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 .   21 ,   N o .   3 M a r c 2021 ,   pp.   15 48 ~ 15 56   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 3 . pp 154 8 - 1556             1548       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   A n   e n e r g y   e f f i c i e n t   o p t i m i z e d   c l u st e r   e st a b l i sh m e n t   m e t h o d o l o g y   f o r   sens o r   n o d e i n   W S N       S h i v s h an k e r   Bi r ad ar 1 T.   S .   V i s h w an ath 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E C E ,   L A E C ,   B i d a r ,   K a r n a t a ka ,   I ndi a   2 D e pa r t m e n t   o f   E C E ,   B K I T ,   B ha l k i ,   K a r na t a ka ,   I ndi a       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 Ju l   1 4 ,   20 20   R e v i s e S e p   1 8 ,   202 0   A c c e pt e N o v   18 ,   2020       T he   c o m pa t i b i l i t y   of   W S N   i s   w i t v a r i o us   a p pl i c a t i o ns   s uc a s ;   he a l t hc a r   e a nd   e nv i r o nm e n t a l   m o ni t o r i ng .   W he r e a s   no de s   pr e s e nt   i n   t h a t   ne t w o r ha v e   l i m i t e ba t t e r y - l i f e   t ha t   c a us e   d i f f i c ul t y   t o   r e pl a c e   a n r e c ha r g e   t ho s e   ba t t e r i e s   a f t e r   d e pl o y m e nt .   E n e r g y   e f f i c i e nc y   i s   a   m a j o r   pr o bl e m   i t h e   pr e s e n t   s i t ua t i o n.   I pr e s e nt ,   m a ny   a l g o r i t hm s   ba s e o e ne r gy   e f f i c i e nc y   ha v e   be e i n t r o duc e t o   i m pr o v i s e   t he   c o ns e r v a t i o o f   e ne r gy   i W S N .   T he   L E A C H   a l go r i t hm   i m pr o v i s e s   t h e   ne t w o r l i f e t i m e   i c o m pa r i s o n   t o   di r e c t   t r a ns m i s s i o a n m u l t i - ho p,   bu t   i t   ha s   s e v e r a l   l i m i t a t i o ns .   T he   s e l e c t i o o f   C H s   c a be   r a ndo m l y   do ne   t ha t   do e s n t   c o nf i r m   t he   o pt i m a l   s o l u t i o n,   pr o pe r   di s t r i bu t i o a nd  i t   l a c ks   dur i ng   c o m pl e t e   ne t w o r m a na g e m e nt .   T he   c e nt r a l i z e E E   o pt i m i z e c l u s t e r   e s t a b l i s hm e n t   a ppr o a c ( O C E A )   f o r   s e ns o r   no de s   i s   p r o po s e t o   de c r e a s e   t he   a v e r a g e   e ne r gy   di s s i p a t i o a n pr o v i de   s i g ni f i c a n t   i m p r o v e m e nt .   T he   p r o po s e E E   W S N   m o de l   w i t t he   s e ns o r   no de s   i s   e x a m i n e und e r   a   r e a l - t i m e   s c e na r i o   a nd  i t   i s   c o m pa r e w i t s t a t e - of - a r t   t e c hni q ue s   w he r e   i t   ba l a nc e s   t h e   e n e r g y   c o ns um pt i o o f   t h e   ne t w o r a nd  de c r e a s i ng   t he   c l us t e r   he a n um be r .   Ke y w or d s :   B a s e   s t a t i o n   Cl us t e r   h e a d   E n e rgy   e ff i c i e n t   L ow   e n e r gy   a da pt i v e   c l us t e r i ng  hi e ra r c h y   W i r e l e s s   s e n s o n e t w o r   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S h i v s h a n ke B i ra d a r   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c   a n d   Co m m u ni c a t i o E ngi n e e ri n g   L i n g a r a j   A ppa   E ngi n e e ri n g   Co l l e ge   B i da r,   K a rna t a ka ,   I n d i a   E m a i l :   s hi v du r ga . b i r a d a r @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     W S N   i s   a   r e a l - t i m e   e n v i r o nm e nt   a n i t   us ua l l y   c o n t a i n s   s e ve ra l   t y pe s   o us e r   de v i c e s .   T h e   m a i n   a i m   of   t h e s e   m e c ha n i s m s   i s   t o   s e n s e   t h e   d a t a   f r o m   t h e   de pl oy e e n v i r o n m e n t   a nd  t ra n s f e r   t o w a r ds   B S   [1] .   W S N   di s c ov e r   b r o a ut i l i z a t i o n   i n   m a n y   f i e l ds   l i ke   m i l i t a r y   a ppl i c a t i o n s ,   e n v i r o n m e n t a l   m o n i t o ri n g,   t a r ge t   t r a c ki ng  a n d   s t r uc t u ra l   h e a l t h   m o n i t o r i ng .   W S N   i s   c o m pos e of   s pa t i a l l y   di s pe r s e s e n s o r s   t h a t   m o ni t o r   t h e   p h y s i c a l   pa r a m e t e r s   a n e n v i r o nm e nt a l   [2] .   I t   i nt e ra c t s   a nd  ga t h e r s   t h e   da t a   t o   t h e   s i n n o de   f o r   t h e   a n a l y s i s   of   t h e   e n d - us e r .   T r a n s m i t t i n d a t a   pa c ke t s   f r o m   n o de s   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   c a n   b e   a c c o m pl i s h e by   v a r i o us   r o ut i n g   t e c hn i q ue s .   B e c a us e   of   l i m i t e n o de s   of   pow e r   s uppl i e s ,   t h e s e   t y pe s   of   c o m po n e n t s   m us t   b e   t a ke t h e   b e n e f i t s   a s   m uc a s   t h e y   c a n   [3] .   T h e   c l us t e r i n g   a p p r o a c h   c o m e s   o ut   t o   b e   a   ve r y   e ffe c t i ve   a n d   m o s t   pr o m i s i n m e t h o t o   i m p r o v e   t h e   E E   [4] .   P a s t   f e w   y e a r s ,   m a n y   a l go r i t hm s   l i ke   E E   b a s e c l us t e r i n r o ut i n ha v e   b e e n   i nt r o duc e t o   i m p r o v i s e   t h e   c o n s e r v a t i o o f   e n e r g y   i n   W S N   [3 - 5].   R e c e n t l y ,   m a n y   t y pe s   of   r e s e a r c h a v e   c o m e   up  w i t v a r i o us   i de a s   i o rde t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r gy   a n i m p r o v i s e   t h e   n e t w o r l o nge v i t y   fo r   p r o pe r   r e s o ur c e   u t i l i z a t i o n .   I t hi s   p r o c e s s ,   t h e   r o ut i n g   a l go r i t hm   pl a y s   a   v i t a l   r o l e .   Cl us t e ri n g   c o n s t r uc t s   hi e ra r c h y   c l us t e r s   o r   s e t s   o f   t h e   s e n s i ng  n o de s ,   w h i c h   ga t h e r s   a n d   t r a n s m i t s   da t a   t o   i t s   CH .   T h e   CH   gr o ups   t h e   da t a   a n d   t ra n s m i t s   t o   B S / s i nk  t ha t   a c t s   a s   m i ddl e w a r e   a m o n 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       A e ne r g y   e f f i c i e nt   op t i m i z e d   c l us t e r   e s t abl i s hm e n t   m e t ho dol ogy   f or     ( Shi v s ha nk e r   B i r adar )   1549   n e t w o r a nd  e n d - u s e r .   L E A CH   a n d   c l us t e r i ng  a l go r i t hm   a r e   t h e   c l a s s i c a l   p r o t o c o l   t h a t   c o n s i de r s   t h e   e n e r gy   fo r   h i e r a r c hi c a l   d a t a   r o ut i n g   [6] .   T h e   n e t w o r c a n   b e   gr o up e o n t o   t h e   c l us t e r s   a nd  S N   (s e n s o n o de w h i c h   s e n ds   t h e i da t a   t o   c o r r e s po n d i n g   CH .   