T E L KO M NIK A In d o n e s i a n  J o u r n a l o f   E le c t r ic a E n g in e e r in g V o l . 1 5 , No .  3 S e p te m b e r  2 0 1 5 , p p . 5 5 4 ~ 5 6 8 DO I: 1 0 . 1 1 5 9 1 /t e l k o m n i k a .v 1 5 i 3 . 8 4 4 6 5 5 4 Re c e i v e d M a y   1 9 2 0 1 5 ; R e v i s e d J u l y  2 5 , 2 0 1 5 A c c e p te d A u g u s t 1 2 , 2 0 1 5 E n er g y  E f f icie n t  Clu st er in g   f o r W ir eless S en s o r Net w o r ks u sin g  E A S S R Y . Ch a la p a t h i R a o * 1 Ch . S a n t h i Ra n i 2 1 D e p t .   o f   EC E,   An u r a g   En g i n e e ri n g   C o l l e g e ,   K o d a d ,   T e l a n g a n a ,   I n d i a 2 D e p t .   o f   EC E, D M SSVH   C o l l e g e   o f   E n g i n e e ri n g ,   M a c h a l i p a t n a m ,   I n d i a * C o rre s p o n d i n g   a u t h o r,   e - m a i l :   c h a l u . 8 4 2 1 @ g m a i l . c o m 1 ,   s a n t h i ra n i . e c e @ g m a i l . c o m 2 Ab s t r a c t W i re l e s s   Se n s o N e t w o rk s   ( W SN s )   c o n s i s t   o f   a   l a rg e   q u a n t i t y   o f   s m a l l   a n d   l o w   c o s t   s e n s o r   n o d e s p o w e re d   b y   s m a l l   n o n   re c h a rg e a b l e   b a t t e ri e s   a n d   f u rn i s h   w i t h   v a ri o u s   s e n s i n g   d e v i c e s .   T h e   c l u s t e r - b a s e d t e c h n i q u e   i s   o n e   o f   t h e   g o o d   p e rs p e c t i v e s   t o   re d u c e   e n e rg y   c o n s u m p t i o n   i n   W SN s .   T h e   l i f e t i m e   o f   W SN s i s   m a x i m i z e d   b y   u s i n g   t h e   u n i f o rm   c l u s t e l o c a t i o n   a n d   b a l a n c i n g   t h e n e t w o rk   l o a d i n g   b e t w e e n   t h e   c l u s t e r s . W e   h a v e   re v i e w e d   v a ri o u s   e n e rg y   e f f i c i e n t   s c h e m e s   a p p l y   i n   W SN s   o f   w h i c h   w e   c o n c e rt e d   o n   c l u s t e r i n g a p p ro a c h .   So ,   i n   t h i s   p a p e w e   h a v e   d i s c u s s e d   a b o u t   f e w   e x i s t i n g   e n e r g y   e f f i c i e n t   c l u s t e ri n g   t e c h n i q u e s a n d   p r o p o s e d   a n   En e rg y   Aw a re   Sl e e p   S c h e d u l i n g   R o u t i n g   ( EASSR )   s c h e m e   f o W SN   i n   w h i c h   s o m e n o d e s   a re   u s u a l l y   p u t   t o   s l e e p   t o   c o n s e rv e   e n e rg y ,   a n d   t h i s   h e l p s   t o   p ro l o n g   t h e   n e t w o r k   l i f e t i m e .   EASSR s e l e c t s   a   n o d e   a s   a   c l u s t e h e a d   i f   i t s   re s i d u a l   e n e r g y   i s   m o re   t h a n   s y s t e m   a v e ra g e   e n e rg y   a n d   h a v e   l o w e n e rg y   c o n s u m p t i o n   ra t e   i n   e x i s t i n g   r o u n d .   T h e   e f f o rt s   o f   t h i s   s c h e m e   a re ,   i n c re a s e   o f   n e t w o rk   s t a b i l i t y p e ri o d ,   a n d   m i n i m i z e   l o s s   o f   s e n s e d   d a t a .   Pe rf o rm a n c e   a n a l y s i s   a n d   c o m p a r e d   s t a t i s t i c   re s u l t s   s h o w   t h a t EASSR   h a s   s i g n i f i c a n t   i m p ro v e m e n t   o v e e x i s t i n g   m e t h o d s   L EAC H ,   SEP,   E - SEP  a n d   M - G EAR   p ro t o c o l   i n t e rm s   o f   e n e rg y   c o n s u m p t i o n ,   n e t w o rk   l i f e t i m e   a n d   d a t a   u n i t s   g a t h e r e d   a t   BS. K e y w o r d s : EASSR ,   L EAC H ,   M - G EAR ,   SEP,   W SN s C o p y r i g h t © 2 0 1 5   I n s ti tu t e   o f   A d v a n c e d   En g i n e e r i n g   a n d Sc i e n c e .   A l l   r i g h t s   r e s e r v e d . 1 . In t r o d u c t io n W i r e l e s s   S e n s o r   Ne t w o r k   ( W S N )   d u e   to   i ts   p o te n t i a l l y   l a r g e   a p p l i c a ti o n   a r e a   e m e r g e d a s   a   p r e m i e r   r e s e a r c h   to p i c W S c o n s i s ts   o f   th o u s a n d s   ti n y   n o d e s   w h i c h   i n d i v i d u a l l y   h a s l i m i te d   c a p a b i l i ti e s   b u c o l l e c ti v e l y   th e y   c a n   f o r m   a   v e r y   u s e f u l   n e t w o r k   f o r   v a r i o u s   a p p l i c a t i o n s l i k e   e n v i r o n m e n m o n i to r i n g d i s a s te r   m a n a g e m e n t,  v e h i c l e   tr a c k i n g h a b i ta m o n i to r i n g   e tc . Us u a l l y   th e   W S o n c e   d e p l o y e d wo r k s   i n   a n   u n a tte n d e d   m a n n e r   a n d   e a c h   s e n s o r   n o d e   h a s l i m i te d   b a tte r y   c a p a c i t y .   S o   a f te r   e a c h   o p e r a t i o n   a   n o d e   c o m e s   c l o s e r   to   d e a t h   w h i c h   f i n a l l y b r i n g s   t h e   w h o l e  W S N' s   o p e r a ti o n   t o   a   h a l t.   S o   e n e r g y   i s   th e   m a i n   c o n s tr a i n t   f o r   a n y   a p p l i c a ti o n u s i n g   W S N. W i r e l e s s   S e n s o r   Ne t wo r k s   ( W S Ns )   [1 c o n s i s o f   a   n u m b e r   o f   s e n s o r   n o d e s   wi th s e n s i n g ,  c o m p u ta ti o n , a n d   wi r e l e s s  c o m m u n i c a ti o n s  c a p a b i l i t i e s . T h e  s e n s o r  n o d e s  s e n s e s  d a t a o r   g a th e r   i n f o r m a ti o n   a b o u th e   e v e n ts   o c c u r r i n g   n e a r   th a s e n s o r t h e n   th e   s e n s o r   n o d e s p r o c e s s e s   th o s e   d a ta   g a th e r e d   a n d   a l a s th o s e   d a t a   a r e   tr a n s m i tt e d   to   o th e r   s e n s o r   n o d e s   o r b a s e  s ta t i o n s  i f  r e q u i r e d   a n d  a l s o  a  s e n s o r  n o d e  c a n  r e c e i v e   d a t a  f r o m  o th e r  s e n s o r  n o d e s . T h i s wa y   th e   s e n s o r   n o d e s   c r e a te   a   n e t wo r k   a n d   c o m m u n i c a te   w i t h   e a c h   o th e r   n o d e s   i n   th a t n e t w o r k A   W S c o n ta i n s   h u n d r e d s   o r   t h o u s a n d s   o f s e n s o r   n o d e s T h e s e   s e n s o r s   h a v e   t h e a b i l i t y   t o   c o m m u n i c a te   e i th e r   a m o n g   e a c h   o th e r   o r   d i r e c tl y   to   a n   e x te r n a l   b a s e - s ta ti o n   ( B S ) A g r e a te r   n u m b e r   o f   s e n s o r s   a l l o w s   f o r   s e n s i n g   o v e r   l a r g e r   g e o g r a p h i c a l   r e g i o n s   wi th   g r e a t e r a c c u r a c y . In   a   l a r g e   s c a l e  W S t h e   n o d e s   wh i c h   a r e   n e a r e r   to   s i n k   a r e   a l w a y s   u s e d   f o r  f o r w a r d i n g p a c k e f r o m   a l l   o t h e r   d i s ta n n o d e s Du e   to   th i s th e   n o d e s   wh i c h   a r e   n e a r e r   to   s i n k   a r e   o u t   o f e n e r g y   v e r y   s o o n   a n d   a n   e n e r g y   h o l e   i s   c r e a te d   n e a r   t h e   s i n k   a n d   th e   s i n k   b e c o m e s u n r e a c h a b l e , wh i l e   m a x i m u m   n o d e s   i n   t h e   n e t wo r k   a r e   s ti l l   a l i v e   [ 2 ].  