I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   20 20,   pp .   2551 ~ 2561   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 3 . pp2551 - 2561             2551       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   A p p r o a c h   t o   m i n i m i z i n g   c o n su m p t i o n   o f   e n e r g y   i n   w i r e l e s senso r   n e t w o r k s       S e d d i k i   N o u r e d d i n e ,   Be n ah m e d   K h e l i f a,   Be l ga c h i   M o h a m m e d   D e pa r t m e n t   o f   M a t he m a t i c s   a nd  C o m pu t e r   S c i e nc e ,   F a c u l t y   o f   E xa c t   S c i e nc e s ,   T a h r i   M o ha m e d   U ni v e r s i t y ,   A l g e r i 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 d   A pr   25 ,   201 9   R e v i s e N o v   2 3 ,   2019   A c c e pt e D e s   5,   2019       T he   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks   ( W S N )   t e c hno l o gy   ha s   be n e f i t e f r o m     a   c e nt r a l   po s i t i o i t h e   r e s e a r c s p a c e   o f   f ut ur e   e m e r g i ng   ne t w o r ks   by   i t s   di v e r s i t y   of   a ppl i c a t i o ns   f i e l ds   a nd  a l s o   by   i t s   o pt i m i z a t i o t e c hni que s   o f   i t s   v a r i o us   c o ns t r a i n t s ,   m o r e   e s s e n t i a l l y ,   t he   m i ni m i z a t i o o f   n o d a l   e n e r g y   c o ns um pt i o t o   i nc r e a s e   t he   g l o ba l   n e t w o r l i f e t i m e .   T o   a ns w e r   t hi s   s a v i ng   e ne r g y   pr o bl e m ,   s e v e r a l   s o l ut i o ns   ha v e   be e pr o po s e a t   t he   pr o t o c o l   s t a c l e v e l   o f   t he   W S N .   I t h i s   pa pe r ,   a f t e r   pr e s e nt i ng   a   s t a t e   o f   t he   a r t   o f   t h i s   t e c hno l o gy   a nd  i t s   c o ns e r v a t i o e n e r g y   t e c hni que s   a t   t he   pr o t o c o l   s t a c l e v e l ,   w e   w e r e   i n t e r e s t e d   i t he   ne t w o r l a y e r   t o   pr o po s e   a   r o ut i ng   s o l ut i o ba s e d   o a   l o c a l i z a t i o a s p e c t   t h a t   a l l o w s   t he   c r e a t i o o f   a   v i r t ua l   g r i o n     t he   c o v e r a g e   a r e a   a nd   i n t r o duc e s   i t   t o   t he   t w o   m o s t   w e l l - kno w e ne r gy   e f f i c i e nc y   hi e r a r c hi c a l   r o ut i ng   pr o t o c o l s ,   L E A C H   a nd  P E G A S I S .     T hi s   a l l o w e us   t o   m i n i m i z e   t h e   e ne r gy   c o ns um pt i o a nd   t o   s e l e c t     t he   c l us t e r s   h e a d s   i n   a   d e t e r m i ni s t i c   w a y   unl i ke   L E A C H   w hi c i s   do ne   i   a   pr o ba b i l i s t i c   w a y   a nd  a l s o   t o   m i n i m i z e   t he   l a t e nc y   i P E G A S I S ,     by   de c o m p o s i ng   i t s   c ha i i nt o   s e v e r a l   i nde p e nd e nt   c ha i n s .   T he   s i m ul a t i o r e s ul t s ,   und e r   " M A T L A B R 2015b" ,   ha v e   s ho w t he   e f f i c i e nc y   o f   o ur   a ppr o a c i n   t e r m s   o f   o v e r a l l   r e s i du a l   e n e r g y   a nd  n e t w o r k   l i f e t i m e .     Ke y w or d s :   CH H V G   CL H V G   E n e rgy   e ff i c i e n c y   Ro ut i n p r o t o c o l   W S 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 :   S e ddi ki   N o u r e ddi n e ,     D e pa rt m e n t   o f   M a t h e m a t i c s   a n d   Co m put e S c i e n c e ,   T a hri   M o h a m e U ni v e r s i t y ,   In de pe n de n c e   R o a d,   B . P   417 ,   08000 ,   B e c h a r,   A l ge r i a .   E m a i l :   s e ddi ki n o u r e di n e @ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   A   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r (W S N w h e r e   i n   E n g l i s h   i s   a   t e c hni que   r e s ul t i ng  f r o m   a   f us i o n   b e t w e e n   e m b e dde s y s t e m s   a nd  w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n s .   It   c o n s i s t s   o f   a   l a rge   n u m b e r   o f   s m a r t ,   s m a l l ,   l o w - c o s t ,   pow e r - l i m i t e s e n s o r   n o de s   t h a t   a r e   a b l e   t a c t   a ut o n o m o us l y   t o   c o l l e c t ,   pr o c e s s   a n r o ut e   e n v i r o n m e n t a l   da t a   (T e m pe r a t u r e ,   w i n s pe e d,   r e l a t i v e   h u m i d i t y ,   e t c . o r   r e al - w o r l e v e n t s   (f o r e s t   f i r e s ,   e t c . ),   f r o m   a   m o ni t o r e d   a r e a   t o   c o l l e c t i o n   po i n t s   c a l l e s i n ks .   T h i s   i n f o r m a t i o n   i s   t he n   t r a n s m i t t e v i a   a   t r a n s po r t   n e t w o r (In t e rn e t ,   c e l l ul a r   n e t w o r s uc h   a s   G S M ,   IS D N t o   a   p r o c e s s i n c e nt r e   w h e r e   po s s i b l e   a n a l y s e s ,   i n t e r p r e t a t i o n s   a n d   de c i s i o n s   a r e   m a de   by   a e n d - us e [1] .   L i ke   a n y   n e w   t e c hn o l o g y ,   m i l i t a r y   a p pl i c a t i o n s   w e r e   t h e   f i rs t   t o   b e n e f i t   f r o m   m o de rn   r e s e a r c h   a nd  de ve l o pm e n t   e f fo r t s   i n   t h e   f i e l of   W S N   i n   t h e   19 80s .   T w o   i m po r t a n t   p r o gra m s   o f   t h e   A m e ri c a n   de f e n s e   a ge n c y   " D e fe n s e   A dv a n c e R e s e a r c h   P r o j e c t s "   (D A RP A ha v e   m a r ke t h e   hi s t o r y   of   t h e   W S N ,     t h e   " D i s t ri b ut e S e n s o r   N e t w o r ks "   (D S N pr o gr a m   a n t h e   S e n i t   p r o g r a m   " S e n s o r   I n f o r m a t i o n   T e c hn o l o g y " ,   t h e   f i r s t   v i s a   t o   de v e l o n e w   s p e c i f i c   t e c h n i que s   fo r   s e n s o r   n e t w o r ks .   T h e   s e c o n d,   c o n s i de r e a n   a m b i t i o us   pr o g r a m ,   b a s i c a l l y   s o ugh t   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   po s s i b i l i t y   of   e xt e n di n g   t h e   A r p a n e t   n e t w o r (t h e   I nt e rn e t   pr e de c e s s o r t o   i n c l ude   s e n s o r   n e t w o r ks   [ 1 - 2 ]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     25 51  -   2 561   2552   -   P r o b l e m a t i c   In  r e c e n t   y e a r s ,   t h e r e   ha s   b e e n   a   g r o w i n g   b o d y   of   i n t e r e s t i ng  r e s e a r c h   o s e v e r a l   a s pe c t s   o f   W S N :   e n e r gy ,   l o c a t i o n ,   s y n c hr o ni z a t i o n,   m o b i l i t y   a n t o po l o g y   c h a nge ,   qua l i t y   of  s e r v i c e s ,   s e c ur i t y ,   n e t w o r pr o c e s s i n g,   s c a l a b i l i t y ,   r o ut i n g,   e t c .   e t c .   B ut   t h e   a r e a   o f   r e s e a r c h   t ha t   ha s   a t t r a c t e t h e   m o s t   i n t e r e s t   f r o m   t h e   r e s e a r c h   c o m m u n i t y   t o   da t e ,   a n e n e r gy   c o n s e r v a t i o n   [3] .   E a c h   s e n s o r   n o de   i s   p o w e r e by   a   l i m i t e d - c a p a c i t y   on - b o a r po w e r   s o ur c e   (o f t e n   a   b a t t e r y w h o s e   c o n s um pt i o f o r   c o m m u n i c a t i o a nd  c o m put a t i o n   r e l a t e t i n f o r m a t i o n   p r o c e s s i n m us t   b e   o pt i m i z e d,   b e c a us e   t h e s e   s e n s o r   n o de s   a r e   of t e n   de pl oy e i n   h o s t i l e   a r e a s   t h a t   pr e c l ude   a n y   a t t e m pt   a t   s us t a i n e m a i nt e n a n c e ,   e xp r e s s e a s   r e l o a d i n o r   r e pl a c i n t h e i r   b a t t e r i e s   i n   t h e   de pl oy m e n t   s pa c e .   T o   de a l   w i t h   t h i s   p r o b l e m ,   s e v e r a l   s o l ut i o n s   h a v e   b e e n   p r o po s e [1].   