Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   5 ,  Octo ber   201 9 , pp.  3615 ~ 36 22   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 5 . pp36 15 - 36 22           3615       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Enh ancing netw or k lif etim e w ith  an impr oved MOD - L E ACH       Br ijesh K und aliya, S .   K.   H ad ia   Depa rt m ent   o f  E le c troni cs   and  C om m unic at ion   E ngine er ing,   Char ota r  Univ ersity   o f  Scie n ce a nd   Technol og y   (CHA RUSAT)   Univer sit y ,  Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   8 , 2 01 9   Re vised  A pr   8 ,  201 9   Accepte d  Apr   20 , 201 9       W ire le ss   sensor  net work  will   b e  the   m ost  domi nat ing  f ie ld  in  future   er a.   The re  ar e  ce r tain  issues  which  wire le ss   sensor  net work  suffers  from .   The   m ai n  concern  with  wire les s  sensor   net work  is  li m it ed  en erg y   whi ch   dire c tly   impact   on  net work  li fe ti m e.   In  thi s  pape r  we  m odify   the   cl uste r   sele c ti on  pro ce d ure   of  MO DLE ACH .   MO DLEACH  p rotoc ol  u se  thre shol d   val ue  for  se le c ting  cl uster  h ea d.   Once   a  c luste r  h ea d  is  sel ec t ed,   i t  retain s  it s   positi on  unt il   it   b y passes  th e  th r eshold  li m it.  In   Basic   L EACH,  it   does  no t  use  an y   thre sh old  val u e  but  i t  ran dom l y   sel ec ts  c luste r  h ead  from   the  ava i la bl e  nod es.   W e  combine  th e   proba bi li sti c  na t ure   of  LE ACH   t o  select   the  cl uster   hea d   and   thre shold   base   sele c ti on  of   c luste r  h ea d   of  MO DLEACH.   W e  al so  app l y   p roposed  m odifi c at ion  in  EAMM H  protoc ol .   Our  m ai n  foc us   is  on  the   enh anc ement  of  n et work  li fe ti m e ,   an d  we  got   signifi ca n t  improvem ent   in   net work l ife t ime .   Ke yw or d s :   EAMM H   LEAC H   MODLE AC H   Netw ork  li fe ti m e   W i reless se nso r netw ork   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Brijes h  Kun daliy a,   Dep a rtm ent o f  El e ct roni cs   and   Com m unic at ion   Engi ne eri ng ,   Char otar U nive rsity  o f  Scien ce an d  Tec hnol og y  (CH ARU S AT)   U niv e rsity ,   Chan ga, G ujar at , Ind ia .   Em a il :  ku ndal iy abr ijes h@y ah oo.co m       1.   INTROD U CTION   In   wi reless  s ens or   net wor ks,  the  root  of  m axi m u m   dissipati on   of  energy  is  the  routing   of     inf or m at ion   [1] .  Ther e  are  ce rtai n  ways  are  dev el op e d  to  pro vid e  for  r ou t ing   of   in form ation   wit h  it s  pros  an d  cons.  I n  ge neral ,  the  ro utin g  pr ot oco l  f or   t he  wireless  se ns or  net works  cl assifi ed  in  four   m ajo r  cat eg or ie s:     1)   Data  cent ric  Rou ti ng  al go rithm   2)   Hiera rch ic al   Ro utin g  al gorithm   3)  Geo   grap hical   routin g  in for m at ion  and   4)   Q oS   ba sed  r ou ti ng  al gorithm   [2 ,   3].  In   the  data  cen tric   al go rithm ,  routin g  decisi on  base d  ei ther  data   gen e rati on  fro m   the  senso r  node  or  the  da ta   de m and e d  by   the  sink   node .  In   this  ty pe   of   r ou ti ng  pr oto c ol,   the  data  ge nerat ed  by  the  no de  is  m or e  im portant  tha n  th e  node  it sel f.   The  m ai n  fo cu s  is  on   retrie va l  and   dissem inati on   of   in f or m at ion   gen e rated  by  the  node.   N or m al ly  the  centric  ap proac h  com es  with  flat   arch it ect ure,  wh e re  each  node  of   netw ork  play s  equ a ll y  i m po rtant  ro le   f or   r ou ti ng   of  inf orm at ion .    Go s sipin g  [ 4 - 7] ,  SPIN   [ 5],  C OU C AR  [6 ] ,   CADR  [ 7]  et c.   are   the  fe w  e xam ples  of  Da ta   centric  al gorithm .   Figure  1  il lustr at e  ver y  basic  con ce pt  of  dat a  centric  al go r it h m .  Her e  cen tre  node  ge nerat es  the  infor m at ion   and   sen d  a dv e rtisem ent  packet   to  the  net w ork  a bout  ne w ly   gen erate d  in form ation .  T he   interest ed  node   will   sen d  the  re que st  pack et   f or  the  i nfo rm ation.  The  ce ntre  node  will   sen d  the  inf or m at ion   to  inte rested   node   on ly .  