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.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t2 02 0 , p p.   3715 ~ 3724   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 4 . pp3715 - 37 24     3715       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Enh ancenig OLS R routin g proto col usin g  K - me ans  clusteri ng    in  MANETs       Y.   Ham z ao ui 1 , M.  Amn ai 2 , A.  Chou kri 3 , Y.  Fakhri 4   1 , 2, 4  LARIT,   N etw orks a nd  T el e c om m unic at ions  Te am,   Facult y   o f  Scie n ce s Ken itra ,  IbnTof a il Uni ver sit y ,   Morocc o   3 Cadd y   A yy ad   Univer sit y ,   S. A. R. S Group, ENS A Safi ,   Morocc o       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   N ov  15, 201 8   Re vised  Jan   2 2 ,   20 20   Accepte d  Fe b 2 , 2 020     The   design  of   robust  routi ng   protoc ol  sche m es  for  MAN ET s  is  quite   complex,   due  to  the   character isti cs  and  struct ura l   constra int s  of  th is  net work.   A  num ero us  var ie t y   of  protoc o l   sche m es  have   bee n  proposed  i n  li te r at ure .   Mos t  of  the m   a re  base d  on  traditi ona l  m et hod  of  routi ng,   which  doesn’t   guar antee   basi c  l eve ls  of  Qos ,   w hen  the   net work   bec om es  la rge r,  dense r  and   d y n ami c.   To  sol ve  thi s  p roble m   we  use  on e  of   the   m ost  popul ar  m et hods   named  cl usteri n g.   In  thi s  work  we  tr y   to  improve  the   Qos   in  MA NETs.     W e  propose  an  al gorit hm   of  c lu steri ng  base d  in  the   new  m obil i t y   m et r ic   and  K - Mea ns  m et hod  to  distr ibute  the  nodes  i nto  s eve r al   cl u sters;  it  is   implemente d  to  standa rd  OLSR  protoc ol  g ivi ng  birt h  a  n ew  prot ocol   named   OLSR  K m ea ns - SD E.   The   sim ula ti ons  show ed  t hat   the   r esult s  o bta in ed  b y   OLSR  Km ea ns - SD E  exc e ed  tho se  obta in ed  b y   s ta ndar d   OLSR  Km ea ns  and   OLSR Km ed+   i n  te rm s of, t r aff i c  Contro l, de l a y   and  pa cket  de li v er y   ra ti o .   Ke yw or d s :   Cl us te rin g   K - Me a ns   MANET s   OS LR   QoS   Copyright   ©   202 0 Instit ute of   Ad v ance d  Engi ne eri ng  and  Sc ie n ce .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Y.   Ham zaou i,   Faculty  of S ci e nces  Ke nitra,    IbnT of ai l  Un i ve rsity ,    Av e nue  de  L' U niv e rsité , K é ni tra,  Mo r occo .   Em a il :  Yo unes _ieee@ ho tm ai l .co m       1.   INTROD U CTION   The  a d  hoc  ne twork   is  a   ne w  wireless   c omm un ic at ion   syst em   witho ut  the   use   of  a  centrali ze d  m anag em ent  i nfrastr uctu re.  I t  con sist s  of  a  set   of   node s  ( m ob il e  dev ic e)   that  ha ve  a  c om m un ic at ion   wireless   dev ic e  f or   c omm un ic at ing   with  entit ie s  locat ed  in  their  neig hborh ood.  Each  node  ca n  therefore  di rectl y  reac h  it s  neighbors  direct  us in g  it s  rad io  inte rf a ce,  or   c omm u nicat e  with  ot her   nodes  insi de  the  netw or k   us in g  interm ediat e  no de s  (l ocated  betwee n  the   s ource  a nd  the   recipie nt).   Th ese  are  res ponsi ble  f or   c om m ut ing    the  m essages  and   play in g  the   ro le   of   t he  r oute r,   s o  it   off e rs  an   aut onomou s   net work  a nd   gi ves  the  te rm inal  us er   acce ss  t o  inf or m at ion   a t  any  ti m e   and   from   any  pl ace.  