I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   2 A p r il   201 7 p p .   9 33 ~ 9 41   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 2 . p p 9 3 3 - 9 4 1          933       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Energ y   P erfor m a nce of L DPC   S ch e m e  in  M ul ti - H o p   Wi reless  Senso r Net w o rk   w ith  T w o   b a se Statio ns M o del       Yo un e s   E l A s s a ri 1 M o un ir  Ario ua 2 I m a Ez - za zi 3 Ah m e d E l O ua l k a di 4   1, 3, 4 I n f o rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y   L a b o ra to ry ,   Na ti o n a S c h o o l   o f   A p p li e d   S c ien c e s,  T a n g ier ,   A b d e l m a le k   Essa a d Un iv e rsit y ,   M o ro c c o   2 Na ti o n a S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e s o f   T e tu a n ,   A b d e l m a le k   Essa a d Un iv e rsity ,   M o ro c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   20 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Feb   2 1 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Mar   13 ,   2 0 1 7       Co n se rv a ti o n   o f   th e   e n e rg y   is  o n e   o f   th e   m a in   d e sig n   issu e in   w irele s s   se n so n e tw o rk s.  T h e   li m it e d   b a tt e ry   p o w e o f   e a c h   se n so n o d e   is  a   c h a ll e n g in g   tas k   in   d e p lo y in g   th is  t y p e   o f   n e t w o rk .   T h e   c h a ll e n g e   is  c ru c ial   in   re li a b le  w irele ss   n e tw o rk   w h e n   im p le m e n ti n g   e ff ici e n e rro c o rre c ti n g   sc h e m e   w it h   e n e rg y   c o n su m i n g   ro u ti n g   p ro t o c o l.   I n   th is  w o rk ,   we   in v e stig a ted   th e   e n e rg y   p e r f o rm a n c e   o f   L DP c o d e   in   m u lt i - h o p   w irele s s   se n so n e tw o rk .   W e   p ro p o se d   a   m o d e o f   tw o   b a se   sta ti o n t o   p r o lo n g   th e   li f e ti m e   a n d   b u il d   a   re li a b le  a n d   e n e rg y - e ff icie n n e tw o rk .   T h ro u g h   p e rf o r m e d   M ATLA si m u latio n s,  w e   e x a m in e   th e   e n e rg y   e ff e c t iv e n e ss   o m u lt ip le b a se   sta ti o n s m o d e o n   r e li a b le w irele s s se n so n e tw o rk   p e rf o r m a n c e   in   d if fe re n n e tw o rk   d ime n sio n s.   K ey w o r d :   L o w   d en s it y   p ar it y   c h ec k   Min i m u m   tr a n s m i s s io n   en er g y   er r o r   c o r r ec tin g   co d es   R eliab ilit y   W ir eless   s en s o r   n et w o r k s   en er g y - e f f icie n c y   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo u n ir   A r io u a,     Dep ar t m en t o f   T elec o m m u n ic atio n   S y s te m s   a n d   Net w o r k s ,   Natio n al  Sc h o o l o f   A p p lied   Scien ce s   o f   T etu a n ,     A b d el m a lek   E s s aa d i U n iv er s it y ,   Qu ar tier   M’ h a n ec h I I ,   av e n u P alestin B . P .   2 2 2 2   T éto u an ,   Mo r o cc o .   E m ail:  m . ar io u a @ ieee . o r g       1.   I NT RO D UCT I O N   T h m aj o r   co n s tr ain i n   th d ep lo y m e n o f   w ir eles s   s e n s o r   n et w o r k s   is   th li m ited   b atter y   p o w er   o f   ea ch   s e n s o r   n o d an d   t h e n er g y   r estrictio n s   d u to   t h er r o r   co r r ec tin g   s ch e m e   d ep lo y m e n t to   r ea ch   h i g h   li n k   r eliab ilit y   i n   t h n e t w o r k   [ 1 ] .   I n   tactica W SN s ,   n o d es  w h ic h   ar s e v er el y   e n er g y   co n s tr ai n ed   h a v to   r el y   o n   litt le  e n er g y   s to r ag e   f o r   p o ten tiall y   m o n th s   o r   y ea r s   o f   s er v ice  [ 2 ] .   Fo r   th is   r ea s o n ,   o p ti m izatio n   tec h n iq u es   n ee d ed   to   b i m p le m en ted   w it h   t h e x i s ti n g   d esi g n ed   p r o to co ls   u s ed   b y   t h n et w o r k   to   m i n i m ize  t h e   en er g y   d ep letio n   r ate  ( E DR )   o f   th e   n o d an d   s u b s eq u e n tl y   e x te n d   th s er v ice   li f o f   t h W S [ 3 ] .   Mo r eo v er ,   th ese   t y p es  o f   n e t w o r k s   ar e x p ec t ed   to   b r eliab le,   p ar ticu lar l y   in   f la w ed   co m m u n icatio n   ch a n n el   [ 4 ] .   R ed u ci n g   th e n er g y   co n s u m p tio n   a n d   in cr ea s i n g   th e   n et w o r k   li f es p an   o f   t h n e t w o r k   i n   h o s til en v ir o n m e n is   a   cr u cial  m a n e u v er   [ 5 ] .   E f f icien er r o r   co r r ec tin g   co d es  ( E C C )   s u c h   as  L DP C   ( L o w   De n s it y   P ar it y   C h ec k )   an d   R ( R ee d   So lo m o n )   co d es  ar u s ed   to   i m p r o v t h li n k   r eliab il it y   an d   l o w er   t h r eq u ir ed   tr an s m i t ted   p o w er   [ 6 ] ,   [ 7 ] Ho w e v er ,   th e   r eliab ilit y   le v el  o f   t h L DP C   co d es  i s   p r o v id e d   at  th e   co s o f   t h e n er g y   e f f i cien c y   o f   d ec o d in g   p r o ce s s .   I n   f ac t,   t h ese  co d es  h av lar g co m p u tatio n al  co m p lex i t y   a n d   e m p lo y   co m p l ex   iter ati v d ec o d in g   in   th r ec eiv er   w h ich   r aise s   th en er g y   co n s u m p tio n   [ 8 ] .   T h p r ep o n d er an ce   o f   ex is tin g   r esear ch   in   W SNs   g en er all y   i n cl u d es  t h e   p er s p ec tiv o f   s i n g le  b ase  s tatio n .   T o   o p tim ize  t h tr ad e - o f f   r eliab ilit y - e n er g y   i n   m u lti - h o p   n et w o r k ,   w p r o p o s ed   t w o   b ase   s tatio n s   m o d el  an d   in v es tig a ted   th p er f o r m a n ce   o f   L DP C   co d in   d i f f er e n n et w o r k   d i m e n s io n s .   W e x te n d ed   th e   u s u al   W SN  co n ce p tio n   to   t w o - b ase   s tatio n s   f r a m e w o r k   to   i m p r o v t h e n er g y   e f f icien c y   o f   r eliab le  s e n s o r   n e t w o r k .   W ex a m in ed   t h i m p ac o f   d ep lo y i n g   t w o   b ase   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 33     9 41   934   s tatio n s   i n   th e   p r esen ce   o f   L DP C   an d   R s c h e m es  o n   th e   lo ad   b alan cin g   an d   t h e n er g y   co n s u m p tio n   o f   a   m u lti - h o p   w ir eles s   s e n s o r   n et w o r k   e m p lo y i n g   MT E   ( Min i m u m   T r an s m is s io n   E n er g y )   r o u t in g   p r o to co l.   T h r est  o f   th p ap er   is   o r g an ized   as   f o llo w s Sectio n   2   is   liter atu r e   s u r v e y   ab o u th en er g y   an al y s is   o f   th p h y s ical  la y er .   Sectio n   3   d is cu s s es   t h en e r g etic  asp ec o f   th u s ed   er r o r   co r r e ctin g   co d es.   Sectio n   4   d escr ib es   t h p r o p o s ed   m o d el.   I n   s ec tio n   5 ,   t h s i m u latio n   r es u lt s   a n d   d is cu s s io n   ar e   g i v e n .   