I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   445 ~ 453   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp   445 - 45 3             445       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   U n e q u a l   c l u st e r i n g   a l g o r i t h m   w i t h   I D A *   m u l t i - h o p   r o u t i n g   t o   p r e v e n t   h o t   sp o t   p r o b l e m   i n   W S N s       A h m e d   A .   A l k ad h m aw e e 1 M o h amm e d   A . A l t ah a 2 Wi s a m   M ah m oo d   Lafta 3     1 C o l l e g e   o f   E duc a t i o n   f o r   H um a n   S c i e nc e s ,   U n i v e r s i t i y   of   B a s r a h ,   I r a q   2 C o l l e g e   o f   V e t e r i n a r y ,   U n i v e r s i t i y   o f   B a s r a h ,   I r a q   3 D e pa r t m e n t   o f   C o m put e r   S c i e nc e ,   U n i v e r s i t i y   o f   T e c hno l ogy ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a n   4 ,   20 20   R e v i s e M a r   6 ,   202 0   A c c e pt e M a r   2 7 ,   202 0       E ne r g y   c o ns e r v a t i o t e c hn i qu e s   a r e   c o ns i de r e a s   t he   p r i m a r y   m e a ns   o f   l e ng t h e ni ng   t he   l i f e t i m e   o f   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks   ( W S N s ) .   C l us t e r i ng   i s   a   us e f u l   t e c hni que   t ha t   a c h i e v e s   l o ng - t e r m   o pe r a t i o o f   t he   ne t w o r k .   C l us t e r   he a d s   t h a t   a r e   ne a r   t he   b a s e   s t a t i o a r e   e xpe c t e t o   di e   e a r l y   be c a us e   t he y   a r e   r e s po ns i b l e   f o r   c o l l e c t i ng   da t a   t ha t   c o m e s   f r o m   f a r   a w a y   i a ddi t i o t o   t he i r   o w da t a ,   t he r e by   l e a d i ng   t o   pr o bl e m   o f   ho t   s po t   i t h e   W S N .   T hi s   pa p e r   pr e s e n t s   a   n e w   pr o t o c o l   t ha t   us e s   a un e qu a l   c l us t e r i ng   a l g o r i t h m   w i t a n   I D A r o ut i ng   m e t ho t o   a ddr e s s   t he   ho t   s po t   p r o bl e m .   T h e   ba s e   s t a t i o di v i de s   t he   ne t w o r i nt o   t h r e e   l e v e l s   o f   une qua l   s i z e s   o f   c l us t e r s .   T he   b a s e   s t a t i o t a ke s   i n t o   c o ns i de r a t i o t he   e n e r g y   l e v e l   a n t he   di s t a nc e   f r o m     t he   b a s e   s t a t i o f o r   c l us t e r - he a s e l e c t i o i e a c c l us t e r .   T h e   c l us t e r   he a d   w i l l   be   c ha ng e ba s e o t he   e ne r gy   t hr e s ho l f o r   e a c c l us t e r .   T h e   pr o po s e m e t ho us e s   a I D A a l go r i t hm   f o r   e f f i c i e n t   m u l t i - ho r o ut i ng   i n     t he   n e t w o r k .   T he   une v e c l us t e r i ng   a l g o r i t hm   r e duc e s   t h e   e ne r gy   c o ns um pt i o o f   t he   no de s ,   t he r e by   m i ni m i s i ng   t h e   ho t   s po t   pr o bl e m .     T he   o bt a i n e d   s i m ul a t i o r e s u l t s   pr o v e   t h a t   o ur   a ppr o a c i nc r e a s e s   t he   l o a d   ba l a nc i ng ,   i m p r o v e s   t he   s t a b i l i t y   a nd  p r o l o ng s   t he   ne t w o r l i f e t i m e   c om pa r e d   w i t h   o t he r   r e l a t e a pp r o a c he s .   Ke y w or d s :   H o t   s po t   p r o b l e m   ID A a l go ri t hm     U n e qua l   c l us t e ri n g   a l go ri t hm     W i r e l e s s   s e n s o n e t w o r ks   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A hm e A .   A l ka d hm a w e e ,   D e pa rt m e n t   o f   C o m put e E ngi n e rr i ng ,   U n i v e r s i t i y   of   B a s r a h I r a q .   E m a i l :   a hm e da de l 19 49 @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks   (W S N s off e r   a   gr e a t   c o m b i na t i o n   o di s t ri b ut e s e n s i ng,   r e gul a t o c o m m uni c a t i o n   a nd  c o m put a t i o n   a b i l i t y ;   t hi s   m e a n s   t h a t   W S N s   l e n t h e m s e l v e s   t o   c o un t l e s s   a pp l i c a t i o n s .   F un d a m e nt a l l y ,   W S N s   h a v e   e n a b l e a   pa ra d i gm   s hi f t   i n   b o t c i v i l i a n   a n m i l i t a r y   m o n i t o r i n f i e l ds   a nd  ha v e   fo r m e a   b a s i s   f o r   c ov e r i ng  a   w i de   ra n ge   o f   a ppl i c a t i o n s   re l a t e d   t o   m e di c a l ,   e n v i r o n m e n t a l   a n i n dus t ri a l   c o n t r o l   a s   w e l l   a s   s e c ur i t y .   W S N s   c o n s i s t   o f   a n   a rr a y   of  w i r e l e s s   s e n s o r s   t h a t   a r e   i nt e r c o nn e c t e by   a   c o m m uni c a t i o n   n e t w o r k.   T h e s e   s e n s o r   n o de s   c a n   pe r i o di c a l l y   s e n r e po r t s   o f   t h e i r   s e n s e da t a   t o   n e i g h b o uri n n o de s   o r   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n,   w hi c h   i s   a b l e   t o   c o nn e c t   w i t t h e   i n t e rn e t   o r   t o   e xi s t i n c o m m uni c a t i o n   i n f ra s t r uc t u r e   [1] .   In  W S N s ,   t h e   b a t t e r y ’s   s e n s o r   n o de s   o pe r a t e   w i t h   a   l i m i t e pow e r   s uppl y ,   a n d   i t   i s   n o t   p ra c t i c a l   t o   r e pl a c e   o r   r e c ha r ge   t h e m .   T h e   l i m i t e d   e n e r gy   r e s o ur c e s   h a v e   a   s i g ni f i c a n t   i n f l ue n c e   o n   p r o l o n gi ng  t h e   W S N   l i f e t i m e   [2 - 5] .   H ow e ve r ,   I t   i s   n e c e s s a r y   t o   i m pl e m e nt   c e r t a i t e c hn i q ue s   o r   m e c ha n i s m s   i n   o r de t o   de a l   w i t t h o s e   c o n s t r a i n t s .   Cl us t e r i n i s   a   us e f ul   t e c h ni que   t ha t   a c hi e v e s   l o n g - t e rm   o pe r a t i o n   o f   t h e   n e t w o r a n c a n   h e l t o   s o l ve   s o m e   o f   t h e   n o de ' s   c o n s t ra i nt s   [6 - 8] .   C l us t e r i n ha s   b e e n   a do pt e t o   i n c r e a s e   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   W S N   by   o r ga ni s i n t h e   s e n s o r   n o de s   i nt o   c l us t e r s .   T h e   s e n s o r   n o d e s   fo r   e a c h   c l us t e r   h a v e   a   c l us t e r   h e a d.   T h e   d a t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     445   -   453   446   r o ut i ng  i n s i de   t h e   c l us t e r   i s   kn o w n   a s   i nt r a - c l us t e r   da t a   r o u t i n w h i l e   t h e   da t a   r o ut i n b e t w e e n   t h e   c l us t e r   h e a ds   i s   k n o w n   a s   i nt e r - c l us t e d a t a   r o ut i ng.   M a n y   c l us t e r i n p r o t o c o l s   us e   a   m u l t i - h o o f   c l us t e r   h e a ds   w h i l e   t ra n s m i t t i ng  t h e   a gg r e g a t i o n   d a t t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   i n   o rde t o   m i n i m i s e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o o f   t h e   n o de s   i n   t h e   n e t w o r k.   