Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 2 ,  A p r il  201 6, p p 78 5 ~ 79 I S SN : 208 8-8 7 0 8 D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 2.9 110          7 85     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Designing and Simulation of  Surrounding Supporting Multicast  Routing Protocol       Shai k  M a h a b o o b   Ja ni , S y e d  Um ar,  P. V. R. D Pr as ad Ra o,  Sri d e v i   Gut t a   Dept of CSE, K   L University , Guntur, AP, India       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Sep 30, 2015  Rev i sed  D ec 20 , 20 15  Accepte d Ja 9, 2016      In the Wireless sensor network s  ha ving of m u lti-hop transm ission in the  Adhoc network s . These Adho c networ ks hav i ng advan t ages  of limited   bandwidth and   m obilit y which  i s  m o re  useful fo r the  chang i ng o f  and usag of various pro t ocols, so that these Adho c networks hav i ng energ y   conservation, simple to construct, robus tness. In  this paper we ar e proposing  a new proto c ol  cal led Surroun ding supporting  m u lticast  routi ng protoco l   [SSMR P ] .  This protocol uses th e mesh  networks to enhance th e resilience  against  chang e  o f  node.  This SSMRP u tilizes the node lo cal it y  w h ich redu ces   the overhead of the route maintenance and it als o  reduces the ro ute for good   data tr ansm issions. In this paper we cl ear ly   ex plains how the data will be  deliv ered effi ci e n tl b y  redu cing the  ov erhe ads   Keyword:  Netwo r k  lifeti m e   R out i n g pr ot oc ol s   W i reless tech no log y   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Sh aik Mah a boo b Jan i   Dept   o f  C S E ,   K L  U n i v e r si t y , G u nt u r AP,  I ndi a.   Em a il: sh aik 2 s ig n i n@g m ai l.co     1.   INTRODUCTION  In  th W i reless sen s or n e twork s  th e Ad ho c network s   will p l ay a  maj o r ro le in  th e co llecti o n    o f  th m obi l e  nodes  wi t h  t h e s u pp o r t  of  fi xe d i n fr ast r uct u re  whi c h co nt ai ns sel f - o r g a n i s ed  no des a nd  pr o v i d es bes t   com m uni cat i on p r ot ocol bet w een t h e n ode s i n  any  en vi r o nm ent s . The A d h o net w or ks  are m o re im p o rt a n t   in classroom s   because these  can sh a r e the inform ation dy nam i cally  to  all the nodes  or com puting de vices.   Each   no d e  in  t h Adho n e two r k s   will acts as ro u t er  wh ich   can  estab lish  t h e en d to   end   co mm u n i catio n s . To  say th at p a rticular n e two r k  is Adho c n e t w ork  th en  it h a s to satisfy th e some u n i qu e ch aracteristics lik e d e sign   sh ou l d  b e  simp le, rob u s t n ess, go od  m e m o ry cap ab ilities,  en erg y  con s ervatio n  wh en  it is u s ed  in   b a tteries. In  th e Adho c n e t w ork  t h e to po l o g y  is in h e ren tly v o l atile a n d  rou ting  alg o rith m s  an d  it sh ou ld  be robu st ag ain s t   t h e t o pol ogy   w h ene v e r  c h an g e s.     The r o ut i ng  p r ot ocol s i n  t h e Ad h o c net w or ks are  br oa dl y  cat egori z e d  as t h ree t y p e s:  pr oact i v e   p r o t o c o l s,  activ e p r o t o c o l s an d   h y b r i d  Pro t o c o l s. Th e proactiv e ro u t i n g   p r o t o c o l s will  co n tinuo usly  make  i mmed i ate d e cisio n s   on   rou tin g to transmit th e d a ta  to  th nod es. So m e  o f  pro t o c o l s in which  th is  im pl em ent e d i s  DS D V   [1] ,   WR [2] ,  DB F  [ 3 ] .  R eact i v pr ot oc ol s a r e s e t s  t h ro ut es  o n   basi of  nee d s som e   of  t h pr ot oc ol s are R D M A R   [4] ,   A O D V   [5] ,  AB R   [6] ,  D S R  [7] ,  TOR A   [ 8 ] .       