T E L KO M NIK A , V ol . 17 No. 4,  A ug us t   20 1 9,  p p.1 60 4 ~ 1 61 4   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 4 . 11379      16 04       Rec ei v ed   Nov e mb er  5 , 2 01 8 ;   Rev i s e Dec e mb er 20 2 01 8 A c c ep te J an ua r y  31 ,   20 1 9   Clust ering  and   dat a a gg re gat i o n sche me i n u n der w ater  w i reles s acoust ic sens or ne t w o rk         V ani K r ishn a sw amy* S u n il   Ku mar  S . M anv i   Sc h o o l  o C o m p u ti n g  a n d  I n f o r m a ti o n  T e c h n o l o g y REVA Uni v e rs i ty   Ba n g a l o re - 5 6 0 0 6 4 ,   I n d i a te l 080 - 6 6 2 2 6 6 2 2 0 8 0 - 2 8 4 7 8 5 3 9     *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l v a n i k ri s h n a s w a m y @gm a i l . c o m       Ab strac t   Und e rwat e Wi re l e s s   Ac o u s t i c   Se n s o Ne two rk s   (U W AS Ns a re   c re a t i n g   a tt e n ti v e n e s s   i n   re s e a r c h e r s   d u e   to   i ts   wi d e   a re a   o a p p l i c a ti o n s T o   e x tr a c th e   d a t a   fro m   u n d e rwat e r   a n d   tra n s m i to   wat e rs u r fa c e n u m e ro u s   c l u s t e ri n g   a n d   d a ta   a g g re g a t i o n   s c h e m e s   a re   e m p l o y e d .   Th e   m a i n   o b j e c ti v e s   o f   c l u s te ri n g   a n d   d a t a   a g g re g a ti o n   s c h e m e s   a re   to   d e c r e a s e   th e   c o n s u m p t i o n   o e n e rg y   a n d   p ro l o n g   th e   l i fe t i m e   o f   th e   n e two rk .   In   th i s   p a p e r we   fo c u s   o n   i n i ti a l   c l u s te ri n g   o f   s e n s o n o d e s   b a s e d   o n   t h e i r   g e o g ra p h i c a l   l o c a ti o n s   u s i n g   f u z z y   l o g i c .   Th e   p r o b a b i l i ty   o f   d e g re e   o f   b e l o n g i n g n e s s  o a  s e n s o r   n o d e   to   i t s   c l u s te r,   a l o n g   wit h   n u m b e o c l u s te r s   i s   a n a l y s e d   a n d   d i s c u s s e d B a s e d   o n   t h e   e n e r g y   a n d   d i s t a n c e   t h e   c l u s te r h e a d  n o d e s  a r e  d e te rm i n e d F i n a l l y   u s i n g   u s i n g  s i m i l a ri ty  f u n c ti o n  d a ta  a g g r e g a t i o n  i s  a n a l y s e d   a n d   d i s c u s s e d T h e   p ro p o s e d   s c h e m e   i s   s i m u l a te d   i n   M ATL AB  a n d   c o m p a re d   wit h   L E ACH   a l g o r i th m .     Th e   s i m u l a t i o n   re s u l t s   i n d i c a t e   th a t   th e   p ro p o s e d   s c h e m e   p e rfo rm s   b e tt e i n   m a x i m i z i n g   n e two r k   l i fe t i m e   a n d  m i n i m i z i n g  e n e rg y  c o n s u m p ti o n .       Key w ords b e l o n g i n g n e s s c l u s te ri n g e u c l i d e a n   d i s ta n c e S SE,  UW ASN       Copy righ ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   T he   r ap i gro wth  of   r es ea r c i un d er w at er  en v i r on m en i s   du e   to  n um erous   un de r wate r   c o m m u n i c a ti o n   ap pl i c ati on s   s uc h   as   oc ea no grap hi c   da t c o l l e c ti on ,   d i s as ter   prev e nti on un d ers ea   ex p l o r ati on s urv e i l l a nc a pp l i c at i on s   [1 - 3].   T he   un i q ue   c ha l l en ge s   f ac ed   b y   U W A S Ns   i nc l ud l arg propa ga t i on   de l a y   ( 1. 5x 1 m / s ) l ow   ba n d w i dth   ( K H z ) ,   hi g b i err or   r ate s h i gh   m ob i l i t y   an d   di f f i c ul t y   i r ec ha r g i ng   th ba t ter y   wh en   c om pa r ed   to  wi r e l es s   c o m m un i c ati on  i n  th e  te r r e s tr i al  n et wor k .   T he   k e y   i s s ue s   i ne t wor k   top ol og y   are  t i m prov t he   n et w ork   l i f eti m an d   s us tai na bi l i t y .   Cl us teri ng   an d ata   ag grega ti o s c he m es   as s i s to   ac c om pl i s th i s   b y   m ak i ng   the   ne t w ork   s m al l er  an s tab l [4 5].   T he   f un da m en ta l   no tc be h i nd   c l us ter i ng   i s   to  di v i de   the   ne t w ork   i nt s m al l er  u ni ts   a nd   l o gi c a l l y   organ i z the   un i ts   to  m an ag th em   ea s i l y C l us ter i ng   he l ps   i r ed uc i ng   t he   c om m un i c ati on   o v erh ea d,  en er g y   ef f i c i en c y o the   who l c on s um pti on   of  po w er,  an i nc r ea s i ng   t he   l i f eti m of   the   ne t wor k   [6] Res ea r c he r s   are  v i go r o u s l y   w ork i ng   on   v ari ou s  n et w ork  c l us teri n i s s ue s  s uc h a s  s ev eral   w a y s  of  c l us teri ng  [7 - 9 ] o pti m i z i ng  t he   nu m be r   of   c l us ters s el ec ti on   of   c l us ter  he ad   [ 10 11 ],    c om m un i c ati on   am on c l us ters   [12 ],   an da ta   ag gre ga t i on   i n c l us ters  [1 3 - 15].   Data   a gg r eg ati on   i s   d ef i ne as   the   p r oc es s   tha ac c um ul ate s   the   da t to  m i ni m i z th tr an s m i s s i on   of   r ed un da nt  da ta  an d   tr an s m i the   ag gre ga te da ta  t th s i nk   or  th B as e   S t ati on   ( B S ) T he   m ai ai m   of   the   da ta  ag gr eg at i o proc es s   i s   to  c on gre ga t th da ta  f r om   the   s en s ors   an d   tr an s m i i t the   B S   wi th  l ea s l at en c y   [1 3 - 15 ] H e nc i m i ni m i z es   th en erg y   an i nc r ea s the   l i f eti m e o f  th e n et w ork   W e   propos s c he m to  pe r f or m   c l us ter  ba s ed   d ata   a gg r e ga t i on   c o ns i d eri ng   th pa r am ete r s  l i k e e ne r g y  a nd  di s ta nc w i th  t he  f ol l o wi ng   s tep s   ( 1)   Ini t i a l   c l us teri ng   i s   p erf or m ed   b y   us i n f u z z y   l og i c A the   s am ti m e,  nu m be r   of   c l us ters   i n   the  n et w ork  are de t erm i ne d  us i ng  S um  of  S qu are E r r or ( S S E )  pa r am ete r   ( 2)   B as ed   on  t he   di s ta nc e a nd   en erg y  l e v el  th e  Cl us ter He ad  n od es  ar e s el ec ted   ( 3)   Cl us ter h ea d n o de s  ac as  ag gre ga tors   ( 4)   Us i ng   the   c on c e pt  of   s i m i l arit y   f un c t i on   wi th   E uc l i de a di s tan c e t he s ag gr eg at ors   tr an s m i t   the  a gg r e ga te d d ata  t o B as e S t ati on  ( B S )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cl us teri ng   an d  da t a a gg r eg ati o n s c he m e   i n u nd erw ate r  wi r el es s ...    ( V a ni   K r i s h na s wamy )   1605   O ur   c on tr i b uti on s  i n t h i s  pa pe r  i n  c om pa r i s on  to  t he   ex i s ti n w ork s  i nc l ud e t h e f ol l o w i n g :     Dev el o pm en of   m ath em ati c al   m od el   to  e v al ua t the   prob ab i l i t y   of   s en s or  no d e   be l on g i ng ne s s   to  f orm   the   i ni ti a l   c l us t ers T he   s en s or  no de s   are  de p l o y ed   s t oc ha s ti c a l l y   an d t he   no d es  po s i t i o ns  ar e s tat i on ar y  ac c ord i ng   to  t h ei r  c om m un i c ati on  r a ng e.     Des i gn i n g f u z z y  c l us teri ng   s c he m e b as ed   on  t he  d ev el op ed  m ath em ati c al  m od el .     Dete r m i ni ng   the   nu m be r  of  c l us ters  us i n g S S E  pa r am ete r .     Des i gn i n g a n  en erg y   l e v el   s c he m e f or c l us ter   he ad  s el ec ti on  i n  th e  hi erar c hi c a l  to po l og y .     Us i ng   s i m i l arit y   f u nc ti o n,  d es i gn   da t a gg r e ga t i on   s c he m f or  tr an s m i tti ng   t he   ag gregat e d   da ta  to  t he   B S .     Com pa r ati v an a l y s i s   of   propos ed   s c he m wi th  LE A C al g orit hm   [16 i term s   o f   ne twork   l i f es pa an d  de ath   r a te  of  n od es .   T he   r es of   the   pa pe r   i s   or ga n i z ed   as   f ol l o w s S ec ti o bre i f s   ab ou w ork s   r el ate t v ari ou s   c l us ter i ng   s c he m es s el ec ti on   of   c l us ter  he ad   an s e v era l   c l us t e r   ba s ed   da t a   ag gre ga t i on   s c h em es   i n   ne twork s S ec ti on   ex p l a i ns   the   n et wor k   m od el   an e n erg y   m od el   f or   c l us ter  f or m ati on   r es pe c ti v el y It  ex p l ai ns   the   pro po s ed   f u z z y   s c he m i c l us ter i ng t he   c l us t er   he ad   s el ec t i on   c on s i d erin g   pa r am ete r s   l i k en erg y   l ev e l   a nd   di s ta nc an d at ag gregat i o s c he m us i ng   s i m i l arit y   f un c ti on S ec ti on   de al s   wi th  s i m ul ati on   an i ts   pa r am ete r s S ec ti on   5   de a l s   w i t r es u l a na l y s i s S um m ar y   of   the   prop os ed   wor k   an f utu r wor k s   ar pres en ted   i n   S ec ti on  6 .       2.  Rel ated  W o r k s   In  [17 ],  th au t ho r s   ha v prop os ed   a ag e nt   ba s ed   r ou t i ng   prot oc ol   w h i c   i s   en er g y   ef f i c i en t.  T he   pro c es s   of   d y na m i c   c l us teri n g   i s   i ni t i at i at ed   an the   c l us t er  he a d   a l o ng   wi th   th a ge n ts   i s   r es po ns i bl e   f or   da t a gg r e ga t i on   at   the   af f ec ted   area.   T he y   ha v pro po s ed   a al g orit hm   to  i nc r ea s th c on ne c ti v i t y   an r e l i ab i l i t y   i th ne t wor k .   In  [18 ],  the   au tho r s   ha v e   us ed   F u z z y   C l us ter i ng   M e an s   ( F CM)   to   s el ec t   th c l us ter  h ea ds   f r om   an   o pti m al   nu m be r   of  c l us ters   an s e tup   th Un de r w ate r   Is om orphi c   S en s or  Net wor k   ( U W IS N) In  a dd i t i o t t hi s   s c he m f or  de ter m i ni n t he   r ea l   c l us ter  h ea ds   an d   s el ec ti ng   th em   ha v al s b ee pro po s ed .   T he   au tho r s   i [ 19 h av p r op os ed   r o uti ng   pr oto c o l   ba s ed   o gri w i t f u z z y   l o gi c   w he r the   en ti r e   n et wor k   i s   s ep ara t e i nto   v ari ou s   v i r t ua l   grid s .   E v er y   grid   i the   n et w ork   ha s   on l y   on ac ti v e n od whi c h  i s  s e l ec t ed  us i ng  t he  f u z z y   l og i c  s y s tem .   In  [2 0],   t he   au t ho r s   ha v e   propos e ne G P S - f r ee   r ou ti ng   protoc o l   wi th   Di s tr i bu t ed   Unde r wate r   Cl us teri ng   S c he m ( DUCS)  w h i c ut i l i z es   da ta  ag gre ga t i on   t r em ov the   r ed un da nt   i nf or m ati on   an r ed uc the   d ata   l os s   i n   U W A S N .   I [ 21 ],   th au t ho r s   h av e   pro po s ed   s c he m f or  an   op t i m al   s el ec t i on   of   c l us ter  he a a n c l us ter   s i z us i ng   f u z z y   l og i c   al o ng   w i t i nte r   an i ntr a c l us ter c om m un i c ati on  c o ns i de r i ng  th e   en erg y  a nd  t he  m ul ti p l e  pa t hs  f or U W A S N.   T he   au tho r s   i [ 22 - 24 h a v r ec om m en de c l us teri n an a gg r eg ati on   t ec hn i q ue s   i U W A S Ns   whi c are  b as ed   on   f u z z y   l og i c   s y s tem   tha t   c ap ti v at es   th r es i d ua l   e n erg y ,   the   no de   de ns i t y ,   the   l i nk   qu a l i t y ,   the   l oa an d   the   d i s tan c to   the   s i nk /B as e   S t ati o n   ( B S )   n od e.    In  [25 ] the   a uth ors   ha v f oc us ed   on   de s i g ni ng   a e ne r g y   ef f i c i en r ou t i ng   pr ot oc ol   to  tr a ns f e r   the   d ata   be t wee s en s or  n od es   ut i l i z i ng   t he   f i x ed   c o u r i er  no de s   i no r d er  to  en h an c the   l i f et i m e   an d   de c r ea s t he   en t en d   de l a y   i n   th ne t wor k .   T he   a uth ors   i n   [2 6 ]   ha v e   an al y z ed   th e   c on s um pti on   of   en erg y   i U W A S Ns   f or  v ario us   t r an s m i s s i on   m ec ha ni s m s   wi th   ef f ec of  c ha ng i ng   am bi en t c on di t i o n s       3.  Clu ste r ing   T hi s   s ec ti on   pres en ts   n e twork   m od el c l us teri ng   t erm i no l og y   an d   e ne r g y   m od el   em pl o y ed   f or  de s i g ni ng   th prop os ed   c l us teri ng   s c h e m e.  It  i nc l u de s   pro po s ed   f u z z y   c l us ter i ng   s c he m e wi th  s e l ec t i on   of  c l us ter hea d a nd   da ta  ag gre ga ti on  s c he m e.     3 .1.  