I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   4 ,  A u g u s t   201 9 ,   p p .   2 8 8 0 ~2 8 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 4 . p p 2 8 8 0 - 2892          2880       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   Ev a lua tion o f  r o uting  p ro toco l w ith  m ulti - m o bil e  s in k s i n WS Ns  u sing  Q o S and   e n ergy   c o nsu m p tion   p a ra m e ters       Na dia   A.   Sh ilta g h 1 ,  M a h m o o d  Z .   Abd ull a h 2 ,  Ah m ed  R.   Z a rz o o r 3   1 Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   Ba g h d a d ,   Ba g h d a d ,   Ira q     2 Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   M u sta n siriy a h   Un iv e rsit y ,   Ba g h d a d ,   Ira q   3 In stit u te f o r  P o st - g ra d u a ti o n   S tu d ies   Ira q i  C o m m issio n   f o r  Co m p u ter  a n d   in f o rm a ti c s ,  Ba g h d a d ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   20 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   2 3 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A p r   1 ,   2 0 1 9       A n   e ff i c ien t  n e tw o rk s’  e n e rg y   c o n su m p ti o n   a n d   Q u a li ty   o f   S e rv ice s  (Qo S )  a re   c o n sid e re d   t h e   m o st  im p o rtan t  issu e s,  t o   e v a lu a te  th e   r o u te  q u a li ty   o f   th e   d e sig n e d   ro u ti n g   p ro to c o l  i n   W irele ss   S e n so r  Ne tw o rk s  (W S Ns ).   T h is  stu d y   is  p re se n ted   a n   e v a lu a ti o n   p e rf o rm a n c e   tec h n iq u e   t o   e v a lu a te  t w o   ro u ti n g   p ro t o c o ls:  S e c u re   f o r  M o b il e   S i n k   No d e   l o c a ti o n   u si n g   Dy n a m i c   Ro u ti n g   P r o to c o l  (S M S ND R P )  a n d   r o u ti n g   p ro to c o l  t h a t  u se d   K - m e a n s  a lg o rit h m   to   f o r m   Da ta  G a th e re d   P a th   (KM - DG P ),   o n   sm a ll   a n d   larg e   n e tw o rk   w it h   G ro u p   o f   M o b il e   S in k s   (G M S s).  T h e   p ro p o se   tec h n iq u e   is  b a se d   o n   Qo S   a n d   se n so r   n o d e s’  e n e rg y   c o n su m p ti o n   p a ra m e ters   to   a ss e ss   ro u te  q u a li ty   a n d   n e tw o rk s’  e n e rg y   u sa g e .   T h e   e v a lu a ti o n   tec h n i q u e   is  c o n d u c te d   o n   tw o   ro u ti n g   p r o to c o ls  i n   tw o   p h a se s:  T h e   f irst  p h a se   is  u se d   t o   e v a lu a te  th e   ro u te   q u a li ty   a n d   n e tw o rk s’  e n e rg y   c o n su m p ti o n   o n   sm a ll   W S N  w it h   o n e   m o b il e   S in k   No d e   (S N)  a n d   G M S s.  T h e   se c o n d   p h a se ,   is  u se d   t o   e v a lu a te  th e   ro u te   q u a li ty   a n d   n e tw o rk s’   e n e rg y   c o n su m p ti o n   o n   larg e   n e t w o rk   ( f o u r  W S Ns )   w it h   G M S s.  T h e   t w o   p h a se s  a re   im p le m e n tate d   b y   c re a ti n g   f iv e   sc e n e ries   v i a   u sin g   NS2 . 3   sim u lato r  so f tw a r e .   T h e   i m p le m e n tatio n   re su lt s   o f   th e   p ro p o se d   p e rf o r m a n c e   e v a lu a ti o n   tec h n i q u e   h a v e   d e m o n stra ted   th a t  S M S N DRP   g iv e s  b e tt e r  n e tw o rk s’  e n e rg y   c o n su m p ti o n   o n   sm a ll   sin g le  n e t w o rk   in   c o m p a riso n   w it h   KM - DG P .   A lso ,   it   g iv e s  h i g h   q u a li ty   ro u te  in   larg e   n e tw o r k   th a t  u se d   f o u r  m o b il e   S N,  i n   c o n tras t  t o   KM - DG P   th a t  u se d   six tee n   m o b il e   S Ns .   W h il e   in   larg e   n e tw o rk ,   it   f o u n d   th a t  KM - DG P   w it h   six tee n   m o b il e   S Ns   g iv e s b e tt e r   n e tw o rk s’  e n e rg y   c o n su m p ti o n   i n   c o m p a riso n   w it h   S M S ND RP   w it h   f o u r  m o b il e   S Ns .   K ey w o r d s :   B ase   s tatio n   ( B S)    Gr o u p   o f   m o b ile  s i n k s   ( GM Ss )   An c h o r   n o d es ( A N s )     Qu alit y   o f   s er v ices ( Qo S)      R ef er e n ce   n o d e  ( R N)   Sin k   n o d e  ( SN)       W ir eless   s en s o r   n et w o r k s   ( W SNs )   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ed   R .   Z ar zo o r ,    I n s tit u te  f o r   P o s t - g r ad u atio n   S tu d ies ,   I r aq i Co m m i s s io n   f o r   C o m p u t er   &   in f o r m atic s ,     B ag h d ad ,  I r aq .   E m ail:  Ah m ed . A r j ab i@ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  lar g e  n et w o r k   i s   co m p o s e d   o f   a  n u m b er   o f   W SNs ,   ea c h   o f   a  W SN  is   co n s is ted   o f   a  l o t  n u m b er   o f   s en s o r   n o d es  th a t  d ep lo y ed   in   w id e  g eo g r ap h ical  ar ea .   T h ese  s e n s o r   n o d es  w o u ld   g at h er ed   d ata  f r o m   t h eir   en v ir o n m e n t  a n d   f o r w ar d ed   it  to   th e  SN  v ia  m u ltip le  h o p s   [ 1 ] .   W h ich   in   t u r n   w o u ld   ex h a u s ted   s e n s o r   n o d es ’   r e m ain in g   en er g y   a n d   r ed u ce d   th e  en tire   n et w o r k   li f et i m e.   C o n s eq u e n tl y ,   d esig n i n g   r o u tin g   p r o to co l   ef f icien t l y ,   is   co n s id er ed   a  b i g   ch alle n g e  to   th e  r esear ch er s ,   d u e  to   n u m b er   o f   is s u e s :  th e   f ir s t  o n e,   is   th at  all   th e  s en s o r   n o d es  w h ic h   ar e  cl o s ed   to   th e  SN  lo ca tio n   w o u l d   lo s t   th e ir   en er g y   v er y   f ast   ( i . e.   d ied ),   s in ce   t h e y   co n v e y ed   d ata  o f   o th er   s en s o r   n o d es  in   ad d itio n   to   th eir   o w n   d ata.   So ,   w h en   t h e y   ar e   d ied   th is   w o u ld   in   tu r n   cr ea te  a  h o le  n ea r   th e   SN ,  w h ic h   ca u s ed   a  h o t  s p o t  e n er g y   p r o b le m   [ 2 ] .   T o   o v er c o m e   t h is   p r o b le m ,   r esear ch er s   ar e  s u g g ested   to   u s e  a  m o b ile  SN   i n s tead   o f   a  s t atic  SN,  in   o r d er   to   b alan ce   th e  en er g y   u s ag e  o n   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:  2 0 8 8 - 8708       E va lu a tio n   o f ro u tin g   p r o to co l   w ith   mu lti - mo b ile  s in ks in   W S N s   u s in g   Qo S   a n d   en erg y  . ..   ( N a d ia   A .   S h ilta g h )   2881   d if f er e n t  ar ea s   i n   t h e  W S N  [ 3 ,  4 ]   an d   m iti g ate  th e   h o t   s p o t  en er g y   p r o b le m   [ 5 ].   