T hese  m ob il es  co operat e  with  e ach   ot her  to  ov e rc om e  the   Ad   hoc  net work   c onstrai nts  su c h  as  dy nam ic   top ology,  la ck  of   c entrali zed  m on it or i ng     po i nts,  li m i te d  ba ndwidt h,   et c.  the  la tt er  r equ i res  desig ni ng   a   r obus t  a nd  no n - tra diti on al   rou ti ng  s yst e m     to  bette r  m an agem ent  of   the  flow   of  inf or m at ion   and   ens ur e  the  qu al it y  of   serv ic e  in  a  dynam ic   and  decen t rali zed  ne twork .   Ma ny  routing   protoc ols  ha ve   been   pro pose d  [1 ]   on  dif fere nt  ty pes  of   ap plica ti on .  T he  researc h  has   no t  cea sed   to  ha ve  e ff i ci ent  protoc ols  that  a da pt  to  al l  m ob i li ty   m od el s  [2 ] .  T he  r outi ng  of  the   inf orm ati on  in   the  Ma nets  can  be  cl assifi ed   into  two  ty pes:  Flat   and   Hierarc hical .  In   the  first  ty pe  al l  netwo r k  no de s  play     the  sam e  ro le ,  this  can  over load  the  netw ork,   as  well   as  oth e r  pro ble m s   cause  su c h  as  scal abili ty   and  com plexity ,  w hen  the   net work  bec om es  wider  an d  de ns er .  T he  sec ond  ty pe  of  routin g  is  us e d  to  s uppo rt   netw orks  that  are  wi de  an d  de ns e.  T he  cl us te ring   is  a  hier arch ic al   str uctur e  t hat  m akes  it   po ssible  to  gro up  g eo grap hical ly   the  nodes  that   are  neig hbors.   This  al lows   to   each  node  to  s tore  al l  inform at ion   ab ou t  it   gro up   and   on ly   so m e  inform at ion   of   oth er  gro ups  (clu ste rs).  This  ap proac h  can  reduce  the  cost  of  r outi ng   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec & C om p  Eng ,   V ol.  10 , N o .  4 ,  A ugust  2020  :    3 7 1 5   -   3 7 2 4   3716   inf or m at ion   in  la rg e  a nd  de nse   netw orks.  Se ve ral  researc he s  ha ve  bee n  propose d  to  im prov e  t he  e ff ic ie ncy  of   the h ie rar c hica l protoc ols a nd to  s upport t his  ty pe  of  netw ork  a nd str uctu re .   In   orde r  to  bette r  or gan iz e  th e   netw ork  i nto   s ever al   cl us te rs  with  op ti m al   st ru ct ur es ,  the  re searche rs   pro po se d  var io us   crit eria  f or   bu il di ng   a nd  orga nizin g  the  nodes  in  gro up s.  This  hierar c hic  struct ur e  le ads  t o  op ti m iz ation   and   im pr ovem e nt  of   t he  r ou ti ng   protoc ols.  Dep e ndin g  on  the  ty pe  of   perform ance  that  can  be   ens ur e d  in  the  cl us te r  str uctu r e,  we  us e  the  s uitable   m e tric .  Sever al   m et ri cs  hav e  bee n  pro posed  t o  m e asure   the  ph ysi cal   and   lo gical   pro per ti es  of  the  nodes  (m ob il it y,  den sit y,  ene rg y,  et c.) .  A  good  m et ric  m a kes  it   po s sible  t o  differentia te   easi ly   bet ween  the   node s  [2 ] ,   to  refl ect   the  real   be hav i or  of  t he  nod e s.  a nd  facil it at es   the p e rfo rm ance i m pr ovem ent of  protoc ols [3 ] .   In  t his ar ti cl e  we  re fine o ur   m et ric o f  m ob il it y, def ine d  in  [4 ] , ta king int o ac co un t a ny ty pe of  m otion  in  a  co ve rag e   area  of  a  m ob i le   node,   t his  re fine d  m et ric  a nd  ot her   m et rics  ( den sit y,  e ne rg y)   will   be  t he  basis  of  a  cl ust er  buil ding  al gorithm   by  us in g  k - m eans  m et ho d.  