T he  othe r  way  c ommun ic at io n  is  al so   po ssi ble  w her e  si nk   no de   i s  lookin g  f or   s om e  infor m at ion .   So ,   it   will   sen d  inte rest  propagati on  to   the  entire  netw ork.  The   no de  wh i ch  has  t he   require d  in form at i on  wil l   sen d  the  data  t o  the   sin k  node .  O veral l  in  t his  ap proac h  e it her   s ource  node   or  si nk  no de  init ia te d  t he   data  dissem inati on   process .   In   Ge ogra ph ic al   routin g  ap pr oach,  node  us e s  the  locat io n  i nfor m at ion   of  the  ot her   node   for  routin g   of   in form at ion .  The  no de  will   send   the  data   to  near ly   loca te d  node  in  th e  directi on   of   destinat io n.   F or  the   locat ion  in for m at ion   each   node   is  e quip pe d  with  a   G PS   or  any  ot her  lo cal   locat ion  in f or m at ion   al gor it h m   for   po sit io ning  in f or m at ion   of  node .  It  is  f urt her   div i de  in  t wo   sub  cat eg ori es:   Un ic ast   r ou ti ng  protoc ol   and  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   3 6 1 5   -   3 6 2 2   3616   m ul ti cast   ro uting   protoc ol.  I n  unic ast   routing   prot oc ol  pa cket  sen d  to   par ti cular  on e  node,   w her e as  in  m ul ti cast   ro uti ng  prot oc ol  wil l  send  the d at a to  m ulti ple  locat ion . G PRS   [ 8] ,  GFA  [ 9],   GE AR  [ 10]   et c.  ar e  the  exam ples  of   Geog raphical   Rou ti ng  al gori thm .  Figu re  2  il lustrate   the   basic  op e rati on   f or  Geog r aph ic al   inf or m at ion   w her e   no de  us es   locat ion  in for m at ion   of  oth e r  no de  of  the  netw ork  t o  f or ward  or  tra nsm it   the   data.  This  fi gure  par ti c ul arly   ind ic at es  the  GFA  al gorith m   wh ere  the  e ntire  area  of  the  netw ork  div ides  i n  virtu al   gr i d  t o  s i m plifie d  locat ion i nfo rm at ion .           Figure   1 .   Ba sic  operati on  of da ta  centric alg ori thm           Figure  2 .   Ba sic   operati on  of ge ogra ph ic al   routing o pe rati on       The  QoS  protoco l  fo c us e d  on  the  qual it y  of   li nk  rathe r  t ha n  the  distanc e  or  ene rg y  c onsu m ption.   Norm al l y  in  WSN   the  Ene r gy  consum ption   i s  the  m ai n  concern  but,  in  se ver al   a pp li cat ion,  w he re  the  qu al it y   of   data a nd pr om pt d el ivery of d at a is  m or e im po rtant  li ke m ilit ary app li cat ion   or  m edical  ap plica ti on. In suc h  a  sit uation  QoS  prot oco l  is  pr e ferred .  S A R  [11],  SPE E D  [ 12] ,  MC PF  [ 13 ]   et c .   a r e  the  exam ple  of   Q oS  protoc ol.  I n  Q oS   prot oco l  m ulti ple  pat h  a re   create d  f ro m   so urce  t o  destin at ion   s o  t hat  in   if  on e   pa th  fai ls  due  to  so m e  un pre dicta ble  reas on  the  data  prom ptly   m ov e  to  the  ot her   path .  Durin g  the  path  f or m at ion   it   avo i ds   node  with  lo w  e nergy  lo w   Qual it y  of   m et rics.  Th e  Q ualit y  of   m et rics  m ay   var y  with  the  ap plica ti on.     It  assu red   ti m e ly   delivery  of   data  a t  cost  of   energy  an d  re so urces .  I n  hie rar c hical   routing   prot oco l,  cl us te r   head   is  t he  ke y  el e m ent  du ri ng   t he  c omm u nicat ion   proce ss.  It  is  the  ce ntral  no de  w hi ch,   c onnect  th e  cl us te r   node  to the oth er p art  of  the  ne twork . S el ect ion   of  cluste r  he ad  is t he  cr uci al  p ro ces s,  w hi ch  exte ns ively  aff ect   the  netw ork  li f e  tim e.  Ther e  are  num ber   of   a lgorit hm s  pr op os e d  f or   the  cl us te rin g - base d  com m un ic at ion   li ke   LEAC H  [14],  PEGAS IS   [ 15 ] ,  TEEN  [ 16] ,  and   AP TE EN  [17]  et c.  Gr id  base d  cl us te rin g  with  m ob il e  sing  hav i ng  pr e de fi ned  pa th  [ 18 ]   al so   e nh a nce   the  netw ork  li f e  tim e.     N umber   of  optim izati on   te c hn i que  li ke   Ar ti fici al   Be e  colo ny  al gorith m   us ed  f or   e ne rg y  ef fici ency  in  W S N  [ 19]   or  f uzzy  ap proa ch  is  ap plied  f or   the   cl us te r  hea d  sel ect ion .  [20].  