N etw o r M o d el   T he   ne t wor k   m od el   ex p l a i ne d   he r e   i s   s i m i l ar  t t ha pres e nte d   i [16 2 1]  wi th  t he   s ub s eq ue nt  f ea tures T he   s en s or  no de s   are  pl ac e r an do m l y   i an   u nd erw ate r   en v i r on m en to   f or m   3 - s tat i c   ne t w ork   where  th c om m un i c ati on s   be t w e en   t he   s en s or  n od es   are  f ul l   d up l ex T he   3 - p os i t i on   i nf or m ati on   of   ea c h   s en s or  no d i s   ac hi ev ed   b y   po s i t i o ni n al go r i thm s   or  b y   the  us e  of  ha r d war e u n i ts whi c are d ete c te d b y  ac o u s ti c  wav es .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 4 A ug us t    20 19   1 6 04 - 1 6 14   1606   T he   s en s or  no de s   i th ne t wor k   are  ho m og en eo us   an tr an s m i the   r eq u i r ed   i nf orm ati on   wi th  d i f f erent rang es   of  c om m un i c ati on  r ad i us . T he  p os i t i on  of  th e s i nk  no de  or  B S   i s   us ua l l y   o the   s urf ac of   t he   s ea T h en erg y   po s s e s s ed   b y   the   B S   i s   un l i m i t ed   an i c an   c o m m un i c ate   us i ng   u nd e r w at er  ac o us ti c   wav es   a nd   r a di wav es .   T he   pr oc es s i ng   an d   ag gre ga t i on   of   da t at   th e   B S   i s   c arr i ed   ou t   b y   e ac s en s or  n od e.  D urin g   th i s   proc es s the   en erg y   of   the   s en s or  n od i s   r ed uc ed   grad ua l l y th i s   i turn  r es ul ts   i d ea n od e.   T he   ne twor k   i s   c on s i d ered  t b de ad   when   the   de a n od es   nu m be r   ex c ee ds   be y o nd   t he   thres ho l l i m i t.  T he r ef ore,  the   ai m   of   the   hi erar c hi c al   t op ol o g y   s c h em e   i s   to  i nc r ea s th n et w ork   l i f eti m to  the   m a x i m u m   f ea s i bl e e x te nt.     3 . 2 E n er g M o d el                  T he   m aj or  l i m i tat i o of   U W A S i s   i ts   e ne r g y   c ap ab i l i t y   to  r ec h arge  t he   ba tte r y   whi c c an no be   do n f r eq ue nt l y In  un de r w at er  en v i r on m en the   c on s um pti o of   en erg y   b y   t he   n od es   de pe nd s   o th f ol l o w i ng   f a c tors 1)  T s en s e,  r ec ei v an proc es s   th da ta.   2)  T c on v e y   th c ol l ec t i v da t to  th s i nk T he   f i r s f ac tor  i s   c on s i de r ed as   the   e ne r g y   c on s u m pti on   i s   l es s   when   c om pa r ed   t t he   s ec on d.  T hi s   m od el   of   en erg y   c on s um pti on   f or  tr an s m i tti n da t b y   t he   nod es   i s  pres e nte d  i n [ 2 4].   T he  Uni en erg y  c o ns um ed  to  proc es s  o ne   bi t  of  m es s ag i s  de no t ed   as    ( )   an d  i s  e v a l ua ted   ac c ord i ng   to  t he   ( 1 ):      ( ) =   X       X     ( )      ( 1)     w he r P r   r ep r es e nts   th thr es ho l po wer   of   n od e   f or  r ec ei v i n th da ta  p ac k ag e,  r ep r es e nts   the   di s ta nc of   tr a ns m i tti ng   da ta  pa c k ag e,  a nd   T p   r e pres en ts   t he   t i m of   the   tr an s m i tti ng   da ta   pa c k ag e wh i c i s  r ep r es e nt ed  as  f ol l o w s :     =              w he r M b   a nd   S v   r e pres en ts   the   s i z an d   th tr a ns m i s s i on   s pe ed   of   da t pa c k ag r es p ec ti v e l y .   T he   en erg y   att e nu a ti o A   ( d )   w i th  th tr an s m i tti n g   di s tan c of   the   da t p a c k ag i s   d   i s   c al c ul a ted   as  f ol l o w s :       A  ( d )  =   d λ  X  β d     w he r e   λ   r ep r es e nts   th e ne r g y   s pre ad i ng   f ac tor  w h i c i s   f or  c y l i nd r i c al ,   1. f or  p r ac ti c al   an d   2   f or s ph eric al  s pre ad i ng  r es pe c ti v e l y .  T he  pa r am ete r     = 10   ( ) 10     a bs orpti on  c o ef f i c i en α   ( f ) , whi c h c a n b e  c al c u l at ed  us i ng  th e f ol l o w i ng   eq u ati on :     ( ) = 0 . 11 10 3 ( 2 ) 1 + 2 + 44 ( 10 3 ) 2 ( 4100 + 2 ) + 2 . 75     10 7   2   + 3   10 6        w he r f   i s   t he   f r eq u en c y   o f   the   c arr i er  ac o us ti c   s i g na l   i K H z an d   α  ( f )   i s   i dB / m .   Cons i de r i n g   the   un de r w a ter  en v i r on m en t,  the   am ou nt  of   en erg y   c on s um ed   to  tr an s m i l   b i of   da ta  o v er  di s tan c e  d  b y  t he   no d e i s  g i v en  b y  E t x   ( d,  l )   as  s ho w n  i n  th ( 2 ):      ( , 1 ) = 1  + 1   X     X                       ( 2)     w he r e H r ep r es en ts  th de pth  of  th e n o de   i mtrs .     =  ( 2 π   ( 0: 67 ) 10 9:5 )     T he   am ou nt  of   e ne r g y   c o n s u m ed   to   r ec e i v l   bi t   of   da ta   b y   the   r ec e i v er  i s   g i v en   b y     E r x   ( d,  l ) T be   s pe c i f i c   the   thres ho l v a l ue   d 0’   i s   s et,   whi c i s   r el ate to  the   tr a ns f er  di s tan c e.    If   the   tr a ns f er  di s tan c e   i s   l es s   t ha n   d0 t he n   th en erg y   c o ns um pti on   prop orti on al   to   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cl us teri ng   an d  da t a a gg r eg ati o n s c he m e   i n u nd erw ate r  wi r el es s ...    ( V a ni   K r i s h na s wamy )   1607   s qu ared   d i s tan c e   e l s e,  the   en erg y   c o ns um ed   i s   propor ti on al   to   th f ou r th   p o w er   of   the   d i s tan c e T he   en erg y   c o ns um pti on   f or  tr an s m i tti ng   a nd   r ec ei v i ng   b i t   of   da t wi th   th d i s tan c e   d’     i s  c al c ul ate d i ( 3 )   an ( 4 ) :      ( , 1 ) = { 1 . + 1 .  . 2      < 0 1 . +   1 .  . 4    0       ( 3)      ( , 1 ) = 1 +           ( 4)     w he r E el ec   r ep r es e nts  t he   el ec tr on i c s  en erg y whi c h  d ep en ds  o n t he   en erg y   di s s i pa te d p er b i to   r un   th tr a ns m i tte r   or  th r e c ei v er.  T he   e ne r g y   c os t   of   t he   s i gn a l   am pl i f i er  i t wo  c om m un i c ati on   m od es   c on s i de r i ng   th di s t an c be t wee tr an s m i tte r   an r ec ei v er  are  r e pr es en t ed   as   ε fs d2 ε fs d4 .   