y  i t   ch o o s es   t h p at h   an d   d el i v er s   t h d at p ac k et s   t o   t h e  r i g h t   n o d i n   t h e   d es t i n at i o n .   T h e   i n t er m ed i at n o d s el ect s   s en d er   n o d e b y  h i g h er   en er g y  l e v el s  o f   n ei g h b o u r   n o d e a m o n g o t he r   no d e s  i n t he   n e t w o r k.  T he r e f o r e ,   i t  a l w a ys  c ho o s e s  t he   no d e s   w h i c ha ve   hi g he r  e ne r g l e v e l s  i n r o u t e  s e l e c t i o n.  I t he  s e c o nd  p ha s e  i f  a n l i n k  b r eak a g e d u t o  n o d m o b i l i t y  o r  en er g y  r ed u ct i o n   i t  r eco n s t r u ct s  r o u t e  b y   u s i n g   l o cal  r o u t e r ep ai r   te c hn i q ue   f r o m  t he  p o i nt   w h e r e  i t  b r e a ks .  H o w e ve r ,   t he r e  i s   no  p r o vi s i o f o r   m ul t i p l e  l i nk  b r e a ka ge  a t  t he   s a m e   p o in t in  A O D V - L R R .   Mo r eo v er ,  i t  co m p ar es  r o u t e  en er g y   l ev e l s   f o r  b et t er  r o u t e s el ect i o n   w h i c h   de v ou r s  e n e r gy  a n d c r e a t e s   de l a y s .  I n  a ddi t i on t o t h i s ,   t he r e  i s   no   m e c ha ni s m   t o  s e nd  r o ut e  b r e a ka ge   i nf or m a t i on  t o s e n de r  n ode   w hi c h  i nt r odu c e s  pa c k e t  e r r or .     In   [ 21]   E n h an ced  R ecei v er  B as ed  A O D V  ( E R B _ A O D V )  p r o p o s ed .   T h i s  s ch e m w o r k s  i n  t w o   d if f e r e n t s ta g e s  d is c o v e r y  a n d   m ai n t en a n ce s t ag e.  I n   t h f i r s t  s t a g e,  s e n d er  n o d e ch eck s  i t s  r o u t i n g  t ab l f o r   e x is t in g  r o u te  to  th e  d e s ti n a ti o n  if  n o  r o u te  is  a v a ila b le  th e n  it b r o a d c a s ts  th e  c o n tr o l p a c k e t to w a r d s  s e n d e r   n o d e i n  s ear ch  o f  a p at h  t o  t h e  r ecei v er   n o d e.  Mo r eo v er ,  i t   m i n i m i zes  t h e co n t r o l  o v er h ead   b y  u s i n g  b r o ad cas t   co n t r o l  p ack et  i n  r o u t s ear ch   i n   m ai n t en a n ce s t a g w h i c h  r ed u ces  o v er h ead   w h e n  n o d es  a r e i n  h i g h   m o b i l i t y   an d  l o ad .  F u r t h er m o r e,   i t   u s e s  t h e  r ecei v er  co n t r o l  a g en t ,  s o   t h at  r ecei v er   n o d e co n t r o l s  co m m u n i cat i o n s t a t us   i n   t h m ai n t en a n ce s t a g e.   H o w e v er ,   E R B _ A O D V   r o u t d i s co v er y   p r o ces s   t ak e s   l o n g er   t i m w h i ch   cr eat e s   n et w o r k  o v er h ead .  I n  ad d i t i o n  t o  t h i s ,  t h er e i s  n o  co n s i d er at i o n  f o r  q u al i t y  o f  a l i n k   w h i l s el ect i n g  a n   i n t er m ed i at e n o d e a n d  d u e t o   v ar i ab l e l i nk  na t ur e  b r e a ks  t he  l i n s i g ni f i c a nt l w h i c h i nc r e a s e s  r e t r a n s m i s s i o n   o f  d at a p ack et ,  a n d  i t  co n s u m e s   m o r e en er g y .   A n o t h er  s ch e m e E n h an ced   A O D V s u g g e s t ed  i n   [ 22] .  I cal cu l at e s  i n  t h f i r s t  s t ep   t h e  t o t al  n o d es  a n d  act u al  p o w er  o f  t h o s n o d es  i n  t h e r o u t e,  l at e r  o n ,  i f  a n y  p at h  o r   l i nk   f a i l u r e  i s   f oun d i t  c h e c ks   f or  t h e   n um be r  of   h ops  da t a   s o f a r  t r a v e l l e d a n d r e m a i ni ng   n um be r  of   h ops  t o   r each  t h e  d e s t i n at i o n .   A l s o ,  an  al t er n at e d at a p at h   u t i l i zed   f o r  i m p r o v i n g  d at a d el i v er y  r at i o .  H o w e v er ,  t h er i s   n m e c h a n i s m   i n E nh a n c e A O D V  t o de a l   w i t h  e r r or  a s  t h e r e  i s   n o r e por t i n f or  n o de s  i n e r r or  a l s o i t   cal cu l at e s  h o p s  an d  n o d e en er g y  i n  p at h   s el ect i o n  a n d   in   h i g h   m o b ilit y  n e t w o r k   m o d e l it c r e a te s  th e  d e la y .   B et t er   r o u t s el ect i o n   a n d   r o u t r ep ai r   i s   p r o p o s ed   in   [ 23]   a nd   na m e d   i t   B - A ODV.   R e v e r s e   r o ut e   r eq u es t  B - R R E Q  i s   us i n g i n t hi s  s c he m e  i n c a s e  o f  R R E P  f o r  s e a r c hi n g r o ut e s .  B - RRE Q   i s u s i n g  a s a  c o n t r o l   m es s ag f o r  r ev er s e r o u t e e s t ab l i s h m e n t .   A t   f i r s t  o cc u r r en ce o f  B - R R E Q  no d e  i n s o u r c e  s a ve s   ne xt  ho p   in f o r m a tio n   a n d   d a ta   tr a n s f e r   s ta r ts .   H o w e v e r ,   i B - R R E Q   r o ut i n t ab l i s   u p d at ed   f o r   each   B - R RE Q   a nd   R R E Q  i nf or m a t i on   w h i c h  r e q u i r e s   m or e  e n e r gy  a n d pr odu c e s  n e t w or k  de l a y .  M or e ov e r ,  i t  doe s  n ot   s h a r e  l i n b r eak ag i n f o r m at i o n   f r o m   s e n d er  n o d w h i c h   cr eat e s  p ack et  t r a n s m i s s i o n   er r o r .   