I n  this  pap e r  w e  com par e  an d  analy sed  the  netw ork  li feti m e  with  LEACH  [14]  and E AMMH  [ 21 ]  a nd MO D LEAC H  [ 22]  pro t oco l  with  propose d  m od ifi cat ion  in  them .   Lo w  Ene rg y  A dap ti ve  Cl ust er ing   Hierarc hy  (LE ACH )  is  the  pr im e  pr oto c ol  w hich  gi ves   the  idea  of   the  cl us te r - bas ed  c omm un ic at ion .  LE AC H  [14]  is  s o  popula r  t hat  after   18  ye ars  of  it s  existe nce   it   is  sti ll  ho l ding  the  dom inance  in  research   c ommun it ie s.  LE ACH  [14]  has  nu m ero us   s ucces so rs  with  i m pr ov e d  ver si on  sta rtin g  from   LEACH  to   Du al   H op  L EAC H  [23 ] .   LEAC H  [14 ]   op e rati on  s pl it s  in  to   tw o  s ta ges.   The  fi rst  sta ge   is  known  as  s et   up   ph ase ,  w her e  t he  cl us te r  is  form ed  an d  cl us te r  hea d  is  sel ect ed.   Figure  3  il lustrate   the  operati on  of  le a ch  prot oco l .  T he  seco nd  sta ge   is  known  as  ste ady  sta te   stag e,  wh ic h  inc orp or at e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g net work li fe ti me w it h  an im prov ed  M OD - L EA CH   ( Brij esh  K undali ya )   3617   the  act ual  data   transm issi on .  In   a  set   up   phase,  entire  network   c onsist   of  ra ndom ly   de plo ye d  s ens or   node  i s   bif ur cat e  in  m eagr e  cel l  known  a s  cl us te r .  On e  node   f rom   the  cl us te r  is  sel ect ed  as  c luster  he ad  w hi ch  will   work  as  bri dge   node   bet wee n  sens or  no de  a nd  the   ba se  sta ti on.  T he  sel ect i on  of  cl us te r  he ad  is  de pendi ng   on  rand om   m ann er as:     ( ) = / [ 1 − ∗ (    ( 1 ) ]   ⋴       (1)             = 0    ℎ                               Wh e re:    n  =  ra ndom  n um ber  b et wee n 0 to 1   P = Pro ba bili ty of cluste r head   G= S et   of  node s which  where   no t t he  cl ust er            node  i n pr e vious  rou nd           Figure  3 .   Leac h  a rch it ect ure  and ope rati on       Each  no de  fro m   the  cl us te r  gets  the  cha nc e  to  beco m e  t he  cl us te r  hea d.   O nce  a  cl ust er  head   is  sel ect ed,   it   broad ca st  the  ad ver ti sem ent  m essage  re ga rd i ng   it s  hea dship.  I f  no de  rec ei ved   m or e  th an  one  adv e rtise m ent  m essage,  it   w il l  sel ect   cl us te r  head  w hos e  a dverti sem e nt  m essage  con ta in   hi gh e r  sign al   stren gth .  I n  LE ACH,   the  cl ust er  head   sel ect ion   is  base d  on   pr oba bili sti c  m ann er  w hic h  giv es  cha nce  to  eac h  node  of  a  cl us t er  to   bec om e  cl us te r  hea d.   D ur i ng  the  cl us t er  head  sel ect ion  pr ocess,   it   do e s  no t  ta ke  ener gy  sta tus  of  the  node .  It  will   rando m ly   sel ect   t he  node.   Ene rgy   Aw a re  m ulti   hop  m ulti   path   hiera rch ic al   protoc ol   (EA MM H)   [ 21 ]   is   al so   a  cl us t er - base d   com m un ic at ion   pro tocol.  As  in  L EACH  [ 14] ,  it s  op e rati on   divi des  in  two  pa rts:  Set  up  phase   an d  Data  tra ns m iss ion   phase.   I niti al ly ,  the  de ploy ed  no des  fin d  it s  neig hbou r  us in g  any n ei ghbour  disco ver y al gorithm . A fter the  n ei gh bour d i sco ver y, cl us te rs  are  b ei ng cre at ed  an d  cl us te r  he a d  is  sel ect ed  fr om   the  cl us te r  no de s.  This  pro cess  is  identic al   to  the  LEAC H  [ 1 4]  prot ocol .  In   data  tra nsm issi on  it   is   assum ed  t hat  al l  the  no de s  had   a  data  to  sen d,   so   par t ic ular  tim e  s lot  is  a ll ocated  t o  each  no de  of  the  cl us te r.   In   E A MM H  a  routin g  ta ble  is  pres erv e d  by  each   node  wh ic h  is  per i od ic al ly   updated .  N ow   wh e n  nodes  get  da ta   to  trans fer   fro m   it s  neigh bo ur,  it   will   choos e  the  opti m a l  path  base d  on   i nfor m at ion   ava il able  in   it s rou ti ng ta ble.  It u se s the   functi on:         ℎ = (  ℎ ∗   )     (2)     Wh e re:  K  = C on sta nt     E avg   = Cu rr e nt  p at h ave ra ge Ener gy   h  = Mi nim u m   hope  c ount i n   c urren t  path     t = Tra ff ic  i n  c urren pat h     A  pat h  with  the  highest  va lue  of   h  is  sel ect ed  for  da ta   delivery.  