T h e  s ec o n d   is s u e,   is   ab o u t   co n s id er in g   t h e  Qo S c o n s tr ati an s   w h e n   e v al u ato n   o f   th e   r o u tin g   p at h   q u al it y   [ 6 ,  7 ] ,   i.e .   th e   b est p ath   q u ali t y   is   th e  o n e  th at  ac h ie v ed   th e   lo west  ( d ela y   a n d   to tal  d ata  d r o p p ed   p ac k ets)  an d   g i v e s   h i g h es t  ( P ac k et  Deliv ea r y   R ati o   ( P DR )   an d   A v er a g e  th r o u g h p u t)   f r o m   o t h er   d esig n ed   p ath s   in   t h e  n et w o r k .   T h u s ,   u s in g   a  s m all  n u m b er   of   m o b ile   SN  in   a  lar g e   W SN  is   co n s id er ed   i m p r ac tical   s o lu t io n ,   b ec au s e   it  m a x i m ized   late n c y .   T o   o v er co m e   th is   p r o b le m ,   o n e  o f   th e  s o lat io n   is   to   d ec ea s e  t h e  laten c y   b y   d iv id in g   th e  lar g e  n et w o r k   ar ea   in to   s u b - ar ea s   an d   u s in g   a   GM S s   [ 8 ].   Fin all y ,   t h e  t h ir d   is s u e ,  i s   ab o u t  co n s id er in g   th e  e f f icie n t y   o f   th e  d esig n ed   r o u ti n g   p ath s   b et w ee n   ea c h   o f   th e  m o b ile  SN a n d   B S,  b y   ta k i n g   in to   ac co u n t   t w o   t h in g s : T h e  f ir s t  o n e,   is   t h e  w a y   t h at   th e  s en s o r   n o d es  ar e  d ep lo y ed   in   th e   n et w o r k   b ec au s e  t h er e   is   s o m e  s u b - ar ea   w i th   h i g h   d en s it y ,   w h ile   o th er   w it h   lo w - d en s it y .   I n   t h e  h ig h - d en s it y   ar ea ,   a  lo t  o f   d ata  tr an s m i s s io n   p r o ce s s in g   w o u ld   o cc u r r ed   f r eq u en t l y .  B esid es,  r o u t e  r eliab ilit y   is   i n c r ea s ed   b ec au s e  th er e  is   m o r e  t h an   o n e  r o u te  ca n   b e  co n s tr u ct ed   am o n g   a n y   p air   o f   s e n s o r   n o d es  i n   t h e  n et w o r k .   W h ile  i n   t h e  lo w - d e n s i t y ,   d ata  co n v e y ed   p r o ce s s   an d   r o u te  r eliab ilit y   i s   d ec r ea s ed .   T h e  s ec o n d   o n e ,   w h en   u s i n g   a  lar g er   n u m b er   o f   m o b ile  SN s   t h is   w o u ld   in cr ea s e d   th e  n et w o r k   co s t   an d   m a x i m ized   th e  o v er h ea d   co m p le x it y   to   m ai n tai n   r o u ti n g   tab le  f o r   ea ch   SN   in   t h e  n et w o r k .   T h er ef o r e ,   th is   s t u d y   i s   ai m e d   to   p r o p o s e  a  n e w   ev a lu ati o n   m et h o d   o f   th e  r o u t in g   p r o to co l  th a t   w o u ld   co v er   th e   th r ee   m e n s ti o n   ab o v e  is s u e s .   I n   o r d er ,   to   ev alu a te  t h e  p er f o r m a n ce   o f   “Sec u r e  Mo b ile  Si n k   No d e  lo ca tio n   u s in g   D y n a m i c  R o u ti n g   P r o to co l”  ( SMSNDR P )   th at  w a s   d ev elo p ed   b y   u s   in   t h e  p r ev io u s   s tu d ie s   [ 9 ,  10 ] ,   v ia  m a k i n g   a   co m p ar s io n   o f   its   p er f o r m a n c e  in   s m a ll  a n d   lar g e  n et w o r k   w it h   o t h er   r o u ti n g   p r o to co l  ca lled   K - m ea n s   to   f o r m   Data   Gat h er ed   P ath   ( KM - DGP )   w h ich   is   d escr ib ed   in   r e lated   w o r k s   s ec t io n .   So ,   th e  ev al u atio n   p r o ce s s   is   co n d u ca d ed   in   t w o   p h ase s :  s m all  W SN  ( w it h   o n e  m b ile  S N  an d   GM Ss )   a n d   Gr o u p   o f   W S Ns  w it h   GM Ss   b ased   o n   Qo S  a n d   t h e  s en s o r   n o d es’   e n er g y   co n s u m p tio n   p ar a m eter s .   Ho w e v er ,   th e  p er f o r m a n ce   r es u lt s   o f   S MSNDRP   i n   s m all  W SN   g i v e s   h i g h   q u lit y   o f   r o u ti n g   r o u tes   an d   co n s u m ed   les s   en er g y   i n   co m p ar s io n   w i th   t h e   KM - DGP .   W h ile,   i n   lar g e  n et w o r k   th e   KM - D GP   is   co n s u m ed   less   e n er g y   a n d   g iv e s   lo w   q u lit y   r o u ti n g   r o u te s   in   co m p ar s io n   w ith   t h e  SM S NDRP .   T h e  r est  o f   th is   s t u d y   w il l  b e  p r esen ted   as  f o llo w s :  s ec tio n   2   ex p lo r ed   o f   r elate d   w o r k s   t h at  u s ed   r o u tin g   p r o to co l  o n   W SNs   w it h   GM S s ,   Sectio n   3   d escr ib ed   p er f o r m a n ce   e v alu atio n   m et h o d   t w o   p h ase s :  e v alu a tio n   o f   R o u te  q u alit y   f o r   s m all   W SN  a n d   ev alu a tio n   r o u te  q u a lit y   f o r   la r g e  n et w o r k .   Sec tio n   4 ,   d is cu s s ed   th e  i m p le m e n tatio n   r esu lt s   o f   f i v e  s ce n ar io s :  th e  f ir s t  t h r ee   s ce n ar io s   ar e  u s ed   i n   s m all  W SN  th at  co n s is ted   o f   5 0   n o d es  w i th   o n e  o r   f o u r   m o b ile  SN.   T h e  last   t w o   s ce n ar io s   ar e  u s ed   in   lar g e  n et w o r k   th a t  co m p o s ed   o f   2 0 0   n o d es,  f o u r   W S Ns,  f o u r   o r   s i x tee n   m o b ile   SN,   f o u r   o r   s i x tee n   r ef er en ce   n o d es,  s i x   a n ch o r   n o d es  an d   s i n g le  B S.  F in all y ,   s ec ti o n   5   i n clu d es   s t u d y   co n clu s io n .       2.   RE L AT E D  WO RK S   T h er e  ar e  a  n u m b er   o f   s tu d ie s   th at   p r o p o s ed   d esig n i n g   a   r o u te  w i th   t h e  GM Ss .   T h is   w as   co n s id er ed   d u e  th e  GM Ss ’   r o u te  h a v i n g   a  m aj o r   b en ef it,  s in ce   th e y   r e d u ce d   d ata  tr af f ic  ar o u n d   t h e  SN  an d   alle v iate   th e   h o t  s p o t - en er g y   p r o b le m .   I n   Far o o q   et.   al  s t u d y ,   th e y   p r o p o s ed   a  tech n iq u e   ca lled   “L o w - P o w er   a n d   L o s s y   Net w o r k s ”  R P L   [ 1 1 ] .   I n   th is   t ec h n iq u e  th e y   s o l v ed   h ig h   d at a  tr af f ic  j a m   v ia  s elec ted   th e  o p ti m al  p ath ,   th a t   is   u s ed   f o r   r o u tin g   d ata  f r o m   s en s o r   n o d e  to   th e  GM Ss   w i t h   m in i m u m   n u m b er   o f   h o p ,   lo w es t  late n c y   a n d   m ax i m u m   P DR .     T h e  p ath   s elec tio n   is   b ased   o n   n u m b er   o f   p ar am eter s   s u c h   as  t h e  s ize  o f   r em ai n i n g   d ata  o n   co m m u n icatio n   lin k   ( lar g e  s i ze   m ea n s   m o r e  b an d w id t h   a v ailab le  o n   t h e  li n k ) ,   th e  w a itin g   ti m e  f o r   ea ch   p ac k et  in   “ M AC   la y er   q u e u e ”  [ 1 1 ]   b ef o r e  it  co n v e y ed   to   th e  n e x t  d est in atio n   n o d e  ( i.e .   