I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   E lec t r ical  an d   Com p u t e r   E n gin e e r in ( I JE CE )   Vol.   12 ,   No.   1 F e br ua r y   20 22 ,   pp.   460 ~ 470   I S S N:  2088 - 8708 DO I 10 . 11591/ ij e c e . v 12 i 1 . pp 4 60 - 470             460     Jou r n al  h omepage ht tp: // ij e c e . iaes c or e . c om   M itigat io n  of   p ac k e t  l oss with  e n d - to - e n d   d e la y i n  w i r e le ss  b od ar e a n e t w or k  ap p li c at io n s       S u h S ah ib   Ol e iwi 1 ,   Gh as s an   N .   M oh am m e d 2 ,   I s r aa  Al - B ar az an c h i 3 ,4   1 D e pa r tm e nt  of  C omput e r s , M in is tr y of  H ig he r  E duc a ti on,  B a g hda d,  I r a q   2 D e pa r tm e nt  of  pl a nni ng  a nd   s tu di e s , M in is tr y of  H ig he r  E duc a ti on,  B a ghda d,  I r a q   3 C omput e r  E ngi ne e r in g T e c hni que s  D e pa r tm e nt , B a ghd a d C ol l e ge  of  E c onomi c  S c ie nc e s  U ni ve r s it y,  B a ghda d, I r a   4 C ol le ge  of  C omput e r  S c ie nc e   a nd   I nf or ma ti on T e c hnol ogy, Un iv e r s it T e na ga  N a s io na ( U N I T E N ) S e la ngor M a la y s ia       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived   M a r   30,   2021   R e vis e J ul  14,   2021   Ac c e pted  Aug  1,   20 2 1       T h w i re l es s   b o d y   area  n et w o r k   (W B A N )   h a s   b ee n   p ro p o s ed   t o   o ffer  a   s o l u t i o n   t o   t h p ro b l em  o p o p u l at i o n   ag e i n g ,   s h o r t ag e   i n   me d i ca l   faci l i t i e s   an d   d i ffere n t   ch r o n i d i s eas e s .   T h d ev e l o p men t   o t h i s   t ech n o l o g y   h as   b ee n   fu rt h er  fu el e d   b y   t h d em an d   fo real - t i me  ap p l i cat i o n   fo mo n i t o ri n g   t h es e   cas es   i n   n et w o r k s .   T h i n t eg r i t y   o co mmu n i c at i o n   i s   co n s t r ai n ed   b y   t h l o s s   o p ack e t s   d u ri n g   co mm u n i cat i o n   affect i n g   t h rel i ab i l i t y   o W BA N .   Mi t i g a t i n g   t h l o s s   o p ack e t s   a n d   e n s u ri n g   t h p erf o rma n ce  o t h n e t w o rk   i s   ch al l en g i n g   t a s k   t h a t   h as   s p ar k ed   n u m ero u s   s t u d i es   o v er  t h y ear s .   T h e   W BA N   t ec h n o l o g y   as   p ro b l em   o re d u c i n g   n e t w o rk   l i fet i me;   t h u s ,   i n   t h i s   p ap er,   w u t i l i ze  co o p erat i v ro u t i n g   p r o t o co l   (CRP)  t o   i mp r o v p ac k ag e   d el i v er y   v i e n d - to - e n d   l a t en c y   an d   i n crea s t h l en g t h   o t h n et w o r k   l i fe t i me.   T h en d - to - en d   l at en cy   w as   u s ed   as   met ri t o   d et erm i n t h e   s i g n i f i ca n ce  o CRP  i n   W B A N   r o u t i n g   p ro t o c o l s .   T h CRP  i n creas ed   t h rat e   o t ra n s m i s s i o n   o p ack e t s   t o   t h s i n k   a n d   m i t i g a t p ack et   l o s s .   T h p r o p o s e d   s o l u t i o n   h a s   s h o w n   t h a t   t h en d - to - en d   d e l a y   i n   t h W BA N   i s   co n s i d er ab l y   red u ce d   b y   ap p l y i n g   t h co o p era t i v ro u t i n g   p ro t o c o l .   T h CRP  t ech n i q u e   at t a i n e d   d el i v ery   rat i o   o 0 . 8 1 7 6   co mp are d   t o   0 . 8 1 1 8   w h en   t ra n s m i t t i n g   p ack e t s   i n   W B A N .   K e y w o r d s :   De lay   M e dica us e   M it igation   P a c ke los s   W B AN   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   I s r a a   Al - B a r a z a nc hi   C omput e r   E nginee r ing   T e c hniques   De pa r tm e nt,   B a ghda C oll e ge   of   E c onomi c   S c ienc e s   Unive r s it y   B a ghda d,   I r a q   E mail:   I s r a a 44444@gmail. c om       1.   I NT RODU C T I ON   P opulation  a ge ing  a nd  c hr onic  dis e a s e s   a r e   pois e to  be c ome  c r it ica medic a is s ue s   in  the  ne a r   f utur e .   T he   wir e les s   body  a r e a   ne twor ks   ( W B AN s )   ha ve   e xtens ive  a ppli c a ti on  a nd  us e s   pr os pe c t s   in  both  the  a ge ing   a nd  he a lt population  th r ough  p r ovis ion  of   he a l th  tele mo nit or ing   to  the   c a r e giver s   [ 1] .   Vi tal  phys iol ogica l   s ignals   s uc a s   blood  pr e s s ur e ,   e lec tr oc a r diogr a ms ,   a nd  body   tempe r a tur e ,   o f   a   pa ti e nt ,   c a be   moni t or e via   the  us e   of   mul ti ple  li ghtwe ight   m ini a tur ize s e ns or s   [ 2] .   T he   a ppli c a ti ons   that  e mpl oy   W B AN   f or   medic a r e a s ons   r e quir e   high  r e li a bil it y,   incr e a s e s pa ti a r e us e   r a ti a nd  e ne r gy  e f f icie nc to  be   a ble  to  mee the  s tr ingent  pr ovis ions   of   moni tor ing  dis e a s e   s ignals   [ 1] .   T he   W B AN s   c a vor a   c r uc ial  r ole  in   the  i mpl e m e ntation  of   mobi le  he a lt a n mot ion  de tec ti on .   P r e vious   r e s e a r c ha s   a   s ingl e   ne twor e va luating  the  pe r f or manc e   a nd  thr oughput  a s s ur a nc e   f e s tudi e s   ha ve   de a lt   with  mi ti ga ti on  o f   pa c ke los s   [ 3] .   F igu r ing  that   t he   body  moveme nts   a r e   dis ti nguis ha ble  f r om  va r ieties   of   m oti on,   the  dyn a mi c   va r iations   in  the   de s ign  of   the  W B AN s   a r e   a ls va r ied   f r om   r e late d   c onve nti ona ne twor k s   [ 2] .   C o - loca ted  W B AN s   is   a   pr oblem   c a us e by  pa ti e nts   with  wir e les s   body   s e ns or s   point s   be ing   loca ted  in  s mall  a r e a   s im ult a ne ous ly  [ 2] .   T he   s it ua ti on   i nc r e a s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708       M it igat ion  of   pac k e los s   w it e nd - to - e nd  de lay  in     ( Suha  Sahib  Ole iw i )   461   in ter f e r e nc e   a nd  r e s our c e   c ompetit ion,   whic s ubs tantially  r e duc e s   the  ne twor r e li a bil it y,   incr e a s e s   e ne r gy   us e ,   a nd  ult im a tely  de c r e a s e   the  thr oughput.   I n   W B AN s   da ta  los s   in  the  f or of   pa c ke ts   los dur ing   tr a ns mi s s ion  whe moni tor ing  c r it ica l   he a lt inf o r mation  c a be   li f e - thr e a tening.   R e s our c e   c ompetit ion  is   a   pe r f or manc e - li mi ti ng  f a c tor   in  W B AN   a nd  would   r e s ult   in  pa c ke los s .     T he   I E E E   802 . 15. a nd  802. 15 . s tanda r ds   s ti pulate   the  s tr uc tur e   of   the  phys ica a nd  medium  a c c e s s   c ontr ol   ( M AC )   laye r s   that  f or med  the  ba s e li ne   of   t he   W B AN s   tec hnology.   