Ind o n es ian Jou r n al  o f   E le ctric a l E n g in ee r ing   and  C o mp u t er  S c ienc e   V ol . 8 No.  3 Dec em be r   20 17 , p p . 7 1 ~  7 1 8   DO I: 1 0. 11 5 91 / i j ee c s .v 8 . i 3 . pp71 5 - 71 8           7 15       Rec ei v ed   A ug us 2 , 2 01 7 ;   Rev i s ed   O c to be r   2 2,   2 01 7 ;   A c c ep ted   Nov e mb er  8,  2 01 7   Ten t ati v Ro ut e  Sele ctio A p pr oach   fo r Ir re gu l ar  Clust ered W irel ess S ens or Net w o rks       M ahen d r a S h ar m a * D r   S a n t h o sh Ku mar  S ing h   A M ET  Un i v e rs i ty Che n n a i       Ab strac t   Wi re l e s s  S e n s o Net work s  ( WSNs ) a s s u m e  a  c ru c i a l  p a rt  i n  t h e  f i e l d  o m e c h a n i z a ti o n  a n d   c o n tr o l   whe re   d e te c ti n g   o f   d a t a   i s   t h e   i n i ti a l   s te p   b e fo re   a n y   a u to m a te d   j o b   c o u l d   b e   p e rfo r m e d So   a s   t o   e n c o u ra g e   s u c h   p e r p e tu a l   a s s i g n m e n ts   wit h   l e s s   v i ta l i ty   u t i l i z a ti o n   p ro p o rti o n c l u s te ri n g   i s   c o n s o l i d a te d   e v e r y whe re   t o   u p g r a d e   t h e   s y s te m   l i f e ti m e Une q u a l   C l u s te r - b a s e d   Rou ti n g   (UC R)  [7 i s   a   s ta n d o u t   a m o n g s th e   m o s p ro d u c ti v e   a n s wer s   fo d ra o u th e   s y s te m   l i f e ti m e   a n d   t o   ta k e   c a r e   o th e   h o ts p o i s s u e   th a i s   g e n e r a l l y   fo u n d   i n   e q u i v a l e n c l u s te ri n g   m e th o d In   th i s   p a p e r,  we  p ro p o s e   Te n ta t i v e   Ro u t e   (TRS)  Se l e c ti o n   a p p ro a c h   fo r   i rre g u l a Cl u s t e re d   W i re l e s s   S e n s o r   Net wor k s   th a t   fa c i l i ta t e s   i n   d e c i s i o n   a n   e ff i c i e n n e x re l a y   t o   s e n d   th e   d a ta   c u m u l a t i v e   b y   Cl u s t e Hea d s   t o   th e   B a s e   Sta ti o n Si m u l a ti o n   a n a l y s i s   i s  a c h i e v e d  u s i n g  t h e  n e tw o rk   s i m u l a t o r t o   d e m o n s tra t e  t h e  e ff e c t i v e n e s s  o th e  T RS m e th o d .       Key w ords Clu s te r i n g N e two r k  Si m u l a ti o n Rou t i n g ,   W SN         Copy righ ©  2 0 1 7 In s titu te  o Adv a nc e Eng in e e ring   a nd   Sc ie nc e All  righ t s  re s e rve d.       1.  Int r o d u ctio n   W i r el es s   S en s or  Net w ork   ( W S N)   c on s i s ts   of   s en s or  no de s   th at  ob s er v es   ph y s i c al   or  c on di t i o ns   f or  ex a m pl r ad i ati o n,  tem pe r atu r e,  pres s ure,  s ou nd   etc S i z an c os t   c on s tr ai nts   on   s en s or  no d es   r es ul i c orr es po nd i ng   c on s tr a i nts   on   r es ou r c es   s uc h   as   e n erg y ,   m e m or y c o m pu tat i on a l   s pe ed   a nd   c o m m un i c ati on s   b an d w i dth Li m i ted   proc es s or  ba nd wi dth   an s m al l   m e m o r y   are  t w argu ab l c on s tr ai nts   i s en s or  ne t w ork s   tha are  al m os t   di s ap p ea r i n wi th  th de v el op m en of   f ab r i c ati o n   tec hn i qu es w h ereas   th en erg y   c on s tr a i nt   i s   u nl i k el y   to   be   s o l v ed   s oo d ue   t s l o progr es s   i de v e l op i n ba tte r y   c ap ac i t y T he   u nte n de d   na t ure  of   s en s or  no d es   an ha z ardo us  s en s i n g e nv i r on m en ts  prec l ud e b att er y   r ep l ac em en t a s  a  f ea s i bl e s ol ut i o n.   