Fi n all y ,   s ec tio n   6   co n cl u d es th p ap er .       2.   R ADIO   E N E R G M O DE L   T h f ir s o r d er   en er g y   m o d e w a s   ad o p ted   in   th i s   w o r k   to   m ea s u r th e   r ad io   h ar d w a r en er g y   d is s ip atio n   [ 8 ] .   T h is   m o d el   c o n s is ts   o f   th r ee   m ai n   u n it s   as   s h o w n   in   Fi g u r 1 .   T h tr an s m i tter ,   th e   p o w er   a m p li f ier   an d   t h r ec ei v er .   T h tr an s m itter   d is s ip ates  e n er g y   to   r u n   t h tr an s m itter   cir c u itr y   an d   t h p o w er   a m p li f ier   f o r   tr an s m itti n g   d at a,   an d   th r ec ei v er   d is s ip ates  en er g y   to   r u n   t h r ec eiv er   cir cu itr y   f o r   r ec eiv i n g   d ata.   T h is   m o d el  in tr o d u ce s   t h en er g y   e x p en d ed   to   s en d   an d   r ec eiv L - b it   m es s ag o v er   d is tan ce   D   tak i n g   in to   ac co u n t w o   p r o p ag atio n   f o r m s ,   d ir ec p r o p ag atio n   an d   m u lti - p at h   p r o p ag atio n .   T h f ir s f o r m   is   f r ee   s p ac p r o p ag atio n   m o d el,   d i r ec lin e - s i g h p at h   b et w ee n   th tr an s m i tter   an d   th r ec eiv er .   T h s ec o n d   p r o p ag atio n   f o r m   co n s id er s   n o n - d ir ec t   tr an s m is s io n ,   wh er elec tr o m ag n etic  w a v es  w il b o u n ce   o f f   th e   g r o u n d   an d   r ea ch   th r ec ei v er   f r o m   d if f er en p at h s   at  d if f er en ti m es.  I n   th f r ee   s p ac p r o p ag atio n   m o d el,   t h e   p r o p ag atio n   lo s s   o f   tr an s m itti n g   p o w er   is   m o d eled   as  in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   D 2 ,   w h er D   is   th d is tan ce   b et w ee n   t h tr a n s m itter   an d   r ec eiv er .   I n   th e   m u l ti - p at h   p r o p ag atio n   m o d el,   t h e   p r o p ag atio n   lo s s   o f   tr an s m itti n g   p o w er   is   m o d eled   as in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   D 4 .                         Fig u r 1 .   R ad io   en er g y   m o d el       T h en er g y   e x p en d ed   at  tr an s m itter   i s   th s u m   o f   e n er g y   d is s ip ated   in   t h tr a n s m it  elec t r o n ics  an d   tr an s m it a m p li f ier .   T h is   en er g y   is   d ef i n ed   i n   d ir ec t p ath   a n d   m u ltip le  p ath   p r o p ag atio n   as t h f o llo w i n g :                                (   )                   (       )   ( 1 )                                       (   )                   (       )       ( 2 )     Dec r ea s o f   tr an s m i a m p li f i er   g ai n   ca u s es   t h m i n i m izat io n   o f   th e   e n er g y   d is s ip atio n   o f   s en s o r   n o d es.  Ho w e v er ,   d ec r ea s in g   tr an s m its   a m p li f ier   en er g y   r esu lt  i n   d eg r ad ed   s ig n al   an d   u n s u cc ess f u l   tr an s m is s io n   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T o   co m p e n s ate  t h e   p r o p ag atio n   lo s s   d u r in g   t h tr an s m i s s io n ,   t h p o w er   a m p li f ier   ca n   b u s ed   to   a m p lify   th tr an s m i ttin g   p o w er .   T h er ef o r e,   th tr a n s m i s s io n   ef f icie n c y   a n d   o p tim izatio n   en er g y   ar e   o f   p ar am o u n t in ter e s t in   t h co n ce p tio n   o f   w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k .     T h en er g y   d is s ip atio n   f o r   tr an s m itt in g   N - b it  m es s a g f r o m   t h e   tr an s m itter   to   th r ec eiv er   at  th d is tan ce   D   is   d escr ib ed   b y :                 (       )                                                      ( 3 )                 (       )                                                          ( 4 )     T h en er g y   e x p en d ed   to   r ec eiv th N - b it  m e s s a g es i n   th r e ce iv er   cir cu itr y   is   d ef i n ed   as:            (   )                               ( 5 )   N   b i t   p a c k e t   N   b i t                       p a c k e t       D   T r a n smit   El e c t r o n i c s   T r a n smit   A mp l i f i e r   R e c e i v e   El e c t r o n i c s   E Tx - e l e c ( N )   E Tx - am p   ( N ,   D )   E R x ( N )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       E n erg P erfo r ma n ce   o f LDP C   S ch eme   in   Mu lti - Ho p   W i r eles s   S en s o r   N etw o r w ith   . . . .   ( Yo u n es E l A s s a r i)   935   w h er E elec   i s   t h e n er g y   d i s s ip atio n   p er   b it  f o r   r u n n in g   t h tr a n s ce i v er   cir cu itr y   in   o r d er   to   p r o ce s s   th e   in f o r m atio n   N E Tx - am p   i s   t h elec tr ical  en er g y   r eq u ir ed   to   tr an s m it  N - b its   m e s s a g o v er   d is ta n ce   D .   T h e   a m p li f ier   p ar a m eter   ε dp   a n d   ε mp   ar co n s ta n ts   co r r es p o n d in g   to   t h en er g y   p er   b it  r eq u i r ed   in   th e   tr an s m i t   a m p li f ier   to   tr a n s m it   an   N - b it   m e s s a g es   w it h   ad eq u ate   SN R   o v er   d is ta n ce   D 2   f o r   d ir ec p ath   an d   o v er   a   d is tan ce   D 4   f o r   m u l ti - p at h   p r o p ag atio n   m o d e.   T h p ar a m e ter s   ε dp   a n d   ε mp  ca n   b ca lc u l ated   f o llo w i n g   t h ch an n el  p r o p ag atio n   m o d el  p r o v id ed   in   [ 1 1 ]   ( Friss   an d   t w o - r ay   g r o u n d   atten u atio n   m o d el)                               (     )                             ( 6 )                                                           ( 7 )     T h r ec eiv er   th r esh o ld   P r - thresh   ca n   b d eter m in ed   b y   e s ti m ati n g   t h n o is at  t h r ec eiv er .   W h er P r   is   th r ec ei v p o w er   f o r   tr an s m itter - r ec ei v er   s ep ar atio n   o f   i n t er - n o d d is ta n ce   D G t   a n d   G r   ar th g ai n s   o f   t h e   tr an s m itti n g   an d   r ec eiv i n g   an t en n a s   r esp ec tiv e l y   a n d   D   is   th d is tan ce   b et w ee n   t h tr an s m i tter   an d   r ec eiv er .   T h cr o s s o v er   d is tan ce   f o r   Friss   an d   t w o - r a y - g r o u n d   atten u a tio n   m o d els  t h at  d ef i n es  t h p r o p ag atio n   tr an s itio n   f r o m   d ir ec t p at h   to   th m u lti - p at h   m o d el  is   d e f in ed   in   [ 1 1 ]   as f o llo w                                                                       ( 8 )     w h er L   1   is   th s y s te m   lo s s   f ac to r   n o r elate d   to   p r o p ag atio n ,   h r   an d   h t   ar th h eig h t s   o f   t h r ec eiv i n g   an d   tr an s m itti n g   a n te n n a s   ab o v t h g r o u n d   r esp ec ti v el y   a n d   λ   i s   t h tr an s m itted   w a v ele n g t h   c o r r esp o n d in g   to   t h e   tr an s m itti n g   f r eq u e n c y   ( F t =9 1 4 MHz ) .   