I m ul t i - h o c l us t e r i ng,   t h e   c l us t e r   h e a ds   n e a r e s t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   a c t   a s   t r a n s m i t t i n s t a t i o n s   f o r   o t h e r   c l us t e r   h e a ds   i n   a ddi t i o n   t o   a gg r e ga t i n t h e   da t a   o f   t h e i r   o w n   c l us t e r s .   T h e   c l us t e r   h e a ds   n e a r e s t   t h e   b a s e   s t a t i o n   ha v e     t h e   l a r ge s t   t r a f f i c   l o a a n de pl e t e   t h e i r   e n e r gy   qui c ke r   t ha n   o t h e r   n o de s .   T h e r e f o r e ,   t h e s e   c l us t e r   h e a ds   e xpe c t e t o   di e   e a r l y ,   l e a di ng  t o   h o t   s po t   p r o b l e m   i t h e   W S N   [9 - 13 ]   R e c e n t l y ,   m a n y   s t udi e s   h a v e   b e e n   p r o po s e t o   a n a l y z e   e xi s t i n c l us t e ri n t e c hni que s .   H i e n z e l m a e t   a l .   [14]  p r o po s e L E A CH   c l us t e r i n p r o t o c o l .   L E A CH   s e l e c t s   c l us t e r   h e a ds   b a s e o n   p r o b a b i l i t y   b y   ge n e ra t e a   ra n do m   n u m b e r   b e t w e e n   a n d   f o r   e a c n o de .   N o de s   t h a t   ha v e   a   n u m b e r   l e s s   t h a t h e   t hr e s h o l d   v a l ue   e l e c t   t h e m s e l v e s   a s   c l us t e r   h e a ds .   T h e r e   a r e   s e v e ra l   m a j o r   dra w b a c ks   t o   L E A CH :   t h e   s i z e   o   t h e   c l us t e r s   i s   u n e v e n   fo r   di f fe r e n t   r o u n ds ,   t h e   c l us t e r   h e a ds   t ra n s m i t t e t h e   i n f o rm a t i o n   d i r e c t l y   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   w i t h o ut   a n y   r e l a y   n o de s   a n t h e   p r o t o c o l   doe s   n o t   t a k e   t h e   n o de s ’  r e m a i ni n e n e r gy   i n t o   c o n s i de r a t i o n   w h e n   s e l e c t i ng  t h e   c l us t e r   h e a ds .   Co y l e   e t   a l .   [1 5]  h a v e   pr e s e nt e a   l a y e r e a pp r o a c h - b a s e c l us t e r i n g   pr o t o c o l   c a l l e t h e   E E H a l go r i t h m .   T h i s   a l go r i t hm   s e gm e nt s   t h e   n e t w o r i n t o   s e v e r a l   l a y e r s .   I n   t h e   l o w e r   l a y e r ,   t h e   c l us t e r   h e a r e c e i v e s   i n f o r a m t i o a n d   t ra n s m i t s   i t   i s   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   by   t h e   uppe r   l a y e r   c l us t e r   h e a ds .   D a t a   de l i v e r y   d e l a y   i s   t h e   m a i n   o b s t a c l e   of   t h i s   a l g o r i t hm .   L i e t   a l .   ha v e   pr e s e n t e t h e   L P G CR A   pr o t o c o l   t o   m a xi m i s e   t h e   n e t w o r l i f e t i m e   [16] .   T hi s   p r o t o c ol   c o n s i de r s   o nl y   t h e   e n e rgy   l e v e l   w h e n   s e l e c t i n t h e   c l us t e h e a d .   T h e   c l us t e h e a ds   t r a n s m i t   t h e   i n f o r m a t i o n   di r e c t l y   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   H e n c e ,   m o r e   e n e r gy   i s   w a s t e d.   T h e   L e a c h - A a l go r i t hm   h a s   b e e n   pr o po s e by   H .   Ch e n   e t   a l .   [17]  t o   e xt e n t h e   W S N   l i fe t i m e .   T h e   L e a c h   a l go ri t hm   pe r f o r m s   t h e   p r o c e s s   of   s e l e c t i o n   c l us t e r   h e a w h i l e   t h e   A a l go ri t hm   us e s   f o r     i n t e r - c l us t e r   c o m m u n i c a t i o n.   L e a c h   a l go ri t hm   n e gl e c t s   t h e   e n e r gy   l e v e l   dur i n t h e   c l us t e r   h e a d     s e l e c t i o n   p r o c e s s .     T h e   m a j o r   di s a dv a n t a ge   o f   a l l   o f   t h e   a l l   a b o ve   pr o t o c o l s   i s   t h e   p r o b l e m   o f   h o t   s po t ,   w h i c h   de c r e a s e s   t h e   n e t w o r l i f e t i m e .   T h e   c l us t e h e a ds   n e a r e s t   t h e   b a s e   s t a t i o n   ha v e   t h e   l a r ge s t   t ra f f i c   l o a a nd   de pl e t e   t h e i r   e n e r gy   qui c ke r   t h a n   o t h e r   n o de s .   M a n y   r e s e a r c h e s   pr o po s e m e t h o ds   o n   un e qua l   c l us t e r   f o r m a t i o n   t o   a dd r e s s   t h e   pr o b l e m   o f   h o t   s po t . L i   e t   a l .   [1 8]  p r o po s e E n e rgy   E ff i c i e n t   U n e qu a l   C l us t e r i n (E E U C ).   E E U r e duc e s   t h e   p r o b l e m   o f   h o t   s po t   by   us i ng  t h e   a pp r o a c o f   un e v e c l us t e r   c o n f i gu ra t i o n   a n d   a   m ul t i - h o r o ut i n g   m e t h o d.   T h e   c l us t e ri n a l go r i t hm   pa r t i t i o n s   t h e   n e t w o r i nt o   a n   u n e v e n   c l us t e r.   T h e   c l us t e r s   n e a r e s t   t   t h e   b a s e   s t a t i o n   a r e   s m a l l e r   t ha n   o t h e r   c l us t e r s .   T h e   c l us t e r   h e a s e l e c t s   a   r e l a y   n o de   c o r r e s p o n di ng  t o     t h e   r e m a i n i ng  e n e rgy   o f   t h e   n o de   a n d   i t s   di s t a n c e   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n .   E E U de pe n ds   o n   t h e   r e s i dua l   e n e r gy   of   t h e   n o de   f o r   s e l e c t i o n   c l us t e r   h e a d.   T h e   m a i n   o b s t a c l e   o f   t hi s   p r o t o c o l   i s   t h e   p r o b a b i l i s t i c   w a y   o s e l e c t i n a   n o de   a s   a   c l us t e r   h e a d .   B a gc i   a n Y a z i c i   [19]  p r e s e n t e a n   e n e r gy - a w a r e   f uz z y   un e qua l   c l us t e r i ng  a l go ri t hm .   T h e   a pp r o a c h   de pe nds   o n   f uz z y   l o gi c ,   w h i c h   us e s   t h e   di s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   a n t h e   e n e rg y   l e v e l   a s   pa r a m e t e r s   f o r   s e l e c t i n t h e   c l us t e h e a i n   t h e   n e t w o r k.   H ow e ve r ,   t h e   a pp r o a c h   do e s   n o t   t a ke   i nt o   a c c o un t   t h e   m a i n   f a c t o r   du r i ng  pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n ,   w h i c h   i s   t h e   e n e r gy   t ha t   i s   e x ha us t e du ri n g     i n t e r - c l us t e r   c o m m u ni c a t i o n .   L e e   e t   a l .   [2 0]  i nt r o duc e a   n e w   pr o t o c o l   c a l l e L U CA .   T h i s   s c h e m e   ke e ps     t h e   s m a l l   c l us t e r s   n e a r e s t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   a n t h e i r   c l us t e r   h e a ds   f o c us e o n   i n t e r - c l us t e r   c o m m u ni c a t i o n ,   w h i l e   t h e   c l us t e h e a ds   i l a r ge r   c l us t e r s   f o c us   o n   i n t ra - c l us t e c o m m u n i c a t i o n.   