Num be r   of   r es ea r c w ork   prov i de s   on l y   en erg y   ef f i c i en r es ul ts O ne   s uc h   s ol u ti o n   i s   an   i r r eg u l ar  c l us tered  r ou ti n g   m ec ha ni s m   tha i s   us ed   to  f or m   i r r eg ul ar  c l us t ers   ba s ed   on   c o m pe ti ti v c om m un i c ati on   r an g e.  T he   protoc o l   prop os es   m ec ha ni s m   no o n l y   to   ac hi ev e   c l us teri n a l s th i s   protoc o l   s en the   da t ag grega te b y   v ario us   c l us ters   to  t h B as S t ati on   ( B S )   us i ng   an   Int er - c l us ter  tr an s m i s s i on   m ec ha ni s m Howev er,  t he   ef f i c i en c y   of   thi s   tr an s m i s s i on   s y s tem   i s   on l y   i term s   of   en erg y   ef f i c i en c y T hi s   m ea ns   tha th oth er  el em en ts   of   no d tha c erta i n l y   c a us e   i nte r r up ti o or  throu gh p ut  de gra da t i on   are  no m ea s ured.  In  ord er  to  r es ol v the   c ha l l en g es   thro wn  b y   a i r r eg ul ar  c l us t ere ne t w ork w pr op os T en tat i v Cl us t er  ba s ed   R ou t i ng   no on l y   c o ns i de r s   th en erg y   b ut   al s i m prov q ua l i t y   of   s erv i c an d   ne t wor k   l i f eti m e.        2.  Rel ated  W o r k   E ne r g y - ef f i c i en c om m un i c ati o protoc ol   [1]   t ha u ti l i z es   r an d om i z ed   r ota ti o o f   l oc al   c l us ter  ba s e s tat i on   t d i s tr i bu te  t he   en erg y   l oa a m on the   s en s ors   i t he   ne t w ork T hi s   pr oto c ol   i nc r e as es   the   s c al a bi l i t y r o bu s tne s s   a l s i i nc orp orates   d ata   f us i o n   to  r ed uc e   the   am ou nt  of   i nf orm ati on   th at  m u s be   tr a ns m i tte to   th ba s s tat i o n.  I ad d i ti on ,   i t   i nc r ea s es   t he   ne t w ork   l i f eti m e.  P o w er  E f f i c i en G ath er i ng   i S en s or  I nf or m ati on   S y s t em s   ( P E G A S IS )   [2]   f orm s   c ha i ns   f r om   s en s or  no de s   s tha e ac no de   tr a ns m i t s   an r ec ei v es   f r om   ne i gh bo r   an on l y   on n od i s   s el ec te f r o m   tha c ha i t tr an s m i to  th s i nk T he   da ta  i s   ga th ered  an m ov es   f r o m   no de   to  n od e,   ag greg ate an ev en t ua l l y   s en to   the   b as s tat i on T he   c ha i c on s tr uc ti o n   i s   pe r f or m ed   i greed y   w a y W hi l e,  s en s or  f ai l s   or di es   du to  l o w   b att er y   po wer the   c ha i i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N:  25 02 - 4 75 2                    IJE E CS   V ol 8 N o.  3 Dec em be r   2017  :   7 1   7 1 8   716   c on s tr uc ted   us i n the   s am greed y   ap proac b y   b y p as s i ng   th f ai l e s en s or.  