In  thi s   pa p er  the   as s u m pti on   m ad r eg ard i ng   d ata   f us i on   i s   th at  i s p i te  of   the   nu m be r   of  no de s   i c l us t er,  e v er y   n od i c l us t er  ga t he r s   a n tr an s m i ts   l -   bi t   to  t he   c l us t er  he a d,  a nd   i turn th e c l us ter  he a d c on de ns es  th ov eral l  r ec ei v ed   i n f or m ati on  to   l -   bi t.     3 . 3 P r o p o s ed  F u z z y   Clu s t er ing  S cheme   T he   c l us ter  f or m ati on   i s   pe r f or m ed   b y   tak i ng   i nto   ac c ou nt  t he   gi v e 3 - n et w or k   en v i r on m en t.  C l us ter  s tr uc t ure  i s   c ha r ac ter i z ed   b y   t w t y p es   of   no d es   c al l ed   M em be r   c l us ter   no de s   a nd   C l us terH ea d n od es   w h i c are  c o ns i d ered  as   th ba c k bo ne   of   the   n et w ork .     T he   M em be r c l us t ernod es   t ha are  c o nn ec ted   to   i ts   o wn  C l us terH ea d no d e   l i d orm an to  s a v the   e ne r g y   c on s um pti on   of   the   n et w ork W he r ea s   the   Cl us terH ea d no d es   tha t   ar c on ne c t ed   t the   c l os es n ei gh b or  n o de   of   oth er  c l us ters   i s   us ua l l y   i n   s h al l o wer   l oc ati on .   T he   pr oc es s   o s el ec ti ng   th Cl us terHe ad no de s   a nd   t he   r ec on s tr uc t i on   of   the   ne t wor k   i s   c al l e as   r ou n d   T hi s   proc es s   i s   ac hi ev e pe r i o di c a l l y   to  d ec r ea s th c on s um pti on   of     en erg y   i th ne t wor k   whi c i n t urn  i nc r ea s es  th ne t w ork 's  l i f eti m e .   B ef ore  th c om m un i c ati o n   be g i ns   be t ween   th s e ns or  no de s i n i ti al l y   the   n od es   are  di v i d ed   ac c ordi n to  l oc at i on s   of   the   no de s   i n to  a   nu m be r   of   f uz z y   s ub s et s   us i ng   f u z z y   c l us teri n m od el D urin t he   f orm ati on   of   c l us ters t he   n od es   whi c are  c l os er  to  th l oc at i on   an whi c h   r eq u i r l es s   en erg y   f or  c om m un i c ati on   ar as s i gn ed   to  t he   s am c l us ter.  In i ti al l y   at   the   c om m en c e m en of   ea c r ou n d,  whi c i s   b as ed   o as s ured  proba bi l i t i es ev er y   n od e   i n   th e   ne t w ork   be l o n gs   to  t he   i ni t i al   s u bs ets   of   the   c l us ters .   T he   proc es s   of   s el ec ti o of   the   c l us ter  he ad s   wi l l   be   pe r f orm ed   by   e ac s ub s e i p aral l e l   an the   m es s ag es   are  tr a ns m i tte t t he   ba s s tat i on T he   s i z of   the   ne t wor k   an ti m r eq u i r ed   f or  the   c al c ul ati o are  r e du c ed     i n t hi s  s c he m e.   A   m eth od   i s   pro po s e to  s eg r eg ate   t he   u nd er wate r   a c ou s ti c   w i r e l es s   s en s or  n o de s   i nt m   pr i m ar y   f u z z y   c l us ters F urther,  the   o pti m al   nu m be r s   of   c l us ters   ar ob ta i n ed   u s i ng   an   e l bo m eth od . T he  n ex t s tep de t erm i ne s  th e m atri x   wi j ;  1≤  i   n 1≤   <   m   b y  m ea ns   of  f u z z y   c l us t erin m eth od . P r i or to  ev er y  r o un d,  ea c h  no de   i s  r el ate d t o  a  s ui ta bl e  c l us ter  de pe n di n on  th e d eg r e of   be l o ng i ng ne s s   of   ea c h   no de If   the   no de   y i   i s   a p pl i ed   to  B j the i s at i s f i es   the   c o nd i ti o   gi v en   i ( 5 ) .      1   1 1 = 1   <    2 2 = 1        ( 5)                  T he   r an do m   nu m be r   w i t h   un i f orm   di s tr i bu ti o i s   be twee an i s   de no t e b y   r.     T he   ba s i c   de f i n i t i on   of   tr ad i ti on a l   c l us teri n i s   t he   di v i s i on   of   b as i c   s et  of   i de nt i c al   o bj ec ts   i nt nu m erous   s ub s et s I r e al i t y ,   the   r ea l   c l u s ters   whi c h   ar f orm ed   are  t y p i c al l y   m uc c om pl ex   a nd   the   d ep e nd e nc y   of   ob j ec t s   to  the m   i s   m ore  f uz z y .   In  s ho r t,  s uc c l us ters   are  c al l ed   f u z z y   s ub s ets   of   th ba s i c   s et  wh i c are  c om pris ed   of   de l i c at p arts T hi s   i s   h o w ,   the   c o nc ep t   of   f u z z y   c l us teri n w as   pro po s ed I thi s   p ap er,  t he   proc es s   of   i ni ti al i z ati on   i s   pr op os e c on s i d erin the   f uz z y   c l us teri ng   m od el B a s i c al l y   i th i s   c l us teri n m eth od t he   s et  of   ob j ec ts   are  pa r ti ti o ne d     A= a 1 , a 2 , a   a n   i nt o m  f uz z y  c l us t ers  B 1,  B 2 . ...  B m , t he  c l us teri n i s  de n ote d a s   nm   m atri x :     = [  ] ( 1 < , 1  )     w he r w ij = th de gr ee   of   be l o ng i ng ne s s   of   the   i t ob j ec to  the   j th  c l us ter.   T he   m atri x     = [  ]   m us c on v i nc th s ub s eq ue nt  c on di t i o ns .   F or  ea c ob j ec a i   a nd   c l us t er  B j 0≤   w i 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 4 A ug us t    20 19   1 6 04 - 1 6 14   1608   f or  ea c o bj ec a i ,   ∑  j   =   1 m      w i =   1 F or   ea c h   c l us te r   B j 0     j   =   1 n   w ij   <   n T c al c u l at t he   c en ter  of   the   c l us ter  B j 1 jm   i s   b j T he   de gree  of   be l on g i ng ne s s   of   ob j ec of   a i   to  c l us ter  b j   i s   ex pres s ed   i t erm s   of   the   di s tan c be t ween   t he   a i   an th c en t er  of   the   c l us ter  b j   whi c i s   r ep r es en te as   f ol l o w s   d i s t   ( a i b j ).   T he   po s s i bi l i t y   of   an y   ob j ec be l o ng i ng   t th c l us ter  c an   b de term i ne b y   the   di s t an c be t wee th o bj ec an t he   c en t er  of   c l us ter.  F or  e x a m pl s ho r t er   the   d i s tan c b et ween   t he   c l us ter  c en ter  b j   an th ob j e c x j greate r   are  the   op p ort un i t i es   f or  the   ob j ec x i   be l on gi ng   to  t he   c orr es po nd i ng   c l us ter  B j .   T he   am ou nt  of   be l on gi ng n es s   of   an   ob j ec a i   to  c l us ter  B j   i s  ex pres s e d u s i ng  t he   ( 6 ) .      = 1  ( , ) 2         ( 6)     T he   de f i ni t i on   of   de gre e   of   be l on g i n gn es s   w ij   i s   ob t ai ne b y   no r m al i z i n th ( 6 )   whi c s at i s f i es   the  c on di t i o ns  of  m atri x   = [  ] .      = 1 d ist ( x i , b j ) 2 1 d ist ( x i , b l ) 2 m l = 1           ( 7)     Cl us teri ng   al g orit hm s   are  broad l y   c l as s i f i ed   i nt ha r an d   s of c l us teri n a l go r i thm s .   F u z z y   c l us ter i ng   b el o ng s   t s of c l us ter i ng   b ec au s i th i s   a l g orit hm   ev er y   ob j ec be l o ng s   t m ul ti pl e   c l us ters .   T he   f ol l o wi ng   are   t he   ad v a nta g es   of   s of c l us ter i ng .   1)   E v er y   ob j ec be l on gs   to  m ul ti pl c l us ters h en c th us er  c an   ob s er v m ul ti pl the m es   f or  c l us ter.  2)  V ari ou s   c l us t ers   ge f orm ed   f or  v ari ou s   the m e s 3)  In   ord er  to   c a l c ul ate   the   ord er  of   t he   ob j ec t   ap propr i ate l y ,     the   m ea s ure  r el ate b et ween   c l us ters   an ob j ec ts   c an   be   us ed   as   r el ev a nc m ea s ure.     T he   i ni t i a l i z at i o of   f u z z y   c l us teri ng   i s   ba s e o ex pe c tat i on   m ax i m i z a ti o al g orit hm   [23 ].     T hi s   ex pe c tat i on   m ax i m i z ati o al g orit hm   us ed   f or  f uz z y   c l us teri n ge n erate s   m’   di f f erent  c l us ters  are br i ef ed  i n t h e s tep s   w h i c h i s   gi v en   i n   P r oc es s  1:   1)   Cl as s i f y  th e s et  of  ‘ n   ob j ec t s  ba s ed  o n i ts  f ea tures  i nto   m’   c l us ters .   2)   T he  c l us ter c en ters   B j   are s el ec te d b y  u ni f orm  di s tr i bu ti on  of  r an d om  v ec tors .   3)   Com pu te  the   de gr ee   of   b el o ng i ng n es s   (w ij )   us i n th di s t an c be t ween   the   n od es   wi th i n     the  c l us ter.   4)   Nor m al i z (w ij )   un t i l   we g et  m  c l us ters     3 . 4 D etermin atio n  of  t h Nu mb er  of  Clust er s   T de c i de   th s u i tab l e   c l us ter  nu m be r   i s   c um be r s om tas k   es pe c i al l y   i n   f u z z y   c l us teri n g.  T he   granu l arit y   of   the   c l us teri ng   a nd   th di s c ov er y   of   an   ap pr op r i ate   b al a nc be t w e en  prec i s i on  a nd  c om pres s i bi l i t y   ha v e  t o b e m an ag ed . T he  s um  of  s qu are err or ( S S E )  f or  ea c h c l us t er i s  d ef i ne i ( 8 ) .      ( ) =  = 1  ( , ) 2     ( 8)      ( ) =     ( , ) 2 = 1 = 1      ( 9)     T he   S S E   i ns i de   e ac c l us t er  c an   be   de c r ea s ed   b y   i n c r ea s i ng   t he   n um be r   of   c l u s ters T he   ab ov c on c e pt  r es ul ts   i b ett er  c h arac ters   of   the   da ta  ob j ec ts   w h i c are  r e tai n ed   f r om   a   nu m be r   of   c l us ters i m an ne r   s uc h   tha the   ob j ec ts   i the   c l us ter  are  m ore  an al og ou s   to  ea c oth er.  T he r wi l l   be   a   tr i v i a l   r ed uc ti o i S S E   i e ac c l us ter  du to   th s pl i tt i ng   of   c l us ter  i nt s ub   c l us ters T de c i de   on   the   nu m be r   of   c l us ters E l b o w   m eth od   whi c i s   a ef f i c i en a l go r i thm   i s  em pl o y e d.  W he n t he  n u m be r  of   c l us ters   m > 0 ; th e f ol l o w i ng  s te ps  are f ol l o wed:   1)   Dete r m i ne  th e  S S E ( m ) ;   2)   S k etc h t he  c urv e b et w e en  t he  d ete r m i ne S S E  ( m)   a n d t he  v aria b l e  ‘ m ;   3)   T he   ac c urate  nu m be r   o f   c l us ter  wi l l   be   i m pl i ed   f r o m   t he   m os s i gn i f i c an i nf l ec ti on   po i nt  o n   the  c urv e;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cl us teri ng   an d  da t a a gg r eg ati o n s c he m e   i n u nd erw ate r  wi r el es s ...    ( V a ni   K r i s h na s wamy )   1609   w he r p   ( p 0)  r ep r es e nts   pa r am ete r   to  de term i ne   the   pr i orit y   w e i g hti ng   of   the   de gree  of   be l on g i ng ne s s   w ij T he   am ou nt  of   f i tne s s   of   the   da t c an   be   ev al ua te us i ng   t he   S S E   f or  f u z z y   c l us teri n wi th  m  c l us ters  as  de f i ne d i ( 9 ) .     3 . 5 S el ec t ion  of  Clust e r   Head   A c c ordi n to  th an al y s i s   o f   en erg y   c on s um pti on t he r are  f ew   d i s ad v a nta ge s   of   us i ng   LE A CH pr oto c o l  i un de r wate r   en v i r on m en t.     T he  en erg y  of  th no d es   whi c h a r e  d i s tan t f r om  th e s i nk /B S  i s  ex h au s ted  ea r l y .     T he   c l us ter  he ad   no d es   a r r an d om l y   s e l ec te a nd   ge ts   c on c e ntrat ed   d ue   to   whi c h   the   en erg y  ef f i c i en c y   of  th no d w i l l   de c r ea s e.   T av o i d   th di s ad v a nta ge s   of   the   L E A CH  protoc o l   [ 16 an t s e l ec t   the   c l us ter  he ad   no de   wi th   h i gh   en erg y   a nd   to   en ha nc e   th l i f t i m of   ne t wor k n e w   s c he m of   s el ec t i ng   th c l us ter  he a no de   i s   prop o s ed   b y   tak i ng   t he   i de f r om   the   w ork   gi v en   i [8] T he   s i nk /B S   wi l l   broadc as t he   i nf orm ati on t he   n od es   are  c l as s i f i e i nto   di f f erent  l e v el s   b as ed   on   t he   s tr en gth   of   the   i nf orm ati on   an d   t he   di s tan c f r om   the   s i nk   as   l e v e l   1,  l e v e l   as   s ho wn   i n   the   F i gu r e   1.     T he   no de   ne arer   t th ba s s tat i o h as   th l es s er  l e v e l   n um be r   an m ore  c ha nc of     s el ec ti ng  as   C H ( Cl us ter H ea d).           F i gu r 1.  E ne r g y   l e v e l  c l as s i f i c ati on       T he   w a i t t i m e o f  th e n od e i s  r ep r es en t ed  us i ng   the  f orm ul a :     = [ ( 1 ) ] + ( 1 ) + /         ( 10 )     w he r E r =   r es i d ua l   en er g y   of   no de   i E i =   i ni t i a l   en erg y   of   no de   i N=   nu m be r   of   n od es L i = l ev el   nu m be r   of   no d i ;   I D i = Id en t i f i c ati on   nu m be r   of   n od e   i .   