T h e   p r o t o c o l   r a ndo m l y   c h o o s e s   C H s   i n   a   s t o c ha s t i c   m a nn e f o r   e a c h   r o u n d.   CH   i nt e ra c t s   w i t e v e r y   s i n g l e   c l us t e r   n o de   w h i c i s   k n o w n   a s   t h e   SN   t o   s e n s e   a n d   c o l l e c t   t h e   d a t a .   CH   a l l o c a t e s   s c h e dul e s   of   t i m e   di v i s i o n   m ul t i pl e   a c c e s s   ( T D M A t o   i t s   c o rr e s po n di n c l us t e m e m b e r   ( CM ) .   T h e   m e m b e r   n o de   c a n   t ra n s f e r   t h e   da t a   d uri n t h e   a l l o c a t e t i m e - s l o t .   T h e   da t a   c a n   b e   c h e c ke fo r   t h e   r e du nda n c y   a n d   c o m pa c t e b e fo r e   i n t e r a c t i ng  w i t h   t h e   s i n k - n o de .   T h e   CH S   di r e c t l y   i nt e ra c t s   w i t h   B S   i n   t h e   p r o t o c o l   of   L E A C H ;   h e n c e   t h e   c o n s um pt i o n   of   pow e r   i s   t ra n s m i t t i ng  t h e   d a t a   f r o m   CH   t o   B S   t h a t   w i l l   b e   c o m pa r e t o   c o m m u n i c a t i o n   a m o ng  CH s .   A s   a n   o ut c o m e ,   CH s   e xh a us t e i t s   e n e r gy   w i t h i a   s h o rt   t i m e .   O n   t h e   o t h e r   s i de ,   i n   o r de r   t o   o ve r c o m e   t h i s   i s s ue ,   m ul t i - h o c o m m u n i c a t i o n   c a n   b e   ve r y   h e l pf ul ,   b ut   s t i l l ,   i t   i s   n o t   e ff e c t i v e   i s m a l l   n e t w o r ks .   S e l e c t i n CH   i s   t h e   s o ph i s t i c a t e j o b   a s   di ffe r e nt   f a c t o r s   t h a t   h a v e   t o   be   a s s um e fo r   t h e   b e s t   s e l e c t i o n   n o de   i n   a   c l us t e r   [ 7].   T h e s e   di f fe r e nt   f a c t o r s   c o n s i s t   o f   di s t a n c e   a m o n m o b i l i t y ,   t hr o ug h p ut ,   r e s i du a l   e n e r gy ,   a n n o de s   o e ve r y   s i n gl e   n o de .   T h e   a l go r i t h m   of   L E A C H   i m pr o v i s e s   t h e   n e t w o r l i f e t i m e   i n   c o m pa ri s o n   t o   m ul t i - h o a n d i r e c t   t ra n s m i s s i o n   b ut   s t i l l ,   i t   ha s   s e v e r a l   l i m i t a t i o n s .   T h e   s e l e c t i o n   of   C H s   c a n   b e   r a n do m l y   do n e   t ha t   do e s n ’t   c o n f i r m   t h e   o pt i m a l   s o l ut i o n   a n d   p r o pe r   d i s t r i b ut i o n.   T h e   n o de s   w i t h   l e s s   e n e r gy   h a v e   t h e   s a m e   p ri o ri t y   a s   w i t h   hi g h   e n e rgy   l e ve l s   t o   be   s e l e c t e a s   t h e   CH .   W h i l e ,   l o w e r   r e s i du a l   e n e r gy   n o de   a c h i e v e s   c h o s e n   t o   s e r v e   a s   t h e   CH ,   a n q ui c k l y   e xpi r e s   t h e   r e s ul t i n i n   a   s h o rt   n e t w o r s pa n   [8].   L E A CH - M E   [9]  c h o o s e s   t h e   S N   w i t h   a   l o w e r   m o b i l i t y   f a c t or   t o   t a ke   b e n e f i t s   o n   t h e   r o l e   of   C H .   T h e   CB R   (c l us t e r - b a s e r o ut i n g p r o t o c o l   fo r   M N s   ( m o b i l e   n o de s [10]   us e s   t h e   de s i g n   o f   a   c r o s s - l a y e r   t o   m a na ge   m o b i l i t y .   T h e   M B ( m ob i l i t y   b a s e c l us t e r i ng)  [11]  p r o t o c ol   s e l e c t s   S N   t o   C H   o n   t h e   b a s i s   o i t s   r e m a i ni n g   m o b i l i t y   a n e n e r gy .   T h e   m a i n   d ra w b a c of   t h i s   p r o t o c o l   i s   t h e   t hr e s h o l f un c t i o n   t ha t   c h o o s i n t h e   S N   t o   b e   CH   t h a t   m a y   be   v e r y   s m a l l e r   t ha n   t h e   L E A CH ,   be c a us e   i t   i s   m ul t i p l i e s i m u l t a n e o us l y   by   t h e   m ob i l i t y   f a c t o r   a n e n e r gy   f a c t o r   t h a t   l e a ds   t o   un b a l a n c e   CH s   n um b e r ,   t h e r e by   m a xi m i z i ng  t h e   di s s i pa t i o n   o e n e r gy .   M o r e ov e r ,   L E A CH - M E   [12]  ut i l i z e s   t h e   f uz z y   l o gi c   t o   c o m bi n e   m o r e   t ha n   o n e   f a c t o r   f o r   t h e   s e l e c t i o n   o f   C H .   In   t h i s   p a pe r ,   t h e   c e n t r a l i z e E E   c l us t e r i n r o ut i n p r o t o c o l   fo r   s e n s o r   n o de s   i s   i nt r o duc e t o   r e duc e   t h e   a v e r a ge   di s s i pa t i o n   o f   e n e r gy   a n p r o v i de   pr o m i s i ng  i m p r o v e m e n t .   T h e   m a i n   c o n t r i b ut i o n   o t h i s   w o r k:   t h e   o pt i m i z e Cl us t e r i ng  a l go r i t hm   i s   i m p r o v e t h a t   pe r i o di c a l l y   c h o o s e s   t h e   o pt i m a l   s e t   of   t h e   CH s   a c c o r di n t o   a n   a v e r a ge   n o de   of  h y b r i e n e r gy   a n a v e r a ge   s pe e of   n ode .   T h i s   i s   c r uc i a l l y   e m i n e n t   t h a t   i t   u t i l i z e s   t h e   di s t r i b ut e c l us t e ri n p r o t o c o l   i n   o r de r   t o   c h oo s e   t h e   CH s   o n   t h e   b a s i s   of  c ur r e n t   n o de   s pe e a n r e s i d ua l   n o de   e n e r gy .       2.   LI TER A TU R S U R V E Y   In   t h e   pa s t   f e w   de c a de s ,   s e v e r a l   s t ud i e s   h a v e   be e n   de v o t e t o   o pt i m i z i ng  t h e   c l us t e r   s i z e   i n   t h e   W S N s .   T h e   m a i n   i de a   o f   d y n a m i c   c l us t e ri n i s   i n t r o duc e H E E D   [13],   L E A CH   [14]  a i m s   t o   i m p r o v i s e   E E .   A n y w a y s ,   pe r f o r m i n g   t h e   dy n a m i c   c l us t e r i ng  e xe c ut e s   m o r e   ov e r h e a d   o n   t h e   n e t w o r k.   T hi s   p r o b l e m   ha s   b e e n   n o t   s o l v e i n   t h e   m o de l   o un e qua l - c l us t e r i n g - s i z e   ( U CS [15]  a s   t h e   f i r s t   s c h e m e   o f   un e qua l   c l us t e ri n g .   T h e   m a i n   t a r ge t   o f   s c h e m e s   [16 17]  i s   t o   a dd r e s s   t h e   p r o b l e m   o h   h o t - s po t   t ha t   c o ul h a ppe i t h e   c l us t e r s   a r o u n d   B S   s i n c e   t h e s e   t y pe s   of   c l us t e r s   n e e e xt r a   po w e r   t o   r e l a y   d a t a - pa c ke t s   f r o m   t h e   o ut e r   c l us t e r s .   I n   U CS ,   t h e   CH s   c o n s um pt i o n   o f   b a l a n c e e n e r gy   c a n   b e   i m p r o v e by   a dj us t i n t h e   n u m b e r   o f   n o de s   i v a r i o us   c l us t e r s   b a s e o n   t ra f f i c   l o a d.   T h us ,   U CS   i m p r o v i s e   E E   t ha t   o ut c o m e s   i n   t h e   l i f e t i m e   o f   a   l o n ge r   n e t w o r k.   