Cl us t e s i z e   i s   n o t   o pt i m a l   a n d   h e n c e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   t h e   n e t w o r i s   i n c r e a s e d. U n e q u a l   c l us t e ri n g   p r o t o c o l   c a l l e E B U h a s   b e e n   pr o po s e by   J i a ng  e t   a l .   [21] .   I t   b a s e s   i t s e l f   o n   t h e   P S O   a l go ri t hm   t o   s e l e c t   c l us t e r   h e a ds   a n t o   fo r m   u n e v e n   c l us t e r s .   E B U us e s   a   gr e e d y   m e t h o fo r   i n t e r - c l us t e r o ut i n g .   T h e   g r e e d y   a l go r i t hm   de pe nds   o n     t h e   r e m a i n i ng  e n e r gy   a n d i s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   t o   s e l e c t   a   r e l a y   n o de .   A l t h o ug h   t h e   n e t w o r l i f e t i m e   i s   i m p r o v e w i t h   a   r e duc e ra t e   o f   de a n o de s ,   t h e   h o t   s po t   p r o b l e m   i s   s t i l l   t h e   m a i o b s t a c l e   o f   t h i s   p r o t o c o l .   T h i s   p a pe r   p r e s e n t s   a n   u n e qu a l   c l us t e ri n m e t h o t h a t   di v i de s   t h e   n e t w o r i nt o   un e qu a l   s i z e s   o l e v e l s   i n   w h i c h   e a c h   l e v e l   h a s   a   n u m b e r   o f   c l us t e r s .   S m a l l e r   c l us t e r s   a r e   p l a c e c l o s e r   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n,     a n t h e   s i z e   o f   t h e   c l us t e r   i n c r e a s e s   t h e   f a r t h e r   a w a y   i t   i s   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   e n e r gy   c o n s um p t i o n   o t h e   c l us t e r   h e a ds   t h a t   a r e   n e a r e r   t h e   b a s e   s t a t i o n   i s   r e duc e due   t o   t h e   s h o r t   d i s t a n c e   f o r   t h e   t r a n s m i s s i o n   of  da t a ,   t h e r e by   m i ni m i s i n t h e   h o t   s po t   pr o b l e m .   H ow e v e r ,   t h e   c o m m u n i c a t i o n   c o s t   i s   hi g h e r   f o r   t h e   c l us t e r s   t h a t   a r e   l o c a t e f a rt h e r   a w a y   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n   b e c a us e   of   t h e   l a r ge s i z e   o f   t h e s e   c l us t e r s .   T h e   p r o po s e d   m e t h o us e s   m ul t i - h o i n t ra - c l us t e r   c o m m u n i c a t i o n   t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m .   T h e   ID A r o ut i n m e t h o i s   ut i l i s e t o   f i n t h e   o pt i m u m   pa t h   f o r   i nt r a - c l us t e r   c o m m u ni c a t i o n.   F u r t h e rm o r e ,   o ur   m e t h o us e s   t h e   ID A *   a l go ri t hm   f o r   i n t e r - c l us t e r   c o m m u n i c a t i o n   t o   c o m pl e t e   t he   r o ut i n pa t h   f r o m   t h e   c l us t e r   h e a ds   t o   t h e     b a s e   s t a t i o n.   O ur  a p p r o a c h   t a ke s   i n t o   c o n s i de r a t i o n   t h e   h i g h e s t   e n e r gy   l e ve l   a n d   t h e   m i ni m um   di s t a n c e   t o   t h e   b a s s t a t i o n   d u r i n g   c l us t e r - h e a d   s e l e c t i o n .   T h e   c l us t e r   h e a w i l l   b e   c h a n ge b a s e o n   t h e   e n e r gy   t hr e s h o l f o r   e a c h   c l us t e r.   T h e   e n e r gy   t hr e s h o l m a ke s   t h e   c l us t e r   h e a ds   pl a y   t h e i r   r o l e   fo r   m u l t i pl e   r o unds   w i t h o ut   c ha n gi ng.     In  t h e   r e m a i nde o f   t h i s   pa pe r,   S e c t i o n   p r e s e nt s   t h e   ID A *   a l go r i t h m .   T h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l   f o r   t h i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       U ne qua l   c l us t e r i ng   a l gor i t hm   w i t ID A m ul t i - hop   r ou t i ng   t pr e v e n t   hot   s pot . . .   ( A hm e d   A .   A l k adhm aw e e )   447   w o r de s c r i b e s   i n   S e c t i o n   3.   S e c t i o n   pr e s e n t s   t h e   p r o po s e m e t h o w h i c h   i n c l ude s   t h e   c l us t e r i n f o r m a t i o n   pha s e ,   r o ut i n p h a s e   a n da t a   c o l l e c t i o n   p h a s e .   I n   S e c t i o 5,   t h e   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   a nd  a n a l y s i s   a r e   e xpl a i n e d .   Co n c l ude s   t hi s   pa pe r   i S e c t i o n   6 .       2.   I TER A TI V D EEP EN I N G   A - S TA R   (I D A *)   A L G O R I T H M   K o r f   pr o po s e s   t h e   ID A a l go ri t hm   t o   f i n t h e   o pt i m a l   s o l ut i o n s   f o r   t y pi c a l   p r o b l e m s   s uc h   a s     t h e   c ut t i n s t o c pr o b l e m ,   f l oo r pl a n   o pt i m i s a t i o n   a nd  t he   t r a v e l i n s a l e s m a n   p r o b l e m   [22].   T h e   ID A a l go ri t hm   ut i l i s e s   i t e r a t i v e   de e pe n i ng  f o r   t h e   e ff i c i e n t   us a ge   of  m e m o r y   s pa c e   a n us e s   t h e   A s e a r c h   a l go ri t hm   f o r   a n   e f f e c t i v e   us a ge   of   h e uri s t i c   k n o w l e dge   [23] .   T h e   ID A *   a l go r i t hm   us e s   t h e   e vo l ut i o n   f u n c t i o (f [s ])  t o   f i n t h e   r o ut e   p a t h   f r o m   t h e   s t a r t   n o de   t o   t h e   go a l   n o de .   T h i s   f u n c t i o n   c a n   b e   r e pr e s e nt e by   (1)   w h e r e     (   )   r e f e r s   t o   t h e   di s t a n c e   f r o m   t h e   n o de       t o   t h e   de s t i n t i o n o de   a n d     (   )   r e f e r s   t o   t h e   c o s t   pa t h   t o   r e a c h   f r o m   n o de       to   t h e   go a l   n o de :     f (s )     (   )     (   )       (1)     T h e   ID A a l go ri t hm   de pe nds   o n   c ut - o ff   v a l ue .   T h e   c ut - o ff  v a l ue   i s   us e t s e l e c t   t h e   n o de s   t ha t   s h o ul b e   e xpa nde a l o n t h e   c u rr e n t   p a t h.   T h e   n o de s   w i l l   b e   e xpa nde w h e n   t h e i r   f - v a l ue   i s   l a rge t ha n     t h e   c ut - off .   T h e   c ut - off   v a l ue   i s   r e c o m put e i t e ra t i v e l y   by   t a ki n t h e   s m a l l e s t   f - v a l ue   t ha t   e xc e e de d     t h e   pr e v i o us   s e a r c h   [24] .   T h e   ID A a l go ri t hm   e nds   w h e n   t he   go a l   i s   r e a c h e a n s t o ps   w h e n   n o   m o r e   n o de s   a r e   f o un t o   e xpa n d .       3.   S Y S TE M   M O D EL   3 . 1 .       N e tw o r m o d e l   T h e   s e n s i n a r e a   c o n s i s t s   o f   a   s e t   of   s e n s o r   n o de s   t ha t   a r e   di s t r i b ut e r a n do m l y   ov e r   a n   M *M   s qua r e   a r e a .   I n   t h i s   pa pe r,   t h e   f o l l ow i n a s s um pt i o n s   w i l l   b e   a   c o n s i de r a t i o n   r e ga rdi n g   t h e   n e t w o r m o de l   a n d   s e n s o n o de s :   a)   T h e r e   i s   a   s t a t i c   b a s e   s t a t i o t ha t   ha s   s uf f i c i e n t   r e s o ur c e s   t o   m a na ge   t h e   n e t w o r a nd  c o l l e c t   t h e   da t a .   