T o  r e d u ce  l i n k   f ai l u r e,   a   m e t h od i s  s ug g e s t e d i n   [ 24]   t o  r ep ai r  a l i n k  t h r o u g h  p r ev e n t at i v e l o cal  r o u t e r ep ai r  i n  b as i c A O D V   s ch e m e.   M o d i f i ed  A O D V  co m p ar es   n o d e r es i d u a l  e n e r gy  b y   t w o di f f e r e n t  v a l u e s  of   t h r e s hol w hi c h  pr ov i de s   i n f o r m at i o n  ab o u t  l i n k   f ai l u r e an d  t y p e o f  o p er at i o n .   A f t er  ch eck i n g  t h e p ar t i cu l ar  l e v el  o f  n o d e r es i d u a l   e n e r gy ,  i t   w i l l  pr ov i de  i nf or m a t i on  of  i n s uf f i c i e nt  n ode  e n e r gy   t o s t op s e n di n g  da t a  pa c k et s   f r o m  t h e s p eci f i ed   n o d e b y   m o d i f y i n g  r o u t e r eq u es t  an d  r o u t e r ep l y  d at a p ack e t s .  H o w ev er ,  t h i s   s ch e m e p er f o r m s  an  ad d i t i o n al   pr oc e du r e  of  n ode  r e m a i n i n g e n e r gy  c o m pa r i s on   w i t h  t w o di f f e r e nt  t h r e s h ol d v a l u e s  w hi c h  pr odu c e s  t he   d el ay  i n  cas e o f  n o d es  ar e  i n hi g m o b i l i t y.  M o r e o ve r ,  t he r e  i s  no   m e c ha ni s m  t o  d e a l   w i t no d e  e r r or   r eco m m e n d at i o n s .   L i m ita tio n  o f  R e v e r s e   A O D V  ( R - A O D V )  s ch e m e i s  co n s i d er ed   i [ 25]   a n d pr op os e ( S E A R - A O D V )   S t ab i l i t y   an d   E n er g y  A w ar e R e v er s e A O D V  s c h e m e.   I t   co n s i d er s  n o d r el i ab i l i t y  f act o r  w h i c h   c o n ta in s  e n e r g y  a n d  r o u te  s ta b ilit y  a s  a   m e tr ic .  I t s e le c t s  a   p r im a r y  p a th   f o r  th e  r o u te   w i t h  h i g h e r  r e lia b ilit y   f act o r  f o r  d at a s en d i n g ,  an d  i t  ch o o s es  t h e s eco n d ar y  r o u t e b y   n ex t   h i g h - r e lia b ilit y   f a c to r .  A ls o ,  it b r o a d c a s R - R R E Q  a n d  R R E Q  p ack et s  t o  s o u r ce  n o d e as   w el l  a s  d es t i n at i o n  n o d e t o  r ed u ce r o u t e   m ai n t e n an ce  p r o ces s .   H o w e ve r ,  t hi s  s c he m e   us e s   R - R R E Q  a n d R R E Q  br oa dc a s t   w hi c h  pr odu c e s   m o r e o v er h ead  an d  e n er g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SSN :   20 88 - 8708   I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng,   V o l.   8 , N o 5 O c t o be r  201 8   :   2 979   -   2987   2982   co n s u m p t i o n   w h i ch  cr eat es  t h e d el a y  i n  d at a t r a n s m i s s i o n .   M o r eo v er ,  t h w ea k er  s i g n a l  o f  i n t er m ed i at e n o d e s   i s  ch eck ed  f o r  each  t i m e t o  v er i f y  p at h  av ai l ab i l i t y  i n  t h e  r o u t i n g  t ab l e.  F u r t h er m o r e,  t h er e i s  n o   m et h o d   pr ov i de d t o  de a l   w i t h t r a ns i e nt  l i n k f a i l ur e s  d ue  t o  no de s  c o nge s t i o n a nd  o t he r  c a u s e s  o f  l i n k f a i l ur e   n o tif ic a tio n s .   T a bl e  1  de l i be r a t e s  t h e   s um m a r y  a n d pr ov i de s  a  c o m pa r i s on  of  di s c us s e d r ou t i n g   s c h e m e s .   A s s o ci at ed  p ar a m et er s  l i k e   d et ect i o n   m ec h a n i s m  o f  p at h  b r eak a g e,   m a i nt e na nc e  o f   r o ut e ,  f r e q ue nc y t o   di s c ov e r  r ou t e ,  ov e r h e a ds  of  r ou t i ng  a n d s t a bi l i t y  o f  r ou t e s .       T a bl e   1.  C om pa r i s on  a n S u m m a r o R e por t i ng   a nd  l i nk  F ai l u r e  S ch em es   S c h em es   M e t h o d o l o g y   D e t e c tio n   M e c ha ni s m   R ou t e   M ai n t en an c e   R ou t e   D i s c ov e r y   F r e q u e n c y   R ou t e   S ta b il it y   R o u t i n g   O v er h ea d s   M - A ODV [ 1 9 ]   2 0 1 6   B a c k u p  r o u t e   H el l o - b a s ed   C on v e n t i o n a l   Lo w   M e d i u m   Mo d e r a te   ER B - A ODV [ 2 1 ]   2 0 1 5   L o cal  r e p ai r   H el l o - b a s ed   C on v e n t i on a l   H i g h   Lo w   Mo d e r a te   S E AR - A ODV [ 2 5 ]   2 0 1 5   B a c k u p  r o u t e   L i n k   La y e r   B a s ed   C on v e n t i o n a l   H i g h   Lo w   H i g h   AO D V - EER   [ 1 8 ]   2 0 1 4   B a c k u p  r o u t e   Li n k  La y e r   B as ed   C on v e n t i o n a l   H i g h   Lo w   H i g h   AO D V - LR R [ 2 0 ]   2 0 1 4   L o cal  r e p ai r   H el l o - b a s ed   C on v e n t i on a l   H i g h   Lo w   H i g h   Mo d if i e d  A O D V [ 2 4]   2 0 1 4   L o cal  r e p ai r   H el l o - b a s ed   C on v e n t i on a l   H i g h   Lo w   Mo d e r a te   E n h a n c e d  A O D V [ 2 2]   2 0 1 3   B a c k u p  r o u t e   H el l o - b a s ed   I m p r o v e d   Lo w   M e d i u m   Mo d e r a te   B - A ODV [ 2 3 ]   2 0 1 3   B a c k u p  r o u t e   H el l o - b a s ed   C on v e n t i o n a l   H i g h   Lo w   H i g h       L oc a l l y   r ou t e   r e pa i r   m e t h od  i s  us e d t o r e pa i r   l i n br e a k a ge   i m os t l y   pr opos e d r ou t i n s c h e m e s .   