So ,  durin g  th e  routing   of   inf or m at ion , E AMMH sele ct   energy ef fici en t path.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   3 6 1 5   -   3 6 2 2   3618   Pr oble m   sta teme nt ,  in   a  cl us te r - base d   c om m un ic at ion ,  cl us te r  he ad  play   a   key  r ole  in  data   transm issi on .  I t  is  the  ce ntra l  point,  w her e   each   an d  eve ry  data   of   t he   cl us te r   is  rou te d  th rou gh.  Data   transm issi on  co nsum es  m or e energy tha n  da ta  p r ocessin g.   Cl us te r  hea d  is  li kely  to  con s um e  m or e energy as it   need  to  t ran sm it   the  data  fro m   a ll   the  node s  to  base  sta ti on   a nd  s om e  info rm at ion   f ro m   base   sta ti on   t o  eac h  node  of  the  cl ust er.  If   the  sel e ct ed  node  ha s  low  e nergy,  it   will   con s um e  i ts  ener gy  to  tra ns fe r  the  data  com es   from   the  oth er  nodes  of   cl us te r  an d  e ven t ually   it   le ads  to  de a d  no de.   T he  r egio n  of  that  node  is  c ut  off  f ro m   the n et w ork.  D ur i ng  the   cl us t er  sel ect io n  it   i s  ext rem ely  i m portant  t hat w e   sel ect   a n ode  w it h  higher   e ne rg y  a s   cl us te r  hea d.   As  disc us se d  in  above  sect ion,  LEAC H  [ 14 ]   an d  EAM MH  [21]  hav e   an  identic al   cl us te r   sel ect ion  pro c e dure. Durin g  t he  cl us te r hea d  sel ect ion ,   they  d id  no t  c on si de r   ene rg y l evel  o f  th e node  which is  sel ect ed  as  cl ust er  hea d.   I f  t he   node   wit h  lo w  e nergy  is  sel ect ed,   it   m ay   resu lt   in  dea d  node   an d  eve nt ually   a   blan k  s pot i n n et work. T hat  bl ank s po t i n  the   netw ork wil l l ead to an  unacc eptable  operati on on net w ork .   LEAC H  [14]  nam e  it sel f  a  l egacy,  an d  has   a  nu m ber   so   s uccess or.  MO DLE ACH  [ 22]   is  m od ifie d  le ach  protoc ol .  It  a ddres ses   the  pro blem   of  cl us te r   hea d  sel ect io n  c he akin g  t he  e ne rg y  le vel  of  node.   In   MO DLE AC H  [22]  auth or   us es  the  thres hold  val ue  to  sel ect   the  cl us te r  head   duri ng   s et   up   ph a se.  I f   the   cl us te r  head   ho lds  ene rg y  a bo ve  the  t hr es hold  val ue,   it   will   con ti nu e  as   cl us te r  hea d  f or   nex t  rou nd.  It  m eans   that  cl us te r  he ad  will   con ti nue  as  cl us te r  he ad  unti l  it s  en erg y  by pass  th e  threshold  value.   It  pe rfor m s  m or e   eff ic ie ntly   tha n  the  L EAC H   [14].  But  pro blem   with  this  appr oach  is  the  no de  wh ic h  is  the  cu rr e nt   cl us te r  head  will   rem a in  as  cl us te r  he ad  un ti ll   it s  energy  by passe s  the  th res ho l d  value .  T his  w il l  create   a  pro lem   of  un e ve n  ene r gy  reducti on  in  t he  net wor k.   T hat  m a y  resu lt   in  vital   co ns e qu e nce.  For  e xam ple,  durin g  cl us te r   head   sel ect io n  process  in  fi rst  ro un d  node  w hich  is  ver y  ne ar  to  base  sta ti on   is  sel ect   as  cl us te r  hea d.   N ow   it   rem ai ns   as  cl us te r  hea d  un ti l  it s  energy  rea ched  bel ow   t he   thres hold  value.   Once  it s  energy  reac he d  bel ow   thres ho l d  valu e  it   will   not  ge t  change   to  be  a  cl us te r   hea d,  w hich  m ean  now   the  node   w hich  is   fa r  fro m   the   base  sta ti on   w il l  be  a  cl us te r  head.  N ow   ne w  cl us te r  hea d  nee d  to  se nd  the  data  fro m   far   distance   wh ic h  increases  the e nergy  co nsum ption . T his   phen om eno n wil l  le ad   to  quick  r e duct ion i n  e ne rgy  o f netw ork  r e su lt s   in d ea d netw or ks .       2.   PROP OSE D ALGO RITH M   As  we  discusse d  in   ab ove  se ct ion   LE AC H  [14]  an d  E AM MH  [ 21]   suffe rs  f r om   the  early   energy   reduece  know  as b la nk  spot  pro blem . MODLEAC H  [ 22]  s olv e t he pr ob le m  o f  early  en er gy r e du ct i on  i n n od e ,  bu t  s uffere s  f r om   the  un e ve n  en er gy  re duct ion   wh ic h  le ads  to  dea d  ne twork .  