O n e   s o l ut i o n   i s   t o   i n c r e a s e   t h e   c a pa c i t y   of   t h e   o n bo a r b a t t e r y   of  t h e   s e n s o r   n o de   b ut   t hi s   i m p l i e s     a n   i n c r e a s e   of   i t s   pe a   a n i t s   vo l um e   w h i c h   i s   o ppo s e t o   t h e   e f fo r t s   m a de   i n   t h e   f i e l of   t h e   n a n o   t e c hn o l o g y   c o n c e r n e b y   m i ni a t u r i z a t i o n   a nd  i m p r o v e pe r f o r m a n c e   [4] .   A n o t h e r   a l t e rna t i v e   i s   t o   e xt r a c t   e n e r gy   " E n e r gy   H a r v e s t i n o r   E n e r gy   S c a v e n gi n g"   f r o m   t h e   de pl oy m e n t   e n v i r o n m e nt   t o   fe e d   t h e   s e n s o r   n o de s   di r e c t l y   o r   v i a   c h a r g i n (i nt e g r a t e m e c h a ni s m i n   r e a l   t i m e .   T hi s   e n e rgy   e xt r a c t e c a n   b e   e n v i r o nm e n t a l   (s o l a r ,   v i b r a t i o n o r   h u m a n   (w a l ki n g ,   b o d y   h e a t ,   b r e a t hi n g,   b l o o pr e s s ur e ) .   W h i l e   t hi s   s o l ut i o n   p r e s e nt s   a n   i nn o v a t i v e   a n d   i n t e r e s t i n g   i de a ,   i t   ha s   s o m e   t e c hn o l o gi c a l   l i m i t a t i o n s   a t   p r e s e n t   t ha t   l i m i t   i t s   l a r ge - s c a l e   de pl o y m e n t   [4 - 5].   T h e r e   a r e   o t h e r   m e a n s   b a s e o n   po w e r   t r a n s m i s s i o n   f o r   W S N ,   s uc h   a s   e l e c t r o m a g n e t i c   po w e r   di s t r i b ut i o n ,   a c o us t i c   t r a n s m i t t e r s ,   a n l i g ht   o r   l a s e r.   H ow e ve r ,   n o n e   o i t s   m e t h o ds   a r e   c urr e nt l y   a ppr o pri a t e   fo r   W S N   [6].   A   f o ur t a l t e rn a t i v e   i s   t o   de s i gn,   de v e l o a n a n a l y z e   ( by   s i m ul a t i o n   o r   i m p l e m e n t a t i o n   i r e a l   pl a t f o r m s e n e r gy - e ff i c i e n t   a l go r i t h m s ,   p r o t o c o l s   a n t e c hni que s   t o   s a ve   e l e c t r i c a l   e n e r gy   w i t hi n   a   s e n s o r   n o de   a n d   w i t h i t h e   g ri d ,   w h o s e   ul t i m a t e   go a l   i s   t o   e xt e n d   t h e   l i f e   of   t h e   W S N   a s   l o ng  a s   po s s i b l e   w h i l e   e n s u r i ng  bo t h   i t s   o pe r a t i o na l i t y   a n i t s   pe r f o r m a n c e   [1].   T h e   l a t t e r   a l t e rn a t i v e   f a l l s   w i t hi n   t h e   f i e l of  i n f o r m a t i c s   a n t e l e c o m m uni c a t i o n s   by   i t s   a s pe c t   r e l a t e t o   t h e   w a y   i n   w h i c h   t h e   i nt e rna l   c o m po n e nt s   of   a   s e n s o n o de   c o n s um e   e n e r gy   a s   w e l l   a s   t h e   w a y   i n   w h i c h   t h e   n o de s   s e n s o r s   s pe n e n e r gy   t o   pe r f o r m   c oo pe r a t i v e   t a s ks ,   r e l a t e t o   t h e   na t u r e   o m ul t i - s t a ge   a d - h o c   c o m m uni c a t i o n ,   s uc h   a s   r o ut i ng,   a gg r e ga t i o n,   di s s e m i n a t i o n   a n d   c ha n ge   o f   n e t w o r t o po l o g y   [1] .   -   M o t i v a t i o n   a n d   o b j e c t i ve   T h e   de ve l o pm e n t   o f   t h i s   b r i e f   i s   m o t i v a t e by   t h e   v a l ue   of   t h i s   e m e rgi n W S N   t e c hn o l o g y   i n   c o n s o l i da t i ng  a nd  e xpa ndi ng  t h e   c a pa b i l i t i e s   o f   t h e   c u rre n t   I n t e rn e t   a r c h i t e c t u r e   t o   f ul l y   be n e f i t   f r o m   t h e   s e r v i c e s   of   s o - c a l l e t o da y   t h e   In t e rn e t   o f   T h i n gs   [7]  w h i c h   a l l o w   t h e   pos s i b i l i t y   o c o m m uni c a t i o n s   a n d   c o n n e c t i o n s   a t   a n y t i m e ,   a n y w h e r e ,   w i t h   a n y t h i ng.   A l s o ,   t h i s   W S N   t e c h n o l o g y   o c c upi e s   a   c e n t ra l   po s i t i o n   i t h e   r e s e a r c h   s p a c e   of   f ut ur e   e m e r gi ng  n e t w o r ks   by   i t s   di v e r s i t y   of   a ppl i c a t i o n s   i s e v e r a l   f i e l ds   a n d   a l s o   by   i t s   t e c hn i q ue s   o f   o pt i m i z a t i o n   o f   i t s   di f f e r e n t   m o r e   e s s e n t i a l l y   t he   i n c r e a s e   i n   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   W S N .   In   a ddi t i o n   t o   pr o v i di n s t a t e - of - t h e - a r t   i n f o r m a t i o n   o n   t h i s   W S N   t e c hn o l o g y   a n i t s   e n e r gy   m i ni m i z a t i o n   t e c hn i que s ,   s pe c i f i c a l l y   i t s   r o ut i n p r o t o c o l s ,   t h e   o b j e c t i ve   of   t h i s   w o r i s   t o   p r o po s e   a n   e n e rgy - e ff i c i e n t   hi e ra r c hi c a l   r o ut i n a pp r o a c h ,   b a s e o n   l o c a t i o n   [8 - 9],   t hr o ug h   t h e   c r e a t i o n   o f   a   v i r t ua l   g r i [9 - 1 1]  o n   t h e   c o ve r a ge   a r e a   f o r   g r o upi n t h e   s e n s o r   n o de s   i n   t h e   c e l l s   o f   t h i s   g r i d .   T h i s   A p p r o a c h   w i l l   s ub s e que n t l y   b e   a ppl i e t o   t w o   of   t h e   m o s t   w e l l - kn o w n   e n e r gy - e ff i c i e n t   h i e ra r c hi c a l   r o ut i ng  p r o t o c o l s ,   L E A CH   [9]  a n d   P E G A S IS   [11] ,   i n   o r de r   t o   pr o po s e   t w s o l ut i o n s   de r i v e f r o m   t h e s e   i n   o r de r   t o   i m p r o v e   t h e   e n e r gy   s a v i n a n e xt e n t h e   l i f e   of   t h e   n e t w o r k.   T o   s i m u l a t e   t h e   t w o   s ol ut i o n s   b a s e o n   o u r   p r o po s e a ppr o a c h ,   u n de r   M A T L A B   R 2015b ,   w e   w i l l   c h o o s e   a s   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s ,   t h e   n e t w o r l i f e   (n u m b e r   o f   l i v i n n o de s   pe r   c y c l e a n t h e   r e m a i ni n e n e r gy   (r e s i dua l o f   t h e   n e t w o r k.   T h e   r e s ul t s   w i l l   be   c o m pa r e w i t h   t h e   L E A CH   a n d   P E G A S IS   p r o t o c o l s   t o   a s s e s s   o ur   a pp r o a c h.       2.   S TA TE  O F   T H E   ART   S e n s o r   n o de s   a r e   s m a l l   p h y s i c a l   de v i c e s   w i t h   u n i t s   t ha t   e n a b l e   t h e m   t o   c o l l e c t ,   pr o c e s s ,   a n t r a n s m i t   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   e n v i r o nm e nt   i n   w h i c h   t h e y   a r e   de pl oy e d.   A m o n t h e   e n e r gy - s a v i n t e c hni que s   c i t e i n   t h e   l i t e r a t u r e   [1 2] ,   s e v e r a l   s o l ut i o n s   a r e   b a s e o n   t h e   r o ut i n a pp r o a c h   f o r   r o ut i ng  da t a   w i t h   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   e xt e n di ng  t h e   l i f e   o f   t h e   W S N s .   R o ut i n p r o t o c o l s   c a n   b e   c l a s s i f i e t hr o ug h :   n e t w o r s t r uc t u r e ,   m o de   of  o pe r a t i o n ,   c o m m u n i c a t i o n   p a ra di g m   a n d / o r o ut e   e s t a b l i s h m e n t   [1 3 a s   s h o w n   i T a b l 1.       2. 1 .   Lo w   e n e r g ad ap ta ti v e   c l u s te r i n g   h i e r a r c h y   ( l e a c h )   L e a c h   [9 - 14 i s   a   h i e r a r c h i c a l   p r o t o c o l .   T h e   n e t w o r i s   di v i de i nt o   c l us t e r   h e a ds   w h i c h   a c t   a s     a   c o o r di na t o r ,   a n c l us t e m e m b e r s .   Cl us t e r   h e a r o l e   r o t a t e s   ra n do m l y   be t w e e n   n o de s   w h e r e   e v e r y   n o de   ge t s   t o   b e   a   c l us t e r   h e a a t   s o m e   p o i n t .   Cl us t e r   h e a ds   a r e   r e s po n s i b l e   of   a s s i gn i n t h e   T i m e   D i v i s i o n   M ul t i pl e   A c c e s s   (T D M A f o r   t h e   c l us t e r   m e m b e r s .   W h e n   a   T D M A   i s   a s s i g n e t o   a   c e r t a i n   m e m b e r,   i t   s t a r t s   c o m m uni c a t i n w i t h   t h e   c l us t e r   h e a w h i l e   o t h e r   c l us t e r   m e m b e r s   a r e   i n   t h e i r   s l e e pi ng  s t a t e ,   w h i c h   de c r e a s e   e n e r gy   c o n s um pt i o n.   