H o w e v er ,  t r ad i t i o n al  r o u t m ai n t en a n ce  m ec h a n i s m   w h i ch  p r o d u ces   m o r e an d   m o r e r o u t e d i s co v er i e s .   M o r eo v er ,  t o  d et ect  l i n k  b r eak ag e  l i n k - la y e r  b a s e  o r  H e llo - b as ed   m et h o d  i s  co n s i d er ed .  F u r t h er m o r e,  d ef a u l t   H e llo - ba s e m e t h od de l i be r a t e d i n   m os t  of  t h e  o n - d e m a nd  r o ut i n g s c he m e s  w h i c a r e  m o r e   s us c e p tib le  f o r   no t i f i c a t i o n s  o f  l i n f a i l ur e  a nd  c o nt i nuo us l s t a t e s  a b o u t   b r o ke n l i n k i n t he   ne t w o r w i t ho ut   c o n s i d e r i n di s r u pt i on   of   t r a ns m i s s i on  due   t l i n k   c on g e s t i o n .   T o  pr op os e   a   n e w  e n e r gy - a w a r e   r o u tin g  p r o to c o l is   th e   m a i n c o nt r i b ut i o n o f  t hi s  p a p e r   t h a t  i n c or por a t e s   w i t h  e n e r gy  a w a r e  c on c e pt  i n  r ou t i ng  pr ot oc ol  de s i g n   w h i c p r o l o n g s  n et w o r k  l i f et i m e an d  p r o v i d es  r el i ab l e d at a d el i v er y   f r o m  s o u r ce t o  d es t i n at i o n .  T h e s u g g es t ed   pr ot oc ol  doe s   n ot   u s e   m or e   c on s t r a i nt s   a n u t i l i z e s   f e w e r   r e s ou r c e s ,  du e   t o  th is  it i s   m o r e   a p p r o p r ia te   f o r   r es o u r ce co n s t r ai n t s  n e t w o r k   en v i r o n m e n t s .  T h es e f eat u r e s  m ak e E n er g y   A w ar e R o u t i n g   P r o t o c o l  ( E A R P )  a   s u ita b le  c h o ic e  f o r  a p p lic a tio n  in  M A N E T  in  c o m p a r is o n   w i th  e x i s ti n g  s c h e m e s .       3.   T H E  P RO P O S E D E ARP  S CH E M E   T h is  s e c tio n   ill u s tr a te s  th e  d e ta ils  o f  p r o p o s e d  E n e r g y   A w a r e  R o u ti n g  P r o to c o l ( E A R P ) .   B e f o r e   d i s cu s s i n g  d es i g n  f act s  o f  E A R P ,  cer t ai n  as s u m p t i o n s   u s ed  i n  t h e p r o t o co l  d es i g n  el ab o r at ed  f i r s t .     3. 1.   A ss u m p t i o n s   E n e r gy   A w a r e  R out i ng  P r ot oc ol  ( E A R P )   de v e l ope w i t h  f ol l o w i ng f u n d a m e n ta l a s s u m p tio n s :   a.   N ode s  a r e  n ot  a dde or  r e m ove d f r om  t h e   n e t w or k  a f t e r  i n i t i a l  de pl oy m e n t .   b.   A l l   n o d es  u s e t h s h ar ed  b i d i r ect i o n al   w i r el es s  ch a n n el  f o r  d at a co m m u n i cat i o n .   c.   S a m e  s i gn a l  a t t e nu a t i on  i s  us e d f or  c om m un i c a t i on  be t w e e n   t w n ode s .   d.   A ll n o d e s   d is tr ib u te  a r b itr a r il y  p o s itio n ,   m o v e m e n t a n d  i n itia l e n e r g y .     e.   L i n k  l a y er  o f  t h n o d e i s  u s ed   t o  r ead  en er g y  i n f o r m at i o n  o f   t h at  n o d e t h r o u g h  t h e p h y s i cal  i n t er f ace ,   a nd   i t  i s  cap ab l e o f  r es p o n s e n et w o r k  l a y er .     3. 2.   R es ea rch  M et h o d   T h e d es i g n  o f  E A R P  co n t r i b u t es  en er g y  b al an ci n g  b et w een  n o d es ,  en er g y  e f f i ci e n t  r o u t e  s el ect i o n ,   n o d e en er g y   m o n i t o r  an d  e f f i ci en t  r o u t m ai n t en a n ce.  E A R P  u s e s  t h o s m o b i l n o d es  i n  r o u t e s el ec t i o n   w h i c h ha ve   hi ghe r  e ne r g y l e v e l s ,  a nd  i t  e ns ur e s   t ha t   t he   s el ect ed  r o u t e f r o m   s o u r ce t o  t h e  d es t i n at i o n   n o d e i s   t h e  s h or t e s t  r o u t e   f or  da t a  t r a n s f e r .   A   C o m bi n e d R out i ng   F u n c t i on  ( C R F )   us e s  H op c ount s  a n n ode  e n e r gy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng   I S S N :  2088 - 8708     E ne r gy  A w ar e  R out i ng P r ot oc ol  f or  E ne r gy  C ons t r ai ne M o b ile  A d - H o c  Ne t wo rk s   ( N ade e m  I qbal )   2983   as  a  w e i g h t   w h i c h  i m p l e m e n t ed  as  a  m et r i c.  N o d e r em ai n i n g  e n er g y  a n d  H o p  co u n t s  ar e s u m   u p  an d   c o ns i d er ed  as  a  w ei g h t  t o  f i n d  o u t  t h C R F  co s t   a s  ill u s tr a te d  in   E q ua t i o 1 .     C o m b i ne d   R o ut i n F unc t i o =   λ   x   N o d en er g y   θ   x   H op c ou n t       (1 )     N ode   e n e r gy   a n h op  c oun t   i s   de n ot e by   w e i gh t s   λ   a n θ   w h i l e   t h e   s um   of   t h e s e   w e i gh t s   i s   e qu a l   t o   o n e .  ( λ  +  θ  =  1 ) .   I ni t i a l l y,   a e q ua l   p r o p o r t i o i s   g i ve t o   w e i gh t s   λ   a nd   θ   t o   ha ve   t he   s a m e   i n f l ue nc e   o p a t h   s e l e c t i o n,  b ut  t he y c a n c ha nge  a s  p e r  r e q ui r e m e nt s  o f  t he  a p p l i c a t i o n.  