I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   2 May   201 8 ,   p p .   6 6 4 ~6 7 1   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 0 . i2 . p p 664 - 6 7 1          664       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Eff ective  Cro ss  lay er Multi - ho Ro uting Proto co for  H ete ro g eneo us W ireless  Senso Net w o rk       M a nis ha   R.   Dha g e * Srik a nt h Ve m uru   D e p a rtme n o f   Co m p u ter E n g in e e rin g K.L .   Un iv e rsity ,   V ij a y wa d a ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   N ov   18 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   2 1 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   F eb   15 ,   2 0 1 8       In   to d a y ’s  s c e n a rio   to   so lv e   th e   re a w o rld   p ro b lem   h e tero g e n e o u w irel e ss   se n so is  n e c e ss a r y .   It  c o n sists   o f   d iff e re n se n so w it h   d if f e r e n se n sin g   c a p a b il it y   a n d   d if f e re n e n e rg y   l e v e l.   Ro u ti n g   is  im p o rtan tas k   in   HW S f ro m   e n e rg y   d issip a ti o n   p o i n o f   v i e w .   In   HW S m a n y   ro u ti n g   p ro t o c o ls   w e r e   p ro p o se d   b u m a n y   p ro to c o ls  a re   f o sin g le  h o p   c o m m u n ica ti o n   b e tw e e n   c lu ste h e a d   a n d   sin k .   He re   we   h a v e   d e sig n e d   m u lt i - h o p   ro u ti n g   p ro t o c o f o HW S N,  w h ich   w il b e   e n e rg y   e ff icie n a n d   a lso   so lv e   th e   p ro b lem   o f   h o sp o u sin g   u n e q u a c lu ste rin g .   T o   m a k e   th is  p r o to c o m o re   e n e rg y   e ff icie n c ro ss   la y e in f o rm a ti o n   e x c h a n g e   a p p ro a c h   is  u se d .   Us in g   c ro ss   la y e r   c o m m u n ica ti o n   th is  p ro to c o w il g e re sid u a e n e rg y ,   q u a li ty   o li n k   a n d   n e ig h b o rin g   n o d e i n f o rm a ti o n   a n d   t h is  i n f o rm a ti o n   is  u se d   in   c lu ste h e a d   se lec ti o n .   M o re o v e th e re   is  n o   n e e d   to   d o   b ro a d c a st  o f   re sid u a e n e rg y   f o e v e r y   ro u n d   b e c a u se   o f   RD A   (re g u lar  d a ta  a c q u isit io n n o d e s.   W e   c a n   p re d ict  th e   e n e rg y   c o n su m p ti o n   o f   n o d e ,   w h ich   w il c o n se rv e   th e   e n e rg y   u sin g   En e rg y   E ff icie n F u z z y   B a se d   Cro ss   L a y e P ro to c o l   (EE F C L P ).   T h is   p ro p o se d   p r o to c o c a n   a c h iev e   lo n g e se n so li f e ti m e   a n d   m o re   e n e rg y   e ff ici e n c y .   K ey w o r d s :   C r o s s   l a y er   Mu lti - h op   Un eq u al  c l u s ter in g   Hete r o g en eo u s     W ir eless   s en s o r   Net w o r k       Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma n is h R .   D h a g e,     Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   K. L .   Un iv er s it y ,   Vij ay w ad a,   I n d ia .   E m ail:  s a tav m m 2 0 0 3 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Du to   ad v an ce m e n in   tech n o lo g ical  f ield   o f   w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k ,   th e   co n ce p o f   h ete r o g en eo u s   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k   i s   o r ig in a ted .     HW SN  i s   n et w o r k   o f   n o d h av i n g   d i f f er e n ca p a b ilit ies.  C ap ab ilit ies   ca n   b d ef i n ed   in   ter m s   o f   e n er g y ,   s e n s i n g ,   co v er ag e,   d e p lo y m e n t,  li n k   a n d   co m p u tati o n al  h eter o g e n eit y .   Su c h   t y p o f   h e ter o g en ei t y   ca n   p r o lo n g   t h n et w o r k   li f eti m e,   i m p r o v th e   r eliab ili t y   an d   d ec r ea s th late n c y   [ 1 ] .   E n er g y   is   t h m ai n   co n ce r n   in   W SN.  L ar g a m o u n o f   en er g y   is   r eq u ir ed   f o r   co m m u n icat io n   b et w ee n   s i n k   n o d an d   s en s o r   n o d th at  is   w h y   r o u t in g   is   i m p o r ta n is s u i n   W SN  [ 2 ] .   As  p er   th r esear ch er s   h ier ar ch ical  r o u t in g   i s   b et ter   th an   f lat  r o u tin g   f o r   HW SN  [ 3 ] .   I n   Hier ar ch ical  r o u ti n g   ag ai n   w ar h av i n g   t w o   t y p es  f ir s i s   s in g le  h o p   a n d   s ec o n d   is   m u l ti - h o p   h ier ar ch i ca r o u ti n g .   C u r r en tl y   r o u tin g   u s in g   c lu s ter in g   is   p o p u lar   ar ea   o f   r esear ch   in   H W SN.    