T h e   T D M A   pr o t o c o l   i s   us e t r e gul a t e   t h e   c h a nn e l   a c c e s s   i n s i de   e a c h   c l us t e r   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ppr oa c t m i ni m i z i ng   c ons um pt i on   of   e n e r gy   i w i r e l e s s   s e ns or   n e t w or k s   ( Se ddi k i   n our e dd i n e )   2553   de c r e a s e   t h e   i nt e r f e r e n c e   be t w e e n   c l us t e r s .   A f t e r   t h e   c l us t e r   h e a ds   r e c e i ve s   da t a   f r o m   i t s   c l us t e r   m e m b e r s ,     t h e   l a t t e r   a gg r e g a t e s   i t   a n s e n ds   t h e   a gg r e ga t e da t a   t o   t h e   s i nk  m i n i m i z i n e n e r gy   c o n s um pt i o n .   A l t h o ug h   L E A CH   t r i e s   t o   r e duc e   t h e   num b e r   o f   da t a   t ra n s m i t t e d ,   t he   m a i n   p r o b l e m   i n   L E A CH   r e m a i n s   t h e   di r e c t   s e n di n g   o f   da t a   f r o m   c l us t e r   h e a d s   t o   s i n k .   H ow e ve r ,   m a n y   i m pr o v e m e n t s   o f   L E A C H   h a v e   b e e n   m a de   t a l l o w   fo r w a r d i n g   o f   a ggr e g a t e d a t a   f r o m   c l us t e h e a ds   t o   a no t h e c l us t e h e a ds   a l l   t h e   w a y   t o   t h e   s i n k .     L e a c h   i s   s e pa r a t e i nt o   t w o   pha s e s   [1 5 ]     S e t up  P h a s e       S t e a dy   S t a t e   P ha s e     In   s e t up  p ha s e ,   s o m e   n o de s   a r e   e l e c t e c l us t e r   h e a ds   f o r   t h e   r o u n d ,   b a s e o n   a   c e r t a i n   f o r m ul a .     T h e   e l e c t e c l us t e r   h e a ds   b r o a dc a s t   a   m a s s a ge   t o   a l l   o t h e r   n o de s   i n f o r m i ng  t h e m   t h a t   t h e y   a r e   t h e   n e w   c l us t e r   h e a ds   f o r   t hi s   r o un d .   D e pe n d i n o n   t h e   s t r e n gt o f   t h e   s i gna l   t h a t   r e a c h e s   i t ,   e a c h   n o de   de c i de s   t o   w h i c c l us t e r   i t   w a n t s   t o   be l o n be c o m i n c l us t e r   m e m b e r   t o   t h e   c l us t e r   h e a ds   i t   c h o o s e s .   E a c h   c l us t e r   h e a ds ,   a f t e r e c e i v i n m e s s a ge   f r o m   i t s   c l us t e r   m e m b e r s ,   c r e a t e s   T D M A   s c h e dul e   f o r   e a c h   c l us t e m e m b e r   a n d   b r o a dc a s t   i t   t o   a l l   n o de s   i n   t h e   c l us t e r   [1 6 ] .   A f t e r   t h e   c r e a t i o n   o f   c l us t e r s   a nd  T D M A   s c h e du l e ,   s t e a dy   s t a t e   s t a r t s .   In   s t e a dy   s t a t e ,   t h e   s e n s o r   n o de s   s t a r t   s e n s i n da t a   a nd  fo r w a r di ng  i t   t o   t h e   c l us t e r   h e a ds   i n   i t s   c l us t e r.   N ow   t h e   c l us t e r   h e a ds   r e d uc e   t h e   r e du n d a n c y   t hr o ug h   da t a   a ggr e g a t i o n   a nd  s e n t h e   da t a   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n.   W h e n   t h i s   r o u n e nds   a f t e r   a   c e rt a i n   pe r i o o f   t i m e   a n t h e   n e xt   r o u n s t a r t s ,   a l l   n o de s   r e t u rn   t o   s e t up  p h a s e   c h o o s i n n e w   c l us t e h e a d   a nd  s o   o n.       T a b l e   1 .   C l a s s i f i c a t i o of  r o ut i n g   p r o t o c o l s   i n   t h e   W S N   j us t   a f t e r   t h e   f i r s t   p a ra g ra p h   of   t h e   s e c t i o n   s t a t e   o f   t h e   a r t   Ca t e g o ry   Ca t e g o ry   R e p r e s e n t a t i v e   P r o t o c o l s   L o c a t i o n - b a s e d   P r o t o c o l s       M E CN ,   S M E CN ,   G A F ,   G E A R,   S p a n ,   T BF ,   B V G F ,   G e Ra F     D a t a - c e n t ri c   P ro t o c o l s     S P IN ,   D i r e c t e d   D i ff u s i o n ,   Ru m o Ro u t i n g ,   CO U G A R,   A CQ U I RE ,   E A D ,   In fo r m a t i o n - D i r e c t e d   Ro u t i n g ,   G ra d i e n t - Ba s e d   Ro u t i n g ,   E n e rg y - a w a r e   R o u t i n g ,   I n f o rm a t i o n - D i re c t e d     Ro u t i n g ,   Q u o ru m - Ba s e d   I n fo r m a t i o n   D i s s e m i n a t i o n ,   H o m e   A g e n t   Ba s e d   I n fo r m a t i o n   D i s s e m i n a t i o n   Hi e ra r c h i c a l   P ro t o c o l s   L E A CH ,   P E G A S I S ,   H E E D ,   T E E N ,   A P T E E N   M o b i l i t y - b a s e d   P ro t o c o l s     S E A D ,   T T D D ,   J o i n t   M o b i l i t y   a n d   R o u t i n g ,   D a t a   M U L E S ,   D y n a m i c   P r o x y   T re e - Ba s e   D a t a   D i s s e m i n a t i o n   M u l t i p a t h - b a s e d   P r o t o c o l s     S e n s o r - D i s j o i n t   M u l t i p a t h ,   Bra i d e d   M u l t i p a t h ,   N - to - 1   M u l t i p a t h   D i s c o v e r y   H e t e r o g e n e i t y - b a s e d   P ro t o c o l s   ID S Q ,   C A D R,   CH R   Q o S - b a s e d   p r o t o c o l s   S A R,   S P E E D ,   E n e r g y - a w a r e   r o u t i n g       2. 2 .   D i r e c t   d i ffu s i o n   (D D )   D i r e c t   D i f f us i o n   (D D [17]  i s   a   f l a t   r o ut i ng  pr o t o c o l .   In   di r e c t   di f f us i o n   t h e   s i n b r o a dc a s t s     an   i nt e r e s t   (que r y ).   E xpl o r a t o r y   gr a di e nt s   a r e   s e t up  e a c h   t i m e   t h e   que r y   r e a c h e s   a   n o de ,   s a v i n t h e   pa t h   b a c t o   t h e   s i n k .   S o   o n c e   t h e   r e que s t e da t a   i s   a v a i l a b l e   a t   a   n o de ,   i t   i s   s e n t   b a c t o   t h e   s i n k   t hr o ug h   a   r e i n f o r c e pa t h.   W e   w i l l   f ul l y   e xpl a i t hi s   p r o t o c o l   de s c r i b i n g   i t s   3   s t a g e s :     -   Int e r e s t   p r o pa ga t i o n     -   G ra di e n t   c o m po s i t i o n     -   D a t a   de l i v e r y     Int e r e s t e p r o pa g a t i o n:   t h e   s i n s t a rt s   a i nt e r e s t   m e s s a ge   a n f l o o ds   i t   t o   a l l   t h e   n o de s   i n     t h e   n e t w o r k.   T h e s e   m e s s a ge s   a r e   c a l l e e xpl o ra t o r y   m e s s a ge   s e a r c h i n g   f o r   da t a   r e que s t e d.   A f t e a   s e n s o n o de   r e c e i v e s   t h i s   m e s s a ge   i t   s t o r e s   i t   i n   i t s   c a c h e   a n f o rw a r ds   i t   t o   i t s   n e i g h b o ur .   G ra di e n t   c o m po s i t i o n:   gra di e nt s   a r e   c o m po s e t hr o ug h   d i f f e r e n t   t e c hn i q ue s .   S o m e t i m e s   t h e   n o de   w i t h   t h e   h i g h e s t   e n e r gy   r e m a i n i ng  i s   s e l e c t e d.   By   t h e   e n o f   que r y   pr o pa ga t i o n   t h e   g r a d i e nt   f r o m   t h e   s o ur c e   b a c t o   t h e   s i n i s   s e t .   W e   m e a n   by   s o ur c e   n o de ,   t h e   n o de   t ha t   de t e c t e t h e   r e que s t e i n t e r e s t .   H ow e ve r ,   m a n y   pa t h s   f r o m   s o ur c e   b a c t o   t h e   s i n k   a r e   f o r m e d.   H e r e   t h e   s i n k   i nt e r f e r e s   t o   c h o o s e   a   s pe c i f i c   pa t h   t a ki n g   i n c o n s i de ra t i o n   s e v e r a l   f a c t o r s   l i ke   l i n k   qua l i t y   a n e n f o r c e   t h i s   pa t h   by   s e n di ng  t h e   r e que s t   a ga i t hr o ugh   i t .   D a t a   de l i v e r y :   a f t e r   a c c o m pl i s h i n g   t h e   r o ut e   b e t w e e n   s o ur c e   a n d   de s t i na t i o a n d   c h o o s i n b e s t   p a t h,   n o w   t h e   da t a   i s   t ra n s m i t t e t o   t h e   s i n k .       2. 3 .   G e o gr ap h i c   ad ap t i v e   f i d e l i ty   (G A F )     G A F   [18]  i s   a   l o c a t i o n   b a s e r o ut i n p r o t o c o l .   