b)   T h e   b a s e   s t a t i o n   b e c o m e s   a w a r e   o f   a l l   t h e   n o de s ’  r e c o r ds   i n   t h e   n e t w o r l i ke   l o c a t i o n,   n o de   i de n t i f i c a t i o a n r e s i d ua l   e n e rgy .   c)   E v e r y   n o de   i t h e   n e t w o r i s   s t a t i c ,   u na w a r e   o f   t h e i r   l o c a t i o a n d   ha s   a   u ni que   i de n t i f i c a t i o n.   d)   Ini t i a l l y ,   a l l   s e n s o r s   ha v e   t h e   s a m e   a m o unt   o f   e n e r gy .   e)   T h e   s e n s o n o de s   h a v e   t h e   s a m e   c o m put a t i o n   a n d   c o m m u n i c a t i o n   c a p a b i l i t i e s .     3 . 2 .       En e r g m o d e l   In   a   W S N ,   s e n s o r   n o de s   c o n s um e   m o s t   o f   t h e i r   e n e rgy   w h i l e   t ra n s m i t t i n a n r e c e i v i n da t a .     T h e   f i r s t   r a di o   m o de l   p r o po s e i n   [ 2 5 i s   a do pt e t o   c a l c ul a t e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n.   T h i s   m o de l   c o m put e s   t h e   e n e r gy   t ha t   i s   d i s s i pa t e w h e n   t r a n s m i t t i ng  o r e c e i v i n g   a   m e s s a ge   o f   m   b i t s   b e t w e e n   t w o   n o de s   (       )   ov e r   a   di s t a n c e   d .   T h e   t o t a l   e n e r gy   c o n s um p t i o f o r   n o de   s   c a n   b e   c a l c ul a t e a s   f o l l ow s :         (       )            (       )          (       )         (2)           (       )       (                           )                       (3)              (       )   a n d          (       )   a r e   t h e   e n e r gy   di s s i pa t e d   f o r   t ra n s m i t t i ng  a nd  r e c e i v i n g ,   r e s pe c t i v e l y .                 is   t h e   a m o un t   o f   di s s i pa t e e n e r g y   fo r   a   t r a n s m i t t e r   o r e c e i v e r ,   a n d           i s   t h e   e n e r gy   us a ge   f o r   t h e   t ra n s m i t   a m p l i f i e r.               i s   b a s e o m a n y   f a c t o r s   l i ke   f i l t e r i n g ,   m o dul a t i o n,   t h e   di g i t a l   c o di n g   a n t h e   s p r e a d i n g   o f   t h e   s i g na l ,   w h i l e            is   b a s e o t h e   a c c e pt a b l e   b i t   r a t e   e rr o r   a n d   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   t ra n s m i t t e a nd  r e c e i v e r .       4.   P R O P O S ED   M ETH O D     4. 1 .       C l u s te r   c o n fi gu r ati o n   p h as e   an d   c l u s te r - h e ad   s e l e c ti o n   T h e   c l us t e r   c o n f i gura t i o n   i s   pe r f o r m e o n l y   o n c e   a t   t h e   ba s e   s t a t i o n   t o   e l i m i na t e   t h e   c l us t e ri n g   fo r m a t i o n   o ve r h e a i n   e a c h   r o und.   T h e   b a s e   s t a t i o n   di v i de s   t h e   s e n s i n a r e a   i n t o   t hr e e   r e c t a n gul a r   l e v e l s   of  un e qu a l   s i z e ,   a n e a c h   l e v e l   i s   s ub di v i de t o   t h e   num b e r   o f   c l us t e r s .   T h e   l e v e l s   a r e   t h e   f r o nt   l e v e l ,     m e di um   l e v e l   a n r e a r   l e v e l .   T h e   f r o nt   l e v e l   de n o t e s   t h e   f i r s t   l e v e l   t ha t   i s   n e a r e s t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .     T h e   m e di um   l e v e l   i s   b e y o n t h e   f r o n t   l e v e l ,   w h i l e   t h e   r e a r   l e ve l   i n d i c a t e s   t h e   l e v e l   t h a t   i s   t h e   f a r t h e s t   a w a y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     445   -   453   448   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   s i z e   o f   t h e   f r o n t   l e v e l   de pe n ds   o n   t h e   t hr e s h o l di s t a n c e   i t h e   f i r s t   r a d i o   m o de l   [20].   T h e   s e n s o r   n o de s   w i t h i t h e   t hr e s h o l di s t a n c e   a nd  n e a r e s t   t t h e   b a s e   s t a t i o n   a r e   c o n s i de r e a s   t h e   f r o n t   l e v e l   s e n s o r   n o de s .   T h e   s e n s o r   n o de s   a t   t h e   f r o nt   l e v e l   c a c o nn e c t   di r e c t l y   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   T h e   m e d i um   a n r e a l e v e l s   a r e   t w o   a nd  t hr e e   t i m e s   t h e   s i z e   o f   t h e   f r o nt   l e v e l ,   r e s pe c t i v e l y .   T h e   o b j e c t i v e   of   de s i gni n l e v e l s   i t hi s   w a y   i s   t o   r e duc e   t h e   num b e o f   c l us t e r   h e a ds   i e a c h   r o u n d   a nd  p r e v e n t   t h e   h o t   s po t   p r o b l e m .   A c c o r di n t o   [9],   t h e   o pt i m um   n u m b e r   o c l us t e r s   h a s   a i n v e r s e   c o - r e l a t i o n   w i t h   a n   i n c r e a s e di s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   T h i s   i n d i c a t e s   t ha t   l e v e l   L   s h oul ha v e   a   hi g h e r   n u m b e r   o f   c l us t e r s   t ha n   l e v e l     L - 1.   In   o ur   p r o po s e m e t h o d,   t h e   n u m b e r   o c l us t e r s   i n   t h e   f r o n t ,   m e di u m   a n r e a r   l e v e l s   i s   n ,   n - a n n - 2 ,   r e s pe c t i v e l y .   F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h e   n e t w o r p a r t i t i o n   a n d   c l us t e r   c o n f i gura t i o p r o c e s s .           F i gu r e   1 .   T h e   n e t w o r p a r t i t i o n   a n d   c l us t e r s   c o n f i gu ra t i o n   p ro c e s s       T h e   c l us t e r   h e a ds   w i l l   be   a s s i gn e by   t h e   b a s e   s t a t i o n   b e fo r e   s t a r t i n t h e   f i r s t   r o un d .   T h e   b a s e   s t a t i o n   put s   t h e   i n f o r m a t i o n   o f   e a c h   n o de   i n s i de   t h e   s e l e c t i o n   t a b l e ,   w h i c h   i s   ut i l i z e d   t o   f i n t h e   be s t   c l us t e r   h e a d .   T h e   s e l e c t i o n   t a b l e   i n c l u de s   s o m e   of   t h e   i n f o r m a t i o n   f o r   e a c h   n o de   i n   t h e   c l us t e r ,   l i ke   t h e   n o de   i de n t i f i c a t i o n r e s i du a l   e n e rgy ,   di s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   a n h o l e v e l .   T h e   s e l e c t i o n   t a b l e   fo r   t h e   b a s e   s t a t i o n   is   a l w a y s   upda t e a t   t h e   b e gi nni n o f   e v e r y   r o u n d .   T h e   s e n s o r   n o de s   fo r   e a c h   c l us t e r a nk  i n   t h e   s e l e c t i o n   t a b l e   b a s e d   on   t h e i r   e n e r gy   l e ve l   a n t h e i r   l o c a t i o n   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   n o de   t h a t   ha s   t h e   hi g h e s t   r e s i dua l   e n e r g y   a n i s   n e a r e s t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o w i l l   b e   s e l e c t e a s   t h e   c l us t e h e a d   a c c o r di n g   t o   t h e   f o l l ow i n f o r m ul a s :                       (   )   (         (   )                 (   ) )   (4)                                           (       (         )         (               )   (5)     w h e r e           (   )   i s   t h e   r e s i d ua l   e n e r gy   of   n o de   i ,                 (   )   i s   t h e   di s t a n c e   o f   n o de   i   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .                 (   )   i s   de t e r m i n e by   t h e   E uc l i di a di s t a n c e .   T h e   b a s e   s t a t i o n   c h e c ks   t h e   r e s i du a l   e n e r gy   of   c l us t e r   h e a d s   a f t e r   e a c h   r o u n d.   O n l y   c l us t e r   h e a ds   w i t a e n e rgy   l e ve l   a b ov e   t h e   e n e r gy   t hr e s h o l d   c o n t i nue   t h e i r   j o b .   T h e   e n e r gy   t hr e s h o l (                        c a n   b e   de t e r m i n e f o r   e a c c l us t e by   t h e   ( 6 ) ,   w h e r e   N   i s   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   i n   t h e   n e t w o r a n d       i s   a   c o n s t a n t   v a l ue .   T h e   e n e r gy   t hr e s h o l m a ke s   t h e   c l us t e r   h e a ds   pl a y   t h e i r   r o l e   fo r   m ul t i p l e   r o unds   w i t h o ut   c ha n g i n g,   t h e r e by   r e duc i n g   t h e   e n e r gy   t ha t   w o ul b e   w a s t e d   i f   a   n e w   c l us t e h e a d   w a s   s e l e c t e d   i e a c h   r o u n d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       U ne qua l   c l us t e r i ng   a l gor i t hm   w i t ID A m ul t i - hop   r ou t i ng   t pr e v e n t   hot   s pot . . .   ( A hm e d   A .   A l k adhm aw e e )   449                                                (   )                   (6)     Cl us t e r   h e a ds   t r a n s m i t   a   m e s s a ge   a t   t h e   b e gi nn i ng  o e v e r y   r o un t o   t h e i r   n o de s .   T h e   m e s s a ge   c o n t a i n s   t h e   c l us t e r   h e a i de n t i f i c a t i o (i d)   a nd  h o l e v e l   =   0.   T h e   n e i g h b o ur i ng  n o de s   of   t h e   c l us t e r   h e a d   upda t e   t h e i r   h o l e v e l   a n fo r w a r t h e   m e s s a ge   t o   t h e   n e xt   h o p,   i n c r e m e nt i ng  t h e   h o l e v e l   by   1.   T h e   h o l e v e l   v a l ue   fo r   t h e   f r o nt ,   m e d i um   a nd  r e a r   c l us t e r s   do e s   n o t   e xc e e 0,   1   a n d   2 ,   r e s pe c t i v e l y .     4. 2 .       R o u ti n p h as e   In   t h e   p r o po s e m e t h o d,   t h e   ID A r o ut i n a l go r i t hm   w i l l   be   us e d   fo r   i nt r a - c l us t e r   a nd  i n t e r - c l us t e c o m m uni c a t i o n   p r o c e s s es .   In   i nt r a - c l us t e r   r o ut i n g,   t h e   n o de s   of   t h e   f r o n t   c l us t e r s   s e n da t a   t o   t h e i r   c l us t e h e a d   di r e c t l y .   T h e   n o de s   of   t h e   m e di um   a n d   r e a r   c l us t e r s   s up po r t   m ul t i - h o c o m m u ni c a t i o n .   T h e   n o de s   o f   t h e   m e di um   a n d   r e a r   c l us t e r s   ut i l i z e   t h e   ID A m e t h o t o   s e l e c t   t h e i r   r o ut e   pa t h.   T h e   ID A a l go r i t h m   us e s     t h e   e n e r gy   l e v e l   a n t h e   di s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   t o   s e l e c t   t h e   r o ut i n p a t h.   T h i s   a l go ri t hm   a pp l i e   t h e   f o l l ow i n e v a l u a t i o n   f u n c t i o n   (f [ n ])  t o   e a c n o de   n   o f   t h e   n e t w o r k:       (   ) =         (   )       (   )         (7)     W h e r e           (   )   de n o t e s   t h e   r e s i du a l   e n e rgy   of   n o de   a n d     (   )   de n o t e s   t h e   di s t a n c e   f r o m   n o de   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   ID A a l go r i t h m   us e s   t h e   c ut - o ff   v a l ue   t o   s e l e c t   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   t h a t   s h o ul b e   e xpa n de d.   T h e   c ut - o ff   v a l ue   i s   r e c o m put e i t e r a t i v e l y   by   t a ki n t h e   m i ni m um   f - v a l ue   a m o n g   a l l   n o de s   t h a t   e xpa n de d   i t h e   p r e v i o us   s e a r c h .   T h e   c ut - o ff   v a l ue   c a b e   e xpr e s s e a s   f o l l ow s :               =                             (   (   ) )     (8)     Ini t i a l l y , t h e   c ut - o ff   t a ke s   t h e   f - v a l ue   o f   t h e   s t a r t   n o de .   N   n o de s   w i l l   b e   e xpa n de o nl y   w h e n   t h e i f( n i s   l a rge r   t ha n   t h e   c ut - o ff   v a l ue .   T h e   s t a rt   n o de   s e n ds   d a t a   t o   t h e   n e i g h b o ur i ng  n o de   t h a t   ha s   t h e   l a rge s t     f - v a l ue   a n ha s   e xc e e de t h e   c ut - o ff .   In   t h e   n e x t   h o p,   t h e   c ut - o ff   v a l ue   i s   r e c a l c ul a t e by   ( 8 ).   N   n o de s   t h a t   ha v e   (f [ n ]   c ut - off )   s h o ul d   b e   e xpa n de d.   T h e   n o de   t h a t   h a s   t h e   l a r ge s t   f - v a l ue   a m o n g   t h e   e xpa nde n o de s   w i l l   b e   s e l e c t e i t h e   n e x t   h o p.   T hi s   p r o c e s s   i s   r e pe a t e u nt i l   t h e   r o ut e   i s   c o m pl e t e d   t h e   c l us t e h e a d .   In   i n t e r - c l us t e r   r o ut i ng ,   c l us t e r   h e a t ra n s m i t   t h e   a gg r e g a t e da t a   t o   t h e   uppe r   l e v e l   by   us i n   t h e   ID A a l go ri t hm .   T h e   ID A a l go r i t hm   c a l c ul a t e s   t h e   c ut - of v a l ue   a t   e a c h   l e v e l   by   t a ki n t h e   m i ni m um     f - v a l ue   a m o ng  a l l   c l us t e r   h e a ds   t ha t   e xpa nde f r o m   t h e   pr e v i o us   l e ve l .   T h e   ID A a l go ri t hm   c o m pa r e s     t h e   f - v a l ue   o e a c h   c l us t e r   h e a w i t h   t h e   c ut - of f .   I t h e   f - v a l ue   of  t h e   c l us t e r   h e a i s   l a rge r   t ha n   t h e   c ut - o ff ,   t h e t h e   c l us t e r   h e a i s   e xpa nde d.   O n e   e xpa nde c l us t e r   h e a w i l l   b e   c h o s e n   a s   t h e   b e s t   r e l a y ;   t h i s   c l us t e r   h e a d   ha s   t h e   l a r ge s t   f - v a l ue .   T hi s   p r o c e s s   i s   r e pe a t e u nt i l   t he   r o ut e   i s   c o m pl e t e t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .     4. 3 .       D at c o l l e c ti o n   p h as e     In   t hi s   p ha s e ,   w e   h a v e   fo r m e t h e   t r e e   s t r uc t u r e   f o r   da t a   c o l l e c t i o n   i n   e a c h   c l us t e r   t o   r e duc e     t h e   w o r of   t h e   c l us t e h e a d.   T h e   c l us t e h e a a c t s   a s   a   r o o t   o f   t h e   t r e e   a nd  t h e r e   a r e   t w o   o r   t hr e e   l e v e l s   of  m e m b e r   n o de s   i n   m e di u m   a n d   r e a r   c l us t e r s .   