A ddi t i o n a l l y ,   ut i l i z i ng  a   2 - h o o f   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 ha t   l e a ds   t o   r e duc e   t h e   t r a n s m i s s i o n   di s t a n c e   i n   c o m pa ri s o n   t o   t h e   L E A H .   A n y w a y s ,   t h e   n e t w o r i s   pa rt e i n t o   l a y e r s   w h e r e a s   U CS   i s   i na ppl i c a b l e   fo r   t h e   l a r ge r   s i z e   o n e t w o r ks .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   e n e rgy   c o n s um pt i o n   o f   i n t e r - c l us t e r   i s   n o t   a s s um e i n   t h e   U CS .   T h e   ra n do m i z a t i o n   t e c hni que   c a n   b e   di s t r i b ut e e n e r gy   b e t w e e n   S N s   i n   t h e   n e t w o r k.   L E A CH   [ 18 19]  c o n s i de r s   e a c h   n o de   t ha t   ha s   t h e   ra di o   po w e r f ul   t o   r e a c h   d i r e c t l y   t o   t he   s i n n o de .   B ut   o pe r a t i ng  r a d i o   i n   i t s   m a xi m u m   pow e r   t ha t   de pl e t e s   t h e   b a t t e r y   r a p i dl y .   A ddi t i o n a l l y ,   i t   c a n   b e   ob s e r ve t h a t   t h e   c o n s um pt i o n   of  b a l a n c e e n e rgy   i s   a c c o m pl i s h e by   a s s i g n i ng  t h e   l a rge r   s i z e   of   t h e   c l us t e r   t o   CH s   t h a t   b e l o n gi n t o   t h e   o ut e r   l a y e r s .   It   h a s   v e r y   l i t t l e   c o m m uni c a t i o n   [2 0],   w h e r e a s   t h i s   p r o b l e m   i s   n o t   c o n s i de r e i n   t h e   e n e r gy - b a l a n c e d - da t a - g a t h e ri n g   ( E B D G [21].   T o   i m p r o v e   t h e   l i f e t i m e   o t h e   n e t w o r k,   t h e   c ove r a ge   t i m e   o pt i m i z a t i o n - b a s e m e t h o i s   r e p r e s e n t e [22]  t ha t   i nt e nds   t o   c o m put e   t h e   o pt i m a l   s i z e   o f   t h e   c l us t e r   i n   v a r i o us   l a y e r s .   A n y w a y s ,   o n e   of   t h e   m a i de s i r e s   of   s uc h   a   m e t h o i s   s e v e r a l   c l us t e r s ;   h o w e ve r ,   i t   i s   n o t   f e a s i b l e   [23].   A rra n g i n t h e   A C T   (T r a n s m i s s i o n   ra n ge s a n c l us t e r   s i z e s   m e t h o ds   h a v e   be e n   r e p r e s e n t e by   [23]  t h a t   i nt e n ds   t o   ove r c o m e   t h e   pr o b l e m   of   a   h o t   s po t   a n i m p r o v e   t h e   n e t w o r l i f e t i m e .   I t h e   A CT ,   t h e   n e t w o r t o po l o g y   c o n t a i n s   m a n y   l a y e r s   a n c l us t e r   s i z e   t ha t   b e l o n gi n t o   e ve r y   l a y e r   i s   de f i ne a c c o r di n t o   di s t a n c e   f r o m   t h e   B S .   T h e r e fo r e ,   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 .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :   15 48  -   15 56   1550   t h i s   p r o pe rt y   c a n   r e s o l ve   t h e   p r o b l e m   of   a e n e r gy   h o l e .   A n y w a y s ,   c l us t e r s   s i z e   f i t t i n i s   v e r y   l a r ge r   t o   t h e   o ut e r m o s t   c l us t e r s   t ha t   l e a t o   i m p r o v i s i n t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   i n t ra - c l us t e r   a s   o ut e r   l a y e r s .   A ddi t i o n a l l y ,   t h e s e   n e w   l o c a t i o n s   a r e   c h o s e n   a s   t h e   CH   de v i a t e s   f r o m   i de a l   o n e s   a n t hi s   p r o pe r t y   c r e a t e s   v e r y   e n e r gy   di s t r i b ut i o n .   In   [24]  p a r m e t h o de f i n e s   C H   s e l e c t i o n   b a s e o n   t h e   K - M e a n s   a l go r i t hm .   I n   t h e   n e t w o r k,   t h e   S N s   a r e   ga t h e r e i n t o   t h e   c l us t e r s .   B e fo r e   c l us t e r   fo r m a t i o n,   e a c CH   i s   c h o s e n   r a n do m l y   b a s e o n   t h e   m i ni m u m   di s t a n c e   o E uc l i de a n   a m o n M N s   a nd  c e n t r o i po i n t s .   T h e   m a i n   p r o b l e m   w i t h   t h e   pa r m e t h o i s   t h e   t i m e   t h a t   t a ke s   f o r   t h e   f o r m a t i o n   o f   a   c l us t e r.   T h e   E B CA G   b a s e s c h e m e   (e n e r gy - b a l a n c i ng - u n e qua l - c l us t e r i ng - a pp r o a c f o r   g r a d i e nt i s   r e p r e s e n t e by   [25].   T h e   E B CA G   i n t e n ds   t o   i m p r o v i s e   t h e   s i z e   o f   t h e   c l us t e i v a r i o us   n e t w o r l a y e r s   t o   a v o i un b a l a n c e n o de s   of   e n e r gy   c o n s um p t i o n   t ha t   b e l o n gi n t o   t h e   v a ri o us   l a y e r s .   T h e   c l us t e r   s i z e   i s   c o m put e b y   t h e   h e l o f   gr a d i e nt   v a l ue s   o f   C H s   t ha t   a r e   c a l c ul a t e b a s e o r e c e i v e da t a   f r o m   gi v e n   n o de s   w i t h   t h e   g ra di e n t   v a l ue s .   T h i s   m e t h o b a l a n c e s   t h e   CH s   pow e r   c o n s um pt i o n   a s   w e l l   a s   i t   d i s a b l e s   t h e   d i s a dv a n t a ge s   o f   o pt i m i z a t i o n - b a s e d   c l us t e r   s i z e   m e t h o ds .   A n y w a y s ,   E B CA G   c r e a t e s   a   s m a l l e r   s i z e   o f   t h e   c l us t e r   a n d   i t   i s   t h e   o ppo s i t e   of   b e i n t h e   n e t w o r s c a l a b i l i t y .   In   D B S   [26],   t h e   w e a l   po i n t   h a s   b e e n   r e m o v e by   gi v i n t h e   m a t h e m a t i c a l   f ra m e w o r t i m p r o v i s e   t h e   s i z e   o f   t h e   c l us t e r   i n   v a ri o us   n e t w o r l a y e r s .   T h e   D B S   di s t ri b ut e s   n e t w o r i nt o   t h e   c o r o na s .   A f t e r   t h a t ,   v a ri o us   c l us t e ri n m e t h o ds   a r e   i m pl e m e n t e i n   e ve r y   s i n g l e   c o r o n a   t h a t   o ut c o m e s   i n   i m p r o v e d   e n e r gy   c o n s e r v a t i o n   a nd  L B   ( l o a b a l a n c i n g) .   T h e   a l go ri t h m   o f   s ub - c l us t e r i n g   n a m e O CCN   ( o pt i m a l - c l us t e r i ng  i n   c i r c ul a r - n e t w o r ks i s   i n t r o duc e by   [27]  t o   i m p r o v e   t h e   l i f e t i m e   of   n e t w o r a n m i n i m i z e   di s s i pa t e e n e rgy .   In   t h e   e n d ,   c o n s um p t i o n   o f   e n e r gy   c a n   be   i m pr o v e by   di v i n t h e   n e t w o r i n t o   t h e   s a m e   s i z e   o f   c l us t e r s   i n   a   d i s t r i b ut e m a nn e r.   A n y w a y s ,   t h e   s a m e   s i z e   o f   c l us t e r   l e a ds   t o   a   di f f e r e n c e   i n   t h e   c o n s um pt i o n   o f   e n e r gy   dur i ng  i n t e r - c l us t e c o m m u n i c a t i o t ha t   o ut c o m e s   a t   i n i t i a l   n e t w o r pa rt i t i o ni n g .       