F i r s t ,   t h e   n e t w o r a r e a   i s   di v i de i nt o   z o n e s   fo r m i n g   v i r t u a l   g ri ds .   T h e   s i z e   of   t h e s e   z o n e s   de pe n ds   o n   t h e   t ra n s m i t t i n po w e r   a n c o m m u ni c a t i o n   di r e c t i o n .   N o de s   us e s   G P S   t o   a s s oc i a t e   w i t a p po i nt   i n   t h e   g r i d .   D i f f e r e n t   n o d e s   t ha t   a s s o c i a t e   w i t t h e   s a m e   po i n t   o n   t h e   g ri a r e   e qui v a l e n t   r e ga r d i n c o s t   a n pa c ke t   r o ut i n g .   N o de s   w i t hi n   e a c h   z o n e   c o l l a b o r a t e   t o ge t h e r   d i v i di n r o l e s .   O n e   n o de   i s   e l e c t e t o   s t a y   a w a ke   t o   s e n s e   a n r e po rt   d a t a   b a c t o   t h e   b a s e   s t a t i o w h i l e   o t h e r s   s w i t c h   t o   s l e e pi n m o de ,   t h e   m o r e   t h e   s l e e pi n n o de s   t h e   m o r e   t h e   e n e r gy   s a v i n g .   G A F   c a n   b e   i m pl e m e n t e f o r   bo t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     25 51  -   2 561   2554   m o b i l e   a n n o n - m o b i l e   n e t w o r ks .   H ow e ve r ,   i n   m o b i l e   n e t w o r e a c h   n o de   i n   t h e   g r i m us t   e s t i m a t e   i t s   l e a v i n t i m e   a n t e l l   i t s   n e i g h b o ur s   s o   t h e y   c a n   a dj us t   t h e i r   a w a ke   t i m e   a c c o r di n t o   t hi s   a n ke e p   t h e   n e t w o r a c t i v e .   T h e r e   a r e   s t a ge s   i n   G A F :   -   D i s c ove r y :   t o   de t e r m i n e   n e i g h b o ur s   i t h e   g ri d .     -   A c t i v e :   w h e n   p a rt i c i p a t i ng  i r o ut i n g .     -   S l e e p:   w h e n o de   i s   i n a c t i v e .     2. 4 .     A d ap tati v e   th r e s h o l d   s e n s i ti v e   e n e r gy  e ff i c i e n t   s e n s o r   n e t w o r k   p r o to c o l   (A P TEEN )   (A P T E E N [19]  Is   a n   i m p r o v e m e n t   t o   T E E N   t o   o ve r c om e   i t s   s h o rt c o m i n gs   a n d   a i m s   a t   b o t c a pt u r i ng  pe ri o di c   da t a   c o l l e c t i o n s   (L E A CH a n r e a c t i ng  t o   t i m e - c r i t i c a l   e v e n t s   (T E E N ) .   T hus ,   A P T E E N   i s   a   h y b r i d   c l us t e r i n g - b a s e r o ut i ng  p r o t o c o l   t h a t   a l l o w s   t h e   s e n s o r   t o   s e n t h e i s e n s e d a t a   pe r i o di c a l l y   a n d   r e a c t   t o   a n y   s udde n   c h a nge   i n   t h e   v a l ue   o f   t h e   s e n s e a t t ri b ut e   by   r e po r t i n t h e   c o rr e s po n d i n v a l ue s   t o   t h e i CH s .   T h e   a r c hi t e c t u r e   of   A P T E E N   i s   s a m e   a s   i n   T E E N ,   w hi c h   us e s   t h e   c o n c e pt   h i e r a r c hi c a l   c l us t e r i ng  fo r   e n e r gy   e ff i c i e n t   c o m m uni c a t i o n   b e t w e e n   s o ur c e   s e n s o r s   a n t h e   s i n k .   A P T E E N   s uppo r t s   t hr e e   di f fe r e n t   que r y   t y p e s   n a m e l y   (i h i s t o r i c a l   que r y ,   t o   a n a l y s e   pa s t   da t a   v a l ue s ,   (i i o n e - t i m e   que r y ,   t o   t a ke   a   s n a ps h o t   v i e w   o t h e   n e t w o r k;   a n d   (i i i pe r s i s t e nt   que r i e s ,   t o   m o ni t o r   a e v e n t   fo r   a   pe ri o o f   t i m e .   A P T E E N   g ua ra n t e e s   l o w e r   e n e r gy   di s s i p a t i o n   a n d   a   l a r ge r   num b e o f   s e n s o r s   a l i v e .     2. 5 .   P o w e r - e ffi c i e n t   gath e r i n i n   s e n s o r   i n fo r m ati o n   s ys te m s   (P EG A S I S )   P E G A S IS   [20 i s   a n   e xt e n s i o n   o t h e   L E A CH   pr o t oc o l ,   w h i c h   f o r m s   c h a i n s   f r o m   s e n s o r   n o de s   s t h a t   e a c h   n o de   t r a n s m i t s   a n r e c e i v e s   f r o m   a   n e i g h b o ur   a nd  o n l y   o n e   n o de   i s   s e l e c t e f r o m   t ha t   c h a i t o   t r a n s m i t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   (s i n k) .   T h e   d a t a   i s   ga t h e r e a n d   m o v e s   f r o m   n o de   t o   n o de ,   a gg r e g a t e a n d   e ve n t ua l l y   s e n t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   c h a i n   c o n s t r uc t i o n   i s   pe r f o r m e i n   a   g r e e dy   w a y .   U n l i ke   L E A CH ,   P E G A S IS   a vo i ds   c l us t e r   fo r m a t i o n   a n us e s   o n l y   o n e   n o de   i n   a   c h a i n   t o   t ra n s m i t   t o   t h e   B S   (s i n k)  i n s t e a of  us i n m ul t i p l e   n o de s .   A   s e n s o r   t r a n s m i t s   t o   i t s   l o c a l   n e i g h b o ur s   i n   t h e   d a t a   f us i o n   p ha s e   i n s t e a d   o f   s e n di n di r e c t l y   t o   i t s   c l us t e r   h e a ds   a s   i n   t h e   c a s e   o L E A C H .   In   P E G A S IS   r o ut i n p r o t o c o l ,   t h e   c o n s t r uc t i o n   p h a s e   a s s um e s   t h a t   a l l   t h e   s e n s o r s   ha v e   gl o b a l   kn o w l e dge   a bo ut   t h e   n e t w o r k,   pa rt i c ul a r l y ,   t h e   po s i t i o n s   o   t h e   s e n s o r s ,   a nd  us e   a   g r e e d y   a pp r o a c h.   W h e a   s e n s o f a i l s   o r   d i e s   due   t o   a   l o w   b a t t e r y   pow e r ,   t h e   c h a i n   i s   c o n s t r uc t e us i n g   t h e   s a m e   g r e e dy   a ppr o a c by   by pa s s i n g   t h e   f a i l e s e n s o r.   I e a c h   r o u n d ,   a   ra n do m l y   c h o s e n   s e n s o r   n o de   f r o m   t h e   c ha i n   w i l l   t ra n s m i t   t h e   a gg r e g a t e da t a   t o   t h e   B S ,   t h us   r e duc i n t h e   pe r   r o u n d   e n e r gy   e xpe n di t u r e   c o m pa r e d   t o   L E A CH   [ 21 ]   S i m ul a t i o n   r e s ul t s   s h o w e t h a t   P E G A S IS   i s   a b l e   t o   i n c r e a s e   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r t w i c e   a s   m uc h   t h e   l i f e t i m e   of   t h e   n e t w o r un de r   t h e   L E A CH   pr o t oc o l .   S uc h   pe r f o r m a n c e   ga i n   i s   a c h i e v e t hr o ug h     t h e   e l i m i na t i o n   o f   t h e   o ve rh e a c a us e by   d y n a m i c   c l us t e r   f o r m a t i o n   i n   L E A CH   a n t hr o ug h   de c r e a s i n g     t h e   n u m b e r   o t r a n s m i s s i o n s   a n r e c e pt i o n   by   us i n da t a   a ggr e g a t i o n .   A l t h o ug h   t h e   c l us t e ri n o ve rh e a i s   a v o i de d,   P E G A S IS   s t i l l   r e qui r e s   dy n a m i c   t o po l o g y   a dj us t m e nt   s i n c e   a   s e n s o r   n o de   n e e ds   t o   kn ow   a b o ut   e n e r gy   s t a t us   o f   i t s   n e i g h b o ur s   i n   o r de r   t o   k n o w   w h e r e   t o   r o ut e   i t s   da t a .   S uc h   t o po l o g y   a dj us t m e n t   c a i n t r o duc e   s i g n i f i c a n t   o v e r h e a d   e s pe c i a l l y   fo r   hi g h l y   ut i l i z e d   n e t w o r ks .     2. 6 .     S e n s o r   p r o to c o l s   fo r   i n fo r m ati o n   v i n e go ti ati o n   (S P I N )   S P IN   [21]  P r o t o c o l   w a s   de s i gn e t o   i m p r o v e   c l a s s i c   f l oo di ng  pr o t o c o l s   a n o v e r c o m e   t h e   pr o b l e m s   t h e y   m a y   c a us e ,   fo r   e xa m pl e ,   i m pl o s i o n   a n o v e r l a p .   T h e   S P IN   pr o t o c o l s   a r e   r e s o ur c e   a w a r e   a n r e s o ur c e   a da p t i v e .   T h e   s e n s o r s   ru nn i ng  t h e   S P IN   p r o t o c o l s   a r e   a b l e   t o   c o m put e   t h e   e n e r gy   c o n s um p t i o r e qui r e t c o m put e ,   s e n d ,   a nd  r e c e i v e   da t a   o v e r   t h e   n e t w o r k.   T hus ,   t h e y   c a n   m a ke   i n f o r m e de c i s i o n s   f o r   e ff i c i e n t   us e   of   t h e i r   o w n   r e s o ur c e s .   