I n   th i s   cl u s ter ed   m u lti - h o p   r o u tin g   clu s ter   m e m b er s   t r an s m it  t h eir   d ata  to   th cl u s ter   h ea d   an d   th e n   i n te r m ed iate  clu s ter   h ea d   w il r el a y   th a d ata  to   b ase  s tatio n .     I n   ad d itio n   to   m u lt i - h o p   r o u tin g   en er g y   e f f ic ien c y   ca n   b ac h iev ed   u s in g   cr o s s   l a y er   in f o r m atio n   ex c h an g [ 4 ] .   Fo r   ex a m p le,   u s e   o f   R S SI  i n f o r m atio n   f r o m   n ei g h b o r in g   n o d es  p h y s ical  la y er   to   d ec id n ex h o p   in   r o u te.   Her in   t h is   ca s i f   s ig n al  is   w ea k   f r o m   t h at  n ei g h b o r in g   n o d th e n   it s h o u ld   n o b s elec ted   as a   n ex h o p   o n   th at  r o u te.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A   E ffective   C r o s s   la ye r   Mu lti - h o p   R o u tin g   P r o to co l fo r   Hete r o g en eo u s …  ( Ma n is h a   R .   Dh a g e )   665   I n   th i s   p ap er   h eter o g e n eo u s   w ir ele s s   s en s o r   n et w o r k   w i t h   en er g y   a n d   s e n s i n g   h e ter o g en ei t y   i s   co n s id er ed .   T o   p r o lo n g   th n et w o r k   li f eti m a n d   in cr ea s th r eliab ilit y   cr o s s   la y er   ap p r o ac h   w it h   en er g y   p r ed ictio n   f o r   m u l ti - h o p   clu s te r in g   i s   p r o p o s ed .   I n   [ 5 ]   au th o r   p r o p o s ed   C C B E   alg o r ith m   to   e x te n d   n et w o r k   li f eti m e.   Her n e t w o r k   s h o u ld   b d iv id ed   in to   d if f er en h e x ag o n al  s tr u c tu r ed   clu s ter .   C Hs  ar s e lect ed   f r o m   clu s ter   m e m b er s   b as ed   o n   C o p ti m al   d is tan ce   a n d   r esid u al  e n er g y .     Dr a w b ac k   o f   th is   m et h o d   is   th at  t h e y   h a v co n s id er ed   all  n o d es  ar h o m o g en eo u s .   Du r i n g   en d   to   en d   tr an s m is s io n   C C B E   cr ea tes  ad d itio n al  o v er h ea d   o f   c o n tr o p ac k ets  an d   u n b ala n ce d   u til izatio n   o f   n ea r est n o d o f   s i n k .   I n   [ 6 ]   p ap er   p r esen ts   F u zz y   a n d   An t Co lo n y   Op ti m iza tio n   b a s ed   MA C R o u t in g   cr o s s   la y er   p r o to co l .     T h ey   h a v e   u s ed   cr o s s   la y e r   ap p r o ac h   f o r   cl u s ter   h ea d   s elec tio n   w h er r esid u al  en er g y ,   q u a lit y   o f   co m m u n icatio n   li n k   a n d   n u m b er   o f   n ei g h b o r in g   n o d es  ar u s ed .   T h e y   h av ad d r ess ed   h o s p o p r o b lem   al s o .   Fo r   in ter - cl u s ter in g   r o u ti n g   t h e y   h a v u s ed   cr o s s   la y er .   P r o b lem   w it h   t h is   m et h o d   is   t h at,   it  d esi g n ed   f o r   h o m o g en eo u s   W SN  an d   th e y   ar j u s r o tatin g   t h r o le  o f   clu s ter   h ea d   ac co r d in g   to   th v al u o f   C A P A B I L I T w h ic h   is   n o t s u itab le  f o r   h eter o g e n eo u s   w ir el ess   s e n s o r   n et w o r k .   I n   [ 7 ]   au t h o r   p r o p o s ed   E n er g y   e f f icien cl u s t er i n g   u s i n g   e n er g y   p r ed ictio n   m ec h a n is m .     T h ey   h a v u s ed   d if f er en e n er g y   le v el  s en s o r s   w it h   d if f er en m o n ito r in g   o b j ec ts .     Fo r   clu s ter   h ea d   s elec tio n   r esid u al   en er g y   o f   n o d es  is   p r ed icted   in s tead   o f   b r o ad ca s tin g   it  in   e v er y   r o u n d ,   also   th e y   u s ed   co m m u n ica tio n   co s t.  B u th e   p r o b lem   w it h   t h i s   m et h o d   is   s in g le  h o p   co m m u n icat io n   b et w ee n   clu s ter   h ea d   an d   b ase  s tatio n   an d   in   m u c h   r ea l ti m ap p licatio n   s i n g le  h o p   co m m u n icat io n   is   n o s u itab le.   I n   [ 8 ]   p r o p o s ed   en er g y   d is s ip atio n   f o r ec ast  a n d   clu s ter i n g   m an a g e m e n p r o to co l.  T h e y   h av u s e d   n e w   m o d el  o f   HW SN  co n tai n s   en er g y   a n d   co m p u ta tio n   h e t er o g en eit y .   I is   also   b ased   o n   en er g y   p r ed ictio n ,   f o r   th at   en er g y   co n s u m p tio n   o f   t w o   t y p es   o f   C H   n o d es i n   th p r ev io u s   r o u n d   is   u s ed .   C l u s ter   h ea d   s elec tio n   i s   b ased   o n   en er g y   d is s ip ated   f o r ec ast.  