S e n s o r   n o d e   a r e   d e n s e l y d e p l o y e d   i n   wi r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k   th a m e a n s   p h y s i c a l   e n v i r o n m e n w o u l d   p r o d u c e   v e r y s i m i l a r   d a ta   i n   c l o s e   b y   s e n s o r   n o d e   a n d   tr a n s m i tti n g   s u c h   t y p e   o f   d a ta   i s   m o r e   o r   l e s s r e d u n d a n t If   s e n s o r   n o d e s   o f   s a m e   a p p l i c a ti o n   a n d   a m i n i m u m   d i s ta n c e   b e t w e e n   th e m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 E n e r g y   E ff i c i e n t C l u s te r i n g   fo r W i r e l e s s  S e n s o r  N e two r k s  u s i n g  E A S S R ( Y .C h a l a p a th i  Ra o ) 5 5 5 a l te r n a ti v e l y   p e r f o r m   d a ta   c o l l e c ti n g p r o c e s s i n g   a n d   c o m m u n i c a ti o n   th e n   we   c a n   a b l e   t o tr a n s m i t i n f o r m a ti o n  to  th e   b a s e  s ta t i o n  f o r  l o n g e r  ti m e . T h u s  n e t w o r k  l i f e ti m e  wi l l b e  i m p r o v e d . T h e   m a i n   o b j e c ti v e   o f   th i s   p a p e r   i s   to   d e v e l o p   n e w   a p p r o a c h e s   f o r   p r o v i d i n g   e n e r g y e f f i c i e n c y l o n g e r   l i f e ti m e a n d   q u i c k   d a ta   d e l i v e r y   f o r   W S Ns   w h i c h   a r e   m a i n l y   u s e d   f o r   th o s e a r e a s   wh e r e   n o d e s   r e m a i n i n g   l a r g e l y   i n a c ti v e   f o r   l o n g   p e r i o d s   o f   t i m e b u th e n   b e c o m i n g s u d d e n l y   a c t i v e   wh e n   s o m e th i n g   i s   d e te c te d A   d e ta i l e d   l i t e r a tu r e   s u r v e y   i s   d o n e   f o r   d e v e l o p i n g a n   i d e a   a b o u t h e   s o l u ti o n s   a l r e a d y   p r o v i d e d   f o r   t h e s e   p r o b l e m s T h i s   p a p e r   s tu d i e s   t h e p e r f o r m a n c e s   o f   s o m e   e x i s ti n g   a l g o r i th m s   a n d   p r o p o s e s   a n   e f f i c i e n a l g o r i t h m   fo r   f u l f i l l i n g   i ts o b j e c ti v e A   s o l u ti o n   t o   th e   a b o v e   m e n ti o n e d   p r o b l e m s   i s   p r o p o s e d   b y   p u tti n g   s o m e   n o d e s   i n s l e e p   m o d e w h e r e a s   t h e   o th e r   n o d e s   a r e   k e p i n   a c t i v e   m o d e   f o r   s e n s i n g   a n d   c o m m u n i c a ti o n ta s k s S e n s o r   n o d e s   a r e   a l te r n a ti v e l y   s e n s e   t h e   e n v i r o n m e n a n d   p e r f o r m   d a ta   c o l l e c t i o n   a n d p r o c e s s i n g . E A S S p r o t o c o l   i s   a i m e d   a p r o l o n g i n g   th e   l i f e t i m e   o f   t h e   s e n s o r   n e t w o r k s   b y   b a l a n c i n g th e   e n e r g y   c o n s u m p ti o n   o f   th e   n o d e s It  m a k e s   th e   h i g h   r e s i d u a l   e n e r g y   n o d e   to   b e c o m e   a c l u s t e r - h e a d T h e   n o d e s   a r e   u s e d   to   c o l l e c t h e   e n e r g y   i n f o r m a ti o n   o f   th e   n e a r e s s e n s o r   n o d e s a n d   ta l l y   w i th   s y s te m   a v e r a g e   e n e r g y a n d   th e n   s e l e c th e   c l u s te r - h e a d s O u r   p r o p o s e d a l g o r i th m   c o m p a r e d   w i t h   s o m e   o th e   e x i s ti n g   e n e r g y   e f f i c i e n r o u ti n g   p r o t o c o l s to   a s s e s s p e r f o r m a n c e . V a r i o u s   l i t e r a tu r e s   p r e s e n t   d i f f e r e n w a y s   f o r   h a n d l i n g   c h a l l e n g e s   a n d   i s s u e s   i n   W S N. S o m e   o f   th e m   p r o p o s e   e n e r g y   h a r v e s ti n g   i n   s e n s o r   n o d e s   u s i n g   s o l a r   p a n e l .   P e r i o d i c   s l e e p i n g o f   n o d e s e n e r g y   e f f i c i e n t   M A p r o to c o l   a n d   e n e r g y   e f f i c i e n r o u t i n g f a u l to l e r a n r o u t i n g , d e p l o y m e n o f   m u l ti p l e   s i n k   a r e   s o m e   o f   s u c h   p r o p o s a l s   th a c a n   b e   f o u n d   i n   l i te r a tu r e s In   t h e p r e s e n wo r k i n   o r d e r   to   h a n d l e   c h a l l e n g e s e n e r g y   e f f i c i e n a d a p t i v e   d y n a m i c   c l u s te r i n g te c h n i q u e  i s  d e p l o y e d .  T h i s  a p p r o a c h e s  a d a p t e d   h e r e  t o  o v e r c o m e  th e  c h a l l e n g e s . In   o r d e r   t o   s u p p o r d a t a   a g g r e g a t i o n   th r o u g h   e f f i c i e n n e t w o r k   o r g a n i z a ti o n n o d e s   c a n b e   p a r ti ti o n e d   i n to   a   n u m b e r   o f   s m a l l   g r o u p s   c a l l e d   c l u s te r s Cl u s te r i n g   i s   a   k e y   te c h n i q u e   u s e d to   e x te n d   th e   l i f e ti m e o f   s e n s o r   n e t w o r k s   [3 ].  Cl u s te r i n g   m a k e s   th e   n e two r k   s c a l a b l e   a n d   t h u s r e d u c e s   e n e r g y   c o n s u m p ti o n   o f   th e   n o d e s Cl u s te r i n g   i s   a   g o o d   a p p r o a c h   t o   a c h i e v e   a n e n h a n c e d   l i f e ti m e   o w i r e l e s s   s e n s o r   n e tw o r k s S o   fa r m a n y   c l u s te r i n g   te c h n i q u e   h a v e   b e e n i n tr o d u c e d I n   c l u s te r i n g   t h e   n o d e s   a r e   g r o u p e d   i n t o   s m a l l   c l u s te r   r e g i o n s T h e   l e a d e r   n o d e   o f   a c l u s te r   r e g i o n   i s   r e f e r r e d   to   a s   c l u s te r   h e a d   ( CH ) A l l   n o d e s   i n   a   c l u s te r   tr a n s m i th e i r   s e n s e d i n f o r m a ti o n  to  c o r r e s p o n d i n g  CH. C H m a n a g e s  th e  g r o u p  c o m m u n i c a ti o n   wi t h  th e   B S  [ 4 ]. Cl u s te r i n g   r e s u l ts   i n   a   t wo - ti e r   h i e r a r c h y   i n   w h i c h   c l u s te r   h e a d s   ( CHs )   f o r m   th e   h i g h e r ti e r   wh i l e   m e m b e r   n o d e s   f o r m   th e   l o we r   t i e r T h e   m e m b e r   n o d e s   r e p o r t   th e i r   d a ta   to   th e r e s p e c ti v e   C Hs T h e   CHs   a g g r e g a te   d a ta   a n d   s e n d   t o   th e   s i n k   th r o u g h o t h e r   C Hs   o r   d i r e c tl y . T h e   s i n k   p r o v i d e s   th e   c o m m u n i c a ti o n   l i n k   b e t w e e n   th e   s e n s o r   n e t w o r k   a n d   th e   e n d - u s e r T h e a d v a n t a g e s  o f  u s i n g  c l u s te r i n g   te c h n i q u e  i n   W S N a r e  a s  f o l l o w s : 1 ) T h e   CH  c a n   p r o l o n g   th e   b a tte r y   l i f e   o f   t h e   i n d i v i d u a l   s e n s o r s   a n d   th e   n e t w o r k   l i f e ti m e a s  we l l  b y   i m p l e m e n ti n g  o p ti m i z e d  m a n a g e m e n t s tr a te g i e s . 2 ) O n l y   o n e   a c ti v e   n o d e   p e r   c l u s te r   i s   n e c e s s a r y   t o   g u a r a n te e   c o m p l e te   c o v e r a g e   a n d c o n n e c ti v i t y   o f  th e   n e t wo r k . 3 ) Cl u s te r i n g   c a n   l o c a l i z e   t h e   r o u te   s e u p   wi th i n   th e   c l u s te r   a n d   th u s   r e d u c e   th e   s i z e   o f th e  r o u ti n g  ta b l e  s to r e d  a t t h e  i n d i v i d u a l  s e n s o r  n o d e s 2 . Re l a t e d  W o r k Re c e n a d v a n c e s   i n   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s   h a v e   l e a d   to   m a n y   n e w   p r o to c o l s s p e c i f i c a l l y   d e s i g n e d   f o r   s e n s o r   n e two r k s   w h e r e   e n e r g y   a w a r e n e s s   i s   a n   e s s e n ti a l c o n s i d e r a ti o n B u a p p r o a c h e s   l i k e   Di r e c C o m m u n i c a ti o n   a n d   M i n i m u m   T r a n s m i s s i o n   E n e r g y ( M T E )   [5 d o   n o g u a r a n te e   b a l a n c e d   e n e r g y   d i s tr i b u ti o n   a m o n g   th e   s e n s o r   n o d e s In   D i r e c t Co m m u n i c a ti o n   P r o to c o l   e a c h   s e n s o r   n o d e   tr a n s m i ts   i n f o r m a ti o n   d i r e c tl y   to   t h e   b a s e   s ta ti o n , r e g a r d l e s s   o f   d i s ta n c e A s   a   r e s u l t,  th e   n o d e s   f u r th e s f r o m   th e   B S   a r e   t h e   o n e s   to   d i e   f i r s [6 ]. O n  th e   o th e r  h a n d i n  c a s e   o f  M i n i m u m   T r a n s m i s s i o n   E n e r g y  r o u ti n g   p r o to c o l  d a t a  i s  tr a n s m i tte d th r o u g h   i n t e r m e d i a te   n o d e s T h u s   e a c h   n o d e   a c ts   a s   a   r o u te r   f o r   o th e r   n o d e s '   d a t a   i n   a d d i t i o n   to s e n s i n g   th e   e n v i r o n m e n t.  