As base d on   t h e di rect i o n o f   t h e   r o ut i n g  pr ot oc ol a r e of   t w t y pes  one   o s  uni cast   an d ot he i s   m u lt i cast  rout i ng  fo r t h e ad  h o c net w o r ks . I n  t h i s  p r o p o sal  we use d  t h m u lt i cast  rout i ng  pr ot oc ol  [ 9 ] ,  [10] .   These are a g ai n cl assi fi ed as  t r ee base d an d m e sh base d pr ot oc ol s. I n  t h i s  we use d  t h m e sh base d ne t w o r ks   whi c h i s  a new  on dem a nd m u l t i cast  rout i n g  pr ot oc ol  cal l e d Su rr o udi ng S u p p o rt  M u l t i cast  R out i ng P r ot oco l .   Wh ile sim u lati n g  th ese in  t h e no rm al an d   p e riod ic m e sh  main tain an ces toward s t h forward i n g  nod es an d its  n e igh bors to tran sm it th e co ntro l m e ssag e so   n e w selected   n o d e s will be u s ed  i n  th e ro u t wh ich   u s es the  SSMR pro t o c ol, so we can main tain  th e b e tt er  route efficiency fo r r e du cing  th e nod es.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    78 5 – 7 9 1   78 6 2.   BRIEF  VIEW ABOUT THE SSMR  PROTOCOL     A so ft  state ap pro ach is  u s ed  i n  th e SSMR p r o t o c o l  t o  bu ild  t h routes m a in tain ed with b a sic  i n f o rm at i on l i k e r o ut e di sc o v ery  et c.,  an i t  rob u st  a n d  e ffi ci ent   Ad h o c   m u l t i cast  rout i ng.  SSM R   pr ot oc ol  perform s  the flooding techni que  to  find the  path  from  the source t o   de st ination  occasi o nally. To t h node s   which are connected as long  lived will have to m a intain  the route pat h , so by th is route efficacy will be  main tain ed  an d th e m u lticasti n g  w ill b e  done, it is w e ll  k now n as t h e m e sh  str u ct u r e or  tr ee str u ct u r     A.   Crea tio n  of M u lticas t Mesh Netw o r k   In  th is  n e two r k  th n o d e   o f  so urce  will sen d  t h e FLOOD_ REQ to  t h e n o d e wh ich   is set as an  upst r eam  node. This re que st will be receive d by the inte rm ediate node whic h will upda tes the bit fields the n   it sends the re ply packet to the node  t h at it receives the packets and th e s e are called as forwa r di ng  node s.  If  th ese nod es are o f  m u lti cars mesh  n e twork   called  m e sh   n o d e wh ich  is sh own  in   b e low Figu re  1 a  shows th in itial  m o d e  o f  th e creation  of th e m u lt icast  n e two r k .   Figu re 1 b  sho w s th e fin a l creation   o f  t h e m e sh   mu lticast  net w or k.         Fig u re  1 a . Sh ows the in itial m o d e  o f  th e creatio n   o f  th e m u lticast n e two r       Fig u re  1b Shows the fi n a l creatio n   o f  th e m e sh  m u lticast n e twork      B.   Main ten a nce  of   the   M u ltica s t Mesh Ne tw ork   In th is stag we u s e certain tech n i q u e s to fi nd  the rou t e is  disco v e ring   o f  l o cal rou t with send ing  a  message CAL_REQ pac k et  to the m e sh   node s a n d the i n term ediate nodes  will receive and se nd  re ply as  LO CAL_ REQ and  t h e FLOO OD_ REQ w i ll also  b e  tr an smit b y  th e nodes. Th ese ar sh own  in th e Fi g u r e   2   Main ten a n c e of th e m u lticast  m e sh  lin k  fail u r e and   recov e r y  of  lo cal. If   A nnu  rou t e or p a th f a ilur e   occu r s   th en  lo cal  rou t e d i scov ery ensu res t h e co n t ro l on  ov erh e ad  bu t it d o e s no t rep a ir it lin k  failure so  wi th  th n e two r k  co nn ectiv ity, th e lo cally reco v e rab l e lin k  failure  o ccurs with   less  frequ en tly  th an  t h e link  failu res.  The  D i scov ery o f  Floo ding  ro ute  is  u s ed in th e SSMR proto c o l  to  se nd the m e ssage FL OOD_REQ to  creat e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708      Design ing  an d S i mu la tion  o f   Su rro und ing  S u p p o r ting   Mu ltica s Ro u ting  Pro t o c o l   (Sh a i k Mah abo ob   Jani 78 7 a m e sh t o p o l o gy  am ong  t h e  n ode s, t h en  t h no des  j o i n e d  i n  t h e  t o pol ogy   re pl y  as  LOC A L_R E Q  pac k et .   