I f   n o d h a s   h i g h er   f o r ec asted   r esid u al  e n er g y   it  w ill  b s elec ted   as  C H .   B u i n   t h is   m eth o d   t h e y   h av e   tak e n   o n l y   t w o   t y p es  o f   h ete r o g en eo u s   n o d es  an d   a n o th er   d r a w b ac k   i s   s in g le   h o p   co m m u n icatio n   b et w ee n   c lu s ter   h ea d   an d   s i n k   n o d e.   I n   [ 9 ]   th r ee   t y p es   o f   n o d es  ar u s ed ,   n o r m al  n o d e,   ad v an ce d   n o d an d   s u p er   n o d es  to   cr ea t HW SN.  T h er is   en er g y   d if f er en ce   i n   b et w ee n   th e s th r ee   n o d es   b u au th o r   n ee d   to   co n s id er   th p er ce n tag o f   ad v an ce d   an d   s u p er   n o d es  in   n et w o r k .   I n   cl u s ter   h ea d   s el ec ti o n ,   all  th r ee   n o d es  h a v th eir   o w n   p r o b ab ilit y .   MCR   g i v es   g o o d   p er f o r m a n c in   ter m s   o f   lo ad   b alan ci n g ,   s tab ilit y ,   a n d   en er g y   ef f icie n c y .   Ho w ev er   MC R   u s ed   o n l y   d is tan ce   to   ca lcu lat m u lti - h o p   r o u te.   T h er ef o r h o s p o p r o b lem   o cc u r r ed   b ec au s t h e y   h av n o t   co n s id er ed   en er g y   f ac to r   w h il s elec tin g   n ex h o p .   I n   [ 1 0 ]   au th o r   p r o p o s ed   d is tr ib u ted   en er g y   e f f icie n u n eq u al  cl u s ter i n g   r o u ti n g   p r o to co ( DE   U) .     C lu s ter   h ea d   s elec tio n   i s   b as ed   o n   ti m e.     Fo r   m u l ti - h o p   r o u te  n e x n o d e,   th e y   h av co n s id er ed   o p ti m al   f o r w ar d i n g   h o p s ,   r e s id u al   en e r g y ,   co m m u n icatio n   co s t   o f   i n ter   a n d   i n tr cl u s ter .   B u a g ain   t h i s   p r o to co is   d esig n ed   f o r   h o m o g en eo u s   w i r eless   s e n s o r   n et w o r k .     I n   W SN,  co m m u n icat io n   b et w ee n   s e n s o r   n o d es  co n s u m es  m o r en er g y   t h an   s e n s in g   o r   o th er   o p er atio n   lik e   p r o ce s s i n g   [ 1 1 ] .   Du to   th at   m a n y   r esear c h er s   ar w o r k i n g   o n   e n er g y   e f f ic ien r o u tin g .   Ma n y   h ier ar ch ical  cl u s ter i n g   p r o to co ls   h a v b ee n   p r o p o s ed   f o r   HW SN.    A   Sec u r &   E f f icie n Au d it  Ser v ice  O u ts o u r cin g   m eth o d   d esig n ed   to   p r ev en t h f r a u d u len ce   o f   p r o v er   [ 1 2 ] .   A n   ef f icie n m ec h an i s m   o n   p r o b ab ilis tic  q u er ies  an d   p er io d ic  v er if icatio n   is   p r o p o s ed   to   r ed u ce   th au d it c o s t s   p er   v er if icat io n   an d   i m p le m en t a b n o r m al  d ete ctio n   ti m el y   [ 1 3 ] .   T h lin k   lev el  co n g e s tio n   o cc u r s   w h en   m o r t h an   o n s e n s o r   n o d tr ies  to   a cq u ir th c h an n el  a t   s a m t i m e.   I n   ca s o f   li n k - le v el  co n g e s tio n ,   all  th n o d es  att e m p to   s e n d   tr af f ic  o n   t h li n k   s i m u lta n eo u s l y .   I t   r esu lt s   i n   p ac k et  co lli s io n s .   Fu r t h er m o r e,   d u e   to   li n k - le v el  co n g esti o n ,   t h li n k   u tili za tio n   i s   r ed u ce d .   T o   av o id   all  t h ab o v e - m e n tio n ed   ef f ec ts   o f   co n g est io n ,   co n g est io n   m u s b co n tr o lled   o r   av o i d ed   in   an   e f f ec ti v e   w a y   [ 1 4 ] .   Hete r o g en o u s   n et wo r k   h av e   b u d d in g   to   i m p r o v e   n et w o r k   l if et i m a n d   also   p r o v id s o p h is t icate d   q u alit y   n et w o r k .   D u to   li m it ed   p o w er   b atter y   w ill  ex h a u s t ed .   T h u s ,   en er g y   ef f ic ien r o u tin g   p r o to co n ee d s   to   allo ca te  th b alan ce   en er g y   b u r d en   b et w ee n   t h s en s o r   n o d es [ 1 5 ] .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h g r o w i n g   i n ter est  i n   r ea ti m ap p licatio n   h eter o g en eo u s   s en s o r   w ir eles s   s e n s o r   n et w o r k   i m p o s e s   n e w   c h alle n g es  in   n et w o r k   li f eti m e,   s tab ilit y ,   s ca lab il it y   a n d   r eliab ilit y .   M u lti - h o p   cr o s s   la y er   p r o to co is   p r o p o s ed   to   h an d le  all  s aid   is s u es.  P r o p o s ed   s y s te m   i s   d iv id e d   in   to   th r ee   co m p o n en ts .     