No d e s   c l o s e s to   th e   B S   a r e   th e   f i r s to   d i e   i n   M T E   r o u ti n g S o   f a r , c l u s te r - b a s e d   t e c h n i q u e   i s   o n e   o f   th e   a p p r o a c h e s   wh i c h   s u c c e s s f u l l y   i n c r e a s e s   t h e   l i f e ti m e   a n d s ta b i l i t y   o f   w h o l e   s e n s o r n e t w o r k s W e   c l a s s i f i e d   m o s i m p o r ta n e n e r g y   e f f i c i e n r o u ti n g te c h n i q u e s   b a s e d   o n   v a r i o u s   c l u s te r i n g   a ttr i b u t e s   l i k e   c l u s te r   f o r m a ti o n   a n d   d a ta   g a t h e r i n g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 3 S e p t e m b e r  2 0 1 5 : 5 5 4 5 6 8 5 5 6 p r o c e s s F i g u r e 1   i s   a   h i e r a r c h i c a l   d i a g r a m   o f   d i ff e r e n r o u ti n g   p r o t o c o l s   w h i c h   a r e   wi d e l y   u s e d i n W S N. F i g u r e   1 . C l a s s i f i c a ti o n   o f  wi d e l y   u s e d  c l u s te r i n g  s c h e m e s  i n   W S N W .   R.  He i n z e l m a n A P C h a n d r a k a s a n   a n d   H.  B a l a k r i s h n a n   [ 7 p r o p o s e d   L o w   E n e r g y A d a p ti v e   Cl u s te r i n g   Hi e r a r c h y   ( L E A C H )   p r o t o c o l   i n   2 0 0 0 It  i s   o n e   o f   th e   m o s p o p u l a r h i e r a r c h i c a l r o u t i n g   a l g o r i th m s   f o r   s e n s o r   n e t w o r k s T h e   i d e a   i s   to   f o r m   c l u s te r s   o f   th e   s e n s o r n o d e s   b a s e d   o n   th e   r e c e i v e d   s tr e n g th   o f   th e   s i g n a l   a n d   u s e   l o c a l   c l u s t e r   h e a d s   a s   r o u te r s   to   t h e B S T h i s   wi l l   s a v e   e n e r g y   s i n c e   th e   tr a n s m i s s i o n s   wi l l   o n l y   b e   d o n e   b y   s u c h c l u s t e r   h e a d s   r a t h e r th a n   a l l   s e n s o r   n o d e s O p t i m a l   n u m b e r   o f   c l u s te r   h e a d s   i s   e s t i m a te d   to   b e   1 0   p e r c e n o f   th e to ta l   n u m b e r   o f   n o d e s A l l   t h e   d a ta   p r o c e s s i n g   s u c h   a s   d a ta   f u s i o n   a n d   a g g r e g a ti o n   a r e   l o c a l   to th e   c l u s te r C l u s te r   h e a d s   c h a n g e   r a n d o m l y   o v e r   ti m e   i n   o r d e r   to   b a l a n c e   th e   e n e r g y   d i s s i p a t i o n o f   n o d e s T h i s   d e c i s i o n   i s   m a d e   b y   th e   n o d e   c h o o s i n g   a   r a n d o m   n u m b e r   b e twe e n   0   a n d   1 T h e n o d e   b e c o m e s   a   c l u s te r   h e a d   f o r   th e   c u r r e n r o u n d   i f   th e   n u m b e r   i s   l e s s   th a n   th e   f o l l o w i n g th r e s h o l d : otherwise G n P r P P n T , 0 , 1 mod * 1 ) ( W h e r e   p   i s   th e   d e s i r e d   p e r c e n ta g e   o f   c l u s te r   h e a d s   ( e . g 0 .1 ) r   i s   th e   c u r r e n r o u n d   a n d   G   i s   th e s e o f   n o d e s   th a h a v e   n o b e e n   c l u s te r   h e a d s   i n   th e   l a s 1 /p   r o u n d s Ho w e v e r   th e   l i m i ta ti o n s   o f L e a c h   p r o to c o l   a r e   t h a i t   u s e s   s i n g l e - h o p   r o u t i n g   wi th i n   c l u s te r   a n d   th u s   n o a p p l i c a b l e   to n e t w o r k s   d e p l o y e d   i n   l a r g e   r e g i o n s d y n a m i c   c l u s te r i n g   b r i n g s   e x tr a   o v e r h e a d a s s u m e s   a l l n o d e s   c a n   tr a n s m i w i t h   e n o u g h   p o w e r   to   r e a c h   B S i f   n e c e s s a r y   ( e . g .,  e l e c te d   a s   CHs ) e a c h n o d e   s h o u l d   s u p p o r b o th   T DM A a n d   CD M A f a i l u r e   o f   c l u s te r   h e a d   i s   a   p r o b l e m   a n d   c l u s te r h e a d   s e l e c ti o n   i s   a   d i f f i c u l p r o b l e m   to   o p t i m i z e Ho w e v e r   L E A CH  i s   o n l y   e f f e c ti v e   f o r h o m o g e n e o u s   n e t w o r k   a s   i t   s e ts   s a m e   p r o b a b i l i t y   o f   b e c o m i n g   c l u s te r   h e a d   to   a l l   s e n s o r   n o d e s . Co n s e q u e n t l y a n u m b e r   o f   e n h a n c e m e n ts   to   th e   c o n v e n ti o n a l   L E A CH  r o u ti n g   p r o to c o l   h a v e b e e n   p r o p o s e d   a n d   i s   s u m m a r i z e d In   C e n tr a l i z e d   L E A CH  ( L E A CH - C )   [8 l o c a t i o n   o f   th e   n o d e s i s  s e n t  to   th e  B S wh i c h  th e n  s e l e c ts  CHs  f o r  e a c h  r o u n d . N o o f  CHs  i s  f i x e d  to  a   p r e d e t e r m i n e d v a l u e T h e   B S   u ti l i z e s   g l o b a l   k n o wl e d g e   o f   th e   n e t w o r k   to   p r o d u c e   b e tt e r   c l u s te r s   th a r e q u i r e l e s s  e n e r g y  f o r  d a ta  tr a n s m i s s i o n . In   2 0 0 1 ,   A M a n j e s h w a r   a n d   D.   P A g a r wa l   [9 p r o p o s e d   T h r e s h o l d   s e n s i ti v e   E n e r g y E f f i c i e n s e n s o r   Ne two r k   P r o to c o l   ( T E E N ) . Cl o s e r   n o d e s   f o r m   c l u s te r s w i th   c l u s te r   h e a d s   to tr a n s m i th e   c o l l e c te d   d a ta   to   o n e   u p p e r   l a y e r .   F o r m i n g   th e   c l u s te r s c l u s te r   h e a d s   b r o a d c a s t two   th r e s h o l d   v a l u e s F i r s o n e   i s   h a r d   th r e s h o l d i i s   m i n i m u m   p o s s i b l e   v a l u e   o f   a n   a t tr i b u te   t o tr i g g e r   a   s e n s o r   n o d e H a r d   th r e s h o l d   a l l o w   th e   n o d e s   to   tr a n s m i th e   e v e n t,  i f   th e   e v e n o c c u r s i n   th e   r a n g e   o f   i n t e r e s t.  T h e r e f o r e   a   s i g n i f i c a n r e d u c ti o n   o f   th e   tr a n s m i s s i o n   d e l a y   o c c u r s . Un l e s s   a   c h a n g e   o f   m i n i m u m   s o f th r e s h o l d   o c c u r s th e   n o d e s   d o n ' s e n d   a   n e w   p a c k e o f   d a ta . E m p l o y i n g   s o f th r e s h o l d   p r e v e n ts   f r o m   th e   r e d u n d a n t   d a ta   tr a n s m i s s i o n S i n c e   t h e   p r o to c o l   i s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 E n e r g y   E ff i c i e n t C l u s te r i n g   fo r W i r e l e s s  S e n s o r  N e two r k s  u s i n g  E A S S R ( Y .C h a l a p a th i  Ra o ) 5 5 7 to   b e   r e s p o n s i v e   to   t h e   s u d d e n   c h a n g e s   i n   t h e   s e n s e d   a ttr i b u t e i i s   s u i ta b l e   f o r   ti m e - c r i ti c a l a p p l i c a t i o n s . A M a n j e s h wa r   a n d   D.   P .   A g a r wa l   [1 0 ] p r o p o s e d   A d a p ti v e   T h r e s h o l d   s e n s i t i v e   E n e r g y E f f i c i e n s e n s o r   Ne t wo r k   P r o to c o l   ( A P T E E N )   p r o t o c o l   i n   2 0 0 2 .   T h e   p r o t o c o l   i s   a n   e x te n s i o n   o f T E E a i m i n g   t o   c a p tu r e   b o th   t i m e - c r i ti c a l   e v e n ts   a n d   p e r i o d i c   d a ta   c o l l e c ti o n s T h e   n e t wo r k a r c h i te c tu r e   i s   s a m e   a s   T E E N.  A f te r   f o r m i n g   c l u s te r s   th e   c l u s te r   h e a d s   b r o a d c a s t   a ttr i b u t e s th e th r e s h o l d   v a l u e s  a l o n g   wi th  th e  tr a n s m i s s i o n  s c h e d u l e   to  a l l   n o d e s . A c c o r d i n g   to   e n e r g y   d i s s i p a ti o n   a n d   n e t wo r k   l i f e ti m e T E E g i v e s   b e tte r   p e r f o r m a n c e th a n   L E A C a n d   A P T E E N,  b e c a u s e o f   th e   d e c r e a s e d   n u m b e r   o f   tr a n s m i s s i o n s T h e   m a i n d r a w b a c k s   o f   T E E a n d   A P T E E a r e   o v e r h e a d   a n d   c o m p l e x i t y   o f   f o r m i n g   c l u s te r s   i n   m u l ti p l e l e v e l s ,   i m p l e m e n ti n g   th r e s h o l d - b a s e d   f u n c ti o n s   a n d   d e a l i n g   wi th   a ttr i b u te   b a s e d   n a m i n g   o f q u e r i e s . In   2 0 0 4 ,   G S m a r a g d a k i s I M a t ta   a n d   A B e s t a v r o s   p r o p o s e d   S t a b l e   E l e c t i o n   P r o to c o l ( S E P )   [1 1 ].  