I the  phys ica leve of   the  W B AN ,   the  c omm unica ti on  s pe c tr um  is   a ll ott e in to  s ub - c ha nne ls   [ 4] .   Additi ona ll y,   c oe xis tenc e   s tr a tegie s   ha ve   be e im pleme nted  to  a ll ow   c or por a ti on   in  the  de ns e   de pl oyment  ne twor ks   in   W B AN .   T he   c or por a ti on   s tr a tegie s   a r e   im pleme nted  in  the   I E E E   802. 15 . 6   s tanda r a nd  in c or por a tes   a c ti ve   s upe r   f r a me ,   hopping   c ha nne a n be a c on  s hif ti ng  a ppr oa c he s   [ 5] .   T he   hopping   c ha nne a ppr oa c e ns ur e s   W B AN   a voids   int e r f e r e nc e   that  c a oc c ur   in   the  s a me  pa thwa thr ough   the   s e le c ti on  of   a   ne w   pa thwa ba s e on  the   hopping  c ha nne l   s e que nc e   [ 4] .   T he   hopping  c ha nne l   s e que nc e   is   c r e a ted   by   the   c oor dinator   with   r e ga r ds   to   the  c ha nne l   not   be ing   us e by   the   ne ighbor   [ 1] .   T he   a bove   s e que nc e   r e li a nc e   on  the  maximum   length  Ga loi s   li ne a r   f e e dba c s hif t   r e gi s ter   that  uti li z e s   r a ndom   va lue.   C ons ider ing  that   e a c W B A pe r f o r med  inf or mation   t r a ns f e r   in   a   s ingl e   pa thw a y,   then   the  c oor dinator   br oa dc a s ts   the  ne pa ths   f or   the  s e ns or   point s   on  the  be a c on  s ignal.   I c a s e   the  ne w   pa thwa is   oc c upied  by   the  br oa dc a s ter   be f or e   c ha nne s e ns ing,   then  c ha nne c oll is ion  c a oc c ur   whe a nother   W B AN   s e lec the  s a me  c ha nne [ 6] .   P r e s e ntl y,   W B AN s   us e s   a   s ingl e   c ha nne M AC   a ppr oa c f or   the   int r a - W B AN   c omm unica ti on.   T he   incr e a s e c ha nne tr a f f ic  a th e   s e ns or   point s   would  lea to  c oll is ions   in  the  int r a - W B AN s   c omm unica ti on  c a us ing  a   de gr a da ti on  in  the  ne tw or thr oughput  [ 5 ] .   C ur r e ntl y,   r e s e a r c he r s   pr opos e the  us e   of   mul ti - c ha nne M AC   pr otocols   to  s a ti s f the  r e quir e ment  f o r   high  ne two r th r oughput  by  in c r e a s ing   r e l iabili ty   in   wir e les s   ne twor ks   s uc a s   W B AN S ,   wir e les s   s e ns or   ne twor ks ,   c ognit ive   r a dio  ne twor k s   a nd  a d   hoc   ne twor k.   One   o f   the   pr im a r y   c ha ll e nge s   in   W B AN s   is   pa c ke los s   dur ing  e nd - to - e nd  c omm unica ti on  f r om   the  s e ns or s   to   the   s ink.   P r oblems   s uc a s   c onge s t io a nd   pa c ke los s   a dve r s e ly   a f f e c t   the   r outi ng   o f   pa c ke ts   a nd  the  s uc c e s s f ul  a r r ival   a t   the   de s ti na ti ons   [ 3] .   T he   powe r   li mi tation   of   the   W B AN s   s e ns or s   may  m e a that   pa c ke ts   a r e   r e tr a ns mi tt e whe n   they  a r e   not   a ppr opr iate ly  s e nt,   lea ding  to   c onc e pti on  o f   e xt r a   e ne r gy,   i. e . ,   e ne r gy  wa s tage .   P r e s e ntl y,   the   W B AN s   a r e   f ound  on  the  s ingl e - hop  a nd  mul ti - hop  a ppr oa c he s   f or   tr a ns mi tt ing  da ta  c oll e c ted  by   the   s e ns or s   dir e c tl y   to   the   s ink  [ 1] .   T he   pr opos e c oope r a ti ve   r ou ti ng   pr otocol   ( C R P )   is   ba s e on  mul ti - hop  c o mm unica ti on   tec hnique  whe r e   r e la ys   or   s e ns or s   a r e   loca ted   in  the   c omm unica ti on  pa th   be twe e the  tr a ns mi tt e r   a nd  the   s ink  ope r a ti ng  a s   f or wa r de r s   [ 7] .   T he   f or wa r d   ha s   r e c e ived  s e nt   pa c ke ts   f r om   the   tr a ns mi tt ing  node s   a nd  r e tr a ns mi the  pa c ke ts   t the  de s ti n a ti on  r e duc ing  the  e ne r gy   c ons umpt ion  a nd   incr e a s ing  the  ne twor pe r f or manc e .   T he   c o - ope r a ti ve   r outi ng  f o r   me  mor e   f r e que nt  da ta  c oll e c ti o ha nds   r e duc ing  da ta   los s .     T his   r e s e a r c e nde a vor s   to  m i ti ga te  the   pr oblem   of   pa c ke los s   with  e nd - to - e nd  de lay  in  t he   W B AN   e mpl oying  a   c oope r a ti ve   r outi ng   pr otoc ol.   T he   C R P   int r oduc e s   f or wa r de r s   in   the  t r a ns mi s s i on  pa ths   of   the   s e ns or s   in   the   W B AN   f r om   the  tr a ns mi tt e r s   t the   de s ti na ti on.   T he   f o r wa r de r s   with   r e tr a ns mi t   th e   pa c ke ts   r e duc ing  the  p r oba bil it y   of   los ing  the   da ta  c oll e c ted  while  incr e a s ing  the  ne twor k   pe r f o r manc e   a nd  d e c r e a s ing  the  e ne r gy  c ons umpt ion  in  W B AN .   B a c kgr ound  to  the  C R P   tec hnology  wa s   c ompl e ted  then  the  tec hnique  e va luate in  numer ica ll in   M AT L AB .       2.   RE L AT E WORK   T he   body   a r e a   ne twor ks   ( B AN s )   a r e   m a de   of   mi ni a tur e   ne twor k   node s   that  a r e   us e d   to   s e ns e   phys ica a c ti vit ies   a nd  phys iol ogica s ignals .   C onve nti ona ll y,   B AN s   c a de tec phy s iol ogica a c ti vit ies   s uc a s   blood  glucos e ,   body  tempe r a tur e ,   he a r r a te,   a nd  leve bo dy  pr e s s ur e   a nd  blood  oxyge n   [ 4] .   T he   node s   in  th e   B AN s   c a c omm unica te  wir e les s ly;   thus ,   in   s uc a r c hit e c t ur e s ,   it   is   r e f e r r e to   a s   wir e les s   body  a r e a   ne twor ( W B AN )   [ 7] .   T he   W B AN   ha s   be e r e c e ntl uti li z e to   moni t or   a   pa ti e nts   vit a ls   c onti nuous ly,   thus   e li mi na ti ng  t he   ne e to  be   be d - r idden  pe r mane ntl y   [ 8] .   T he   W B AN   r e s tor e s   nor malc to  the  pa ti e nts   li ve s   us ing  a   ne t wor of   s e ns or s   to  moni tor   a nd   mea s ur e   c ha nge s   in   he a r t   r a tes ,   body   tempe r a tur e ,   e lec tr oc a r diog r a phy  ( E C G ) ,   blood   pr e s s ur e ,   a nd  e lec tr oe nc e pha logr a phy  ( E E G) .   T he   s e ns or s   a r e   e it he r   hous e in  we a r a bles   or   im plante in  the   pa ti e nts .   T he   we a r a bles   a r e   t r a dit ionally   wor n   on   t he   pa ti e nts   body  o r   ne a r   the   pa ti e nt  to  moni tor   th e   vit a ls ,   whe r e a s   the  e mbedde de vice s   a r e   int e gr a ted  in t the  pa ti e nt’ s   body   [ 9 ] .   T he   s e ns or s   r e c or a   v a r iety  of   inf or mation  that  is   t r a ns mi tt e wir e les s ly  to  a   c ontr ol  ga dge that  c a be   loca ted  on  the  us e r   or   c e ntr a ll in  a   c los e - by  a r e a .   