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 .   18 ,   N o .   2 M a y   20 20 ,   pp .   1048 ~ 1056   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 2 . pp 104 8 - 1056             1048       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   n o v e l   sch e m e   f o r   e n e r g y - e f f i c i e n t   b r i d g e   l a y e r   i n   sens o r - c l o u d       N as r   M u s ae d   S .   A l m u r i s i ,   T .   S r i n i v as u l u   K U   C o l l e g e   o f   E ng i n e e r i ng   &   T e c hno l o gy K a ka t i y a   U ni v e r s i t y ,   I n di 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 S e p   9 ,   20 19   R e v i s e N o v   1 0 , 2 019   A c c e pt e N o v   24 ,   201 9       R e c e nt l y ,   S e n s o r - C l o ud  ha s   b e e n   w i d e l y   ut i l i z e d   i v a r i o us   do m a i ns ,   pr o v i di ng   r e a l - t i m e   m o ni t o r i ng   a nd  r e m o t e   o bs e r v a t i o ns .   T h e   s e ns o r y   da t a   i s   c o l l e c t e f r o m   di f f e r e n t   h e t e r o g e ne o us   W S N s ,   u pl o a d e t o   t he   c l o ud,   v i r t u a l i z e d,   a nd   s e r v e f o r   m a ny   us e r   a pp l i c a t i o ns .   H o w e v e r ,   t he   s ur v i v a bi l i t y   of   t he   phy s i c a l   s e n s o r s   i s   a   c ha l l e ng e ,   w h e r e   t h e   no de s   a r e   ba t t e r y - po w e r e a nd  m u s t   be   ut i l i z e w i s e l y .   T he   ne e i s   t o   e x t e nd   t h e i r   l i f e t i m e   a n d,   t hu s ,   e n s u r i ng   c l o ud  f unc t i o na l i t y   a nd  us e r   s a t i s f a c t i o n.   I t hi s   pa pe r ,   w e   a dd r e s s   t h e   e ne r gy - e f f i c i e nc y   of   t he   phy s i c a l   s e ns o r s   i t he   S e ns o r - C l o ud  pa r a d i g m .   W e   pr o po s e   a   ne w   s c he m e   b a s e o l a y e r e a r c hi t e c t u r e ,     i w hi c da t a   t r a ns m i t t e t o   t he   c l o ud  t h r o ug a   m ul t i - ho r o ut i ng .   T he   ne w   s c he m e   i n t r o duc e s   a   no v e l   a l g o r i t hm   t o   de f i n e   a   s e t   o f   no de s   c a l l e t h e   br i dg e   l a y e r ,   r e c e i v i ng   da t a   f r o m   t he   c l u s t e r - he a d - l a y e r   a nd  f o r w a r ds   t o   t he   s i nk   no de   l a y e r .   N o de s   i n   t he   br i dg e   l a y e r   a r e   s e l e c t e a c c o r di ng   t o   t he i r   f i na l   s c o r e   de f i ne ba s e o t he i r   e n e r g y - e f f i c i e nc y   a nd  di s t a nc e - e f f i c i e nc y   a s   g i v e b y   t he   a l g o r i t hm .   T hus ,   e n s ur i ng   a   r o bus t   l a y e r   t ha t   he l p s   i n   r e duc i ng   t he   t r a ns m i s s i o e n e r g y   a nd  e xt e nd i ng   o v e r a l l   n e t w o r k   l i f e t i m e .     O ur   s i m u l a t i o r e s u l t s   s ho w   a i m p r o v e pe r f o r m a nc e   of   o ur   s c he m e   o v e r   t he   s c e na r i o   w i t ho ut   t he   br i dg e   l a y e r ,   i t e r m s   o f   s e v e r a l   pa r a m e t e r s   w e   c o ns i de r e d.   Ke y w or ds :   B r i dge   l a y e r   E n e rgy - e f f i c i e n t   W S N s   Io T - b a s e h e t e r o ge n e o us   W S N   S e n s o r - c l o ud   V i rt u a l i z a t i o n   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N a s M us a e d   S .   A l m u r i s i   K U   Co l l e ge   of   E n g i n e e r i ng  &   T e c hn o l o g y   K a ka t i y a   U n i v e r s i t y ,   W a r a nga l ,   I n d i a .   E m a i l :   e n g . na s r a l m u ri s i 17 @ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   i m po rt a n c e   o f   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r (W S N [1]  a ri s e s   due   t o   t h e   n u m b e r   o f   a ppl i c a t i o n s   t h a t   de pe n ds   o n   s e n s o r   de v i c e s   t o   i n t e ra c t   w i t h   t h e   p h y s i c a l   e nv i r o nm e nt   a nd  e xt ra c t   us e f ul   da t a   w h i c h   w i l l   b e   us e l a t e r   f o r   p r e c i s e   de c i s i o n   m a ki ng  [2] .   T h e s e   a ppl i c a t i o ns   i n c l ude   h e a l t h c a r e   a pp l i c a t i o n   [ 3],   e n v i r o nm e nt   m o n i t o ri n a pp l i c a t i o [4] ,   m i l i t a r y   a ppl i c a t i o n s   [5] ,   e t c .   R e c e n t   y e a r s   w i t n e s s e t h e   i n c r e a s e   o f   s e n s o r   de v i c e s   ut i l i z e i n   t h e   Io T   t e c hn o l o g y   [6],   w h e r e   m o s t   o t h e   Io T - b a s e a ppl i c a t i o n s   de pe nd  o n   t h e   d a t a   c o l l e c t e by   s e n s o r s   f o r   pr o c e s s i n a n c o nt r o l l i n g   m a n y   a c t i v i t i e s   i n   r e a l - l i f e   s c e n a r i o s   [7 ,   8] .   U n f o r t u na t e l y ,   t h e   t ra di t i o n a l   W S N s   s t i l l   h a v e   s e v e r a l   l i m i t a t i o n s   [9] ,   s uc h   a s   pr o c e s s o r s   s pe e d,   m e m o r y   s t o r a ge ,     e n e r gy   c o n s um p t i o n,   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   ra n ge ,   r e s o ur c e - s h a ri n g ,   e t c .   T h e s e   l i m i t a t i o n s   c a n   b e   ov e r c o m e   by   i n t e g ra t i o n   W S N   w i t C l o ud  Co m put i n g   t e c hn o l o g y   [10].   Cl o ud  c o m put i n g ,   o n   t h e   o t h e h a nd,   h a s   po w e r f ul   p r o c e s s i n u n i t s   a n l a rge   s t o ra ge   [11] .   A   s h a r e d   po o l ,   of   h i gh - c a pa b i l i t y   r e s o ur c e s   (s u c h   a s   m a s s i v e   s t o r a ge ,   hi g h - pe r f o r m a n c e   c o m put i n g ,   s o f t w a r e   s e r v i c e s )   a r e   a v a i l a b l e   o n   de m a nds   t o   v a r i o us   us e r s   (i n   f o r m   of   Ia a S ,   S a a S ,   o r   P a a S ).   T h e   c o m b i n a t i o n   o f   W S N   a n c l o ud  c o m put i n i s   k n o w n   a s   S e n s o r - Cl o ud  [12],   w h i c h   m e e t s   t h e   gr o w i n de m a n o f   s e n s i ng  s e r v i c e s   a n a ppl i c a t i o n s ,   a nd  o v e r c o m e s   s e v e r a l   i m pl e m e n t a t i o n   i s s ue s   (e . g. ,   s c a l a b i l i t y ,   h e t e r o ge n e i t y ,   s t o r a ge ,   d a t a   s h a ri n g ,   p r o c e s s i n c a pa b i l i t y ,   c o m m uni c a t i o n   ra n ge ,   e t c . ) .   