laten c y ) ,   m a n ag i n g   d ata  p ac k et  in   M A C   la y er   b u f f er   o r   q u eu e  o cc u p an c y   ( e. g .   p lace   th e  p ac k ets  t h at  co m e  f r o m   t h e  n o d e   w it h   h ig h   r ate   g e n er ated   f ir s t  i n   t h e  q u eu e)   a n d   h o p   co u n ter .   T h u s ,   t h e  p at h   t h at  p r o v id ed   h i g h   b an d w id t h ,   lo w est   d elay   a n d   r eq u ir ed   m i n i m u m   n u m b er   o f   h o p   w i ll  b e  s ele cted   as  t h e   o p ti m al   p ath   f o r   r o u tin g   d ata   in   t h e   n et w o r k .   I n   C h atter j ee   an d   Das  [ 1 2 ]   s tu d y ,   t h e y   p r o p o s ed   a  m et h o d   to   d ep lo y   GM S s   i n   a  lar g e  n et wo r k   b ased   o n   g r ap h ic   th eo r e m .   T h is   w a s   p r o p o s ed   in   o r d er   to   o p tim ize  th e  n u m b er   o f   clu s ter s   a n d   clu s ter   co v er a g e   r an g e.   T o   illu s tr ate  g r ap h ic  t h eo r em ,   let  s a y   g r ap h ic  G  ( N,   E ) ,   w h er e  N  is   th e  n u m b er   o f   n o d es’   n eig h b o r   an d   E   is   th e  n u m b er   o f   ed g es  t h at  w er e  u s ed   to   co n n ec t  t h e  cu r r en t  n o d e  w it h   it s ’   n ei g h b o r s   in   o n e  cl u s ter .   T h e  E u clid ea n   d is tan ce   is   u s e d   to   ca lcu late  th e  d is tan ce   b etw ee n   th e  cu r r e n t  n o d e  an d   its ’   n ei g h b o r s ,   w h ic h   r ep r esen t  th e  h o p - d is ta n ce   ( i.e .   n u m b er   o f   h o p )   o n   th e  s h o r t  p ath   b et w ee n   th e m .   T h e  clu s t er s   ar e  co n s tr u cted   af ter   th e  GM S s   an d   s en s o r   n o d es  ar e  d e p lo y ed   r an d o m l y   i n   th e  ar ea ,   th en   a  r an d o m   s elec tio n   f o r   s ee d   n o d es  is   m ad e,   in   o r d er   to   f o r m   t h e  clu s ter s   b ased   o n   u s in g   G  ( N,   E )   an d   h o p - d is tan ce .   I n   B ar a n i  et.   A l  s tu d y   [ 1 3 ] ,   th e y   in v est ig ated   t h e  ef f ec t s   o f   m o b ile  s i n k   p o s it io n   o n   th e  n et w o r k   c ap ac it y   a n d   laten c y   p ar a m eter s .   T h ey   u s ed   t w o   d if f er en t  S N  p o s itio n   s c h e m e s :  t h e  c o m m o n   p o s itio n   s c h e m e  a n d   r an d o m   s ch e m e.   T h ey   s t u d ied   th e  t w o   s ch e m e s   v ia  d ep lo y ed   SNs   o n   n u m b er   o f   ce lls   eith er   r an d o m l y   o r   b ased   o n   th e  co m m o n   lo ca tio n   r u le  ( t h e  m o s t  v i s ited   lo ca tio n s   o n   th e   ce lls   b y   S N  i n   p r ev io u s l y ) .   I n   t h e  n ex t   s tep ,   ea ch   s e n s o r   n o d e  w o u ld   s ea r ch e d   to   f in d   t h e  SN   in   o n e  h o p   to   tr an s m it  it s ’   s e n s o r y   d ata  to   th is   SN,  if   t h er e  is   n o   SN  in   o n e  h o p   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.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 8 0   -   2892   2882   th en   it  w o u ld   s ea r ch ed   f o r   r el y   n o d e,   w h ic h   i n   t u r n   r ep ea t t h e   s a m e  p r o ce s s   u n til  it t h e  SN   l o ca tio n   is   r ea ch e d .  A l s o ,   th e y   u s ed   r ed u n d an t  p ac k ets  w ith   SN s ’   p o s it io n ,   i n   o r d er   to   m ea s u r e  it s   i m p ac t  o n   t h e  n e t w o r k   ca p ac it y   an d   laten c y   p ar a m e ter s .   T h e y   f o u n d   it  h as  n o   i m p ac t   o n   ca p ac it y   an d   it s   r ed u ce d   late n c y .   A lt h o u g h   i n   [ 1 4 ]  s tu d y ,   t h e  r esear ch er s   s u g g est   a  m e th o d   to   d ec r ea s e  th e  h o p - d is tan ce   t h at  w a s   r eq u ir ed   to   co n v e y   d ata  in   a   tr ip   f r o m   th e   s e n s o r   n o d e  to   t h e  S N.   I n   th e   f ir s t  s tep   o f   t h ei r   m et h o d ,   th e y   d i v id ed   th e   n e t w o r k   in to   a  n u m b er   o f   is o lated   cl u s ter s   u s in g   K - m ea n   alg o r it h m .     I n   t h e  n ex t  s tep   th e y   d ep lo y ed   GM S s   u s i n g   “ P ar ticle  S w ar m   Op ti m izatio n ”  P SO a lg o r it h m .   I n   an o th er   s t u d y   [ 1 5 ] ,   r esear ch e r s   i m p r o v ed   th e  n et w o r k   li f eti m e  v ia  u s i n g   GM S s   with   W SN.   T h ey   p r o p o s ed   a  tech n iq u e,   in   w h ic h   t h e  SN  i s   m o v ed   to w a r d   h ig h   d en s it y   ar ea   i n   t h e  n e t w o r k .   I n   th is   ar ea ,   ea ch   s e n s o r   n o d e   is   co n n ec ted   to   th e   m o b ile  SN t h r o u g h   o n e - h o p   o n l y .   So ,   th e   f ar   s e n s o r   n o d es th at  ar e  n o t i n   th e  co v er a g e  r a n g e   o f   SN  m a y   b e  co v er ed   b y   o th er   d ep lo y e d   SNs ’   co v er a g e  r a n g e.   T h e  m ai n   id ea   i s   to   m a k e   ea ch   s en s o r   n o d e  u s e  o n e - h o p   to   co n v e y   its ’   d ata  to   th e  SN.  W h ile  Sin g h   et  al,   p r o p o s ed   u s i n g   a  v ir tu al  g r id   ce lls   to   p r o p ag ate  d ata   b etw ee n   th e  s o u r ce   “ d is s e m i n atio n   n o d es”  an d   m o b ile  SN  [ 1 6 ] .   T o   illu s tr ate,   i f   GM S s   ar e  d ep lo y ed   i n   ar ea   an d   B S   s en d   a   q u er y   f o r   d ata  i n   t h at  ar ea ,   th en   all   t h e  s e n s o r   n o d es  i n   t h at   ar ea   w il l   co o p er ated   to g eth er   to   co n s tr u ct  a   “ v ir t u al  g r id   ce ll”.   T h e  s ize d   o f   ea ch   ce ll  in   th a t  g r id   is   d ep en d en t  o n   s en s o r   n o d es’   r ad iu s   s ize.   T h e  n ex t  s tep   is   ab o u t   m a k i n g   a  s elec tio n   f o r   t h e  d is s e m i n at io n   n o d e,   w h ich   is   th e  n o d e  th at  h as  th e  h i g h est  r esid u al  e n er g y   a n d   r esp o n s ib l e  f o r   q u er y   tr a n s m i s s io n   to   t h e   SN  v ia  u s i n g   s h o r t  p ath .   T h e  SN  in   tu r n   ca n   e s ti m ates  t h e  d is ta n ce   an d   s p ec i f i ed   th e  s en s o r   n o d es’   lo ca tio n   i n   th at  ar ea   b ased   o n   th e  r ec eiv ed   q u er y .   