T o  c reate  the  gr oups  of   m ob il e  and  to  el ect     the  cl us te r  hea d,   this  ne w  ap proac h  ca n  ge ne rate  a  m or e  sta ble  cl us te r  a nd   cl us te r  head.  I n  this  pap e r  w e  sta rt  with  a  prese ntat ion   of  s om e  relat ed  wor k.   I n  the   thir d  sec ti on   we  pr e sen t  the  prob le m   form ulati on ,  a nd  in     the  four t h  sect ion   we  def i ne  the  cl us te rin g.   The n  in  the  fif th  sect ion   we  pr ese nt  the  des cripti on  of  ap proa c h  cl us te rin g  al go rithm ,  in  the  s ixth  sect ion   w e  exp la in  o ur  m ob il i ty   m et ri c,  after  in  the   seven t h  sect ion   we  pr ese nt  the  al gorithm   bef ore  we  giv e  the   resu lt s  in  ei gh t h  sect ion.  In   the  ni nth   s ect ion   we  fini sh   by    a co nclusi on.        2.   RELATE D  W ORK   In   A  Se veral   stud ie s  prov i de  diff e re nt  cl us te rin g  te ch nique s  to  im pr ov e   t he  net wor k  sca la bili ty   and   si m plifyi ng   the   com plexity   of  r ou ti ng  pro ble m   to  sm aller  gro ups  of  no des .  T hey  usual ly   diff e r  on  the   cr it eria   of   sel ect io n  of  cl us te r  hea d.   I n  this  pa rt  we  pro po se  s om e  work   done  a nd   that  fo c us es  on  dif fer e nt  crit eria  for   the  g e ner at io n  of   the  cl us te r  head,  so m e  of   this  researc h  a re  i m ple m ented  in  the  OLS R   [5]   ( Op ti m iz e d  Lin k  Stat e Rou ti ng  Pr ot oc ol)  to  im pro ve  it  Qos.   Mob il it y  Ba sed  Me tric   for  Cl us te rin g  (MOB IC):  is  t he  or i gi nal  pro posal   of  Ba s u  et   al   [6 ]   sug gesting  that  cl us te r in g,  especial ly   cl ust er  hea d  el ect ion ,   m us t  con s ider  m ob il it y  as  a  rele van t  crit erion  in  order   t o  ens ur e  a   certai n  sta bili ty   of   gen e rated   cl ust ers.   T his  al go rithm   is  based  on  a  l ocal  m ob il it y  m et ric  cal le d  "relat ive  m ob il it y  of   nodes",   it   is  rev eal ed  that  the  node  w it h  the  low  value  is  the  le ast   m ob il e,  ie   the  m os t   sta ble. T her e f ore, it  is the   node  that is el ect ed  as  a cluste r h ead.    New  ap pr oac h  nam ed  SA L S A  pr ese nted   in  [ 7 ] ,  it   is  a  distrib uted  a nd  sel f - or gan isi ng  cl us te ri ng  schem e  assigni ng  eq ual  cl us te r  m anag em ent  ta sk s  to   al l  no de s.  I n  a ddit ion,   a  cl us te r  balan ci ng   m echan is m   is   introd uced   al lo wing  no des  to b e  eve nly  distr ibu te d  am ong  cl us te rs.   Be for e  the  m axi m u m   capaci ty   of   a  cl us te r   is  reac hed,  it   pro gr essi vely   sta rts  assig ning  nodes   to   ne ighbor  cl us te r s.  T his  c ontribu ti on   al so  pr opos e s     a  cl us te r  qual it y  m et ric   in  order   to  assi gn   node s  to  the  m os t  su it able  cl us te rs,   acco rd i ng  to  connecti vity   and  fr ee  posit ion s   within  cl us te rs .  Re su lt s  c onfi rm ed  the  pe rfo rm ance  eff ic ie ncy  of  t he  ne w  sc hem e,  pro vid in g  sta bili ty  an d  lo w  m ai ntenan ce  over hea d,  e ve n  in  the la rg e st netw orks .   An   optim iz ed  sta ble  cl us te ri ng   al gorithm   fo r  Ad  H oc  ( O SCA)   pro pose d  by  [8 ] ,  that  will   prov i de  m or e  sta bili t y  to  the  netw ork   by  m ini m iz ing   the  cl us te r  head   c ha ng es  and   reducin g  cl us te rin g  ov e rh ea d.     