T h e   S e n s o r   Cl o ud  a r c hi t e c t u r e   c o n s i s t s   o t hr e e   l a y e r s :   t h e   p h y s i c a l   l a y e r ,   t h e   c l o ud  l a y e r ,   a n d   t h e   a pp l i c a t i o n   l a y e r   a s   s h o w n   i F i gu r e   1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   s c he m e   f or   e n e r gy - e f f i c i e nt   br i dg e   l a y e r   i n   s e ns or - c l oud  ( Nas r   Mus a e S.   A l m ur i s i )   1049     T h e   p h y s i c a l   l a y e r   c o n s i s t s   o h e t e r o ge n e o us   W S N s   t h a t   re pr e s e n t   t h e   m a i n   p h y s i c a l   pa r t   o f   t h e   S e n s o r - Cl o ud,   w h i c h   a r e ,   us u a l l y ,   de pl oy e ove r   m a n y   r e m o t e   pl a c e s .   G e n e r a l l y ,   a n   Io T - b a s e W S N   c o n t a i n s   a   n um b e o f   di ff e r e n t   ki n d s   o f   s e n s i n g   n o de s   (e . g. ,   l i ght   s e n s o r ,   m o t i o n   s e n s o r ,   a c c e l e r a t o r   s e n s o r,   a n   a udi o   s e n s o r,   c a m e ra   s e n s o r ,   e t c . s pa t i a l l y   di s t r i b ut e t o   t a k e   r e a d i n gs   o f   e n v i r o nm e nt a l   d a t a   a nd  m o n i t o r   t h e   s urr o u n di ng  c o n di t i o n s .   T h e   m a i n   r o l e   of  t h i s   l a y e r   i s   t o   c ol l e c t   t h e   da t a   f r o m   s e n s o r   n o de s   (by   t h e   c l us t e r   h e a ds ) ,   a gg r e g a t e   t h i s   da t a ,   a n s e n i t   t o   t h e   s i nk  n o de   w h i c h ,   t h e n,   f o r w a r ds   t h e   r e c e i ve da t a   t o   t h e   c l o ud   l a y e r .   Cl o ud  l a y e r   (a l s o   kn o w n   a s   a   v i rt ua l i z a t i o n   l a y e r i s   r e s po n s i b l e   fo r   s t o r i n t h e   r e c e i ve da t a ,   c r e a t i n g   v i r t u a l   s e n s o r s ,   m a n a g i n s e r v i c e   pr o v i s i o n i n g,   a n d   p r o v i de   us e r s   w i t r e qui r e s e r v i c e s .   A l l   t h e   i n f o r m a t i o a b o ut   ph y s i c a l   s e n s o r s   a n t h e i r   s t a t us   a r e   s t o r e i n   s e r v i c e   t e m pl a t e s   i n   t h e   c l o ud  l a y e r .   W h e n e v e r   a   us e s e n ds   a   r e que s t   r e qu i r i n g   a   v i r t ua l   s e n s o r,   t hi s   r e que s t   w i l l   b e   s e r v e b a s e o n   t h e   i n f o r m a t i o n   p r o v i de b y   t h e   s e r v i c e   t e m pl a t e .   T h e   a p pl i c a t i o n   l a y e r   r e p r e s e n t s   t h e   e nd - us e r s   w h o   r e qui r e   s e r v i c e s   o r   s e n s e d a t a   f r o m   t h e   s e n s o r - c l o ud.   T h e   r e m o t e   us e r   c a n   l o i n   t o   t h e   w e b   b r ow s e r   a n d   s t a rt   r e a d i n d a t a   o f   h i s   v i r t u a l   s e n s o r s ,   o r   c o n t r o l   t h e   a t   a n y   t i m e .           F i gu r e   1 .   G e n e ra l   r e f e r e n c e   v i e w   of   t h e   S e n s o r - Cl o ud       T h e   r e c e n t   a dv a n c e m e nt   i n   t h e   c l o ud - c o m put i n t e c hn o l o gi e s   a n s e n s o r   n e t w o r h a v e   l e t o   de ve l o pi n s e v e r a l   a r c hi t e c t u ra l   a n s o l ut i o n s   f o r   i n t e g r a t i ng  W S N   w i t h   c l o ud  c o m put i n g .   I n   [1 3],   a n   e a rl y   a r c hi t e c t u r e   of   s e n s o r   c l o ud  i s   pr o p o s e d,   i n   w h i c h   p h y s i c a l   s e n s o r s   c a n   b e   m a na ge d   us i n IT   i n f ra s t r uc t u r e .     In   [14]  a   n e w   a r c h i t e c t u r e   i s   p r o po s e fo r   c l o ud - b a s e h e t e r o ge n e o us   s e n s i n n e t w o r ks .   T h e   a r c h i t e c t ur e   i s   c a l l e Cl o ud4S e n s e ’,   w h i c h   p r o v i de s   t w o   di ffe r e nt   m o de l s   fo r   r e s o ur c e   m a na ge m e n t   a n d   i nt e gra t i o n:     D a t a - c e n t ri c   m o de l :   p r o v i de s   t h e   s e n s o r y   da t a   t o   v a r i o us   c us t o m e r s ,   a n d   t h e   D e v i c e - c e n t ri c   m o de l :   a l l o w s   di f fe r e nt   c us t o m e r s   t o   ut i l i z e   pa rt i c u l a r   v i rt ua l   s e n s o r s   a s   pe t h e i n e e ds .   I n   [15]  A S CI   (A g ri c ul t u r e   S e n s o r - Cl o ud  In f r a s t ruc t u r e i s   p r o po s e w h i c h   c o n s i s t s   o f   t h r e e   l a y e r s :   p h y s i c a l   s e n s o r   l a y e r ,   ( i i v i r t u a l   s e n s o r   l a y e r ,   a n d   (i i i )   s e r v i c e   c l o ud  l a y e r .   T h e   a i m   w a s   t o   e ff e c t i v e l y   pr o c e s s   l a r ge   a m o u n t s   o f   da t a ,   p r o v i de   di f fe r e nt   k i n ds   o f   a g r i c ul t u r a l   s e r v i c e s ,   a n e na b l e   a   f a s t   a n d   r e l i a b l e   pa c ke t   de l i v e r y   t o   t h e   de s t i n a t i o n   i n   l a r ge - s c a l e   W S N s .   I n   [1 6],   a   n e w   s e n s o r - c l o ud  f r a m e w or k   i s   p r o po s e i n   o r de t o   f a c i l i t a t e   b ui l d i n g   c o m m uni t y - c e n t ri c   a pp l i c a t i o n s   a n d   e n a b l e   c o nn e c t i n pe o pl e ,   s e n s o r s ,   a nd  s o f t w a r e   o bj e c t s .   I n   [1 7]  O p t i S e (O pt i m a l   S e n s o Cl o ud)  i s   di s c us s e t ha t   de f i n e s   f o ur   m a i n   r e qu i r e m e n t s   f o r   t h e   s e n s o c l o ud,   w h i c h   a r e :   s e c ur i t y ,   e ff i c i e n c y ,   da t a   m a na ge m e n t ,   a n d   i m p r o v e pe r f o r m a n c e   (e . g . ,   r o b us t n e s s ,   s c a l a b i l i t y ,   r o ut i n g,   e t c . ) .     D e s pi t e   t h e   f a c t   t h a t   S e n s o r - C l o ud  c a o ve r c o m e   c e r t a i l i m i t a t i o n s   o f   W S N ,   t h e r e   a r e   s t i l l   s e v e r a l   c h a l l e n ge s   t ha t   n e e t o   b e   a dd r e s s e s uc h   a s   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   t h e   s e n s o r   n o de s   i n   t h e   p h y s i c a l   l a y e r .   U s ua l l y ,   t h e   t ra d i t i o n a l   c l us t e h e a ds   a pp r o a c h   i s   b e i n g   f o l l ow e i n   t h e   p h y s i c a l   l a y e r   w h i c h   c o n s i s t s   o f   t h e   fo l l ow i n t hr e e   l a y e r s :   S e n s i n L a y e r ,   Cl us t e r   H e a ds ,   a nd  S i n L a y e r   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2 .   I n   t h i s   a pp r o a c s e n s o r   n o de s   i n   t h e   s e n s i n l a y e r   c o l l e c t   t h e   da t a   f r o m   t h e   e n v i r o n m e n t   a n f o r w a r i t   t o   t h e   c l us t e r   h e a ds   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 .