Net w o r k   Set u p     C lu s ter   h ea d   Select io n     C lu s ter i n g     Mu lti - h o p   r o u tin g     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   6 6 4     6 7 1   666   2 .1 .     N et wo rk   S et up     W p r esen o u r   HW SN  m o d el  w it h   d if f er en s e n s o r s   w h i ch   h a v in g   d if f er en in itia en er g y   an d   d if f er e n m o n ito r i n g   o b j ec ts   an d   n u m b er   o f   s en s o r   n o d es  ar r an d o m l y   d is tr ib u ted   in   M x ar ea   in   cir c u lar   f as h io n   a n d   B is   at  ce n tr e.   T h en   af ter w o r d   n o d es  w ill  b e   o r g an ized   in to   la y er s   u s i n g   m es s ag s e n b y   B S   w h ic h   co n tai n s   I D,   ti m i n g   in f o r m at io n   an d   ( x ,   y )   co o r d in ates.  T h en   ea ch   n o d ca lcu lates  it s   d is tan ce   f r o m   B S   u s i n g   r ad io   P r o p ag atio n   m o d el  an d   f i n d s   its   la y er .      ( ) =               2    2  4               ( 1 )     W h er   BSt   an d    r   is   p o w er ,   GB St  an d   Gx r   is   g ain ,   h B St  an d   h x r   is   h eig h ab o v g r o u n d   f o r   B S   tr an s m itti n g   a n ten n a n d   n o d x   r ec ei v in g   a n te n n a   r esp ec tiv el y .   L   i s   p ath   lo s s .   E ac h   n o d u s e s   t h ca lc u lated   d is tan ce   to   f i n d   it s   la y er   as  d i s cu s s ed   n ex t.  T h f ir s la y er   i s   cir c u lar   r in g   w i th   ce n tr a B an d   r ad iu s   a s   R m a x   m .   T h s ec o n d   la y er   is   cir cu lar   r in g   w i th   ce n tr at  B S,  o u ter   r ad iu s   o f   R m a x   x   2   m   an d   i n n er   r ad iu s   o f   R m ax   x   ( 2 - 1 )   m .     T h en   ev er y   n o r m al  n o d w ill   s en d   m e s s a g to   g et  th i n f o r m atio n   o f   t h eir   n ei g h b o r s   in   th s a m e   la y er   an d   s to r i n f o r m atio n   i n   n eig h b o r h o o d   tab le  w h ic h   co n tai n s   I D,   la y er   n u m b er ,   lo ca tio n .   T h n et w o r k   w il u s R D ( r eg u lar   d ata  ac q u is itio n   n o d es)  E x a m p le   n o d es  m o n ito r in g   te m p er at u r e,   w i n d   d ir ec tio n ,   h u m id it y .         T h en   ev er y   n o d w il ca lcu la te  th d is tan ce   b et w ee n   n o d es  ac co r d in g   to   s ig n al  s tr en g t h   r ec eiv ed   u s i n g   th r elatio n s h ip   b et w ee n   tr an s m is s io n   e n er g y   an d   r ec ei v ed   s ig n al  s tr en g t h   s h o w n   i n   ( 3 ) .       E y , x r ec = K d x , y α X   E x t r an                 ( 2)       d x , y α = X E x t r an E y , x r ec                   ( 3 )           E x t r an   is   n o d x     tr an s m i s s io n   en er g y   an d   n o d y   d etec ts   r ec ei v ed   s ig n al  s tr en g t h       E y , x r ec    w h er   i s   co n s tan t,  d x , y α   is   th r elativ d is tan ce   b et w ee n   n o d x   an d   n o d y .     is   d is tan ce - e n er g y   g r ad ien t,  an d   its   v alu v ar ies  f r o m   1   to   6   ac co r d in g   to   th p h y s ical  e n v ir o n m en t in   w h ic h   t h s e n s o r   n et w o r k s   o p er ate.   A ll   n o d es  in   th n et w o r k s   ar m ar k ed   b y   t h o n l y   i n te g e r   v alu e,   w h ich   is   ea c h   n o d e’ s   I D.   T h in f o r m atio n   s to r ed   i n   t h r o u tin g   tab le  i n cl u d es  t h d i s tan ce   b et w ee n   t h n o d an d   i ts   n eig h b o r in g   n o d es,   clu s ter   h ea d   n o d e’ s   I D,   t h d is tan ce   to   th cl u s ter   h ea d ,   th c u r r en t e n er g y ,   a n d   p r ed icted   e n er g y   co n s u m p tio n     2 . 2   Clus t er   hea d select io n   No d es  tak th eir   o w n   d ec is io n   to   b o r   n o to   b clu s ter   h ea d   u s in g   Fu zz y   in f er e n ce   s y s te m   w it h   Ma m d an i   m o d el.   I t   d ep en d s   o n   r esid u a e n er g y ,   n o d es  n e ar n ess   w it h   n ei g h b o r h o o d   n o d es  an d   l in k   q u alit y   in d icato r .     E v er y   n o d w ill  f in d   t h ese  th r ee   v al u es   an d   s en d   to   n o d es  in   co m m u n icat io n   r an g e.     No d es  n eig h b o r h o o d   n ea r n e s s   s h o u l d   h av le s s er   v al u an d   L i n k   q u alit y   i n d icato r   s h o u ld   h a v h i g h er   v al u an d   h ig h er   r esid u al  e n er g y   s o   th at  n o d w ill  b s elec ted   as   clu s ter   h ea d .   