In  this  al go rith m ,  a  new  n ode is  introd uced wh ic h  act s  as   a   bac kup  node   i n  the   cl us te r.  S uch  bac kup  no de  act s  as  cl us te r  head,  w hen   act ual  cl us te r  hea d  m ov e s  out  ( or   died)   from   the  clu ste r.   This  pr a ct ic e  keep s  net w or k  avail abili ty   wit hout  distu rb a nc e.  Fu rt her,  th e  pr io rity   of   cl us te r  hea d  an d  backup   no de  is  cal culat ed  based   on  the  node  degre e  and   the  rem a ining   batte ry  li fe  for  m ob il e  nodes .  Acc ordi ng   to  t he  ex pe rim ental  resu lt s  that  pro po se d  a n  optim iz ed  sta ble  cl us te rin g  al gorithm   fo r   m ob il e  ad  ho c   net works  ( OS C A)  al gorithm ,  it   will   no t   on ly   be  able  t o  m ake  a  net work  m or e  sta ble  by  reducin g  num ber   of   c luster  head   c ha ng e s  but  al so  reduc e     the clusteri ng  ov e r -   hea d.   The  a uthors  in   [9 ]   pr ese nt  a  new  ap proac h  to  buil d  cl us te rs  f or  W i reless   Senso r  Net wo rk s  ( WSN) .   The  al go rithm   is  base d  on  t he  k - m eans  m et hod  w hic h  is  well   know n  a s  a  cl us te ri ng   te chn iq ue.  K - m eans  cl us te rin g  te nds  to  fi nd  cl ust ers  of  com par able  s patia l  extent  ( de ns it y  cl us te ring).   They   try   to  e nh a nce     the  cl us te rin g  process b y  sel ect ing   no des  as  cl us te rs  that  ar e  centric  an d  ha ve  a  high  le ve l  of   ene rg y.  T hi s  will   giv e  the  sam e  QoS  res ults  as  giv en  by  the  K - m eans  appr oach   with  a  re du ct io n  of   en e rg y  co nsum pti on   a nd     a  prolo ng at io n  of   the  li feti m e  of   the  sensor  net wor k.  Fo r  the  sim ulati on   purpos es,  the  auth or s  have   i m ple m ented  our  a ppr oac h on the  OLS R  rout ing   prot oco l.  T he   a pproach  pr opos e d  seem s   to  giv e  bette r re su lt s  than  t he  Ma xM in approac h.   In   [ 10 ]   an  i m pr ovem ent  of   protoc ol  OLS R Ma xMin2 c  wa s  propose d  by  the  introd uctio n  of   the  c os t  of   e nergy.  T he  m ai n  obj ect ive   of   t his  ne w  c ontrib utio n,   cal le d  O LSRM ax Mi n2 C  /  Ene r gy ,  is  the  optim i zat ion  of   e ner gy  c on s um ption   OL S RM axMi n2 C/ Energy.  It  co nsi sts  of   div idi ng  the  netw ork  into  cl us te rs.   Cl us te r  heads  are  el ect ed  acco rd i ng   t o  their  I Ds  a nd  their  resid ual  energies  ( batte ry  le vels);  this  al gorithm   dete rm ines   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708       En hance nig   O LS R  routi ng  protoc ol usi ng K - me ans clu ste ring i n MAN ETs   ( Y.  H amz aoui )   3717   the  best  pat h,   i n  te rm s  of   ene rg y  co st.  This  inv olv es  cal c ulati ng   the  e nerg y  req ui red   for  each  avail able  path.    It  is  an  al go rit hm   that  op tim i zes  the  nu m ber  of   li ve  nodes  by  al ways  choosin g  the  ap propriat e  nod es  f or   eac h  ta sk  in  the  net work .       3.     PR OBL EM  FOR M ULAT ION   The  dev el op m ent  of  te ch nolo gy  an d  the   r e voluti on  of   wire le ss  te chnolo gy   hav e  le d  to   the  e xistence   of   m ob il e  de vi ces  in  al l  areas   of  hum an  act ivit y.  