T h i s   p r o to c o l   i s   a n   e x te n s i o n   o f   L E A CH It  i s   a   h e te r o g e n e o u s   a wa r e   p r o to c o l , b a s e d   o n   w e i g h t e d   e l e c ti o n   p r o b a b i l i t i e s   o f   e a c h   n o d e   t o   b e c o m e   c l u s te r   h e a d   a c c o r d i n g   to   th e i r r e s p e c ti v e   e n e r g y T h i s   a p p r o a c h   e n s u r e s   th a th e   c l u s te r   h e a d   e l e c t i o n   i s   r a n d o m l y   s e l e c te d a n d   d i s tr i b u t i o n   i s   b a s e d   u p o n   th e   f r a c ti o n   o f   e n e r g y   o f   e a c h   n o d e w h i c h   a s s u r e s   a   u n i f o r m   u s e o f   th e   e n e r g y In   th i s   p r o to c o l t w o   t y p e s   o f   n o d e s   ( tw o   t i e r   i n - c l u s te r i n g )   a n d   t w o   l e v e l h i e r a r c h i e s   w e r e   c o n s i d e r e d CHs   s e l e c t i n g   p r o b a b i l i t y   f o r   n o r m a l   n o d e s   i s p nr m = p opt / ( 1 + m .a ) a n d   f o r   a d v a n c e d   n o d e s p adv = p o pt . ( 1 + a ) / ( 1 + m . a ) , w h e r e p opt i s   th e   o p ti m a l   p r o b a b i l i t y   o f   e a c h n o d e   t o   b e c o m e   CH.  T h e   i d e a   i s   th a th e   a d v a n c e n o d e s   h a v e   to   b e c o m e   th e   C Hs   m o r e   o f te n th a n   n o r m a l   n o d e s S E P   g i v e s   b e tt e r   r e s u l a s   th e   v a l u e   o f a a n d m wi l l   i n c r e a s e . S E P   m a i n ta i n s th e   c o n s tr a i n ts   o f   we l l - b a l a n c e d   e n e r g y   c o n s u m p ti o n A s   i n i ti a l l y ,   a d v a n c e d   n o d e s   h a v e   t o b e c o m e   th e   C Hs   m o r e   o f te n   t h a n n o r m a l   n o d e s .   T h u s S E P   y i e l d s   l o n g e r   s ta b i l i t y   r e g i o n   b y u ti l i z i n g   th e   e x tr a   e n e r g y   o f   m o r e   p o w e r f u l   n o d e s B u th e   m a i n   d r a wb a c k   o S E P   m e th o d   i s   th a t th e   e l e c ti o n   o f   th e   c l u s te r   h e a d s   a m o n g   th e   t w o   t y p e   o f   n o d e s   i s   n o d y n a m i c w h i c h   r e s u l ts   th a t th e   n o d e s   t h a a r e   f a r   a w a y   f r o m   th e   p o we r f u l   n o d e s   wi l l   d i e   f i r s t.  S E P   s e ts   t wo   p r o b a b i l i ti e s b a s e d   o n   o n l y   n o d e s   i n i t i a l   e n e r g y B u t h e   p o s s i b i l i t y   i n   S E P   i s   t h a a f te r   c e r ta i n   r o u n d s   a n a d v a n c e d   n o d e   m i g h b e c o m e   n o r m a l   n o d e   d u e   to   m o r e   e n e r g y   c o n s u m p ti o n . In   s u c h c o n d i t i o n s S E P   s e l e c ts   l o w   e n e r g y   n o d e   a s   a   m a x i m u m   p r o b a b i l i t y   o f   b e i n g   c l u s te r   h e a d   a s S E P  i s   o n l y   a w a r e   o f  n o d e s  i n i ti a l   e n e r g y . T h e   e x te n s i o n   o f   S E P F e m i   A A d e r o h u n m u   a n d   J e r e m i a h   D.  De n g   p r o p o s e d   E - S E P [1 2 i n   th e   y e a r   o f   2 0 0 9 . E - S E P   c o n s i d e r s   th r e e   t y p e s   o f   n o d e s n o r m a l   n o d e s ,   i n te r m e d i a te n o d e s   a n d   a d v a n c e   n o d e s W h e r e a d v a n c e   n o d e s   a r e   i n   a   f r a c ti o n   o f   to ta l   n o d e s   wi th   a n a d d i ti o n a l   e n e r g y   a s   i n   S E P   a n d   a   f r a c ti o n   o f   n o d e s   wi th   s o m e   e x tr a   e n e r g y   g r e a t e r   th a n   n o r m a l n o d e s   a n d   l e s s   th a n   a d v a n c e   n o d e s c a l l e d   i n t e r m e d i a t e   n o d e s w h i l e   r e s o f   th e   n o d e s   a r e n o r m a l   n o d e s A s   i n   S E P th e   i n i t i a l   e n e r g y   f o r   n o r m a l   n o d e s   i s E o a n d   f o r   a d v a n c e d   n o d e s   i s ( 1 + μ ) . E o . E - S E P   a d d e d   a n o th e r   s e o f   i n i ti a l   e n e r g y   n o d e s   i . e E i nt a s ( 1 + μ ) .E o ,   w h e r e μ = a /2 . L i k e   S E P i n   E - S E P   CHs   a r e   s e l e c te d   d e p e n d i n g   o n   p r o b a b i l i t y   o f   e a c h   t y p e   o f   n o d e Ho we v e r , e n e r g y   d i s s i p a ti o n   i s   c o n tr o l l e d   t o   s o m e   e x te n d u e   t o   th r e e   l e v e l s   o f   h e t e r o g e n e i t y E S E P   h a s s a m e   d r a wb a c k s   a s   S E P F o r   s e l e c ti n g   CHs   i a l s o   s e th e   p r o b a b i l i t y b a s e d   o n   n o d e s   i n i ti a l e n e r g y E - S E P   a l s o   d o e s   n o c o n s i d e r   r e s i d u a l   e n e r g y   o f   n o d e s O th e r   e x te n s i o n s   o f   S E P p r o to c o l s   a r e   A S E P - E   [ 1 3 ],   Z - S E P   [1 4 ],  T - S E P   [1 5 a n d   H - S E P   [1 6 ].  In   A S E P - E f o u r   t y p e s   o f n o d e s   h a v e   b e e n   c o n s i d e r e d   f o r   a s s i g n i n g   th e   p r o b a b i l i t y   o f   e a c h   t y p e   o f   n o d e s T h e   n e w   t y p e o f   n o d e s   a r e   r e f e r r e d   to   ` s u p e r   a d v a n c e   n o d e s '   w h o s e   i n i ti a l   e n e r g y   i s ( 1 +   b ) * E o ,   w h e r e b =   a / 4 . Z - S E P   i s   z o n e   b a s e d   c l u s t e r i n g   a l g o r i th m   w h e r e   th e   a d v a n c e   n o d e s   o n l y   h a v e   th e   p r o b a b i l i t y   to b e c o m e   a   c l u s te r   h e a d . Dr a w b a c k s   o Z - S E P   a r e n o d e s   c a n n o b e   d e p l o y e d   r a n d o m l y   a n d   o n l y a d v a n c e   n o d e s   a r e   s e l e c t e d   a s   a   c l u s t e r   h e a d A s   a   r e s u l t   a d v a n c e   n o d e s   a r e   d i e d   s o o n .   T - S E P   i s   t h r e s h o l d   b a s e d   S E P u s e s   t h r e e   l e v e l   o f   h e t e r o g e n e i t y A s   i n   T - S E P   th e   CHs   s e l e c ti o n i s   d o n e b a s e d   o n   th r e s h o l d   v a l u e i d e c r e a s e s   th e   t h r o u g h p u d u e   to   t h r e s h o l d   s e n s i ti v i t y .   H - S E P   i s   h e te r o g e n e o u s   a w a r e   p r o to c o l   to   m i n i m i z e   tr a n s m i s s i o n   c o s b e t we e n   CH  a n d   B S In   H - S E P  s e l e c ti o n  o f  c l u s te r   h e a d s  c a n n o t b e  d o n e   i n   a  d i s tr i b u t i v e   wa y . In   2 0 0 4 O Y o u n i s S   F a h m y   p r o p o s e d   HE E D:  A   h y b r i d e n e r g y - e f f i c i e n t,  d i s tr i b u te d c l u s te r i n g   a p p r o a c h   [1 7 ].  H E E D   i s   a   m u l ti - h o p   c l u s te r i n g   a l g o r i th m   f o r   wi r e l e s s   s e n s o r   n e t wo r k s , wi th   a   f o c u s   o n   e f f i c i e n c l u s te r i n g   b y   p r o p e r   s e l e c ti o n   o f   c l u s te r - h e a d s   b a s e d   o n   th e p h y s i c a l d i s ta n c e   b e t we e n   n o d e s C l u s te r   c o n s tr u c ti o n   i n   H E E Re f e r e n c e 2 i s   p e r f o r m e d   b a s e d   o n   t wo p a r a m e te r s   th e   n o d e ' s   r e s i d u a l   e n e r g y a n d   i n tr a - c l u s t e r   c o m m u n i c a ti o n   c o s t.   