R esid u a en er g y   ca n   g et  it  f r o m   p h y s ical  la y er   f o r   f ir s r o u n d   th e n   n o d es  n eig h b o r h o o d   n ea r n ess   ca n   b ca lcu la ted   u s i n g   eq . ( 4 )   an d   lin k   q u alit y   i n d icato r   w h ic h   d escr i b th p ac k et  r ec ep tio n   q u alit y   ca n   ac h iev ed   b y   r ad io   ch ip   an d   it  is   an   a v er ag e   o f   lin k   q u alit y   i n d icato r   o f   lin k s   b et w ee n   n o d an d   n ei g h b o r s   in   it s   tr a n s m is s io n   r a n g e.     T h u s   ea ch   n o d w il l   ca lcu late  ca p ab ilit y   o f   n o d es  w ith in   its   tr an s m i s s io n   r an g u s i n g   ab o v t h r ee   t h i n g s .   No d w h ich   h a v i n g   h ig h e s t c ap ab ilit y   v alu w ill b s elec ted   as c lu s ter   h ea d .       NNR(x )   = 1  (   ( , =  1 = 1 )                        ( 4 )     I n   eq   ( 4 )      is   to tal  n u m b er   o f   n o d es  w it h i n   tr an s m i s s io n   r an g an d   la y er   o f   x ,   d ( x ,   y )   is   d is tan ce   b et w ee n   n o d x   an d   y .   T o   b e co m cl u s ter   h ea d ,   n o d s h o u ld   h av m o r n o d es  in   it s   tr an s m i s s io n   r an g to   d ec r ea s in tr a - clu s ter   co m m u n icatio n   co s a n d   co n s eq u e n tl y   s h o u ld   h a v a   les s er   v al u o f   NN R ( x ) .   I n   n e x t   r o u n d s   n e w   n o d n ee d   to   b s elec ted   as  clu s ter   h ea d .   So   it  i s   n ec es s ar y   to   r e - e v al u ate  e n e r g y   f ac to r .   T h er is   n o   n ee d   to   b r o ad ca s all  t h i n g s   w h ich   ar u s ed   f o r   clu s ter   h ea d   s elec tio n   b ec au s n o d es  a r f ix ed   a n d   R D A .   R D A   n o d es  p ac k et  s ize  i s   al s o   f i x ed   a n d   t h e y   ar s en d i n g   d ata  in   f ix   in ter v al   o f   ti m e.   So   h er e   en er g y   co n s u m p tio n   p r ed ictio n   is   u s ef u f o r   R D A   n o d es.  I n   r - 1   r o u n d ,   it  tak e s   n y   ti m es  f o r   an y   n o d y   to   s en d   m es s ag e s   w it h   len g t h   l y   to   cl u s ter   h ea d   n o d x   an d   th d is t an ce   b et w ee n   x   an d   y   i s   d x y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A   E ffective   C r o s s   la ye r   Mu lti - h o p   R o u tin g   P r o to co l fo r   Hete r o g en eo u s …  ( Ma n is h a   R .   Dh a g e )   667   c o n su m e r y _ 1 { (          +            , 2     ) ,             ,   <   0 , (          +            , 4     ) ,             ,     0 ,                                                                             ( 5 )     A cc o r d in g   to   cu r r e n e n er g y   o f   n o d y   a n d   ab o v f o r m u la ,   th r esid u al  en er g y   o f   n o d y   ca n   b p r ed icted   at  b eg in n i n g   o f   r   r o u n d                                                                                 c o n su m e r r p re d i c t i o n r y y y _ 1 1 _                                                                                            ( 6 )     No d y   al s o   d eter m i n w h et h er   its   c u r r en t   r esid u a e n er g y   is   clo s e   to   r esid u al  e n er g y   p r ed icted   in   last   r o u n d     w it h   th h elp   o f   to l er an ce   f ac to r   g i v e n   in   eq . ( 7 )   Q= | 1 p re d i c t i o n r y _ E  |                   ( 7 )     I f   is   le s s   t h an   co n s ta n ,   th en er g y   p r ed icatio n   er r o r   ca n   b to ler ated .   I n   th in itial  p h ase  o f     r     r o u n d ,   n o d   y   d o es  n o b r o a d ca s its   e n er g y   i n f o r m atio n   an d   th r e m ai n in g     n o d es  u p d ate  n o d y   en er g y   in f o r m atio n   i n   t h r o u ti n g   tab l ac co r d in g   to   ca lcu latio n   r es u lts .     2 .3 .   Clus t er ing      C lu s ter i n g   m ea n s   ar r an g e m e n o f   n o d es  i n to   g r o u p s .   C l u s te r   h ea d   s elec ted   in   th p r e v io u s   s tep   s e n d   m es s ag w i th i n   R ad v   r ad iu s   u s i n g   n o n   p er s i s ten C SM A   M AC   p r o to co to   ad v er ti s th eir   r o le,   w h ic h   co n tain s   I an d   h ea d er .   I t u s e s   r ad iu s   R ad v   to   r ea ch   to   n o d es  w ith in   it s   la y er .      ( ) = [ { { 1 ( ,  )     } { (  ) (  ) } ]          ( 8 )     W h er e,   d m a x   an d   d m i n   is   m ax i m u m   a n d   m i n i m u m   d is ta n ce   b et w ee n   n o d es  an d   B r esp ec tiv el y ,   d ( ch x   ,   B S)  is   d is tan ce   b et w ee n   ch x   an d   B S,  E cu   an d   E in   ar ch x s   cu r r e n en er g y   an d   in i tial  en er g y ,         is   m ax i m u m   ad v er ti s e m e n r a d iu s .   