T he   c omm unica ti on  tec hniques   in  W B AN s   a r e   r e li a nt  on  the   type  o f   c omm unica ti o a nd  the   s e ns it ivi ty  of   t he   inf or mation   in  tr a ns it   [ 10] .   T he   c omm unica ti on  types   in  W B AN s   c a be c or r e s p onde nc e   be twe e the  s e ns or s   on  the  pa ti e nt’ s   phys ique  a nd  c omm unica ti on  be twe e the  s e ns or s   a nd  the  c ontr ol  c e nter   via  the  int e r ne t ,   a s   il lus tr a ted  in   F igu r e   [ 11] .   T he r e f or e ,   the r e   a r e   two   f or ms   of   c omm un ica ti on,   i . e . ,   t he   int r a - body  c or r e s ponde nc e   a nd  e xtr a - body  e xc ha nge s ,   a s   s hown  in   F igur e   2.   I n   the   int r a - body  tr a ns mi s s ion  i s   tas ke d   with  ha ndli ng  inf or mation   be twe e the   s e ns or s   a nd  the  a c tuator s   a nd   the   s ink;   the   e xtr a - body  c or r e s ponde nc is   whe r e   the  c ontr ol  of   the  da ta  be twe e the  de s ti n a ti on  node   a nd  the  e xter na ne twor ks .   T he   W B AN s   c a be   us e in  numer ous   f ields   s uc a s   s por ts ,   r e mot e   me dica e xa mi na ti on,   a nd  li f e s tyl e   [ 4] .   T he   mos c om mon  in - body  medic a l   us e   of   W B AN   is   in   the   moni tor ing   of   the   pa c e make r s ,   c ontr ol   of   bladde r   f unc ti ons ,   r e s tor a ti on  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   12 ,   No.   1 F e br ua r y   20 22 460 - 470   462   of   li mbs   c ontr ol ,   a nd  im plante c a r diac   de f ib r il lator s .   T he   on - body  medic a a ppli c a ti on  may   include   tempe r a tur e   moni to r ing,   he a r t   r a te,   blood   pr e s s ur e   a nd  r e s pir a ti on  moni tor ing   [ 12 ] .   F ur ther ,   the   on - body  non - medic a us e   of   W B AN   c a be   a s s e s s ing  mi li tar s oldi e r s   a nd  moni tor ing  mi s s ing  pe r s ons .   R e li a bil it a nd   ti mely  de li ve r y   of   da ta  in   thes e   wir e les s   s e ns or   n e twor ks   a r e   c ha ll e nging  to  a c hieve   in   r e a l   li f e .   N umer ous   r e s e a r c he s   ha ve   be e unde r t a ke to  e ns ur e   that  ther e   is   r e li a bil it in   the  W S Ns .   Although   the  inves ti ga ti ons   ha ve   be e c onduc ted  in  a   bid   to  i mpr ove   c omm uni c a ti on  a nd  r e li a bil i ty  in   the  ne two r ks   li tt le   ha s   be e done   to   s uppor dif f e r e nt   c las s e s   of   tr a f f ic   with  r e ga r ds   to  dif f e r e nt  v a r iable   ti me   c ons tants           F igur e   1.   T he   loca ti on  a nd  c omm un ica ti on  of   s e ns or s   on  the  pa ti e nt s   body           F igur e   2.   T he   a r c hit e c tur e   o f   the   W B AN   c omm unica ti on  s ys tem       2. 1.     T h e   I E E E   802. 15. 4   T he   I E E E   802. 15 . is   a   c omm unica ti on  guideline  t ha pr ovide  the  r e gulator s tanda r ds   f o r   the   lowe r   powe r   wir e les s   c onne c ti vit s olut ion.   T he   s tanda r pr ovides   ba s ics   f or   ope r a ti on   in  the  M AC   a nd  phys ica l   ( P HY )   laye r s   of   the  OS I   model  a s   s hown  in  the  F igur e   [ 4] .   C on tr a r y   to  other ,   I E E E   s tanda r ds   the  I E E E   802. 15. a im s   to  pr ovide  c os e f f e c ti ve   c omm u nica ti on  of   c los e   r a nge   ga dge ts   with  tr ivi a or   no  ba s ic   inf r a s tr uc tur e s   [ 2] .   T he   c onc e pts   of   th is   s tanda r a r e   to  gua r a ntee   c or r e s ponde nc e s   of   up  to  10  me ter s   a a   mi nim u tr a ns f e r   r a tes   s uc a s   250  kbps .   F ur ther mor e ,   the  I E E E   802 . 15. 4   incor por a tes   e mbedde d e vice s   to   de c r e a s e   the  c os of   the  c omm unica ti on   s ys tem.     T he   I E E E   802. 15 . 4   s tanda r ha s   e volved   ove r   the   ye a r s   unde r going   mul ti ple   r e lea s e s   with   dif f e r e nt  va r iants   em e r ging  that   c a ter s   f o r   va r ious   f or ms   of   c omm unica ti on  in  the   P HY   laye r   [ 5] .   T a ble  1   de m ons tr a te   the  e volut ion  o f   the   I E E E   802 . 15. 4   ove r   the  ye a r s .   F u r ther ,   the   I E E E   802. 15 . 4   s tanda r is   a ppli c a bl e   f or   the  va r ious   higher   laye r   tec hniques .   T his   p r a c ti c e   is   e f f e c ti ve   a s   i p r ovides   a   ba s ic  de f ini t ion  o f   the   M AC   a nd   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708       M it igat ion  of   pac k e los s   w it e nd - to - e nd  de lay  in     ( Suha  Sahib  Ole iw i )   463   phys ica laye r s   whic a r e   a l r e a dy  outl ined   in  the  s t a nda r [ 3] .   T he   highe r   laye r s   a r e   de f ined   by   the  in divi dua s ys tem  be ing  us e d.   T he   a ppli c a ti on  of   the  I E E E   8 02. 15. f o r   the  higher   laye r s   led  to  t he   de ve lopm e nt  of   the  de r ived  s tanda r ds .   T a ble  2   c a ptur e   the   de s c r ipt io of   the  highe r   laye r   tec hnologi e s   that   uti li z e s   t he   I E E E   802. 15. 4.           F igur e   3.   T he   I E E E   802. 15 . s tanda r d   ove r view   s h owing  the  two  laye r s   that  a r e   s uppor ted  [ 4 ]       T a ble  1.   T he   e volu t ion  of   the  I E E E   802. 15 . s tand a r d   V e r s io ns     D e ta il s     I E E E  802.15.4  -   2003   T he   or ig in a publ is hi ng  of   th e   I E E E   802.15.4  r e gul a ti ons T he   in it ia gui de li ne   w a s   d e ve lo pe f or   two   va r ie ti e s   of   P H Y   i. e .,  f ir s f or   th e   lo w e r   f r e que nc s tr a nds   of   868  a nd  915  M H z   a nd  th e   s e c ond  f or   2.4  G H z   I E E E  802.15.4  -   2006   T he  pr im a r y a im  of  t hi s   s ta nda r d w a s  t o i nc r e a s e  t he  da ta  t hr ou ghput f or  t he  l ow e r  f r e que nc y l e ve ls T he   r e le a s e  w a s  ma de  f or  t he  868 a nd  915 M H z .  F ur th e r , f our  ne w  modul a ti ons  w e r e  i nt r oduc e d w he r e  t hr e e   w e r e  us e d f or  t he  l ow e r  f r e que nc ie s  a nd  a  s in gl e  f o r  2.4 G H z  [ 3]   I E E E  802.15.4a   T hi s   e di ti on  in tr oduc e th e   de f in it io of   two  P H Y   la ye r s T he   f ir s is   th e   c hi r s pr e a s pe c tr um  a 2.4   G H z  a nd t he  U W B  t e c hnol ogy.    