T he  no d e  c ho s e n i r o ut i n g p a t h   w h i c h   e nha nc e s  c o m b i ne   r o ut i n f u nc t i o n  a nd   t hi s   no d e  s h o w s  p er f ect   n o m i n ee f o r  m ee t i n g  t h co h es i v e s et   o f   r eq u i r e m en t s .  I n   n o d e s el ect i o n  p r o ces s  o n l y  t h o s n o d w i l l  b e ch o s en   w h o s e r es i d u al  e n er g y  i s   m o r e t h a n   t h e f i x ed  v al u e o f  t h e t h r es h o l d .  A n y  i n t er m ed i at n o d w h i ch  r ecei v es  r o u t e r eq u es t  p ack et  d u e t o   s o u r ce  n ode  br oa d c a s t  i t  a dds  i n f or m a t i on  of  t h e   n um be r  of  h ops  t i l l  n o w  t r a v e r s e d a n d i t s  r e m a i n i ng  e n e r gy   i n  t h e   h ead er  o f  t h e p ack et .   R o u t e  r eq u es t  p ack et   w i l l  d i s car d  i f   n o d e en er g y   v al u e i s  s m al l er  t h a n  t h e f i x ed   th r e s h o ld .  A t t h e  d e s ti n a tio n ,   a f te r   r ecei v i n g  r o u t e r eq u es t  p ack et ,  i t  i s  ad d ed   w i t h  h o p s   f i el d  an d  s en d  i t  b ack   t o  t h s o u r ce.  T h i s  p r o ces s  r e cap s  u n t i l   s o u r ce r ecei v es  t h r o u t e r ep l y  p ack et .   Mu l t i p l e r o u t e r ep l a y  p ac k et s   f r o m  d i f f er en t  p at h s   w i l l  r ecei v e at  t h e  s o u r ce n o d e.  T h f i n al  d eci s i on  m a de  b y  t h e  s ou r c e  n ode   on   r o ut i ng   c o s t o f  a ll r o u te s.     3 .2 .1 R o ut e  Se t up     E n er g y   A w ar e R o u t i n g  P r o t o co l  ( E A R P )  cu s t o m i ze s  t h e  co n t r o l  p ack et s  R R E Q  an d  R R E P  o f   A O D V  r o u t i n g  p r o t o co l  f o r   s el ect i o n  o f   s h o r t es t  as   w el l   as  en er g y  e f f i ci en t  r o u t f o r   s en d i n g  d at f r o m   s o u r ce t o  d es t i n at i o n .  N o d es   w i t h   h i g h er  r es i d u al  en er g y   l e v el s   f r o m   f i x  t h r e s h o l d  v a l u w i l l  b e s el ect ed  f o r   t h r o u t t h e d at p ack et .   M o r eo v er ,   b y   ch o o s i n g   t h s h o r t es t  p at h   w i t h   h i g h er   en er g y   l ev el   n o d es   al l o w s   E A R P  to  u t iliz e   f e w   n o d e s  i n da t a  t r a ns m i s s i on  w hi c h   m i n i m i z e s  ov e r a l l  e n e r gy  c on s um pt i on .   F or   i l l u s t r a t i o n,  o nl y t ho s e   no d e s  a d d e d  b y  up s t r e a m  no d e s   w h i c h ha ve   hi ghe r  e ne r g y l e ve l s .  C o ns e q ue nt l y,  i n   cas e o f  l ac k  o f  en er g y  l e v el  o f  a s p eci f i n o d w i l l  i g n o r e R R E Q  p ac k et  i n  r o u t e d i s co v er y  p r o ces s .   A   n et w o r k   s cen ar i o   i s   d e m o n s t r at ed   i n   F i g u r 2  ( a) ,   w h er n o d a   i s   s ou r c e   n ode   a n d   is   d e s ti n a tio n   n o d e .   O n l y   n o d es   w i t h   h i g h er   e n er g y  l e v el s   ar e s el ect ed   f r o m   t h s o u r ce  n o d to  m a k e   e n e r g y  e f f ic ie n r o u te   to w a r d s  d e s ti n a tio n  n o d e   d   f o r  s en d i n g  d at a.  I n i t i a l l y ,   R R E Q  b r o ad cas t ed  t o  al l  n o d es   w h i ch  ar e i n  t h e   n e i gh bor h ood of  s o u r c e  n ode   a ,  l a t e r  o n,  t he  e ne r g y l e ve l s  o f   no d e s  c o m p a r e d   w i t h  f i t hr e s ho l d  va l ue  a nd  i f   it is   f o u n d  le s s   th a n  R R E Q   p a c k e w ill d is c a r d   f r o m  t h a t n o d e .  A s  n o d e   j ,  m o r eo v er   t h er e w i l l   b e n o   p a r tic ip a tio n  f r o m  th a t i n  d a ta  c o m m u n ic a tio n ,  o th e r w is e   R R E Q  p a c k e w ill f u r t h e r  f o r w a r d e d  t o  n e ig h b o u r   n o d e an d  i t  m ar k s  a r es er v e r o u t e en t r y  f o r  t h e s o u r ce n o d a .   T h is  p r o c e s s  r e p e a ts  u n til th e  n o d e  in  th e   d e s tin a tio n  w ill  r ecei v e t h R R E Q  p ac k et .  N o d d   u n i ca s t  t h R R E P  p ack et  t o w ar d s   s o u r ce n o d wi t h   r ev er s e r o u t e.  S o u r ce n o d s el ect s  r o u t a  →  b  →  c  →  d   b y u s i ng E A R P   m e c ha ni s m ,  a s   t he  c ho s e n r o ut e  i s   s h o r t es t  a s   w el l  a s  e n er g y  a w ar e.  F i g u r e 3  r ep r es en t s  t h e f l o w c h ar t  o f  p r o p o s ed  E A R P  s ch e m e r o u t e   d i s co v er y  p r o ces s . M o r eo v er ,  an  i m p r o v ed  r o u t e r eq u es t   i s  d en o t ed  b y  I - R R E Q  a nd  I - R R E P  r ep r es en t s   i m pr ov e d r ou t e r ep l y .  F u r t h e r m o r e,  en h a n ced  el e m e n t s  i n  t h e d et ect i o n  o f  au g m en t ed  r o u t e s el ect i o n  ar e   di s pl a y e d b y  dot t e d s h a de d bo x e s .             ( a)     (b )   F i g ur e  2 .   E AR P   r o u t e s et u p  an d  r o u t e m a i n t e n a n ce p r o ces s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SSN :   20 88 - 8708   I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng,   V o l.   8 , N o 5 O c t o be r  201 8   :   2 979   -   2987   29 84   3 .2 .2 R o ut e  M a i nt e na nc e   E A R P  s ch e m e u s es  a n  e f f i ci en t   R o u t M ai n t en a n ce  s t r at e g y  t h at  e n h an ce s  t h e i n t er m e d i at e n o d e   r ol e  f or  pow e r - a w ar e r o u t m ai n t en a n ce.  M o r eo v er ,  i n  cas e o f  an y   n o d e en er g y  i s  l e s s  t h a n   t h e s p eci f i ed   t hr e s ho l d  i n a n o ngo i n g c o m m u ni c a t i o n t he n E A R P  r e s t a r t s  r o ut e  d i s c o ve r y  p ha s e  a nd  i nf o r m s u p s t r e a m   no d e  f o r   ne w  r o ut e  b y e l i m i n a t i n g e ne r gy  de pl e t i on  n ode .  T h e  F i gu r e  2 ( b )  e xp l a i ns  t he  s i t ua t i o w h e r e   no d e   c r e p o r ts   th e   c o n d itio n   R. E < T h   f u l f i l s   f or  n ode   e   a n d   r ef l ect s   t h at   n o d e   i s   e ne r g d e p l e t i o no d e   i t he   r o ut i n g p a t h t he no d e   a   s en d s  R E R R   m e s s a g e t o  t h e s o u r ce n o d e f o r  a n e w  p at h  s ear ch .           F i g ur e  3 .   E AR P   r o u t e s et u p  f l o w  ch ar t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng   I S S N :  2088 - 8708     E ne r gy  A w ar e  R out i ng P r ot oc ol  f or  E ne r gy  C ons t r ai ne M o b ile  A d - H o c  Ne t wo rk s   ( N ade e m  I qbal )   2985   4.   P E RF O RM ANCE  E VA L U AT I O N   NS - n e t w or k   s i m ul a t or  us e d i n  t h i s  s t u d y  t o e v a l u a t e  t h e   pr op os e d E A R P  s c h e m e  pe r f or m a n c e  i co m p ar i s o n   w i t h  o t h er  r es ear ch er   w or k .  R a n do m l y  a l l oc a t e d 10 t o 1 00 w i r e l e s s   n ode s   u s e d i n  a  M obi l e   A d   h oc  N e t w or k  f or  s i m u l a t i on  e n v i r o nm e n t .  R a n do m   w a y poi n t   m ode l  a n d n ode   m obi l i t y   us e d i n  t h e  n e t w or s c e n a r i o.  T h e  f l a t  a r e a  of  1200 by  1200 s qu a r e   m e t e r  c o n s i de r e d f or  t h i s  s i m ul a t i on .  T h e  m a x i m um  s pe e of   n ode  i s  10 m / s   w he r e a s   m i n i m um  s pe e d i s  z e r o m / s .  P a u s e  t i m e  i s  2 s e c on ds   w h i l e  512 b y t e s  of  da t a  pa y l oa f o r  t r a f f i c  ge ne r a t i o n.  T he  r a nge   f o r  t r a ns m i s s i o n o f  no d e s  i s  2 5 0 - m e t e r p o w e r ra n g e .  IE E E  8 0 2 . 1 1   co n s i d er ed  f o r  M ed i u m   A cce s s  C o n t r ol .  T h e  n ode  e n e r gy   t h r e s h ol d v a l u e  i s   f i x e d 50 j ou l e s  ou t  of  60 j ou l e s .       5.   RE S U L T S  AND D I S CU S S I O N   C o m p ar at i v r es u l t s  o f   n et w o r k   l i f et i m f o r   E A R P ,  E R B - A O DV,  M - A O DV a n d   A OD p r ot oc ol   r ep r es en t ed  i n  F i g u r e 4 (a ).   A v e r a ge  c o ns u m p t i o n o f  e ne r g f o u nd  t o  i nc r e a s e   w i t h t he  i nc r e m e nt  o f  ne t w o r s i ze.  T h er ef o r e,  i t  d ecr eas es   n et w o r k   l i f et i m e.   H o w ev er ,   p r o p o s ed   E A R P   s ch e m s u s t ai n s  r el at i v el y  b et t er   p er f o r m a n ce o f   n et w o r k  l i f et i m e a s  a r es u l t  o f   s el ect i n g   a r o u t w h i ch  h a s  e n e r g y  e f f ic ie n n o d e s .  I t is   n e c e s s a r y   t o a v oi o n l y  n ode  s e l e c t i o n   on  t h e  ba s i s   o f   t h e   s h or t e s t  pa t h   w hi c h   dr a i ns   t h os e   n ode s   e n e r gy  q u i ck l y   o r   n o d es  b eco m s el f i s h   f o r   s av i n g   t h ei r   en er g y   r e s o u r ces .   A l s o ,   i t   i s   n eces s ar y   t o   b al an ce  en er g y   c on s um pt i o n   b et w ee n   n o d es  b y  el i m i n at i n g  e n er g y  d ep l et i o n   n o d e i n  r o u t s el ect i o n .  W h er eas ,  E R B - AODV,   M - A O D V  an d   A O D V  p r o t o co l  d o es  n o t  h av e an y   m ech a n i s m  t o  ch ec k   n o d e r em ai n i n g  en er g y  f o r  b al an ci n g   en er g y   l ev el s  b et w een   n o d es  an d  u s e s  t h o s n o d es  i n  an  act i v e co m m u n ic a tio n  u n til e n d  o f  th e ir  e n e r g y  le v e l.   T h er ef o r e,  i t  i s  cl ear   f r o m   t h s i m u l at i o n  r es u l t  i n  F i g u r e 4  ( b )  t h at  p r o p o s ed  E A R P  s c h e m e p er f o r m s  b et t er  a t   p a c k e t d e liv e r y  r a tio  i n  c o m p a r is o n   w it h  e x i s ti n g  r o u t in g  p r o to c o ls .         ( a)     (b )     F i g ur e  4 E AR P   p er f o r m a n ce  co m p ar i s o n  f o r  n et w o r k  l i f et i m e an d  p ack et  d el i v er y  r at i o       S i m ul a t i o n r e s ul t s  f o r  a n e nd - to - e nd  d e l a y r e p r e s e nt e d  i n F i g ur e  5  ( a ) .  A l l  t he  r o ut i ng  s c he m e s   s ho w   s a m e p er f o r m a n ce at   f e w  n o d es  i n  t h e n et w o r k  d u e t o  l es s   n et w o r k  i n t er f er e n ce.  E n d - to - en d  d el a y  i n cr eas e s   r e m a r ka b l y   w i t h i nc r e m e nt  n o d e s  nu m b e r  i n t he  ne t w o r k,   a s  a  r e s ul t  o f   m o r e  c o nge s t i o n a nd  ne t w o r k l o a d .   E xi s t i n g E R B - A OD V,  M - A O D V  an d   A O D V  r o u t i n g   s ch e m es  u s e co n v e n t i o n al  r o u t m ai n t en a n ce  m et h o d   w hi c h  doe s  n ot  c on s i de r  n ode  e n e r gy   i n  r o u t e s el ect i o n  p r o ces s  an d  co n s eq u en t l y  i n cr eas e r o u t e i n s t ab i l i t y .   W h er eas ,  E A R P  en s u r e t h a t  i f  t h er e i s  an  ex i s t e n ce o f  en er g y  d e f i ci e n t  n o d e i n  an  act i v e r o u t e i t  i m m ed i at el y   s e n ds  e a r l y  l i n f a i l u r e  r e por t  t o t h e  s ou r c e  n ode   f or  br ok e l i nk  r e pa i r   f r o m   e ne r g y e f f i c i e nt  no d e s   a nd  us e s   th e  s h o r te s t r o u te   f r o m  s o u r c e   to  d e s tin a tio n .     S ub s e q ue nt l y,  l i n k b r e a ka ge  a nd  f r e q ue nc y o f  r o ut e  d i s c o ve r m i n i m i z e d  i n  E A R P  a nd  e nd - to - e nd   de l a y  r e du c e d.  F i gu r e  5 ( b)  s h o w s  t h e  t h r ou gh put  pe r f or m a nc e  of  E A R P  s c h e m e   w i t h   v a r i a n t  n ode  num be r  i c o n tr a s w it h  E R B - A O DV,  M - A OD V a n d   AODV r o u t i n g  s c h e m e s .   A l l  s c he m e s   s ho w  e n ha nc e m e nt  i n   pe r f or m a n c e   w i t h i n c r e a s i n n ode s  f r o m  10 t o 25 i n   t h e  ne t w or k du e  t l oa d s h a r i ng   f or  pa c k e t   f or w a r di ng  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SSN :   20 88 - 8708   I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng,   V o l.   8 , N o 5 O c t o be r  201 8   :   2 979   -   2987   2986   b et w ee n  n o d es .  H o w e v er ,   m o r e n o d es  ar e  ad d e d  u p  i n  t h n et w o r k ,  an d   w h e n  t h e n u m b er  r each ed  t o  1 0 0 ,  i t   f oun d t h a t  a s  a  c o n s eq u e n ce o f  i n cr e m e n t al  p ack e t  f l o o d  f o r  t h e d i s co v er y  o f  r o u t e an d   m ai n t e n an ce o f  r o u t e   t he   ne t w o r k p e r f o r m a nc e  i s  d e c r e a s i n g.  W he r e a s ,  i n E A R P  r e l a t i ve l hi gh  t hr o u g hp ut  i s   m a i nt a i ne d  i m o r e   n o d es  i n  t h n et w o r k ,  as  i t  en h an ces  r o u t e s el ect i o n  an d  r o u t e  m a in te n a n c e   w h ile  it s  o n - d e m a nd  na t ur e   m a ke s   it a p p r o p r ia te  to  a d j u s t it  w it h  th e  v a r ia n t n e t w o r k  lo a d .  M o r e o v e r ,  f o r  r o u tin g  E A R P  u s e  a  c o m p o s ite   m e tr ic   w hi c h  e qu a l l y  gi v e s  i m por t a nc e  t o h op c oun t  a n n ode  r e s i d u a l  e n e r gy  t o  l i m i t  t h e  num be r  of   h ops  i n   sh o r t e st   p a th  s e le c tio n .         ( a)     (b )     F i g ur e  5 .   E A R P  p er f o r m a n ce  co m p ar i s o n  f o r  en d - to - e nd  d e l a y  a nd  t hr o ug hp ut       F i n a l l y ,  pr opos e d E A R P  s c h e m e  pr ov i de s  a   m ul t i f a c e t e d s t r a t e gy   f or  r ou t i ng  da t a   pa c k e t  b y   m i n i m i z i n g  n e t w or k  ov e r h e a ds  a n d ov e r a l l  r ou t i n g  f or  r e s ou r c e  c on s t r a i nt s   m obi l e  node s .  C om pa r a t i v e   an al y s i s  o f  p r o p o s ed  s ch e m w i t h  o t h er  ex i s t i n g  s ch e m e s  r ep r es en t ed   i n  T ab l 2 .  E A R P  an d  M - A ODV u s e   c o m p o s i t e  r o ut i n m e t r i c  a c c o r d i ng t o   ne t w o r k d yna m i c  na t ur e .  I n c o m p a r i s o w i t h  e xi s t i n s c he m e s   pr op os e d p r ot oc ol  e x pe r i e n c e s  l e s s  r ou t i ng  a n d n e t w or k  l oa d du e  t o i t s  s t r a i g h t f or w a r d a n d  pr os pe r ou s  de s i g w it h o u t u ti liz i n g   m or e  br oa dc a s t s  a n d i n t e r c h a ng e  of  c on t r ol  pa c k e t s .  M or e ov e r ,  pr opos e d pr ot oc ol  de t e c t s   ear l y  l i n k   f ai l u r e an d  r ep ai r s  r o u t w i t h  e n er g y  e f f i ci en t  n o d es .       T ab l e 2 .   P r o p o s ed  S ch e m C o m p ar at i v e A n al y s i s     E AR P   ER B - A ODV   M - A ODV   AO D V   R o u t in g  Me tr i c   C om p o s i t e   S i n g u l a r   C om p o s i t e   S i n g u l a r   N e t w o r k  L o a d   Lo w   M e d i u m   H i g h   H i g h   R ou t i n g  O v e r h e a d   Lo w   H i g h   H i g h   H i g h   L i n k  b r ea k a g e D et ec t i o n   Y es   No   Y es   No       6.   