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     1048   -   1 056   1050   w h i c h   i n   t u rn   a gg r e g a t e s   t h e   da t a   a nd  t r a n s m i t s   i t   t o   t h e   s i n l a y e r   a nd  f r o m   t h e   s i n l a y e r   t o   t h e   c l o ud.     T h e   m a j o r   d ra w b a c w i t h   t hi s   a p p r o a c h   i s   t h a t   c l us t e r   h e a ds   c o n s um e   m o s t   of   t h e i r   e n e r gy   w h i l e   t ra n s m i t t i ng  t h e   da t a   t o   t h e   s i n n o de   f o r   l o n ge r   di s t a n c e   w i t h o ut   i nt e rm e di a t e   l a y e r s   w h i c h   i n   t u rn   m a ke   t h e   n o de s   e xpi r e   e a rl y   a n t h e   d a t a   t ra n s m i s s i o i s   c e a s e d.   T h i s   p r o b l e m   i n t e rr u p t s   t h e   p r o c e s s   of   c r e a t i n g   a n d   p r o v i s i o n i n g   v i r t u a l   s e n s o r s   i n   t h e   c l o ud  a n t h e r e fo r e   t h e   pe r f o r m a n c e   of  S e n s o r - Cl o ud  a r c hi t e c t u r e   i s   de gr a de d.   H e n c e   i t   i s   m a n d a t o r y   t f i n o ut   a   s ui t a b l e   s o l ut i o n   t o   i n c r e a s e   t h e   ne t w o r l i f e t i m e   a n d   e n s u r e   t h a t   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s e n s o r - c l o ud  i s   o pt i m a l .   H e r e   w e   pr o po s e a   n o v e l   a l go ri t hm   t o   r e duc e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o s e n s o r   n o de s   dur i ng  s e n di ng  da t a   t o w a r ds   t h e   c l o ud.   T h e   pr o po s e s c h e m e   i n t r o duc e s   a   n e w   l a y e r   c a l l e (B r i dge   L a y e r ).   T hi s   l a y e r   a c t s   a s   t h e   i n t e rm e di a t e   l a y e r   b e t w e e n   t h e   c l us t e r   h e a l a y e r   a nd  t h e   s i n k   l a y e r   a n d   i t s   pu r po s e   i s   t a ggr e g a t e   t h e   da t a   f r o m   s e ve r a l   c l us t e r   h e a d s   a n t ra n s m i t   i t   t o   t h e   s i nk  n o de s .   T h e   p r o po s e d   a l go ri t hm   de f i n e s   a   s e t   o f   r ob us t   n o de s   a c t i ng  a s   a   b r i dge   l a y e r   w h i c h   t h e y   a r e   s e l e c t e a c c o r di n t o   t h e i f i n a l   s c o r e   de f i n e b a s e o n   t h e i r   e n e r gy - e ff i c i e n c y   a n di s t a n c e - e ff i c i e n c y .   T hr o ugh   s i m ul a t i o n,   w e   c o m pa r e   t h e   r e s ul t s   o f   o ur   s c h e m e   w i t h   t h e   t ra di t i o na l   Cl us t e r   H e a ds   L a y e r (CH s   L a y e r a n t h e   r e s ul t s   s h ow   s i g n i f i c a n t   i m p r o v e m e n t   o f   n e t w o r l i f e t i m e   a n t h e   c o n s i de r a b l e   a m o u n t   o f   e n e r gy   t h a t   i s   s a v e w i t h   t h e   B r i dge   L a y e r .           F i gu r e   2 .   C l us t e r   h e a ds   a pp r o a c h       2.   P R O P O S ED   S C H E M E     In  t hi s   s e c t i o n,   w e   p r e s e n t   a   n o v e l   e n e r gy - e ff i c i e n t   s c h e m e   f or  S e n s o r - Cl o ud  t h a t   us e s   a   m ul t i l a y e r     a r c hi t e c t u r e   i w h i c t ra n s m i t t i n g   da t a   f r o m   p h y s i c a l   s e n s o r s   t o   t h e   c l o ud  i s   b a s e d   o n   a   m ul t i - h o r o ut i ng.   O ur   o b j e c t i v e   i s   t o   m a xi m i z e   t h e   l i f e t i m e   o f   n o de s   i n   t h e   bo t t o m   l a y e r   by   r e duc i n t h e   e n e r gy   c o n s um e d   duri n g   t h e   da t a   upl o a di ng  p r o c e s s .   T h e   n e w   a l go r i t h m   de f i ne s   a   s e t   o f   r o b us t   n o de s   a c t i ng  a s   a   b ri dge   t o   t h e   s i nk  n o de s   a n d ,   t h us ,   m i ni m i z i n g   t ra n s m i s s i o e n e r gy   e xpe nde by   t h e   s e n s o r   n o de s   i t h e   p h y s i c a l   l a y e r .     2. 1 .       S ys t e m   M o d e l     T h e   pr o po s e s c h e m e   a dd r e s s e s   t h e   ph y s i c a l   pa r t   o f   t h e   S e n s o r - C l o ud.   T h e   s y s t e m   m o de l   c o n s i de r e d   i n   t h e   s c h e m e   c o n s i s t s   o f   fo ur   l a y e r s   na m e l y :   S e n s i ng  L a y e r ,   C l us t e r   H e a ds   L a y e r ,   B r i dge   L a y e r ,   a n S i nk  L a y e r ,   a s   t h e   m o de l   a r c h i t e c t ur e   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   3.   T h e   s e n s o r   n o de s   (S N s i n   t h e   f i r s t   l a y e r   s e n d   t h e i r   c o l l e c t e da t a   t o   t h e   c l us t e r   h e a ds   (CH s i n   t h e   s e c o n l a y e r   CH s ,   t h e n   a gg r e g a t e   t h e   r e c e i v e da t a   a n t r a n s m i t   i t   upw a rds   t o   t h e   b r i dge   n o de s   (B N s i n   t h e   t hi r l a y e r ,   w h i c h   i n   t u rn,   f o r w a r i t   d i r e c t l y   t o   t h e   s i n k   n o de s   (S i N s t ha t   i s   r e s po n s i b l e   f o r   de l i v e r i ng  d a t a   t o   t h e   c l o ud.   T h e   n o de s   i n   t h e   s i n k   l a y e r ,   a r e   us ua l l y ,     ha v e   a   c o n t i nuo us   pow e r   s uppl y   a n a r e   n o t   e n e r gy - l i m i t e d.   H ow e v e r ,   a   n u m b e r   o ke y   a s s um pt i o n s   ha v e   b e e n   t a ke n   f o r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   t h i s   s c h e m e   a s   l i s t e d   b e l ow :   a)   S e n s o r   n o de s   a r e   ra n do m l y   di s t ri b ut e i n   t h e   s e n s i ng  a r e a   a nd  a r e   s t a t i o na r y   o n c e   de pl oy e d   (t h a t   a r e   n o t   m o v a b l e ).   b)   S i N s   i t h e   s i n k   l a y e r   i s   n o t   e n e rgy - l i m i t e a n d ,   h e n c e ,   ha v e   n o   c o n s t ra i nt s   o t h e i l i f e t i m e .   c)   A l l   t h e   n o de s   h a v e   a   po w e r   c o n t r o l   s o   t h e y   c a v a r y   t h e i t ra n s m i s s i o po w e r   a c c o r di n g   t o   t h e   di s t a n c e .   