T h e   S P IN   pr o t o c o l s   a r e   b a s e o n   t w o   k e y   m e c h a n i s m s   n a m e l y   n e go t i a t i o n   a nd  r e s o ur c e   a da pt a t i o n.   S P IN   e n a b l e s   t h e   s e n s o r s   t o   n e go t i a t e   w i t h   e a c h   o t h e r   b e fo r e   a n y   da t a   di s s e m i n a t i o n   c a o c c ur   i o r de r   t o   a v o i i n j e c t i n g   n o n - us e f ul   a n r e du nda nt   i n f o r m a t i o n   i n   t h e   n e t w o r k.   S P IN   us e s   m e t a - d a t a   a s   t h e   de s c r i pt o r s   o f   t h e   da t a   t h a t   t h e   s e n s o r s   w a nt   t o   di s s e m i n a t e .   T h e   n o t i o n   o f   m e t a - da t a   a v o i ds     t h e   o c c urr e n c e   o f   ove r l a gi v e n   s e n s o r s   c a n   n a m e   t h e   i n t e r e s t i n po rt i o n   o f   t h e   da t a   t h e y   w a n t   t o   ge t .   I t   m a y   b e   n o t e h e r e   t ha t   t h e   s i z e   o f   t h e   m e t a - da t a   s h o ul d   de f i ni t e l y   b e   l e s s   t h a t ha t   o f   t h e   c o rr e s po n di ng  s e n s o r   da t a .   Co n t ra r y   t o   t h e   f l oo di n g   t e c hni que ,   e a c h   s e n s o r   i s   a w a re   of   i t s   r e s o ur c e   c o n s um pt i o n   w i t h   t h e   h e l o f   i t s   ow n   r e s o ur c e   m a na ge r   t ha t   i s   p r o b e by   t h e   a ppl i c a t i o b e fo r e   a n y   da t a   p r o c e s s i n o r   t ra n s m i s s i o n.     T h i s   h e l ps   t h e   s e n s o r s   t o   m o n i t o a n d   a da p t   t o   a n y   c h a nge   i t h e i r   o w n   r e s o ur c e s .       2. 7 .   S p e e d   S P E E D   [21]  i s   a n o t h e r   Q o S   r o ut i n p r o t o c o l   fo r   s e n s o n e t w o r ks   t h a t   p r o v i de s   s of t   r e a l - t i m e     e n d - to - e nd  gua ra n t e e s .   T h e   pr o t o c o l   r e qui r e s   e a c h   n o de   t m a i nt a i n   i n f o r m a t i o n   a b o ut   i t s   n e i g h b o ur s   a n d   us e s   ge o gr a p hi c   f o r w a r di n t o   f i n t h e   p a t h s .   I n   a dd i t i o n ,   S P E E D   [22 s t r i v e s   t o   e n s ur e   a   c e r t a i n   s pe e f o r   e a c h   p a c ke t   i t h e   n e t w o r s o   t h a t   e a c h   a pp l i c a t i o c a n   e s t i m a t e   t h e   e n d - to - e nd  de l a y   f o r   t h e   p a c ke t s   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ppr oa c t m i ni m i z i ng   c ons um pt i on   of   e n e r gy   i w i r e l e s s   s e ns or   n e t w or k s   ( Se ddi k i   n our e dd i n e )   2555   di v i di n t h e   di s t a n c e   t o   t h e   s i n by   t h e   s pe e of  t h e   pa c ke t   be fo r e   m a ki n t h e   a d m i s s i o n   de c i s i o n.   M o r e ov e r ,   S P E E D   c a p r o v i de   c o n ge s t i o n   a v o i da n c e   w h e t h e   n e t w o r i s   c o n ge s t e d.   T h e   r o ut i n m o dul e   i S P E E D   i s   c a l l e S t a t e l e s s   G e o gr a p h i c   N o n - D e t e rm i ni s t i c   f o r w a r di n (S N F G a n w o r ks   w i t h   f o ur   o t h e r   m o dul e s   a t     t h e   n e t w o r l a y e r   [23 ] .   T h e   b e a c o n   e xc h a n ge   m e c h a ni s m   c o l l e c t s   i n f o r m a t i o n   a b o ut   t h e   n o de s   a n t h e i l o c a t i o n .   D e l a y   e s t i m a t i o n   a t   e a c h   n o de   i s   b a s i c a l l y   m a de   by   c a l c ul a t i n t h e   e l a ps e t i m e   w h e n   a n   A CK   i s   r e c e i v e d   f r o m   a   n e i gh b o ur   a s   a   r e s po n s e   t a   t r a n s m i t t e da t a   pa c ke t .   By   l oo ki n a t   t h e   de l a y   v a l ue s ,   S N G F   s e l e c t s   t h e   n o de ,   w h i c h   m e e t s   t h e   s pe e r e qui r e m e nt .   If   i t   f a i l s ,   t h e   r e l a y   r a t i o   of   t h e   n o de   i s   c h e c ke w h i c h   i s   c a l c ul a t e b y   l oo ki n a t   t h e   m i s s   r a t i o s   of   t h e   n e i g h b o ur s   o f   a   n o de   (t h e   n o de s   w h i c h   c o ul n o t   p r o v i de   t h e   de s i r e s pe e d)  a n i s   f e t o   t h e   S N G F   m o d ul e .   W h e n   c o m pa r e t o   D y n a m i c   S o ur c e   Ro ut i n (D S R [24 a n A d - H oc   o n - D e m a n V e c t o r   r o ut i n (A O D V [25 ] ,   S P E E D   pe r f o r m s   b e t t e r   i n   t e rm s   o t h e   e n d - to - e nd  de l a y   a n m i s s   r a t i o .   M o r e o v e r ,   t h e   t o t a l   t ra n s m i s s i o n   e n e r gy   i s   l e s s   due   t o   t h e   s i m p l i c i t y   of   t h e   r o u t i n g   a l go ri t hm ,   i . e .   c o n t r o l   pa c ke t   o v e r h e a i s   l e s s ,   a n t o   t h e   e ve n   t r a f f i c   di s t r i b ut i o n.   S uc h   l o a b a l a n c i n i s   a c hi e v e t hr o ug h   t h e   S N G F   m e c ha n i s m   o f   di s pe r s i n pa c k e t s   i n t o   a   l a rge   r e l a y   a r e a   [21] .   S P E E D   do e s   n o t   c o n s i de r   a n y   f ur t h e r   e n e r gy   m e t ri c   i n   i t s   r o ut i ng  p r o t o c o l .   T h e r e f o r e ,   fo r   m o r e   r e a l i s t i c   u n de r s t a ndi n o S P E E D ’s   e n e r gy   c o n s um p t i o n,   t h e r e   i s   a   n e e f o r   c o m pa r i n g   i t   t o   a   r o ut i n p r o t o c o l   t ha t   i s   e n e r gy -   a w a r e   [2 6 ] .       3.   C O M P A R I S O N   A N D   S Y N T H ES I S   3. 1 .   C om p ar ati v e   tab l e   T h e   b a t c h   pr o t o c o l s   t h a t   w e   h a v e   c h o s e n   r e po r t s   of   r e - c e n t   w o r k.   O ur   c o m pa r i s o n   w a s ,   b a s e o n   c o m pa ra t i v e   f a c t o r s   s h o w n   i t h e   T a b l e   2 .       T a b l e   2 .   C o m p a r i s o b e t w e e n   W S N   r o ut i n g   p r o t o c o l s   P ro t o c o l   R o u t i n g   Cl a s s i fi c a t i o n   E ffi c i e n c y   e n e r g y   A g g r e g a t i o n   S c a l i n g   E s t a b l i s h m e n t   ro a d   S P IN   :   S e n s o P r o t o c o l s   fo r   In fo r m a t i o n   v i a   N e g o t i a t i o n   F l a t   /   C e n t e r - d a t a   /   B - N e g o t i a t i o n   l i m i t e d   Y e s   L i m i t e d   Re a g e n t   (e v e n t )   D D :   D i r e c t e d   D i ff u s i o n   F l a t   /   C e n t e r - d a t a   /   B - M o t i o n   l i m i t e d   Y e s   L i m i t e d   Re a g e n t   (re q u e s t )   L E A CH :   L o w   E n e r g y   A d a p t i v e   Cl u s t e r i n g   H i e ra r c h y   h i e ra rc h i c a l   /   N o d e - Ce n t e r e d   H i g h   Y e s   Bo n   Re a g e n t   (H e a d - Cl u s t e r)   T E E N & A P T E E N :   :   [ A d a p t i v e ]   T h re s h o l d   s e n s i t i v e   E n e r g y   E ffi c i e n t   s e n s o N e t w o rk   h i e ra rc h i c a l   H i g h   Y e s   Bo n   A c t i v e   T h re s h o l d   (H y b ri d )   P E G A S IS :   T h e   P o w e r - E ff i c i e n t   G A t h e ri n g   i n   S e n s o I n fo r m a t i o n   S y s t e m s   h i e ra rc h i c a l   M A X   No   Bo n   Re a g e n t   (Ba s e d - Ch a n n e l )   G A F :   G e o g ra p h i c   A d a p t i v e   F i d e l i t y   H i e ra r c h i c a l   /   L o c a t i o n   l i m i t e d   No   L i m i t e d   V i r t u a l   G ri d   S P E E D :   A   r e a l   t i m e   ro u t i n g   p ro t o c o l   L o c a t i o n /   Ce n t e r e d - d a t a   /   B - Q o S   L o w   No   L i m i t e d   G e o g ra p h i c a l       3. 2 .   S yn th e s i s   In   t h e   p r e v i o us   s e c t i o n s ,   w e   h a v e   e s t a b l i s h e a   s t a t e   of  t h e   a r   t o n   m a n y   s t ud y   pr o t o c o l s   w e   de ve l o pe a   c o m pa r a t i v e   t a b l e   b a s e o n   a   n u m b e r   o f   c om pa ra t i v e   i n d i c a t o r s .   