3.   R ES EA R C H   M ET H O D   A   W S N   m o de l   w i t t h e   m o b i l e   n o de s   (M N s i s   e xa m i n e i n   t h i s   p a pe r.   I t   i s   a s s um e t ha t   t h i s   m o de l   of   t h e   n e t w o r c o n s i s t s   M N s   t h a t   u n i f o r m l y   s c a t t e r e i n   t h e   a r e a   (z   ×   z   m e t e r s a n W S N   c l us t e r e di a g r a m   i s   s h o w n   i F i gu r e   1 .   T h e   a s s u m pt i o n s   o f   t h e   n e t w o r m o de l   a r e   gi v e b e l ow :   a)   T h e   B S   i s   f i xe a n d   l o c a t e i a   s e n s i n g   f i e l s e n s o r .   b)   T h e   F N s   a nd  B S   a r e   n o do i n t h e   e n e rgy   c o n s t r a i n ,   w h i l e   t he   M N s   a r e   t h e   e n e r gy - c o n s t r a i n e d.   c)   E a c h   n o de   k n o w s   i t s   v e l o c i t y ,   c urr e n t   po s i t i o n,   a n d   e n e r gy   l e v e l .   d)   E a c h   n o de   c a n   us e   t h e   po w e r   s e t t i n t o   c h a nge   t h e   n u m b e o f   t r a n s m i t t e po w e r   v i a   R S S (R e c e i v e d - S i g n a l - S t r e n gt h - I n d i c a t i o n ).           F i gu r e   1 .   W S N   C l us t e r e D i a g ra m       T h e s e   a b ove - gi v e n   a s s um p t i o n s   a s   r e a s o na b l e   f o r   s e v e r a l   r e a l   n e t w o r ks .   S uc h   a s   F N s ,   c a b e   pow e r e by   t h e   h e l o e n e r gy   h a r v e s t i n a n ha v e   a   c o n t i n uo us   s uppl y   of   p ow e r   [28].   I n   t hi s   c a s e ,   e a c h   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       A e ne r g y   e f f i c i e nt   op t i m i z e d   c l us t e r   e s t abl i s hm e n t   m e t ho dol ogy   f or     ( Shi v s ha nk e r   B i r adar )   1551   n o de   k n o w s   i t s   c urr e nt   s pe e a n po s i t i o n   t ha t   c a n   b e   ob t a i n e by   l o c a t i o n   a n d   G P S   a l go r i t h m s   [ 29,   30] .   S i m i l a rl y ,   e a c h   n o de   c a e v a l ua t e   i t s   l e v e l ;   o f   e n e r gy   a c c o r di n g   t o   s pe c i f i c   ha r dw a r e   o f   t h e   e n e r gy   m o de l .     T h e   M N s   e n e r gy   c o n s um p t i o n   i s   m e a s u r e b y   s i m i l a r   m o de l   a s   i [31 ],   w h e r e   t h e     di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   r e c e i v e r   a n d   t ra n s m i t t e i s   c o n s i de r e d.   If     di s t a n c e   i s   l e s s e r   t o   c o n s i de r e d   0   t hr e s h o l t h e n   t h e   o pe n   s pa c e   c ha nn e l - m o de l   i s   c o n s i de r e d   w i t e n e r gy   l o s s   ( o e l s e   t h e   m o de l   o f   m ul t i p a t c h a nn e l   ( i s   c o n s i de r e d.   S o   i o r de t o   s e n d   a n d   r e c e i v e     nu m b e o f   b i t   m e s s a ge   s i g na l   a t     di s t a n c e ,   t h e   c o s t   of  t r a n s m i t t i ng  a n d   r e c e i v i n a r e   g i v e n   a s ;     ( , ) =      +    (1)     W h e r e     di s t a n c e   i s   l e s s e t h e n   0       D _T   (b , a )=   b   D _e d+ b c _m μ   (2)     W h e r e     di s t a n c e   i s   g r e a t e o e qua l   t o   0       ( ) =        (3)     H e r e ,      de n o t e s   fo r   e n e r gy   di s s i pa t i o n/ b i t   a t   p r o c e s s   of   t ra n s m i t t i n g   a nd  r e c e i v i n g ,   w h e r e      de n o t e s   f o r   pa r a m e t e r   o f   a m pl i fy   e n e r gy   a n c o rr e s po n ds   t o   o pe n   s pa c e   c ha nn e l - m o de l .   M o r e ov e r ,      i s   a   p a ra m e t e r   o f   a m p l i f y   e n e r gy   a n d   c o rr e s po n ds   t o   m ul t i pa t c ha nn e l - m o de l .   A l l   M N s   f r o m   a   n e t w o r i s   gi v e by   = { 1 , 2 , 3 , , } ,     de n o t e s   t h e   t i m e   s c a l e   o f   po l l i n g   ( = 0   1 , 2 , ).   S t a r t i n p h a s e ,   a   r o u n d     fo r   e a c h     t ra n s m i t   m e s s a ge   t o w a r d s   t h e   b a s e   s t a t i o n ,   w h e r e     v a l ue s   ra n ge s   f r o m   t o   .   H ow e v e r ,   t h e   t ra n s m i t t e m e s s a ge   c o n t a i n s   a   n o de   l o c a t i o n,   ( )   pr e s e nt   n o de   s pe e d   a n d   ( )   e n e r gy   l e v e l   of   n o de .     In  a c c o r da n c e   t o   t h i s   t ra n s m i t t e m e s s a ge ,   i ni t i a l l y   b a s e   s t a t i o n   c o m put e s   t h e   a v e r a ge   o f   n o de   e n e r gy   f o l l ow   a s ;     ̅ = 1 ( ) = 1   (4)     A l s o   c o m put e   t h e   a v e ra ge   o f   n o de   s pe e fo l l ow   a s ;     ̅ = 1 ( ) = 1   (5)     W h e r e ,     .   T h e   b a s e   s t a t i o c h o o s e s   a   n um b e o f   n o de s     f r o m     s e t   ( a nd  g i v e n   a s ;     = { 1 2 , if   | 1 2 | 1 2 , if   | 1 2 | <   (6)     T h e   s y m bo l   o f     de n o t e s   f o r   o pt i m a l   c h a nn e l   h e a ds   (CH s n u m b e r   [31] ,   t h e   1 a n d   2   s h o w s   s e t   of  n o de s ,   a n d   | 1 2 |   s h o w s   t h e   c a r di na l i t y   o f   1 2 .   M o r e o v e r ,   e n e rgy   l e ve l   o f   n o de s   i s   a b o v e   t h e n   t h e   t hr e s h o l d/ a v e r a ge   e n e r gy   v a l ue ,   a nd  t h e   c o m put e c u rr e n t   s p e e ds   be l ow   t h e n   t h e   v a l ue   o f   a v e r a ge   s pe e i s ;     1 = | ( ) ̅ ,   (7)   2 = | ( ) ,   (8)     W h i l e   c o n s i de r i n g   a   c o n d i t i o n   w h e r e   | 1 2 | ,   t hi s   i m p l i e s   t h a t   s e t   o f   n o de s   i n     a r e   ha v i n g   l o w   s p e e ds   a n d   h i g e n e rgy   l e v e l s   a r e   qu a l i f i e t o   b e c om e   CH s   duri n g   t ha t   pa rt i c ul a r   r o u n d .   W h e r e a s   c o n s i de r i ng   a   c o n di t i o n   | 1 2 | < ,   t h i s   i m pl i e s   t h a t   s e t   o f   n o de s   i n     a r e   h a v i n g   l o w   s pe e ds   o h i g e n e r gy   l e v e l s   a r e   p r o b a b l e   t o   be c o m e   CH s   duri n g   t ha t   p a r t i c ul a r o und.     T h e   s e t   o f   n o de s   f r o m     i s   c o n s i de r e t o   pe r f o r m   a o pt i m i z a t i o p r o c e s s   t o   ge t   o pt i m a l   CH s   t ha t   b e c o m e s   C H s   a t   a   pa r t i c ul a r   r o u n d.   H e r e   s e ve r a l   p r o c e s s i n l e v e l s   i s   us e t o   g e t   o pt i m a l   CH s   s uc h   a s ;   i n i t i a l i z a t i o l e v e l ,   n e i g h b o r h o o f i n d i n g   l e v e l   a n d   f i na l / c o m pl e t i o l e v e l .   