In   HE E D,  e l e c te d CHs   h a v e   r e l a t i v e l y   h i g h   a v e r a g e   r e s i d u a l   e n e r g y M o r e o v e r   HE E a i m s   to   p r o v i d e   e v e n l y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 3 S e p t e m b e r  2 0 1 5 : 5 5 4 5 6 8 5 5 8 d i s tr i b u te d   CHs   th r o u g h o u th e   n e t w o r k CHs   s e n d   th e   a g g r e g a te d   d a ta   to   th e   B S   i n   a   m u l ti - h o p f a s h i o n   r a th e r   th a n   s i n g l e - h o p   f a s h i o n   o f   L E A CH S i m i l a r   to   L E A C H,  th e   p e r f o r m i n g   o f   c l u s te r i n g i n   e a c h   r o u n d   i m p o s e s   s i g n i f i c a n o v e r h e a d   i n   th e   n e two r k T h i s   o v e r h e a d   c a u s e s   n o t i c e a b l e e n e r g y   d i s s i p a ti o n   wh i c h   r e s u l ts   i n   d e c r e a s i n g   th e   n e t w o r k   l i f e ti m e T h e   u s e   o f   te n t a ti v e   CHs th a d o   n o b e c o m e   f i n a l   CHs   l e a v e   s o m e   u n c o v e r e d   n o d e s A s   p e r   H E E i m p l e m e n ta ti o n , th e s e   n o d e s   a r e   f o r c e d   to   b e c o m e   a   CH  a n d   th e s e   f o r c e d   CHs   m a y   b e   i n   r a n g e   o f   o th e r   CHs   o r m a y   n o h a v e   a n y   m e m b e r   a s s o c i a te d   wi t h   th e m A s   a   r e s u l t,  m o r e   CHs   a r e   g e n e r a te d   t h a n   t h e e x p e c te d   n u m b e r  a n d  t h i s   a l s o  a c c o u n ts  f o r  u n b a l a n c e d  e n e r g y  c o n s u m p ti o n  i n  t h e  n e t w o r k . In   2 0 0 5 M . Y e C.  L i G Ch e n   a n d   J W u   [1 8 p r o p o s e d   E n e r g y   E f f i c i e n C l u s te r i n g S c h e m e   ( E E C S )  p r o to c o l I t i s  n o v e l  c l u s te r i n g  s c h e m e  f o r  p e r i o d i c a l  d a ta   g a th e r i n g  a p p l i c a t i o n s f o r   w i r e l e s s   s e n s o r   n e two r k s It  e l e c ts   c l u s te r   h e a d s   wi th   m o r e   r e s i d u a l   e n e r g y   th r o u g h l o c a l r a d i o   c o m m u n i c a ti o n In   th e   c l u s te r   h e a d   e l e c ti o n   p h a s e a   c o n s ta n n u m b e r   o c a n d i d a t e   n o d e s a r e   e l e c te d   a n d   c o m p e te   f o r   c l u s te r   h e a d s   a c c o r d i n g   to   th e   n o d e   r e s i d u a l   e n e r g y T h e c o m p e ti ti o n   p r o c e s s   i s   l o c a l i z e d   w i t h o u i te r a t i o n F u r th e r   i n   th e   c l u s te r   f o r m a ti o n   p h a s e a   n o v e l a p p r o a c h   i s   i n tr o d u c e d   to   b a l a n c e   th e   l o a d   a m o n g   a l l   c l u s te r   h e a d s B u o n   th e   o th e r   h a n d i t i n c r e a s e s   th e   r e q u i r e m e n o f   g l o b a l   k n o wl e d g e   a b o u th e   d i s ta n c e s   b e t w e e n   th e   c l u s te r - h e a d s a n d  t h e   b a s e  s ta t i o n . In   2 0 0 5 C L i M . Y e G Ch e n   a n d   J W u   p r o p o s e d   A n   e n e r g y - e f f i c i e n u n e q u a l c l u s te r i n g   m e c h a n i s m   f o r   wi r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s   [1 9 ]. E E UC  i s   d e s i g n e d   f o r   p e r i o d i c   d a t a g a th e r i n g   a p p l i c a ti o n s   i n   W S N.  A c c o r d i n g   to   th i s   s c h e m e   th e   n o d e s   i n   o n e   r e g i o n   c o m p e te   to b e c o m e   CH  i n   s u c h   a   wa y   th a t   th e   n o d e ' s   c o m p e ti ti o n   r a n g e   d e c r e a s e s   a s   i ts   d i s ta n c e   to   th e b a s e   s ta t i o n   d e c r e a s i n g T h u s   th e   n o d e s   c l o s e r   to   th e   B S   c o n s u m e   l e s s   e n e r g y   f o r   i n tr a   c l u s te r r o u ti n g   a n d   c a n   u t i l i z e   i t   f o r   i n te r - c l u s te r   r o u ti n g E n e r g y   c o n s u m e d   b y   c l u s t e r   h e a d s   p e r   r o u n d i n   E E U C m u c h  l o w e r  th a n  t h a t o f  L E A C H s ta n d a r d   b u s i m i l a r  to  HE E p r o to c o l . In   2 0 0 6 Q L i Z Q i n g x i n   a n d   W .   M i n g we n   [2 0 p r o p o s e d   Di s tr i b u t e d   E n e r g y   E f f i c i e n t Cl u s te r i n g   P r o to c o l   ( DE E C )   p r o to c o l T h i s   p r o t o c o l   i s   a   c l u s te r   b a s e d   s c h e m e   f o r   m u l ti   l e v e l   a n d two  l e v e l   e n e r g y   h e t e r o g e n e o u s   wi r e l e s s  s e n s o r  n e t wo r k s . In  th i s  s c h e m e , th e  c l u s te r  h e a d s  a r e s e l e c te d   u s i n g   th e   p r o b a b i l i t y   b a s e d   o n   t h e   r a t i o   b e t we e n   r e s i d u a l   e n e r g y   o f   e a c h   n o d e   a n d   t h e a v e r a g e   e n e r g y   o f   th e   n e t wo r k T h e   e p o c h s   o f   b e i n g c l u s te r - h e a d s   f o r   n o d e s   a r e   d i f f e r e n t a c c o r d i n g   t o   th e i r   i n i ti a l   a n d   r e s i d u a l   e n e r g y T h e   n o d e s   wi th   h i g h   i n i ti a l   a n d   r e s i d u a l   e n e r g y h a v e   m o r e   c h a n c e s   to   b e c o m e   th e   c l u s te r   h e a d s   a s   c o m p a r e d   to   n o d e s   h a v i n g   l o w   e n e r g y .   T h e m a i n   d i s a d v a n ta g e   o f   DE E i s   a d v a n c e d   n o d e s   a r e   a l w a y s   p e n a l i z e d p a r ti c u l a r l y   wh e n   th e i r r e s i d u a l   e n e r g y   r e d u c e d   a n d   b e c o m e   i n   th e   r a n g e   o f   th e   n o r m a l   n o d e s In   t h i s   p o s i ti o n th e a d v a n c e d  n o d e s  d i e  r a p i d l y  th a n  th e  o th e r s . In   G a te w a y - B a s e d   E n e r g y - A w a r e   M u l t i - Ho p   Ro u ti n g   P r o to c o l   f o r   W S N s M - G E A [2 1 ] p r o p o s e d   i n   2 0 1 3 s e n s o r   n o d e s   a r e   d i v i d e d   i n to   f o u r   r e g i o n s   b a s e d   o n   n o d e s   l o c a ti o n B a s e S ta t i o n   i s   s i t u a te d   o u o f   s e n s i n g   a r e a   a n d   a   s p e c i a l   n o d e   te r m e d   a s   G a te w a y   i s   p l a c e d   a t h e Ce n tr e   p o s i ti o n No d e s   w h i c h   a r e   n e a r   t o   B S   o r   G a t e w a y u s e   d i r e c c o m m u n i c a ti o n   t o   s e n d p a c k e ts   d i r e c tl y   t o   B S   o r   G a te w a y Re s n o d e s   a r e   d i v i d e d   i n to   t w o   e q u a l   r e g i o n s a n d   o n l y th e s e   r e g i o n s   a r e   t a k i n g   p a r o f   CHs   f o r m a ti o n   e x a c t l y   th e   s a m e   w a y   a s   o f   L E A CH.  M - G E A R p e r f o r m s   b e tte r   th a n   L E A C b u i h a s   c e r ta i n   l i m i ta ti o n s M - G E A i s   a   r e g i o n   b a s e d   p r o t o c o l wh e r e   n o d e   h a s   to   d e c i d e   wh e th e r   to   ta k e   p a r i n   c l u s te r i n g   o r   i n   d i r e c c o m m u n i c a t i o n   wh i c h i n c r e a s e   o v e r h e a d 3 . E n e r g y   A w a r e  S l e e p   S c h e d u lin g  Ro u t in g  S c h e m e  i n W S ( E A S S R ) E A S S i s   a n   E n e r g y   A w a r e S l e e p   S c h e d u l i n g   R o u t i n g   S c h e m e   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 h e   m a i n   i d e a   o f   E A S S i s   to   m i n i m i z e   e n e r g y   c o n s u m p ti o n   i n   o r d e r   to   e n h a n c e n e t w o r k s   s ta b i l i t y   a n d   l i f e ti m e E A S S u s e s   s y s te m s   a v e r a g e   r e s i d u a l   e n e r g y   p e r   r o u n d   a n d e n e r g y   c o n s u m p ti o n   r a t e   i n p r e v i o u s   r o u n d   to   s e l e c c l u s te r   h e a d s T h e   m o d e l   i s   d e s c r i b e d   a s f o l l o w s . 