I E E E  802.15.4c   T he s e   w e r e  upgr a de s  f or  t he  868 a nd 915  M H z , C hi na  779 - 787  M H z  ba nd, UW B  a n d 2.4 G H z  [ 7]   I E E E  802.15.4d   F ur th e r  upgr a de s  t o t he  868, 915 M H z , 2.4 G H z  a nd t he  J a pa n e s e  950 - 956 M H z   I E E E  802.15.4e   T hi s   va r ia nt   in tr oduc e s   M A C   im pr ove me nt s   in   th e   I E E E   8 02.15.4  w hi c w oul in c or por a te   I S A   S P 100.11a  a ppl ic a ti ons   I E E E  802.15.4f   I nt r oduc e s  a n a dva nc e d P H Y  f or  t he  U W B  t e c hnol ogy f or  433 M H z  a nd 2.4 G H z   I E E E  802.15.4g   I nt r oduc e a   ne w   P H Y   th a t   w oul be   us e d   f or   s ma r ne ig hb or hood  ne twor ks   s u c a s   in   s ma r gr id   a ppl ic a ti on. M or e ove r , i in c lu de s  t he  902 - 928 M H z       T a ble  2.   T he   de r ivative  tec hnology  f or   the  I E E E   8 02. 15. 4   T e c hnol ogy    D e s c r ip ti on    Z ig B e e   T hi s   is  a   te c hnol ogy  de v e lo pe by  Z ig B e e   A ll ia n c e   a im e a pr ovi di ng  th e   hi ghe r   de gr e e s   ne e d e in   th e   lo w - pow e r e r a di s y s te us e   in   th e   ma n a ge me nt   a nd   c ont r ol   of   a ppl ic a ti ons   s uc h   a s   he a ti ng,  li ght in a nd othe r  a ppl ic a ti ons  [ 4]   M iW i   M iW i   c oupl e w it M iW P 2P   a ppl ic a ti ons   a r e   de ve lo pe by   mi c r oc hi te c hnol ogy  [ 6] T he   te c hnol ogi e s   a r e   de ve lo pe f or   lo w   da ta   tr a ns f e r   th r oughputs   ove r   a   r e duc e di s ta nc e   [ 5] T he   te c hnol ogi e s   a r e   a ls o   a ppl ie f or   lo w   c os ne twor ks   s uc a s   r e mot e   c ont r ol hom e   a ut oma ti on,  in dus tr ia moni to r in a nd  a ut oma te d me te r  r e a di ng.    R F 4C E   F ul ly   known  a s   r a di o   f r e que nc f o r   c ons ume r   e le c tr oni c s   ha s   r e c e nt ly   a ma lg a ma te w it Z ig B e e   A ll ia nc e   us e d f or  t he  pr ovi s io n of  l ow  pow e r  r a di o c ont r ol s  a ppl ie d i a u di o - vi s io  s ys te ms   s uc h a s   T V  a nd  s e t - to boxe s  [ 12] . T he  s u c c e s s  of  t he  s y s te m i s  e nha n c e d c omm uni c a ti on c ompa r e d t o ot he r  e xi s ti ng c ont r ol s .   W ir e le s s  H A R T   T hi s   a op e n - s our c e   w ir e le s s   te c hnol ogy   de s ig ne a nd  im pl e me nt e by  th e   H A R T   C omm uni c a ti on   F ounda ti on  ut il iz e f or   th e   2.4  G H z   I S M   ba nd  [ 4 ] - [ 9] .   T he   I E E E   802.15.4  gui de li ne s   e nha nc e s   ti me   s ync hr oni z a ti on, s e lf - he a li ng a nd s e lf - or ga ni z in g t e c hni que   6L oW P A N   I is   a a c r onym  f or   I P v6  a ppl ie f o r   lo w   pow e r   w ir e le s s   pe r s on a a r e a   ne twor ks   [ 8] T he   te c hnol ogy   u s e s   pa c ke da ta  f or  t he  I P v6 pr ot oc ol   I S A 100.11a   T he   te c hnol ogy  w a s   de s ig ne a nd  im pl e me nt e by  I S A   i. e .,  a ope n - s our c e   w ir e le s s   n e twor ki ng  te c hnol ogy uti li z e d f or  i ndus tr ia a ut oma ti on.        T he   I E E E   802. 15 . ha s   two   modul a ti on  s c he mes   ba s e on  the  or igi na 2003   r e lea s e   in  T a ble  1.   T he   two  int e r f a c e s   i. e . ,   a i r   a nd   r a dio   is   r e li a nt   on  the  d ir e c s e que nc e   s pr e a s pe c tr um  ( DSS S )   method   [ 1 ] .   I n   thi s   ins tanc e ,   the  lowe r   f r e que nc ies   ha ve   a   lowe r   da ta   t hr oughput  whe r e a s   the   2. 4   GH z   c a n   be   e xpa nde t a t tain  250  kbps .     2. 2.     I E E E   802. 15. t op ologi e s     T he   pa c ke f ields   in  the   s tanda r divi de   the  da ta   int two  s e c ti ons .   T he   f ir s is   a   s ix  oc tet   s tr uc tur e   that   c ontain  the  pr e a mbl e   ( 32  bi ts ) ,   the  ins ti ga ti on  of   t he   pa c ke de li mi ter   ( b it s )   a nd  the  he a de r   o f   the  phys ica laye r   ( 8   bi ts )   [ 5] - [ 9] .   T he   s e c ond  pa r t   o f   the  pa c k e s tr uc tur e   is   the  P HY   s e r vice   da ta  un it   ( P S DU )   whic is   c ontains   the  da ta  a nd  ha s   the  c a p a c it of   127  oc tet s   i. e .   1016  bit s .   F igur e   4   de mons tr a tes   the  s tr uc tur e   of   the   pa c ke t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   12 ,   No.   1 F e br ua r y   20 22 460 - 470   464       F igur e   4.   T he   s tr uc tur e   o f   the   P HY   pa c ke ts   [ 4]       T he r e   a r e   two   pr im a r y   f o r ms   of   the   ne twor k   to pology  uti li z e d   in  the   I E E E   802 . 15. 4 .   T he   two  topol ogies   c a be   uti li z e f or   va r ious   a dva ntage s   a nd  dif f e r e nt  a ppli c a ti ons .   T he   topol ogies   us e in  thi s   s tanda r is :     S tar   t opology:   T he   tec hnique  de s c r ibes   a   ne twor topol ogy  with  a   c e ntr a l   node   r e f e r r e to  a s   the  pe r s ona a r e a   ne twor ( P AN )   c oor dinator   with   whic a ll   the  r e maining  node s   c or r e s pond  a s   il lus tr a ted  be low .   F i gur e   s hows   the  s tar   a r c hit e c tur e   f or   the  I E E E   802 . 15. 4   s c he me  [ 12] .       P e e r - to - pe e r S im il a r   to  the  s tar   topol ogy   the   P A c oor dinator   but   c omm unica ti on   c a s ti ll   take   plac e   be twe e va r ious   node s   without   ne c e s s a r il going  thr ough  the  c oor dinator   a s   il lus tr a ted  be low.   F ig ur e   6   s hows   the  point - to - point a   de r ivative  of   the  pe e r - to - pe e r   topol ogy  [ 12] .   F igur e   7   s hows   the  c lus ter   tr e e a   de r ivative  of   the  pe e r - to - pe e r   topol ogy  [ 12 ] .               F igur e   5.   T he   s tar   a r c hit e c tur e   f or   the  I E E E   802 . 15 . s c he me   F igur e   6.   T he   point - to - point a   de r ivative  o f   the   pe e r - to - pe e r   topol ogy           F igur e   7.   T he   c lus ter   tr e e ;   a   de r ivative   of   the   pe e r - to - pe e r   topol ogy        T he   f ull   f unc ti on   de vice s   ( F F D)   a r e   a   node   that   h a s   f ull   leve ls   o f   f unc ti ona li ti e s   i. e . ,   c a n   be   u ti li z e f or   s e ndi ng  a nd   r e c e ivi ng   da ta,   f ur ther ,   it   c a n   be   us e to  c r e a te   a   r ou te  f o r   the   f low   of   da ta  to   other   no de s   [ 10] .   T he   r e duc e d   f unc ti on   de vice   ( R F D)   is   a   ga dge wi t r e duc e f unc ti ona li ti e s   a nd   may   f or   the   s ink   of   de s ti na ti on   i. e . ,   s uc a s   s witch   a nd  s e ns or s .   