I n  our  al gorithm   we  address   these tw o pro bl e m s b y usin g po sit ive  p a rt of  LEA C H [14]   and MO DLE A CH [2 2]. T he  e arly  en er gy  dro p wil l   resu lt   in  bla nk  spot,  w hich   can  be  av oide d  by  pro vid i ng   the  th res hold - based   sel ec ti on   of  cl us te r   head.   The  un e ve n  e ne rg y  reducti on  pro blem   wh ic h  occ urred   i n  M OD L EAC H  [ 22]   can  be  a vo i ded  by  giv in g  equ al   appo rtu nity   to  al l  oth er  node s   for  beco m ing   a  cl us te r  hea d.   That  we   can   pr ov i de,   us in g  prob a bili sti c  sel ect ion  of the cl us te r h ead a fter eac h r ound  of comm un ic at on.   In   p r opose d  a lgorit hm   we  took  th e  pro ba bili sti c  sel ection   proce dure   from   LEACH  [ 14]   an d  Thes ho l d  at trib ute o f  MO DLE ACH  [ 22] , w he re each  no de  wh ic h  co ntains  the  m or e energy than  the th r esh old  energy  (Et h)  gets  eq ual  appo rtu nity   in  cl us te rh ea d  sel ect ion   by  app li ng  th e  pro ba bili sti c  m ann e r.   The  PS EU DO   cod e  of   t he  al gorithm   dep ic te d  as  belo w.   S liv   con ta ins  t he  al ive  nodes  of   ne twork ,  S ch   co ntains   the  node s  w hic h  are  el e gib el   f or   t he  cl us te r  he ad,   a nd  S chf   is   the  final  sel ect ed  cl us te r  hea d.  First  li ne  in di cat es   tha t  at   init ia l   sta ge  al l  the  nodes  are  al ive  a nd   cl us te r  hea d  is  ye t  to  sel e ct .  Line  num ber   2  to  6  sho w s  that  it  checks  the  ene rg y  le vel  of   node  an d  if  the  node  e nergy  is  gr eat er  th an  th e  threshold  val ue  that  node  w il l  be  consi der e d  as  cl us te r  hea d.   On ce  we  fin d  t he  al l  then  ode   wh ic h  a re  el egible  f or   the  cl us te r  he ad ,  sel ect   the  cl us te r head  which  ha ve  th e  hi gh est   pro bab il it y, wh ic h i s in dicat ed  i n  la st f ew  li nes   of the   cod e .       Prop os ed  A l gori th m :  I mpr ov e d  MO DLEACH   1: Init ia ll y S liv   =  S ,   S ch  =  Ø, S c hf   =  Ø   2:   f or   eac h n ode  i   do   3: calc ulate  E n   for  al l t he n ode   4:   if   E n  ( i )  >  E th   5:   S ch   U  S liv  (i )   6:  End i f   7:  End  f or   8:  f or   al l t he  nod e  in S ch   9: do se le ct  r   from  ( 0  to  1)   10 : c om pu te  T (n) fo r  al l S ch   11 :  S chf   =  No de  which  ha ve  th e h ig hest  pro ba bili ty   12 :  e nd  f or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g net work li fe ti me w it h  an im prov ed  M OD - L EA CH   ( Brij esh  K undali ya )   3619   By   do in g  s o,   w e  able  to  pro vid e  eq ual  c hang e  to  eve ry  no de   to  be  cl us te r  head,  ke epi ng   energy  le vel   of  net work  e qual ly   distrib ut ed.   This   unif orm   ener gy  re duct ion  th rou ghou t  t he  cl us te r ,  will   a vo i d  th e  early   blan k  s pot an d i ncr ease t he ne twork  li fe tim e .       3.   E X PERI MEN TAL  RES UL TS  A ND AN A LYSIS     We  c om par e  the  Im prov e d  ve rsion  of   M OL EACH  with  M OD L EAC H  [ 22] ,  E AMMH  [ 21 ]   a nd  wit h  LEAC H  [ 14] . We  us e M ATL AB 20 15 as  pl at fo rm  f or the   si m ulati on . T he  sp eci ficat io n i s  show n   i n  T a ble   1 .       Table  1 .   Sim ul at ion   p aram et e r   Para m eters   Valu e   Grid Ar ea   1 0 0 * 1 0 0 m 2   Maxi m u m  T rans m iss io n  Ran g e    1 0 0   m ete r   Maxi m u m  I n itial  E n ergy  o f  the No d e   0 .5 Jo u le   Pack et Size  M ax i m u m   1 0 0 0  By ets   Data Agg regatio n   Energy   5*10 - 5  J/B it/Signal   Thresh o ld  E n ergy   0 .5* 1 0 - 5  J o u le   Energy Co n su m ed   b y  tr an s m itter     3 5 * 1 0 - 9  J/B it / m 2   Energy Co n su m ed   b y  Receiv er   1 5 * 1 0 - 9  J/B it /Packet   Energy Co n su m ed   b y  A m p lif ier     1 0 * 1 0 - 12  J/B it / m 2       Figure  4  de pict  the  si m ulati on   net work   ge ne rated  in  a 100*10 0  m 2  area.  We  com par e  the  al li ve  node   of  ne tw ork  aft er  certai n  r ound  of   c omm un ic at ion .  Fig ur e   5  ind ic at es  the   com par isi on   be tween  LE AC H  [14]  and   pro posed  al gorithm   IMP - MO DLE ACH .  If   we  care fu ll y  ob se rv e d  the   gr a ph   it   cl earl y  ind ic at es   tha t  in  a   first  few   rou nd  LEAC H  an d  IMP - MO DLE ACH  perform   in  eq u al   eff ic ie nt.  