A t   i ni t i a l i z a t i o n   l e v e l ,   i ni t i a l l y   s t o c h a s t i c a l l y   s e t   of   CH s   i s   ge n e r a t e a n d   de n o t e by   = { 1 , 2 , 3 , }   f r o m     a n d   =   0   i n   o r de r   t o   e n s u r e   | | = .   A t   n e i g h b o r h o o f i n di ng  l e v e l ,     =   + 1   i s   c o n s i de r e t o   f i nd  o ut   a   n o v e l   s e t   of   n o de s   ,   w h i c h   s h o w s   r a n do m   pe rt u r b a t i o n   o f     n o de s .   T h e r e fo r e ,   t h e   n e w   ̃   a n d   ̃   c oo r di na t e s   o f   n o de s   i n     a r e   c o m put e t hr o ug   a n d     c oo r di n a t e s   o f   n o de s   i n   .   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 .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :   15 48  -   15 56   1552   ̃ = + r a n d (  ,  )   (9)     ̃ = + r a n d (  ,  )   (10)     W h e r e ,   ra n d   f u n c t i o n   i s   c o n s i de r e d   t o   ge n e r a t e   t h e   ra n do m   n u m b e r s   a n d      de n o t e s   t h e   m a x i m a l   c h a nge   a t   c u rr e n t   r a ndo m   pe r t u r b a t i o n.     A f t e r w a r ds ,   i t   s e a r c h   t h e   n e i g h b o rh o o n o de s   i n     w h i c h   ha s   l o c a t e n e a t o   ( ̃   , ̃ ),   s o   o n   t h e s e   n o de s   s e l e c t s   a   n o ve l   s e t   o f   C H s   a n de n o t e b y   ̂   (t h i s   c a n   b e   i n f e r   a s   = | | = | | = | ̂ | ).   I n   p r e s e n t   s t a t e   i s   p r e s e n t e t hr o ug h     s e t   of   CH s   w i t h   ( )   c o s t   f un c t i o n   a nd  i t s   n e i g h b o r h o o s t a t e   i s   p r e s e nt e t hr o ug h   ̂   s e t   o f   C H s   w i t h   ( ̂ )   c o s t   f un c t i o n.   A t   c o n s i de r e d     i t e r a t i o n,   t h e   p r e s e n t   s t a t e     w i l l   c h a nge   t o   ̂   n e i g h b o r h o o s t a t e   a n t h e   p r o b a b i l i t y   c a b e   c o m put e a s   f o l l ow s ;     ( ̂ ) = e x p [ ( ̂ ) ( ) /     ]   (11)     T h e   a b ov e   gi v e n   e qu a t i o (1 1)   i s   t rue   w h e n   ( ̂ ) ( ) ,   o t h e r w i s e   t h e   p rob a b i l i t y   of   ̂   w i l l   b e   o n e .   W h e r e ,     de n o t e s   f o r   c o n t r o l   f a c t o pa ra m e t e a n d   g i v e n   b y ;     = × 20   (12)     W h e r e ,     i s   h y pe r   pa ra m e t e r   v a l ue   t ha t   r a ngi n g   f r o m   100   t o   10000.   T h e   c o m put e v a l ue   of     h e l t o   de c i de   t h e   go o c l us t e r s   a n d   f un c t i o n   ( . )   s i g n i f i e s   t h e   c o s t   f un c t i o a s ;       ( ) = mi n , (   , ) = 1   (13)     W h e r e ,   d i s t a n c e   i b e t w e e n   t h e     n o de   a n d     c h a nn e l   h e a d   i s   gi v e by   ( . ) .   If     pr e s e n t   s t a t e   b e c o m e   ̂   n e i g h b o rh o o s t a t e   t h e n   = ̂ .   In  f i na l   l e v e l ,     s t a n ds   f o r   c o n s i de r e d   t o t a l   i t e ra t i o n s ,   w h e r e     i s   g r e a t e o e qua l   t o     t h e a l go ri t hm   i s   t e rm i na t e o t h e r w i s e   i t   a ga i n   go   t o   n e i g h b o rh o o f i n di n l e v e l .   O n c e   t h e   de t e rm i na t i o n   o o pt i m a l   CH s   a r e   do n e ,   t h e   b a s e   s t a t i o n   us e t o   b r o a dc a s t   t h e   m e s s a ge   w h i c c o n s i s t   o f   CH ’s   ID   f o r   e ve r y   n o de   pr e s e nt   i n   a   n e t w o r k.   H ow e ve r ,   a   p a r t i c ul a r   n o de   ID   s a m e   t o   CH ’s   ID   t h e n   i t   b e c a m e   a   CH .   E l s e   t h e   n o de   s e l e c t s   i t s   s l o t   of  T D M A   fo r   pr o c e s s   of  ‘da t a - t r a n s f e r’  a n n o de   f a l l s   de a t i l l   t h e   t i m e   h a s   c o m e   t fo r w a r d   s i g na l   t o   i t s   CH .       4.   R ES U LTS   A ND  D IS C U S S I O N     In   t hi s   s e c t i o n ,   t h e   a u t h o r s   p r o v i de r e s ul t   a n s i m ul a t i o a na l y s i s   of   o ur   p r o po s e O CE A   w i t r e s pe c t   t o   o t h e r   s t a t e - of - a r t   t e c hn o l o gi e s .   T h e   s i m u l a t i o i s   c a rr i e o ut   i n   M a t l a b - 2016b   w i t h   s y s t e m   c o n f i gur a t i o n   o f   12G B   R A M ,   Int e l   i p r o c e s s o r   a n d   l a t e s t   W i n do w s   o p e r a t i n g   s y s t e m .   A   W S N   m o de l   w i t h   t h e   s e n s o r   n o de s   i s   e xa m i n e a n i t   i s   a s s um e t ha t   o ur   ne t w o r m o de l   c o n s i s t s   o 200  n um b e r   o f   s e n s o r   n o de s   t ha t   u n i f o r m l y   s c a t t e r e i n   t h e   100  100 - m e t e r   m o ni t o ri n a r e a .   T h e   a s s um p t i o n s   of   t h e   n e t w o r m o de l   ha v e   b e e n   m a de   w h e r e ;   t h e   F N s   a n d   B S   a r e   n o do i n g   t h e   e n e r gy   c o n s t r a i n ,   w h i l e   t h e   M N s   a r e   t h e   e n e r gy - c o n s t r a i n e d.   M o r e o ve r ,   e a c h   n o de   kn o w s   i t s   ve l o c i t y ,   c ur r e n t   po s i t i o n,   a nd  e n e r gy   l e ve l   a nd  c o n s i de r e a s s um p t i o n s   a r e   r e a s o n a b l e   f o r   s e v e r a l   r e a l   n e t w or ks .     It   i s   k n o w n   t h a t   L E A CH   a ppr o a c h   s a v e s   t h e   e n e r gy   of   n ode s   i n   o r de r   t o   o pt i m i z e   e ff i c i e n c y   of  n e t w o r i s o m e   a s pe c t s ,   b ut   i t   l a c ks   du r i ng  c o m pl e t e   n e t w o r m a na ge m e n t .   I a d di t i o n,   i t   i s   n o t   m uc h   e ff i c i e n t   t o   b a l a n c e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o n e t w o r a n t o   s e l e c t   t h e   c l us t e r   h e a ds   s um .   T h e   O CE A   a l go ri t hm   pe r i o di c a l l y   c h o os e s   t h e   o pt i m a l   s e t   o f   t h e   CH s   a c c o r di n t o   a n   a v e r a ge   n o de   of   h y b r i e n e r gy   a n d   a v e r a ge   s pe e o f   n o de .   T o   c o m pa r e   w i t o ur  p r o po s e a ppr o a c h ,   e n e r gy   b a l a n c e   c l us t e r i ng  r o ut i n a l go r i t h m   ( E B - CR A i s   c o n s i de r e [32] .   I n   [32] ,   t h e y   r a n do m l y   s c a t t e r e 200  n o de s   i n   t h e   100 m   100 m   a r e a ,   w hi c h   i s   s i m i l a r   a s   pe r   o ur   s i m ul a t i o n   i n i t i a l i z a t i o n .   T h e   E B - CR A   i s   p r o po s e fo r   c l us t e r   h e a s e l e c t i o a n d   B S   c o m m u n i c a t i o n,   i t   c o n s i de r s   t h e   n o de   r e s i dua l   e n e r gy   a n di s t a n c e   be t w e e n   t he   B S   a n CH .   