T o   t h i s   e n d ,   w e   s e l e c t e d   L E A CH   a n P E G A S IS   p r o t o c o l s   a s   t h e   m o s t   pow e r f ul   be c a us e   t h e y   r e s po n f a vo r a b l y   t o   s t r o n m a j o r i t y   of  t h e   c ri t e r i a   o n   w hi c w e   s uppo r t e t h i s   s t udy       4.   P R O P O S ED   A P P R O A C H   4. 1 .   A p p r o ac h   In   o ur   a pp r o a c h   t o   m i ni m i z i n e n e r gy   c o n s um pt i o n   i n   W S N ,   w e   i n t r o duc e o n e   o t h e   t e c hn i que s   us e i n   l o c a l i z a t i o n - b a s e r o ut i ng  ( T h a t   o f   t h e   f o r m a t i o n   of   a   v i rt ua l   g ri o t h e   c o ve r a ge   a r e a [1 1 t o     t h e   hi e ra r c h i c a l   a s pe c t   of   fo r m a t i o n   o f   " Cl us t e r s "   gr o up s   w i t h   " Cl us t e r s   h e a ds "   g r o up  l e a de r s   a n c ha i n s     w i t h   l e a de r s .   W e   a ppl i e t h i s   t e c hni que   t o   pr o po s e   t w s o l ut i o n s   de r i v e f r o m   t h e   m o s t   w e l l - kn o w n   hi e ra r c h i c a l   p r o t o c o l s   i n   t e rm s   o f   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   L E A CH   a n P E G A S IS   t o   m i n i m i z e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   a n e x t e n t h e   l i f e   o f   t h e   n e t w o r k.   F o r   L E A CH ,   t h i s   t e c hn i que   w i l l   a l l o w   t h e   s e l e c t i o n   o f   gr o up  l e a de r s   i n   a   de t e r m i n i s t i c   ( n o n - p r o b a b i l i t y m a nn e r   w i t h i n   t h e   c e l l s   of   t h e   v i r t ua l   g r i (o n e   g r o up  l e a de r s   pe r   c e l l ) .   In  a d di t i o t o   t h e   us e   o f   a   s i m pl e   a l go r i t h m   f o r   t h e   s c he dul i n o f   t r a n s m i s s i o n s   w h i c w i l l   m i ni m i z e   t h e   num b e r   o f   m e s s a ge s   e x c h a n ge t o   a nn o u n c e   t h e   g r o up  l e a de r s   a nd  t h e   j o i n i ng  o f   t h e   n o de s   t o   t h e   l a t t e r,   a n i n de e a l l o w   a n   e n e r gy   ga i n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     25 51  -   2 561   2556   4. 2 .   A s s u mp ti o n   W e   a s s um e   f o r   t hi s   a pp r o a c h:   -   T h e   b a s e   s t a t i o n   i s   f i xe a n h a s   a n   u n l i m i t e e n e r gy   r e s e r v e   w i t h   a   s i g ni f i c a n t   po w e r   o ut put   (a l l   s e n s o n o de s   a r e   w i t h i ra n ge   o f   t h e   B S );   -   T h e   s e n s o n o de s   a r e   h o m o ge n e o us   a n d   s t a t i o n a r y   a n ha v e   s uff i c i e n t   m e m o r y   t o   a v o i c o n ge s t i o n ;   -   T h e   s e n s o n o de s   h a v e   di f f e r e n t   num e r i c a l   i de n t i f i e r s   a n d   t h e i r   po s i t i o n s   a r e   k n o w n ;   -   T h e   n o de s   a l w a y s   h a v e   da t a   t o   s e n a n t h i s   du ri n t h e i t r a n s m i s s i o n   t i m e   a l l o c a t e a c c o r di n t o     a   T D M A ;   -   T h e   n u m b e r   o f   c l us t e r s   o r   c h a i n s   i s   de f i n e d.     4. 3 .   C l u s te r s   h i e r ar c h y   o n   v i r tu al   gr i d "   (C L H V G)   T h i s   s o l ut i o n   i s   b a s e o n   t h e   h i e r a r c h i c a l   e n e r gy   e ff i c i e n c y   pr o t o c o l   L E A CH ,   b ut   un l i ke   t h e   l a t t e t h e   f o r m a t i o o f   t h e   g r o ups   i s   a   s t a ge   t ha t   p r e c e de s   t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   Cl us t e r s   h e a ds   t h a t   a r e   e l e c t e i n     a   de t e rm i ni s t i c   m a nn e r   t o   i t s   o w n   of   t h e i r   g r o ups   a n t h a t   r o t a t e   a c c o r di ng  t o   a   s c h e du l i n t a b l e   (T D M A by   i n put   t o   t h e i r   po s i t i o n s   i n   t h e   c e n t r e   of   t h e   c e l l .   T h e   di a g ra m   i n   F i gu r e   1.   S h o w s   t h e   t w o   s t a ge s   of  t h i s   s o l ut i o n :           * I t h i s   n e i g h b o n o d e   e x i s t s ,   t h e n   n o d e   i   i s   n o t   a n   e n d .     F i gu r e   1 .   O r g a n i g r a m m e   CH H V G   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ppr oa c t m i ni m i z i ng   c ons um pt i on   of   e n e r gy   i w i r e l e s s   s e ns or   n e t w or k s   ( Se ddi k i   n our e dd i n e )   2557   4. 3 . 1.   I n i ti al i z at i o n   p h as e   A f t e r   r a ndo m   de pl o y m e n t   o f   t h e   n o de s ,   t h i s   p ha s e   a l l o w s :   -   T h e   c o n s t r uc t i o n   o f   t h e   v i r t u a l   g ri d;   -   A s s i gnm e n t   o f   n o de s   t o   gri c e l l s   (c l us t e r   c o n s t ruc t i o n);   -   T h e   s c h e du l i n g   o f   n o de s   w i t hi n   c e l l s   by   i n pu t   a t   t h e i d i s t a n c e   f r o m   t h e   c e n t r e   o f   t h e   c e l l ;     4. 3 . 2.   I n i ti al i z at i o n   p h as e   O n c e   t h e   c l us t e r s   a r e   b ui l t :   -   T h e   t r a n s m i s s i o n   o f   a   s c h e dul i ng  t a b l e   (T D M A ),   r e p r e s e nt i n e a c h   c e l l   t o   t h e   m e m b e r s   o f   t h e   c e l l   (c l us t e r ) ;   -   T h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   C l us t e r   l e a de r s   i s   do n e   a c c o r di n g   t o   t h e i po s i t i o n s   i t hi s   s c h e dul i ng  t a b l e ;   -   T h e   n o rm a l   n o de s   of   e a c h   c l us t e r   t ra n s m i t   t h e i r   da t a   t o   t h e   Cl us t e r s   h e a ds   a c c o r di n t o   a l w a y s   t h e   s a m e   s c h e dul i ng  t a b l e   t h e t h e   C l us t e r s   h e a ds   a f t e r   a gg r e ga t i o n   t r a n s m i t s   t h e m   i t u rn  t o   t h e   b a s e   s t a t i o n ;   -   If   a   n o de   di e s ,   i t   w i l l   be   a vo i de ( b a y e d)  i n   t h e   s c h e dul i n g   t a b l e   (t h e   c l us t e r   l i n e   w i l l   b e   upda t e a n d     re - t ra n s m i t t e t o   m e m b e r s .     4. 4 .   C h ai n s   h i e r ar c h y   o n   v i r tu al   gr i d   (   C H H V G )   T h e   s e c o n s o l ut i o n   i s   b a s e o n   t h e   h i e r a r c h i c a l   e n e r gy   e ff i c i e n c y   pr o t oc o l   P E G A S IS ,   w h e r e     t h e   c h a i n   f o r m e i n   t hi s   p r o t o c o l   w i l l   b e   b r o ke n   dow n   i n t o   s e ve r a l   i n de pe n de nt   s ub - c h a i n s   i n   e a c h   o f   t h e   g r i c e l l s .   T h e s e   s ub - c h a i n s   a r e   f o r m e by   a l w a y s   a ppl y i n t h e   " g r e e d y "   a l go r i t hm   a ppl i e i n   P E G A S IS ,     b ut   i n s i de   t h e   c e l l s .   T h e   l e a de r s   o t h e s e   c h a i n s   a r e   e l e c t e a nd  r o t a t e   a c c o r di ng  t o   a   s c h e dul i n t a b l e   (T D M A b y   c o n t r i b ut i n g   t o   t h e i r   p o s i t i o n s .   T h e   d i a g ra m   i n   F i gu r e   2   s h o w s   t h e   t w o   s t a ge s   o f   t hi s   s o l ut i o n :           F i gu r e   2 .   O r g a n i g r a m m e   CL H V G     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     25 51  -   2 561   2558   4. 4 . 1.   I n i ti al i z at i o n   p h as e   A f t e r   r a ndo m   de pl o y m e n t   o f   t h e   n o de s ,   t h i s   p ha s e   a l l o w s :   -   T h e   c o n s t r uc t i o n   o f   t h e   v i r t u a l   g ri d;   -   A s s i gnm e n t   o f   n o de s   t o   gri c e l l s   (c h a i c o n s t ruc t i o n ) ;   -   T h e   O r de ri n o f   t h e   n o de s   i n s i de   t h e   c e l l s   b y   a n   a l go ri t hm   " gr e e dy "   ( f r o m   f ur t h e s t   a w a y   f r o m   t h e   B S   t h e t h e   n o de s   c l o s e s t   t o   e a c o t h e r ) ;       4. 4 . 2.   