d)   T h e   n e t w o r i s   a   t i m e - d r i v e n   m o de l ,   i . e . ,   d a t a   i s   pe ri o di c a l l y   a v a i l a b l e   a t   t h e   s e n s o r   n o de s   a n n e e t b e   t r a n s f e rr e t o   t h e   c l o ud.   e)   E n e rgy - c o n s um pt i o n   i s   c o n s i de r e f o r   d a t a   a gg r e ga t i o n ,   t ra ns m i s s i o n,   a n d   r e c e pt i o n   o n l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   s c he m e   f or   e n e r gy - e f f i c i e nt   br i dg e   l a y e r   i n   s e ns or - c l oud  ( Nas r   Mus a e S.   A l m ur i s i )   1051       F i gu r e   3 .   T h e   a r c hi t e c t u r e   o f   t h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l       2. 2 .       S e n s i n L aye r   T h i s   l a y e r   c o n s i s t s   o f   t h e   ph y s i c a l   h e t e r o ge n e o us   s e n s o r   n o de s   t ha t   a r e   de di c a t e t o   s e n s e   a   v a ri e t y   of   e n v i r o n m e n t a l   pa ra m e t e r s   b a s e o t h e   n e t w o r f un c t i o na l i t y   a n a ppl i c a t i o n   r e qui r e m e n t s .   T y pi c a l l y ,     i n   t h e   S e n s o r - Cl o ud  pa ra d i gm ,   s e v e r a l   W S N s   di s t ri b ut e i n   di f fe r e nt   t a r ge t e pl a c e s   a r e   c o n s i de r e d,   f o r m i ng  h e t e r o ge n e o us   s e n s i ng  n e t w o r ks   c o n n e c t e t o   t h e   s a m e   c l o ud.   T h e s e   n e t w o r ks   a r e   r e s po n s i b l e   fo r   c o l l e c t i ng  t h e   e n v i r o n m e n t a l   d a t a   r e qui r e by   t h e   c l o ud  w h i c h   i n   t u rn   s e r v e s   m a n y   r e m o t e   us e r   a ppl i c a t i o n s .   T hus ,     t h e   s ur v i v a b i l i t y   of   t h e s e   n e t w o r ks   i s   i m po r t a n t   i n   o r de r   t o   e n s u r e   t h e   c l o ud  f un c t i o na l i t y   a n us e r   s a t i s f a c t i o n.   H ow e ve r ,   t h e   s e n s o r   n o de s   i n   t h i s   l a y e r   a r e ,   t y pi c a l l y ,   b a t t e r y - pow e r e a n i t   i s   d i f f i c ul t   t r e pl a c e   t h e i r   b a t t e r y   o r   r e c h a rge   t h e m ,   e s pe c i a l l y   i n   t h e   s c e na r i o s   of   de n s e   n e t w o r ks   o r   h a r s h   e n v i r o n m e nt s .   T h e r e f o r e ,   w e   a ddr e s s   t hi s   p r o b l e m   f a c e i n   t h i s   l a y e r   a n d   i n t r o duc e   o ur   a l go ri t hm   f o r   s a v i n t h e i r   e n e r g y   a n e x t e n d   t h e i r   l i f e t i m e .     2. 3 .       C H s   L aye r   Cl us t e r   h e a ds   (CH i S e n s o r - Cl o ud   s c h e m e s   a r e   a   s e t   o f   s e ns o r   n o de s   s e l e c t e pe r i o di c a l l y   i n   e a c h   t r a n s m i s s i o n   r o u n b a s e o n   s o m e   pr e de f i n e c r i t e r i a .   CH s   r e c e i v e   da t a   f r o m   t h e   s e n s o r   n o de s ,   a gg r e ga t e   i t ,   a n f o r w a r i t   t o   t h e   uppe r   l a y e r s   t ow a r ds   t h e   c l o ud.   O ur   a l g o r i t hm   f o r   s e l e c t i n b ri dge   n o de s   c a n   b e   a ppl i e t o   m ul t i - l e v e l s   h e t e r o ge n e o us   W S N s ,   w h e r e   t h e   CH s   e l e c t i o n   m o de l   i s   s e l e c t e b a s e o n   t h e   h e t e r o ge n e i t y   l e v e l .   T h e   e l e c t i o n   m o de l   o f   S E P   pr o t o c o l   [18]  c a n   b e   us e fo r   t h e   CH   e l e c t i o n   i n   t h e   t w o - l e ve l   h e t e r o ge n e o us   n e t w o r m o de l ,   w h i l e   t h e   e l e c t i o n   m o de l   o E H - m ul S E P   p r o t o c o l   [19]  c a n   b e   us e fo r   C H   e l e c t i o n   i n   n e t w o r m o de l s   w i t h   h i g h e r   l e v e l s   o f   h e t e r o ge n e i t y .   In   bo t h   m o de l s ,   t h e   CH s   a r e   s e l e c t e b a s e d   o n   t w m a i n   p a r a m e t e r s :   w e i gh t e e l e c t i o n   p r o b a b i l i t y   a nd  w e i ght e e l e c t i o n   t hr e s h o l d ,   a c c o r di n t o   t h e   i n i t i a l   e n e r gy   of   n o de s   w h e r e   t h e   n o de s   t ha t   ha v e   h i g h e l e v e l s   of   e n e r gy   b e c o m e   CH s   m o r e   f r e que n t l y   t ha n   t h o s e   h a v i ng  l o w e r   l e v e l s .   F o r   t h e   pu r po s e   of   e v a l ua t i o n,   w e   ha v e   c o n s i de r e t w o   l e v e l s   of   h e t e r o ge n e i t y   a n us e   t h e   S E P   e l e c t i o n   m o de l   i n   o u r   e xpe ri m e nt a l   s i m ul a t i o n .   I n   S E P   p r o t o c o l ,   t w o   t y p e s   of   n o de s   a r e   c o n s i de r e d:   f i r s t   l e v e l   ( l v l 1 a n d   s e c o n l e v e l   ( l v l 2 ),   w h e r e   n o de s   i n   t h e   l a t t e h a v e   a a dd i t i o na l   a m o u n t   o e n e r gy .   T h e   e l e c t i o n   p r o b a b i l i t y   of   bo t l e v e l s   (   &     a r e   de f i n e a s   f o l l o w s :     p l v l 1 = p o pt 1 + α × m   (1)     p l v l 2 = p o pt   × ( 1 + α × m ) 1 + α × m   (2)     a n t h e   e l e c t i o t hr e s h o l ds (   &     a r e   g i v e n   a s :     1   = { 1 1 1 × (      1 1 )   ,        ϵ   1     0                                                                                                             ,                       (3)   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 .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     1048   -   1 056   1052   2   = { 2 1 2 × (      1 2 )   ,        ϵ   2     0                                                                                                             ,                       (4)     w h e r e   α  a n m   a r e   t h e   e xt r a   e n e r gy   a n pe r c e nt a ge   o t h e   l v l 1 l v l 2   n o de s   r e s pe c t i v e l y ,   r   i s   t h e   n u m b e r   of   t h e   pr e s e nt   t r a n s m i s s i o n   r o u n d ,   p o p t   i s   t h e   o pt i m a l   num b e o f   CH s   i e v e r y   r o u n d,   w hi l e   G 1   a nd  G 2 ,   a r e   t h e   s e t   o f   n o de s   t ha t   h a v e   n o t   b e e n   s e l e c t e a s   CH s   i t h e   l a s t   1 1   &   1 2   r o u n ds   r e s pe c t i v e l y     2. 4       B r i d ge   Lay e r   O ur   n e w   s c h e m e   p r o v i de s   a   n o v e l   a l go r i t hm   t o   de f i n e   t h e   b ri dge   n o de s   (B N s i n   t h i s   l a y e r .     B N s   h a v e   t h e   r o l e   of   r e c e i v i n da t a   f r o m   t h e   CH s   l a y e r   a nd  fo r w a r ds   t o   t h e   S i N s   l a y e r .   T h e   a i m   i s   t o   r e duc e   t h e   di s s i pa t e e n e r gy   of   t h e   CH   n o de s   by   s h o r t e ni n t h e i r   t ra n s m i s s i o n   di s t a n c e   w h i c h   h a s   a   g r e a t   i m p a c t   o t h e   e n e rgy   c o n s um e du ri n d a t a   t ra n s f e r .   