I f   th d is tan ce   b et wee n   th tr an s m itter   an d   th r ec eiv er   is   lar g er   th a n   th cr o s s o v er   d is ta n ce   D cross over ,   th e   m u lt i - p at h   m o d el  is   ad o p ted .   Oth er w i s e,   t h f r ee   s p ac m o d el  is   e m p lo y ed   to   ev al u ate  th e n er g y   d is s ip atio n   [ 9 ] .       3.   E RRO CO RR E C T I N G   SC H E M E S   :   E NE R G ANA L YSI S   3 . 1 .   E rr o co rr ec t ing   s che m es in  M T E   pro t o co l   MT E   is   m u ltip le  h o p   r o u tin g   ap p r o ac h   p er f o r m s   tr an s m it t in g   d ata  b y   u s i n g   o th er   n o d es  th at  ac as   r o u ter s   in   ad d itio n   to   t h e n v ir o n m en s e n s i n g .   T h in ter m ed iate  n o d es  r o u te  o t h er   s e n s o r s   d ata  t h at  i s   d esti n ed   f o r   th e   b ase  s tati o n .   T h r o u ter s   ar c h o s e n   s u c h   t h at  t h tr an s m i a m p li f ier   en er g y   is     m i n i m ized   [ 1 2 ] .   Du r in g   ea c h   r o u n d ,   E u clid ea n   d is ta n ce   is   c alcu lated   b et w ee n   t h n o d an d   th r o u ter   n o d es,   th d is ta n ce   i s   co m p ar ed   to   th cr o s s o v er   d is ta n ce   D crossover   i n   o r d er   to   d eter m i n w h ich   p r o p ag atio n   m o d el  i s   ad o p ted   ( E q .   8 ) .   T h n o d e’ s   en er g y   i s   d ec r e m e n ted   in   p r o p o r tio n   to   th r eq u ir ed   en er g y   f o r   p ac k e t   tr an s m is s io n   to   t h n e x n o d e.   I f   n o d is   f u r t h er   f r o m   it s   n e ig h b o r ,   th p o w er   co n s u m p tio n   f o r   tr an s m itti n g   a   s et  o f   s e n s ed   d ata  is   h ig h   d u e   t o   th ad o p tio n   o f   m u ltip le  p at h s   m o d el;  t h is   q u ic k l y   d r ain   t h b atter y - e n er g y   o f   s en d er   n o d es  an d   u lti m atel y   l ess e n   th n et w o r k   li f eti m e.   H o w e v er ,   MT E   r o u tin g   i s   m o r e   d esira b le  f o r   lo n g   d is tan ce   tr an s m is s io n s   [ 9 ] ,   [ 1 3 ] .   I ca n   co m p letel y   i m p r o v es  th tr an s m i s s io n   en er g y   s a v i n g .   T h e   in co n v en ien ce   u s o f   MT E   r o u ti n g   i s   t h at  i m m o d er ate  r ec ei v en er g y   is   co n s u m ed   i f   n o d es  ar clo s to   ea ch   o th er   o r   th en er g y   r eq u ir ed   f o r   r ec ep tio n   is   h i g h   [ 1 3 ] .   Ad d itio n all y ,   MT E   b ec o m an   en er g y   d e m an d i n g   p r o to co w h e n   t h m aj o r it y   o f   th e   n et w o r k   s en s o r   n o d es  o p er ate  th e   d ec o d in g   p r o ce s s   [ 1 2 ] .   I n   o r d er   to   s tu d y   ef f icien tl y   t h ef f ec o f   er r o r   co r r ec tio n   co d es  o n   th en er g y   e f f icie n c y   o f   th n et w o r k ,   w ad o p ted   th MT E   alg o r ith m   as r o u t in g   ap p r o ac h .   T h e m p lo y m en o f   er r o r   co r r ec tin g   co d es  w i th   an   i m p le m en ted   MT E   r o u tin g   w o r s e n   th e   en er g y   co n s u m p tio n ,   p ar ticu lar l y   w h e n   n o d es e m p lo y   co m p le x   co d in g   s ch e m s u ch   a s   L DP C   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   Ov er   w id n et w o r k   d i m e n s io n ,   th d is ta n ce   b et w ee n   th n o d es  is   to o   lar g an d   th s en s ed   en v ir o n m e n m a y   co n ta in   n atu r al   o b s tacle s ,   t h n et w o r k   u lti m atel y   e n co u n ter s   u n s u cc ess f u l   r ec ep tio n .   T h er ef o r e,   it  is   n ec es s ar y   to   e m p lo y   e f f icie n t   er r o r   co r r ec t io n   s c h e m es   t h at  r es u lt   i n   le s s   er r o r .   I n   f ac t,  w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k s   r eq u ir e   r eliab le  d ata  co m m u n icatio n   a s   r e liab ilit y   i s   th f u n d a m e n tal   r eq u is ite  o f   e v er y   co m m u n ica tio n .   Ho w e v er ,   b y   e m p lo y i n g   er r o r   co r r ec tin g   co d es,  th lin k   r eliab ilit y   i m p r o v e m e n co m e s   at  th co s o f   ex tr en er g y   co n s u m p tio n   d u to   th en co d in g   p r o ce s s   at  t h tr an s m itter   an d   d ec o d in g   at  th r ec eiv er   [ 1 4 ] .   E f f icien E C C   co d es  p r o v id b etter   p e r f o r m a n ce   b u h av m o r co m p le x   d ec o d er s   w it h   h ig h er   en er g y   c o n s u m p tio n .   I f   t h e   ex tr en er g y   co n s u m p tio n   at  t h d ec o d er   o u t w ei g h s   th tr a n s m i tted   en er g y   s a v i n g   d u to   th u s o f   E C C ,   th e n   E C C   w o u ld   n o b e n er g y - e f f i cien co m p ar ed   w i th   n o n - co d ed   s y s te m   [ 1 6 ] .   Ov er   s m all   d is tan ce s   b et w ee n   th n et w o r k   n o d es,  s ig n i f ica n t   en er g y   co n s u m p tio n   in   d ec o d in g   p r o ce s s   is   m o r i m p o r ta n th a n   th tr a n s m it   en er g y   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   Ho w e v er ,   th ef f ec o f   p ath   lo s s   an d   f ad i n g   p h en o m en o n   ar n o i m p o r tan s in ce   i n ter   n o d d is tan ce s   ar s h o r t.  I n   th o th er   h an d ,   o p er atin g   o v er   lar g in ter   n o d d is tan ce ,   th r ad io   en er g y   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 33     9 41   936   s ig n i f ica n tl y   lar g er   th a n   d ec o d in g   e n er g y   co n s u m p tio n   an d   t h ef f ec o f   t h p ath   lo s s   an d   f ad in g   p h e n o m e n o n   ar v er y   i m p o r tan w h ic h   a f f e ct  au to m at icall y   th r eliab ilit y   o f   tr an s m i s s io n s   as  w el l th e n er g y   co n s u m p tio n .   Ob tain ed   r esu lts   in   [ 8 ]   d e m o n s tr ate  t h at  L DP C   an d   R c o d es  ar ef f ic ien t   ca n d id ates   f o r   W SN   ap p licatio n s   as   t h e y   f ea t u r a   s i g n i f ica n co d i n g   g ai n   a s   c o m p ar ed   w it h   o t h er   co d es.  T o   ac h iev e   ce r tai n   d esire d   b it  er r o r   r ate  ( B E R )   in   W SN,  R an d   L DP C   ar co n s id er ed   in   t h is   w o r k ,   s in ce   th e y   p r ese n b es t   p er f o r m a n ce   o f   co r r ec tio n   ca p ac it y   an d   co d in g   g ai n   w it h   s a ti s f ac to r y   r eq u ir e m e n t o f   B E R   [ 1 7 ] .     3 . 2 .   E nerg y   a na ly s is   I n   m u lti - h o p   w ir eles s   s e n s o r   n et w o r k s ,   ea c h   n o d b o th   tr an s m it  an d   r ec eiv co d ed   in f o r m atio n .   