Thermal and energy aware routing in wireless body area networks
Creators
- 1. COMSATS University Islamabad
- 2. Shaheed Zulfiqar Ali Bhutto Institute of Science and Technology
Description
Unlike many other Internet of Things applications, in addition to the limited power of Internet of Medical Things devices, the safety aspect and reliability are the major concerns while designing wireless body area network routing solutions. In fact, the heat dissipation from Internet of Medical Things devices and changes in body posture cause tissue damage and frequent wireless links breakage, respectively. Hence, designing an efficient routing solution is extremely challenging in wireless body area network. Considering the safety aspects of human body, the power constraint of Internet of Medical Things devices, and topological variations in wireless body area network environment, this article presents a thermal-aware, energy-efficient, and reliable routing protocol named thermal and energy aware routing. In the given perspective, thermal and energy aware routing considers the weighted average of three costs while selecting the routing path: energy consumption, heat dissipation, and link quality (between communicating nodes). The proposed protocol is validated by a comparison with a state-of-the-art wireless body area network routing protocol. Simulation results demonstrate that the proposed protocol is efficient in terms of energy consumption, thermal impact, and packet reception rate.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
على عكس العديد من تطبيقات إنترنت الأشياء الأخرى، بالإضافة إلى الطاقة المحدودة لأجهزة إنترنت الأشياء الطبية، فإن جانب السلامة والموثوقية هما الشاغلان الرئيسيان أثناء تصميم حلول توجيه شبكة منطقة الجسم اللاسلكية. في الواقع، فإن تبديد الحرارة من أجهزة إنترنت الأشياء الطبية والتغيرات في وضع الجسم تسبب تلف الأنسجة وكسر الروابط اللاسلكية المتكررة، على التوالي. وبالتالي، فإن تصميم حل توجيه فعال يمثل تحديًا كبيرًا في شبكة منطقة الجسم اللاسلكية. بالنظر إلى جوانب السلامة لجسم الإنسان، وقيود الطاقة لأجهزة إنترنت الأشياء الطبية، والاختلافات الطوبوغرافية في بيئة شبكة منطقة الجسم اللاسلكية، تقدم هذه المقالة بروتوكول توجيه مدرك للحرارة وموفر للطاقة وموثوق به يسمى التوجيه الحراري ومدرك للطاقة. في المنظور المحدد، يأخذ التوجيه الحراري والوعي بالطاقة في الاعتبار المتوسط المرجح لثلاث تكاليف أثناء اختيار مسار التوجيه: استهلاك الطاقة، وتبديد الحرارة، وجودة الارتباط (بين عقد التواصل). يتم التحقق من صحة البروتوكول المقترح من خلال مقارنة مع أحدث بروتوكول توجيه شبكة منطقة الجسم اللاسلكية. تُظهر نتائج المحاكاة أن البروتوكول المقترح فعال من حيث استهلاك الطاقة والتأثير الحراري ومعدل استقبال الحزمة.Translated Description (French)
Contrairement à de nombreuses autres applications de l'Internet des objets, en plus de la puissance limitée des dispositifs de l'Internet des objets médicaux, l'aspect sécurité et la fiabilité sont les principales préoccupations lors de la conception de solutions de routage de réseau corporel sans fil. En fait, la dissipation de chaleur des appareils de l'Internet des objets médicaux et les changements de posture du corps causent des dommages aux tissus et des ruptures fréquentes des liaisons sans fil, respectivement. Par conséquent, la conception d'une solution de routage efficace est extrêmement difficile dans un réseau corporel sans fil. Compte tenu des aspects de sécurité du corps humain, de la contrainte de puissance des dispositifs de l'Internet des objets médicaux et des variations topologiques de l'environnement du réseau corporel sans fil, cet article présente un protocole de routage thermosensible, économe en énergie et fiable appelé routage thermosensible et sensible à l'énergie. Dans la perspective donnée, le routage sensible à la chaleur et à l'énergie prend en compte la moyenne pondérée de trois coûts lors de la sélection du chemin de routage : la consommation d'énergie, la dissipation de chaleur et la qualité de la liaison (entre les nœuds communicants). Le protocole proposé est validé par une comparaison avec un protocole de routage de réseau corporel sans fil de pointe. Les résultats de la simulation démontrent que le protocole proposé est efficace en termes de consommation d'énergie, d'impact thermique et de taux de réception des paquets.Translated Description (Spanish)
A diferencia de muchas otras aplicaciones de Internet de las Cosas, además de la potencia limitada de los dispositivos de Internet de las Cosas Médicas, el aspecto de la seguridad y la confiabilidad son las principales preocupaciones al diseñar soluciones de enrutamiento de red de área corporal inalámbrica. De hecho, la disipación de calor de los dispositivos de Internet de las cosas médicas y los cambios en la postura corporal causan daño tisular y rotura frecuente de enlaces inalámbricos, respectivamente. Por lo tanto, diseñar una solución de enrutamiento eficiente es extremadamente difícil en una red de área corporal inalámbrica. Teniendo en cuenta los aspectos de seguridad del cuerpo humano, la limitación de potencia de los dispositivos de Internet de las cosas médicas y las variaciones topológicas en el entorno de red de área corporal inalámbrica, este artículo presenta un protocolo de enrutamiento térmico, energéticamente eficiente y confiable llamado enrutamiento térmico y energéticamente consciente. En la perspectiva dada, el enrutamiento térmico y consciente de la energía considera el promedio ponderado de tres costos al seleccionar la ruta de enrutamiento: consumo de energía, disipación de calor y calidad del enlace (entre los nodos de comunicación). El protocolo propuesto se valida mediante una comparación con un protocolo de enrutamiento de red de área corporal inalámbrico de última generación. Los resultados de la simulación demuestran que el protocolo propuesto es eficiente en términos de consumo de energía, impacto térmico y tasa de recepción de paquetes.Files
1550147719854974.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:01a3c0e49ac7ace278440ba8a82039b1
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التوجيه الحراري والوعي بالطاقة في شبكات منطقة الجسم اللاسلكية
- Translated title (French)
- Routage sensible à la chaleur et à l'énergie dans les réseaux corporels sans fil
- Translated title (Spanish)
- Enrutamiento térmico y consciente de la energía en redes inalámbricas de área corporal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2951612115
- DOI
- 10.1177/1550147719854974
References
- https://openalex.org/W1970802383
- https://openalex.org/W1973458549
- https://openalex.org/W2006161535
- https://openalex.org/W2032875633
- https://openalex.org/W2039334933
- https://openalex.org/W2097288097
- https://openalex.org/W2337564081
- https://openalex.org/W2494606451
- https://openalex.org/W2523068374
- https://openalex.org/W2564427213
- https://openalex.org/W2569197200
- https://openalex.org/W2600547451
- https://openalex.org/W2606052344
- https://openalex.org/W2789932191
- https://openalex.org/W2913258193
- https://openalex.org/W2915566890
- https://openalex.org/W4252104148
- https://openalex.org/W4253679018
- https://openalex.org/W632753734