T h e   l o a d   o f   a ggre ga t i o i s   di s t ri b ut e b e t w e e n   t h e   m e m b e r   n o de s   i n   t h e s e   di f f e r e n t   s i z e s   o f   c l us t e r s .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   c l us t e h e a s pe nds   l e s s   e n e rgy .     T h e   b a s e   s t a t i o n   us e s   a   T D M A   s c h e du l e   t o   a l l o c a t e   t h e   n u m b e r   o f   s l o t s   fo r   c l us t e r   m e m b e r s .     T h e   n um b e r   o f   a l l o c a t e s l o t s   c o ul b e   di ffe r e nt   f o r   e a c h   c l us t e r   a c c o r di n t o   t h e   n u m b e r   o f   n o de s .     E a c h   n o de   i s   a s s i g n e a   u n i que   T D M A .   W h e t h e   c l us t e he a s e n ds   i t s   i d   a nd  h o l e v e l ,   t h e   s e n s o n o de s   t h e n   k n o w   t h e i r   T D M A   a n c a n   s e t   t h e i r   h o l e v e l .   In i t i a l l y ,   t h e   s e n s o r   n o de   t h a t   h a s   t h e   da t a   c h e c ks   t h e   h o l e v e l   of   n e i gh b o ur i n n o de s .   W h e n   t h e   c l us t e r   h e a i s   o u t   of   r a n ge ,   t h e   s e n s o r   n o de   t r a n s m i t s   s e n s e da t a   t o     t h e   n e i g h b o uri n n o de   t ha t   ha s   a   l o w e r   h o l e v e l   i n   t h e i T D M A .   T h e   s e n s o r   n o de   go   t o   a   s l e e s t a t e   a f t e r   i t   ha s   f i ni s h e t ra n s m i t t i n g   a l l   t h e   da t a   w i t h   n e g l i g i b l e   pow e r   c o n s u m pt i o n.   T h e   i n t e rm e di a t e   n o de   fo r w a r ds   t h e s e   a ggr e ga t i o n   p a c ke t s   t o   t h e   c l us t e r   h e a a nd  t h e n   go e s   i n t o   a   s l e e s t a t e .   T h e   c l us t e r   h e a t r a n s m i t   t h e   pa c ke t s   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   t hr o ug h   uppe r   l e v e l   c l us t e r   h e a ds .   T h e   p r o c e s s   i s   r e pe a t e unt i l   a l l   r o u n ds   e n d .   T h e   f l ow c h a r t   f o r   t h e   d a t a   c o l l e c t i o n   p r o c e dur e   i s   i l l us t r a t e i n   F i gu r e   2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     445   -   453   450       F i gu r e   2 T h e   f l o w c h a r t   f o r   t h e   d a t a   c o l l e c t i o n   p ha s e       5.   R ES U LTS   O F   TH E   P R O P O S ED   M ET H O D   5. 1 .      C o m p ar ati v e   m e th o d s   T h e   p r o po s e m e t h o w a s   c o m pa r e w i t h   r e l a t e m e t h o d s .   T h e   f i r s t   a pp r o a c h   ( E E U C)  us e a n   un e v e n   c l us t e r i ng  m e t h o a n m u l t i - h o r o ut i n t o   m i ni m i s e   t h e   h o t   s po t   p r o b l e m   [13] .   T h e   s e c o n m e t h o fo r   r o ut i ng  c o m pa r i s o n   us e t h e   ID A a l go ri t hm   t o   f i n i nt e r - c l us t e r   a n i nt ra - c l us t e r   c o m m u n i c a t i o n s   a nd  de pe n de o p a r a m e t e r s   l i ke   t h e   di s t a n c e   t o   t h e   b a s e   s t a t i o a n e n e r gy   l e ve l .       5. 2 .      S i m u l ati o n   p ar am e te r s     M A T L A pr o gr a m m i n e n v i r o n m e n t   w a s   us e t s i m ul a t e   t h e   pr o po s e c l us t e r i n a pp r o a c h .     T h e   s i m u l a t i o n   w a s   pe r f o r m e i n   a n   e n v i r o n m e n t   o f                         w h e re   100  s e n s o r   n o de s   a r e   s p r e a d   ra n do m l y   a n d   t h e   b a s e   s t a t i o i s   l o c a t e a t                    E v e r y   n o de   ha s   a   f i xe ra d i o   r a nge   u p   t o   35   m   w i t a i n i t i a l   e n e r gy   of             .   T h e   l i s t   o f   a l l   p a r a m e t e r s   f o r   t h e   s i m ul a t i o e n v i r o nm e n t   i s   e x hi b i t e i T a b l e   1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       U ne qua l   c l us t e r i ng   a l gor i t hm   w i t ID A m ul t i - hop   r ou t i ng   t pr e v e n t   hot   s pot . . .   ( A hm e d   A .   A l k adhm aw e e )   451   T a b l e   1 .     S i m ul a t i o n   p a ra m e t e r s   P a ra m e t er   V a l u e   N e t w o rk   a r e a   10   N u m b e r   o n o d e s   100   T ra n s m i s s i o n   ra d i o   ra n g e   3 5   m   In i t i a l   e n e r g y               Ba s e   s t a t i o n     l o c a t i o n                    A m p l i fi e r   t ra n s m i t t i n g   e n e rg y (   E a m p )                            E l e c t ro n i c s   e n e rg y   ( E e l e c )                    S i z e   o D a t a   P a c k e t       2   k   b i t       5. 3 .       P e r fo r m an c e   e v al u ati o n   Th e   pu r po s e   of   t h i s   r e s e a r c w a s   t o   i n c r e a s e   t h e   l i f e t i m e   of   t h e   n e t w o r k   by   b a l a n c i n g   e n e r gy   c o n s um pt i o n   a nd  r e duc i n g   t h e   h o t   s po t   pr o b l e m .   T o   a c hi e v e   t h i s   p u r po s e ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o po s e d   w o r w a s   e v a l ua t e d.   T h e   c o unt   o f   n o de s   s t i l l   a l i v e ,   t h e   d e a t h   of  t h e   f i r s t   n o de ,   t h e   a v e r a ge   e n e r gy   of    t h e   n e t w o r a n t h e   m e s s a ge   de l a y   w e r e   de t e r m i n e d.   T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   o f   o ur   m e t h o ha v e   c o m pa r e w i t h   E E U a n d   ID A p r o t o c o l s .   T h e   n u m b e r   o f   n o de s   s t i l l   a l i v e   i s   a n   e s s e n t i a l   m e t r i c   b y   r e s e a r c h e r s   t o   e v a l ua t e   t h e   n e t w o r l i f e t i m e .   T h e   c o un t   o f   n o de s   s t i l l   a l i v e   a f t e r   a   c e r t a i r o u n i s   di s p l a y e i F ig u r e   3 .   It   c a b e   s e e n   f r o m   t hi s   f i gu r e   t ha t   t h e   p r o po s e w o r ha s   t h e   l a r ge s t   n u m b e r   o f   n o de s   s t i l l   a l i v e   c o m pa r e w i t h   o t h e r   s t ud i e s .   T h e   r o ut i ng  c r i t e ri a   a nd  c l us t e ri n m e t h o p r o po s e by   o ur   p r o t o c o l   a re   t h e   m a i n   r e a s o n s   fo r   t h e   i n c r e a s e n u m b e r   of   n o de s   s t i l l   a l i v e   i n   t h e   n e t w o r k.   T h e   d e a t h   of  t h e   f i r s t   n o de   is   t h e   ke y   f a c t o r   f o r   m e a s uri n t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   n e t w o r s t a b i l i t y .   T h e   n u m b e r   o f   r o unds   u nt i l   t h e   de a t o f   t h e   f i r s t   n o de   i n   t h e   n e t w o r r e p r e s e n t s   t h e   s t a b i l i t y   pe r i o d.     T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   of   t h e   n e t w o r s t a b i l i t y   fo r   t h e   pr o t o c o l s   is   d e t e r m i n e i n   T a b l e   2.   