But   after  200  hu ndress  r ounds   energy  of   node   in  LEACH  sta rts  decr esi ng   r apidly.  The  res on   beh i nd   this  is  LEACH  will   no t  chec k  thre sh ol d  le vel  an d  ch ose   rand om l y  a  cl us te r  he ad .  D ue  to  i ns uffici e nt  ene rg y  this  cl us te rh ea d  wi ll   le ad  to  dea d  nod e.   Wh e re  as  IMP - MO DLECH   s urpass  t he  LE ACH  i n  ef fici ent  m ann er.  Fi gure  6  com pare  the  al li ve  no de  of  EAMM H  [21]  and   IMP - MO DLE ACH.  I n  t hat  IMP - MO D LEAC H  gi ves  the  bette r  outp ut.  Fi gure   7  co m par e   the  MOD LE A CH  [ 22 ]   an d  I MP - MO DLE A CH.  U p  to  fir st  few   hundre ss  rou n ds  MO DLE ACH  a nd   IMP - MODLE AC H  perform   equ ll y  well .  As  we  know  that  MODLE ACH  will   keep   no de  as  cl us te r  head   t il l  it s   energy  goes  be low  the  th res ho l d  le vel.  Thi s   le ads  the  m a xim u m   ener gy   dr ai n  ou t  f rom   a  c luster  he ad  an d  even t ually   the  node  will   no t  a ble  to  b ec om e  the  cl us te r  hea d  on  f uture.  If   this  node  is  ne ar  to  ba se  sta ti on,  the   nex t  cl us te r  he ad  is  far   f ro m   the  base  sta ti on   wh ic h  m en as  it   has  to  transm it  to  a  lon g  distance .  Th is  will  consum e  m or e  energy  a nd   le ads  node  t o  de ad  node.   This  will   create   une ven   ene rg y  reducti on  in  the   ne twor k.   This  phen om enon  we  ca n  obser ve  f ro m   t he  grap h.   Fi gure  8  we  com par e d  the  dea d  node  a fter  a   certai n  nu m ber   of  rou nd s .  It  is  ver y  cl eare  that  IMP - MO DLE AC H  will   incese  the  netw ork  li f e  tim e  in  sign ific ant  m ann er  whe n we c om par e it  w it h  LE AC H  [ 14 ] .  EA MM H [21]  and M ODLEAC H  [ 22] .             Figure  4 .   Sim ulati on   n et w ork         Figure  5 .   Acti ve  nod e  co m pari sion   betwee n LEAC H  and IMP - LE A CH   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   3 6 1 5   -   3 6 2 2   3620       Figure  6 .   Acti ve  nod e  co m pari so n bet ween E AMMH  and IMP - MO D LEAC H       Figure  7 .   Acti ve  nod e  co m pari sion   betwee n  MODLE AC H and IMP - MO D LEAC H           Figure  8 .   Dea d n od e  co m par is ion   of LE ACH , E AMMH, M OD L EAC H  a nd  IMP - M OD L EACH         4.   CONCL US I O N   Pr op os e d  al gor it h m   co m bin es  the  at tribu te s  of   LE ACH  an d  MOD LEAC H.   W e  use   thr esh old   bas e   sel ect ion   of  cl us te r  head   fro m   MODLEA C H,   wh ic h  gi ves   chan ce  t o  no de   with  hi gh e r  e nergy  to  be  a  c luster  head.  The  pro ba bili sti c  natur e   of   cl us te r  hea d  sel ect ion   fro m   LEACH  wil l  ta ke  care  of   e ven   e nergy  re duct ion  and   a vo i d  the  early   blind   spo t  in  netwo r k.   Pr op os e d  al gor i th m   increased   the  li fe  t i m e   of   the  net wor k  m uch   m or e  than  the  LEAC H  an d  E AMMH  al gori thm .  It  al so   of fer s  sig nifica nt  adv a ntage  over  MOD LEAC H  i n  te rm   of   li fe  ti m e  of   the  net work.  We  us e   hard  t hr es hold  va lue  wh ic h  is  fixe d  valu e.  I n  f uture,  a dap ti ve   thres ho l d   valu e  can  fo r  the  c luster  hea d  sel ect ion ,  w hich  will   def init el y  i m pr ove  the  ne twork  li fe  tim e.  On e   can  us e  opti m i ze  al go rithm   t o  sel ect   best  no de  f or  the  cl us te r head   wh i ch  will   again  im pr ov e  the  ne twork   li fetim e.       REFERE NCE S   [1]   B.   Kundaliy a   an d  S.   Hadia ,   " A   Com par at ive   An aly s is  of  Optimiza t ion  Algorit h m s  for  W ire le ss   Sensor  Network , "   Inte rnational   Jo urnal  on  Fut ure   Re vo lut ion  in  Computer  Sci en ce   &   Com municat ion  Engi n ee ri ng ,  v ol .   3 ,   no.   1 0,   Oct  2017.   [2]   D.   W al te n egus  and  P.   Chr isti an ,   Fundamen tal   o f  Wireless   Senso r  Net works  The ory  and  Prac ti c e ,  John  W ile y   &   Sons ,   Lt d ,   Ch. 7 ,   2017 .   [3]   J.  N.  Al - kaka ri ,   A.  E.   Kala m ,   " Routi ng  Te ch nique s  in  wire l ess  sensor  net w ork:  A  surve y , "   IEE E  wireless   Coomunicat ion ,  v ol.   11 ,   no .   