T h er ef o r e,   th en er g y   m o d el  f o r   m u lti  h o p   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k s   w it h   E C C   s tr ate g y   co n s id er s   d ec o d in g   en er g y   f o r   all  n o d es  e x ce p s o u r ce   n o d a n d   e n co d in g   en er g y   f o r   all  n o d es  [ 1 8 ] .   Ho w e v er ,   en er g y   r eq u ir ed   in   en co d in g   i s   in s ig n i f ica n as  en co d in g   is   en er g y   u n d e m an d i n g   o p er atio n .   T h u s ,   th co d in g   en er g y   i n   m u lt i - h o p   s ch e m is   n o t c o n s id er ed   in   t h is   w o r k .   T h to tal  en er g y   n ee d ed   to   tr a n s m it a n d   r ec eiv i n f o r m a tio n   in   m u lt i - h o p   alg o r ith m   i s   g i v e n   as:                                                              ( 9 )     w h er th es ti m atio n   o f   en er g y   co m p u ta tio n   f o r   ea ch   co d is   f o r m u lated   as t h f o llo w i n g   E n er g y   d i s s ip atio n   in   R S d ec o d in g   s c h e m e:                  (                  )             (                 )                                                                ( 1 0 )     E n er g y   d i s s ip atio n   in   L DP C   d ec o d in g   s c h e m e:                (         )                 (                    )                                                                                                    ( 1 1 )     w h er E add E mult   an d   E inv   d e n o te  th en er g y   co n s u m p tio n   p er   m - b it  in   th ad d itio n ,   m u lt ip licatio n   an d   in v er s io n ,   r esp ec ti v el y ,   o f   f ie l d   ele m e n ts   i n   Galo is   f ield   G F ( 2 m ) .   T h e y   h a v b ee n   co m p u t ed   in   [ 1 9 ]   f o r   0 . 1 8   μ m ,   2 . 5 C MO b ased   im p le m en tatio n .   P ar a m eter   t   is   th co r r ec tio n   ca p ac ity ,   M   is   th co d w o r d   len g t h ,   i   an d   j   ar e   w ei g h t   o f   r o w   a n d   c o lu m n   o f   p ar it y   c h ec k   m atr i x   f o r   L DP C   co d e.   I n   m in i m u m - t r an s m is s io n - e n er g y   alg o r ith m ,   n o d es  r o u te  in f o r m atio n   d esti n ed   f o r   th b ase  s ta tio n   th r o u g h   i n ter m ed iate  n o d es.  T h ese  n o d es  ac t   as g ate w a y s   o f   o th er   n o d es i n   ad d itio n   to   s en s i n g   th e n v ir o n m e n t.   T h er ef o r e,   ea ch   d ata  m ess a g m u s g o   th r o u g h   m   tr an s m its ,   d is tan ce   r   a n d   m - 1   r ec eiv es.   T h to tal  en er g y   in   MT E   n et w o r k   i s   g i v en   as:                           (       )   (       )                ( 1 2 )     I n   ca s o f   f r ee - s p ac p r o p ag ati o n :                    ( (         )                                )                                                                                               ( 1 3 )     I n   ca s o f   m u l ti - p at h   p r o p ag atio n :                    ( (         )                                )                                                                         (1 4)     T h to tal  en er g y   E T - code d   i n   M T E   n et w o r k   e m p lo y i n g   a n   er r o r   co r r ec tio n   s ch e m is   th e   s u m m atio n   o f   r ad io   en er g y   an d   d ec o d in g   e n er g y .   Us in g   E q .   ( 1 0 ) ,   E q .   ( 1 1 )   an d   E q .   ( 1 2 ) ,   w o b tain   t h t o tal  en er g y   f o r   R S   an d   L DP C   i n   t h ca s o f   f r ee - s p ac p r o p ag atio n :                             ( (         )                                )   (                  )               (                   )                                      ( 1 5 )                                  ( (         )                            )   (           )                 (                    )                                                                                                                                                                                 ( 1 6 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       E n erg P erfo r ma n ce   o f LDP C   S ch eme   in   Mu lti - Ho p   W i r eles s   S en s o r   N etw o r w ith   . . . .   ( Yo u n es E l A s s a r i)   937   4.   P RO P O SE CO NF I G UR A T I O N   T h b ase  s tatio n   r ep r esen ts   t h f in al  d es tin a tio n   f o r   in d iv id u al  f r o n n o d es  in   t h MT E   n et w o r k   t h at   s en d i n g   p er io d icall y   t h eir   o w n   co d ed   p ac k et  i n f o r m a tio n .   T h b ase  s tatio n   p er f o r m s   t h d ec o d in g   o p er atio n s   w it h o u en er g y   co n s tr ain d u to   th f ac th at  it  is   ass u m ed   to   h av u n li m ited   en er g y   s u p p l y .   I n   o r d er   to   ac h iev e   o p ti m al  p er f o r m a n ce   an d   i m p r o v th li f esp an   o f   t h s en s o r   n et w o r k ,   w p r o p o s ed   th lo ad   b alan ci n g   ap p r o ac h   in   M T E   r o u tin g   s ch e m b y   u s in g   t w o   b ase  s tatio n s   m o d el.   T h g o al  is   to   d is tr ib u te  th to tal  tr af f ic   b et w ee n   s e n s o r   n o d es o v er   t wo   b ase  s tatio n s   [ 2 0 ]   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   ai m s   to   lig h te n   th e   d ec o d in g   en er g y   co n s u m p tio n   a n d   th e   en er g y   tr an s m is s io n   an d   p r o lo n g   th lif et i m e   in   r eliab le  w ir e less   s en s o r   n et w o r k .   W i n v esti g ated   t h lo ad   b alan cin g   f r o m   en er g y   e f f icie n c y   p er s p ec ti v e,   tak i n g   in to   ac co u n t t h e   i m p le m e n ted   d ec o d in g   s ch e m e s   R S a n d   L DP C   i n   th n et w o r k .     T h p h y s ical  la y er   h a s   th lar g est  i m p ac o n   s e n s o r s   e n e r g y   le v el.   I n   t h p r o p o s ed   r a d io   m o d el,   en er g y   i s   d ep leted   b ased   o n   th m a g n i tu d o f   t h w ir eles s   p r o p ag atio n   d is ta n ce .   T h n o d ch o o s es  t h s tatio n   th at  t h e   tr an s m is s i o n   r eq u ir es   th lo w er ed   en er g y   [ 2 1 ] .   T h er ef o r e,   th e   tr a f f ic  lo ad   is   p o r tio n ed   u p o n   t w o   n et w o r k s .   So m tr a n s m i s s io n   lin k s ,   b y   ch o o s i n g   t h clo s e s b ase   s tatio n ,   s y s te m atica ll y   ad o p f r ee   s p ac e   m o d el   in s tead   o f   m u lt ip le - p at h   m o d el.   E ac h   n o d s e n d s   t h ei r   in f o r m atio n   w it h   m i n i m u m   t r an s m is s io n   e n er g y   b y   e m p lo y i n g   th n ea r est  n eig h b o r   in   th o p ti m al  p at h   to w a r d   th b ase   s tatio n .   T o   g en er ate  th MT E   r o u tes,  th D ij k s tr al g o r ith m   is   e m p lo y ed   [ 2 2 ] .   