An ot he r m e t h o dol ogy  i s  t h e   R out e e ffi ci e n cy im provem e nt  pl ay  a  vi t a l  r o l e  i n  t h e  r out e m a i n t e nance i n  t h e   sel ect ed pat h   wi t h  m o re  num ber  o f   fo rwa r di ng  n o d es.  Th is   factor plays a   major role  in the  route efficiency.        Fig u re 2 .   Mainten a n ce of  th e m u l ticast  m e sh   lin k  failu re  and  recov e ry of  l o cal      3.   SSM R P R OTOCOL  A NAL YSIS  &  SIM U LATIO N   The  Fi g u re  3  sh ow s t h e  p acket  he ade r   of  t h SSM R  p r ot ocol .   Wh i l e  ro ut i n g  f r o m  source t o   destination a routing table  will be  m a in tained at each  node  whic h is shown  in the  Figure  4.  The routing table  co nsists of co l u m n s lik e fo rward i ng   flag used   for t h forward i ng   no d e s wh ich will set  th g r ou p n e i g hbo ur  fl ag w h e n  t h no de i s  i n  a g r ou p.  In eac h a nd e v ery   no de  of t h gr o up  o f  m e sh t opol og y  net w o r k m a int a i n s   the data cac he  and a  cache t o   avoi d the  dupli cation  of  da ta  whic h is s h own in  Figure  5.  And the  source  node  will h a v e  a source ad dress  of  th e gro u p .  After requ esting  stag e of t h n odes co m p letio n s  th en th rep l y stag will in itiates, after th e p a t h  ex tab lis h m en t fro m  so urce to  d e stin ation  and  in th e sam e  way rev e rse path  also  estab lish e d in  t h u p s t r eam  f i eld  of  th e REQ_ CA C H E.  W h en ev er  the nodes f a ils th en  i mmed i ate w ill  set th path and send  the  m e ssage REP to the upst r eam  node  m eans after the initiation of  the path if any failure   o ccurs t h en immed i ately alter n ate nod will co m e  in to  ex isten ce b y   relay  mech an ism .  Before th at  th n o d e   has t o  u nde rst a nd t h at  w h ere i s  t h e gr ou p nei g h b o u r  an d h o w  t o  bec o m e   the m e m b er of t h e nei g hb o u gr o up  i f  i t  i s  non m e sh net w o r k t h ey  by  usi n g t h Upst ream  fi el d a ro ut e i s  di sc ove re d wi t h  a  packet   whi c h c ont ai n s   the s o urce a d dress field of the   pack et .  T h e Ta bl e 1  s h o w s t h e be havi ou of   t h e r o ut e di sc o v ery   pac k et s.         Type         Sequence   num ber     Gr ou address     Source   address     upst r eam     FC    NC    Fi gu re  3.  SSM R  pac k et  hea d e r         Fi gu re  4.  R o ut i n g  t a bl use d  a t  t h e n o d es  of   SSM R     Gr ou p   address   For w a r di ng   flag   For w a r di ng   Tim e  out   G r o u p  n e i g hbou flag   G r o u p  n e i g hbou t i m e  out     ………… ….    ………… …..    ………… …..    ………… ……   ………… ……   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    78 5 – 7 9 1   78 8                 S o urce  address                                Gr oup  address               Se que nce  num ber                                         …… ………… ..                                              … …………               …… …… …………   (a)               S o urce a d dr ess            G r oup a d dr ess        Se que nce  n u m ber                      U p strea m         …… ……… ………… ..        …… ……… ………… ..          … ……… …………                               … …………   (b )     Figure  5. a)  Da ta cache  b) Re q Cac h used un SSMR      Tabl 1.   N o de  be havi ou w h en a  n ode  di sc ove rs t h ro ut e   Route discovery   Source  Receiver  Forw ading node   Group neighbor   Other node  Flooding    Update sour ce table    Relay    Send REP      Relay             Relay      *      Relay      **       Relay    L o cal    Update sour ce table    Relay    Send REP      Relay             Relay    *      Relay      **  *Gr oup Neighbor  tim e out is r e fr eshe d  if Sour ce Addr ess =  Upstr e a m **T he node beco m e s a gr oup neighbo ur  if Sour ce Addr ess= Upstr e a m     4. 