3 .1 . N e t w o r k  M o d e l In  E A S S p r o to c o l  f o l l o wi n g  n e t wo r k  a s s u m p ti o n s  i s  c o n s i d e r e d : a ) A l l   s e n s o r   n o d e s   i n   th e   n e t wo r k s   a r e   s ta ti c   a n d   e n e r g y   i s   l i m i te d . W e   a s s u m e   th a a f r a c ti o n   o f   th e   to t a l   n o d e s   a r e   e q u i p p e d   wi t h   m o r e   e n e r g y L e m   b e   f r a c ti o n   o f   th e to ta l   n o d e s   n wh i c h   a r e   e q u i p p e d   w i th   a   t i m e   m o r e   e n e r g y   th a n   t h e   o t h e r   n o d e s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 E n e r g y   E ff i c i e n t C l u s te r i n g   fo r W i r e l e s s  S e n s o r  N e two r k s  u s i n g  E A S S R ( Y .C h a l a p a th i  Ra o ) 5 5 9 W e   r e f e r   th e s e   n o d e s   a s   a d v a n c e   n o d e s   a n d ( 1 - m )   x   n a r e   n o r m a l   n o d e s S o , n o d e s   h a v e  d i f f e r e n t i n i ti a l   e n e r g y  a n d  t h e   b a tt e r y  c o u l d  n o t  b e  r e c h a r g e a b l e . b ) A l l   n o d e s   a r e   s ta ti o n a r y   o n c e   d e p l o y e d   r a n d o m l y   i n   th e   f i e l d   a n d   th e y   a r e   l e f t u n a tt e n d e d   a f te r  d e p l o y m e n t. c ) F o r  s i m p l i c i t y   a n d  c o n v e n i e n c e , th e  s e n s i n g  m o d e  i s   B o o l e a n  m o d e . d ) A l l  n o d e s  s h o u l d  b e  r o u g h l y   ti m e  s y n c h r o n i z e d  o n   th e   o r d e r  o f  s e c o n d s . e ) No d e s  a r e  l o c a ti o n - u n a w a r e , i . e . n o t e q u i p p e d   wi th  G P S - c a p a b l e  a n te n n a e . f ) T h e r e   i s   s i n g l e   B S   l o c a t e d   i n   t h e   c e n tr e   o f   th e   f i e l d T h e   B S   i s   a   s ta t i o n a r y h i g h - e n e r g y  n o d e ; p o s i ti o n  o f  th e  b a s e  s t a ti o n   i s  f i x e d . g ) E a c h   s e n s o r n o d e   p e r i o d i c a l l y   s e n s e s   th e   m o n i to r e d   e n v i r o n m e n t,  a n d   h a s   a p e r p e t u a l   d e s i r e   t o   s e n d   t h e   s e n s e d   d a ta   to   th e   B S S e n s o r   n o d e s   a r e   p r o b e d   wi th p o w e r  c o n tr o l  c a p a b i l i t i e s  t o  c h a n g e  t h e i r   tr a n s m i tte d   p o w e r . h ) Ra d i o  tr a n s m i s s i o n  i n  a l l   d i r e c ti o n s   h a s  th e  s a m e a m o u n t o f  e n e r g y  c o n s u m p ti o n . i ) T h e  n o d e s  a r e  c o n s i d e r e d   t o  d i e  o n l y   w h e n  t h e i r  e n e r g y   i s   e x h a u s te d . 3 .2 . E n e r g y  M o d e l Cu r r e n tl y th e r e   i s   a   g r e a d e a l   o f   r e s e a r c h   i n   th e   a r e a   o f   l o w - e n e r g y   r a d i o s Di f f e r e n t a s s u m p ti o n s   a b o u th e   r a d i o   c h a r a c te r i s t i c s i n c l u d i n g   e n e r g y   d i s s i p a t i o n   i n   tr a n s m i a n d   r e c e i v e m o d e s w i l l   c h a n g e   th e   a d v a n ta g e s   o f   d i ff e r e n p r o to c o l s In   o u r   w o r k f i r s t   o r d e r   r a d i o   m o d e l [2 2 i s   a d o p te d   f o r   m e a s u r i n g   e n e r g y   c o n s u m p ti o n   b y   s e n s o r   n o d e s   w h i l e   c o m m u n i c a t i n g W e a s s u m e   a   s i m p l e   m o d e l   w h e r e   th e   r a d i o   d i s s i p a t e s E elec =   5 0   n J /b i t t o   r u n   th e   tr a n s m i tte r   o r r e c e i v e r  c i r c u i tr y  a n d ϵ a m p =  1 0 0  p J /b i t/m 2 f o r  th e   tr a n s m i t a m p l i f i e r  to   a c h i e v e  a n   a c c e p ta b l e   S - N r a ti o . T o  tr a n s m i t a k - b i t m e s s a g e  a  d i s ta n c e  d  u s i n g  o u r  r a d i o  m o d e l , t h e  r a d i o e x p e n d s : ) , ( ) ( ) , ( d k E k E d k E amp TX elec TX TX 2 ) , ( d k k E d k E amp elec TX ( 1 ) 0 2 , ) , ( d d if d k k E d k E fs elec TX 0 4 , d d if d k k E mp elec ( 2 ) In   w i r e l e s s   tr a n s m i s s i o n a t te n u a ti o n   o f   s e n d i n g   p o w e r   d e c r e a s e d   e x p o n e n ti a l l y   wi th   t h e i n c r e a s i n g tr a n s m i s s i o n   d i s ta n c e E q u u a ti o n ( 1 )   r e p r e s e n ts   th e   a m o u n o f   e n e r g y   c o n s u m e d   f o r tr a n s m i tti n g k b i ts   o f   d a t a   to d d i s ta n c e E q u a ti o n ( 3 )   r e p r e s e n ts   th e   a m o u n o f   e n e r g y c o n s u m e d   f o r   r e c e i v i n g k b i ts   o f   d a ta   w h i c h   i s   c a u s e d   o n l y   b y   c i r c u i l o s s T o   r e c e i v e k b i t m e s s a g e , th e  r a d i o  e x p e n d s : ) ( ) ( k E k E elec RX RX k E k E elec RX ) ( ( 3 ) He r e   d   r e f e r s   th e   tr a n s m i s s i o n   d i s ta n c e   i . e d i s ta n c e   b e t w e e n   a   m e m b e r - n o d e   a n d   i ts c l u s te r - h e a d   o r   b e t w e e n c l u s te r - h e a d   a n d   b a s e   s ta ti o n   ( B S ) ; d 0 i s   th r e s h o l d   d i s t a n c e ; E elec t h e e n e r g y   c o n s u m p ti o n   p e r   b i t   i n   th e   tr a n s m i tte r   a n d   r e c e i v e r   c i r c u i tr y   b y   a   n o d e   h e n d   d 0 a n d d   > d 0 w h e r e ms fs d 0 . F i g u r e 2 . E n e r g y  D i s s i p a ti o n  m o d e l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 3 S e p t e m b e r  2 0 1 5 : 5 5 4 5 6 8 5 6 0 ϵ fs a n d ϵ m p a r e   th e   e n e r g y   c o n s u m p ti o n   c o e f f i c i e n o f   th e   a m p l i f i e r wh e n   th e tr a n s m i s s i o n   d i s ta n c e   i s   l e s s   th a n   th e   t h r e s h o l d   d i s t a n c e f r e e   s p a c e   c h a n n e l   m o d e l   i s   u s e d .   O n th e   c o n tr a r y ,   M u l t i - p a t h   f a d i n g   c h a n n e l   m o d e l   i s   u s e d   p r e s e n i n   E q u a t i o n ( 2 ) .   In   a d d i t i o n   to tr a n s m i s s i o n   a n d   r e c e p ti o n   o f   d a ta ,   d a t a   a g g r e g a t i o n   p e r f o r m e d   a CHs   n e e d s   a   s i g n i f i c a n t a m o u n t o f  e n e r g y   ( E D A ) E n e r g y   Di s s i p a t i o n   M o d e l  i s   s h o w n   i n  F i g u r e 2 . 3 .3 . E A S S P r o t o c o l P r o p o s e d   s c h e m e   i s   a   d i s t r i b u te d   e n e r g y   a w a r e   c l u s t e r i n g   a l g o r i th m It  c o n s i d e r s   b o th s y s t e m   a v e r a g e   e n e r g y   a n d   r e s i d u a l   e n e r g y   i n f o r m a ti o n   o f   n o d e s S i m i l a r   to   th a o f   v a r i o u s e n e r g y   e f f i c i e n t   p r o t o c o l s   l i k e   L E A C H,  S E P E - S E P ,   DE E o u r   p r o p o s e d   s c h e m e   a l s o c o n ti n u e s   wi th   r o u n d   a n d   e a c h   r o u n d   c a n   b e   d i v i d e d   i n to   i n i ti a l i z a ti o n s ta g e   a n d   s ta b l e   w o r k i n g s ta g e S ta r ti n g   o f   a   r o u n d B S   b r o a d c a s ts   HE L L O   p a c k e ts   a m o n g   th e   s e n s o r s   p e r i o d i c a l l y If   th e RS S o f   th e   r e c e i v e d   s i g n a l   i s   g r e a te r   th a n   c l u s te r i n g   th r e s h o l d   th e n   n o   n e e d   to   f o r m   c l u s te r s . B a s e d   o n   s tr o n g e r   R S S ( Re c e i v i n g   S i g n a l S tr e n g t h   In d i c a to r )   n o d e s   c l o s e r   to   th e   B S   a r e s e l e c te d   to   s e n d   th e i r   d a t a   d i r e c t l y   to   B S T h i s   r e g i o n   i s   c a l l e d   d i r e c c o m m u n i c a t i o n   r e g i o n . Re s t o f  th e   n o d e s  f o l l o w d y n a m i c  c l u s te r i n g  t e c h n i q u e . S o E A S S R u s e s  t wo  te c h n i q u e s  to  tr a n s m i t d a ta  to  b a s e  s ta ti o n . T e c h n i q u e s  a r e : a ) Di r e c c o m m u n i c a ti o n N o d e s   i n   th i s   z o n e   s e n d   th e i r   d a ta   d i r e c tl y   to   b a s e   s ta t i o n . No d e s   s e n s e   e n v i r o n m e n g a th e r s   d a ta   o r   i n f o r m a ti o n   a n d   s e n d   i d i r e c tl y   to   b a s e s ta ti o n . b ) T r a n s m i s s i o n   v i a   C l u s te r   h e a d No d e s   i n   th i s   z o n e   tr a n s m i t d a ta   to   b a s e   s t a ti o n th r o u g h   c l u s te r i n g Cl u s t e r   h e a d   i s   s e l e c t e d   a m o n g   n o d e s   a n d   o r g a n i z e   th e m s e l v e s i n to   s m a l l   g r o u p s   k n o wn   a s   c l u s te r s T h e n   Cl u s te r   h e a d   c o l l e c d a ta   f r o m   m e m b e r n o d e s a g g r e g a te   i a n d   tr a n s m i i to   b a s e   s ta ti o n Cl u s te r   h e a d   s e l e c ti o n   i s   m o s t i m p o r ta n t.  