Si n ce   n o d es  r el y   o n   t h eir   p ee r s   to   p ass   i n f o r m atio n   to   t h b ase   s tatio n ,   if   p ee r   o f   n o d es   p r e m atu r el y   d ie s   d u e   t o   t h e r r o r   co r r ec tin g   co d e m p lo y m en t,  t h w ir ele s s   co m m u n icatio n   r o u te  i s   n o   l o n g er   a v ailab le.   I f   th co m m u n ica tio n   r o u te  w as   th e   last   v iab le  r o u te  i n   t h n et w o r k ,   t h e n   t h n et w o r k   b ec o m e s   p ar titi o n ed .   No d es  w it h   a v ailab le   e n er g y   n o   lo n g er   h av a   co m m u n i ca tio n   p at h   to   th b ase  s tatio n ,   w h ich   cr ea tes  s u b - o p ti m u m   n et w o r k   p er f o r m a n ce   [ 2 2 ] .   Fu r th er m o r e,   p ac k ets  cr o s s i n g   m o r h o p s   ac cu m u late  ad d itio n al  er r o r s   an d   r eq u ir ef f ic ien co d in g   s c h e m e s   to   ef f ec ti v el y   r ec o v er   th m as s ed   er r o r s .   Ad d itio n all y ,   lar g p ac k et   s ize  is   m o r s en s iti v to   c h a n n el   er r o r s   an d   r eq u ir es   ef f ec tiv co d in g   a n d   d ec o d in g   s ch e m es to   en s u r r eliab le   r ec ep tio n   at  th b ase  s tat io n .   T h p r o p o s ed   m o d el  o f   t w o   b ase  s tat io n s   m in i m ize s   t h e   n u m b er   o f   h o p s   an d   t h p a ck ets   s ize   d esti n ed   f o r   th B S.   Mo r eo v er ,   it  m iti g ates  th e   d ec o d in g   lo ad   in   r o u ter   n o d es,  p ar ticu l ar l y   o n   h o s e n s o r   n o d es.  T h e   i m p le m en tat io n   o f   th is   m o d el  i n   m u lt i - h o p   s c h e m b alan ce s   t h tr af f ic   lo ad   o f   i n ter m ed iate  n o d es,   en h a n ce s   t h tr an s m is s io n   r eli ab ilit y   an d   n et w o r k   li f eti m e,   a n d   ac h ie v es o p ti m a l p er f o r m a n ce   in   t h n e t w o r k .       5.   SI M UL AT I O N S AN R E S UL T S   W h av p er f o r m ed   M A T L AB   s i m u latio n   test s   o v er   m u lti - h o p   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k   e m p lo y i n g   MT E   r o u tin g   s ch e m w i th   t w o   b ase  s tatio n s .   W h av e   c o n s id er ed   h o m o g e n o u s   n et w o r k   co n tai n i n g   5 0   n o d es.  T h e   s i m u latio n   ar ea s   test ed   ar r ec tan g u lar   f ie ld s   o f   2 0 0   m 2   a n d   4 0 0   m 2 .   A ll   n o d es  ar d is p er s ed   ar o u n d   t h is   f ield   r an d o m l y .   T ab le  1   s h o w s   t h r ad io   p ar a m eter s   u s ed   i n   t h s i m u latio n .   B o th   R S   a n d   L DP C   co d es a r e   co n s id er ed   in   th s i m u latio n .     I n   o r d er   to   ap p r o ac h   an   e n er g y   d is s ip ati n g   s e n s o r   n et w o r k   a n d   d is p la y   t h u s e f u l n ess   o f   m u lt ip le   b ase  s tatio n s   m o d el,   w as s u m i n   th is   w o r k   t h at  t h r ad i o   d is s ip ates  an   i m p o r tan r ad i o   elec tr o n ic  en er g y   E elec =5 0   n J /b it  to   r u n   t h tr a n s m itter   o r   r ec eiv er   cir c u itr y   ( T ab le  1 ) .   I n   th e   p r o p o s ed   m o d el,   w p lace d   a   s ec o n d   b ase  s tatio n   d i s tan tl y   co n n ec ted   to   t h s en s o r   n et wo r k   at  t h s a m d is tan ce   a s   t h f ir s t   b ase  s tatio n .   T h t w o   b ase   s tatio n s   ar p lace d   at  1 0 0   m eter s   f r o m   th s en s o r   f ield   ( Fi g u r 2 ) .   A ll  n o d es  h av a   s tar tin g   en er g y   o f   0 . 5   J o u les an d   th t w o   b ase  s tatio n s   h av u n li m ite d   en er g y .   Fig u r 3   s h o w s   th to tal  s y s t e m   en er g y   o v er   2 0 0   m 2   n et wo r k   d i m en s io n   u s i n g   th er r o r   co r r ec tin g   co d es R S a n d   L DP C   in   t h t wo   b ase  s tatio n s   m o d el.       T a b le   1 .   Sim u lat io n   p ar a m eter s                              P a r a me t e r   V a l u e   T r a n smit   a n d   R e c e i v e   El e c t r o n i c s:   E e l e c   5 0   n J / b i t   A mp l i f i e r   c o n st a n t   ε dp   1 0   p J / b i t / m 2   A mp l i f i e r   c o n st a n t     m p   0 . 0 0 1 3   J / b i t / m 4   M e ssag e   si z e   ( b i t s)   2 0 0 0   b i t s   N u mb e r   o f   n o d e s i n   t h e   n e t w o r k   50   I n i t i a l   n o d e   e n e r g y   0 . 5   J   D c r os s ov e r   87   m     N e t w o r k   d i me n s i o n   2 0 0   m 2 /   4 0 0   m 2   C o d i n g   sc h e me s   R S /   L D P C   A n t e n n a   g a i n   f a c t o r     G G r   1   A n t e n n a   h e i g h t   a b o v e   t h e   g r o u n d     h ,   h r   1 . 5   m   S i g n a l   w a v e l e n g h t     λ   0 . 3 2 5   m   B i t   R a t e     R b   1 M b p s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 33     9 41   938   - 1 0 0 - 5 0 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 x   A x i s y   x i s BS BS                                   Fig u r 2 .   Mu lti - h o p   s e n s o r   n et w o r k   w i th   t w o   BS   m o d el       T ab le  2   r e p r esen ts   t h d ie - o f f   s tati s tics   o f   L DP C   an d   R S   s ch e m e s   i n   m u lti h o p   n et w o r k   f o r   2 0 0   m 2   an d   4 0 0   m 2   n et w o r k   d i m en s io n s   f o r   1 B a n d   2 B S   m o d el.   T ab le  3   an d   T ab le  4   d is p la y   th en er g y   d ep letio n   r ate  in   th e   s t u d ied   n e t w o r k   d i m en s io n s   f o r   1 B an d   2 B m o d el.   T h s i m u latio n   o u tco m e s   s h o w   t h e n er g y   p er f o r m a n ce   o f   R an d   L DP C   co d in g   s c h e m es  i n   m u lti h o p   w ir eless   s en s o r   n et w o r k   u s i n g   o n b ase  s tatio n   an d   t w o   b ase  s tatio n s .         T a b le   2 .   Di e - o f f   s t atis tic   o f   L D P C   &   R S s ch em es  in   m u lti - h o p   n etw o r k   F i e l d   d e a d   n o d e s   U n c o d e d   ( 1 B S )   U n c o d e d   ( 2 B S )   R S   ( 1 B S )   R S   ( 2 B S )   L D P C   ( 1 B S )   L D P C   ( 2 B S )     2 0 0   m 2   1 0 %   78   1 0 0   65   84   50   63   5 0 %   19 0   3 0 9   1 5 9   2 5 9   1 2 2   2 0 4   9 0 %   2 5 3   5 3 6   2 1 2   4 5 0   1 6 7   3 6 5     4 0 0   m 2   1 0 %   45   60   38   50   31   42   5 0 %   80   1 2 7   67   1 0 7   58   96   9 0 %   92   1 8 8   78   1 5 9   68   1 4 5           Fig u r 3 .   T o tal  s y s te m   en er g y   w it h   2 B S o v er   2 0 0   m 2   n et w o r k   s ize       Fro m   Fi g u r 3   an d   Fi g u r 4 ,   it  is   clea r   t h at  L DP C   i s   le s s   en er g etica ll y   ef f icie n t   th a n   R s c h e m e.   L DP C   is   c h ar ac ter ized   b y   s ig n if ica n en er g y   co n s u m p tio n   in   m u lti - h o p   n et w o r k s   d u to   th e   u s o f   d ec o d in g   alg o r ith m   w it h   la r g e s co m p u tatio n a co m p lex it y   [ 2 3 ] .   