F i na l l y t he   c ha i n   wi l l  trans m i t   the   ag gr eg at ed  da ta  to  t he   B S , h e nc e m i ni m i z i n g t h e u t i l i z at i on  of  en e r g y .   H y bri E n erg y - E f f i c i en D i s tr i bu t ed   Cl us teri ng   ( HE E D)   [3]   op er ate i m u l ti - h op   ne t w ork s us i ng   an   a da pti v tr a ns m i s s i on   po wer   i the   i nt er - c l us teri n c o m m un i c ati on P eri od i c a l l y   s el ec ts   Cl us te r   Head s   ( CHs )   ac c ordi ng   to  t w o   c l us ter i ng   pa r am ete r s   s uc as   r es i du a l   e ne r g y   of   ea c s e ns or  no d an n od de gr e e.  T he   r es i du al   en erg y   pa r am ete r   i s   us ed   to  s el ec CHs   an no d e   de gree  i s   us ed   f or  break i ng   ti es T he   HE E c l us ter i ng   i m prov es   ne t w ork   l i f eti m e.  D y na m i c   Mi n i m al   S pa nn i ng   T r ee   Ro uti n P r ot oc ol   ( D MS T RP )   [ 4]  uti l i z e th Mi n i m u m   S pa nn i ng   T r ee   al go r i thm   to  r ep l ac e   c l ub s   i n   t w l a y ers   of   th n et w ork   s uc as   i ntra - c l us ter  a nd   i nt er - c l us ter.  I DM S T RP e ne r g y   di s s i pa ti on   of   tr an s m i tti ng   da t i s   po te nti al l y   r ed uc ed A l s o the   tr an s m i s s i on   c ol l i s i on   i s   a l l e v i a ted   an D MS T RP   c an   ac hi e v e   s ho r ter  de l a y .   Ho w e v er, t he  tra ns m i s s i on  s c he du l e c r ea tes   ad d i ti on a l  ov erhea d.    Di s tr i bu ted   a nd   E f f ec ti v C l us ter  Rout i ng   P r oto c o l   ( DE CRO P )   [5]   pu r p os of   de c r ea s i n the   n um be r   of   c on tr ol   m es s ag es s ho r ten i n th a v erage  en d - to - en d   de l a y   i n   the   ne t wor k .   DE CRO P   c on s i s of   three   ph as es   s uc as   c l us ter  f or m ati on da ta  tr a ns m i s s i on   an r o ute   m ai nte na nc e.   Dur i ng   c l us t er  f or m ati on c l us ter  i s   f orm ed   c on c urr en tl y   to  c o m bi ne pa c k ets   f r o m   c l us ter  m e m be r s   to  the   B S T he   c l us t er  f or m ati o n,  i s   f i ni s h ed   the i c on s tr uc ted   the   f orw ardi ng   pa th   thu s   r e du c es   bo th   the   ti m was te  a nd   ov erhea d.  H o w e v er,  t he   c l us ter  i s   l arger ,   the   en erg y   c on s um pti on   of   the   CH  i s   i nc r ea s e an ot he r   di s ad v an ta ge   i s   the   n od e s   c l os er  to  the   B S  c o ns um e e ne r g y  f as ter  whi c h re du c e t he   ov eral l  n e twork  l i f es pa n.     E ne r g y   E f f i c i en H om og en ou s   Cl us teri ng   A l go r i t hm   [6]   pro po s ed   f or  wi r e l es s   s en s or  ne t w ork  th at  s a v es  p o w er  a nd  pro l o ng s  ne t w ork  l i f e.  