T h e r e fo r e ,   t h e   po s s i b i l i t y   of   n o d e   e n e r gy   i s   t b e   de s i gn a t e a s   t h e   CH   a n t h e   CH   i s   u s e a t   t h e   pr o c e s s   of   da t a   t ra n s m i s s i o n   due   t o   m o r e   di s t a n c e   f r o m   t h e   B S .   M o r e o v e r ,   t h e   A CO   a l go ri t hm   [32]   ha s   pe r f o r m   b e t t e t ha n   t h e   L E A CH   a l go r i t hm ,   s t h e   a u t h o r s   c o n s i de r   t h i s   a pp r o a c h   f o r   CH   e n e rgy   c o n s um pt i o n   c o m pa r i s o n .   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       A e ne r g y   e f f i c i e nt   op t i m i z e d   c l us t e r   e s t abl i s hm e n t   m e t ho dol ogy   f or     ( Shi v s ha nk e r   B i r adar )   1553   F i gu r e   s h o w s   t h e   o pt i m i z e c l us t e r   e s t a b l i s h m e n t   a n l o c a l i z a t i o n   o f   C H s ,   w h e r e   (a r e p r e s e n t s   a t   po l l ,   (b r e p r e s e n t s   a t   10  po l l   a n (c r e p r e s e nt s   a t   5 00  po l l .   It   i s   c l e a r l y   n o t e t h a t   w h i l e   i n c r e a s e   i n   po l l i n g   n u m b e r   o r   i t e r a t i o o r   r o u n d,   t h e   n u m b e r   o f   c l us t e r s   ha s   i nc r e a s e b ut   a f t e r   s e v e r a l   po l l i n r o u n i t   i s   n o t   i n c r e a s i ng.   W hi c h   s t a t e s   t h a t   i t   ha s   a c h i e v e i s   o pt i m a l   c l us t e r   num b e r.   I n c r e a s i n i n   num b e r   o f   po l l i ng,   t h e   l o c a l i z a t i o n   o f   CH s   i s   go i ng  t o   b e t t e r   a n b e t t e r .   CH   n o de s   e n e r gy   c o n s um pt i o n s   i s   v e r y   e s s e n t i a l   i n di c a t o r   t o   e v a l ua t e   n e t w o r e ff i c i e n c y   a n pe r f o r m a n c e ,   F i gu r e   s h o w s   e n e r gy   c o n s um pt i o n   (J o ul e s of   CH   a s   pe r   po l l i n g   n u m b e r .   I t   s h o w s   t h a t   a s   pe i n c r e m e n t   o f   p o l l i n g ,   t h e   e n e rgy   c o n s um pt i o n   CH s   i a   n e t w o r i s   de c r e a s i ng.   I n   c a s e ,   po l l i n r o u n de l a y   t i m e   i s   m o r e   c o m pa r e t o   t hr e s h o l v a l ue   t h e n   t h e   S N   i s   c o n s i de r e t o   b e   de a n o de ,   F i gu r e   r e p r e s e nt s   t h e   n u m b e r   o f   de a n o de s   a s   pe r   po l l i n g   n u m b e r .   W h e r e   i t   s e e m s   t h a t   t i l l   160  po l l i n g   n u m b e r   t h e   de a n o de s   a r e   z e r o   a n d   a f t e r w a r ds   o b s e r v e l i n e a pa t t e rn   b e t w e e n   n u m b e r   o f   de a n o de s   (i . e . ,   r a ngi ng  f r o m   0   t o   60)  a n d   po l l i n g   n um b e (i . e . ,   ra n g i n g   f r o m   1 60  t o   500) .     F i gu r e   s h o w s   t h e   a v e r a ge   n u m b e r   o f   C H s   a s   p e r   po l l i n n u m b e r ,   t h i s   c o m put e by   t a ki n m e a CH s   a t   e a c h   100  po l l s .   I n   F i gu r e   5,   f r o m   po l l s   t 100  a n 101  t o   200,   t h e   a v e r a ge   n u m b e r   of   C H s   i s   s a m e   37.   W hi l e   f r o m   201  t o   300,   301  t 400  a n 401  t o   500,   t he   a ve r a ge   n u m b e r   o C H s   a r e   33,   31,   a nd  27.   It   i n di c a t e s   t h e   a v e r a ge   o f   CH s   c o un t   i s   de c r e a s i n g   a s   pe r   i n c r e a s i n g   i n u m b e r   o f   po l l s .         (a )       (b )     (c )     F i gu r e   2 .   C l us t e r   e s t a b l i s h m e n t   a nd  L o c a l i z a t i o of   CH s ;   (a 1   po l l ,   (b 1 po l l   a nd  (c 500   po l l       F i gu r e   3 .   E n e r gy   c o n s um pt i o o f   CH   a s   pe r   po l l i n g   n u m b e r     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 .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :   15 48  -   15 56   1554       F i gu r e   4 .   N u m b e r   o f   de a n o de s   a s   pe po l l i ng  n u m b e r         F i gu r e   5 .   A v e r a ge   n u m b e r   o f   CH s   a s   pe po l l i ng  n u m b e r       T a b l e   s h o w s   t h e   e n e r gy   c o m pa r i s o n   a t   d i f fe r e nt   n um b e r   o f   p o l l s   a nd  s a m e   t hi n r e p r e s e n t e i n   a   gra p hi c a l   f o r m a t   i n   F i g u r e   6 ,   w h e r e   i t   c o n s i de r e d i f fe r e nt   p o l l   n u m b e r   t o   c o m pa r e   e n e r gy   c o n s um pt i o n s .   A t   100  po l l   n u m b e r ,   o u r   p r o po s e m e t h o do l o g y   h a s   go t   11. 35 %,   64 . 7%  a n 4 5. 8 l e s s   e n e r gy   c o n s um pt i o n   c o m pa r e t o   E B - CR A ,   L E A CH   a n A CO   t e c hni que s .   S i m i l a rl y ,   a t   500  po l l   n u m b e r ,   o ur   p r o po s e d   m e t h o do l o g y   h a s   go t   50. 8%,   75 . 68%   a nd  65 . 11 l e s s   e n e rg y   c o n s um p t i o c o m pa r e t o   E B - CR A ,   L E A CH   a n A CO   t e c hn i q ue s .   It   i n di c a t e s   t ha t   di f f e r e n c e   i n   e n e r gy   c on s u m pt i o n   h a s   i n c r e a s e m o r e   w i t h   i n c r e m e nt   i po l l i n g   n um b e a nd  o u r   p r o po s e m e t h o do l o g y   s h ow s   a b i l i t y   t o   m a na ge   l e s s   e n e r gy   c o n s um pt i o n   a t   CH s .       T a b l e 1.   E n e r gy   c o m pa r i s o a t   di f f e r e n t   n u m b e r   o f   po l l s   N o .   o f   P o l l s   A CO   L E A CH   EB - CR A   O CE A   100   0 . 2 2 8   0 . 3 5 0 1   0 . 1 3 9 4   0 . 1 2 3 5 7 6   200   0 . 2 7 0 9   0 . 3   0 . 1 1 4 1   0 . 1 0 4 7 9 6   300   0 . 2   0 . 2 6 4 9   0 . 0 7 9 1   0 . 0 8 7 3 3 8   400   0 . 1 7 2 3   0 . 3 2 4 8   0 . 1 3 7 6   0 . 0 7 2 4 8 3   500   0 . 1 7 5   0 . 2 5 1 1   0 . 1 2 4 3   0 . 0 6 1 0 4 8             F i gu r e   6 .   G ra p h i c a l   r e pr e s e nt a t i o n   o f   e n e r gy   c o m pa ri s o n   a t   d i f fe r e n t   n u m b e r   o f   po l l 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       A e ne r g y   e f f i c i e nt   op t i m i z e d   c l us t e r   e s t abl i s hm e n t   m e t ho dol ogy   f or     ( Shi v s ha nk e r   B i r adar )   1555   5.   C O N C LU S I O N   In   o r de r   t o   i m p r o v e   t h e   l i f e t i m e   a nd  e ff i c i e n c y   of  t h e   n e t w o r k,   t h e   c o m put a t i o n   o f   o pt i m a l   c l us t e a n l o c a l i z a t i o n   o f   CH s   i s   v e r y   i m po r t a n t .   T h e r e fo r e   i n   t hi s   s t udy   t h e   a ut h o r s   p r o po s e O CE A ,   w hi c h   pe r i o di c a l l y   c h o o s e s   t h e   o pt i m a l   s e t   of   t h e   CH s   a c c o r di n t o   a n   a v e r a ge   n o de   of   h y b r i e n e r gy   a n a v e r a ge   s pe e of   n o de .   