Su b s eq u en tl y ,   t h e  b est  p ath   to   th at  ar ea   is   s p ec if ied   an d   SN  ca n   m o v e  to w ar d   it.   W h ile  W an g   e t  al,   p r o p o s ed   a  m eth o d   t h at  u s ed   clu s ter i n g   tec h n iq u e   w i th   GM S s ,   i n   o r d er   to   i m p r o v e   th e  n et w o r k   li f eti m e  [ 1 7 ] .   T h e y   d iv id ed   th e  lar g e  n et w o r k   in to   s e v er al  clu s ter s   v ia  u s in g   L E A C H  p r o to co l   an d   th e  u s ed   “An t  C o lo n y   Op ti m izat io n ”  to   f i n d   th e  b est  m o b ilit y   p ath   f o r   th e  m o b ile  SN .   I n   o r d er   to   co llect   d ata  f r o m   C l u s ter   Hea d   C H  o f   ea ch   clu s ter   in   t h e  n et w o r k .     I n   [ 1 8 ]   th e  r esear c h er s   p r o p o s ed   g r o u p   o f   m o b ile   SN s  w it h   r o u tin g   p r o to co l  in   u n d er w a te r   W SNs   to   m ax i m ize  P DR   an d   m i n i m iz e  th e  n et w o r k s ’   en er g y   ex h a u s tio n .   T h is   p r o to co l  c o n s is t ed   o f   t w o   p h ases :   la y er in g   a n d   co n s tr u ctio n .   I n   t h e  la y er in g   p h a s e,   th e  s en s o r   n o d es  ar e  d ep lo y ed   ar o u n d   th e  SN  in   ( n )   la y er s .   T h e  SN is   allo ca ted   i n   la y er   ( 0 ) ,   s en s o r   n o d es  w it h   o n e - h o p   f r o m   SN a r e   allo ca ted   in   la y er   ( 1 ) ,   w it h   2 - h o p   ar e  p lace d   in   la y er   ( 2 )   an d   s o   o n .   T h e  s en s o r   n o d es   ar e   re - d ep lo y ed   p er i o d icall y ,   w h e n   P DR   b ec o m e  b elo w   th e  th r es h o ld   v al u e,   d u e  to   SN  m o b ilit y .   I n   co n s tr u ctio n   p h ase,   s e n s o r   n o d es  in   la y er   ( 1 )   s en d   th e  d ata  d ir ec t   to   th e  SN,  w h ile  s e n s o r   n o d es  in   la y er   2 ,   3 …,   n   w o u ld   s elec t ed   as   r ela y   n o d e ,   in o r d er   to   f o r w ar d   d ata  to   n ex t   la y er   u n til  SN  i s   r ea ch ed .   A l th o u g h   Up p al  et  al,   p r o p o s ed   u s in g   G MS s   a n d   m u lti - p ath   tec h n iq u e  w it h   W SNs ,   in   o r d er   to   av o id   lin k   co m m u n icatio n   f ail u r es a n d   r ed u ce d   en er g y   co n s u m p tio n   i n   th e  n et wo r k   [ 19 ] .   T h e  m ai n   id ea   in   th eir   s tu d y   is   ab o u t   u s i n g   r o u t in g   tab le   t h at   is   f o r m ed   b y   ea c h   s e n s o r   n o d e  in   t h e  n e t w o r k .   T h e  r o u ti n g   tab le  w o u ld   co n ti n u e d   p ar a m eter s   s u c h   as  n u m b er   o f   h o p s ,   s u cc e s s f u l  co n v e y ed   d ata  r atio   an d   r e m ai n in g   en er g y .   So ,   ea ch   s e n s o r   n o d e  in   th e  n et w o r k   es tab lis h ed   m u lti - p ath   w i th   it s ’   n ei g h b o u r   v ia  d is tan ce   ( o n e - h o p ) .   T h u s ,   th e  o p ti m al  p ath   i s   p ath   th at  h a s   m i n i m u m   n u m b er   o f   h o p s ,   c o n s tr icted   f r o m   s en s o r   n o d es ’  th at   h av e  h i g h   r esid u al  en er g y   a n d   m ax i m u m   d ata  co n v e y ed   r atio .     A l s o ,   Geb r e m e s k el   a n d   R ao   [ 2 0 ] ,   u s ed   GM S s   to   i m p r o v e  n et w o r k   li f eti m e  b ased   o n   c h an g i n g   th e  SNs ’   lo ca tio n   i n   th e   n et wo r k .   T h e y   d is tr ib u te d   t h e  S Ns   an d   s en s o r   n o d es  r a n d o m l y   i n   t h e  n et w o r k   t h en   co n s tr ac ted   clu s ter s   in   th e   n et w o r k   b y   u s i n g   K - m ea n s   m eth o d .   I n   t h is   m et h o d   th e   S Ns  w ill   b e  s elec ted   r an d o m l y .   T h e  n e x t  s tep   in   t h i s   m eth o d   i s   ab o u t   ca lc u lat in g   t h e  d is ta n ce   b et w ee n   ea c h   s en s o r   n o d e  an d   SN  in   th e  n et w o r k .   C o n s eq u e n tl y ,   e ac h   s e n s o r   n o d e  th at   w o u ld   h av e   less   d is tan ce   to   th e  S N  will  j o in   its ’   cl u s ter .   Fin all y ,   t h e  SNs   ch a n g e  t h eir   p o s itio n   a n d   m o v e  to w ar d   t h e   ce n ter   p o in t  o f   ea c h   cl u s t er s .   So ,   in   th i s   w a y   n et w o r k   li f eti m e  is   o p ti m ized   b y   d ec r ea s i n g   t h e  d is ta n ce   b et w ee n   SN  a n d   s en s o r   n o d e.   I n   o th er   s t u d y   [ 2 1 ] ,   A lt h o u g h   th e y   u s ed   K - m ea n s   alg o r ith m   to   s p lit  th e  lar g e   s ca le  n et w o r k   i n to   clu s ter s   an d   s p ec if ied   d ata  g ath er i n g   p ath   ( DGP ) ,   th at  u s e d   to   m o v e  m o b ile  S N  i n   a  w a y   th at  o p ti m ized   t h e  n et w o r k   life ti m e.   Sin ce ,   ea c h   d ata  g ath er   p o i n t  o n   t h e  r o u t i n g   p at h   i s   t h e  o p ti m al  p o in t  l o ca tio n   in   t h e  cl u s ter   th at   s p e cif ied   b y   K - m ea n s   alg o r ith m .   So ,   th e   m o b ile  SN  is   s to p s   o n   it  f o r   p er io d   o f   ti m e  to   co llect   d ata  a n d   t h en   m o v e  to w ar d   th e   n e x t   p o in t in   t h e  DGP .     Ho w e v er ,   m o s t  o f   th e  ab o v e  s tu d ie s   u s ed   GM Ss ,   i n   o r d er   to   s o lv e  th e  p r o b lem   o f   h o t  s p o t  en er g y   p r o b lem   an d   p r o lo n g   th e  n et wo r k   lif eti m e.   B u t  th is   s o lu tio n   s till   co n s id er ed   as   h i g h   co s t  s o lu tio n   b ec au s e  o f   u s i n g   m o r e  t h an   o n e  m o b ile  S Ns  i n   lar g e  n et w o r k .   T h er ef o r e,   in   th is   s t u d y   a n   e v al u atio n   m et h o d   is   p r o p o s ed   to   ev alu ate  t h e   p er f o r m a n ce   o f   SMS NDRP   t h at  u s ed   a  s m al l  n u m b er   o f   m o b ile  SNs   i n   s m all  W SN  an d   lar g e   n et w o r k   b ased   o n   Qo S a n d   s e n s o r   n o d es ’   en er g y   co n s u m p at io n   p ar a m eter s .       3.   P E RF O RM ANCE E VA L U AT I O N   M E T H O D   I n   th i s   p ap er   an   ev alu a tio n   p er f o r m an ce   tec h n iq u e  i s   p r o p o s ed   to   m ea s u r e  t h e  r o u te  q u alit y   an d   en er g y   u s a g e  i n   lar g e  a n d   s m all  n et w o r k   b ased   o n   Qo S   p ar a m eter s   ( E n d   to   E n d   d ela y ,   A v er ag e  th r o u g h p u t,   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:  2 0 8 8 - 8708       E va lu a tio n   o f ro u tin g   p r o to co l   w ith   mu lti - mo b ile  s in ks in   W S N s   u s in g   Qo S   a n d   en erg y  . ..   ( N a d ia   A .   S h ilta g h )   2883   P DR   an d   to tal  n u m b er   o f   d r o p p ed   d ata  p ac k ets )   th at   ar e  u s ed   to   ev alu ate  t h e   r o u te  q u a lit y   o f   t w o   r o u tin g   p r o to co ls   ( SMSNDR P   an d   KM - DGP ) .  A l s o ,   th e  m eth o d   b ased   o n   th r ee   o f   s e n s o r   n o d es ’   en er g y   co n s u m p tio n   p ar am eter s   w h ic h   ar e:  n u m b e r   o f   n o d es  w it h   s u f f icie n t  e n e r g y ,   n u m b er   o f   d ied   n o d es  an d   n u m b er   o f   n o d es   w it h   lo w   e n er g y .   So ,   th e  b es t   n et w o r k s ’   e n er g y   co n s u m p ti o n   is   ac h iev ed   w h e n   th er e  i s   l o w   n u m b er   o f   d ied   n o d es  an d   h i g h   n u m b er   o f   n o d es  w it h   s u f f icien t  e n er g y   d u r in g   r o u ti n g   d ata  p r o ce s s   i n   th e   n et w o r k .   Ho w ev er ,   t h e  ev al u atio n   p er f o r m a n ce   m eth o d   is   co n d au cted   i n to   t w o   p h ase s :   a.   E v alu a tio n   o f   R o u te s   Qu al it y   f o r   Sm a ll Ne t w o r k   ( Si n g le  W S N)   b.   E v alu a tio n   o f   R o u te s   Qu al it y   f o r   L ar g e  Net w o r k   ( Fo u r   W SN s )       3 . 1 .   E v a lua t io n  o f   ro ute s   qu a lity   f o r  s m a ll net w o rk   ( s i ng l e  W SN)   I n   th i s   p h ase,   an   e v alu a tio n   is   co n d u cted   to   th e  r o u te  q u alit y   a n d   s en s o r   n o d es’   e n er g y   co n s u m p t io n   o n   s m all  s in g le  W SN,  v ia  u s in g   t w o   r o u ti n g   p r o to co ls :  SMSND R P   an d   KM - DGP .   T h e  r o u ti n g   p r o to co l  SMSND R P   is   ai m ed   to   m o v e  m o b ile  SN  i n   th e  n et w o r k   i n   a   w a y   th at  r ed u ce d   n et w o r k   e n er g y   co n s u m p tio n ,   an d   m a x i m ized   t h e  an o n y m i t y   o f   SNs ’   lo ca tio n   ag a in s t  tr a f f ic  an a l y s is   a ttack .   Ho w e v er ,   in   t h e  f ir s t  s tep   o f   th e  SMSN DR P ,   is   ab o u t  d iv i d in g   t h e  n et w o r k   i n to   n u m b e r   o f   s u b - ar ea   in   o r d er   to   f o r m   c lu s ter s   an d   elec t   C Hs  u s i n g   DE C A R   [ 2 0 ]   alg o r ith m .   So ,   th e  n o d e  is   s elec ted   as  C H,   if   it  h a s   th e  h i g h est  r e m ai n in g   en er g y   a n d   m i n i m u m   d i s ta n ce   f r o m   SN  i n   co m p ar s io n   w it h   o th er   s e n s o r   n o d es  i n   t h e   s a m e   cl u s ter .   T h e  s ec o n d   s tep ,   is   ab o u t  ca lc u lati n g   t h e  co o r d in atio n   p o in ts   ( x ,   y )   f o r   t h e  n e w   SNs ’   lo ca tio n   v ia  co m p u ti n g   t h e  m ea n   f u n ctio n   o f   all  elec ted   C Hs’   lo ca tio n ,   in   o r d er   to   m o v e  SN  to w a r d   it  in   th e  n e t w o r k .   T h e  th ir d   s tep ,   is   ab o u t   th e  f o r m i n g   t h e  p ath   b et w ee n   C H  an d   m o b ile  SN,  th r o u g h   r ea r r an g i n g   C Hs  in   a s ce n d i n g   o r d er   ac c o r d in g   to   th eir   d is ta n ce   f r o m   S N  an d   t h en   r ea r r an g e  th e m   a g ai n   ac co r d in g   to   t h eir   r esid u al  en er g y   i n   d escen d i n g   o r d er .   So ,   th e  C Hs  w it h   h i g h er   r e m ain i n g   en er g y   w i ll  b e  p lace d   in   n ea r s t  p o s itio n   to   th e  SN  a n d   o n l y   its   w ill  b e   allo w ed   to   s en d   d ata  d ir ec tly   to   th e  SN.  T h e  r o u tin g   p ath   is   r ec o n s tr u ct in g   ag ai n   th r o u g h   u s in g   th e  s a m e  s tep s   t h at  m en t io n   ab o v e,   w h e n   o n e  o r   m o r e  C H s ’   r esid u al  en er g y   is   b elo w   t h e  en er g y   t h r es h o ld   v alu e.   W h ile  in   t h e  KM - DGP ,   th e  f ir s t  s tep   is   ab o u t  f o r m i n g   clu s ter s   v ia  r an d o m   d ep lo y m e n t   o f   s en s o r   n o d es  in   th e  n et w o r k .   I n   t h e   n ex t  s tep ,   t h e  s ee d   n o d es  ar e  s elec ted   ra n d o m l y   an d   t h e   d is tan ce   b et w ee n   th e  s ee d   n o d e  an d   ea ch   s en s o r   n o d e  in   th e  n et w o r k   is   ca lcu l ated .   T h u s ,   ea ch   s e n s o r   n o d e  th at  h a v e  m in i m u m   d is tan ce   to   th e   s ee d   w il l  b e  ad d ed   to   th e  clu s ter .   T h e  th i r d   s tep ,   is   ab o u t  co m p u ti n g   t h e  a v er ag e  n o d es’  co o r d in atio n   p o in t  v al u e  i n   e ac h   cl u s ter .   So ,   if   t h er e  is   n o   ch a n g e   i n   t h e  cl u s ter   th e n   s t o p   o th er w i s e  r ep ea t   f r o m   s tep   2 .   At  t h e  en d ,   t h e  o p ti m al  r o u ti n g   p ath   DGP   is   co n s tr u cted   f r o m   t h e  last   av er a g e  co o r d in atio n   p o in t  v alu e   in   ea ch   clu s ter .   S u b s eq u en t l y ,   t h e  SNs   ar e  m o v ed   in   th e  n et w o r k   u s in g   D GP ,   in   o r d er   to   co llect  d ata  f r o m   s e n s o r   n o d es i n   ea ch   cl u s ter   in   t h e  n et w o r k .     Ho w e v er ,   th e   ev a lu at io n   p r o ce s s   i n   th i s   p h a s e  i s   i m p le m en ted   o n   s i n g le  s m all   W SN  w il l  b e  a s   f o llo w :   a.   E v alu a te   th e  en er g y   co n s u m p tio n   f o r   th e  p ath s   t h at  g e n er at ed   b y   SMSND R P   an d   KM - D GP   w i th   s i n g le   m o b ile  s i n k   n o d e  b y   u s i n g   n et w o r k s ’   e n er g y   co n s u m p tio n   p ar a m eter s       b.   E v alu a te  t h e  r o u te  q u alit y   f o r   th e  p at h s   th at   g e n er ated   b y   SMSND R P   an d   KM - DGP   w i th   s in g le  m o b il e   SN   th r o u g h   u s in g   Qo S p ar a m e ter s   c.   E v alu a te  t h e  e n er g y   co n s u m p t io n   f o r   th e  p at h   th at  g e n er ated   b y   KM - DGP   w it h   f o u r   m o b il e  SNs   v ia   u s in g   n et w o r k s ’   e n er g y   co n s u m p tio n   p ar a m eter s       d.   E v alu a te  th e  r o u te  q u alit y   f o r   th e  p ath s   th a t  g e n er ated   b y   K M - DGP   w it h   f o u r   m o b ile  SN s   v ia  u s i n g   Qo S   p ar am eter s     3 . 2 .   