I n   th e   n et w o r k   o f   2 0 0   m 2   d i m en s io n ,   th en er g y   d ep letio n   r atio   o f   L DP C   s ch e m e   u s i n g   o n b ase   s tat io n   m o d el  in cr ea s es   o f   1 8 a n d   3 1 . 4 co m p ar ed   to   R S   an d   u n co d ed   s ch e m r esp ec ti v el y   ( T ab le  3 ) .   Ho w e v er ,   L D P C   s ch e m e   e m p lo y s   co m p le x   iter ati v d ec o d in g   p r o ce s s   ( B elief   P r o p ag atio n   al g o r ith m )   at  t h r ec ei v er   w h ich   in te n s el y   d r ai n s   t h e n er g y   o f   th n o d es   a n d   th e   lif eti m o f   th e   n et w o r k   [ 2 4 ] Un li k L DP C ,   R S   co d in g   s c h e m e m p lo y s   s i m p le  d ec o d in g   p r o ce d u r w h ich   0 100 200 300 400 500 600 700 0 5 10 15 20 25 R o u n d T o t a l   S y s t e m   E n e r g y   ( J )     U n c o d e d   s c h e m e R S   c o d i n g   s c h e m e L D P C   c o d i n g   s c h e m e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       E n erg P erfo r ma n ce   o f LDP C   S ch eme   in   Mu lti - Ho p   W i r eles s   S en s o r   N etw o r w ith   . . . .   ( Yo u n es E l A s s a r i)   939   m i n i m izes  t h e   en er g y   co m p u t atio n   co n s u m ed   b y   t h d ec o d er   in   ea ch   s e n s o r   n o d e.   Nev er th eles s ,   L DP C   i s   an   ef f icien s c h e m u s ed   to   i m p r o v th i n ter - n o d e   lin k   r eliab il it y   i n   m u lt i - h o p   r o u tin g   p r o to co [ 2 5 ] .   T h er ef o r e,   th en er g y - r eliab ili t y   p air   is   a n   u t ter   co n s tr ai n r estricti n g   th e   ac h iev e m e n o f   m i n i m u m   r e q u ir e m e n i n   in ter - n o d es c o m m u n icatio n   v iab ili t y   an d   s ati s f ac to r y   en er g y   e f f ic ien c y   i n   t h w h o le  s en s o r   n et w o r k   [ 2 6 ] .       T a b le   3 .   E n er g y   d e p l eti o n   r ate   in   2 0 0   m 2   s u r f a ce   T a b le   4 .   E n er g y   d e p l eti o n   r ate   in   4 0 0   m 2   s u r f a ce     C o d i n g   sc h e me   1 B S   2 B S   ED R   r e d u c t i o n   RS   0 . 1   0 . 0 4 3 3   5 6 . 7 %   L D P C   0 . 1 2 1 9   0 . 0 5 0 9   5 8 . 2 4 %   U n c o d e d   0 . 0 8 3 6   0 . 0 3 6 4   5 6 . 4 5 %     C o d i n g   sc h e me   1 B S   2 B S   ED R   r e d u c t i o n   RS   0 . 3 0 8 6   0 . 1 3 4 4   5 6 . 4 4 %   L D P C   0 . 3 5 7 1   0 . 1 4 7 0   5 8 . 8 3 %   U n c o d e d   0 . 2 6 0 4   0 . 1 1 4 1   5 6 . 1 8 %                                      T h p r o p o s ed   m o d el  o f   t w o   b ase  s tatio n s   i n   m u l ti - h o p   n et w o r k   co m p r o m is e s   b et w ee n   t h en er g y   an d   r eliab ilit y   co n s tr ain ts .   A s   ex p ec ted   th en er g y   e f f icie n c y   o f   th n e t w o r k   tu r n s   i n to   s i g n if ica n v a lu e s   af ter   ad d in g   s ec o n d   b ase  s tatio n   i n   th p r ese n ce   o f   L DP C   a n d   R co d es.  T h e   en er g y   d ep letio n   p r o p o r tio n   o f   R S ,   L DP C   a n d   u n co d ed   s c h e m es   d ec r ea s es   o f   5 6 . 7 %,  5 8 . 2 4   an d   5 6 . 4 5 r esp ec tiv el y   co m p ar ed   to   o n b ase   s tatio n   m o d el  ( T ab le  3 ) .   I n   t h p r o p o s ed   m o d el,   th e   f r o n n o d es  i n   t h n et w o r k   t h at  r ec eiv all   t h lo ad   o f   s e n s ed   d ata  s h ar e   th ta s k   w it h   t h f r o n n o d es  o f   t h s ec o n d   b ase  s tat io n .   T h is   lig h te n s   t h tr a n s m it tin g   lo ad ,   th e n co d in g   an d   d ec o d in g   p r o ce s s es  an d   s y s te m atica ll y   i m p r o v es  t h en er g y   e f f icie n c y   o f   th n et w o r k .   On   th o t h er   h a n d ,   en er g y   d ep letio n   r atio   o f   L DP C   s ch e m e   i n cr ea s es  o f   1 5 an d   2 8 . 4 co m p ar ed   to   R an d   u n co d ed   s ch e m e s   r esp ec tiv el y .   I n   o r d er   to   ev alu ate   t h en er g y   p er f o r m a n ce   o f   L DP C   co d in g   s c h e m i n   lar g s u r f ac w it h   t w o   b as e   s tatio n s   m o d el,   w e   s i m u lated   lar g n et w o r k   o f   4 0 0   m 2   d i m en s io n   ( T ab le  4 ) .   Fig u r ( a)   an d   f i g u r ( b )   s h o th to tal   s y s te m   e n er g y   o f   4 0 0   m 2   n et w o r k   d i m e n s io n   u s i n g   t h er r o r   co r r ec tin g   co d es  R an d   L DP C   in   o n e   b ase  s tatio n   m o d el  a n d   t w o   b ase  s tat io n s   m o d el  r esp ec ti v el y .   I n   o n b ase  s tatio n   m o d el,   th E D R   o f   L DP C   s ch e m e   in cr ea s es  o f   1 3 . 5 an d   2 7 co m p ar ed   to   R an d   u n co d ed   s ch e m e s   r esp ec tiv el y .   I n   t w o   b ase  s tat io n s   m o d el,   t h E DR   o f   L DP C   i n cr ea s es o f   8 . 5 % a n d   2 2 . 4 % c o m p ar ed   to   R S a n d   u n co d ed   s ch e m es r esp ec ti v el y .   T h p er ce n tag o f   E DR   p r o p o r tio n   o f   L DP C   s ch e m co m p ar ed   to   R S   s ch e m d ec r ea s es  f r o m   1 8 to   1 3 . 5 w h e n   ex te n d in g   th s u r f ac o f   th e   n et w o r k   f r o m   2 0 0   m 2   to   4 0 0   m 2   i n   o n b ase  s tatio n   m o d el.   T h p er ce n tag e   o f   E D R   p r o p o r tio n   o f   L DP C   s c h e m e   co m p ar ed   t o   R s ch e m e   s i g n if ican tl y   d ec r ea s es  f r o m   1 5 to   8 . 5 w h e n   en lar g i n g   th n et wo r k   d i m en s io n   f r o m   2 0 0   m 2   to   4 0 0   m 2   in   t w o   b ase  s ta tio n s   m o d el.     L DP C   s c h e m e   ac ce ler ates   th e   d ea th   o f   f r o n t   n o d es   o f   th e   n et w o r k   w it h   ca s ca d in g   e f f ec t,  d u t o   t h e   w ei g h t y   ta s k   o f   th e s n o d es  th at  r ec eiv all  t h e   r o u ted   d ata  o f   th n et w o r k   an d   d ec o d an d   co d all  d ata  d esti n ed   f o r   th e   b ase  s tatio n .   T h is   ev e n t u all y   tr a n s f o r m s   t h r o u tin g   to p o lo g y   i n   a   ce r tain   n et w o r k   li f esp a n   to   d ir ec to p o lo g y   w h er last   n o d es  en co d an d   tr an s m i t   s e n s e d   d ata  d ir ec tl y   to   t h b ase   s tat io n .   C o n tr ar y   to   th e   L DP C ,   f r o n n o d es   i n   t h n et w o r k   u s in g   R S   co d in g   s c h e m e   co n s er v e   th e   d ec o d in g   p r o ce s s   at  a   la ter   s ta g a n d   at  lar g s ca le  o f   th n et w o r k   d u to   th en er g y   u n d e m a n d in g   d ec o d in g   o p er atio n .   T h s am m u lt i - h o p   r o u tin g   to p o lo g y   is   r etai n ed   f o r   lo n g   t i m o v er   t h n et w o r k   w h er e ac h   n o d en co d es/d ec o d es   a n d   tr an s m its   d ata  to   o th er   in ter m ed iates  n o d es.                                                        ( a)               ( b )       Fig u r 4   T o tal  s y s te m   en er g y   w it h   o n ( a)   an d   t w o   ( b )   B S   o v er   4 0 0   m 2   n et w o r k   s ize   0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 R o u n d T o t a l   S y s t e m   E n e r g y   ( J )     U nc od e s c he m e R S   c od i ng   s c he m e LD P C   c od i ng   s c he m e 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 25 R o u n d T o t a l   S y s t e m   E n e r g y   ( J )     U n c o d e d   s c h e m e R S   c o d i n g   s c h e m e   L D P C   c o d i n g   s c h e m e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 33     9 41   940       W ex ten d ed   t h s i m u latio n   to   6 0 0   m 2   n et w o r k   d i m e n s io n   to   o b s er v e   th e f f ec t o f   s u r f ac d i m en s io n   an d   th e m p lo y m e n o f   t w o   b ase  s tatio n s   o n   t h en er g y   ef f icie n c y   o f   E C C   s c h e m e s .   A s   r esu lt,  th e   d if f er e n ce   o f   e n er g y   d ep letio n   r ate  less e n s   b et w ee n   L DP C   an d   R o n   o n h an d   a n d   L DP C   a n d   u n co d ed   s ch e m o n   t h o th er   h a n d .   T h is   p r o v es  t h at  th e n er g y   p er f o r m a n ce   o f   L DP C   i m p r o v es  o v er   lar g n et w o r k   d i m en s io n   i n   m u l tih o p   n et w o r k   in   t h p r esen ce   o f   t w o   b ase  s tatio n s   m o d el.       6.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   an   e n er g y   p er f o r m a n ce   ev a lu at io n   o f   L DP C   s c h e m i n   m u lt ih o p   w ir el ess   s e n s o r   n et w o r k s   h as   b ee n   ca r r ied   o u t.  A   s en s o r   n et w o r k   m o d el  o f   t w o   b ase   s tatio n s   w as   p r o p o s ed   to   o p ti m ize  t h e   en er g y   u s o f   L DP C   s c h e m in   r eliab le  s en s o r   n et w o r k .   T h p r o p o s ed   m o d el  lig h te n s   th tr a n s m is s io n   b u r d en   an d   d ec o d in g   e n er g y   c o n s u m p tio n   a n d   s i g n if ican t l y   in cr ea s es   t h s e n s o r   n et w o r k   l if esp a n .   E x ten s iv e   s i m u lat io n   r es u lts   ill u s tr ate  t h ef f icac y   o f   th p r o p o s ed   m o d el  a n d   d e m o n s tr ate  t h e   e n er g y   p er f o r m a n ce   i m p r o v e m en t s   o f   L DP C   s ch e m f o r   lar g e   n et w o r k   d i m en s io n s   i n   th e   p r esen ce   o f   t w o   b ase  s tatio n s .   T h e   p r o p o s ed   m o d el  ca n   b ad o p ted   f o r   lar g e - s ca le  m o n ito r in g   ap p licatio n s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   F .   A k y il d iz,  e a l. A   su rv e y   o n   se n so n e tw o rk s,    IEE Co mm u n ica ti o n sM a g a zin e v o l /i ss u e 4 0 ( 8 ),   p p . 1 0 2 1 1 4 ,   2 0 0 2 .   [2 ]   H.  Ka rv o n e n   a n d   C .   P o m a laz a - Ra e z ,   Co d i n g   fo r   e n e rg y   e ff ici e n mu lt ih o p   wire les se n so n e two rk s,   P r o c .   No rd ic Ra d i o     S y m p o siu m   2 0 0 4 / F in n ish   W irele ss   Co m m u n ica ti o n s W o rk sh o p ,   F in lan d ,   p p .   1 - 5,   2 0 0 4 .   [3 ]   I.   F .   A k y il d iz   a n d   M.   C.   Vu ra n ,   W irele ss   S e n so Ne t w o rk s ,   Jo h n   W il e y   &   S o n s L td ,   2 0 1 0 .   [4 ]   S .   Kim ,   e a l. Relia b le t ra n sfe in   wire les s se n so r n e two rk s,   IEE Co m m u n ica ti o n s S o c iety   Co n f .   o n   S e n so a n d   A d   Ho c   Co m m u n ica ti o n s an d   Ne tw o rk s ,   NJ IEE P re ss ,   p p .   4 4 9 - 4 5 9 ,   2 0 0 4 .   [5 ]   M.   E.   P e ll e n z ,   e a l. Err o c o n t ro c o d in g   in   w irele ss   se n so n e tw o rk s, ”  J o u rn a o T e lec o mm u n i c a ti o n   S y ste ms v ol /i ss u e 44 ( 1 - 2 ) ,   p p .   6 1 - 6 8 ,   2 0 1 0 .   [6 ]   D.   M.  P h a m   a n d   S.   M .   A z iz,  On   Ef f ici e n De sig n   o f   L DP De c o d e rs  f o W irele ss   S e n so Ne t w o rk s,   J o u rn a o n e two rk s v o l.   9 ,   p p .   3 2 0 7 - 3 2 1 4 ,   2 0 1 4 .   [7 ]   A.   D.   G .   Biro li ,   e a l. A n   L D P De c o d e A rc h it e c tu re   f o Wi re les S e n so Ne tw o rk   A p p li c a ti o n s,   S e n so rs   J o u rn a l ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 5 2 9 - 1 5 4 3 ,   2 0 1 2 .   [8 ]   I.   Ez - z a z i,   e a l. P e rf o rm a n c e   a n a l y sis  o f   e ff icie n c o d in g   sc h e m e f o w irele ss   se n so n e tw o rk s,   IEE E   in ter n a t io n a l   W o rk sh o p   o n   RF ID  a n d   Ad a p ti v e   W ire les s S e n so r Ne two rk s ,   p p .   1 5 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   W .   He in z e l m a n ,   e a l. A n   A p p li c a ti o n - S p e c if ic  P ro to c o A rc h it e c tu re   f o W irel e ss   M ic ro se n so Ne tw o rk s,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   W ire les s Co mm u n ica ti o n s ,   v o l /i ss u e :   1 ( 4 ) ,   p p .   6 6 0 6 7 0 ,   2 0 0 2 .   [1 0 ]   W .   He in z e l m a n ,   e a l. E n e rg y e ff icie n ro u ti n g   p ro t o c o ls  f o r   wire les mic ro se n so n e two rk s,   33 rd   Ha w a i i   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   S y ste m   S c ien c e s v o l.   8 ,   p p .   8 0 2 0 - 8 0 3 0 ,   2 0 0 0 .   [1 1 ]   W .   He in z e l m a n ,   A p p li c a ti o n - S p e c if i c   P ro t o c o A rc h it e c tu re f o W irele ss   n e t w o rk s,   M a s sa c h u se tt In stit u te  o T e c h n o lo g y ,   2 0 0 0 .     [1 2 ]   M .   Zi m m e rli n g ,   e a l .,  En e rg y   Ef fi c ien Ro u ti n g   i n   L in e a W ire les s   S e n so Ne two rk s,   IEE In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   M o b il e   A d h o c   a n d   S e n so S y ste m s ,   p p .   1 - 3 ,   2 0 0 7 .   [1 3 ]   M.  M .   Zi m m e rli n g ,   An   E n e rg y - e ff icie n R o u ti n g   Pro to c o l   f o L i n e a W ire les S e n so Ne two rk s,   In   P r o c e e d in g o f   G In f o rm a ti k ta g e   2 0 0 8 L e c tu re   No tes   in   I n f o rm a ti c s ,   Bo n n ,   G e rm a n y ,   2 0 0 8 .   [1 4 ]   M .   C.   Vu ra n   a n d   I.   F .   A k y il d iz,  Err o Co n tr o i n   W irele ss   S e n so Ne tw o rk s:  A   Cro ss   L a y e A n a l y s is,   IEE E/ ACM   T ra n sa c ti o n o n   Ne two rk in g ,   v o l / issu e :   17 ( 4 ) ,   p p .   1 1 8 6 - 1 1 9 9 ,   2 0 0 9 .   [1 5 ]   K.  E.   Ha n ,   A p p li c a ti o n   o f   Err o Co n tr o Co d in g   in   W irele ss   S e n s o Ne tw o rk s,   S e n so rs   &   T ra n sd u c e rs v ol /i ss u e 158 ( 11 ) ,   p p .   5 5 - 5 9 ,   2 0 1 3 .   [1 6 ]   S .   Ho w a rd ,   e a l. Err o r   Co n tr o C o d i n g   in   L o w - P o w e W irel e ss   S e n so Ne tw o rk s:  W h e n   is  ECC  E n e rg y -   Eff icie n t?,   EURA S IP  J o u rn a o f   W ire les s Co mm u n ica ti o n s a n d   Ne two rk in g v ol /i ss u e :   20 06 ( 2 ),   2 0 0 6   [1 7 ]   A .   