W d ec id es  d eg r ee   o f   in eq u alit y   in   clu s ter   s ize   an d   i s   k ep b et w ee n   0   a n d   0 . 9 9   C lu s ter   h ea d   w h ic h   ar n ea r   t o   B w ill   h a v less er   v al u e   o f   R a v d   an d   w h ich   ar f ar   a w a y   w ill   h a v e   lag er   v alu e   o f   R a v d .   D u to   t h at  s m a ll  cl u s ter   w ill   b f o r m ed   n ea r   t h B w h ic h   w ill  p r e s er v t h e n er g y   o f   clu s ter   n o d es  n ea r   th B S.  Usi n g   r ec eiv ed   s i g n al  s tr en g t h   ea ch   n o r m al  n o d w ill  s elec it s   clu s ter   h ea d .   No d es   th en   s e n d   m e s s a g to   clu s ter   h ea d   to   co n f ir m   t h m e m b er s h i p   o f   clu s ter .   T h en   u s in g   T DM A ,   cl u s ter   h ea d   w il l   s etu p   s c h ed u le  f o r   in tr cl u s ter   co m m u n icatio n .     2 . 4 .   M ulti - ho Ro uting   Usi ng   E nerg y   E f f icient   F uzzy   B a s ed  Cro s s   L a y er   P ro t o co ( E E F CL P )   T h is   is   th co m m u n icatio n   b et w ee n   clu s ter   h ea d   an d   b ase  s tatio n .   I n   th is   p h a s also   cr o s s   la y er   co m m u n icatio n   i s   u s ed .   E ac h   clu s ter   h ea d   b r o ad ca s m e s s a g w h ich   co n tain s   I D,   r esid u al  en er g y ,   lo ca tio n ,   P ac k et   R ec ep tio n   R ate  to   r ea ch   to   n o d es  w i th i n   t w o   la y er s .   T h en   ev er y   c lu s ter   h ea d   w il d ef i n o n s e w h ic h   co n tain s   p r o b ab le  r elay   clu s ter   n o d es.       ( ) = {   |   ( , )   ×  ( ) ; (   ,  ) < ( ,  ) }       ( 9 )     W h er m   is   m i n i m u m   i n te g er   to   let    ( )   co n tain   at  lea s o n ite m   an d   is   s et  to   2   x   R m a x   m   f o r   s i m u lat io n s   d o n e   in   p ap er .   Pro b ab le  r elay   cl u s ter   h ea d   s e lectio n   e n s u r es  t h at  d ata  i s   f o r w ar d ed   in   r ig h t   d ir ec tio n   to w ar d s   MS   T h is   p r o b ab le  r elay   cl u s ter   h ea d   s et  w i ll  e n s u r t h at  d ata  is   f o r w ar d ed   in   r ig h d ir ec tio n .   So   d eter m in p at h   An C o lo n y   Op ti m izat io n     i s   u s ed .   An t s   d eter m i n r ela y   cl u s ter   h e ad   n o d ac co r d in g   f o llo w in g   f o r m u la       = [    ( ) ] [ η  ] [  ( ) ] [ η  ]   ( )               ( 1 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   6 6 4     6 7 1   668   W h er     is   p r o b ab ilit y   w i th   w h ich   a n k   d ec id es  to   m o v f r o m   n o d Sx   to   n o d S y .     ( )   is   s et  f r o m   w h ic h   r ela y   cl u s ter   h ea d   is   to   b ch o s en   b y   k th   a n t ,      ( t)   is   th p h er o m o n tr ail  v al u o f   ed g ( Sx ,   S y )   an d   η x y   is   t h h e u r is t i in f o r m atio n   v al u d ef i n ed   in   eq . ( 1 1 ) .     η xy =         ( ) × 1 2 ( , ) + 2 (   ,  ) ×     ( )           ( 1 1 )     C lu s ter   h ea d   w it h   f o llo w i n g   p r o p er ties   w ill b s elec ted   as r el a y   n o d e.   1.   Hig h   P R R   ( P ac k et  R ec ep tio n   R atio n )   2.   Hig h   R E (   R e s id u al  e n er g y )   3.   Nea r   th cu r r en t c l u s ter   h ea d   4.   Nea r   th b ase  s tatio n   An ts   p as s in g   t h r o u g h   n o d es  co llect  p ath   in f o r m atio n   a n d   r ea ch   to   b ase  s tatio n .   T h en   b ase  s tatio n   an al y ze s   d ata  a f ter   ar r i v al  o f   k t h   a n t.  I n f o r m at io n   co llec ted   b y   k th   an t   is   {( S0 , d ( s 0 , s 1 ) ) ,   ( S1 , d ( s 1 , s 2 ) ) ,   ( S2 , d ( s 2 , s 3 ) ) , . . ,   ( Sm - 1 , d ( s m - 1 , s m ) ) }.   T h en   th w o r t h i n es s   o f   p ath   is   esti m ated   an d   co n v e y ed   to   u p d ate   p h er o m o n tr ail  v a lu e.       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   Usi n g   t h Net w o r k   Si m u latio n   ( n s - 2 ) ,   th s i m u latio n   e n v ir o n m e n i s   s et  u p   f o r   i m p r o v in g   th en er g y   co n s er v atio n   m ec h a n is m   i n   t h h eter o g e n eo u s   s e n s o r   n et w o r k .   Fo llo w i n g   T ab le  1   s h o w s   t h s i m u latio n   s etu p .       T ab le  1 .     