وثيقة

Void avoidance grid multipath position-based routing protocol for underwater wireless sensor networks

الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2016
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
With the increasing role of oceans and seas in human life, discovering the unexplored underwater regions has become more important in the last decades. The traditional approaches for monitoring underwater environments are not suitable and feasible to human presence, because of the many unpredictable underwater activities, the high water pressure, and the vast volume of unexplored underwater areas. Recently, Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs) have attracted the interest of many researchers as a solution to the exploration of deep sea regions. However, different challenges must be considered when designing and evaluating routing algorithms for these types of networks. These include acoustic communication, continuous node movement and energy consumption. In a previous work, a grid-based routing protocol, called Energy-efficient Multipath Gridbased Geographic Routing (EMGGR), was proposed for UWSN. The proposed algorithm assumes that the monitored region is divided into logical 3D grids. It also assumes that the sensor nodes have identical capabilities and are equipped with localization services. The algorithm consists of three main components: (i) a gateway election algorithm; responsible for electing gateways based on their locations and remaining energy level, (ii) a mechanism for updating neighboring gateways' information; allowing sensor nodes to memorize gateways in local and neighboring cells, and (iii) a packet forwarding mechanism and constructing disjoint paths. Despite its low energy consumption and good packet delivery ratio, EMGGR suffers from high end-to-end delay and high communication overhead. In this work, a multipath disjoint routing scheme based on interconnection networks approach, called Grid Multipath Position-based Routing (GMPR) protocol, which was proposed for MANETs has been adopted for UWSNs. This work has been implemented as a grid-based routing protocol with a Grid Void Avoidance scheme based on GMPR, called Void Avoidance Grid Multipath Position-based Routing (VA-GMPR) protocol. VA-GMPR is able to address the void problem in underwater wireless sensor networks by adopting three mechanisms: hole bypass method, path diversion method and path elimination method. The performance of the proposed protocol has been evaluated via simulation using the AquaSim simulator and compared with the EMGGR protocol. Simulation results show that VAGMPR outperforms EMGGR in terms of packet delivery ratio and average end-to-end delay. However, VA-GMPR consumes more energy than EMGGR.
الملخص العربي
مع تزايد دور المحيطات والبحار في حياة الإنسان، أصبح اكتشاف مناطق غير مكتشفة تحت الماء أكثر أهمية في العقود الأخيرة. و حيث إن الطرق التقليدية لرصد البيئات تحت الماء ليست مناسبة وغير قابلة للتطبيق، من حيث أن الوجود الإنساني في مناطق ما تحت الماء غير ملائم و صعب الحصول بسبب وجود نشاطات حركية غير متوقعة، وبسبب ارتفاع ضغط الماء العالي و وجود حجم كبير من المناطق تحت الماء غير مكتشفة . في الآونة الأخيرة، جذبت شبكات الاستشعار اللاسلكية تحت الماء اهتمام العديد من الباحثين كحل لاستكشاف المناطق البحرية العميقة. ومع ذلك، يجب النظر في التحديات المختلفة عند تصميم وتقييم خوارزميات التوجيه لهذه الأنواع من الشبكات. وتتمثل هذه التحديات في استخدام الموجات الصوتية، وحركة المتحسسات المستمرة، واستهلاك الطاقة.
تتكون خوارزمية أحد الأبحاث السابقة، و الذي اعتمد على تقسيم الشبكة إلى خلايا افتراضية ثلاثية الأبعاد، و على خاصية إرسال المعلومات في مسارات متوازية متعددة تلتقي في نقطة البداية و النهاية فقط و على قدرة المتحسسات على تحديد مواقعها من ثلاثة مكونات رئيسية: أولا طريقة اختيار متحسس واحد على الأكثر ليقوم بدور ممثل الخلية المسؤول عن إرسال المعلومات إلى الهدف. و يعتمد اختيار كل ممثل على كمية الطاقة المتبقية و موقعه بالنسبة لمركز الخلية المنتمي لها. ثانيا تخزين و تحديث معلومات ممثلي الخلايا. ثالثا طريقة بث المعلومات و تكوين المسارات. تتميز هذه الخوارزمية بالقدرة العالية في الحفاظ على الطاقة و الكفاءة في توصيل المعلومات إلى الهدف. و لكن على الرغم من ذلك تستغرق الخوارزمية وقتا في توصيل الرسالة.
و تهدف هذه الأطروحة إلى تطوير نظام بث جديد في شبكة المتحسسات اللاسكية المستخدمة تحت سطح الماء و الذي استخدم نفس آلية اختيار ممثلي الخلايا التي تم تقديمها في الخوارزمية السابقة و لكنه اعتمد على شبكات الربط في بناء المسارات المتعددة و المتوازية والتي تستخدم في إرسال المعلومات مباشرة من المصدر إلى الهدف . كما تتميز الخوارزمية المقترحة بالقدرة على التعامل مع الخلايا التي لا تحتوي على ممثلين للخلايا عن طريق توظيف ثلاث طرق مختلفة.
تم دراسة اداء الخوارزمية المقترحة و مقارنتها بالخوارزمية السابقة باستخدام نظام المحاكاة وقد ثبت تفوق أداء الخوارزمية المقترحة في توصيل المعلومات إلى الهدف بكفاءة عالية مع تأخر قليل في زمن وصول الرسالة و لكنها تستهلك طاقة أكبر.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية

مواد أخرى لنفس الموضوع

مقالات الدوريات
3
0
Al-Fadhiyah, Faiza A.
College of Science, Sultan Qaboos University.
2018-12-30
الرسائل والأطروحات الجامعية
1
1
Al-Sawafi, Yahya Salim.
Sultan Qaboos University.
2020
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Hassaniyah, Haifaa Hamed.
Sultan Qaboos University
2015
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Balushiyah, Nooriya Yusuf.
Sultan Qaboos University
2015
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Pathuri, lavanya.
Sultan Qaboos University
2015
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Abri, Said Darwish Mahil.
Sultan Qaboos University
2015