T r an s m i s s i o n   p h as e   O n c e   t h e   c ha i n s   a r e   b ui l t :   -   T h e   t r a n s m i s s i o n   o f   a   s c h e dul i ng  t a b l e   (T D M A ) ,   r e pr e s e nt i n e a c h   c e l l ,   t o   t h e   m e m b e r s   o f   t h e   c e l l   (c h a i n );   -   T h e   s e l e c t i o n   o f   C h a i n   H e a ds   i s   m a de   a c c o r di ng  t o   t h e i po s i t i o i t hi s   s c h e dul i n t a b l e ;   -   T h e   n o rm a l   n o de s   of   e a c h   s t ri n t r a n s m i t   t h e i r   d a t a   t o   t he   n e i g h b o r i ng  n o de s   a c c o r di n t o   a l w a y s     t h e   s a m e   s c h e dul i n g   t a b l e   u n t i l   t h e   l e a de r   a f t e r   a gg r e g a t i o n   t ra n s m i t s   t h e m   i t u rn  t o   t h e   b a s e   s t a t i o n ;   -   If   a   n o de   di e s ,   i t   w i l l   b e   a v o i de d   a n t h e   s c h e dul i ng  t a b l e   w i l l   b e   r e b ui l t   a n t r a n s m i t t e t o   t h e   m e m b e r s   of   t h e   c ha i n;       5.   S I M U LA TI O N   A N D   A N A L Y ZE   5. 1 .   S e l e c ti o n   o M A TLA s i m u l ato r   T h e   c h o i c e   o f   M A T L A B   i s   j us t i f i e by   t h e   n e e t o   us e   a n d   m a ni pul a t e   v e c t o r s ,   t a b l e s   a n d   m a t ri c e s   (de pl oy m e n t   o f   n o de s ,   c a l c ul a t i o n   o f   di s t a n c e s ,   a n d   c r e a t i o n   o f   s c h e dul i n t a b l e s ).   A s   w e l l   a s   t h e   us e   of  pl o t t i n g   a n d   g r a p h   ge n e ra t i o n   t o o l s   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o rm a n c e   o f   t h e   p r o po s e s o l ut i o n .   I a dd i t i o n,   M A T L A B   i s   s i m pl e   t o   s t ud y   a n us e   a n t h us   m a ke s   i t   po s s i b l e   t o   e v a l ua t e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   i R CS F s   i a   s i m pl e   w a y .   W e   w i l l   us e   t h e   R 2015b   v e r s i o n   o f   M A T L A B .     5. 2 .   S i mu l ati o n   m e tr i c s   an d   p a r am e t e r s   5. 2 . 1.   S i m u l ati o n   m e tr i c s   -   T o   de m o n s t r a t e   t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   o ur   p r o po s a l ,   w e   h a v e   c o n s i de r e t w o   m e t ri c s   t h a t   w i l l   b e   c o m pa r e i t h e   p r o po s e s o l ut i o n s   w i t t h e i p r e de c e s s o r s   ( L E A CH   a nd  P E G A S IS ):   -   R e m a i ni n g   a v e ra ge   e n e r gy :   r e pr e s e nt s   t h e   a m o u n t   o f   e n e r gy   c o n s um e by   a l l   n o de s   i n   t h e   n e t w o r k.   -   N e t w o r l i f e :   u n t i l   a l l   s e n s o r s   e x ha us t   t h e i e n e r gy .     5. 3 .   S i mu l ati o n   p ar am e te r s   W e   e s t a b l i s h e t hr e e   s i m u l a t i o n   s c e na r i o s ,   b a s e o n   t h e   n u m b e r   o f   s e n s o r   n o de s   de pl oy e a n   t h e   s i z e   o f   t h e   c o ve r a ge   a r e a .   T a b l e   s um m a r i z e s   t h e   v a l ue s   us e fo r   di f f e r e n t   s i m ul a t i o n   p a r a m e t e r s     a n s c e na r i o s .       T a b l e   3 .   P a ra m e t e r s   o f   s i m ul a t i o n   P a ra m e t r e s   V a l u e s   S c e n a ri o   1   S c e n a ri o   2   S c e n a ri o   3   Co v e ra g e   A r e a   1 0 0 x 1 0 0   m 2   1 0 0 x 1 0 0   m 2   5 0 0 x 5 0 0   m 2   N :   N u m b e o f   s e n s o r   n o d e s   1 0 0   N o d e s   5 0 0   N o d e s   1 0 0   N o d e s   P o s i t i o n   o t h e   Ba s e   S t a t i o n   X = 5 0 ,   Y = 5 0   X = 5 0 ,   Y = 5 0   X = 2 5 0 ,   Y = 2 5 0   E 0 :   In i t i a l   E n e r g y   0 . 5   J o u l e s   E e l e c   :   Elec t r i c a l   e n e r g y   s p e n t   50   n J / b i t   E a m p   :   D i s s i p a t i o n   e n e r g y   "t w o r a y "   0 . 0 0 1 3   p J / b i t / m 4   E fs   :   E n e rg y   d i s s i p a t i o n   " F ri s s   f r e e   s p a c e "   10   p J / b i t / m 2   E da   :   A g g r e g a t i o n   e n e r g y   5   n J / b i t   P a c k a g e :   P a c k a g e   S i z e   4 0 0 0   b i t   p e rc e n t a g e   o c l u s t e r s   10%       5. 4 .   R e s u l ts   an d   an al ys i s   5. 4 . 1.   R e s u l ts   s c e n ar i o 01   F i gu r e   a nd  F i gu r e   i l l us t ra t e   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   p r o po s e s o l ut i o n s   a s   w e l l     a s   t h o s e   of   L E A CH   a n P E G A S IS   a c c o r di ng  t o   t w m e t r i c s   o f   p e r f o r m a n c e s   c o n c e r ni n e n e rg y     c o n s um pt i o n   (l i f e t i m e   a n e n e rgy   r e m a i ni n g w h e r e   w e   c a n   s e e   a   m a r ke i m p r o v e m e n t   i n   t h e s e   m e t ri c s   i   t h e   p r o po s e s o l ut i o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A ppr oa c t m i ni m i z i ng   c ons um pt i on   of   e n e r gy   i w i r e l e s s   s e ns or   n e t w or k s   ( Se ddi k i   n our e dd i n e )   2559   5. 4 . 2.   R e s u l ts   s c e n ar i o 02   F i gu r e   a n F i g u r e   s h o w   t h a t   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   s i m ul a t i o n ,   i n   t h e   c a s e   of  a   de n s e   n e t w o r k,     of   t h e   pr o po s e s o l ut i o n s   a s   w e l l   a s   t h o s e   of   L E A C H   a n P E G A S IS   a c c o r di n t o   t h e   t w m e t r i c s   of  pe r f o r m a n c e s   c o n c e rn i n t h e   c o n s um p t i o n   o f   e n e r gy ,   a r e   c on v e r ge n t .   A   l i t t l e   l e s s   f o r   t h e   s o l ut i o n   " CH H V G " .   T h i s   c a n   b e   j us t i f i e by   t h e   s o m e w h a t   l o n ge l i f e   of   t h e   e nd  no de s   o f   t h e   c ha i n s .     5. 4 . 3.   R e s u l ts   s c e n ar i o 03   F i gu r e   7   a nd  F i gu r e   8   s h o w   t ha t   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   s i m u l a t i o n ,   i n   t h e   c a s e   of   a   l e s s   de n s e   n e t w o r (l a r ge   c o ve r a ge   a r e a ) ,   a c c o r di n t o   t h e   t w o   p e r f o r m a n c e   m e t r i c s   f o r   e n e r gy   c o n s um pt i o n   a r e   s i g n i f i c a n t l y   l o w e r ,   i m p r o ve f o r   t h e   p r o po s e s o l ut i o n s   t ha f o r   L E A CH   a n P E G A S IS .     R o un ds     Ro un ds       F i gu r e   3 .   L i f e t i m e     F i gu r e   4 .   R e m a i ni n g   e n e r gy   (r e s i du a l )       Ro un ds     Ro un ds       F i gu r e   5 .   L i f e t i m e     F i gu r e   6 .   R e m a i ni n g   e n e r gy   (r e s i du a l )       Ro un ds     Ro un ds       F i gu r e   7 .   L i f e t i m e     F i gu r e   8 .   R e m a i ni n g   e n e r gy   (r e s i du a l )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   3 J u n e   2 020   :     25 51  -   2 561   2560   5. 5 .   S yn th e s i s   T h e   r e s ul t s   r e c o r de i n   t h e   t hr e e   p r e v i o us   s c e n a r i o s   s h o w   t h e   e ff e c t i v e n e s s   of   o ur   a pp r o a c h   f o m i ni m i z i n t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   a   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k.   H ow e ve r ,   t hi s   e ff i c i e n c y   w e a ke n s   a s     t h e   de n s i t y   of   t h e   n e t w o r o r   t h e   s i z e   o f   t h e   c ove r a ge   a r e a   i n c r e a s e s .   T hi s   e f f i c i e n c y   i s   j us t i f i e by   t h e   r e duc t i o n   o t h e   di s t a n c e s   be t w e e n   t h e   s e n s o r   n o de s   w h i c h   a r e   g r o upe i n   s ub - z o n e s   t h us   c l o s e r   t o   e a c h   o t h e a s   w e l l   a s   t h e   r e duc t i o n   o f   t h e   n um b e r   o f   c o n t r o l   m e s s a ge s   fo r   t h e   a nn u n c i a t i o n   o f   t h e   l e a de r s   o f   g r o ups   a n t h e   f o r m a t i o n   o f   t h e s e .   