T he  l i f e s pa of  th e n et wor k  i s  i nc r ea s ed   b y   en s urin ho m og en eo us   d i s tr i bu t i o of   no d es   i the   c l us ters In  th i s   s c he m e,  CH  i s   s el ec te on   the   ba s i s   of   the   r es i d ua l   en erg y   of   ex i s ti ng   c l us ter  he ad s h ol d ba c k   v al ue an ne ares ho p   di s tan c of   the   no de F urt he r i t h propos e proto c ol on l y   c l us t er  he ad s   bro ad c as c l us ter   f or m ati on   m es s ag an no the   e v er y   n od e.  Henc e i t   prol o ng s   th l i f of   the   s e ns or  ne t wor k s .   T he   e m ph as i s   of   thi s   ap p r oa c i s   to  i nc r ea s th l i f s pa of   the   ne t wor k   by   en s ur i ng   a   ho m og en eo us   di s tr i b uti on   of   no de s   i t he   c l us ters   s o   tha th ere  i s   no too   m uc r ec ei v i ng   an d   tr an s m i tti ng   o v er he a o a   CH.  G en eti c   al go r i t hm s   ba s ed   e nh a nc ed   K   S tr a ng e   po i nts   c l us teri ng   al g orit hm   w as   prop os ed   a nd   de s c r i b ed   i [8,   9] Di v i s i v H i erar c hi c al   B i s ec ti ng   de s c r i pti v f or   Mi n Ma x   Cl us teri n A l go r i t hm   w as   pro po s ed It   i nc l u de s   i r r e gu l ar  c l us teri n al g orit hm   di v i s i o n   ba s ed   on  c l us ter s i z e [ 10 ].       3.  P r o p o se d  M eth o d   Cl us teri ng   prot oc ol   pro v i de s   an   eff ec ti v tec hn i qu f or  ex ten di ng   the   n et w ork   l i f eti m e.   In  thi s   pa pe r T en tat i v Ro ut S e l ec ti on   ap pro ac f or  i r r eg ul ar  C l us ter ed   W S i s   propos e d.  In   T RS groups   the   n od es   i nt c l us ters   of   un eq u al   s i z es F i gu r e   s h o w s   tha t he   arc hi tec ture  of  T RS  s c he m e.   T he   i ni t i al   proba bi l i t y   f or  ea c no d to  b ec om ten tat i v CH  de p en ds   o i ts   r es i du a l   en erg y  as   wel l  as  t he  f i n al   he ad s   are s el ec ted   ac c ordi ng  to  th e  i n tr a - c l us ter c om m un i c ati on  c os t.   F i r s t,  s ev er al   t en t ati v e   CH s   are  r an d om l y   s el ec t ed   t c om pe te  f or  f i na l   CH O r di na r y   n od es   be c om ten tat i v e   CHs   wi th   the   s am proba bi l i t y   w h i c h   i s   pre de f i n ed   thres ho l d.   Node s   tha t   f ai l   to  be   t en t ati v he a ds   k ee s l ee p i ng   un t i l   the   C s el ec ti on   s ta ge   en ds E ac t en ta t i v CH  h as   a   c o m pe ti ti on   r a ng e.  Di f f erent  c om pe ti ti on   r a ng es   are  u s ed   to  pro du c c l us t ers   of   un eq ua l   s i z es .   O nl y   o ne   f i na l   CH  i s   a l l o wed  i e ac c om pe ti ti o r an ge T en tat i v C Hs   are  r an do m l y   s e l ec te ba s ed   on   t he i r   r es i d ua l   en erg y T he r ef ore,  s e ns ors   wi th  l o r es i d ua l   en erg y   c an   s ti l l   be c om e   CHs   be c au s e   i t   us es   th i ntra - c l us ter  c om m un i c ati o n   c os to  s e l ec f i na l   C Hs T hi s   c l us te r i ng   al g orit hm   s el ec ti ng   C Hs   wi th  hi g he s r es i d ua l   en erg y   as   w e l l   as   r ota t i n CHs   s po r ad i c al l y   t di s s em i na te  th e e ne r g y  ut i l i z at i on  am on g n o de s  i n e ac h c l us ter t hu s  ex te nd  t he   n et w ork  l i f eti m e.