E v a lua t io n o f   ro ute s   qu a lity   f o r  la rg e  net w o rk   ( f o ur  WS Ns)     I n   th i s   p h ase,   t h e  s a m e   Qo S  an d   s e n s o r   n o d es ’   e n er g y   co n s u m p tio n   p ar a m eter s   t h at   u s e d   in   p h a s e  o n e  w ill  b e  u s ed   i n   th i s   p h ase   f o r   lar g e  n et w o r k   ( f o u r   W SN s ) .   A l s o ,   th e   b est  p ath   q u al it y   b et w ee n   ea c h   S N   an d   B S ,   is   d esi g n ed   v ia  u s i n g   m et h o d   t h at  d e v elo p ed   b y   u s   in   s t u d y   [ 10 ] .   I n   t h is   m eth o d   th e  o p ti m al  p at h   i s   d esig n ed   b ased   o n   s ix   a n ch o r   n o d es a n d   o n e  r ef er e n ce   n o d e  f o r   ea ch   m o b ile  SN i n   ea c h   W SN.  T h e  s ix   an c h o r   n o d es  ar e  f o r m ed   a  r in g   ar o u n d   u n k n o w n   B S  lo ca tio n   i n   o r d er   t o   s p ec if y   it  lo ca tio n .   W h ile,   t h e  r e f er e n ce   n o d e  is   u s ed   to   g at h er   t h e  n e w  SN lo ca tio n   in f o m atio n   i n   ea c h   W SN a n d   s e n d   it to   th e  a n ch o r   n o d es,  w h ic h   i n   tu r n   s to r e  m o b ile  SN  lo ca tio n   in f o r m atio n   i n   r o u ti n g   tab le   th at  m ain tain ed   b y   an c h o r   n o d e .   T h e  r o u tin g   tab le  co n tain ed :  W SN  I D,   n u m b er   o f   h o p s ,   SN  lo ca tio n ,   B S  lo ca tio n   an d   p ath   d etails.  T h u s ,   ac co r d in g   to   r o u tin g   tab le  in f o r m atio n   t h e  b est  r o u te  is   s elec ted   b et w ee n   m o b ile   SN  an d   B S.  T h e  b est  r o u te  is   th e  o n e  t h at  h as   m i n i m u m   n u m b er   o f   h o p s   an d   co n s u m ed   les s   s en s o r   n o d es’   r esid u al  e n er g y .   Alth o u g h ,   it s   q u alit y   i s   ev alu a ted   b ased   o n   Qo S p ar a m eter s .     So ,   th e  ev al u atio n   p r o ce s s   i n   t h is   p h a s e  is   i m p le m en t ed   o n   lar g e  n et w o r k   w i ll b e  as f o llo w:   1.   E v alu a te  th e  en er g y   co n s u m p t io n   f o r   p ath s   th at  g en er ated   in to   t w o   lar g e  n et w o r k s :  o n e  u s ed   SMSNDR P   w it h   f o u r   m o b ile  S Ns a n d   t h e  o th er   o n e  i s   u s ed   KM - DGP   w i th   s ix tee n   m o b ile  SN s .   A l s o ,   t h e  o p ti m al   p ath   b et w ee n   S N  a n d   B S  i n   b o th   n et w o r k   is   d esi g n ed   v ia  u s in g   a n ch o r   n o d es  a n d   r ef er en ce   n o d e.   T h e  n et w o r k   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.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 8 0   -   2892   2884   en er g y   co n s u m p tio n   is   co m p u ted   t h r o u g h   u s in g   t h e  s a m e   s en s o r   n o d es’  en er g y   p ar a m e ter   th at  u s ed   in   p h ase  o n e.     2.   E v alu a te  th e  r o u te  q u alit y   f o r   th e  p ath s   t h at  g e n er ated   in   s a m e  t w o   lar g e  n et w o r k s   i n   s tep   o n e.   T h e  r o u te  q u alit y   is   co m p u ted   t h r o u g h   u s in g   th e   s a m e  Qo S   p ar a m eter s   t h at  u s ed   i n   p h ase   o n e   s ee   Fig u r e  1 ,   w h ic h   d e m o n s tr ated   th e  t w o   p h ase s   o f   th e  p r o p o s ed   p er f o r m an ce   ev al u atio n   m et h o d   in   t h is   p ap er .             Fig u r e  1 .   I llu s tr ate  t h e  s t u d y   m et h o d   t w o   p h ase s       4.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   T h e  r o u tin g   p r o to co l  SMSN DR P   h as  b ee n   e v al u ated   b ef o r e  in   s m all  n et w o r k   b ased   o n   Qo S   p ar am eter s   in   o u r   p er v io u s   s t u d y   [ 2 2 ] .   I n   th i s   s t u d y   a  n e w   e v al u atio n   p er f o r m an ce   m eth o d   is   ap p lied   o n   SMSND R P   to   ev alu ate  it  p er f o r m a n ce s   i n   s m all  a n d   lar g e   n et w o r k ,   b ased   o n   Qo S  an d   th e  s e n s o r   n o d es ’   en er g y   co n s u m p tio n .   Als o ,   a  co m p ar s io n   w it h   o t h er   r o u ti n g   p r o to v o l  KM - D GP   h as  b ee n   d o n e  i n   t h is   s t u d y ,   in   o r d er   to   an al y s is   i ts   p er f o r m an ce .   So ,   th e  e v al u atio n   p r o ce s s   is   co n d u ca d ed   v ia  ce ar tin g   f iv e  s ce n ar io s   u s i n g   N S2 . 3   s o f t w ar e   s i m u lat o r .   T h e  f ir s t   th r ee   s ce n ar io s   ar e  co n d u cted   o n   s i n g le   W SN   t h at  co n s i s te d   o f   5 0   n o d es,  o n e  m o b ile  S N  f o r   s ce n ar io   1   an d   2   a n d   f o u r   m o b ile   SNs   f o r   s ce n ar io   3 .   W h i le  t h e  last   t w o   s ce n ar io s   ar e  co n d u cted   o n   lar g e  n et w o r k   co n s i s ted   o f   f o u r   W SNs ,   2 0 0   n o d es,  s ix   an c h o r   n o d es,  f o u r   r ef er en ce   n o d es  f o r   s ce n ar io   4 ,   s ix teen   r ef er en ce   n o d es  f o r   s ce n ar io   5 ,   a n d   o n e  B S  f o r   s ce n ar io   4   a n d   5 ,   s ee   T ab le  1 .   So ,   th e  f ir s t  p h a s e  o f   th e  s t u d y   m et h o d   is   i m p le m en ted   in   s ce n ar io   1 ,   2   an d   3 ,   w h ile  t h e  s ec o n d   p h ase  i s   p er f o r m ed   i n   s ce n ar io   4   an d   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:  2 0 8 8 - 8708       E va lu a tio n   o f ro u tin g   p r o to co l   w ith   mu lti - mo b ile  s in ks in   W S N s   u s in g   Qo S   a n d   en erg y  . ..   ( N a d ia   A .   S h ilta g h )   2885   T ab le  1 .   Sim u latio n   p ar a m eter s   d etails   P a r a me t e r s   V a l u e s   T i me   o f   si mu l a t i o n   e n d   6 0   s   N u mb e r   o f   n o d e s   5 0   f o r   sce n a r i o   1 , 2   a n d   3   2 0 0   f o r   sce n a r i o   4   a n d   5   N u mb e r   o f   si n k   n o d e s   1  f o r   sce n a r i o   1   a n d   2   4   f o r   sce n a r i o   3   a n d   4   1 6   f o r   sce n a r i o   5   N u mb e r   o f   a n c h o r   n o d e s   N o t   u se d   f o r   sce n a r i o   1 , 2   a n d   3   6   f o r   sce n a r i o   4   a n d   5   N u mb e r   o f   r e f e r e n c e   n o d e   N o t   u se d   sce n a r i o   f o r   1 , 2   a n d   3   4  f o r   sce n a r i o   4   1 6   f o r   sce n a r i o   5   C h a n n e l   t y p e   C h a n n e l / W i r e l e ssCh a n n e l   N e t w o r k   i n t e r f a c e   t y p e   P h y / W i r e l e ssP h y   A r e a   1 0 0 0 x 1 0 0 0   M A C   t y p e   M a c / 8 0 2 _ 1 1   T r a f f i c   M o d e l   F T P       4 . 