I n s t e a o f   t r a n s m i t t i ng  da t a   t o   t h e   s i n n o de s (S i N f o r   a   l o n g   di s t a n c e ,   CH s   s e n t h e i r   da t a   t o   t h e   B N s   l a y e r   w h i c h,   i t urn,   f o r w a r ds   t o   t h e   S i N ,   a n d ,   t h us   s a v i n a   c o n s i de r a b l e   a m o unt   o f   e n e r gy .   In   f a c t ,   t h e   n o de s   i n   t h e   b r i dge   l a y e r   (i . e . ,   B N s a r e   a   s ub s e t   of   t h e   a l r e a dy   e l e c t e CH   n o de s   b ut   a r e   hi g hl y   c a pa b l e   t o   t a ke   t h e   r o l e   o f   da t a   f o r w a r di n o n   b e h a l f   o f   t h e   o t h e CH   n o de s .   W e   c a l l   t hi s   s ub s e t   o n o de s   a s   t h e   r o b us t   n o de s   a n r e p r e s e n t e a s   t h e   b r i d ge   l a y e r   i n   t h e   a r c hi t e c t u r e   a s   s h o w n   i F i gu r e   3.   F o s e l e c t i n g   B N   n o de s ,   w e   de f i n e   t w o   ke y   pa r a m e t e r s :   E n e r gy   E f f i c i e n c y   ( E ef   )   a n D i s t a n c e   E f f i c i e n c y   ( D ef   ) ,   w h i c m us t   b e   c a l c ul a t e d   f o r   a l l   t h e   s e l e c t e CH   n o de s   a c c o r di ng   t o   t h e   f o l l o w i n g   fo r m u l a s :        =      (5)        =    +  2   (6)     W h e r e   Er av   i s   t h e   r e s i du a l   e n e r gy   of   t h e   n o de   a n d   Er av   i s   t h e   a v e ra ge   r e s i du a l   e n e r gy   of   a l l   t h e   n o de s ;   w h i l e   D S i N   a n D CH   a r e   f un c t i o n s   i n   t h e   n o de   di s t a n c e   t o   t h e   S i N s   a n d   t o   o t he r   CH s   r e s pe c t i v e l y ,   a n d   a r e   c a l c ul a t e a s   f o l l ow s :        =      (7)      =      (8)     H e r e      i s   t h e   di s t a n c e   o f   t h e   c u rr e n t   n o de   t o   t h e   n e a r e s t   S i N   n o de   a n     i s   t h e   a v e ra ge   di s t a n c e   o f   a l l   t h e   n o de s   t o   t h e i S i N   n o de s ,   w hi l e      i s   t h e   m e a di s t a n c e   o f   t h e   c u rr e n t   n o de   t o   t o   a l l   t h e   c l us t e h e a ds   a n d       i s   t h e   a v e r a ge   o f   a l l   t h e   c a l c ul a t e  .   A f t e r   c a l c ul a t i ng     a n d      fo r   a l l   t h e   s e l e c t e C H s ,   t h e   a l go ri t hm   f i nd  t h e   f i n a l   s c or e   C h s c o r e   fo r   e a c h   of   t h e m   a c c o r di n t o   t h e     fo l l w i n f o r m ul a :        =      × 1 +  × 2   (9)     w h e r e   1,   a n 2   a r e   s c o r i n g   w e i gh t s   g i v e n   by   t h e   a dm i ni s t r a t o r   b a s e o n   s o m e   p r e de f i n e r e qui r e m e n t s .   A l l   t h e   CH s   n o de s ,   t h e n ,   a r e   s o r t e de c r e a s i n gl y   a c c o r di n g   t o   t h e i r   f i n a l   s c o r e ,   a n o n l y   t h e   t o k%  n o de s   (i . e . ,   t h e   r o b us t   n o de s a r e   s e l e c t e a s   B N s   l a y e r   n o de s ,   w h e r e   k%   i s   a   po s i t i v e   i n t e ge r   r e p r e s e n t i n t h e   f r a c t i o n   o f   B N s   t o   b e   s e l e c t e f r o m   CH s .   T hi s   p r o c e s s   r u n s   a t   t h e   s e t up  p ha s e   i n   e v e r y   t r a n s m i s s i o n   r o u n di r e c t l y   a f t e r   t h e   CH   e l e c t i o n .   A s   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   f o r m ul a s   a b ov e ,   w e   h a v e   f oc us e o n   t h e   t ra n s m i s s i o n   di s t a n c e   o f   n o de s .   T h i s   due   t o   i t s   hi g h e r   i n f l ue n c e   o t h e   e n e r gy   c o n s um e du ri n g   s e n d i n g   da t a   pa c ke t s .   T y pi c a l l y ,   t ra n s m i t t i ng  da t a   f o r   a   s h o r t   d i s t a n c e   (i . e . ,   L O S   m o de l n e e ds   a   s m a l l   a m o u n t   o f   e n e r gy ,   w h i l e   t ra n s m i t t i ng  d a t a   f o r   l a r ge r   di s t a n c e s   (i . e . ,   N L O S   m o de l r e qui r e s   m uc h   hi g h e r   e n e r gy   w h i c h   e xpo n e n t i a l l y   i n c r e a s e s   a n o b s t a c l e s   us ua l l y   e xi s t   [20].   H ow e ve r ,   t h e   p r o po s e s c h e m e   t ri e s   t o   m i n i m i z e   t h e   t o t a l   e n e r gy   c o n s um e by   CH s   w h i c a r e   pe ri o di c a l l y   e l e c t e d,   a nd,   h e n c e ,   s a v i n e n e r gy   a n d   e xt e ndi n g   t h e   t o t a l   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r k.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   s c he m e   f or   e n e r gy - e f f i c i e nt   br i dg e   l a y e r   i n   s e ns or - c l oud  ( Nas r   Mus a e S.   A l m ur i s i )   1053   3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S     In  t hi s   s e c t i o n ,   w e   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e d   a l go r i t h m   f o r   s e n s o r - c l o ud   a r c h i t e c t u r e   W e   h a v e   i m pl e m e n t e o ur   a l go ri t hm   us i ng  M A T L A B   pl a t fo r m ,   a n us e   t h e   f i r s t - o r de r   e n e r gy   di s s i pa t i o m o d e l   a s   ha v e   be e n   us e i n   [ 21,   18,   19].   T hi s   m o de l   c on s i de r s   t h e   e n e rgy   c o n s um e fo r   t r a n s m i s s i o n ,   r e c e pt i o n,   a n a g g r e ga t i o n   o n l y ,   w h i l e   t h e   o t h e r   e n e r gy   de m a n ds   a r e   s m a l l   a nd  n e gl i g i b l e .   T h e   a m o u n t   of  e n e r gy   c o n s um pt i o a t   t h e   t ra n s m i t t e (  a nd  r e c e i v e r   (  i s   g i v e n   a s   f o l l o w s :        = { × (  +  × 2 )   ,                                0 × (  +  × 4 )                                 (10)      = ×   (11)     W h e r e      a n d      a r e   t h e   f r e e   s pa c e   a n d   m ul t i p a t a m pl i f i e m o de l s   r e s pe c t i v e l y   us e d   a c c o r di n g   t o   t h e   t r a n s m i s s i o d i s t a n c e   d ,   w h e r e   a   g i v e n   t hr e s h o l 0   i s   de f i n e a s   f o l l ow s :     0 =         (12)     3. 