In  t h e   r e s ul t   a n a l y s i s   s e c t i o n ,   s h o w s   t h e   l o c a l i z a t i o CH s   i v a r i o us   po l l s ,   e n e r gy   c o n s um pt i o w i t h   r e s pe c t   t o   po l l i ng  r o un d   h a s   a l s o   s h o w n .   It   a na l y z e t ha t   CH   n o de s   e n e r gy   c o n s um p t i o n s   i s   de c r e a s i n g   a s   pe po l l i ng  r o u n d,   w h i c h   v e r y   e s s e n t i a l   i n di c a t o r   t o   e va l u a t e   n e t w o r e ff i c i e n c y   a n pe r f o r m a n c e .   T o   c o m pa r e   w i t h   o u r   p r o po s e a pp r o a c h,   E B - CR A ,   A CO   a n d   v e r y   p o pul a r   L E A CH   p r o t o c o l   i s   c o n s i de r e i t h e   v a l i da t i o pa rt ,   w h e r e   CH   e n e rgy   c o n s um p t i o n   i s   c o m pa re a t   v a ri o us   po l l s .   W h e r e a s ,   O C E A   a pp r o a c h   s h o w s   m uc h   e f f e c t i v e n e s s   t o   b a l a n c e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o o f   n e t w o r a nd  t o   s e l e c t   t h e   c l us t e r   h e a ds   s u m .       R EF ER EN C ES   [ 1]   M a g a de v i ,   N . ,   a nd   K um a r ,   V .   J .   S .   E ne r g y   e f f i c i e nt ,   o bs t a c l e   a v o i da nc e   pa t pl a nn i ng   t r a j e c t o r y   f o r   l o c a l i z a t i o i n   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k ,   C l u s t e r   C om pu t i ng ,   p p.   1 - 7 ,   2 017 .   [ 2]   A k y i l di z ,   I .   F . ,   S u ,   W . ,   a n d   C a y i r c i ,   E . ,   A   s ur v e y   o s e ns o r   ne t w o r ks ,   I E E E   C om m un i c a t i ons   M a gaz i ne v o l .   40 no .   8 ,   pp.   1 02 1 14 ,   2 002 .   [ 3]   G ha r a e i ,   N . ,   B a ka r ,   S .   Z .   M . ,   a n d   P o ur a s l ,   A .   H . ,   I nt e r - a nd  i n t r a - c l us t e r   m o v e m e nt   o f   m o bi l e   s i n a l g o r i t hm s   f o r   c l us t e r b a s e ne t w o r ks   t o   e nha nc e   t he   ne t w o r l i f e t i m e ,”   A H oc   N e t w or k s v o l .   85 ,   pp.   60 - 70 20 19 .   [ 4]   D a g de v i r e n ,   O . ,   a nd   E r c i y e s ,   K ,   G r a ph  m a t c hi ng - ba s e d i s t r i bu t e c l us t e r i ng   a nd  ba c kbo ne   f o r m a t i o a l g o r i t hm s   f o r   s e ns o r   ne t w o r ks ,”   T he   C om pu t e r   J our n al v o l .   53 ,   no .   10 ,   p p.   15 53 - 1575 2010 .   [ 5]   T a t s i s   M . ,   S ko ut a s   N ,   V o uy i o uka s   D . ,   a nd  S ki a n i s   C ,   E ne r gy - a w a r e   c l u s t e r i ng   o f   C o M P - D P S   t r a n s m i s s i o po i nt s ,”   C om p ut e r   C om m un i c a t i ons v o l .   1 35,   p p.   28 - 39 201 9 .   [ 6]   W .   R .   H e i nz e l m a n ,   A .   C ha ndr a ka s a n ,   a nd  H .   B a l a kr i s h na n ,   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 o c o l   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e ns o r   n e t w o r k s ,   i P r o c e e di ngs   of   t he   33r A n nua l   H aw ai i   I nt e r n at i on al   C on f e r e n c e   on  S y s t e m   Sc i e nc e s 2000 ,   p.   10 .   [ 7]   M .   C h a t t e r j e e ,   S .   K .   D a s ,   a nd  D .   T ur g ut ,   A o n - de m a nd  w e i g ht e c l us t e r i ng   a l g o r i t hm   ( W C A )   f o r   a hoc   ne t w o r k s ,   i n   G l o bal   T e l e c om m u ni c at i on s   C onf e r e nc e ,   v o l .   3 ,   pp .   1 697 1 701 ,   2000 .   [ 8]   J .   X u ,   N .   J i n ,   X .   L o u,   T .   P e ng ,   Q .   Z h o u,   a nd  Y .   C he n,   I m pr ov e m e nt   o f   L E A C H   pr o t o c o l   f o r   W S N ,   i F uz z y   Sy s t e m s   an K now l e dge   D i s c ov e r y   ( F SK D ) ,   2012   9 t h   I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on ,   201 2,   pp .   217 4 21 77.   [ 9]   G .   S .   K um a r ,   P .   M .   V .   V i nu ,   a nd  K .   P .   J a c o b,   M o bi l i t y   m e t r i c   ba s e L E A C H - M o bi l e   pr o t o c o l ,   i P r oc .   16 t I n t .   C onf e r e nc e   A d v anc e   C om p.   C om m .   ( A D C O M ) ,   D e c - 2008,   pp .   248 253.   [ 10]   C .   K .   N g ,   N .   K .   N o o r di n ,   a n M .   F .   A .   R a s i d ,   C l us t e r   ba s e r o ut i ng   pr o t o c o l   f o r   m o bi l e   no de s   i 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   C om m . ,   v o l .   61 ,   no .   2 ,   pp .   251 281 N o v .   2 011 .   [ 11]   S .   D e ng ,   J .   L i ,   a nd  L .   S he n ,   M o bi l i t y - ba s e c l us t e r i ng   pr o t o c o l   f or   w i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r ks   w i t m o bi l e   no de s ,   I E T   W i r e l e s s   Se ns o r   Sy s t . ,   v o l .   1,   no .   1,   p p.   39 47 M a r .   2 011 .   [ 12]   J . S .   L e e   a nd  C . L .   T e ng ,   A e nha nc e hi e r a r c hi c a l   c l u s t e r i ng   a p pr o a c f o r   m o bi l e   s e ns o r   ne t w o r ks   u s i ng   f uz z y   i nf e r e nc e   s y s t e m s ,   I E E E   I oT . ,   A ug .   20 17 ,   v o l .   4,   no .   4 ,   pp.   1 095 1 103.   [ 13]   Y o uni s ,   O .   a nd   S .   F a hm y ,   H E E D :   h y br i d,   e ne r gy - e f f i c i e nt ,   d i s t r i b ut e c l u s t e r i ng   a pp r o a c f o r   a ho c   s e n s o r   ne t w o r k s ,”   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   m ob i l e   c om pu t i ng ,   v o l .   3 ,   no .   4 ,   p p.   366 - 37 9,   20 04.   [ 14]   H e i nz e l m a n,   W .   R . ,   A .   C ha n dr a ka s a a nd  H .   B a l a kr i s hna n ,   E ne r g y - e f f i c i e nt   c o m m uni c a t i o p r o t o c o l   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 , ”  P r oc e e di ngs   o f   t he   33r ann ual   H aw a i i   i nt e r n at i on al   c onf e r e nc e   on  I E E E ,   Sy s t e m   s c i e nc e s ,   2000 .   [ 15]   S o r o ,   S .   a nd  W .   B .   H e i nz e l m a n ,   P r o l o ng i ng   t he   l i f e t i m e   o f   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r ks   v i a   u ne qu a l   c l us t e r i ng , ”  P ar al l e l   an D i s t r i bu t e P r oc e s s i ng   S y m pos i um ,   P r o c e e di ngs   19 t h   I E E E   I n t e r na t i o na l .   20 05.   [ 16]   B a g c i ,   H .   a nd  A .   Y a z i c i ,   A e ne r g y   a w a r e   f uz z y   a ppr o a c t o   u ne qua l   c l us t e r i ng   i w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   A ppl i e S of t   C om pu t i n g ,   v o l .   13 ,   no .   4 ,   pp.   1 741 - 174 9,   20 13.   [ 17]   S e l v i ,   G .   V .   a nd   R .   M a no ha r a n ,   B a l a nc e d   un e qua l   c l u s t e r i ng   a l g or i t hm   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k , I - M an age r ' s   J our nal   on   W i r e l e s s   C om m un i c a t i on   N e t w or k s ,   v o l .   