6 ,   pp .   6 - 28 ,   De c  2004 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g net work li fe ti me w it h  an im prov ed  M OD - L EA CH   ( Brij esh  K undali ya )   3621   [4]   S.  Hede tni emi  a nd  A.  Li estman ,   " A  surve y   of  goss ipi ng  and  broa dca st ing  in  co m m unic at ion  netw orks ,"   Net works ,  vol.   18 ,   no .   4 ,   pp .   319 – 349 ,   1988 .   [5]   J.  Kulik,   W .   R .   Heinz e lman  and   H.  Bal akr ishna n ,   " Negotiati on  base d  protoc o ls  for  dissim ina ti n g  informati on  in   wire le ss   sensor  net works ," .  W irl ess sensor   net wo rks ,   vol .   8 ,   no .   2/ 3,   pp .   169 - 185 ,   2002 .   [6]   Y.  Yao  and   J.  Gehrke ,   " The   C ougar   appr o ac h   to  in - n et work  quer y   proc essing  in  sensor  n etw orks ,"   SIGMO D   Re cord ,  vol .   31 ,   no.   3 ,   pp .   9 – 18 ,   Sep  2002 .   [7]   M.  Chu,   H .   Ha uss ec ker   and   F.   Zha o ,   " Sca la bl e  info rm ation - d rive n  sensor  qu er y ing  and  rout ing  for  ad  ho c   het ero g ene ous  s ensor  net works ,"   Inte rnationa l  Journal  of  High   Pe rform ance  C omputing  Appli cat ions ,  vol.  16 ,    no.   3 ,   pp .   293 – 3 13,   2002 .   [8]   B.   Karp and  H. T .   Kung,   " GP SR :   Gree d y   per imeter sta t el ess rout in g  for   wire le ss   ne tworks ,"   Proc. Of  th e  6th   Annua l   Inte rnational   co nfe renc e  on   Mob il e   computi ng   an d  Net work ing ,   2 000.   [9]   Xu  Y.,   Heid ema nn  J.  and   Estri n   D. ,   " Geogr aph y  informed  en erg y   conse rva ti on  f or  ad - hoc   routi n g ,"   Proc .   Of  the  7th  annual   Inte r nati onal  Con fe re nce   on   Mobi le Computi ng  and  N et working ,   2001 .   [10]   Yu  Y.,   Govindan  R. ,   and  Estri n   D. ,   " Geogra phic al   and  Energ y   Aw are   Routi ng:   A  rec ursive  dat a  dissem ina ti on   protoc ol  f or  wi rel ess  sensor  n et works ,"   Tech nic al  report .   U CL A/ CSDT R  010023 ,  UCL A  C omputer  Scienc e  Department ,   200 1.   [11]   K.  Sohrabi,   J.  Gao,   V.  Aila wadh i  and  G.   J.  Potti e. ,   " Protoco ls  for  self - orga nization  of  a  wire le ss   sensor  net work ,"   IEE E   Pe rs onal   Comm unic ati ons ,  vol .   7 ,   no .   5 ,   pp .   16 – 27 ,   Oct   200 0.   [12]   T.   He ,   J.  A.  Sta nkovic ,   C .   Lu  a nd  T.   Abdel za h er ,   " SP EE D:  A   stat eless   protoc o l  for  re al - t ime  c om m unic at ion  i n  sensor  net works ,"   In  Proceedi n gs  of  the   23rd   Inte rnationa l  Confe renc e  on  Distribute d  Co mputing  Syste m s ,  Providenc e ,   RI ,   US A,  pp.   46 – 55 ,  Ma y   2003 .   [13]   W .   Ye,   J.  Hei d emann  and  D.   Estri n ,   " An  e ner g y - eff i cient  MA C  protoc ol  for  wire le ss   sensor  net works ,"     In  Proceedi ngs  of  IE EE INF OC OM’02 ,   vol .   3 ,   p p.   1567 – 1576 ,   J un  2002.   [14]   W .   R.   He inz e lman,   A .   Chandr ak asa n  and   H.  B alakri shnan ,   " Ene r g y - e fficie nt   com m unic at ion   prot ocol   for   w ire l ess  m ic ro  sensor  net works , "   In  Proce edi ngs  of  th e  I EE E  Hawaii  In t ernati onal  Conf ere nce   on  S ystem   Sci ences ,   Ma ui,   HI,  US A,  pp.   11 0 ,  Jan   2000 .   [15]   S.  Li ndse y   and   C.   S.  Ragha v endr a,   " PEGA SIS :  P ower  eff icient   g at her ing  i n  sensor  informati on  s y stems , "     In  Proceedi ngs  of  th e  I EE E   A erospace   Conf ere n ce ,   Big   Sk y ,   MT ,   US A,  Mar   200 2.   [16]   A.  Manje shw ar   and  D.   P .   Agra wal ,   " TE EN:   A   protoc o l  for   en hanc ed   eff ic i ency   in  wir el ess  se nsor  net works , "     In  Proceedi ngs  of  th e  1st  In te r nati onal  Wor kshop  on  Paral le l   and  Distribut e d   Computing  Is sues  in  Wire le s s   Net works and  M obil e   Computing ,   San   Franc isco ,   US A,  Apr 2001.   [17]   A.  Manje shw ar   and  D.   P.Agrawal ,   " AP TE E N:  A   hy br id  protoc ol  for  eff i ci en t  routi ng  a nd  comprehe nsive   informati on  re tr ie va l  in  wire le s s  sensor  net works , "   In  Proce e dings   of  the   2 nd  Inte rnationa l  Workshop  on   Parall el and   Dist ribute d  Computi ng  Iss ues  in  Wirel ess  Net works  a nd  Mobil e   Computing ,   Ft .   