1   Ex p e r i m e n ta l   S e tu p   T h e   n e t w o r s e t up  a n t h e   pa ra m e t e r s   us e du ri n s i m u l a t i o n   a r e   c o n f i gu r e a s   s h o w n   T a b l e   1   W e   e v a l ua t e   t h e   e ff i c i e n c y   of  o ur   a l go r i t h m   i n   c o m pa ri s o n   w i t h   t h e   s c e n a r i o   i n   w hi c h   n o   b r i dge   n o de s     a r e   de f i n e d .       T a b l e   1 .   P a ra m e t e V a l ue s   P a ra m e t e r   V a l u e s   D e p l o y m e n t   A r e a   2 0 0 m   X   2 0 0 m   N u m b e r   o N o d e s   1000   N u m b e r   o h e t e r o g e n e i t y   l e v e l s   2   α   2   m   0 . 4     4000     0 . 1 5   k   0 . 3 3   X     0   0 . 5      5 0   n J / b i t      5 0   n J / b i t     0 . 0 0 1 3   p J / b i t / m 2      1 0   p J / b i t / m 2      5   n J / b i t / s i g n a l       T h e   n u m b e r   o f   c o n s i de r e p a r a m e t e r s   a r e   l i s t e d:   a)   F r i s t   n o de   di e s   (F N D ) :   de f i n e s   t h e   n e t w o r s t a b i l i t y   pe r i o d   b)   L a s t   n o de   di e s   (L N D ):   de f i n e s   t h e   o ve r a l l   n e t w o r l i f e t i m e .   c)   H a l f   n o de   di e   (H N D ):   m e a s u r e s   t h e   n e t w o r l i f e t i m e   w h e 5 0%  o f   t h e   n o de   ha v e   b e e n   e xpi r e d .   d)   N um b e r   o f   a l i v e / de a n o de s   o v e r   t h e   s i m ul a t i o t i m e .   e)   A m o un t   o f   c o n s um e d/ di s s i p a t e e n e r gy   ove r   t h e   s i m ul a t i o t i m e .   f)   N um b e r   o f   m e s s a ge s   s e n t   t o w a r ds   c l o ud  f r o m   s e n s o r   n o de s   d uri n g   s i m ul a t i o n   t i m e .     3. 2 .      R e s u l A n al ys i s     T a b l e   pr e s e nt s   t h e   n e t w o r l i f e t i m e   m e a s u r e s   (i . e . ,   F N D ,   H N D ,   a nd   L N D fo r   b o t h   s c e n a r i o s .     W e   c a n   s e e   t h a t   t h e   b r i dge   l a y e r   a dde t o   t h e   n e t w o r l e a ds   t o   a n   i m p r o v e m e n t   i n   t h e s e   t hr e e   m e a s u r e s   o ve r   t h e   t ra di t i o na l   c a s e   i w h i c h   o n l y   t h e   CH s   l a y e r   i s   c o n s i de re d.   T h e   n e t w o r k   s t a b i l i t y   pe r i o i s   i m p r o v e b y   102%,   w h i l e   t h e   o v e r a l l   n e t w o r l i f e t i m e   i s   e xt e n de by   36%.   T hi s   i n d i c a t e s   t ha t   o ur  n e w   s c h e m e   ha s   a   po s i t i v e   i m pa c t   o n   t h e   e n e rgy - e f f i c i e n c y   w h e r e   t h e   n o de s   c o n s um e   l e s s   a m o unt   o f   e n e r gy   du r i n g   da t a   t r a n s m i s s i o f r o m   s e n s i ng  f r o m   CH s   l a y e r s   t o w a r ds   t h e   s i n k   l a y 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 .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     1048   -   1 056   1054   T a b l e   2 .   N e t w o r L i v e - t i m e   M e a s u r e   N e t w o rk   L i f e t i m e   M e a s u r e   V a l u e   i n   T e r m s   o R o u n d s   G a i n   A c h i e v e d   (1 0 0 % )   CH s   L a y e r   Bri d g e   L a y e r   F N D   344   696   102   HND   1336   1427   07   L N D   4000   5446   36       F i gu r e s   a n s h o w   t h e   n u m b e r   o f   a l i v e   a n de a n o de s   duri n t h e   s i m u l a t i o n   l i f e t i m e   r e s pe c t i v e l y F r o m   t hi s ,   i t   i s   c l e a r   t ha t   t h e   n o de s   e xpi r e   s l ow l y   c o m pa r e t o   t h e   t ra d i t i o n a l   s c e n a ri o .   H e r e ,   t h e   b r i dge   n o de s   s e l e c t e i n   t h e   n e w   s c h e m e s   w e   i nt r o duc e he l i n   b a l a n c i n e n e r gy - l o a d   a m o n g   CH s   i t h s e c o n l a y e r ,   a n t hus ,   l e a di ng  t o   r e duc t i o i n   t h e   a m o unt   o f   e n e r gy   e xpe n de d   fo r   t r a n s m i t t i n d a t a   t o   s h o r t   di s t a n c e s   t o   b r i d ge   l a y e r   i n s t e a d   o f   t r a n s m i t t i n t o   t h e   s i n l a y e r   fo r   l a r ge r   d i s t a n c e ,   w hi c de l a y   t h e   n o de s   e xpi ra t i o n .           F i gu r e   4 .   A l i v e   n o de s   v s .   N um b e o f   r o un ds       F i gu r e   5 .   D e a d   n o de s   v s .   n um b e o f   r o un ds       In   F i g u r e   6,   w e   pr e s e n t   t h e   a m o u n t   o f   e n e r gy   w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   s i m ul a t i o n   t i m e ,   w h i c h   s h o w   t h a t   n o de s   i n   o u r   s c h e m e   h a s   l e s s   e n e r gy   de m a n du r i ng  t h e   w h o l e   n e t w o r o pe r a t i o n   a s   a   r e s ul t   o f   r e duc e d   t r a n s m i s s i o di s t a n c e   a n d   h e n c e   a   s i g ni f i c a nt   a m o u n t   o f   e ne r gy   i s   s a v e d.   s uc h   a   s i g ni f i c a nt   i n c r e a s e   i t h e   n e t w o r l i f e t i m e   a n e n e r gy   s a v e d   i s   i m po r t a n t   i n   o r de r   t o   e n s u r e   e xt e n de s e r v i c e s   pr o v i de d   by   t h e   n e t w o r t hr o ugh  t h e   c l o ud  w h e r e   m o r e   da t a   i s   r e po rt e t o   t h e   c l o ud  t h a n   t ra d i t i o n a l   s c h e m e s .   I F i gu r e   7,   w e   s h ow   t h e   n u m b e r   o f   m e s s a ge s   s e n t   by   t h e   n o de s   i n   t h e   f i r s t   l a y e r   of   t h e   n e t w o r (i . e . ,   s e n s i n l a y e r t o   t h e   c l o ud   t hr o ugh  i nt e r m e di a t e   l a y e r s ,   w i t a   t o t a l   i n c r e a s e   e qu a l s   t o   2 6 %.   H ow e ve r ,   T h e   r e s ul t s   w e   di s c us s e a b ov e   i n di c a t e   t ha t   t h e   b ri dge   l a y e r   w e   i n t r o duc e d   i o ur  s c h e m e     ha s   t h e   a dv a nt a ge   o r e duc i n t h e   t o t a l   e n e rgy   c o n s um e by  t h e   p h y s i c a l   s e n s o r   n o de s   a n t h e r e f o r e   l e a di n g   t o   e xt e n de n e t w o r l i f e t i m e ,   a n i n c r e a s e da t a   r e po rt e t o   t h e   c l o ud,   w hi c h   t h e c a n   b e   v i r t u a l i z e a n d   s e r v e t o   m a n y   us e r s   f o r   a   l o n ge r   t i m e .           F i gu r e   4 .   A m o unt   o f   e n e rgy   di s s i pa t e d u r i ng  s i m ul a t i o n       F i gu r e   5 .   T o t a l   n u m b e r   o f   m e s s a ge s   t r a n s m i t t e d         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   no v e l   s c he m e   f or   e n e r gy - e f f i c i e nt   br i dg e   l a y e r   i n   s e ns or - c l oud  ( Nas r   Mus a e S.   