B u b e f o r e   p e r f o r m i n g   c l u s te r   f o r m a ti o n   w e   i n tr o d u c e   s l e e p - a w a k e   p o l i c y f o r  th e  s e n s o r s . F i g u r e   3 . N e t w o r k  A r c h i te c t u r e In   W S N d u e  to  l i m i te d  r e s o u r c e s  a n d   v u l n e r a b l e   n a tu r e  o f  i n d i v i d u a l  s e n s o r ,  s e n s o r s  a r e d e p l o y e d   wi t h  h i g h  d e n s i t y .  A s  a  r e s u l t s a m e  a r e a  i s  c o v e r e d  b y  m a n y  s e n s o r   n o d e s . 3 .4 . No d e  P a ir in g B e f o r e   p e r f o r m i n g   c l u s t e r i n g   a   n o d e   h a s   to   s e l e c i t s   n e a r e s t   n o d e .   A   n o d e   s e n d s   a r e q u e s m e s s a g e   F i n d   Ne a r e s Ne i g h b o u r T h e   1 - h o p   n e i g h b o u r   n o d e s   wh i c h   a r e   c l o s e r   to   th a t n o d e   s e n d   a   r e p l y   w i t h   th e i r   d i s ta n c e s   f r o m   th a p a r ti c u l a r   n o d e   a n d   th e y   a r e   i n c l u d e d   i n   E l i g i b l e Ne i g h b o u r   L i s t.  T h e n   th e   n o d e   i n   th e   E l i g i b l e   N e i g h b o u r   L i s t   w h i c h   h a s   m a x i m u m   RS S r a n g e   o f th e   r e c e i v e d   s i g n a l   i s   s e l e c te d   a s   n e x n o d e T h e   two   n o d e s   a r e a d d e d   a s   c o u p l e d   a n d   th e n No d e   P a i r e d   ID  m e s s a g e   i s   b r o a d c a s i n   th e   n e t wo r k A l g o r i t h m   3   p r e s e n ts   th e   m e c h a n i s m   o f n o d e  p a i r i n g . 3 .5 . C lu s t e r   He a d s  S e le c t io n In   o r d e r   to   e f f e c ti v e l y   d e a l   w i t h   th e   h e t e r o g e n e o u s   e n e r g y   c a p a c i ti e s   i n   s e n s o r n e t w o r k s i i s o b v i o u s   th a t   h i g h e r   th e   e n e r g y   a   n o d e   h a s th e   h i g h e r   i s   t h e   p r o b a b i l i t y   o f   i t   to b e c o m e   CH.  T h e   n o d e s   e x c e e d i n g   a v e r a g e   e n e r g y   l e v e l h i g h e r   p r o b a b i l i t y   t o   b e c o m e   CH n o d e s   th a n   t h e   n o d e s   h a v i n g   r e s i d u a l   e n e r g y   b e l o w   th e   s y s t e m   a v e r a g e   e n e r g y   l e v e l If   th e e n e r g y   o f   CH  i s   to o   l o w t h e n   a f te r   r e c e i v i n g   i n f o r m a ti o n   f r o m   a   h a n d f u l   o f   i ts   m e m b e r   n o d e s , Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 E n e r g y   E ff i c i e n t C l u s te r i n g   fo r W i r e l e s s  S e n s o r  N e two r k s  u s i n g  E A S S R ( Y .C h a l a p a th i  Ra o ) 5 6 1 CH  m a y   d i e   b e c a u s e   o f   l o w   o r   d e a d   b a t te r y I n   s u c h   c i r c u m s ta n c e s   th e   i n f o r m a ti o n   th a t h e   CH n o d e   h a s   r e c e i v e d   b e f o r e   i b e c o m e s   d e a d a l s o   g e ts   l o s t.   T o   m i n i m i z e   th e   d a ta   l o s s   E A S S R e l e c ts   a   n o d e   a s   a   c l u s te r   h e a d   b a s e d   o n   t h e   d e c i s i o n   th a t,  t h e   r e m a i n i n g   e n e r g y   o f   th a s e n s o r n o d e   i s   g r e a te r   th a n   s y s t e m   a v e r a g e   e n e r g y De c i s i o n s   a r e   m a d e   b y   n o d e   b a s e d   o n   e n e r g y l e v e l   s h o wn   i n   A l g o r i th m   2 A l g o r i th m   5   g i v e s   th e   c l e a r   p i c t u r e   o f   s e l e c ti o n   a p p r o p r i a t e   c l u s te r h e a d A t h e   s ta r ti n g   o f   c l u s te r   h e a d   s e l e c t i o n   p h a s e   B S   r e c e i v e s   t h e   s ta tu s   o f   th e   c u r r e n t e n e r g y   l e v e l   f r o m   a l l   s e n s o r   n o d e s   i n   t h e   n e t w o r k T h e n   s e l e c t i o n s   o f   p o w e r f u l   n o d e s   a r e   d o n e b a s e d   o n   th e   r e c e i v e d   e n e r g y   v a l u e s .   T h e   B S   c o m p u te s   th e   a v e r a g e   e n e r g y   l e v e l   o f   th e   a c ti v e n o d e s   a s  f o l l o w s : m E E resi avg ( 4 ) W h e r e m i s  th e  to t a l   n u m b e r  o f  a c ti v e   n o d e s ( N ) ; E res i i s  n o d e s  r e s i d u a l  e n e r g y . S o E A S S p r o to c o l   u s e s E avg to   b e   th e   m a i n   p a r a m e te r   f o r   s e l e c ti n g   CHs   a n d   h a n d l e we l l   th e   h e t e r o g e n e o u s   e n e r g y   c a p a c i t i e s   a m o n g   th e   s e n s o r   n o d e s   c o n s i d e r i n g   s y s t e m   a v e r a g e e n e r g y   i n   e a c h   r o u n d A f te r   B S   b r o a d c a s ts   a v e r a g e   e n e r g y   o f   th e   n e t w o r k n o d e   h a v i n g r e m a i n i n g   e n e r g y   g r e a t e r   th a n   o r   e q u a l   to   th e   s y s te m   a v e r a g e   e n e r g y   i n c l u d e   th e m s e l v e s   i n   t h e s e o f   e l i g i b l e   c l u s t e r   h e a d s If  a   n o d e   f i n d s   i ts E res i   E avg th e n   i s e n d s   a   r e q u e s m e s s a g e   to f i n d   e l i g i b l e   n e i g h b o u r s T h e   1 - h o p   n e i g h b o u r   n o d e s   wh i c h   a r e   c l o s e r   to   th a n o d e   s e n d   a   r e p l y wi th   th e i r   E n e r g y   C o n s u m p ti o n   Ra te E ecr i n   p r e v i o u s   r o u n d T h e   n o d e   w h i c h   h a s   m i n i m u m e n e r g y   c o n s u m p ti o n   r a t e   i n   p r e v i o u s   r o u n d   a n d   wi th E resi   E avg i s   s e l e c te d   a s   CH   n o d e wh e r e e n e r g y  c o n s u m p ti o n  r a te   i s  a s  f o l l o w s : 1 0 r E E E resi ecr ( 5 ) In   o r d e r   t o   a s s u r e   a v e r a g e   n u m b e r   o f   CHs ( P   X   N )   n u m b e r   CHs   a r e   s e l e c t e d   f o r   N n u m b e r  o f  a l i v e  n o d e s   a t e a c h  r o u n d P  i s  t h e  d e s i r e d   p e r c e n ta g e   o f  CHs  p e r  r o u n d . 3 .6 . D a t a T r a n s m i s s io n  a n d  Da t a   A g g r e g a t io n In   th i s   p h a s e a l l   n o d e s   i n   A c ti v e - m o d e   tr a n s m i th e i r   s e n s e d   d a t a   t o   C d u r i n g   th e i r a s s i g n e d   T DM A   s l o ts .   No d e s   i n   S l e e p - m o d e   d o   n o p a r ti c i p a te   a n d   t h u s   s a v e   th e i r   e n e r g y   b y tu r n i n g   th e i r   tr a n s c e i v e r   o f f T h e   s e l e c te d   CH s   b r o a d c a s t,  b r o a d c a s ts   i ts   Cl u s te r   h e a d a d v e r ti s e m e n m e s s a g e A l l   n o n - Cl u s te r   h e a d   a c ti v e   n o d e s s e n d s   j o i n i n g   r e q u e s m e s s a g e   to th a c l u s te r   h e a d f r o m   w h i c h   i r e c e i v e d   th e   h i g h e s t   RS S I.  C l u s te r   h e a d   a c c e p ts   th e   j o i n i n g r e q u e s a n d   f o r m s   r e s p e c ti v e   c l u s te r s T h e n   CHs   a g g r e g a te   r e c e i v e d   d a t a   f r o m   e a c h   n o d e   a n d tr a n s m i to   B S .   Da t a   a g g r e g a ti o n   m a y   b e   c o n s i d e r e d   to   b e   a n   e f f e c ti v e   t e c h n i q u e   to   c o m p r e s s th e   a m o u n o f   d a ta   s e n t o   B S D u e   to   d a ta   a g g r e g a ti o n   te c h n i q u e   a   n o t i c e a b l e   a m o u n o f e n e r g y   i s   s a v e d . If   th e r e   a r e N to ta l   n u m b e r s   o f   n o d e s   a n d X i s   th e   o p ti m a l   n u m b e r   o f   CHs   th e n th e  a v e r a g e   n u m b e r  o f  n o d e s  i n   e a c h  c l u s te r   w i l l  b e : 1 X N ( 6 ) In   o r d e r   to   tr a n s m i d a ta ,   th e   r a d i o   o f   a   n o n - CH  n o d e   d i s s i p a t e s E TX to   r u n   th e tr a n s m i tte r   c i r c u i tr y   a n d E a m p f o r   tr a n s m i a m p l i f i e r   to   a c h i e v e   a c c e p ta b l e   S NR  ( S i g n a l - to - No i s e Ra ti o ) S o f o r   tr a n s m i s s i o n   o f k c b i m e s s a g e   a   n o n - CH  n o d e   e x p a n d s   f o l l o wi n g   th e   f i r s o r d e r r a d i o  m o d e l . 