L aude r dal e ,   FL,   US A,   Apr 2002.   [18]   T.   Kos ti war an ,  M.   Krishnan ,   " Grid - base d  Cl usteri ng  wi th  P red efi n ed  Pa th  Mobili t y   fo r  M obil e   Sink  Da ta  Coll ection  to  E xte nd   Network   Li fe ti m e  in   W ire le ss   Sensor  Networks, "   IETE  Techni ca l  Review ,   vol .   29,   no .   2 ,   2012.   [19]   M.   Za h id,   S.   Na vra ti,  Q.   M.   Ijaz and  A.W.   Chang ,   " H y br id  Artif icial   B ee   Co lon y   Algorit hm   for  an   Ene rg y   Eff i ci en t   Inte rne t  of  Things   base d  on   W ire le ss   Sensor   Network, "   IET E  Technical  Revie w ,  v ol .   34 ,   no.   sup1 :  TI TR   Supplement  issu e:   5G   W ir el ess   with  Cognit ive  Radi o  and  Io T ,  p p.   39 - 51 ,   2017 .   [20]   A.   K.   Singh  an d  N.  Purohit,  S.   Verm a ,   " Fuzz y  logi c  b ase d  cl u steri ng  in  w ire l ess  sensor  net works :  A  surve y , "   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ro nic s ,  v ol .   100,   n o.   1 ,   2013 .   [21]   M.   R.   Mundada ,   V.   Cy ril R aj   and   T.   Bhuvane sw a ri ,   " Ene rg y   Aw a re  Multi - Hop  Multi - Path  Hie rar c hic a l  (EAMM H)   Routi ng  Protoc ol  for  W ir el ess   Sensor  Networ ks, "   European  Journal  of   Scie nti fic  Re search ,   v ol.  88,   n o .   4,   Oct  2012.   [22]   D.  Mahm ood,   N.  Java id ,   S.  M ahmood,  S.  Qur eshi3,   A.   M.  M emon,  T.  Za m a n5,   " MO DLEACH:  A  Vari ant  of   LE ACH   for  WS Ns , "   Ei ghth  Inter nati onal  Confer enc e  on  Broadband,   Wirel ess  Computing,   Comm unic ati on  and   Appl ic a ti ons ,   20 13.   [23]   S.   K.   Singh,  P.   Kum ar  and  J.   P.   Singh ,   " A  S urve y   on  Suc essor  of  LE ACH   Protocol ,"   IE EE  Ac ce ss ,  v ol .   5 ,     pp .   4298 - 4328 ,  2017 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS           Bri jesh  L  Kun dali y a   is  a  PhD   Schola r  wi th  th e  Depa rtment  of  E le c troni cs  and   C om m unic at ion   Engi ne eri ng  a t  C  S  Pate l  Instit ute   of  T ec hnol og y   –   Charotar   Univer sit y   of  Scie nc e  an d   Te chno log y ,   Ch anga ,   Anand ,   G uja ra t,   Indi a.   H e  recei ved  B ac h el or  of  Eng ine e ring  degr e e  in   El e ct roni c s  and   Comm unic at io n  Engi nee r ing  from   Saura shtra  Univer sit y   a nd  Master   of  Engi ne eri ng  d e gre e  in  E lectr o nic s  and   Com m unic at ion   Eng ine er ing  with   spec i al i za t ion  of   Com m unic at ion  S y stems   Engi ne eri ng  from   Gujar at   Univer sit y .   He  is  cur ren tly   working  towar ds  his  P h.   D  degr ee   at   Dep art m e nt  of  El ectroni c s  and  Comm un ic a ti on  Engi n eering,   Charotar  Univer sit y   of  Scie n ce   and  Tec hnolog y .   His  c urre nt  rese arc h  int er est  lies  in  wire le ss   sensor  net works   espe cially   in  op ti m izat ion  in   wire l ess sensor ne tworks.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober   201 9   :   3 6 1 5   -   3 6 2 2   3622     Sarman  K.   H adia   is  an  Associ ate  Profess or  with  the   D epa rtment  of  E le c troni cs  and  Com m unic at ion  Engi nee r ing  at  C  S   Pate l  Instit ute   of  Techno log y –   Charo ta r  Univer sit y   of   Scie nc e  and  T e chnol og y ,   Ch an ga,   Anand,   Guj ara t ,   India.  His  cur ren t  r ese ar ch   int ere sts  ar e  in  W ire l ess  Com muni cation  S y s tem s,  Networki ng  and  Mi cro elec tr onic s.  He   has  p ubli shed  sev eral   pape rs  in  nat ion al /i n te rn at ion al   conf ere n ce s  and   int ern a ti ona l  jo urna ls.  He  received  Bac he lor  of  Engi ne eri ng  d eg ree   in  E lectr oni c s  and  Com m unic ation  Eng ine e ri ng  from   Bhavn a gar   Univer si t y ,   India   in  1997  and  Master   of  Engi nee r ing  degr ee   i n  El ec tron ic s  an d  Comm unic at io n  Engi nee ring   with  Specializa tion  of  Com m unic ation  S y st ems   Engi ne eri ng  fro m   Gujar at   Univ ersity ,   India  in   2008.   He   re ce iv e d  Ph.D.  d egr e e  i n  Elec tron ic s  an d  Com m un ic at io n  Engi n ee ring   fr om   Charusa t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.