In   T a b l e   2,   t h e   f i r s t   n o de   di e i n   ( ID A *   , E E U C a t   r o un 2001  a n 1 333 ,   r e s p e c t i v e l y ,   w h e r e a s   o ur   p r o t o c o l   pe r f o r m e d   r o u n d   2802   b e fo r e   t h e   f i r s t   n o de   di e d.   A s   a   r e s ul t ,   t h e   pr e s e nt e pr o t o c o l   i s   m o r e   e ff i c i e n t   i n   t e r m s   o f   n e t w o r s t a b i l i t y   c o m pa r e w i t h   o t h e r   p r o t o c o l s .   T h e   u n e v e n   s i z e   of  c l us t e r s   a n t h e   o pt i m i s e c l us t e r   h e a r o t a t i o n   a r e   t h e   m a j o r   c o nt r i b ut o r s   t o   r e duc i n t h e   h o t   s po t   p r o b l e m   a n d   i n c r e a s i ng  n o de   l i f e t i m e   n e a r   t h e   b a s e   s t a t i o n .   A s   w e l l ,   t h e s e   f a c t o r s   e ve n l y   b a l a n c e t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   b e t w e e n   t h e   n o de s ,   t h e r e by   i n c r e a s i n g     t h e   n e t w o r k   l i f e t i m e .           F i gu r e   3 N o d e s   s t i l l   a l i v e   w i t r e s pe c t   t o   r o u n d   n u m b e r s   Ta b l e   2   S i m ul a t i o n   r e s ul t s   o f   t h e   n e t w o r s t a b i l i t y     P ro t o c o l   T h e   fi r s t   n o d e   d i e d   a t     ro u n d   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   2802   ID A *   p r o t o c o l   2001   E E U p r o t o c o l   1333         T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t   o f   t h e   a v e r a ge   r e s i dua l   e n e r gy   fo r   a l l   p r o t o c o l s   i s   s h ow n   i n   F i gu r e   4   T h i s   f i gu r e   i l l us t ra t e s   t ha t   t h e   r e s i du a l   e n e r gy   of   o ur   n e t w or i s   m o r e   t ha n   ( E E U C)  a nd  (ID A *)  p r o t o c o l s .   T h e   p r o po s e pr o t o c o l   r e duc e e n e r gy   c o n s um pt i o n   by   us i n t h e   ID A a l go ri t hm   f o r   i nt r a - c l us t e r   r o ut i n g .     In   a ddi t i o n,   t h e   p r e s e n t e p r o t o c o l   di s t ri b ut e t h e   e n e rg y   c o n s um pt i o n   b e t w e e n   n o de s   by   s e l e c t i ng    t h e   a pp r o pr i a t e   c l us t e r   h e a d .   Co n s e que nt l y ,   t h e   l o a b a l a nc i n w a s   i n c r e a s e d,   a n t h e   a v e r a ge   e n e r gy   o   t h e   n e t w o r w a s   i m p r o v e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     445   -   453   452   T h e   t i m e   o f   t h e   da t a   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n s   i s   a   s i g ni f i c a n t   pa ra m e t e r   f o r   m a n y   a ppl i c a t i o n s   r e l y i n g   o W S N s .   T h e   t r a n s m i s s i o n   de l a y   fo r   t h e   t hr e e   a ppr o a c h e s   a f t e r   a   n u m b e r   of   r o un ds   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .     T h e   p r o po s e a ppr o a c c l e a r l y   h a s   l e s s   of   a   t ra n s m i s s i o n   de l a y   t h a o t h e r   a pp r o a c h e s .   T hi s   i s   b e c a us e   of    t h e   n a t u r e   o f   t h e   ID A a l go r i t h m ,   w h i c h   e xpa nde o nl y   t h e   n o de s   t h a t   e xc e e de t h e   c ut - off   v a l ue   i n s t e a d   of  e xpa n d i n g   a l l   n o de s   i n   t h e   pa t h.   T h e   p r o po s e pr o t o c o l   c a n   b e   us e i n   i n f o rm a t i o n   a c c e s s   fo r   e m e r ge n c y   r e s c ue ,   m o n i t o r i ng  a n d   c o n t r o l .           F i gu r e   4 A v e r a ge   r e s i dua l   e n e r gy   fo r   a l l   p r o t o c o l s           F i gu r e   5 .   T h e   t ra n s m i s s i o de l a y   f o r   a l l   p r o t o c o l s       6.   C O N C LU S I O N     T h i s   pa pe r   i n t r o duc e a   n e w   un e qua l   c l us t e r i n m e c h a ni s m   fo r   t h e   W S N   t h a t   i s   b ui l t   o n   a r e a   l e v e l l i n g :   f r o nt ,   m e di u m   a n r e a l e v e l s .   M o r e ov e r ,   t hi s   pa pe r   p r e s e nt e a   n e w   a l go ri t hm   f o r   da t a   r o ut i n g   t hr o ugh   n e t w o r l e v e l s :   t h e   ID A a l go r i t h m .   T h e   p r o po s e c l us t e r i ng  h e l ps   t o   r e duc e   t h e   e xt r a   b u r de n   of  n o de s   i n   f r o n t   c l us t e r s ,   t hus   a dd r e s s i n t h e   h o t   s po t   prob l e m .   T h e   ID A m ul t i - h o m e t h o r e duc e s     t h e   m e s s a ge   o v e r h e a d   a s   w e l l   a s   t h e   n u m b e r   o f   c l us t e r s   i m e di u m   a n d   r e a r   c l us t e r s .   E xpe r i m e nt s   w e r e   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   t h e   p r o po s e pr o t o c o l .   T h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   o u r   a pp r o a c h a s   go o pe r f o r m a n c e   i n   t e rm s   o f   i m p r o v e e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   e nh a n c e n e t w o r s t a b i l i t y   a n e x t e n de d   n e t w o r l i f e t i m e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       U ne qua l   c l us t e r i ng   a l gor i t hm   w i t ID A m ul t i - hop   r ou t i ng   t pr e v e n t   hot   s pot . . .   ( A hm e d   A .   A l k adhm aw e e )   453   R EF ER EN C ES     [ 1]   A .   M .   K r i s hn a a n P .   G .   K um a r ,   A e f f e c t i v e   c l us t e r i ng   a pp r o a c w i t da t a   a g g r e g a t i o us i ng   m ul t i p l e   m o bi l e   s i nk s   f o r   he t e r o g e ne o us   w s n ,   W i r e l e s s   P e r s ona l   C om m un i c a t i ons v o l .   90,   no .   2 ,   pp.   1 - 12 ,   201 5.   [ 2]   N .   A .   P a nt a z i s ,   e t   a l . E ne r gy - E f f i c i e nt   R o ut i ng   P r o t o c o l s   i W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks :   A   S ur v e y ,   i n   I E E E   C om m uni c at i on   S ur v e y   &   T ut o r i al s vol .   1 5 ,   no .   2 ,   pp.   5 51 - 59l 201 3.   [ 3]   N .   A .   P a n t a z i s   a nd  D .   D .   V e r g a do s A   s ur v e y   o po w e r   c o nt r o l   i s s u e s   i n   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   I E E E   C om m un i c at i on s   Sur v e y s   and   T u t o r i a l s ,   v o l .   9 ,   no .   4 ,   pp .   8 6 - 107 ,   2 007 .   [ 4 ]   G.   N B a s a v a r a j   a n d   C.   D J a i d h a r ,   L o w   l a t e n c y   a n d   e n e r g y   e f f i c i e n t   c l u s t e r   b a s e d   r o u t i n g   d e s i g n   f o r   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k ,   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 5 - 625 F e b   2019 .   [ 5]   Z .   D z ul ku r na i n e t   a l . ,   I nt e r n e t   o f   t hi ng s   ( I o T )   ba s e t r a f f i c   m a na g e m e nt   &   r o ut i ng   s o l ut i o f o r   pa r ki ng   s p a c e ,   I ndo ne s i an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   v o l .   