The  c onne ct ion   of   t hese   m ob il es  in  ad   hoc  m od e  bec om es   a  necessit y,  by   their  sim pli ci ty   of   dep l oym ent  and   i n  the  a bs e nce   of  a  pr ee xis ti ng   a nd  ex pe n sive  infr a struct ur e .  Wh e n  the  nu m ber   of   m ob il e  i ncr ease s  an d  the  topol og y  ch ang e s  rap i dly  by  the  high  m ob il it y   of   nodes;  su c h  a  pr oacti ve  r outi ng   protoc ol  cannot  sup port   the  netw ork  e vo l ution,  due  to  the  ge ne rati on  of   m or e  m essage  con t ro l  a nd  routin g  ta bl e,  et c.  Co ns e qu e ntly   the  ne twork  bec om es  m or e  sen sit ive,   and   it   do es n' t  ensure  a  m ini m um   qu al it y  of   s erv ic e.  De velo ping  or  ref ini ng  m et ho ds   that   will   ov e rco m e  these  ob sta cl es  bec om es  a  necessit y.  Ma ny  stud ie s  on  r ou ti ng  optim iz at ion   ad op t  the  cl us te ri ng   m et ho d  to  r edu ce   the  costs  pro duct   by  de ns it y  and   m ob il it y.  It  is  base d  on  the  distrib ut io n  of   m ob il es  nodes  i nto   gro ups.   This  a ppro ac h  is  pro po se d  t o  reduce  the   sto r age  a nd   proces sing   i nfor m at i on  withi n  a  cl ust er.  I n  t he  li te rature   we  can  hav e  s ever al   cl u ste ring   te c hn i qu es;   the  K - m eans  cl us te rin g  te ch nique  is  am on g  the  best  m eth od s   known  [ 1 1 ,  1 2 ]   us ed  in  MAN ETs.  This  one  will   al low  cl us te rs  to  be  m or e  sta ble  and   the  center  will   be   bette r   chosen .  Choos ing   a  le ss  m o bile  and   den se   cl us te r  hea d  without  ta king   into  acco un t  their  resid ual  energ y   le vel;  can  res ult  in  t he  is olati on   of  al l  cl us te r  m e m ber s   from   the  res t  of  the  net w ork,  in  t he  ca se  of     the  ex ha us ti on   of  the  batte r y  [ 1 3 ] .  T he  i m pl ic at ion   of  the  co nce pt  of   ene rg y  i n  the   process   of  cl us te rs   const ru ct io n   av oid s  the elect io n of a  node, we ll  p la ced  but w it h  wea k  e nerg y l evel.    In   this  pap e r  we  pro pose  th e  us e  of  K - m eans  to  pr oduce   op ti m al  cl us te rs.   T his  m e thod  is  base d  on   the  us e  of   E ucl idean  distance  to  ge ner at e  cl ust er  centers .  I n  our  pro posit io n  we  will   introdu ce  i n  the  K  m eans  al gorithm   the  t hr ee  sta bili zat ion   par am et ers  (m ob il it y,  den sit y,  ener gy)  as  a  distance  vect or.  The  cl us te r   hea d  will  b e ele ct ed  accor ding to  th ese three p a ra m et ers.  Th e center of  the clus te r  will  b e the o ne  that re sp ec ts bo t h  the  t hr ee   sta bil it y  par am et ers  in  it   gro up,  it   will   be  le ss  m ob il e,  de ns e r  an d  has  a n  ene r gy   le vel  that  inc reases   the  li fe  of   t he  cl us te r.   T his  a ppr oach   al lo w s  to  buil d  the  cl us te rs  that  ar e  highly   resist ant  to  the  c onstrai nt   structu re  of  th e  ad  hoc  net w ork.   It   is  i m pl e m ented  to  sta nd a r d  OL SR  prot oco l  gi ving  birth   a  new   protoc ol   nam ed  OLS R - Km eans - SDE.       4.   CLUS TE RI N G   In   S patia l  cl us te rin g  al gorith m s   can  be  cl assifi ed  into  fou r   cat ego ries .  Th ey   are  the  par t it ion   base d,   the  hie rar c hical   based,  the   de ns it y  base d  a nd  t he  gri d  base d  [ 1 4 ,  1 5 ] .  