KFUPM ePrints

Dynamic Energy Efficient Routing Protocol for Wireless Ad Hoc and Sensor Networks

l Dynamic Energy Efficient Routing Protocol for Wireless Ad Hoc and Sensor Networks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF - Submitted Version
Restricted to Abstract Only until 01 May 2016.
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

43Mb

Arabic Abstract

للشبكات اللاسلكية غير مؤهل لدعم مستوى الجودة في الشبكات متعددة الوصلات. والجهود الحالية IEEE إن معيار 802.11 متواصلة لتطوير هذا المعيار في هذا الاتجاه. و من أهم الصعوبات التي تواجه هذه الجهود هي ايجاد مسار يلبي عدد من القيود التي تشمل تقليل كمية الطاقة المستهلكة, الوقت اللازم لإيصال المعلومة, فشل العقدة, وزيادة مردودية الشبكة. وتزداد أهمية هذه المسألة عند الاعتماد على الطاقة المتجددة حيث ضعف الطاقة المتولدة وكذلك عشوائيتها. مبتكرا للتسيير ذو كفاءة في استخدام الطاقة مع ضمان وصول (DEER) ففي الجزء الأول من هذه الرسالة، نقترح بروتوكولا الرسالة وزيادة عمر الشبكة وتدفق الرسائل. هذا البروتوكول يستخدم عقدا محددة ذات طاقة عليا مقارنة بما حولها. وقد تم ونموذج الاختيار العشوائي. Dijkstra تقييم النموذج المقترح بمقارنته مع وفي الجزء الثاني من الرسالة، تم تصميم بروتوكول اخر للتسيير وتقييمه لمراقبة مولدات الطاقة الكهربائية ليتم استخدامه في بيئة الشبكة الذكية بالاعتماد على الطاقة المتولدة من الاهتزاز المصاحب للمولدات مما يجعله نموذجا كفؤا من الناحية ,)LEADER( الاقتصادية. يعمل البروتوكول بشكل ديناميكي على اختيار مصدر البيانات )يدعى القائد( باستخدام خوارزمية لرأس المجموعة. وقد تم دراسة هذا البروتوكول عند أربعة أنواع من التطبيقات: متجانس وغير )Round Robin( وجدولة متجانس, متجانس وغير متجانس مطور، وكذلك تم تقييمها باستخدام معاملات اداء مختلف’ ) تدفق الرسائل, استهلاك الطاقة, حصاد الطاقة, فشل العقدة, ... الخ( . وباختصار، هذه الرسالة تقدم مقترحين مبتكرين لتسيير البيانات مع مقارنة ادائهم في الشبكات الذكية حيث الطاقة المتجددة هي المصدر الوحيد لطاقة.

English Abstract

Currently IEEE 802.11 standard for ad-hoc wireless mode is not sufficient for multi-hop mesh. Recent efforts for the advancement of 802.11 standards, such as 11e for QoS support or 11n for high data rates (100Mbps), are still limited due to their inherent dependency upon the wired infrastructure backbones and single-hop wireless communication. One major challenge in quality-of-service (QoS) oriented routing in wireless ad-hoc networks is to find a route satisfying multiple constraints that includes but not limited to minimizing energy consumption, delay, node failure and maximizing throughput. In the first part of this thesis, a novel dynamic energy efficient routing (DEER) protocol with guaranteed message delivery, maximum network lifetime and message flow is proposed. DEER uses those specific nodes for relaying message from source to destination which have maximum residual energy above some defined energy level. The model is evaluated based on the comparison with Dijkstra, Geographic Location Aware-DEER, and Random neighbor selection models. In the second part of this thesis, another routing protocol is proposed and evaluated for monitoring electrical power generators to be used in the smart grid environment. The protocol works by dynamically selecting data source initiators (called leaders) using LEADER (Leader Election in Ad Hoc Networks for Efficient Routing) algorithm, and the round robin scheduling of the cluster heads. All the nodes in the network have the provision to be selected as a cluster head which then changes the prospective leaders as well. There are four variant of the proposed LEADER protocols based on the type of traffic: basic homogeneous and heterogeneous, improved homogeneous and heterogeneous. All the four variants of LEADER protocol are simulated and evaluated with different performance parameters (message flow, energy consumption, energy harvesting, node failure, etc.). LEADER protocol initiates new type of challenges (scalability, energy usage, failure, etc.) when being employed in smart grid consisting of large number of power generators. Both the protocols are developed based on the energy harvesting issue present in sensor network. Ambient energy sources are used for sensor recharging in the LEADER protocols and proper sustainability curve is provided for choosing the optimum parameters for different application specific scenarios in smart grid monitoring.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Computer
Systems
Engineering
Divisions:College Of Computer Sciences and Engineering > Computer Engineering Dept
Committee Advisor:Baroudi, Uthman
Committee Members:Selim, Shokri and Sheltami, Tarek
ID Code:139696
Deposited By:MD. ENAMUL HAQUE (g201204920)
Deposited On:08 Jul 2015 11:15
Last Modified:08 Jul 2015 11:15

Repository Staff Only: item control page