T he   R F Ds   ha ve   n r outi ng   c a pa bil it ies   a nd   only   c omm unica te  with   t he   F F Ds   [ 5] .   T he   R F Ds   a r e   low  powe r   de vice s   a s   they  c a nnot  r oute  othe r   tr a f f ic.   T he   c oor dinator   is   the  pr im a r node   that  c ontr ols   the  node   i. e . ,   it   is   a   s pe c ial  f or m   of   F F D.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708       M it igat ion  of   pac k e los s   w it e nd - to - e nd  de lay  in     ( Suha  Sahib  Ole iw i )   465   2. 3.     Ne t wor k   p e r f or m an c e   an alys is   T he   ne twor pe r f or manc e   is   the   mea s ur e   of   the   qua li ty  of   s e r vice   ( QoS )   in   the  tr a ns mi s s ion  of   inf or mation  f r om   the  o r igi to   the  de s ti na ti on   of   t he   tr a ns mi s s ion  [ 5] .   T he   pe r f or manc e   of   a   ne twor c a be   mea s ur e ba s e on  s e ve r a a na lys i s   metr ics   de pe n ding  on  the  na tur e   a nd  the   de s ign  of   the   ne twor k.   F ur ther ,   the  a r e a   of   a ppli c a ti on  of   a   ne two r c a a ls be   a   de ter mi na nt  f or   the  QoS   [ 6 ] .   s im ulation  mode c a be   uti li z e f or   de s igni ng  dif f e r e nt  tes s c e na r ios   to  e f f e c ti ve ly  mana ge   a nd  c o ntr ol  the  tr a ns mi s s ion  of   the  da ta  in  the  ne twor [ 13] .   T he   e f f icie nc of   the  ne twor pe r f or manc e ,   e s pe c ially  in  he a lt h   c a r e ,   ha s   b e c ome  a   pr e r e quis it e   f or   the  de ve lopm e nt  of   a   moni tor i ng  s ys tem.   T he   pr im a r objec ti ve   o f   s tudyi ng  ne twor pe r f or manc e   of   the   W B AN   s ys tems   is   the  ve r if ica ti on  of   pa ti e nt  da ta  a nd  e ns ur ing  s e c ur it f r om  the   s e ns or s   on  the  pa ti e nt s   body  to  the   de s ti na ti on  with   the  lo we s leve of   pa c ke los s   [ 2] .   I n   thi s   r e s e a r c h,   we   f oc us   on  de ve lopi ng  a   s olut ion  to  e ns ur e   de li ve r of   da ta  f r o the  s e ns or s   to  the  r e c e iver s   with  the  lea s va lue  o f   pa c ke los s   with  the   e nd - to - e nd  de lay.   R e c e nt  s tudi e s   ha ve   f oc us e on   de ve lopi ng   s olut ions   that   would   a d dr e s s   the  is s ue   of   s low  ne twor f oc us ing  pr im a r il on  the  c a us e s   of   the  s low  tr a ns mi s s ion  in  the  s y s tem.   I mos ne twor ks ,   the  r e s pons e   ti me  is   us e to  c ha r a c ter ize   pa c ke los s   a nd  the  e nd - to - e nd  de lay  a s   they  a f f e c the   ne twor tr a f f ic  [ 1 ] .   T he   thr oughput  in  ne two r de f ines   the  a mount   of   da ta  s e nt  a nd  r e c e ived  ove r   a   s pe c if ic  ti me  unit thus ,   it   c a be   uti li z e to   de ter mi ne   the   a mount   of   pa c ke los s   dur ing   tr a ns por t .   L it tl e   ha s   be e done   to  s ugge s a   us e f ul   s c he me  f or   im pr oving   ne twor pe r f o r manc e   in   W B AN   a nd  e ns ur ing   e f f e c ti ve   ne twor pe r f or manc e   [ 6] .   F u r ther ,   the  p r e vious   s tudi e s   ha ve   not  r e c omm e nde a   W B AN   s ys tem  that  c a pr ovide  e f f e c ti ve   s e nding  a nd  r e c e ivi ng  of   da ta  without   pe r f or manc e   de gr a da ti on  due   to  pa c ke los s .   T hus ,   the r e   is   the  ne e to  e va luate   pa c ke los s   a s   a   c omponent  of   e nd - to - e nd  de lay  in  a   W B AN   s c he m e   the  r e c omm e nd  a   tec hnique  f or   r e d uc ing  pa c ke t   los s   a n d   im pr ov in ne twor k   pe r f or manc e   [ 6] .   T he   pr opos e d   s ys tem  s hould  gua r a ntee   the  tr a ns f e r   o f   pa ti e nt  da ta  f r om   s e ns or s   on  the  body  to   the  r e c e iver s   with   the  lea s pos s ibl e   va lue  f or   pa c ke los s .   T he   s c he me  s hould  gua r a ntee   a   matc h   be twe e the  da ta  f r om   the  s e nde r   a nd   the  r e c e iver .       2. 4.     T h r ou gh p u t   an d   d e lay   an alys is     S hojaf a r   e a l.   p r opos e a opti mal   c ha nne a s s ignm e nt  s c he me  that  is   us e in  the  li nk - laye r   p r otocol  that  a c c ompl is he s   c ha nne a s s ignm e nt  via  lea r ning  a utom a ta  f or   the  wi r e l e s s   mes ne twor k.   T he   tec hni que   wa s   us e to  de c r e a s e   int e r f e r e nc e   in  the  s ys tem  a nd  thus   e nha nc e   the  thr oughpu [ 14] .   Additi ona ll y ,   L e al .   pr opos e   a   f a ir ne s s - ba s e thr oughput  maxim iza ti on  a lgo r it h that   c a n   be   us e d   to   opti mi z e   thr oughput   in   W B A N.   I n   thi he ur is ti c   a lgor it hm ,   the   wir e les s   r e s our c e s   we r e   s c he duled  a da pti ve ly  to   mee the   ne e ds   of   the  W B AN   s c he me.   T he   a lgor it hm   wa s   us e f or   int e r - a nd - int r a   body  a r e a   ne twor c omm unica ti on  [ 15] .   Although   thes e   a lgor it hms   ha ve   a tt e mpt e to  s olve  the  is s ue   a r ound  thr oughp ut  a nd  de lay  in  W B AN ,   they  did   not  c ons ider   the  n umer ous   ne twor s c e na r ios   that  ha ve   be e a dopted  in  body   a r e a   ne twor ks .   T he   de ve lopm e nt  of   a   r obus tec hnique  to   mana ge   pa c ke los s   a nd  thr oughput  to  e nha nc e   the  pe r f or manc e   of   a   ne twor ult im a tely .   T he   p r opos e c oope r a ti ve   c omm unica ti on  a ddr e s s e s   the  va r ious   c onne c ti on  s c he mes   that  c a be   a tt a ined  in  W B AN .     2. 5.     Cooper at ive  c om m u n ica t ion   C oope r a ti ve   c omm unica ti on  a s   de f ined  by  S e ndona r is   e al.   is   a   c or r e s ponde nc e   tec hnique  that   e nha nc e s   the  r e li a bil it of   wir e les s   c onne c ti ons   a s   the  r e c e iver s   obtain  da ta  f r om  nume r ous   r e lays   a nd  then  c ombi ning  the  da ta  pr ope r ly  lea ding  to   the  f or mu lation  of   r e li a ble  de c is ions   by  the  r e c e iver   with  r e ga r ds   to  the   tr a ns mi tt e inf or mation   [ 16 ] .   T he   c oope r a ti ve   c o mm unica ti on  s c he mes   a c c or a   s ingl e - r e c e iver   ne twor the   a dva ntage s   of   mul ti ple - in - mul ti ple - out  ( M I M O)   s y s tems .   T he   c oope r a ti ve   ne twor c oding  is   a   c ombi na ti on  of   c oope r a ti ve   c omm unica ti on  a nd  ne twor c oding  tec hniques   s yne r gis ti c a ll y,   thus   e nha nc ing  the  n e twor r e li a bil it y.   