Published May 12, 2018 | Version v1
Publication Open

DOW-PR DOlphin and Whale Pods Routing Protocol for Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs)

Creators

  • 1. Capital University of Science and Technology
  • 2. University of Engineering and Technology Peshawar
  • 3. University of Glasgow
  • 4. Xidian University
  • 5. Bahria University

Description

Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs) have intrinsic challenges that include long propagation delays, high mobility of sensor nodes due to water currents, Doppler spread, delay variance, multipath, attenuation and geometric spreading. The existing Weighting Depth and Forwarding Area Division Depth Based Routing (WDFAD-DBR) protocol considers the weighting depth of the two hops in order to select the next Potential Forwarding Node (PFN). To improve the performance of WDFAD-DBR, we propose DOlphin and Whale Pod Routing protocol (DOW-PR). In this scheme, we divide the transmission range into a number of transmission power levels and at the same time select the next PFNs from forwarding and suppressed zones. In contrast to WDFAD-DBR, our scheme not only considers the packet upward advancement, but also takes into account the number of suppressed nodes and number of PFNs at the first and second hops. Consequently, reasonable energy reduction is observed while receiving and transmitting packets. Moreover, our scheme also considers the hops count of the PFNs from the sink. In the absence of PFNs, the proposed scheme will select the node from the suppressed region for broadcasting and thus ensures minimum loss of data. Besides this, we also propose another routing scheme (whale pod) in which multiple sinks are placed at water surface, but one sink is embedded inside the water and is physically connected with the surface sink through high bandwidth connection. Simulation results show that the proposed scheme has high Packet Delivery Ratio (PDR), low energy tax, reduced Accumulated Propagation Distance (APD) and increased the network lifetime.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تواجه شبكات الاستشعار اللاسلكية تحت الماء (UWSNs) تحديات جوهرية تشمل تأخيرات الانتشار الطويلة، والتنقل العالي لعقد الاستشعار بسبب تيارات المياه، وانتشار دوبلر، وتباين التأخير، وتعدد المسارات، والتوهين، والانتشار الهندسي. يأخذ بروتوكول التوجيه القائم على عمق الترجيح وتقسيم عمق منطقة إعادة التوجيه (WDFAD - DBR) في الاعتبار عمق الترجيح للقفزتين من أجل اختيار عقدة إعادة التوجيه المحتملة التالية (PFN). لتحسين أداء WDFAD - DBR، نقترح بروتوكول توجيه دولفين وحوت بود (DOW - PR). في هذا المخطط، نقسم نطاق الإرسال إلى عدد من مستويات طاقة الإرسال وفي الوقت نفسه نختار PFNs التالية من مناطق إعادة التوجيه والمناطق المكبوتة. على النقيض من WDFAD - DBR، فإن مخططنا لا يأخذ في الاعتبار التقدم التصاعدي للحزمة فحسب، بل يأخذ أيضًا في الاعتبار عدد العقد المكبوتة وعدد PFNs في القفزتين الأولى والثانية. وبالتالي، لوحظ انخفاض معقول في الطاقة أثناء استقبال الحزم وإرسالها. علاوة على ذلك، يأخذ مخططنا أيضًا في الاعتبار عدد القفزات من PFNs من الحوض. في حالة عدم وجود PFNs، سيختار المخطط المقترح العقدة من المنطقة المكبوتة للبث وبالتالي يضمن الحد الأدنى من فقدان البيانات. إلى جانب ذلك، نقترح أيضًا مخطط توجيه آخر (جراب الحوت) يتم فيه وضع أحواض متعددة على سطح الماء، ولكن يتم تضمين حوض واحد داخل الماء ويتم توصيله فعليًا بالوعة السطح من خلال اتصال عرض النطاق الترددي العالي. تُظهر نتائج المحاكاة أن المخطط المقترح يحتوي على نسبة تسليم حزم عالية (PDR) وضريبة طاقة منخفضة ومسافة انتشار تراكمية منخفضة (APD) وزيادة عمر الشبكة.

Translated Description (French)

Les réseaux de capteurs sans fil sous-marins (UWSN) présentent des défis intrinsèques qui comprennent de longs retards de propagation, une grande mobilité des nœuds de capteurs en raison des courants d'eau, la propagation Doppler, la variance des retards, les trajets multiples, l'atténuation et la propagation géométrique. Le protocole WDFAD-DBR (Weighting Depth and Forwarding Area Division Depth Based Routing) existant prend en compte la profondeur de pondération des deux sauts afin de sélectionner le prochain nœud de transfert potentiel (PFN). Pour améliorer les performances de WDFAD-DBR, nous proposons le protocole DOlphin and Whale Pod Routing (DOW-PR). Dans ce schéma, nous divisons la plage de transmission en un certain nombre de niveaux de puissance de transmission et sélectionnons en même temps les PFN suivants dans les zones de transmission et de suppression. Contrairement à WDFAD-DBR, notre schéma prend non seulement en compte l'avancement vers le haut du paquet, mais prend également en compte le nombre de nœuds supprimés et le nombre de PFN au premier et au deuxième saut. Par conséquent, une réduction raisonnable de l'énergie est observée lors de la réception et de la transmission des paquets. De plus, notre système prend également en compte le nombre de houblons des PFN provenant de l'évier. En l'absence de PFN, le schéma proposé sélectionnera le nœud de la région supprimée pour la diffusion et assurera ainsi une perte minimale de données. En plus de cela, nous proposons également un autre schéma de routage (nacelle de baleine) dans lequel plusieurs puits sont placés à la surface de l'eau, mais un puits est intégré à l'intérieur de l'eau et est physiquement connecté au puits de surface via une connexion à large bande passante. Les résultats de la simulation montrent que le schéma proposé a un taux de distribution de paquets (PDR) élevé, une faible taxe sur l'énergie, une distance de propagation accumulée (APD) réduite et une durée de vie du réseau accrue.