A l m ur i s i )   1055   4.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r ,   w e   h a v e   i nt r o duc e a   n e w   s c h e m e   fo r   da t a   r o ut i n f r o m   t h e   p h y s i c a l   l a y e r   t o   t h e   c l o ud  i n   S e n s o r - Cl o ud  t e c hn o l o g y .   A   n e w   a l go r i t hm   i s   p r o po s e t o   s e l e c t   a   n um b e r   o f   n o de s   t o   t a ke   t h e   r o l e   of  a   b r i dge   l a y e r   t h a t   l i n ks   c l us t e h e a ds   w i t h   t h e   s i n k   l a y e r .   T h e   a i m   i s   t o   r e duc e   t h e   t r a n s m i s s i o n   d i s t a n c e   o f   t h e   c l us t e r   h e a ds   t o   s a v e   t h e i r   e n e rgy ,   a n d ,   h e n c e ,   h e l ps   i n   e xt e n d i n t h e   o v e r a l l   n e t w o r l i f e t i m e .   W e   h a v e   di s c us s e t h e   n e w   s c h e m e   i n   de t a i l ,   p r e s e n t i n g   t h e   m a i p a r a m e t e r s   a n s c o r i ng  f o r m u l a s .   W e   h a v e   s i m u l a t e o ur   a l go r i t hm   i n   M a t l a b   s of t w a r e   a nd  c o m pa r e i t s   pe r f o r m a n c e   w i t h   t ha t   o f   t ra di t i o na l   r o ut i n a n s h o w e d   i t s   s upe r i o r i t y   i n   t e r m s   o f   a   n um b e r   of   pa r a m e t e r s   w e   us e d.   O ur   f ut u r e   pl a n   i s   t o   s t udy   us i n e n e r gy - ha r v e s t i n g   a s   a n   a ddi t i o n a l   l a y e r   t o   s h o w   i t s   i m pa c t   o n e t w or k   pe r f o r m a n c e .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   w o r i s   c a rr i e o ut   a t   K a k a t i y a   U n i v e r s i t y   C o l l e ge   of  E ngi n e e ri n a nd  T e c hn o l o g y   i n   Indi a ,     t o   r e s c i e v e   P h D   de g r e e   i E l e c t r o ni c   a nd  Co m m u ni c a t i o E ngi n e e r i ng .         RE F ER EN C ES     [ 1]   I .   A k y i l di z ,   W .   S u,   Y .   S a nk a r a s u br a m a ni a m ,   a nd  E .   C a y i r c i ,   W i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks :   a   s ur v e y ,   C o m put e r   N e t w o r ks ,   v o l .   38,   no .   4 ,   pp .   39   422 ,   2 002 .   [ O nl i n e ] .   A v a i l a b l e :   ht t p: / / w w w . s c i e nc e di r e c t . c o m / s c i e nc e / a r t i c l e / p i i / S 1 3891 2860 1003 0 24   [ 2]   A .   S .   H .   A bdul - Q a w y   a nd  T .   S r i n i v a s u l u ,   S E E S :   a   s c a l a b l e   a n e ne r gy - e f f i c i e nt   s c he m e   f o r   g r e e I o T - ba s e he t e r o g e ne o us   w i r e l e s s   no de s ,   J our nal   of   A m b i e nt   I nt e l l i ge nc e   and  H um an i z e C om pu t i ng ,   S pr i ng e r ,   p p.   1 26 ,   M a r c 20 18.   [ 3]   N .   S g ha i e r ,   A .   M e l l o uk ,   B .   A ug us t i n ,   Y .   A m i r a t ,   J .   M a r t y ,   M .   E .   A .   K ho us s a ,   A .   A bi d,   a n R .   Z i t o uni ,   W i r e l e s   s e ns or   ne t w or k s   f or   m e di c a l   c a r e   s e r v i c e s ,   i 20 11  7t I nt e r n a t i o na l   W i r e l e s s   C o m m uni c a t i o ns   a nd  M o bi l e   C o m put i ng   C o nf e r e nc e ,   J u l y   2011,   pp .   571 576 .   [ 4]   M .   T .   L a z a r e s c u,   D e s i g o f   a   w s pl a t f o r m   f o r   l o ng - t e r m   e nv i r o nm e nt a l   m o ni t o r i ng   f o r   i o t   a ppl i c a t i o ns ,   I E E E   J our nal   on   E m e r g i ng   an Se l e c t e T o pi c s   i n   C i r c ui t s   an Sy s t e m s ,   v o l .   3,   no .   1,   p p.   45 54 ,   M a r c 2 013 .   [ 5]   H .   B .   L i m ,   D .   M a ,   B .   W a ng ,   Z .   K a l b a r c z y k,   R .   K .   I y e r ,   a n K .   L .   W a t ki n,   A   s o l di e r   he al t m on i t or i ng   s y s t e m   f or   m i l i t ar y   ap pl i c a t i on s ,   i n   201 I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o B o dy   S e ns o r   N e t w o r k s ,   J une   20 10,   p p.   24 6 24 9.   [ 6]   G .   B a s a v a r a j   a n C .   J a i dh a r ,   L o w   l a t e nc y   a nd  e ne r gy   e f f i c i e nt   c l us t e r   ba s e r o ut i ng   de s i g f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k ,   I ndone s i an   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   E n gi ne e r i n and   C om p ut e r   S c i e nc e ,   v o l .   13,   p p.   61 5 62 5,   02   2 019 .   [ 7]   Y .   S . A L D E E N   a nd  K .   Q ur e s h i ,   N e w   t r e nd s   i i nt e r n e t   o f   t h i ng s ,   a pp l i c a t i o ns ,   c ha l l e ng e s ,   a nd  s o l u t i o ns ,   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m un i c a t i on   C om pu t i ng   E l e c t r o ni c s   and   C ont r ol ) ,   v o l .   16 ,   p p. 1114 111 9,   06   2 018 .   [ 8]   S .   S h a r m a   a nd  S .   S e ba s t i a n ,   I o t   ba s e c a r   a c c i de n t   de t e c t i o a nd  no t i f i c a t i o a l g o r i t hm   f o r   g e ne r a l   r o a d   a c c i de nt s ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   a nd   C om pu t e r   E ngi n e e r i ng  ( I J E C E ) ,   v o l .   9,   p .   4 02 0,   10   20 19 .   [ 9]   O .   M A H D I ,   Y .   R a f i d,   A .   G ha z i ,   M .   M o ha m m e d ,   A .   W a hi d ,   M .   Y a m a ni ,   a nd  I .   I dr i s ,   A e n e r g y a w a r e   a nd  l o a d - ba l a nc i ng   r o ut i ng   s c he m e   f o r   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   I ndo ne s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i n an d   C om put e r   Sc i e nc e ,   v o l .   12 ,   pp .   131 2 131 9,   12   20 18 .   [ 10]   S .   M a dr i a ,   V .   K um a r ,   a nd  R .   D a l v i ,   S e n s o r   c l o ud :   A   c l o ud  o f   vi r t ua l   s e ns o r s ,   I E E E   Sof t w ar e ,   v o l .   31,   no .   2,     pp.   70 77 ,   M a r   2014 .   [ 11]   R .   K a ur   a n G .   K a ur ,   P r o a c t i v e   s c he dul i ng   i c l o ud  c o m put i ng ,   B u l l e t i of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng  and   I nf o r m a t i c s ,   v o l .   6 ,   p p.   17 4 18 0,   0 2 017 .   [ 12]   A .   A l a m r i ,   W .   S .   A ns a r i ,   M .   M .   H a s s a n ,   M .   S .   H o s s a i n ,   A .   A l e l a i w i ,   a nd  M .   A .   H o s s a i n ,   A   s ur v e y   o s e ns o r - c l o ud :   A r c hi t e c t ur e ,   a ppl i c a t i o ns ,   a nd  a p pr o a c he s ,   I nt e r n at i ona l   J our nal   o f   D i s t r i b ut e Se ns o r   N e t w or k s ,   v o l .   