G .   Biro li ,   e a l. ,   A n   L DP D e c o d e A rc h it e c tu re   f o W ir e les S e n so Ne tw o rk   A p p li c a ti o n s,   S e n so rs   J o u rn a l v o l.   1 2 ,   pp.   1 5 2 9 - 1 5 4 3 ,   2 0 1 2 .   [1 8 ]   C.   V .   M e h m e t   a n d   I.   F .   A k y il d iz,  Cro ss - La y e r   A n a l y sis  o f   Err o Co n tr o in   W irele ss   S e n so Ne tw o rk s,   IEE Co mm u n ica ti o n s S o c iety   o n   S e n so r a n d   A d   H o c   Co mm u n ica ti o n a n d   Ne two rk s v o l.   2 ,   p p .   5 8 5     5 9 4 ,   2 0 0 6 .   [1 9 ]   Y.  S a n k a ra su b ra m a n ia m ,   e a l. En e rg y   Eff icie n c y   b a se d   P a c k e S ize   Op ti m iza ti o n   in   W irele ss   S e n so Ne tw o rk s,   IEE In ter n a ti o n a W o rk sh o p   o n   S e n so r Ne two rk   Pr o to c o ls  a n d   Ap p li c a ti o n s,   Al a sk a ,   USA ,   p p .   1 - 8 2 0 0 3 .   [2 0 ]   R.   G .   S h a sh id h a r,   e a l . ,   E n e rg y   E ff icie n S c h e m e f o W irele s S e n so Ne tw o rk w it h   M u lt ip l e   M o b i le  Ba se   S tatio n s ,   De p a rtme n o C o mp u t e r S c ien c e   S c h o o o M a n a g e me n En e rg y   Un ive rs it y   o f   T e x a s a D a ll a s ,   2 0 0 2 .   [2 1 ]   J.  L in ,   e a l. On   De p l o y m e n o M u lt i p le  Ba se   S tatio n f o En e r g y - E ff icie n Co m m u n ica ti o n   in   W irele ss   S e n so r   Ne tw o rk s,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o Distri b u ted   S e n s o r Ne two rk s ,   Hin d a w i,   2 0 1 0 .   [2 2 ]   K.  A .   W h it e   a n d   P .   T h u las iram a n ,   E n e rg y   e ff icie n c ro ss   la y e lo a d   b a la n c in g   i n   ta c ti c a mu lt ig a tewa y   wire les s   se n so n e two rk s,   IEE E   In ter n a ti o n a I n ter - Disc ip li n a ry   Co n f e re n c e   o n   Co g n it iv e   M e t h o d i n   S it u a t io n   Aw a re n e s s   a n d   De c isio n   S u p p o rt ,   p p .   1 9 3 - 1 9 9 ,   2 0 1 5 .   [2 3 ]   I.   F .   A k y il d iz   a n d   M.   C.   Vu ra n ,   Err o Co n tr o i n   W irele ss   S e n so Ne tw o rk s,   Jo h n   W il e y   &   S o n s L td ,   2 0 1 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       E n erg P erfo r ma n ce   o f LDP C   S ch eme   in   Mu lti - Ho p   W i r eles s   S en s o r   N etw o r w ith   . . . .   ( Yo u n es E l A s s a r i)   941   [2 4 ]   S .   B.   Qa isa r   a n d   H.  Ra d h a ,   Op ti ma Pro g re ss ive   Erro Rec o v e r y   fo W ir e les s   S e n so Ne two rk u sin g   Irr e g u l a r   L DPC  Co d e s,   T h e   4 1 st   A n n u a Co n f .   o n   In f o rm a ti o n   S c ien c e s an d   S y ste m s ,   p p .   2 3 2 - 2 3 7 ,   2 0 0 7 .   [2 5 ]   S .   Zh o n g w e i,   e a l. Co d e d   C o o p e ra ti o n   f o M u lt iw a y   Re la y in g   i n   W irele ss   S e n so Ne tw o rk s,   S e n so rs v o l .   1 5 ,   p p .   1 5 2 6 5 - 1 5 2 8 4 ,   2 0 1 5 .   [2 6 ]   A .   m a so ,   e a l. Re li a b il it y   o f   W irele ss   S e n so Ne t w o rk s,   S e n so rs v o l.   1 4 ,   p p .   1 5 7 6 0 - 1 5 7 8 5 ,   2 0 1 4 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         Yo u n e EL  ASS AR I   re c e iv e d   M . S .   d e g re e   f ro m   A b d e lma lek   Es sa â d Un iv e rsity   in   2 0 1 3 .   He   is  c u rre n tl y   P h . stu d e n a th e   De p a rtme n o f   In f o r m a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o lo g ies   a Na ti o n a sc h o o o f   A p p li e d   S c ien c e o f   T a n g ier,  A b d e lm a l e k   Essa â d Un iv e rsity ,   M o ro c c o .   His   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   w irele ss   se n so n e tw o rk s,  ro u ti n g   a lg o rit h m s,  In tern e o f   th in g a n d   so f t w a re   d e v e lo p m e n t.       M o u n ir  A RI O UA   r e c e iv e d   h is  P h . d e g re e   in   Tele c o m -   m u n ic a ti o n a n d   Co m p u ter  S c ien c e   f ro m   Ca d Ay y a d   Un i -   v e rsit y   o M a rra k e c h   in   2 0 1 2 .   I n   2 0 1 2 ,   h e   jo in e d   th e   Na ti o n a S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e o M a rra k e c h   a re s e a rc h   a s sista n a n d   a ss ista n p ro f e ss o r.   Cu rre n tl y ,   h e   is  p ro f e ss o r   a Na ti o n a S c h o o l   o f   A p p li e d   S c ien c e in   t h e   d e p a rtm e n t   o f   En g in e e rin g   T e c h n o lo g ies ,   Un iv e rsity   o f   A b d e lma lek   Es - s a a d i.   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   w irele ss   se n so n e t w o rk s,  In tern e o f   th in g s ,   w ire les n e tw o rk in g   a n d   c o m m u n ica ti o n ,   w irele ss   c o m m u n ic a ti o n s   a n d   m o b il e   c o m p u ti n g ,   re a l - ti m e   p ro c e ss in g   a n d   e m b e d d e d   sy ste m s.       I m a d   E Z - Z A Z I   re c e iv e d   e n g in e e d e g re e   in   T e lec o m m u n ica ti o n a n d   Ne tw o rk f ro m   N a ti o n a l   S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e o f   Tetu a n   in   2 0 1 4 ,   A b d e lm a l e k   Es sa d Un iv e rsity .   He   is   c u rre n tl y   P h . stu d e n a th e   De p a rt m e n o f   In f o r m a ti o n   a n d   Co m m u n ica t io n   T e c h n o lo g ies   a Na ti o n a l   S c h o o l   o f   A p p li e d   S c ien c e o f   Tan g ier,  A b d e lm a l e k   Es sa a d Un iv e r sit y ,   M o ro c c o .   His  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   w irele ss   se n so r   n e tw o rk s,  c h a n n e a n d   n e tw o rk   c o d in g   in   w i re les c o m m u n ica ti o n s,  ro u ti n g   a lg o rit h m s,  m o d u la ti o n   a n d   sig n a p r o c e ss in g .     Ahm e d   EL  O UA LK AD I   re c e i v e d   P h . d e g re e   f ro m   P o it iers   Un i v e rsit y ,   F ra n c e ,   in   2 0 0 4 .   F r o m   2 0 0 0   to   2 0 0 3 ,   h e   w a s   a   r e se a rc h   a ss istan a th e   N a ti o n a Hig h e En g in e e rin g   S c h o o o f   P o it iers .   In   2 0 0 4 ,   h e   w a a n   a ss istan p ro f e ss o a t   Un iv e rsity   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,   A n g o u l m e .   In   2 0 0 5 ,   he   jo i n e d   t h e   Ca th o li c   Un iv e rsit y   o f   L o u v a in ,   Be lg iu m .   Cu r re n tl y ,   h e   is  a n   a ss o c iate   p r o f e ss o a n a ti o n a sc h o o o f   a p p li e d   sc ie n c e o f   T a n g ier,  A b d e lma lek   Essa a d Un iv e r sit y .   His  m a in   re se a rc h   in tere st  is  RF IC  d e si g n   f o w irele ss   c o m m u n ica ti o n ,   w irele ss   s e n so n e tw o rk s,   e m b e d d e d   sy ste m   a p p li c a ti o n s an d   in f o rm a ti o n   tec h n o l o g y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.