Translated Description (Spanish)

Las redes de sensores inalámbricos subacuáticos (UWSN) tienen desafíos intrínsecos que incluyen largos retrasos de propagación, alta movilidad de los nodos de sensores debido a las corrientes de agua, propagación Doppler, varianza de retardo, multitrayecto, atenuación y propagación geométrica. El protocolo existente de enrutamiento basado en profundidad de división de área de ponderación y reenvío (WDFAD-DBR) considera la profundidad de ponderación de los dos saltos para seleccionar el siguiente nodo de reenvío potencial (PFN). Para mejorar el rendimiento de WDFAD-DBR, proponemos el protocolo DOlphin y Whale Pod Routing (DOW-PR). En este esquema, dividimos el rango de transmisión en una serie de niveles de potencia de transmisión y, al mismo tiempo, seleccionamos los siguientes PFN de las zonas de reenvío y supresión. A diferencia de WDFAD-DBR, nuestro esquema no solo considera el avance ascendente del paquete, sino que también tiene en cuenta el número de nodos suprimidos y el número de PFN en el primer y segundo salto. En consecuencia, se observa una reducción de energía razonable al recibir y transmitir paquetes. Además, nuestro esquema también considera el recuento de lúpulos de los PFN del sumidero. En ausencia de PFN, el esquema propuesto seleccionará el nodo de la región suprimida para la transmisión y, por lo tanto, garantizará una pérdida mínima de datos. Además de esto, también proponemos otro esquema de enrutamiento (grupo de ballenas) en el que se colocan múltiples sumideros en la superficie del agua, pero un sumidero está incrustado dentro del agua y está físicamente conectado con el sumidero de la superficie a través de una conexión de gran ancho de banda. Los resultados de la simulación muestran que el esquema propuesto tiene una alta relación de entrega de paquetes (PDR), un bajo impuesto a la energía, una distancia de propagación acumulada (APD) reducida y una mayor vida útil de la red.

Files

pdf.pdf

Files (3.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:25a3cf85597980cd60338a3bc1331330
3.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
بروتوكول توجيه DOW - PR DOlphin و Whale Pods لشبكات الاستشعار اللاسلكية تحت الماء (UWSNs)
Translated title (French)
DOW-PR Protocole d'acheminement des pods DOlphin et Whale pour les réseaux de capteurs sans fil sous-marins (UWSN)
Translated title (Spanish)
Protocolo de enrutamiento DOW-PR DOlphin y Whale Pods para redes de sensores inalámbricos submarinos (UWSN)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2801922980
DOI
10.3390/s18051529

Is supplement to
https://openalex.org/W4286799632 (Other)
https://openalex.org/W4241461035 (Other)
https://openalex.org/W3097916513 (Other)
https://openalex.org/W3015556001 (Other)
https://openalex.org/W2607179100 (Other)
https://openalex.org/W2140639809 (Other)
https://openalex.org/W2064117466 (Other)
https://openalex.org/W2048483191 (Other)
https://openalex.org/W1998476775 (Other)
https://openalex.org/W1995305559 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W158274267
  • https://openalex.org/W1834771425
  • https://openalex.org/W1968670922
  • https://openalex.org/W1973526659
  • https://openalex.org/W1976987228
  • https://openalex.org/W1979963582
  • https://openalex.org/W1983573872
  • https://openalex.org/W1989049523
  • https://openalex.org/W2023191123
  • https://openalex.org/W2029368383
  • https://openalex.org/W2040924935
  • https://openalex.org/W2060026368
  • https://openalex.org/W2060915659
  • https://openalex.org/W2081503241
  • https://openalex.org/W2084151778
  • https://openalex.org/W2091936226
  • https://openalex.org/W2093125009
  • https://openalex.org/W2113294423
  • https://openalex.org/W2115559917
  • https://openalex.org/W2117339995
  • https://openalex.org/W2117600129
  • https://openalex.org/W2121255383
  • https://openalex.org/W2127261750
  • https://openalex.org/W2130750014
  • https://openalex.org/W2136982937
  • https://openalex.org/W2143342674
  • https://openalex.org/W2148251644
  • https://openalex.org/W2148747834
  • https://openalex.org/W2149472588
  • https://openalex.org/W2156536653
  • https://openalex.org/W2160326135
  • https://openalex.org/W2161437547
  • https://openalex.org/W2169713724
  • https://openalex.org/W2170984917
  • https://openalex.org/W2738622204
  • https://openalex.org/W2759817332
  • https://openalex.org/W58949250