Sim ila tio n   P ar a m eter s   Deta ils   S i mu l a t i o n   P a r a me t e r   R a n g e   C h a n n e l   W i r e l e ss    A n t e n n a   Tw o   R a y   G r o u n d   /   O mn i   D i r e c t i o n a l   L a y e r   M A C     C r o ss L a y e r   M o d e l   En e r g y   M o d e l   S i mu l a t i o n   R a n g e   1 0 0 0   x   1 0 0 0   N u mb e r   o f   N o d e s   67   A l g o r i t h m   En e r g y   Ef f i c i e n t   F u z z y   B a se d   C r o ss  L a y e r   P r o t o c o l   ( EEF C L P )   S i mu l a t i o n   M e t r i c s   P a c k e t   D e l i v e r y   R a t e   A v e r a g e   D e l a y   T h r o u g h p u t   En e r g y   C o n su me d   N e t w o r k   L i f e t i me       T h n e w l y   p r o p o s ed   E n er g y   E f f icien F u zz y   b ased   C r o s s   l a y er   P r o to co ( E FC L P )   is   i n c o r p o r ate d   in   th h eter o g en eo u s   s e n s o r   n et w o r k s   an d   th r es u lt s   ar an al y ze d   u s in g   th s i m u la tio n   m etr ics.  Viz.   P ac k et   Deliv er y   R ate,   A v er a g Dela y ,   T h r o u g h p u t,  E n er g y   C o n s u m ed   an d   Net w o r k   L if et i m e.   Si m u latio n   an al y s e s   f i g u r 1   to   5   s h o w s   t h at  t h p r o p o s ed   E n er g y   E f f icien Fu z z y   b ased   C r o s s   la y er   P r o to co l   p er f o r m s   b etter   in   ter m s   o f   al l si m u latio n   m etr ics   w h en   co m p ar ed   w it h   th e x is t in g   p r o to co l s.           Fig u r 1 : P er f o r m a n ce   An al y s is     P ac k et  Data   r ate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A   E ffective   C r o s s   la ye r   Mu lti - h o p   R o u tin g   P r o to co l fo r   Hete r o g en eo u s …  ( Ma n is h a   R .   Dh a g e )   669       Fig u r 2 : P er f o r m a n ce   An al y s is     Dela y           Fig u r 3 : P er f o r m a n ce   An al y s is     T h r o u g h p u t           Fig u r 4 : P er f o r m a n ce   An al y s is     E n er g y   C o n s er v ed       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   6 6 4     6 7 1   670       Fig u r 5 : P er f o r m a n ce   An al y s is     Net w o r L i f eti m e       4.   CO NCLU SI O N     I n   th is   p ap er   w h a v p r o p o s e d   an   ef f ec ti v w a y   to   u s en er g y   co n s tr ain s en s o r   n o d w it h   th h e lp   o f   en er g y   p r ed ictio n   m ec h a n i s m   f o r   h eter o g e n eo u s   m o d el  o f   n et w o r k   w h ic h   co n tai n s   h eter o g en eo u s   n o d w it h   d if f er en t   i n itial   en er g y   a n d   d if f er en m o n ito r ed   o b j ec ts .   R ea t i m e   ap p licatio n   a n d   n o d es  u s ed   in   HW SN   n ee d s   an   e n er g y   e f f icien t,  s c alab le,   r eliab le  r o u tin g   p r o to co l.  Du to   th i s   r eq u ir e m e n t   p r o p o s ed   p r o to co l   co m b i n es  t h id ea   o f   cr o s s   la y er   in f o r m atio n   ex c h an g an d   en er g y   p r ed ictio n   m ec h a n i s m   to   in cr ea s th li f e   ti m e.   R D n o d es  u s ed   to   r ep o r d ata  r eg u lar l y   a n d   le n g th   o f   d ata  is   a ls o   f i x   t h er ef o r w c an   ea s il y   ca lcu late   en er g y   co n s u m p tio n   p r ed ictio n   an d   it  w i ll  av o id   b r o ad ca s o f   r esid u al  e n er g y .   T h ese  m eth o d s   also   h a n d l e   h ier ar ch ic al  cl u s ter i n g   w it h   m u lti  h o p   to   av o id   en er g y   h o le  b y   u s in g   u n eq u al  clu s ter i n g .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Die tri c h   a n d   F .   Dre ss ler,  On   th e   li f e ti m e   o w irele ss   se n so n e tw o rk s,”   ACM   T ra n sa c ti o n o n   S e n so Ne two rk s v o l.   5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 : 1 5 :3 9 ,   2 0 0 9 .   [2 ]   He n ry   Oh ian Oh ize ,   Em e r g in g   Iss u e in   W irele ss   S e n so Ne tw o rk ,   J o u rn a l   o f   S o ft wa re   &   Au to ma ti o n ,   p p   .   1 1 - 1 5 ,   9   A p ril   2 0 1 1   [3 ]   M h a tre,  V . ,   &   Ro se n b e rg ,   C. ,   H o mo g e n e o u v h e ter o g e n e o u c l u ste re d   se n so n e two rk s:  a   c o mp a ra ti v e   stu d y ”,   In   Co m m u n ica ti o n s,  2 0 0 4   IEE I n tern a ti o n a Co n f e re n c e ,   v o l.   6 ,   p p .   3 6 4 6 - 3 6 5 1 ,   2 0 0 4 .     [4 ]   B.   Ke c h a r,   A .   L o u z a n i,   L .   S e k h ri,   a n d   M .   Kh e lf i,   En e rg y   Ef fi c ien Cro ss - L a y e M AC  Pro to c o fo W ire les Ne two rk s, ”  in   P r o c .   