F igu r e   3   il lus tr a tes   the   c oope r a te  ne two r c oding   model   whe r e   the   s our c e   ge ne r a tes   a   c om bination  of   pa c ke ts   in  a c c or da nc e   with   the  e qua ti on  [ 7] .   T he   pa c ke ts   we r e   tr a ns mi tt e to  the   node s   in  the   va r ious   c lus ter s .   T he   c lus ter   is   a   r e s ult   of   a   c ombi na ti on  of   ne igh bor ing  node s .   T he   f i r s c lus ter   c ombi ne the  pa c ke ts   a nd   tr a ns f e r   to  the  ne xt  c lus ter .   T he   s uc c e e ding  gr ou ps   r e c e ived  the  c ombi na ti on  o f   pa c ke ts   a nd  t r a ns mi a f ter   c ombi na ti on  a s   il lus tr a ted  be low :      =   1 , , = 1     = 1 , 2 , ,       whe r e          a r e   the  tr a ns mi tt e c ombi na ti ona l   pa c ke ts ?     1 ,     a r e   the  pe r c e ived  c ombi na ti on   pa c ke ts ?         is   the  qua nti ty  o f   node s   in   the  c lus ter s   in  c lus ter         is   the  a m o u n t   o f   c o m b i n a t i o n   p a c k e t s   r e c e i v e d   b y   s e n s o r   n o d e s   j   i n   c l u s t e r   i   f r o m   t h e   n o d e s   i n   c l u s t e r   1       a r e   c oe f f icie nts   s e lec ted  r a ndoml   T e nha nc e   the  p r oba bil it y   that   the   s ink  in   the   W B AN   would   r e c e ive  a n   a de qua te  a mount   of   l inea r ly   indepe nde nt  pa c ke ts   f r om  the  or igi na pa c ke ts   the e a c nod e   in  the  c lus ter   s hould  r e lay  a lea s a   pr opor ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   12 ,   No.   1 F e br ua r y   20 22 460 - 470   466   that  is   gr e a ter   or   e quivale nt   to   the   or ig inal  pa c ke ts   ( m)   a nd   qua nti ty   o f   the   node s   in   a   gr oup   ( n)   a s   de mo ns tr a ted  in  F igu r e   8   [ 6 ] .   S im il a r ly,   the   de s ti na ti on  r e qui r e a   pr opor ti on  o f   the  li ne a r ly  indepe n de nt   c ombi na ti on   pa c ke ts   f r om  the   node s   in  c lus ter   K   to  r e c ove r   the  ini ti a in f or mation  f r om   the  s our c e s .           F igur e   8.   T he   c oope r a ti ve   ne twor k   c oding  a r c hit e c tur e   us e to  r e duc e   pa c ke los s       3.   P ROP OS E S OL UT I ON   I thi s   r e s e a r c h,   we   pr opos e   the  us e   of   a   c oope r a ti ve   r outi ng  pr otocol  to  e na ble  c omm unica ti on  of   mul ti ple  s our c e s   to  mul ti ple   c omm unica ti on  wir e l e s s   ne twor k,   whic is   a   c ha r a c ter is ti c   of   W B AN   s c he mes   [ 17] .   T he   s our c e s   de note  the  nume r ous   s e ns or s   us e to  mea s ur e   the  phys iol ogica pa r a mete r s   of   a   p a ti e nt.   T he   r e c e ivi ng  de vice s ,   i. e .   s ink  is   the  de s ti na ti on  in   C R P   [ 6] .   T he   model  incor por a tes   mul ti ple  r e lay  c ha nne ls   that  pr ovide  dif f e r e nt  pa ths   f or   tr a ns mi tt ing  a   mes s a ge   a nd  thus   e li mi na ti ng  the  pos s ibi li ty  o f   a   s ingl e   point   of   f a il ur e   a s   s hown  in  the   f low   c ha r be low.   As   dis c us s e e a r li e r ,   the   s our c e   ge ne r a ted  a   c ombi na ti on   of   pa c ke ts   t ha we r e   s e nt  to  the  R   r e lays   with  the  a s s umpt ion  that  no  pa c ke is   los dur ing  tr a ns mi s s ion.   T he   c ombi na ti ona pa c ke ts   in  thi s   tr a ns mi s s ion  we r e   r e laye a nd   ge ne r a ted  f r o the  s our c e s   us i ng  the  f o ll owing  e qua ti on . :     =     = 1       whe r e         is   the  number   o f   c ombi na ti ona l   pa c ke ts ?         is   the  number   o f   s our c e s ?   I the   s tudy,   the   f a il ur e   of   a   s ingl e   r e lay  would   le a to   the  incr e a s e   in  the  c umul a ti ve   tr a ns mi s s ion  ti me  a s   the  e xis ti ng  r e lays   would  ne e to   r e c e ive,   c r e a te  a nd  tr a ns mi the   r e quir e d   number   o f   c omb inational  pa c ke ts   f or   the  de s ti na ti on  to  de c ode   the   da ta  f r om  a ll   the  s e ns or   node s   [ 6] .   F a il ur e   in  t r a ns mi s s ion  tr igger e a   f e e dba c mec ha nis that  r e laye th e   inf or mation   to  the   other   r e lays .   T im pleme nt   the  C R P   tec h nique  in   M AT L AB ,   it   is   ne c e s s a r to   a c hieve   a e f f icie nt  a ppr oa c that   e ntails   the   ps e udoc ode   be low.   T he   f i r s a s s umpt ion  in  the  c r e a ti on  of   the  a lgo r it hm  wa s   tha ther e   would  be   s e ts   of   dis tr ibut e node s   ( s e ns or s )   [ 6] .   T he   node s   will   ge ne r a te  m ini mum   va lues   that  be   c ombi ne to  c r e a te   the  li ne a r ly  indepe nde nt   da ta  to   be   t r a ns mi tt e d   to  the  de s ti na ti on.   T he   mi nim um  a mount   would  be   a   pr opor ti on  o f   the  or igi na mes s a ge   that  would  be   c ombi ne by  the  s in to  ge ne r a te   the  or igi na da ta.   Af te r   s c he duli ng,   da ta   is   a na lyze whic is   pe r f or med   f i r s dur ing  tr a ns a c ti on  whe s c he duli ng  pr oc e s s   is   c ompl e ted  f or   C R P .   F o r   a na lys is ,   c r it ica da ta  g r oup  is   pr oc e s s e f ir s t,   then  non  c r it ica l   gr oup   a nd  las nor mal  da ta   g r oup   in  W B AN .   F inally,   a   de c is ion  pa r t ,   f or   non - c r it ica da ta  it   make s   own  de c is ion  that  is   dir e c tl c onne c ted  to  the  ne twor da taba s e   a nd  pr ovides   the  e f f icie nt  s ol uti on  via  s mar de vice   a nd  f or   c r it ica da ta  it   is   di r e c tl c onn e c ted  to  the  phys icia wi th  c r it ica leve o f   da ta.   Us ing  thi s   s c he duli ng  pr oc e s s ,   it   r e duc e s   the  ti me  c ompl e xit y   a nd  a c c e s s   e ne r gy  e f f icie nc is   c ompar e to  other   pr oc e s s   f or   im pleme nti ng   the   C R P   tec hnique.   T he   r ole  o f   d a ta  tr a ns mi s s ion  is   to   c oll e c t   the   inf o r mation   obtain e f r o m   the  number   o f   pa c ke ts ,   a nd  then   pr ovide   s c he duli ng  of   thes e   s e ns or   da ta  whic is   pa r a mete r   ba s e C li que   S c he duli ng.   P a r a mete r s   a r e   non - c r it ica da ta,   nor mal  da ta  a nd  c r it ica da ta.   B a s e on  thes e   p a r a mete r s ,   s c he duli ng  pr oc e s s   will   be   pe r f or med.   T he   pa r a m e ter   ba s e C li que   S c he duli ng  s pli ts   the  da ta  int dif f e r e nt   pa r a mete r   c li que s   to   make   e a s de c is ion  f or   us e r s .   