1 .   S m a ll  net w o rk   i m p le m e nta t io n r esu lt s     I n   s ce n ar io   1 ,   th e  r o u ti n g   p r o to co l  SMSNDR P   is   i m p le m e n t ed   o n   a  W SN  th at  co n s is ted   o f   5 0   n o d es  w it h   s i n g le  SN,  s ee   F ig u r e  2 .   T h e  s i m u la tio n   r es u lt   f o r   s e n s o r   n o d es ’   e n er g y   co n s u m p t io n   p ar a m eter s   ar e:  n u m b er   o f   n o d es  w it h   s u f f ici en t  e n er g y   is   2 5 ,   n u m b er   o f   n o d es  w it h   lo w   e n er g y   is   2 4   an d   n u m b er   o f   d ie  n o d es  is   1 .   Fo r   Qo S  p ar a m e ter s   th e  r es u lt s   ar e:  P DR   i s   9 9 . 2 6 1 %,  T o tal  d r o p p ed   p ac k et  is   1 0 ,   Av er ag e   T h r o u g h p u t  is   1 3 4 . 5 5   k b p s   a n d   E n d   to   E n d   laten c y   is   3 2 8 . 4 6 5 2   m ill is ec o n d s .   A l s o ,   in   s ce n ar io   2   th e  s a m e   W SN  s tr u ctu r ed   t h at   u s ed   i n   t h e  f ir s t   s ce n ar io   w ill   b e  u s ed ,   b u t  u s in g   r o u t in g   p r o to co l  K M - DGP   i n s tead   o f   SMSND R P ,   s ee   Fig u r e  3 .   T h e  s i m u latio n   r e s u l t  f o r   s e n s o r   n o d es’   en er g y   co n s u m p ti o n   p ar am e ter s   ar e:   n u m b er   o f   n o d es  w it h   s u f f i ci en t  e n er g y   is   2 0 ,   n u m b er   o f   n o d es  w it h   lo w   e n er g y   is   1 3   an d   n u m b er   o f   d ie  n o d es  is   1 7 .   Fo r   Qo S  p ar am eter s   t h e  r es u lt :  P DR   i s   9 8 . 2 6 1 %,  T o tal  d r o p p ed   p ac k et  is   5 4 ,   A v er a g e   T h r o u g h p u t is 3 0 8 . 0 2   k b p s   an d   E n d   to   E n d   laten c y   is   1 4 7 . 6 8 8   m ill is ec o n d s .             Fig u r e  2 .   Scen ar io   1   s cr ee n s h o t f r o m   NS2 . 3   s i m u lato r   s o f t war e,   th at  d e m o n s tr ated   th e  i m p le m e n tatio n   o f   r o u tin g   p r o to co l SMSNDRP   w it h   o n e  m o b ile  SN i n   th e  n et w o r k .   T h e  g r ee n   n o d e  r ep r esen ts   n o d e  w it h   s u f f icie n t e n er g y ,   y ello w   n o d e   r ep r esen ts   n o d e  w it h   lo w   e n er g y   a n d   r ed   n o d e  r ep r esen t th e  d ie  n o d es       I n   s ce n ar io   3   th e  s a m e  W S N   s tr u ct u r e  o f   t h e  s ec o n d   s ce n ar io   is   u s ed   ag ai n ,   b u t  w i th   f o u r   m o b ile  SNs ,   s ee   Fi g u r e  4 .   T h e  s i m u l atio n   r esu lt  f o r   s en s o r   n o d es ’   en er g y   co n s u m p tio n   p ar a m et er s   ar e:  n u m b er   o f   n o d es  w it h   s u f f icien t  en er g y   i s   4 ,   n u m b er   o f   n o d es  w i th   lo w   e n er g y   i s   4   an d   n u m b er   o f   d ie  n o d es  is   4 2 .   Fo r   Qo S  p ar a m eter s   t h e  r es u lt:   P DR   is   9 7 . 6 1 1 %,  T o tal  d r o p p e d   p ac k et  is   1 0 0 ,   Av er ag e  T h r o u g h p u t  i s     4 1 9 . 0 2   k b p s   an d   E n d   to   E n d   laten c y   i s   1 7 4 . 6 8 8   m i llis ec o n d s .   Ho w e v er ,   b ased   o n   th e   r esu lt s ,   it  h as  b ee n   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.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 8 0   -   2892   2886   d is co v er ed   th at   SMSN DR P   with   o n e   m o b ile   SN   i m p r o v ed   th e  n et w o r k   e n er g y   co n s u m p t io n ,   in   co m p ar is o n   w it h   u s i n g   r o u ti n g   p r o to co l  KM - DGP   w it h   o n e   o r   f o u r   m o b ile  SNs   in   s m all  n et w o r k ,   s ee   Fi g u r e  5 .   Nev er t h eles s ,   w h e n   co m p a r is o n   h as  m ad e  ac co r d in g   to   r o u t e  q u alit y   u s i n g   Qo S  p ar a m eter s ,   it  f o u n d   t h e  b est  r o u te  q u alit y   th at  i s   g e n er ated   b y   SMSND R P   s in ce   i ts   g i v e  t h e  h i g h est  E n d   to   E n d   late n c y     ( 3 2 8 . 4 6 5 2   m il lis ec o n d s )   v al u e  in   co m p ar is o n   w it h   KM - D GP   w it h   o n e  m o b ile  SN  ( 1 4 7 . 6 8 8   m i llis ec o n d s )   v alu e  o r   f o u r   SN s   ( 1 7 4 . 6 8 8   m illi s ec o n d s )   v al u e,   s ee   Fi g u r e  6 .   B u t,  its   g iv e  t h e  lo w e s t  d ata  d r o p p ed   p ac k et  ( v alu e= 1 0 )   in   co m p ar is o n   w it h   KM - D GP   th at  o p er ate  w it h   o n e  m o b ile  SN  ( v al u e= 5 4 )   o r   f o u r   m o b ile  SNs   ( v alu e= 1 0 0 ) ,   f o r   P DR   th e  SMSNDR P   g i v es  t h e  h i g h e s t  v alu e  ( 9 9 . 2 6 1 4 %)   in   co m p ar i s o n   w it h   KM - D GP ,   s ee   Fi g u r e  7 .   So ,   t h e   r o u te  q u alit y   t h at   is   g e n er ated   b y   t h e  KM - DGP   w it h   f o u r   m o b ile   SNs   g iv e s   b etter   p er f o r m a n ce   th a n   th e  r o u te  q u lit y   t h at  is   g e n er ated   b y   SMSND R P   w it h   o n e  m o b il e  SN ,   b ec au s e  its   m i n i m ized   th e  late n c y   a n d   m ax i m ized   a v er ag e  t h r o u g h p u t .   B u t  s til l  t h e  r o u tes  t h at  ar e  g en er ated   b y   SMS NDRP   w i th   o n e  m o b i le  SN  g i v es   a  b etter   p er f o r m a n ce   f o r   P DR   a n d   to tal  d r o p p ed   p ac k ets  i n   co n tr ast   w it h   KM - DGP   w it h   o n e  o r   f o u r   m o b ile  SN s .           Fig u r e  3 .   S ce n ar io   2   s cr ee n s h o t f r o m   NS2 . 3   s i m u lato r   s o f t war e  th at  d e m o n s tr ated   th e  i m p l e m en tatio n   o f   r o u tin g   p r o to co l K M - DGP   w i t h   o n e  m o b ile  S N  in   t h e  n et w o r k           Fig u r e  4 .   Scen ar io   3   s cr ee n s h o t f r o m   NS2 . 3   s i m u lato r   s o f t war e  th at  d e m o n s tr ated   th e  i m p l e m en tatio n   o f   r o u tin g   p r o to co l K M - DGP   in   t h e  n et w o r k   w it h   f o u r   m o b ile  S Ns   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:  2 0 8 8 - 8708       E va lu a tio n   o f ro u tin g   p r o to co l   w ith   mu lti - mo b ile  s in ks in   W S N s   u s in g   Qo S   a n d   en erg y  . ..   ( N a d ia   A .   S h ilta g h )   2887       Fig u r e  5 .   