2 1 toCH c amp c TX CH non d k k E X N E ( 7 ) W h e r e 2 toCH d i s  th e  d i s ta n c e  b e t we e n   n o d e s  a n d  CHs . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 3 S e p t e m b e r  2 0 1 5 : 5 5 4 5 6 8 5 6 2 T o  r e c e i v e   d a ta  f r o m  n o n - CH n o d e  b y  t h e  r a d i o  o f  CH i n  e a c h  c l u s te r  e x p a n d s : 1 X N k E E c RX receive ( 8 ) W h e r e , E RX i s   e n e r g y   d i s s i p a te d   b y   r e c e i v e r   c i r c u i tr y   f o r   r e c e i v i n g   d a t a E n e r g y   d i s s i p a te d   b y CH to   a g g r e g a t e  d a ta  r e c e i v e d  f r o m  i ts  a s s o c i a te d   n o d e s . X N k E E c DA avg ( 9 ) T r a n s m i s s i o n  e n e r g y E T d i s s i p a te d  b y  CH  to  tr a n s m i t a g g r e g a te d  d a t a  to  th e  B S  i s : 2 toBS A amp A TX T d k k E E ( 1 0 ) W h e r e k A i s   a g g r e g a te d   d a ta   a n d 2 toBS d i s   t h e   d i s ta n c e   b e t w e e n   CH  a n d   B S T o ta l   e n e r g y d i s s i p a te d   b y   CH  i n  a  r o u n d  i s : T avg receive CH E E E E ( 1 1 ) T o ta l   e n e r g y   d i s s i p a te d   b y   CH  i s   th e   e n e r g y   d i s s i p a t e d   i n   r e c e p t i o n   o f   d a ta   f r o m   i ts a s s o c i a te d n o d e s   s h o w n   i n   E q u a ti o n ( 8 ) ,   a g g r e g a ti o n   o f   r e c e i v e d   d a ta   s h o wn   i n   E q u a ti o n ( 9 ) a n d   tr a n s m i s s i o n   o f   th a d a ta   to   th e   B S   s h o w n   i n   E q ( 1 0 ) .   A f te r   p e r f o r m i n g   a g g r e g a t i o n   e a c h CH s e n d s  c o n c i s e  d a ta  t o  t h e  B S . A l g o r i t h m   o f   E n e r g y   A wa r e   S l e e p   S c h e d u l i n g   R o u t i n g   P r o to c o l   ( E A S S R )   i s   d e p i c te d b e l o w . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 . S e n s i n g R e g i o n S e l e c ti o n ( ) T h i s   a l g o r i t h m   d e te r m i n e s   th e   r e g i o n   wh e r e   c l u s te r i n g   i s r e q u i r e d . In p u t : P o s i ti o n   o f th e  s e n s o r  n o d e s  a n d   B S . O u tp u t:  Di r e c t tr a n s m i s s i o n  r e g i o n , c l u s te r i n g  r e g i o n . b e g i n fo r  a   g i v e n  s i m u l a ti o n  t i m e  T  d o B S  b r o a d c a s ts  H E L L O   p a c k e ts  p e r i o d i c a l l y . i f a  s e n s o r  n o d e   l i s te n   HE L L O   p a c k e t t h e n Re p l y  wi th  r e s i d u a l  e n e r g y . i f th e  RS S o f t h e  r e c e i v e d  s i g n a l  R S S I c h th e n N o  n e e d   to  f o r m  c l u s te r s . e l s e C l u s te r i n g   o c c u r s  a c c o r d i n g  t o  C l u s te r S e l e c ti o n ( ) E n d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 . Cl u s te r S e l e c t i o n ( ) : T h i s   a l g o r i th m  g r o u p e d  th e  s e n s o r  n o d e s  i n t o  c l u s te r s . In p u t : No .  o S e n s o r   n o d e s ,  In i t i a l  n o d e   e n e r g y , p r o b a b i l i ty   ( p ) , No   o f r o u n d s . O u tp u t:  Cl u s te r  h e a d s , C l u s te r s . b e g i n i f a n y  n o d e   i s  a l i v e  t h e n fo l l o w n o d e P a i r i n g ( )  to  p a i r wi th  c l o s e s t n e i g h b o u r . fo l l o n o d e Cl a s s S ta t u s S e tu p ( )  to  d e c i d e  a b o u t  th e  a c ti v e  n o d e s . i f N o d e . Cl a s s   =  A CT IV E  fo r   a n y  n o d e  t h e n fo r  e a c h  r o u n d  d o B S  c h o o s e  CHs  fo l l o wi n g  CHs e tu p ( ) i f  a  n o d e  i s  C l u s te r   He a d   th e n B r o a d c a s ts  i ts  CH a d v e r ti s e m e n m e s s a g e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 E n e r g y   E ff i c i e n t C l u s te r i n g   fo r W i r e l e s s  S e n s o r  N e two r k s  u s i n g  E A S S R ( Y .C h a l a p a th i  Ra o ) 5 6 3 A l l   n o n - CHs   a c ti v e   n o d e s s e n d s   j o i n i n g   r e q u e s m e s s a g e   to   t h a CH,  fr o m   wh i c h   i t r e c e i v e d  t h e   h i g h e s t R S S I. Cl u s te r  h e a d   a c c e p t s  th e  j o i n i n g  r e q u e s t. F o r m s  r e s p e c ti v e  c l u s te r s . E n d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 . No d e P a i r i n g ( ) : T h i s  a l g o r i th m  c o u p l e d  th e  n o d e s . In p u t : No .  o S e n s o r   n o d e s ,  RS S O u tp u t:  S e t o p a i r e d - n o d e b e g i n A  n o d e   b r o a d c a s ts  a  r e q u e s t m e s s a g e  F i n d _ C l o s e s t _ Ne i g h b o u r  t o  i t s   n e i g h b o u r s . T h e   n e i g h b o u r s  r e s p o n d   r e l i a b l y . T h e  n e i g h b o u r   wi t h  th e   s tr o n g e s t R S S I  i s  s e l e c te d   a s  th e   n e x t n o d e . N o d e _ S t a tu s   =  P A IR E D B r o a d c a s t No d e _ P a i r e d _ ID  m e s s a g e E n d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 . No d e C l a s s S t a tu s S e tu p ( ) T h i s   a l g o r i t h m   s e th e   m o d e   o n o d e   wh e th e r   s wi tc h   to s l e e p  m o d e  o r   a c ti v e  m o d e  f o r  th i s  r o u n d . In p u t : No .  o S e n s o r   n o d e s ,  No d e  r e s i d u a l  e n e r g y . O u tp u t:  S l e e p n o d e ,  A c ti v e   n o d e . b e g i n G e t N p a i r e d  n o d e  s e ts  i n   t h e  n e two r k . i n o d e = =   P A IRE D th e n fo r   e a c h  p a i r  s e t  d o No d e   b r o a d c a s ts  a n   E n e r g y   M s g  m e s s a g e  t o  i ts  n e i g h b o u r i n g   n o d e . R e c e i v i n g   E n e r g y   M s g   fr o m   i ts   n e i g h b o u r i n g   n o d e u p d a te s   i t s   o wn Ne i g h b o u r _ T a b l e . i E ( r ) node >  E ( r ) ne i ghbour th e n S e t  No d e .C l a s s  =   A C T IV E   a n d  No d e . S ta t u s = 1 e l s e T h e  n o d e  B r o a d c a s ts   g o _ T o _ S l e e p  m e s s a g e  t o  n e i g h b o u r s . No d e .Cl a s s  =   S L E E P S e t  No d e . S ta t u s = =  0 No d e s  r e c e i v e  t h e i r  s ta tu s  u p d a t e fo r  a   p a i r  d o i f n e i g h b o u r  n o d e   i s  d e a d   th e n A n o th e r  n o d e   o f th a t  p a i r   a wa k e  f o r  r e m a i n i n g  r o u n d s . e l s e  No d e .C l a s s  =   A CT IV E  fo r  w h o l e  n e two r k l i f e  ti m e . E n d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 . CHs e t u p ( ) : T h i s  a l g o r i t h m   s e l e c t th e   p o we r f u l  n o d e s  a s  c l u s te r  h e a d In p u t No o S e n s o r   n o d e s In i t i a l   n o d e   e n e r g y ,   No d e   Re s i d u a l   E n e r g y E n e r g y Co n s u m p ti o n  r a t e , N o  o f r o u n d s . O u tp u t: Cl u s te r  h e a d s . b e g i n B S  r e c e i v e s  th e  s ta t u s  o f t h e  E r es i fr o m  a l l   n o d e s . T h e n   b a s e d   o n  t h i s   B S  c o m p u t e s  E avg o f t h e   a c ti v e  n o d e s . B r o a d c a s ts  th e   E avg fo r  e a c h   n o d e  h a v i n g  E re s i  E avg d o In c l u d e   i n  t h e  s e o f e l i g i b l e  CHs i f a  n o d e  f i n d s  i ts  E res i  E a vg th e n i t s e n d s  a  r e q u e s m e s s a g e  to  f i n d  e l i g i b l e   n e i g h b o u r s T h e  1 - h o p   n e i g h b o u r   n o d e s  c l o s e r  to  t h a n o d e  s e n d  a  r e p l y  wi t h  th e i r   E ecr o f r - 1 . T h e  n o d e  wh i c h  h a s  m i n   E ecr a n d  w i th  E res i  E avg i s  s e l e c te d  a s  CH  n o d e . E n d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.