CO NCL U S I O N   I n  t h i s  p ap er ,   w e r eco m m en d ed  an  eas i l y  d ep l o y ab l e an d  l i g h t w ei g h t  E n er g y   A w ar e  R o u t i n g   P r ot oc ol  ( E A R P )  f or  t h e   m obi l e  a d - h o n et w o r k  t o  s el ect  en er g y  e f f i ci e n t   n o d es  i n  r o u t s el ect i o n  a n d  r o u t e   r e pa i r .  E A R P  c a n  a l s o di s t i ngu i s h  a   n ode   w i t h  t h e  l o w  e n e r gy   le v e in  c u r r e n t r o u ti n g  p a th   f r o m   s o u r c e  to   d es t i n at i o n .  T h er ef o r e,  i t  co u l d  r ep ai r  b r o k en  l i n k  b y  s el ect i n g   n o d es   w i t h   h i g h er  en er g y   l ev el s  a n d  ch o o s es   t h e   s h or t e s t  pa t h .  T h e  e f f i c i e nc y  of  t h e  pr opos e d s c h e m e  pr ov e d b y  s i m ul a t i o n  r e s u l t s .  P e r f or m a n c e  of   E A RP   s ch e m e co m p ar ed   w i t h  E R B - A O DV,  M - A O D V  a n d A O D V  r ou t i n g  pr ot oc ol  i n  t h e  f or m  of  e n d - to - e n d  d el ay ,   p a c k e t d e liv e r y  r a tio ,  n e t w o r k   lif e ti m e  a n d  th r o u g h p u t.     T h e  r e s u lts  o b ta i n e d  f r o m   s i m u la tio n  s h o w  th a t o v e r a ll p e r f o r m a n c e  o f  E R B - AODV,  M - A O DV a n d   A O DV i s  cr i t i ca l l y  a f f ect ed  b y  en er g y  d ep l et i o n   n o d w h i c h  r ed u ces  t h e t h r o u g h p u t  an d   p ack et  d el i v er y  r at i o   t o  ex t r e m e l i m i t s .  W h er eas ,  E A R P  s i g n i f i ca n t l y  en h a n ces  t h e o v er al l  p er f o r m an ce o f  t h n et w o r k  b y  s el ect i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  E l e c &  C o m p  E ng   I S S N :  2088 - 8708     E ne r gy  A w ar e  R out i ng P r ot oc ol  f or  E ne r gy  C ons t r ai ne M o b ile  A d - H o c  Ne t wo rk s   ( N ade e m  I qbal )   2987   an  en er g y - e f f i ci e n t  n o d e an d   el i m i n at i n g  en er g y  de pl e t i on  n ode  f r o m  r ou t e  c h os e n  be f or e  l i nk  br e a k a g e .  I n   f u tu r e ,   w e  p la n  to  i n c l u d e  lin k  q u a lit y  p a r a m e te r s   in   th e   s e le c tio n  o f   th e  r o u te ,  th e r e f o r e  c h o s e n  r o u te s  to  h a v e   le s s  li n k  lo s s  r a tio .       R EF ER EN C ES   [ 1]   H a v i n a l , R ., G .V . A t t i m a r a d , a n d  M . G i r i p r a s a d ,   E AS R :  Gr a p h - b as ed  F r am e w o r k   f o r  E n er g y   E f f i ci en t  S m ar t   R out i ng  i n M A N E T  us i ng   A v a i l a bi l i t y  Z one s .   I nt e r nat i o nal  J o u r nal  of  E l e c t r i c al  an d C om put e r  E ngi ne e r i n g 201 5.   5 (6 ) .   [ 2]   H ong ,  Y . S . ,  A  C ont r ol  P a c k e t  M i ni m i z e d R out i ng  P r ot oc ol  f or   A d - h o c W i r el es s  N et w o r k s .   I ndone s i an J our n al  of   E l ect r i ca l  E n g i n eer i n g  a n d  C o m p u t er  S ci en ce ,  20 14 .   12 ( 2) :  p.  96 6 - 975 .   [ 3]   D j e m i l i ,  F .  a nd  C .  T ol ba .  A  m i xe d a p pr oa c l oa d  ba l a nc i ng  a nd  e f f i c i e nt  e ne r g y   f or  m ul t i - pa t h r out i ng  i n  m obi l e  a d   hoc  ne t w or k s .  I 2 0 1 3  I E E E  S E N S O R S .  20 1 3.   [ 4]   J a ma l i ,   A . ,  N .  N a j a ,  a nd D . E .  O u a dg hi r i .  A n e nha nc e on  a d h oc   w i r e l e s s  ne t w or k  r out i ng  ba s e d o n A odv .  I 2 01 I F I P  W i re l e ss Da y s ( W D) .  201 3.   [ 5]   K ,  K . ,  e t  a l .  T hr oug hpu t  e nha nc e m e nt  by  t r a f f i c  s pl i t t i ng  ov e r  a n a d - h oc  ne t w or k   w i t h hy br i d r a di o de v i c e s .   I I E E E  2 0 1 3 T e nc on   -   Sp r i ng .  2 01 3.   [ 6]   T or r i e r i ,  D . ,  S .  T a l a r i c o,  a nd M . C .  V a l e n t i ,   P e r f or m a nc e  C o m pa r i s ons  of  G e og r a phi c  R out i ng   P r ot oc ol s  i n M obi l e   A d H oc  N e t w or k s .   I E E E  T r a ns ac t i ons   on  C om m u ni c at i ons ,  20 15 .   63 ( 11) :  p.  42 76 - 4 28 6.   [ 7]   K u m a r , S . A ., e t  a l .,  A n  E m p i r i c a l  C r i t i que  of   O n - D e m a nd R out i n g  P r ot oc ol s  a g a i ns t  R us hi ng  A t t a c k  i n M A N E T .   I nt e r nat i o nal  J our n al   of  E l e c t r i c al  an d C om pu t e r  E n gi ne e r i n g ,  2 015 .   5 (5 ).   [ 8]   C o s ta g lio la ,  N . ,  e t a l. ,  En e r g y - an d  d el ay - e f f i c i e nt  r out i ng  i n m obi l e  a d hoc  ne t w or k s .   M obi l e  N e t w or k s  and  A ppl i c at i ons ,   2 01 2.   17 ( 2 ) :  p.  28 1 - 297 .   [ 9]   E j m a a A .M .E ., e t  a l ., N e i g h b o r - B a s e d D y na m i c  C onne c t i v i t y   F a c t or  R out i ng  P r ot oc ol  f or  M obi l e  A d H oc   N e t wo r k .   I E E E  A c c e s s ,  2016 .   4:   p .  80 53 - 806 4.   [ 1 0]   S i ng h,  A .  