3 ,   no .   4 ,   pp .   23 ,   201 5.   [ 18]   A g a r w a l ,   K . ,   a nd   M ur ug a na nd a m ,   K .   L o w   e ne r gy   a da pt i v e   c l us t e r i ng   hi e r a r c hy   ( l e a c h)   pr o t o c o l :   S i m ul a t i o a nd   a na l y s i s   us i ng   m a t l a b , ”  P ow e r   and   c om m uni c a t i o t e c hno l o gi e s - G U C O N ,   2 018 pp.   6 0 64 .   [ 19]   B e he r a ,   T .   M . ,   a nd   M o ha pa t r a ,   S .   K . ,   E ne r gy - e f f i c i e nt   m o di f i e L E A C H   pr o t oc o l   f o r   I o T   a ppl i c a t i o n , ”  I E T   W i r e l e s s   Se ns or   S y s t e m s v o l .   8 ,   no .   5 ,   pp .   223 228 ,   201 8.   [ 20]   S hu,   T .   a nd  M .   K r unz   C o v e r a g e - t i m e   o pt i m i z a t i o f o r   c l us t e r e w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r ks :   a   po w e r - ba l a nc i ng   a ppr o a c h ,   I E E E / A C M   T r ans ac t i o ns   on   N e t w or k i ng ,   v o l .   18 ,   no .   1 ,   pp.     202 - 215 ,   201 0.   [ 21]   Z ha ng ,   H .   a nd  H .   S h e n ,   B a l a nc i ng   e ne r g y   c o ns um pt i o t o   m a xi m i z e   ne t w o r l i f e t i m e   i da t a - g a t he r i ng   s e ns o r   ne t w o r k s ,   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   P ar al l e l   and   D i s t r i b ut e Sy s t e m s ,   v o l .   20 ,   no .   10 ,   p p.   1 526 - 153 9 ,   20 09.   [ 22]   M o o n,   S . - H .   a n S . - J .   H a n . ,   L i f e t i m e   o pt i m i z a t i o f o r   l a r g e - s c a l e   s i nk - c e n t r i c   W i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks , ”  M ode l i ng   an O p t i m i z at i on   i n   M obi l e ,   A d   H oc ,   and   W i r e l e s s   N e t w or k s   ( W i O pt ) ,   I E E E .   2015 pp .   213 - 220 .   [ 23]   L a i ,   W .   K . ,   a nd   L .   Y .   L i n ,   A r r a ng i ng   c l us t e r   s i z e s   a n t r a ns m i s s i o r a ng e s   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,”   I nf or m a t i on  Sc i e nc e s ,   v o l .   1 83 ,   no .   1 ,   pp.   1 17 - 131 ,   2012 .   [ 24]   P a r k ,   G .   Y . ,   K i m ,   H ,   a nd   Y o un,   H .   Y . ,   A   no v e l   c l us t e r   he a s e l e c t i o m e t ho ba s e o k - m e a ns   a l g o r i t hm   f o r   e ne r g y   e f f i c i e nt   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k”   A dv anc e I n f o r m at i on  N e t w or k i ng  a nd  A pp l i c a t i o ns   W or k s h ops   ( W A I N A ) ,   I E E E   2013 pp .   9 10 9 15 .   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 .   21 ,   N o .   3 M a r c 2 021   :   15 48  -   15 56   1556   [ 25]   L i u,   T . ,   a n P .   L i a ng   A e ne r gy - ba l a nc i ng   c l us t e r i ng   a pp r o a c f o r   g r a di e nt - b a s e r o ut i ng   i w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r k s ,”   C om put e r   C om m un i c at i on s ,   v o l .   35 ,   no .   17 ,   pp .   2150 - 21 61 ,   20 12.   [ 26]   A m i ni ,   N . ,   W .   X u ,   a nd  M .   S a r r a f z a de h ,   C l us t e r   s i z e   o pt i m i z a t i o i s e ns o r   ne t w o r k s   w i t h   de c e n t r a l i z e d   c l us t e r b a s e pr o t o c o l s ,”   C om pu t e r   c om m un i c a t i ons ,   v o l .   35 ,   no .   2 ,   pp.   20 7 - 220 ,   2 012 .   [ 27]   A r g ha v a ni ,   M . ,   M .   E s m a e i l i ,   a nd  A .   A r g ha v a ni ,   O pt i m a l   e ne r g y   a w a r e   c l us t e r i ng   i c i r c ul a r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k s ,”   A H o c   N e t w or k s ,   v o l .   65 ,   p p.   91 - 98 .   201 7.   [ 28]   F .   K .   S ha i kh   a nd   S .   Z e a d a l l y ,   E ne r gy   ha r v e s t i ng   i w i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r k s :   A   c o m pr e he ns i v e   r e v i e w ,   R e ne w abl e - Sus t ai n - E ne r g y ,   v o l .   55 ,   p p.   10 41 1 054 ,   M a r .   2016 .   [ 29]   L .   K a r i m ,   N .   N a s s e r ,   a nd  T .   E .   S a l t i ,   R E L M A :   A   r a ng e   f r e e   l o c a l i z a t i o a pp r o a c us i ng   m o bi l e   a nc ho r   no de   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   i P r oc .   I E E E   G l oba l   T e l e c om m un .   C o n f . ,   D e c .   2010 ,   pp .   6 10 .   [ 30]   Y .   X u ,   J .   H e i d e m a nn ,   a nd  D .   E s t r i n,   G e o g r a phy - i nf o r m e e n e r g y   c o ns e r v a t i o f o r   a d   ho c   r o ut i ng ,   i P r oc .   o f   M ob i l e   C om pu t e r   N e t w or k .   ( M O B I C O M ) ,   J u l .   2 001 ,   pp.   7 0 84 .   [ 31]   W .   B .   H e i nz e l m a n ,   A .   a nd  H .   B a l a k r i s hn a n ,   A a ppl i c a t i o n - s p e c i c   pr o t o c o l   a r c hi t e c t u r 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 an s ac t i on .   w i r e l e s s   C om m u ni c a t i o n . ,   v o l .   1,   no .   4,   p p.   66 0 67 0 O c t .   20 02 .   [ 32]   Y .   X u ,   Z .   Y u e   a nd  L .   L v ,   C l us t e r i ng   r o ut i ng   a l g o r i t hm   a n s i m u l a t i o o f   i n t e r ne t   o f   t h i ng s   pe r c e p t i o l a y e r   ba s e d   o e ne r gy   ba l a nc e ,   i I E E E   A c c e s s ,   v o l .   7,   pp .   145 667 - 145 676 ,   20 19.       B I O G R A P H I E S   O F   A U T H O R S         S h i v s h an k e r .   P .   B i r ad a r .   C o m pl e t e B . E   ( E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o e ng i n e e r i ng ) ,   M .   T e c ( C o m m uni c a t i o S y s t e m )   a nd  pe r us i ng   P h. D   f r o m   V T U .   R e s e a r c w o r a t   c o ng e s t i o n   c o nt r o l   i s e ns o r   n e t w o r u s i ng   r o ut i ng   t e c hni q ue s .   I nt e r e s t   o f   a r e a   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n,   di g i t a l   p r o c e s s i ng   e t c .             T . S . V i s h w an a t h   P h. D   i C o nt r o l   S y s t e m ,   I ns t i t u t i o n:   D r   M G R   E duc a t i o na l   a nd  R e s e a r c I ns t i t u t e   U n i v e r s i t y   C he nna i   I ndi a ,   M .   E .   i C o nt r o l   S y s t e m ,   I ns t i t u t i o n:   W C E   S a ng l i ,   B E   i n   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   I ns t i t u t i o n:   P D A   C o l l e g e   o f   E n g i ne e r i ng   G ul ba r g a .   R e s e a r c w o r a t   R o bus t   H ∞  c o nt r o l   a nd  a na l y s i s   a p pl i c a t i o t o   e l e c t r i c a l   dr i v e s .   M e m be r   o f   I ns t i t u t e   o f   E ng ne e r   ( M I E ) ,   I S T E ,   I E T E   a nd   I J E E T .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.