I a d di t i o t o   t h e   f o r m a t i o n   of   s e v e r a l   c h a nn e l s ,   i n   t h e   s o l ut i o n   " CH H V G "   r e duc e s   t h e   l a t e n c y   i t h e   n e t w o r k.   I n   t h e   c a s e   o f   de n s e   n e t w o r ks ,   t h e   di s t a n c e s   b e t w e e n   n e i g h b o r i ng  s e n s o r   n o de s   a r e   s m a l l e r   a n s i n c e   t h e   r o ut i ng  m e c h a ni s m   i n   t h e   pr o po s e s o l ut i o n s   a s   w e l l   a s   t h e i p r e de c e s s o r s   (L E A CH   a n P E G A S IS a r e   b a s e o n   t h e   di s t a n c e   ve c t o r   t hi s   j us t i f i e s   t h e   c o n v e r ge n c e   of   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   s i m ul a t i o n   o b t a i n e i n   t h e   s e c o n s c e n a ri o .   W h e r e a s   fo r   t h e   l e s s   d e n s e   n e t w o r ks   w i t h   l a r ge r   c ov e r a ge   a r e a s   (s c e n a r i o 3),   t h e   d i s t a n c e s   b e t w e e n   t h e   s e n s o n o de s   a r e   l a rge r,   w hi c j us t i f i e s   hi g h e r   e n e rgy   c o n s um pt i o n   a n d   a   s h o rt e n e t w o r l i f e ?       6.   C O N C LU S I O N   A N D   P ER S P EC TI V ES   Int r o duc i ng  t h e   n o t i o n   o f   a   v i rt ua l   g ri o v e r   t h e   c o ve r a ge   a r e a   f o r   c r e a t i ng  g r o ups   i t h e   W S N   hi e ra r c h i c a l   r o ut i n g   p r o t o c o l s   (a s   p r o po s e i n   o ur   a pp r o a c h c a n   f u r t h e r   e xt e n d   t h e   n e t w o r l i f e t i m e .   T hi s   c a e ve n   b e   pr o po s e a s   a   s o l ut i o t o   o t h e r   p r o b l e m s   s uc h   a s   l a t e n c y   a n " o v e r h e a d"   o v e rh e a d.   B ut   t h i s   a pp r o a c h   m a y   pr e s e n t   a   l i m i t a t i o n   i n   t h e   c a s e   of   de n s e   n e t w o r ks   a n t h o s e   w i t h   l a r ge   c ov e r a ge   a r e a .   T o   a ddr e s s   t h e   pr o b l e m   of   n e t w o r de n s i t y ,   a n a s   a   pe r s pe c t i v e ,   w e   pl a n   t o   i nt e g r a t e   i n   o u r   p r o po s e a ppr o a c h,   t h e   c o n c e pt   of   r e du n da n c y   of   c ove r a ge   b e t w e e n   s e n s o r   n o de s   m e m b e r   o f   a   gr o up  (a c c o r di n g   t o   a   de f i n e r e du n d a n c y   t hr e s h o l d)  a n d   t o   a l l o w   r e dunda nt   n o de s   t o   s w i t c h   b e t w e e n   t h e   t w o   m o de s   s l e e a c t i ve   a l t e rna t e l y   a c c o r di n t o   t h e i r   r e s i dua l   e n e r gy   a n t h e   n u m b e r   of   t i m e s   t h e y   w e r e   e l e c t e l e a de r   o gr o up.   T h i s   w i l l   s i g n i f i c a nt l y   r e duc e   t h e   e n e rgy   c o n s um pt i o n   o f   t h e   s e n s o r   n o de s   a n f ur t h e r   e xt e nd  t h e   l i f e   of   t h e   n e t w o r k.   F o r   t h e   p r o b l e m   of   t h e   s i z e   o f   t h e   c ov e r a ge   a r e a ,   o u r   pe r s pe c t i v e   i s   t h e   i nt e gra t i o n   o f   t h e   n o t i o n   of   m ul t i - j um r o ut i ng  b e t w e e n   gr o up  l e a de r s   o r   c ha i l e a de r s .   A l s o ,   i n   o u r   a pp r o a c h,   t h e   c e l l s   o f   t h e   v i rt ua l   gri a r e   o f   t h e   s a m e   f o r m   (s qu a r e   o r e c t a n gu l a r )   a nd  o f   t h e   s a m e   s i z e ,   f o r   a n o t h e r   p r o po s i t i o n ,   t h e s e   c e l l s   c a n     t a ke   o t h e r   f o r m s   (c i r c u l a r,   o c t a go n a l ,   h e xa go n a l   . . .   e t c . o r   b e   of   di ff e r e n t   s i z e   de pe n di ng  o n   t h e   de n s i t y   of    t h e   s ub - a r e a s .       R EF ER EN C ES     [ 1]   S a nu  T ho m a s ,   T ho m a s kut t y   M a t h e w ,   " C o ng e s t i o bo t t l e ne c a v o i r o ut i ng   i n   w i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r k 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 n gi ne e r i n ( I J E C E ) , v o l .   9 ,   n o .   6,   pp .   480 4 - 4814 ,   D e c .   2019 .   [ 2]   C .   C ho ng ,   S .   P .   K um a r ,   " S e ns o r   N e t w o r ks :   E v o l ut i o n,   O ppo r t un i t i e s ,   a nd  C h a l l e ng e s , "   P r oc e e di ng s   o f   t he   I E E E ,   v o l .   91,   no .   08 ,   pp .   1247 - 12 56 A ug .   20 03 .   [ 3]   I .   D i a ne ,   " O pt i m i z a t i o o f   e ne r g y   c o ns um pt i o by   t a k i ng   i n t o   a c c ount   m e a s u r e m e nt   r e dund a nc y   i s e ns o r   n e t w o r k s   ( i n   F r e nc h) , T s e   de   do c t o r a t ,   U n i v e r s i t é   de   T o ul o us e ,   F r a nc e ,   20 14.   [ 4]   L .   M a t e u ,   F .   M o l l ,   " R e v i e w   o f   E ne r g y   H a r v e s t i ng   T e c hni que s   a n A p pl i c a t i o ns   f o r   M i c r o e l e c t r o ni c s , P r oc e e di ng s   of   t he   SP I E ,   t he   I n t e r nat i o nal   So c i e t y   f o r   O pt i c a l   E ngi ne e r i ng ,   V L S I   c i r c u i t s   and  Sy s t e m s   I I   C onf e r e nc e v o l .   5837 ,   pp.   35 9 - 373,   2 005 .   [ 5]   L .   M .   S a e z ,   " E ne r gy   H a r v e s t i ng   f r o m   pa s s i v e   hum a po w e r , "   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   P hD   T he s i s   P r o j e c t ,   S pa i n,   J a n .   2004 .   [ 6]   S .   R o undy ,   D .   S t e i ng a r t ,   L .   F r e c he t t e ,   P .   W r i g ht ,   J .   R a ba e y ,   " P o w e r   S o ur c e s   f o r   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k s , "   B o o c ha pt e r ,   W i r e l e s s   Se ns or   N e t w or k s ,   v o l .   29 20 ,   p p.   1 - 17 ,   200 4.   [ 7]   P .   O .   K a m g ue u ,   " D y na m i c   c o nf i g ur a t i o a nd  r o u t i ng   f o r   t he   I nt e r n e t   o f   T hi ng s , "   D o c t o r a l   T he s i s   o pt i o N e t w o r k s   a nd  T e l e c o m m uni c a t i o ns ,   U n i v e r s i t y   of   L o r r a i ne ,   F r a nc e ,   2017 .   [ 8]   J .   N .   A l - K a r a k i ,   A .   E .   K a m a l . ,   " R o ut i ng   t e c hni q ue s   i n   w i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r ks :   a   S u r v e y ,"   I E E E   W i r e l e s s   C om m uni c at i on s v o l .   11 ,   n o .   6 ,   pp .   6 - 28,   D e c .   200 4.     [ 9]   W .   R .   H e i nz e l m a n ,   A .   C ha nd r a ka s a n ,   H .   B a l a k r i s hn a n . ,   " E ne r gy   e f f i c i e nt   c o m m uni c a t i o p r o t o c o l   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e ns o r   ne t w o r ks , "   I P r oc e e di ngs   of   t he   33r H aw ai i   I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on  Sy s t e m   Sc i e nc e s   ( H I C SS' 00) ,   v o l .   2 ,   pp .   3005 - 30 14,   2 000 .     [ 10]     P.   V e e r e s h ,   R .   P r a v e e S a m ,   a n C.   S ho ba   B i ndu . ,   " R e l i a b l e   f a ul t   t o l e r a nc e   s y s t e m   f o r   s e r v i c e   c o m po s i t i o i n   m o bi l e   A H o c   ne t w o r k , "   I n t e r na t i ona l   J our nal   o f   E l e c t r i c al   and   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   9 ,   n o .   4   pp.   25 23 - 2533 ,   A ug .   2019 .   [ 11]   J .   G r o v e r ,   S hi kha ,   M .   S h a r m a ,   " A   S t udy   of   g e og r a phi c   a d a p t i v e   f i de l i t y   r o ut i ng   pr o t o c o l   i w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k ,   I O S R - J C E ,   v o l .   1 6,   no .   5,   V e r .   I V ,   pp .   88 - 96 ,   O c t .   201 4.     [ 12]   C .   I nt a na g o nw i w a t ,   R .   G o v i nda n ,   D .   E s t r i n ,   " D i r e c t e di f f us i o n:   A   s c a l a bl e   a nd  r o bus t   c o m m uni c a t i o pa r a di g m   f o r   s e ns o r   ne t w o r ks , P r oc e e di ng s   A C M   M ob i C om ' 00 ,   B o s t o n,   M A ,   pp.   5 6 - 67,   A ug .   2000 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.