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJE E CS     IS S N:  2 50 2 - 4 75 2     T en tat i v e Ro ute   S e l ec t i on   A pp r o ac h f or Ir r e gu l ar C l us tered W i r el es s     ( Ma he nd r a S h arma )   717       F i gu r 1 .   A r c hi tec t ure of  TR S       4.  S i mu latio n  Re sult s   T f ac i l i ta te  th at  e v a l ua t t he   ef f i c i en c y   of   the   T RS   w i th  UCR,  t ho r ou gh   a na l y s i s   an d   c o m pa r i s on   i s   pres e nte he r e.  T as s es s   th ef f i c i en c y   t wo  s i m ul at i on   ex p erim en ts   wer e   c on du c te d.  T he  s i m ul ati on   pa r am ete r s  us ed  f or the  s i m ul ati on   an a l y s i s  are t ab u l at ed   i tab l 1.        T ab l e   1 .   S i m ul at i on  P ar am ete r s  of  T RS  an d UC R   P a r a m e t e r   V a lue   C h a n n e Ty p e   W i r e le s s   P h y   R a d io  P r o p a g a t ion   M o d e l   Tw o R a y Gr o u n d   Qu e u e   Ty p e   D r o p Tail/ P r iQu e u e   N u m b e r   o f   n o d e s   50   S i m u la t ion   A r e a   2 0 0   X   2 0 0 s q . m   I n it ial   E n e r g y   1000J   Tr a n s m i s s ion   r a n g e   250m   Tr a f f i c   mod e l   C B R         T he   ne t w ork   l i f et i m i s   r e c ei v ed   f r om   the   s i m ul ati on   an al y s i s   of   th T RS   an d   UCR   s c he m es T he   no de   e ne r g y   i s   pl ott ed   ag ai ns the   n um be r   of   r ou nd s F i gu r es   de m on s tr ate   the   UCR c urv es  f al l s  af ter th e d ea th  of  th e  f i r s t f ew n o de s T hi s  i s  s i m pl y  o wi n g t o t h e   be tte r  el ec ti o n   of  th e m os t a pp r op r i ate  C H  as  th ne x t h op   when  da t a  i s  s en t t o t h e B S           F i gu r 2 .   L i f eti m e o f  UCR a nd  T RS   0 20 0 40 0 60 0 80 0 10 00 12 00 1 50 00 10 000 15 000 20 000 IFR U C R Ro u n d s En e r g y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N:  25 02 - 4 75 2                    IJE E CS   V ol 8 N o.  3 Dec em be r   2017  :   7 1   7 1 8   718   5.  Co n clus ion   W i r el es s   S en s or  Net w ork s   as s u m c r uc i al   pa r i n   the   f i el of   m ec ha ni z ati o an d   c on tr ol   where  d ete c ti ng   of   da ta   i s   the   i ni t i a l   s tep   b ef ore  an y   au t om ate j ob   c ou l be   pe r f orm ed Cl us teri ng   pro toc ol   prov i d e s   an   ef f ec ti v tec hn i qu f or  ex ten d i ng   t he   W S l i f eti m e.  In  T RS the   T en tat i v C Hs   are   r an d om l y   s el ec ted   ba s e o t he i r   r es i du a l   en erg y .   T he r ef ore,  s en s ors   w i th   lo w   r es i du a l   en erg y   c a s ti l l   be c om CHs   be c au s i u s es   the   i ntra - c l us ter  c om mu ni c at i o c os t   to  s el ec t f i na l  CHs . S i m ul ati on  r es ul ts  s ho w  t ha t T RS  c l ea r l y  i m prov es  t he  n et w ork  l i f eti m e.       Ref er en ce s   [1]    Hei n z e l m a n   B .   