F igur e   9   s hows   t he   f lowc ha r t   of   il lus tr a tes   the  a pp r oa c of   f or wa r ding  the   da ta  pa c ke ts   to  de s ti na ti on.   I our   p r oc e s s ,   pa c ke ts   a r e   us e to  f e tch   the  inf or mation  f r om  the  c oor dinator ,   a nd  it   s e nds   the  da ta  inf or mation   via  a c c e s s   point .   W e   a r e   us ing  the   ha ndove r   s c he me  to  ke e p   a   pa c ke c onne c ti on   a c ti ve   whe it   moves   f r om   one   point   to   a nother .   W he a   pa c ke m ove s   a c r os s   ne twor bounda r ies .   F or   that,   ha ndove r   pr oc e s s   c a lcula tes   the  dis t a nc e   be twe e pa c ke a nd  dif f e r e nt  a c c e s s   point   a nd  a ls f inds   the  pa c ke c ombi n a ti on.   I n   dis tanc e   c a lcula ti on  it   take s   the   s hor tes dis tanc e   a c c e s s   point   a nd  les s   c oope r a ti ve   r e lay.   B a s e on  th is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708       M it igat ion  of   pac k e los s   w it e nd - to - e nd  de lay  in     ( Suha  Sahib  Ole iw i )   467   c a lcula ti on,   pa c ke t   ha n dove r   is   p r oc e s s e d.   I f   the   p a c ke a lr e a dy  in  s hor tes t   dis tanc e   a nd   les s   c oope r a t ive  r e lay   a c c e s s   point   mea ns ,   ther e   is   no  ne e o f   ha ndove r .   W B AN   c ontains   s e ns or s   whic a r e   us e to  c oll e c the  inf or mation  a bout   ne twor without   ne e of   pa c ke f or wa r ding.   All   s e ns or s   a r e   mana ge by  c oor dinat or   whic h   is   us e to  s tor e   the  s e ns or   de tails .   C oor dinator   s e nds   the  s e ns or   de tails   to  the  W B AN   c ontr oll e r   f or   r e c onf igur a ti on  of   s e ns or s .   W B AN   c ontr oll e r   ini ti a ll ge ts   the  inf or mation  a bout  s e ns or   node s   s uc a s   ba tt e r y   lif e ,   memor y ,   s e ns ing  ti me  a nd  tr a ns c e iver s .   I ts   ba c k - up  node s   a r e   s tor e in  the  dua li nke li s s the c a be   e a s il us e dur ing  the  ne twor ope r a ti on.   I f   a ny  a b nor malit oc c ur s   dur ing  moni tor ing   the  da ta,   then  c ontr oll e r   lea ve s   that  pa r ti c ular   s e ns or   node   a nd  r e plac e s   the  idl e   s e ns or   ba s e on  the  B a c k - up  of   a bnor mal  s e ns or   node   f or   pa c ke f or wa r ding .   T a ble  s hows   the  da ta  f or   W B AN   tr a ns mi s s ion  without   a nd  with  us ing  C R P .           F igur e   9.   T he   f lowc ha r t   of   il lus tr a tes   the  a ppr oa c of   f o r wa r ding  the   da ta  pa c ke ts   to  de s ti na ti on       Algor it hm  1:   Da ta  tr a ns mi s s ion  in  W B AN     1.   Assumption that there are n  sensors in the WBAN (S1,S2, …, Sn)   2.   Two sensors were selected in random i.e., cluster 1, cluster 2   3.   Distance  between the cluster and the sensors using the formula;   4.   =     |      |                    =            =   5.   Computation of minimum value;   6.   { (  , ) }        7.   The sensor values will be incorporated in the cluster   8.   The data was  represented in a matrix     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   C omp   E ng ,   Vol .   12 ,   No.   1 F e br ua r y   20 22 460 - 470   468   T a ble  3.   Da ta  f or   W B AN   tr a ns mi s s ion  without   us i ng  C R P   P a r a me te r   V a lu e   T ot a pa c ke a r r iv e d   9920   T ot a pa c ke s c he dul e d   8053   A ppr opr ia te ne s s   0.992   D e li ve r y r a ti o   0.8118   T ot a D r op   1867   C umul a ti ve  de f ic it  a th e  e nd   43   C umul a ti ve  dr op a th e  e nd   1868       4.   RE S UL T S   T he   r e s ult s   a bove   de mons tr a te  that  the   us e   of   C R P   in  the   W B AN   f or   the  mi ti ga ti on   of   pa c ke los s   us ing  the  e nd - to - e nd  de lay  is   e f f e c ti ve .   T he   da ta   in   T a ble  4   il lus tr a te  that  a   higher   de li ve r r a ti o   is   a tt a ined  in  W B AN   in  c a s e s   whe r e   ther e   is   C R P   a s   c ompar e d   to  ins tanc e s   without   [ 18] .   F ur ther ,   T a ble  4   il lus tr a te  a   tot a l   pa c ke dr op  o f   1867   without   C R P   a nd   T a ble  4   il lus tr a te  a   1789   pa c ke dr op   with   C R P   in   the   W B AN   tr a ns mi s s ion.   T he   C R P   pr otocol  de c r e a s e   the  num be r   of   pa c ke ts   dr oppe du r ing  t r a ns mi s s ion.   M e s s a g e   s ize   plays   a   major   r ole   in   s e c ur it a na lys is .   M a jor   c on c e r ne pa r a mete r s   de a lt   with  a r e   r e c ur r e nc e   s oli d ne s s   a nd   c lamor   e xe c uti on  o f   be ne f icia r ies   to   im p r ove   the   e xhibi ti on  uti li z ing  pa c ke t   f or wa r ding  in  W B AN .   R e f e r e nc e   s ign  wa s   uti li z e d   to   s e nd  the   una d ult e r a ted   a nd   c l e a inf or mat ion  to   be ne f icia r ies   f o r   maintaining   a   s tr a tegic   dis tanc e   f r om  c omm oti on   a nd  r e c ur r e nc e   s tea dines s   is s ue   f or   1789  d r oppe pa c ke ts .   R e c ur r e nc e   g r oups   a r e   a s s oc iate with  de li ve r r a ti whic s uppor ts   to  wor a lowe r   f r e que nc ies   in  the  C R P .   He r e   the  tot a dr op   dis a ppoint ment  is   dis ti nguis he by  the  r e c ur r e nc e   va r ieties   f or   tot a l   pa c ke ts   a r r ived  vs   tot a pa c ke ts   s c he duled.   B e c a us e   of   thi s   c ove r ing  of   s ign  will   ha ppe ove r   the  r e c ur r e nc e   ba nd,   a s   f o r   the  W B AN   f or   de li ve r r a ti o.   S ub s e que ntl it   mi ght  dis ti nguis the  typi c a wor king  s e ns or   hub  a s   f law e thus   it   ne glec t s   to  pe r f or viable   r e c onf igur a ti on  in   ter m s   of   pa c ke f or wa r d ing.   F ig ur e   10   r e pr e s e nts   the  gr a phica plo ba s e on  li nks   a nd  QoS  c ompar is on  of   C R P   f or   ti me   103   with   a ll   metr ics .   T im e   inc r e a s e s   whe li nk   s ize   a ls incr e a s e s   upto   103.   T he   be low  mentioned  gr a ph   s hows   the  pr opos e pe r f or manc e   mi ti ga ti on  o f   pa c ke ts   to   take   ti me   f o r   e a c mes s a ge   ( bytes )   whe r e   maximum   C R P   r a ti o   is   0. 870 .   T he   p r opos e pr otocol   pr ovides   the   high   leve l   of   pe r f o r manc e   to  lar ge   number   o f   li nks   in   ter ms   o f   qua li ty   of   s e r vice .   F igu r e   1 1   r e pr e s e nts   the  gr a phica plot   ba s e on  l inks   a nd  QoS  c ompar is on  of   C R P   f or   ti me  104   with  a l met r ics .   