F r om   the   ( 9 ) i i s   t i nf er  t ha th m e m be r   no de   wi t m ore  en erg y   wi l l   broa dc as the   m es s ag m ore  qu i c k l y   whe c om p ared  to  o the r   no de s .   If   t w o   or  m ore  n od es   ha v e   s am en erg y   i n   d i ff erent  en erg y   l e v e l s th en   the   no d wi t h   hi g he r   e ne r g y   l e v el   i s   c ho s en   pr i m aril y   t tr an s m i the   m es s ag e.  P r oc es s   ex p l ai ns   a bo ut  th s tep s  i n v o l v ed   i n s e l ec t i ng   t he  c l us t er he ad  n od e Pr oc es s  2 :   T he  f ol l o w i ng   are th e s tep s   f ol l o w e d t o  s el ec the   Cl us ter Head  ( CH)  no de .   1)   Ini t i a l l y   d urin s et ti n up   of   ne t wor k ba s s tat i on   bro a dc as ts   the   m es s ag es   to  a l l   the   no d es E v er y   no d wi l l   k no w   th ei r   en erg y   L e v el   nu m be r   L i   us i ng   t he   s tr en gth   of   the   r ec ei v ed   po wer .   T he n,  c al c ul ate  T i   us i ng  L i   an en erg y   l e v e l .   2)   Node s   ( m   f or  ev er y   r ou n d)   w i t h i g he r   T i   are   s el ec te as   c l us ter  h ea d   no de s A c c ordi n gl y   us i ng   CS MA  ( C arr i er  S en s e M u l ti pl e A c c es s )  MA C ( M ed i um  A c c es s  Con tr ol )  prot oc o l  CH   w i l l   broadc as t a d v erti s em en t m es s ag e (AD V )  i n t i m e w i t T i .   CH CH CH S I N K / BS C L U S T E R   H E A D   N O D E M E M B E R   N O D E LEV EL  1 LEV EL  2 LEV EL  3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 4 A ug us t    20 19   1 6 04 - 1 6 14   1610   3)   Depe nd i ng   on   th s tr en g th   of   the   r ec ei v ed   s i gn al ev er y   m e m be r   no de   ot he r   th an   CH  wi l l   de term i ne  i t's  C H f or the  n e x t round .   4)   O nc ag ai us i ng   CS MA   M A protoc o l   e v er y   no n   CH   no de   wi l l   tr a ns m i t   j oi n - r e qu es ba c k   to  i ts  c h os en  CH .   5)   Us i ng   T DMA   ( T i m Di v i s i o Mu l ti pl A c c es s )   CH  no de   w i l l   s c he du l f or  da ta  tr an s m i s s i on   wi th i n t he  c l us ter.   T he   un i f orm   di s tr i bu t i on   of   CH  f or  th e nt i r n et w or k   i s   en s ured,  whe a   n od r ec ei v es   the   s tr on s i g na l   of   A D V   m es s ag e,  i wi l l   s urr en d er  th e   op p ortun i t y   to  turn  ou t o   be   CH   w h i c av o i ds  t he  CH  to   ge t c l os e.     3 . 5 D ata  A g g r egat ion  S c h eme   T he   c l us ter  he ad   pe r i od i c a l l y   r ec ei v es   t he   i nf or m ati on   f r o m   the   m e m be r   no de s   i the   ne t w ork T he   c ol l ec ti v e   da t r ec ei v e b y   t h CH   wi l l   be   tr a ns m i tte to   th s i nk S eq ue nt i a l l y   to  av o i t he   d ata   r e du n da n c y   whi c h   r es u l ts   i du pl i c ati on   of   da ta  a nd   r e du c the   en erg y   c on s um pti on   i tr a ns m i s s i on s da ta  ag gre ga t i o s c he m i s   propos ed   tak i ng   the   i de f r om   the   wor k   gi v en   i n   [1 4].   A   d ata   ag gre ga t i on   s c he m ha s   b ee i m pl em en ted   am on CHs   us i ng   th c on c ep of   s i m i l arit y   f un c ti on E uc l i de a di s t an c f orm ul i s   us ed   wi th  s i m i l ari t y   f un c t i on CH  c ol l ec ts   al l   t he   da t tr a ns m i tte f r om   i t’ s   m e m be r   no de s   an d   ac c um ul ate s   as   s et   of   da t c a l l e d   v ec tor T he   c o m pa r i s on s   of   tw v ec t ors   are  pe r f orm ed   us i ng   s i m i l arit y   f un c ti on   an i f   t w o   v ec tors   are   f ou nd   to  be   al i k the CH  wi l l   tr an s m i on l y   o ne   d ata   i n   p l ac of   bo th  t th s i nk .   T hi s   proc es s   av o i ds   t he   da ta   r ed u nd a nc y   wh i c i n   turn  r e du c es   t he   en e r g y   c on s um pti on     i n t he  n et w ork       4 S i mu latio n   T hi s   s ec ti on   pres en ts   s i m u l at i on   m od el s i m ul ati on   p a r am ete r   i np uts   an p erf orm an c e   pa r am ete r s .     4 . 1 S imu latio n   M o d el    A   n od e   i s   c on s i d ered   to   be   de ad   or  al i v de p en d i n o n   the   a v a i l ab l en erg y .   If   the   no de   en erg y   r ed uc es   to  0,  t he i t   i s   c on s i de r ed   as   de ad   n od e.  S i m ul tan e ou s l y   i the   ne t w ork i f   the   c ou nt  of   de ad   n od es   ex c e ed s   c ut   o ff   v al u e,  the the   en t i r ne t wor k   i s   s ai to  be   de c ea s ed .   Net w ork   en v i r o nm en di s c us s ed   i S ec ti on   3   i s   s i m ul at ed   f or  a na l y z i ng   th p erf or m an c o c l us teri n g s c he m e.   T he   s i m ul ati on s   w er c arr i ed   o ut  us i ng   MA T LA B   a nd   the   pe r f or m an c es   of   LE A CH  an the   propos e F B C   al go r i t h m   w ere  a na l y z e i term s   of   the   nu m be r   of   de ad   an a l i v e   no de s Num be r   of   c l us ter  us i ng   S S E   an d   th tot a l   en erg y .   T he   s en s or  no d es   w ere   r an do m l y   de pl o y e i th r eg i on   S   an are  ab l to  c om m un i c ate   wi th  e ac oth er.  W as s u m e   tha th ba s s tat i on   i s   bu i l at  t wo  d i f f erent  po s i ti o ns   ( 25    25    50   )   an d   ( 50    50    100   ) F or  s i m ul ati o ns the   nu m be r   of   s en s or  no de s   s et  w er 10 an wi th  da t pa c k et  s i z of   40 0   bi ts   f or  ev er y   tr an s m i s s i on   ti m e.  T he   i ni t i al   e ne r g y   of   ea c h   n od e   a nd   el ec tr on i c   en erg y   s et   a r 0. 5   J   an d     50   nJ /b i t   r es pe c t i v el y .   In   ad d i ti on   to  thi s ,   th e ne r g y   of   t he   ba s e   s tat i on   i s   a s s u m ed   to  be   un l i m i ted  as  i t i s  s o l ar p o w e r ed .     4 . 