o f   th e   2 n d   In tern a ti o n a W o rk sh o p   o n   V e rif ica ti o n   a n d   Ev a lu a ti o n   o f   Co m p u ter  a n d   Co m m u n ica ti o n   S y ste m s ,   Ju l y   2 0 0 8 .   [5 ]   M a m m u ,   A .   S .   K.,   He rn a n d e z - Ja y o ,   U.,   S a in z ,   N.,   &   d e   la   Ig les i a ,   I. ,   " Cro ss - la y e c lu ste r - b a se d   e n e rg y - e ff ici e n p ro t o c o f o w irele ss   se n so n e two rk s."   S e n so rs ,   v o l.   1 5 ,   n o .   4 ,     p p .   8 3 1 4 - 8 3 3 6 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   G a jj a r,   S . ,   S a rk a r,   M . ,   &   Da sg u p ta,  K.,   F A M A C RO:  F u z z y   a n d   a n t   c o lo n y   o p ti m iza ti o n   b a se d   M A C/ro u ti n g   c ro ss - la y e p ro to c o l   f o w irele ss   s e n so n e tw o rk s ”,   Pro c e d ia   C o mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   4 6 ,   p p .   1 0 1 4 - 1 0 2 1 ,   2 0 1 5 .     [7 ]   P e n g ,   J.,   L iu ,   T . ,   L i,   H.,   &   G u o ,   B. ,   En e rg y - e ff icie n p re d ictio n   c lu ste rin g   a lg o rit h m   f o m u lt il e v e l   h e tero g e n e o u s   w irele ss   se n so n e tw o rk s ”,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Distrib u ted   S e n so r Ne two rk s v o l.   9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 - 8,   2 0 1 3 .     [8 ]   Ha ib o ,   Z h o u ,   W u   Yu a n m in g ,   a n d   X ie  G u a n g z h o n g .   " EDFM S ta b le  El e c ti o n   Pr o to c o Ba s e d   o n   En e rg y   Diss ip a ti o n   Fo re c a st  M e th o d   fo Clu ste re d   He ter o g e n e o u W ir e les S e n so Ne two rk s. "   2 0 0 9   5 t h   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   W irele ss   Co m m u n ica ti o n s,  Ne tw o rk in g   a n d   M o b il e   Co m p u ti n g ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 4 .   [9 ]   D.Ku m a r, T . C. As e ri, a n d R. B. P a tel , M u lt i - h o p c o m m u n ica ti o n r o u t in g (M CR)  p ro to c o f o h e tero g e n e o u w irele ss   se n so n e tw o rk s,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g y ,   Co mm u n ic a ti o n a n d   C o n v e rg e n c e ,   v o l.   1 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 0 1 4 5 ,   2 0 1 1 .   [1 0 ]   Jig u o   Yu ,   ,   Yi n g y in g   Qi,   G a n g Wan g ,   Qia n g   G u o ,   X i n   G u ,   A n   En e rg y - Aw a re   Distrib u ted   Un e q u a Clu ste rin g   P r o to c o f o W irele ss   S e n so Ne tw o rk s ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Distrib u ted   S e n so Ne two rk s   v ol .   7 ,   n o .   1 ,   Ju ly   2 0 1 1   [1 1 ]   Ha n ,   G u a n g ji e   Jia n g ,   X u   Qia n ,   A ih u a   Ro d rig u e s,  Jo e P   C h e n g ,   L o n g ,   A   Co m p a ra ti v e   S t u d y   o Ro u ti n g   P r o to c o ls o f   He tero g e n e o u s W irele ss   S e n so Ne tw o rk s ”,   T h e   S c ien t if icW o rld   J o u rn a l p p .   1 - 1 1 ,   2 0 1 4 .   [1 2 ]   P ra k a sh ,   G . ,   V y a s,  B. ,   &   Ke th u ,   V .   R. ,   S e c u re   &   Eff icie n Au d it   S e rv ice   Ou tso u rc i n g   F o D a ta  In teg rit y   In   Clo u d s ”,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   M S q u a re   S c ien t if ic R e se a rc h ,   v o l.   6 ,   n o .   1 ,   p p .   5 - 60 2 0 1 4 .   [1 3 ]   Aw a d a ll a ,   M .   H.  A . ,   He u risti c   A p p ro a c h   f o S c h e d u li n g   De p e n d e n Re a l - T i m e   T a sk s ”,   Bu ll e ti n   o El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c s v o l.   4 ,   n o .   3 ,   p p .   2 1 7 - 2 3 0 2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A   E ffective   C r o s s   la ye r   Mu lti - h o p   R o u tin g   P r o to co l fo r   Hete r o g en eo u s …  ( Ma n is h a   R .   Dh a g e )   671   [1 4 ]   M a n ish a   R.   Dh a g e ,   S rik a n t h   V e m u ru ,   Ro u ti n g   De sig n   Is su e s   in   He tro g e n e o u W irele s S e n so Ne t w o rk ”,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g ,   v o l.   8 ,   n o .   2,   2 0 1 8 .   [1 5 ]   T a m i z h a ra si,  A . ,   S e lv a th a i, j. j. ,   Ka v p riy a ,   A . ,   M a a rli n ,   R. ,   Ha ri n e th a ,   M . ,   En e rg y   a w a re   h e u risti c   a p p ro a c h   f o r   c lu ste h e a d   se lec ti o n     in   w irele s se n so n e tw o rk ,   Bu ll e ti n   o El e c trica En g in e e rin g   a n d   In f o rm a ti c s   v o l.   6 ,   n o .   1 ,   p p .   7 0 - 7 5 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.