1. Si mul a ti o n   A n al ysi s     For  si m u l a t i on o f  t h i s  SSM R  p r ot ocol  we  u s ed  ns 2 si m u l a t o r i n   w h i c w e  use  t h e  s o m e  pa ram e t e l i k e FLO O D _ PER I O D   use d   fo r t h del i v er ers t i m e  rat i on  and t h e co nt r o l  ove rh ead  of t h e SSM R  pr ot o c ol . I n   the fig 6  we c a n clearly obs e rve a n alyse the  pack et delivery ratio  inc r eases  wh en  the FLOOD _PERI OD  reduces from  1 00 to  20 s and the deliv ery ra tio increases to 6% and we ca n also re duce the from  20 s to 2  s   fr om  t h e fi g 6 we can al s o  ex pl ai ns t h e t r a n sm i ssi on ra nge  i s  very  sh ort e st . So t o  st udy  t h e im pact  fact or  o f   t h e p r efe rri ng   no des  w h i c h  c a n est a bl i s h a  r e verse  r o ut e wi l l  be u s ed  a  bel o w  f u n c t i o n       Metric=(1 - a)*FC+a*NC,  0 < =a & a<=1  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Design ing  an d S i mu la tion  o f   Su rro und ing  S u p p o r ting   Mu ltica s Ro u ting  Pro t o c o l   (Sh a i k Mah abo ob   Jani 78 9     Fig u re 6 .   Ratio   Data d e liv ery with  d i fferen t  FLOOD_ PERIOD        B y  vary i n g t h e  val u o f  ‘a ’  f r om  0.4  t o   0. 5  an d 0 . 6  t h e n   we ca n see t h e  pac k et  del i v e r y  rat i o  an gr o up si ze i n  t h e bel o w Fi g u r e 7 an we can clearly examines  that the  packet deliv ery w ill  n o t  show  an y   im pact on the  group size. T h e ratio  of   d a ta  p ack ets and  t h e to tal d a ta  p a ck ets  d e liv ered is called  t h fu n c tion  of t h e g r ou p si ze. From  t h i s   we can  say that as the group  size increases  th en  th e redu ces  m o re sig n i fican tly  wh ich  is sho w n  in th Figu re  8  an d th red u c tio n   ratio n will b e   of  1 %       Fig u re 7 .   Data d e liv ery ratio  with  d i fferen t  weigh t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    78 5 – 7 9 1   79 0     Fi gu re 8.   Tra n s m i ssi on  o f  Dat a   pac k et s wi t h  di ffe re nt   wei g h t       4. 2. C o mp ari s on Stu d y   o f  V a ri ou P a ra m e ters  i n  SS M R   Pr ot oc ol     In t h i s   we c o m p are d  t h e res u l t s of  t h e si m u l a t e d SSM R   pr ot oc ol  wi t h  ot her  p r ot ocol s l i ke O D M R P   &M AO D V If   we c onsi d ere d   a gr o u p  ha s t w o s o u r ces  n ode s wi t h   fi ve  rec e i v ers t h en  t h e  t r ansm i ssi on  r a ng e   is set to 250 m e ters, we can  vary the speed  of resilien ce  of prot oc ols against the no de m obility. It is clearly  sho w n i n  t h e  F i gu re  9,  n ode  s p eed  wi t h  pa ck et  del i v ery   rat i o   fr om  t h i s  we  di sc ove red  t h a t  as t h e s p ee of  t h e   node inc r eases  then performance of  the MAODV reduce s rapidly. Sim ilarly to  th e O D MRP p e rfo rman ce  v a ries in   su ch   a way t h at SSMR p e rfo rm s th e l o cal failu re reco v e ry  b u t  th is  will p e rfo rm s th e g l ob al  failu re  recovery.           Fig u re  9 .  