2 S imu latio n   P a r amet er s   T he   s i m ul ati on   i np uts   are  s ho w i T ab l 1 T he   pe r f o r m an c pa r am ete r s   are  ex pl a i ne as  f ol l o w s     Num be r   of   c l us ters E l bo m eth od   whi c h   i s   an   ef f i c i e nt  a l g orit hm   i s   em pl o y e t f i nd   o ut   the  n um be r  of  c l us ter us i ng  S S E  p aram ete r .     Li f c y c l e:  T he   s tud y   of   l i f c y c l of   the   no de s   w i t r es pe c to  t he i r   i n i ti al   e ne r g y   an d   po s i t i on   of  th e b as e s tat i on s  are c on du c t ed     E ne r g y   c on s um pti on :   In   da t a gg r eg ati on   ph as t he   C ag greg ate s   t he   da t an d   tr an s m i t s   to  th s i nk T he   c om pa r ati v a na l y s i s   of   c on s um pti on   of   en erg y   wi t a nd   w i t ho ut   da ta   ag gre ga t i on   i s  pe r f orm ed .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cl us teri ng   an d  da t a a gg r eg ati o n s c he m e   i n u nd erw ate r  wi r el es s ...    ( V a ni   K r i s h na s wamy )   1611   T ab l e 1 . T he   P aram ete r s  f o r  S i m ul ati on   V a r iab le   P a r a m e t e r     V a lue     S   D is t r ibu t ion   a r e a   1 0 0 x 1 0 0 x 100m 3   n   N u m b e r   o f   n o d e s   100   l   len g t h   o f   e v e r y   d a t a   4 0 0   b it   p a c k a g e   E e l e c   E n e r g y   c o s t   o f   d a t a   a g g r e g a t ion   1 0 mJ / b it   E DA   Fac t o r s   in   o b jec t iv e   f u n c t ion   5 mJ / b it   α ,   β ,   γ     0 . 2 , 0 . 3 , 0 . 5       5.  Re sult   A n al ys is   T hi s   s ec ti on   pres en ts   the   c om pa r ati v e   an al y s i s   of   pro po s ed   s c he m ( de no t ed   as   F B C)   an LE A CH  al g orit hm  [1 6].     5 . 1 D etermin atio n  of   Clu ster  A mo u n t     E x pe r i m en ts   wer c arr i e ou f or  50   i terat i o ns   us i n g   proc es s   ( 1).  T he   v al ue   o f   S S E   wi th i e ac c l us ter  was   de t erm i ne b y   th v aria bl m F i g ure   de pi c ts   the   r e l at i o ns hi be t ween   S S E   a n d   the   nu m be r   of   c l us ters T he   gra ph   s h o w s   tha w h en   the   nu m be r   of   c l us ter    am ou nts   to  2,  S S E   ha s   h i g he r   v a l u e.  Cons e qu e ntl y n um be r   of  c l us ters   s et  to  for  c on du c ti ng   al l  th e  ex pe r i m en ts .           F i gu r 2 R el a ti o n b et w e en   nu m be r s  of  c l us ters  v s  S S E       5 . 2 S t u d y  of  Lif C yc le    T he   l i f c y c l of   the   U W A S i s   gre atl y   i nf l ue nc ed   b y   t wo  f ac tors ( 1)  T he   i n i ti al   e ne r g y   of   the   n od es ( 2)  T he   po s i ti on   of   the   B as S tat i on   ( B S ) .   In  t he   ex pe r i m en c o nd uc te i w as   de c i d ed   to  ha v t w o   di f f erent  s i t ua t i on s :   f i r s c on s i d eri ng   t he   f i r s f ac tor  where  ev er y   no d i the   ne t w ork   ha s   the   s am i ni ti al   e ne r g y   as   0.5 J   an s e c on dl y   un i f orm l y   di s tr i bu t i n the   en erg y   am on g t he  n od es   be t ween   0.3  t o 0 . 6   J .   T he   po s i ti o ns   of   the   B S   w a s   v arie at  ( 25 25 5 0)  whi c w as   n ea r er  to  t he   n et w o r k   area  an d   at   ( 50 ,   5 0,1 0 0)  whi c h   was   c on s i de r ab l y   f ar  f r om   the   ne t wor k   area.  T he   en t i r ex pe r i m en t   was   r ep ea t ed   f or  LE A CH  a l go r i thm   an F B C.  It  was   fou nd   t ha t he   d ea th  of   a   f e w   n od es   i th e   ne t w ork   area  d i n ot  ha v an   i m m en s i m pa c on   ne t w ork   l i f eti m e,  es pe c i a l l y   w h en   th e   r ed un da nc y   of   th ne t wor k   c ov erage  was   m ore.  A f ter  tha we  c on s i de r e de ad   no d es   w i th   ne t w ork   l i f eti m e.  F i gu r es   an de p i c ts   the   r el a ti on s hi be t w ee t he   p erc en tag of   de a d   no de s   an the  r ou n ds .   F i gu r es   a nd   s ho w s   th at   the   po s i ti o ns   of   the   B S   are   di f f erent,  i r r es pe c ti v of   th f ac t   tha t   the   n et w ork   no d es   c o nta i ne d   a e qu al   i n i t i al   e n erg y .   In   bo th  the   s i t ua t i on s   the   pro po s ed   al g orit hm   F B ac hi e v ed   b et ter  r es ul ts   w h en   c om pa r ed   to  the   L E A CH  a l go r i th m   r es ul ti ng   i n   prol o ng i ng   th ex pi r y   of   th n od es .   T he   m os i m po r tan r e as on   f or  th i s   i s   tha t,  i n   ou r   pro po s ed   al g orit hm   the   s el ec ti o of   c l us ter  h ea ds   w ere   ac h i e v ed   ef f ec ti v el y .   T hi s   i t urn  de c r ea s ed   th c on s um pti on   of   the   en erg y   f or  t he   c om m un i c ati on   be t w e en   t he   no d es S i m ul tan eo us l y   the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 4 A ug us t    20 19   1 6 04 - 1 6 14   1612   no de s   wi th   hi gh   ou ts ta nd i n en erg y   ha th pref erenc of   be i ng   c l us ter  h ea ds w hi c b al an c ed   the  c o ns um pti on   of  th e  e ne r g y   i n  ea c h  n et w ork  no d a nd  t he r e b y   a v o i di ng  th e e ar l y   de ath  of  th e   no de s .   He nc t he   l i f es pa n   of   the   ne t wor k   was   ex te nd ed It  was   al s o   ob s er v e f r om   the   gra ph   tha t   the   B S   ne arer   t t he   n et w ork   area  pe r f or m ed   be tt er  w h en   c om pa r ed   to   the   B S   l oc ate at  l arger  d i s tan c e  i n t he  ne t w o r k  area.  In  bo th  th e  s i t ua t i o ns  th e  pr op os e al g orit hm  pe r f or m ed   w el l   when  c om pa r ed  t o L E A CH.           F i gu r 3 D ea no d es  v s  r o un ds   wi th  s am en erg y  at  th e  B S  ( 25 , 2 5 , 5 0)       F i gu r 4 D ea no d es  v s  r o un ds   wi th  s am en erg y  at  th e  B S  ( 50 , 5 0 ,10 0)       P r ac ti c a l l y   w h en   w c on s i de r   the   op t i m al   c os po i nt s m al l er  r an ge   c on tr ol s   the   r ed un da nc y   of   th n et w o r k Dur i ng   s uc s i tua t i o n,   to  as s ure  th at  t he   en t i r ne t w ork   i s   c on ne c te d,  on   c on d i t i o tha al l   no de s   i the   n et w ork   s ta y   al i v f or  l o ng er  du r ati on .     