De m o n s tr ate  th at  S MSNDRP   g i v e n   b etter   s en s o r   n o d es’   e n er g y   co n s u m p tio n   i n   co m p ar is o n   w it h   KM - DGP ,   b ec au s e  it  g i v es th e  lo w est  n u m b er   o f   d ie  n o d es a n d   m a x i m u m   n u m b er   o f   n o d es  w ith   s u f f icie n t e n er g y           Fig u r e  6 .   De m o n s tr ate  th at  K M - DGP   p r o d u ce d   th e  lo w es t   en d   to   en d   laten c y   in   co m p ar i s o n   w ith   SMSND R P ,   w h ic h   m a k e  it  g iv e s   b etter   n et w o r k   p er f o r m an ce   t h an   SMS NDRP     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.  9 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 1 9   :   2 8 8 0   -   2892   2888       Fig u r e  7 .   De m o n s tr ate  th at  S MSNDRP   g i v e n   th e  h i g h e s t P DR   v al u e  a n d   lo w e s t to tal  d r o p p ed   p ac k ets in   co m p ar is o n   w it h   KM - DGP ,   w h ich   m a k e  it g iv e s   b etter   n et wo r k   p er f o r m a n ce   t h an   KM - DGP       4 . 2 .   L a rg e  net w o rk   i m ple m e nta t io n r esu lt s   T h e  s ec o n d   p h ase  o f   e v al u ati o n   m et h o d   is   ap p lied   o n   lar g e  n et w o r k   u s i n g   t w o   s ce n ar io s   4   an d   5 .   I n   s ce n ar io   4   th e  r o u ti n g   p r o to co l  SMSND R P   is   i m p le m e n te d   o n   f o u r   W SN s ,   ea ch   o n e  h a s   s i n g le  m o b ile  S N   an d   co n s i s ted   o f   5 0   n o d es  an d   o n e  r ef er en ce   n o d e  f o r   ea c h   m o b ile  S N,   s ee   Fi g u r e  8 .   T h e  r ef er en ce   n o d e  s to r es  th e  last   lo ca tio n   i n f o r m atio n   t h at  SN  is   m o v ed   to w ar d   it.  A l s o ,   r ef er en ce   n o d e  s en d s   SN   n e w   p o s itio n   in   ea c h   W SN  to   th e   s i x   a n c h o r   n o d es,  th a t  f o r m   a  r i n g   ar o u n d   o n e  B S  T h e  a n c h o r   n o d es  ar e  u s ed   to   s p ec if y   th e  u n k n o w n   B S  lo ca tio n   a n d   co n s tr u ct  th e   r o u ti n g   p ath   b et w ee n   ( ea c h   SN  i n   ea ch   W SN  an d   t h e  B S)  b ased   o n   th e  r o u ti n g   tab le  i n f o r m atio n   [ 1 0 ] .   T h e  s im u lat io n   r esu lt  o f   s ce n ar io   4 ,   f o r   s en s o r   n o d es’   en er g y   co n s u m p tio n   p ar a m eter s   as  f o llo w s :  n u m b er   o f   n o d es  w i t h   s u f f icie n t  e n er g y   is   1 2 8 ,   n u m b er   o f   n o d es  w it h   lo w   e n er g y   i s   3 8   an d   n u m b er   o f   d ie  n o d es  is   3 4 .   Fo r   Qo S  p ar a m eter s   t h e  r es u lt:  P DR   is   9 8 . 2 6 1 %,   T o tal  d r o p p ed   p ac k et  is   3 3 6 ,   Av er ag e  T h r o u g h p u t  is   1 9 6 6   k b p s   an d   E n d   to   E n d   laten c y   is   1 8 7   m ill is ec o n d s .   W h ile,   i n   s ce n ar io   5   th e   KM - DGP   is   u s ed   in s tead   o f   SM SNDR P   o n   th e  s a m e  W SN  s t r u ctu r e  t h at  u s ed   in   s ce n ar io   4   b u t  w it h   s i x tee n   m o b ile  SNs ,   s ee   F i g u r e  9 .   T h e  s i m u lat io n   r es u lt  o f   s ce n ar io   4 ,   f o r   s en s o r   n o d es’  en er g y   co n s u m p tio n   p ar a m ete r s   as  f o llo w s :  n u m b er   o f   n o d e  w it h   s u f f ic ien t  e n er g y   is   1 6 4 ,   n u m b er   o f   n o d es   w it h   lo w   e n er g y   is   1 0   an d   n u m b er   o f   d ie  n o d es  is   2 6 .   Fo r   Qo S  p ar am eter s   t h e  r esu lt:  P DR   is   7 4 . 1 2 8 %,   T o tal   d r o p p ed   p ac k et  is   1 9 8 8 ,   A v er a g e  T h r o u g h p u t is 7 8 1 . 7 2   k b p s   an d   E n d   to   E n d   laten c y   is   5 0 3   m illi s ec o n d s .   So ,   b ased   o n   th e  s ce n ar io   4   an d   5   r esu lts ,   t h e   r o u ti n g   p r o to co l  KM - DGP   w it h   16   m o b ile  SNs   i m p r o v ed   th e  n et w o r k   en er g y   co n s u m p tio n ,   in   co m p ar is o n   w i th   t he   r o u tin g   p r o to co l  SMSNDR P   w it h   f o u r   m o b ile  S Ns  in   lar g e  n et w o r k ,   s ee   Fig u r e  1 0 .   Nev er th eles s ,   w h e n   m ad e  a  co m p ar is o n   b as ed   o n   r o u te  q u alit y   u s i n g   Qo S  p ar am eter s ,   it  f o u n d   th e  b est  r o u te  q u alit y   i s   t h e  o n e  th at  g e n er ated   b y   SM SNDR P ,   b ec au s e   it  g iv e s   t h e  lo w est  E n d   to   E n d   laten c y   ( 1 8 7   m illi s ec o n d s )   v al u e  in   co m p ar i s o n   w i t h   KM - DGP   ( 5 0 3   m illi s ec o n d s ) ,   s ee   Fi g u r e  1 1 .   A lt h o u g h ,   it   g i v es   t h e  lo w est   d ata  d r o p p e d   p ac k et  ( v alu e= 1 9 6 6 )   in   co m p ar is o n   w it h   t h e  KM - DGP   ( v al u e= 1 9 9 8 ) .   A ls o ,   f o r   P DR   th e  S MSND RP   g iv e s   th e  h i g h est  ( v alu e= 9 8 . 2 6 1 %)  in   co m p ar is o n   w it h   KM - DGP   ( v alu e= 7 4 . 1 2 8 %).   T h u s ,   th e  r o u te  q u alit y   o f   t h e  SMSND R P   w it h   f o u r   m o b ile   SNs   is   b etter   th a n   r o u te  q u al it y   th at  g e n er ated   b y   KM - DGP   w it h   s i x tee n   m o b ile  SN s ,   b ec au s e  it  m i n i m ized   th e  ( laten c y   a n d   to tal  d r o p p ed   p ac k ets)  an d   m a x i m ized   ( av er ag e  th r o u g h p u t a n d   P DR ) ,   s ee   Fig u r e  1 2 .     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:  2 0 8 8 - 8708       E va lu a tio n   o f ro u tin g   p r o to co l   w ith   mu lti - mo b ile  s in ks in   W S N s   u s in g   Qo S   a n d   en erg y  . ..   ( N a d ia   A .   S h ilta g h )   2889       Fig u r e  8 .   Scen ar io   4   s cr ee n s h o t f r o m   NS2 . 3   s i m u lato r   s o f t war e,   th at  d e m o n s tr ated   th e  i m p le m e n tatio n   o f   r o u tin g   p r o to co l SMSNDRP   in   th e  n et w o r k   w i th   f o u r   W SN s   an d   ea ch   h as o n e  m o b ile  SN s ,   o n e  r ef er en ce   n o d e  f o r   ea ch   W SN,  s ix   a n c h o r   n o d e  an d   o n e  B S           Fig u r e  9 .   Scen ar io   5   s cr ee n s h o t f r o m   NS2 . 3   s i m u lato r   s o f t war e  th at  d e m o n s tr ated   th e  i m p l e m en tatio n   o f   r o u tin g   p r o to co l K M - DGP   in   t h e  n et w o r k   w it h   f o u r   W SNs   a n d   ea ch   h a s   f o u r   m o b ile  SN s ,   f o u r   r ef er e n ce   n o d e  f o r   ea ch   W SN,  s ix   a n c h o r   n o d e  an d   o n e  B S       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.