9,   no .   2 ,   p.   18 ,   201 3.   [ 13]   M .   Y ur i y a m a   a nd  T .   K us h i d a ,   Se ns o r - c l o ud  i nf r as t r uc t ur e   -   phy s i c al   s e ns or   m anage m e nt   w i t v i r t ua l i z e s e ns o r s   on  c l oud   c om put i ng ,   i 20 10  1 3t h   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o N e t w o r k -   B a s e I nf o r m a t i o S y s t e m s ,   S e p t   20 10 ,   pp.   1 8.   [ 14]   M .   F a z i o   a nd   A .   P u l i a f i t o ,   C l o ud4 s e n s :   a   c l o ud - ba s e a r c hi t e c t ur e   f o r   s e n s o r   c o nt r o l l i ng   a nd   m o ni t o r i ng ,   I E E E   C om m uni c at i on s   M agaz i ne ,   v o l .   5 3,   no .   3 ,   p p.   4 1 47 ,   M a r c 2015 .   [ 15]   K .   K i m ,   S .   L e e ,   H .   Y o o ,   a nd  D .   K i m ,   A g r i c ul t ur e   s e ns o r - c l o ud  i n f r a s t r uc t u r e   a nd  r o u t i ng   pr o t o c o l   i t he   p hy s i c a l   s e ns o r   ne t w o r k   l a y e r ,   I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   D i s t r i bu t e Se ns or   N e t w or k s ,   v o l .   10 ,   no .   3,   p .   4375 35 ,   2014 .   [ 16]   M .   M .   H a s s a n ,   B .   S o ng ,   a nd  E . - N .   H u h,   A   f r am e w or k   of   s e ns o r - c l oud   i nt e gr a t i on  oppo r t un i t i e s   an c hal l e nge s ,   i P r o c e e di ng s   o f   t he   3 r I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o U bi qu i t o us   I n f o r m a t i o M a n a g e m e nt   a nd   C o m m uni c a t i o n ,   s e r .   I C U I M C   09.   A C M ,   20 09,   p p.   61 8 62 6.   [ 17]   M .   U .   A t i f   a nd  M .   A .   S ha h ,   O pt i s e c :   I n   s e ar c o f   an   op t i m a l   s e ns or   c l ou ar c h i t e c t ur e ,   i 23 r I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o A ut o m a t i o a nd   C o m put i ng   ( I C A C ) ,   S e p t   201 7,   pp .   1 6.   [ 18]   G .   S m a r a g da ki s ,   I .   M a t t a ,   a nd  A .   B e s t a v r o s ,   S E P :   A   s t a bl e   e l e c t i o pr o t o c o l   f o r   c l us t e r e he t e r o g e ne o us   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks ,   i I nt e r na t i o na l   W o r ks ho o S A N P A ,   2004 ,   pp .   251 2 61.   [ 19]   A .   S .   H .   A bdul - Q a w y   a nd  T .   S r i n i v a s u l u ,   EH - m ul SE P :   E ne r gy - h ar v e s t i ng  e nab l e m ul t i - l e v e l   SE P   pr ot o c ol   f o r   I oT - bas e he t e r oge ne ous   W SN s ,   i 3 r I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o A ppl i e a nd  T he o r e t i c a l   C o m put i ng   a nd   C o m m uni c a t i o T e c hno l o gy   ( i C A T c c T ) ,   P r e s e n t e d ,   D e c e m be r   201 7.   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 .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     1048   -   1 056   1056   [ 20]   A .   S .   H .   A bdul - Q a w y ,   N .   M .   S .   A l m ur i s i ,   A .   P .   K um a r ,   a n T .   S r i ni v a s ul u,   M aj or   e ne r gy   d i s s i pat i o s o ur c e s   i n   t he   I oT - bas e w i r e l e s s   ne t w or k s ,   4 t I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o N e w   F r o nt i e r s   o f   E ng i ne e r i ng ,   S c i e nc e ,   M a n a g e m e nt   a n H um a n i t i e s   ( I C N F E S M H - 2017)   a n I nt e r na t i o na l   J o ur n a l   o f   E l e c t r o ni c s ,   E l e c t r i c a l   a n C o m put a t i o na l   S y s t e m   ( I J E E C S ) ,   v o l .   6 ,   no .   9 ,   pp .   155 161 ,   2017 .   [ 21]   W .   B .   H e i nz e l m a n,   A .   P .   C ha n dr a ka s a n ,   a n H .   B a l a kr i s h na n ,   A a ppl i c a t i o n - s pe c i f i c   pr o t o c o l   a r c hi t e c t ur e   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e n s o r   n e t w o r k s ,   I E E E   T r ans a c t i on s   on   W i r e l e s s   C o m m uni c at i on s ,   v o l .   1 ,   no .   4,   pp .   66 0 67 0,   20 02.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       N a s r   M us a e S   A l m ur i s i .   ( R e s e a r c S c ho l a r ) H e   ha v e   a   B . T e c de g r e e   i C o m put e r   S c i e nc e   a nd  E ng i ne e r i ng   f r o m   J N T H   H y de r a ba d ,   I ndi a .   A nd  M . T e c h   C o m put e r   S c i e nc e   a n E ng i ne e r i ng   f r o m   J N T H   H y de r a ba d ,   I ndi a .   C u r r e n t l y ,   he   i s   a   P h . D .   r e s e a r c S c h o l a r   a t   c o l l e g e   o f   e ng i ne e r i ng   a nd  t e c hno l o gy   i K a ka t i y a   U ni v e r s i t y ,   W a r a ng a l   I ndi a .   H e   pu bl i s he r e s e a c pa pe r s   i n   i nt e r na t i o na l   j o ur na l s   a nd   c o nf e r e nc e s .   H e   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   I nt e r ne t   o f   T hi ng s   ( I o T ) ,   v i r t u a l i z a t i o n,   c l o ud   c o m put i ng ,   a nd   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks .           P r o f .   T .   S r i n i v a s u l ( G u i d e   &   S upe r v i s o r )   i s   w o r ki ng   a s   P r o f e s s o r   a nd  D e a n,   F a c ul t y   o f   En g i ne e r i ng   a nd  T e c hno l o gy ,   K a ka t i y a   U ni v e r s i t y ,   H e   o bt a i ne M .   T e c f r o m   I I T   D ha nba d,   a nd   P h. D .   f r o m   K y us hu  U ni v e r s i t y ,   J a pa n.   H e   w a s   c o m pl e t e P r o f i c i e nc y   C o ur s e s   a nd  d i p l o m a s   f r o m   I I S c   B a ng a l o r e ,   I I T   K ha r a g pur ,   C E D T I   G o r a khpur ,   N P A   a nd  N R D C   N e w   D e l hi .     Th e   m a j o r   a dm i ni s t r a t i v e   po s i t i o ns   h e l a r e   P r i nc i pa l ,   D i r e c t o r ,   G e ne r a l   M a n a g e r ,   C o o r di n a t o r ,   a nd  H e a o f   t h e   D e pa r t m e nt .   H e   pu bl i s h e o v e r   1 57  r e s e a r c pa pe r s   i i nt e r na t i o na l   j o ur na l s   a nd   c o n f e r e nc e s .   H e   i s   p e e r   r e v i e w e r   f o r   E l s e v i e r   I nt e r na t i o na l   J o ur n a l s ,   I S O I   J o ur na l ,   a nd   I E E E   A c c e s s .   H e   i s   e di t o r i a l   bo a r m e m b e r   o f   I J A A ,   I J R I ,   I J E C E ,   I J C S E ,   I nt e r na t i o na l   J o ur na l   o f   S e ns o r   a nd   S e ns o r   N e t w o r k s ,   S c i e nc e   P ubl i s hi ng   G r o up  o f   U S A .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.