15 ,   no .   1,   pp .   336 - 34 5,   20 1 9.     [ 6]   S .   S hi v a pu r ,   e t   a l . ,   L o a ba l a nc i ng   t e c hni q ue s   i w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r ks :   a   c o m pa r a t i v e   s t udy ,   I n t e r na t i ona l   J our nal   o f   E m e r gi n T e c h nol ogy   i C om pu t e r   S c i e nc e   a nd   E l e c t r on i c s v o l .   14 ,   no .   2,   pp .   218 - 2 23,   2 015 .     [ 7]   P .   N a y a a nd  A .   D e v ul a pa l l i ,   A   F uz z y   L og i c - B a s e C l u s t e r i n g   A l go r i t hm   f o r   W S N   t o   E xt e nd  t h e   N e t w o r k   L i f e t i m e ,   I E E E   Se ns o r s   J our n al ,   v o l .   16 ,   no .   1,   pp .   137 - 14 4,   20 16 .     [ 8]   D .   J i a ,   e t   a l . ,   D y na m i c   C l us t e r   H e a S e l e c t i o M e t ho f o r   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k,   I E E E   Se ns or s   J o ur n al   v o l .   16,   no .   8 ,   pp.   2 746 - 275 4,   20 1 5   [ 9]   S .   K ur t   a nd  B .   T a v l i ,   P a t h - L o s s   M o de l i ng   f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks :   A   r e v i e w   o f   m o d e l s   a nd  c o m pa r a t i v e   e v a l ua t i o ns ,   I E E E   A nt e nna s   and   P r opag at i on   M ag a z i ne ,   v o l .   59 ,   n o .   1,   p p.   18 - 37 ,   201 7.     [ 10]   H .   A s ha r i o un,   e t   a l .,   A   s ur v e y   o a na l y t i c a l   m o de l i ng   a nd  m i t i g a t i o t e c hni q ue s   f o r   t he   e ne r gy   ho l e   p r o bl e m   i n   c o r o na - ba s e d   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k,   W i r e l e s s   P e r s onal   C om m u ni c a t i on s ,   v o l .   81 ,   no .   1,   p 161 - 187 ,   201 5 .   [ 11]   M.   T R u i z ,   e t   a l . I nnov a t i v e   s e r v i c e s   a nd   a p pl i c a t i o ns   o f   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r ks :   R e s e a r c h   c ha l l e ng e s   a n o ppo r t uni t i e s ,   I nt e r na t i ona l   J ou r na l   of   D i s t r i b u t e d   Se ns or   N e t w or k s v o l .   14,   no .   5 ,   pp 1 - 4 ,   2018 .   [ 12]   I .   F .   A ky i l di z ,   e t   a l .,  W i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s :   a   s ur v e y ,   C om pu t e r   ne t w or k s v o l .   38 ,   no .   4 ,   pp .   393 - 422 ,   200 2 .   [ 13]   W .   Z ha ng ,   e t   a l . A E ne r gy - E f f i c i e nt   R i ng   C r o s s - L a y e r   O pt i m i z a t i o A l g o r i t h m   f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks ,   I E E E   A c c e s s ,   v ol .   6 ,   pp .   1658 8 - 16598 ,   201 8.   [ 14]   W .   R H e i nz e l m a n ,   e t   a l . ,   E ne r gy - e f f i c i e nt   c o m m uni c a t i o p r o t oc o l   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e n s o r   ne t w o r ks ,   in   P r oc e e di ngs   o f   t he   33r annu al   H aw ai i   i nt e r n at i on al   c o nf e r e nc e   on   Sy s t e m   s c i e nc e s ,   v o l .   2 ,   pp.   1 - 10 ,   200 0 .   [ 15]   S .   B a n dy o pa dhy a y   a nd  E .   J .   C o y l e ,   A e ne r gy   e f f i c i e nt   hi e r a r c hi c a l   c l us t e r i ng   a l g o r i t h m   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k s ,   T w e nt y - Se c ond  A nnu al   J o i n t   C on f e r e nc e   of   t he   I E E E   C om put e r   and  C om m u ni c at i on s   Soc i e t i e s ,   v o l .   3,   pp.   17 13 - 1723 200 3 .   [ 16]   W .   D .   L i u e t   a l . ,   A   l o w   po w e r   g r i d - ba s e c l us t e r   r o ut i ng   a l g o r i t h m   of   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r k s ,   i n   P r oc e e di ng s   of   t he   2010   I nt e r n at i ona l   F or um   o I n f or m at i on   t e c h nol ogy   an ap pl i c a t i o ns   ( I F I T A ) ,   v o l .   1 ,   p p.   2 27 - 229 2010 .   [ 17]   H .   C he n ,   e t   a l . R e s e a r c o a   H e ur i s t i c   S e a r c h i ng   A l go r i t hm   f o r   E ne r gy - A w a r e   R o ut i ng   i W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks ,”   J o ur n al   o f   T he or e t i c al   a nd  A pp l i e I n f or m at i on   T e c hn o l ogy v o l .   5 0,   n o . 1 ,   pp .   1 98 - 203 2013 .   [ 18]   C .   L i ,   e t   a l . A e n e r g y - e f f i c i e nt   une qua l   c l u s t e r i ng   m e c ha n i s m   f o r   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s ,   i I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   M ob i l e   A d hoc   an Se ns or   S y s t e m s   C o nf e r e nc e ,   p p.   8 - 604 200 5 .   [ 19]   H .   B a g c i   a nd  A .   Y a z i c i ,   “A e ne r gy   a w a r e   f uz z y   une qua l   c l us t e r i ng   a l go r i t hm   f o r   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r k s ,   i n   2010   I E E E   i nt e r nat i on al   c onf e r e nc e   o n   F uz z y   s y s t e m s   ( F U Z Z ) ,   p p.   1 - 8 ,   2010 .   [ 20]   S .   L e e ,   e t   a l . ,   L uc a :   A e ne r gy - e f f i c i e nt   une q ua l   c l u s t e r i ng   a l g o r i t hm   us i ng   l o c a t i o i nf o r m a t i o f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   W i r e l e s s   P e r s on al   C om m un i c at i on s v o l .   56 ,   no .   4 ,   pp .   715 - 731 ,   201 1.   [ 21]   C .   J .   J i a ng ,   e t   a l .,   E ne r g y - ba l a nc e une qu a l   c l us t e r i ng   pr o t o c o l   f o r   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r k s ,   T he   J our na l   of   C hi na   U n i v e r s i t i e s   of   P os t s   a nd   T e l e c om m un i c a t i ons ,   v o l .   17 ,   no .   4,   pp .   94 - 99 2 010 .   [ 22]   R.   E .   K o r f ,   D e p t h - f i r s t   i t e r a t i v e - de e p e ni ng:   A o pt i m a l   a d m i s s i b l e   t r e e   s e a r c h ,   A r t i f i c i a l   I nt e l l i ge nc e ,     v o l .   27,   no .   1 ,   pp.   97 - 109 1 985 .   [ 23]   A .   M a ha n t i ,   e t   a l . Pe r f o r m a nc e   o f   I D A o t r e e s   a nd  g r a p hs ,   AAAI - 92   P r oc e e di ngs   o f   t he   t e nt na t i o na l   c onf e r e nc e   o ar t i f i c i a l   i nt e l l i ge ne pp .   539 - 544 19 92 .   [ 24]   V.   N .   R a o ,   e t   a l . ,   D e p t h - f i r s t   v s .   be s t - f i r s t   s e a r c h ,   A A A I - 91   P r oc e e di ngs   of   t he   9t N at i on al   c on f e r e nc e   on  ar t i f i c i a l   i n t e l l e i ge nc e pp .   43 4 - 440 1 991 .   [ 25]   W .   B .   H e i nz e l m a n ,   e t   a l .,   A a pp l i c a t i o n - s pe c i f i c   pr o t o c o l   a r c hi t e c t ur e   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e ns o r   ne t w o r ks ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   w i r e l e s s   c om m u ni c at i on s v o l .   1 ,   no .   4,   pp .   6 60 - 67 0,   200 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.