Co mp ariso n  of m o bilit y ch ang e   d a ta d e li v e ry  ratio Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Design ing  an d S i mu la tion  o f   Su rro und ing  S u p p o r ting   Mu ltica s Ro u ting  Pro t o c o l   (Sh a i k Mah abo ob   Jani 79 1 Vari at i o n i n  t e rm s of  dat a  t r a n sm i ssi on wi t h  SSM R   pr ot oc ol  wi t h  ot her   pr ot oc ol s l i k e   ODM R P  &   MAODV. Th is clearly sho w s in  th Figu re  1 0 , th MAOD V h a s low e r   sp eed  of   data com p ared with  SSMR  pr ot oc ol  an d t h e co nt r o l  ove rhea d o f  O D M R P i s  l a rger t h an t h e SSM R   ove r h ead . I n  t h e sim u l a t i on d u rat i o the transm issio n  ra nge will be  static at 250 m  and the  m a xim u m  speed is  set to th 10m /s of t h grough whic have a  5 recei vers  with one  gro up source head, so the ODMRP & SSMR  prot ocol  will perform   m o re better  than t h e MAODV i n  m a xim u m cases. Howe ver as  the s o urce node i n crea ses then pe rformance decre a s e s due   to  in ten s e traffic. Bu t b y  t h u s o f   SSMR  p r o t o c o l  will co n t ro l the d a ta  tran sm issio n .   As a  wh o l e t h e SSMR  will p l ay a  b e st ro le in  t h d a ta tran sm issio n   fro m  so u r ce to   d e stin ation .         Fig u re  10 Dat a  tran sm issio n   co m p ariso n  wi th  m o b ility ch an g e s wit h   ODMRP, SSMR  MAODV      4.   CO NCL USI O N   In t h i s   pape w e  pr o p o s e a  pr ot oc ol  f o r  t h Ad h o net w or ks  whi c h i s   ba si s o n   on  dem a nd  m u l t i cast  ro ut i n g sc hem e  w h i c h i s  cal l e d a  new  p r ot o c ol  as S S M R  p r ot ocol Thi s   p r ot ocol  i s   desi gne fo r t h e ef fi ci ent   d a ta  tran sm issi o n   fro m so u r ce to  d e stin atio n s  and  to  co n t ro ls m i n i mizes  th e o v e rh ead  in   m a in tain in g th m u l ticast  m e sh  n e twork. Th si m u latio n  an alysis also  don e u s i n g NS-2  si m u la to r.  Fro m  th is an alysis  we g e clear says th at SSMR will d ecreases th e ov erh e ad  and   in creases th e ro u t e efficien cy  fro m  so u r ce  n o d e  to   i n t e rm edi a t e  node s an dest i n at i on  n o d e . T h i s  p r ot ocol   wi l l  i n crease t h m obi l i t y  of n o d es a nd  gr o up  si ze as  it will set as mesh  st ru ct u r e.  And  t h fu t u re wo rk will  b e   d o n e   on  t h e energ y   h a rv esting  an d rou t e d i sco v e ry   packets .       REFERE NC ES   [1]   C.  Pe rkins,  P.   Bha g wa t,  Highly  dy nam i c d e s t ination- s e q u en ced dis t ance- v e ctor routing  (DSDV) for  mobile  computers, AC M SIGC OMM, October 1994 [2]   Murthy ,  J. J.  Ga rc ia -Luna -Ace ves,  An  efficient r outing proto c ol f o r wirele ss networks, ACM Mob ile Networks an Applications Jou r nal, Special issue on Rou ting  in  Mobile Communi cation Networ ks, 1996.  [3]   D. Bertsek a s, R.  Gallag e r, Dat a  N e twork, s econd  edition, Prent i ce- H all,  Engl ewood  Cliffs, NJ, 1992 , pp . 404–410 [4]   G. Aggelou, R. Tafazolli, RDMAR:  a bandwidth-efficien t routing protoc o l  for mobile ad hoc networks,  Proceedings of  The Second AC M Internat ional  W o rks hop on Wirel e ss Mobile  Multim edia (W o W MoM), Seattl e,  WA, August 1999.  [5]   C.  Perkins, E. M .  Roy e r,  S. R.  D a s,  Ad Hoc on  Demand  Distance Vector (AODV) routing, Internet Draft,   IETF ,   June 1999 [6]   C.K.  Toh, Long- lived  Ad Hoc Ro uting b a sed on  the Conc ept of A ssociativity , Intern et dr aft, I ETF,  March 1999 [7]   J. Broch, D.B. J ohnson, D.A.  M a ltz,  The d y n a mic source  routing  in ad ho c wireless networks, in T. Imielinski, H .   Korth (Eds.) , M obile Computing ,   Kluwer  Acad emic Publishers,  Dord recht, 1996, pp. 153–181 (C hapter  5).  [8]   V. Park, S. Cors on, Temporally - O rdered Routing  Algorith m (TO R A), ver .  1 ,  In ternet dr aft, I ETF,  August 1998.  [9]   E. Ro yer, C. E.  Perkins, Multica s t operation of the ad- hoc on-d e m a nd distance  vector routing protocol , Mobi- Com’99, August 1999.  [10]   S. Lee, W. Su, M. Gerla, Ad hoc  wireless m u lticast with m obilit y  pred ict i on,  IEEE ICCCN’9 9, Boston, MA,  October 1999 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.