Ac cordin g  to   [ 1 6 ]   cl us te rin g  i n  a d  hoc   netw orks  ca n  be  de fine d  as   a  theo reti cal   arr a ng em ent  of  dy nam ic   no des  c orrespo ndin g  to  one  or  m or e   sp eci fic  pro pe r ti es  in  diff ere nt   su bs et s  cal le d  "C luster".  A n  el em ent  of   a  cl us te r  is  chara ct e rized  by  a  strong  si m il arity  of   the  c om po ne nts  of  it s  gro up,   an d  a  str ong  dissim il arit y  w it h  res pect  to   t he  m e m ber s  of  ot he r   gro up s   [ 1 7 ] .  E ach  cl us te r  is   identifie d  by  a  par ti cula r  node   cal le d  "C luste r  head " .  Cl us te rin g  al lo ws  a   node   t o  store  only   par t   of   rathe r  tha n  al l  the  inform at ion   of  the  ne twork  to polo gy .  This  si m plifie s  the  pr oce ss ing   of  the  global  topolo gy  [1 8 ] .  This  reduces  th e  siz e  of   routing   ta bles  an d  thereafte r  the  reducti on  of   c on t ro l   m essages  gen e rated  by the  ro uting sy ste m  [ 1 9 ].   The  us e  of   c l ust ering   i n  M A NETs  has  seve ral  adv a ntage s  [ 20 ,  2 1 ] ,  us uall y  a  cl us te r  struc ture  al lows  the no de  to  p la y on e  of t hr ee  r oles:     Cl us te r  he ad:  A  cl us te r  head  is  el ect ed  in  the  cl us te r   f orm at ion   proces s  f or   eac h  cl ust er.  Eac h  cl us te r   sh oul d hav e  on e an d on ly   on e   cl us te r head .     Gateway :  A  node  is  cal le d  a  gateway  node   of   a  cl us te r  if  it   kn ows  th at   it  has  a  bidi recti on al   or  uni - directi onal  li nk to  a  node  fro m  anothe r  cl us te r.     Mem ber s: All   nodes  w it hi n  a  cl us te r  e xce pt the clu ste r hea d are cal le d m e m ber s o f  this c lu ste r.       5.   DESCRIPTI ON OF  APP R OCH CL US T ERING  ALG ORI TH M   In  the   abse nce   of  a ny  ass umpti on  a bout  th e  distri bu ti on  of  no des  i n  a   m ob il e  ad  ho c  net wor k,     an  un s uper vise d  cl assifi cat io n  of   nodes   int o  cl asses  is  re qu i red.   W e   pr opos e  a   m od el   base d  on   ge om et ri c   consi d erati ons   (gr ouping  ge ogra ph ic al ly   cl os e  nodes ) .  T his  pr opos al   requests  def i ne  a  m easur e   of   the  pro xim i ty   betwee n  no des .   W e  beg i n  by  introd ucin g  the   con ce pts  of   si m il arity,  dissim il arity  and   di sta nce   betwee n  node s,  a nd  the n  we  will   us e  t he  ine rtia   co nc ept s  intr a - cl a ss  an d  i nter - c la ss  to  dem on strat e   m at he m at ic a lly  how   a  cl ass ific at ion   m et ho d  buil t  hom og ene ous  a nd  di sti nc t  gro up s   by  tra ns la ti ng  it   into   a sim ple  m inim iz at ion  p r oblem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec & C om p  Eng ,   V ol.  10 , N o .  4 ,  A ugust  2020  :    3 7 1 5   -   3 7 2 4   3718   C i s a p a rtit ion o f  X  if a nd  on l y i f  C  sat isfie s   the foll owin g p roper ti es:     ⊂   X  for al l     X     ⋃ = 1 = C     ∩ = ∅   f or   (a,  b) s uc h t hat   a ≠  b   The   pro pe rty   ( 3)  e xpresses   that  the   cl ust er s  f or m ed  a re  di sj oi nt;  each   obj ect   of   X   belo ngs  only   to     a  sin gle  cl us te r  of   C .   T o  def ine   the  ho m og e ne it y  of   ob se r v at ion s   set ,  it   is  ne cessary  to   m e asur e   a  sim il ar it y  betwee n  tw o  obser vatio ns .  T hen   we  int rod uce  the  c on c e pts  of  sim i la rit y  and   dissim ilarity .  