T im e   incr e a s e s   whe li nk  s ize   a ls incr e a s e s   upto  104.   T he   be low  m e nti one d   gr a ph  s hows   the  p r opos e pe r f or manc e   mi ti ga ti on  o f   pa c ke ts   to   take   ti me  f or   e a c h   mes s a ge   ( bytes )   whe r e   maximum   C R P   r a ti is   0. 840.   F igu r e   1 2   r e p r e s e nts   the  gr a phica plot   ba s e on  li nks   a nd  QoS  c ompar is on   of   C R P   f or   ti me   105  with   a ll   metr ics .   T im e   incr e a s e s   whe li nk  s ize   a ls inc r e a s e s   upto  105.   T he   be low  mentioned  g r a ph  s hows   the  pr opos e pe r f or manc e   mi ti ga ti on  of   pa c ke ts   to  take   ti me   f or   e a c h   mes s a ge   ( bytes )   whe r e   maximum   C R P   r a ti o   is   0. 8 45 .       T a ble  4.   Da ta  f or   W B AN   tr a ns mi s s ion  with  us ing  C R P   P a r a me te r   V a lu e   T ot a pa c ke a r r iv e d   9807   T ot a pa c ke s c he dul e d   8018   A ppr opr ia te ne s s   0.9807   D e li ve r y r a ti o   0.8176   T ot a D r op   1789   C umul a ti ve  de f ic it  a th e  e nd   22   C umul a ti ve  dr op a th e  e nd   1788       T he   da ta  c oll e c ted  in  the  s im ulation  wa s   us e to  e va luate   the  qua li ty  of   s e r vice   f or   the  C R P   f o r   dif f e r e nt   tr a ns mi s s ion  dur a ti on   ( de lay) .   F igur e   10   i ll us tr a tes   the  qua li ty   of   s e r vice   f o r   va r ious   r e lay   li nks   us e f or   pa c ke tr a ns mi s s ion  be twe e the  s our c e   a nd  th e   de s ti na ti on  f or   the   c a s e   whe r e   the  de lay  is   thr e e   t im e s   the  tr a ns mi s s ion  dur a ti on  [ 19] - [ 21] .   I the  c a s e   of   F i gur e   11   whe r e   the  de lay  wa s   thr ice   the  typi c a p e r iod  the   pe r f or manc e   o f   the  li nks   wa s   a ve r a ge   a s   a   s im il a r   number   of   li nks   pe r f o r med  poo r l y,   i . e .   be low   the   de li ve r y   r a ti c ompar e to  thos e   that  a tt a ined  de li ve r r a t io  [ 20] - [ 25] .   F or   the  c a s e s   of   f our   a nd  f ive  ti mes   de lays ,   ge ne r a ll y,   mos li nks   pe r f or med  be tt e r   ( mor e   li nks   ha a   de li ve r r a ti o   higher   than  0. 8 )   than  the  s tanda r ti mi ng.   T he   c ha nge s   in   s c he dule  a ll ow  f o r   the  r e tr a ns mi s s ion  a nd  c omm unica ti on  be twe e n   node s   in   c lus ter s   to   c ompens a te  f or   los t   pa c ke ts .   He r e   we   ha ve   c ons ider e the  ti me  ( 10 o )   a nd   their   s e c ur it p r oc e s s   r unti me  in  ter ms   of   de f icit  f or   C R P .   T he   pr opos e pr otocol   im plem e ntation  take s   les s   c omput a ti on  ti me  whe c ompar e with   pr e vious ly  im pleme nted  pr otocol.   He nc e ,   i is   a ls one   of   the  metr ics   whic im pr ove s   the  r un   ti me  f or   C R P .   F igur e   1 3   s hows   the  c ompar is on  of   the  t r a ns mi s s ion  dur a ti on   in  ter ms   of   de f icit  f or   the  C R P   in   W B AN .   T he   va r ious   tr a ns mi s s ion  dur a ti ons   we r e   c ompar e d   f o r   the  C R P   whe n   us e in  W B AN .   T he   r e s ult s   il lus tr a ted  that  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708       M it igat ion  of   pac k e los s   w it e nd - to - e nd  de lay  in     ( Suha  Sahib  Ole iw i )   469   whe the  de lay   is   f ive  ti mes   mor e   pa c ke ts   a r e   los t.   T he   idea l   de lay  ti me  is   s ix  ti mes   a s   it   ha the   lowe s de f icit   a the  e nd  of   the  tr a ns mi s s ion.               F igur e   10 .   T he   qua li ty  o f   s e r vice   f o r   the   pe r f or manc e   of   the  c oope r a ti ve   r outi ng   pr otocol  in  W B AN   f or   thr e e   ti mes   the   tr a ns mi s s ion  ti me   F igur e   1 1 .   T he   qua li ty  o f   s e r vice   f o r   the   pe r f o r man c e   of   the  c oope r a ti ve   r outi ng   pr otocol   in  W B AN   f o r   f our   ti mes   the  tr a ns mi s s ion  ti me               F igur e   1 2 .   T he   qua li ty  o f   s e r vice   f o r   the   pe r f or manc e   of   the  c oope r a ti ve   r outi ng   pr otocol  in  W B AN   f or   f ive  t im e s   the  tr a ns mi s s ion  ti me   F igur e   1 3 .   T he   c ompar is on  of   the  t r a ns mi s s ion  dur a ti on  in  ter ms   of   de f icit   f or   the  C R P   in   W B AN       5.   CONC L USI ON   W B AN   ha s   playe a   pivot a r ole  in   the  de li ve r y   of   he a lt hc a r e ,   thus   f a s t,   a nd   a c c ur a te  tr a ns mi s s ion  of   the  bio  s ignals   is   s igni f ic a nt  in   thes e   a ppli c a ti ons .   T his   pa pe r   e va luate s   the   pos s ibi li ty  of   r e duc ing  pa c ke los s   with  e nd - to - e nd  de lay.   T he   c oope r a ti ve   r outi ng   p r otocol  wa s   us e d   f or   pa c ke t   tr a ns mi s s ion  to   a tt a in   mi ti ga ti on  of   pa c ke los s   in  e xtens ive  body  a r e a s   ne twor ks .   I thi s   r e s e a r c h,   the  C R P   ha s   c ontr ibut e to  a   s ubs tantial  de c r e a s e   in  the   pa c ke ts   los t   in   the  W B AN ,   whe r e a s   incor por a ti ng   de lay   tol e r a nc e   to   e ns ur e   ope r a ti on  in   int e r f e r e nc e - pr one   e nvir onments .   T he   r e s ult s   r e c or de in   thi s   r e s e a r c c a be   us e to  c r e a te  a   r oa dmap  f or   f utur e   r e s e a r c int the  c a pa bil it ies   of   c oope r a ti ve   r outi ng  pr otocol  in  mi ti ga ti ng  pa c ke los s   a nd  im pr o ving  the  pe r f or manc e   of   W B AN   s c he mes   pr im a r il whe u s e in  medic a a ppli c a ti ons .   Our   pr opos e method   e nha nc e s   the  s e c ur it leve a nd  pe r f or manc e   o f   ne twor k,   c o mput a ti on  ti me  a nd  f a ult   tol e r a nc e   in  W B AN   us e r s   to  a c c e s s   the  va r ious   ne twor k   s e r vice s   to   incr e a s e   the   pe r f o r manc e   a nd   s e c ur it o f   ne two r k   us ing  wir e les s   b ody  a r e a   ne twor k.   R e c onf igur a ti on   is   p r oc e s s e by  us ing  c o ntr oll e r ,   whic e f f e c ti ve ly  d e tec ts   the   a bnor mal   no de s   a nd   r e c onf igur e   thes e   node s   that   de c r e a s e   the  pe r f o r manc e   of   ne twor k .   F ur ther ,   s e c ur it y   a nd  pe r f or m a nc e   a r e   pe r f or med  ba s e on  r e ha s hing  ke a gr e e ment  pr ot oc ol  whic s e lec ts   a uthor ize us e r s   a nd  s e r ve r s   f or   a   s e c ur e   tr a ns a c ti on.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.