E v en   when   on n od e   de m i s e,  the   qu al i t y   of   s erv i c e   a c r os s   the   ne t wor k   i s   m o m en tari l y   r ed uc e r es ul ti ng   i n f oc us i n g m ore i nte r es t o n t h e l i v i n g rate  of  U W A S N.   F i gu r es   a nd   d ep i c th r el at i o be t wee r ate   of   s urv i v ab i l i t y   of   no de s   an the   ne t w ork   l i f c y c l e.  T he   graphs   s ho w   th at  w h en   c o m pa r ed   to  LE A C al go r i t hm F B ha s   s m al l er  c urv ed   s l op whi c i nd i c a tes   th at  t he   proc es s   of   no de s   d y i n w as   r e as on ab l y   p l ac i d.   T hi s   i s   be c au s i F B C,  bo th  t he   d i s tan c an en erg y   ar c on s i d ered  t s h are  the   en erg y   c on s u m pti on   be t ween   e ac no de T hu s   as s urin tha no ne   of   the   no d es   i the   ne t wor k   di m i ni s he d  th e i r  e ne r g y , u l ti m ate l y  th e  l i f es pa n o f  th e n od was  ex ten de d .           F i gu r 5 N od es  a l i v e  v s  r o un ds   wi th  s am en erg y  at  th e  B S  ( 25 , 2 5 , 5 0)       F i gu r 6 N od es   a l i v e  v s  r o un ds   wi th  s am en erg y  at  th e  B S  ( 50 , 5 0 ,10 0)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cl us teri ng   an d  da t a a gg r eg ati o n s c he m e   i n u nd erw ate r  wi r el es s ...    ( V a ni   K r i s h na s wamy )   1613   F i gu r e   7   de pi c ts   t he   c on s um pti on   of   t he   en erg y   i t he   ne t wor k c on s i de r i ng   b oth   the   s c he m es   of   wi th   an wi t ho ut  d ata   ag greg ati on .   T he   o v era l l   c on s um pti on   of   th en erg y   i n   th ne t w ork   wi th  an d   w i t ho ut   da ta  ag gr eg at i o i s   i nd i c at ed   b y   r e l i ne   an b l ue   l i n r es pe c ti v e l y   In  th pro po s ed   s c he m of  c l us teri ng   an d   c l us ter  he a s el ec ti o n,  t he   en erg y   i s   s av ed   at  ea c h   ph as e.  T he   da ta   ag grega ti on   a nd   tr a ns m i s s i on   of   ag gregat ed   da ta   to  t he   B S   i s   pe r f or m ed   b y   c l us ter  he ad   n od es A l s o,   the   e ne r g y   i s   s a v ed   i t he   da ta  a gg r eg ati on   s c he m as   i us es   s i m i l arit y   f un c ti on   thr ou g whi c i r ed uc es   the   n um be r   of   du p l i c at da t tr an s m i s s i on s   f r o m   c l us ter - he a ds   to  the   B S /s i nk A s   r es ul t,  n et w ork s   us i n c l us t erin wi th  da t ag greg ati on   s c he m e d ev ou r  l es s  en erg y  c om pa r ed  to  a  n et w ork  wi t ho ut  c l us teri ng   an da t a a g gregat i o n.           F i gu r 7 E ne r g y  c o ns um pti on   v s  of f ered l oa d               6 Co n clus ion   In  thi s   s tud y we  propos a   ne w   c l us teri ng   s c he m us i ng   f u z z y   l og i c   c on s i de r i ng   en erg y   an the   prob ab i l i t y   of   be l on g i ng ne s s   of   the   s en s or   no d es T he   c l us t er  he a s el ec ti o i s   pe r f or m ed   ba s ed   on   t he   f ac tors   s uc as   the   en erg y   an di s t an c e.  F urth er,  us i ng   s i m i l ari t y   f un c ti on   th ag grega ted   da ta  at  CH  i s   tr an s m i tte to  t he   B S A   s i m ul ati o r es ul s ho w s   tha t he   propos e s c he m pe r f or m s   be tte r   i pr ol o ng i ng   t he   l i f es pa of   the   ne t wor k A s   f utu r e   en ha nc em en t,  v ario us   P S O   ( P arti c l S war m   O pti m i z ati o n)  a l tern ati v es   c ou l be   us ed   to   r es ol v the   pro bl em   of   c l us ter  h ea s e l ec ti on   a nd   an a l y s i s   c ou l b c arr i e ou t   b as ed   on   the i r   pe r f or m an c es In  ad d i t i on   to  th i s   v ar i ou s   i n i ti al   c l u s teri ng   al g orit hm s   c ou l b de s i gn e to   de c r ea s th r ed un d an d ata T hi s   w o ul d   r es ul t   i n   t he   e ne r g y   be i n c on s er v e an i turn  i nc r ea s i ng   th l i f es pa of   the   ne t w ork W e   are  f oc u s i ng   to  wor k   on   v ario us   d ata   ag greg ati s c he m es  to  ac hi ev e b e tte r   ac c urac y  of  da ta .       Ref er en ce s   [1 ]   Ak y i l d i z   T F,   Po m p i l i   D ,   M e l o d i a   T Und e rw a te a c o u s ti c   s e n s o n e tw o rk s   re s e a rc h   c h a l l e n g e s   Ad  Ho c  Ne tw o rk s 2 0 0 5 ;   3 ( 3 ):  257 - 2 7 9 .   [2 ]   P Am o l i An   O v e rv i e w   o n   Curre n Re s e a r c h e s   o n   Und e r w a te Se n s o r   Net w o rk s :   Ap p l i c a l ti o n s .   Cha l l e n g e s   a n d   Fu tu r e   T re n d s .   In te r n a ti o n a l   J o u rn a l   o El e c tr i c a l   a n d   Com p u te r   En g i n e e r i n g   2 0 1 6 6 ( 3 ) 9 5 5 .     [3 ]   I Ak y i l d i z D   Po m p i l i ,   T   M e l o d i a .   Sta te - of - th e - a rt   i n   p r o to c o l   re s e a rc h   f o u n d e rw a te a c o u s ti c   s e n s o r   n e tw o rk s .   W U W N e 0 6 .   2 0 0 6 7 - 16.   [4 ]   Rak e s h   Ku m a a n d   Nav d e e p   Si n g h Su rv e y   o n   Dat a   A g g re g a ti o n   a n d   Clu s te r i n g   S c h e m e s   i n   Und e rw a te Se n s o r   Net w o rk s .   In t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o G ri d   a n d   Di s tri b u te d   C o m p u ti n g .     2 0 1 4 7 29 - 52 .     [5 ]   Ku m a r   R Si n g h   N s u rv e y   o n   d a t a   a g g re g a ti o n   a n d   c l u s te r i n g   s c h e m e s   i n   u n d e rw a te s e n s o r   n e tw o rk s .   I n t.   J G ri d  D i s tr i b C o m p u t .   2 0 1 4 7 ( 6 ):  29 - 52 .   [6 ]   Y u   J Y Cho n g   PHJ s u rv e y   o c l u s t e ri n g   s c h e m e s   fo m o b i l e   a d h o c   n e tw o rk s .     IEEE  Com m u n i c a t i o n s  Su r v e y s  a n d  T u t o ri a l s .   2 0 0 5 ;   7 ( 1 ) 32 - 48.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.