a nd D .  C ha dha ,  A  S t udy  on E ne r g y  E f f i c i e nt  R out i n g  P r ot oc ol s  i n M A N ET s   w ith  Ef f e c t o n  S e lf is h   B e ha v i our .   I n t e r nat i on al  J o ur n a l  of  I n nov at i v e  R e s e ar c h i n C o m put e r  a nd C om m uni c at i o n E n gi ne e r i n g ,  20 13 .   1 ( 7) :  p.  13 86 - 1 40 0.   [ 1 1]   S h i v as h an k ar ,  G .  V ar ap r as ad ,  an d  S . H .  N ar a y an ag o w d a,  I m p l e m e n t i n g  a  n ew  p o w er  a w ar e r o u t i n g   al g o r i t h m  b as ed   on e x i s t i ng  dy na m i c  s our c e  r out i n g  pr ot oc ol  f or  m obi l e  a hoc   ne t w or k s .   IE T  Ne t wo r k s ,   20 14.   3 ( 2 ) :  p.   1 37 - 14 2.   [ 1 2]   P a r a m a s i va n,   B . ,  M . J . V .  P r a k a s h,   a nd   M .   K a l i a ppa n,  D e v e l opm e nt  of   a  s e c ur e  r out i ng  pr ot oc o l  us i n g   g a m e  t he or y   m ode l  i n m obi l e  a hoc   ne t w or k s .   J our n al  of   C om m uni c at i o ns   a nd  N e t w or k s ,  20 15.   17 (1 ):  p .  7 5 - 83 .   [ 1 3]   S ha nk a r ,  S . ,  G .  V a r a pr a s a d,  a nd H . N .  S ur e s h,  I m por t a nc e  o f  on - de m a nd  m odi f i e d pow e r  a w a r e   dy na m i c  s our c e   r out i ng  pr ot oc o l  i n m obi l e  a d - h oc  ne t w or k s .   I E T  M i c r ow av e s ,  A nt e nnas   &  P r opag at i on ,  20 14 .   8 ( 7) :  p.   4 59 - 4 64.   [ 1 4]   A bba s ,  N . I . ,  M .  I l k a n,  a nd E .  O z e n,  F uz z y  a ppr oa c h t o i m pr ov i ng  r out e  s t a bi l i t y  of  t he   A O D V  r out i ng  pr ot oc ol .   E ur as i p  J our nal  o n W i r e l e s s  C om m uni c at i o ns  a nd N e t w or k i ng ,  20 15 .   [ 1 5]   D j e m i l i ,  F .  a nd  C .  T ol ba .  A  m i xe d a p pr oa c l oa d  ba l a nc i n g  an d  ef f i ci en t  en er g y   f o r  m u l t i - pa t h r out i ng  i n  m obi l e  a d   hoc  ne t w or k s .   In   I E E E  S E N S O R S .  2 01 3.   [ 1 6]   K uo,  W . K .  a nd S . H .  C hu,  E ne r gy  E f f i c i e nc y  O pt i m i z a t i on f or  M obi l e   A d H oc  N e t w or ks .   I E E E  A c c e s s ,  2016 .   4 :  p 928 - 9 40.   [ 1 7]   B a de r ,  A .  a nd M . S .  A l oui ni ,  M o bi l e  A d H oc   N e t w or k s  i n B a ndw i dt h - D e m a ndi ng  M i s s i on - C r it ic a l A p p lic a tio n s :   P r a c tic a l I m p le m e n ta tio n  I n s ig h ts .   I E E E  A c c e s s ,  201 7.   5 :  p.  89 1 - 910 .   [ 1 8]   K u m a r , R ., e t  a l A on  de m a nd r out i n pr ot oc ol   A O D V  w i t h e n d t o e n d r e l i abi l i t y   an b ac k w ar d r o ut e   in fo r m a tio n . I n  I E E E  9 t h   I nt e r na t i ona l  C onf e r e nc e  on I n dus t r i a l  a nd  I nf or m a t i on S y s t e m s  ( I C I I S ) .  20 14.   [ 1 9]   Z a m a ni ,  E .  a nd M .  S ol t a na g ha e i ,  T he  I m pr ov e d O v e r he a r i ng B a c k up A O D V  P r o t oc ol  i n M A N E T .   J our nal  of   C om put e r  N e t w or k s  an d C om m u n i c at i o ns ,  20 16 .   [ 2 0]   J a i n,   P .  a n d A .  S u r y a v a ns hi .   E n er g y  e ffic ie n L o c a l R o u te  Re p a ir   m u ltic a s AO D V r o u ti n g  s c h e m e s  in  W ir e le s s  Ad   hoc  N e t w or k .  I n I E E E  I nt e r n a t i ona l  C o nf e r e nc e  on  A dv a nc e d C om m uni c a t i ons ,  C ont r ol  a nd C om put i ng  T e c hnol og i e s .  20 14 .   [ 2 1]   A b d u l azi z A l - N a ha r i ,  M oh d.  M u r t a dha  M oha m a d,  a nd  R .  Z a hi l a h ,  A n   I m pr ov e d M a i nt e na nc e  S t r a t e gy  I n A d H oc   On - D e m a nd R ou t i ng   P r ot oc ol s  F or  M obi l e  A d H oc  N e t w or k s .   J ur nal  T e k nol ogi ,  20 15 .   [ 2 2]   N i s ha nt hi ni ,  C . ,  G .  R a j k um a r ,  a nd G . N .  J a y a bha v a ni .   E nha nc e d pe r f or m a nc e  of  A O D V  w i t pow e r  b oos t e d   a lte r n a te  p a th .  I n  I E E E  I n t e r n a t i o n a l  C o nf e r e nc e  on C om put e r  C o m m uni c a t i on a nd I nf or m a t i c s .  2013.   [ 2 3]   L i u , S ., Y . Y a n g , a n d  W . W a n g R e s e ar c h of   A O D V  R out i ng  P r o t oc ol  f or  A d H oc  N e t w or k s 1.   A A S R I  P r o ced i a,   201 3.   5 :  p.  21 - 3 1.   [ 2 4]   F a d a l y , H .E ., R . R a m a d a n , a n d  I .  T a l k h a n R e s i dual  E ne r gy  C ons i de r at i o n s f o r A ODV  E n h a n c e me n t . I n  I E E E  5 t h   I nt e r na t i o na l  C onf e r e nc e  on I n t e l l i g e nt  S y s t e m s ,  M ode l l i ng  a nd  S i m ul a t i on.  2 01 4.   [ 2 5]   M o h a p a t r a , S .K ., e t  a l St abi l i t y  and e ne r gy  aw ar e  r e v e r s e  A O D V  r out i n g pr ot oc ol  i n M A N E T S . I n  I E E E  2 n d   I n t er n at i o n al  C o n f er en ce o n  R ecen t   T r e nds  i n I nf or m a t i on S y s t e m s  ( R e T I S ) .  201 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.