Ap p l i c a t i o n - S p e c i fi c   Pro t o c o l   Arc h i - te c t u re s   fo Wi re l e s s   Net wor k s Ph th e s i s ,   M a s s a c h u s e tt s  I n s ti tu te   o T e c h n o l o g y .   2 0 0 0 .   [2]    L i n d s e y   R a g h a v e n d ra   CS .   PEG ASIS:  Po wer - e ff i c i e n G a th e ri n g   i n   Se n s o In fo rm a t i o n   Sy s te m .   Pro c e e d i n g s  I EEE A e ro s p a c e   Con fe re n c e ,  Bi g  S k y M T .   2002 ;   3 :   1 1 2 5 - 1 1 3 0 .   [3]    O s s a m a   Y o u n i s   So n i a   Fa h m y .   Hee d h y b ri d En e rg y - e ff i c i e n t,   Di s tri b u te d   Clu s te ri n g   Ap p ro a c h   fo r Ad - h o c  Ne tw o rk s .   IEEE  Tr a n s a c ti o n s  o n  M o b i l e  Co m p u ti n g .   2 0 0 4 ;   3 ( 4 ):   366 - 3 6 9 .   [4]    Hua n g   G ,   Li   X   &   He  J .   Dy n a m i c   m i n i m a l   s p a n n i n g   t re e   r o u ti n g   p ro t o c o l   fo l a r g e   wir e l e s s   s e n s o r   n e two rk s .   In   Pr o c e e d i n g s   o f   1 s IEEE  Con f e re n c e   o n   I n d u s tri a l   E l e c tro n i c s   a n d   Ap p l i c a ti o n s ,   Si n g a p o re .   2 0 0 6 :   1 5 3 1 - 1 5 3 5 .   [5]    J   Che n Y i n ,   L i   a n d   T   Su n .   Di s tri b u t e d   a n d   Ef fe c ti v e   Clu s te Ro u ti n g   Pro to c o l   o Se n s o r   Net w o rk s .   2 0 0 8   Fi rs In te rn a t i o n a l   Con fe re n c e   o n   In t e l l i g e n Net w o rk s   a n d   In te l l i g e n t   Sy s te m s W u h a n .   2 0 0 8 :   2 7 1 - 2 7 5 .   [6]    Si n g h   SK,  Si n g h   M Si n g h   DK .   En e rg y - e ff i c i e n h o m o g e n e o u s   c l u s t e ri n g   a l g o ri t h m   f o w i re l e s s   s e n s o r n e tw o rk .   In t e rn a t i o n a l   J o u rn a l  o Wi re l e s s  &  M o b i l e  N e two rk s  (I J W M N) .   20 10 ;   2 (3 ) :   49 - 61.   [7]    Che n   G L i   C,   Y e   M   a n d   W u   J An   u n e q u a l   c l u s te r - b a s e d   ro u ti n g   p ro to c o l   i n   w i re l e s s   s e n s o n e tw o rk s .   Wi re l e s s  Ne two r k s .   2009 ;   15 ( 2 ) .   [8]    J o h n s o n   T   a n d   Si n g h   SK.  G e n e ti c   a l g o ri t h m s   b a s e d   e n h a n c e d   Str a n g e   p o i n ts   c l u s t e ri n g   a l g o ri th m .   In   2 0 1 5   In te rn a ti o n a l   Co n fe r e n c e   on   Co m p u t i n g   a n d   Net w o rk   Co m m u n i c a ti o n s   (CoCo N e t),   IEEE .   2015 :   737 - 741 .   [9]    J o h n s o n   T   a n d   S i n g h   SK.  K - s t ra n g e  p o i n ts   c l u s t e ri n g   a l g o ri t h m I n   Com p u t a ti o n a l  I n te l l i g e n c e  i n   Da ta   M i n i n g Sp ri n g e r I n d i a .   2 0 1 5 ;   1 4 1 5 - 4 2 5 .   [10]    J o h n s o n   T   a n d   Si n g h   SK Div i s i v e   Hie ra r c h i c a l   Bi s e c ti n g   M i n M a x   Clu s te r i n g   Al g o ri t h m In   Pro c e e d i n g s   o th e   I n te r n a ti o n a l   C o n fe r e n c e   o n   D a ta   En g i n e e ri n g   a n d   Com m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y Sp ri n g e r S i n g a p o re .   2 0 1 7 5 7 9 - 5 9 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.