Dissim ilarity   is   a f un ct io n d w hich  a sso ci at es  a v al ue  in  I R   + to eac h pair  ( x i x j )   su c h  t hat:     ( , ) = ( , )       ( , ) = 0 → =       Conver sel y ,  a no t her  possi bili ty   is  to  m e asur e   the   res e m blance  between  obse rv a ti on s  us i ng     a sim il arit y.  Si m il arity is a functi on s  t o wh i ch  ass ociat es a  value  i n IR* t o ea ch pair   ( x i x j )   su c h  that:     ( , ) = ( , ) ≥ 0       ( , ) ≥ ( , )       Thec ho ic e   of  the  distance  is  a  key  issue  fo r   cl assifi cat ion   m et ho ds.  To  offe r  a  relevan t  m easur e  of   si m il arity   betw een elem ents, it i s n ecessa ry to  well   us e  the  avail able in for m at ion  at the  node s.    The  Mi nk owsk i   distance is  th e m os t used  t o determ ine the s i m i la rity  b et ween  elem ents:     ( , ) = ( ∑ | ( ) − ( ) | = 1 ) 1 ⁄       Wh e re   vk (xi  ) i s the  value o f t he  ob j e ct   xi on  the  v a riable  vk.    Dep e ndin g   on  the v al ues  ta ke n by the  pa ram et er l, we tal k  a bout:      Eucli dea n dist ance  (l =  2) ;      Ma nh at ta n dist ance  (l =  1) ;      Chebyc hev d is ta nce ( l =  ∞).   We  note   that  the  m e tric s  com m on ly   us ed  to  analy ze  the  ad  hoc  pe rfo rm ances  su c h  as  den sit y,   m ob il i ty   and   e nergy  can  be  use d  to  e xpres s  distance.   O ur   obj ect ive  is  t o  div ide   the  node s  into  ho m ogeneous   and   disti nct  cl us te rs .  To  do  this,  we  sta rt  from   the  def in it ion   of  net work   i ner ti a  that   can  be  m od el ed  by   a cloud  of  po i nt s.    Con si der  a  network o f n  node s (   x 1 , … x n   )   an d U G de sign at es t he  ce ntr oid   of no des  cloud .     = 1 ∑ = 1   (1)     The   cl us te r  i ne rtia  is b y  def i niti on  the  s um  o f  square s  of   dist ances  from  the cen te r:     = ∑ 2 ( , ) = 1   (2)     = ∑ ‖ − ‖ 2 = 1   (3)     Assum e  that  t he  net wor k  co ns ist s  of  P  disti nct  cl us te rs  C 1 , , , C P   .  Each  of   the se   cl us te rs  ha vi ng  as  centr oid   U ck .   We c an  the n dec ompo s e the  total  iner ti a  of  t he  cl oud o f nodes a s foll ow s:     = ∑ ∑ ‖ − ‖ 2 = 1 = 1       = ∑ ∑ ‖ − + − ‖ 2 = 1 = 1       Acco r ding to  the the orem  o f  Hu y gen s ,     = ∑ ∑ ( ‖ − ‖ 2 + ‖ − ‖ 2 ) ∈ = 1     = ( ∑ ∑ 2 ( , ) ∈ = 1 ) + ( ∑ 2 ( , ) = 1 )   (4)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708       En hance nig   O LS R  routi ng  protoc ol usi ng K - me ans clu ste ring i n MAN ETs   ( Y.  H amz aoui )   3719   The  fi rst  te rm   cal le d  intra - cl us te r  ine rtia   cal culat es  the  su m   of   distanc es  betwee n  no des  an d  thei r   centr oid .  Lo w  intra - cl ust er  in erti a  ind ic at es  that  the  nodes  in  the  sam e  cl us te r  a re  m or e   near e r  (Cluste rs  are   ho m og e neous ).The  sec ond  te rm   called  the  inter - cl ust er  inerti a  cal culat es  the  su m   of  distances  betwee n  centr oid s  of cl us te rs  and  glob al  centr oid ,  tha t i s to  say  the  s epar at io n de gree o f  cl us te rs.     =   +    (5)     Fr om  a for m al  p oi nt of  view , t he op ti m al  p arti ti on  is :     That m ini m iz e s the i ntra  cl ass  iner ti a     Or  t hat m axi m i zes the i nter  cl ass ine rtia ,   Th us  the  opti m al  p arti ti on wo uld   be de fine d as f ollows:        =  ∈   ∑ ∑ 2 ( , ) ∈ = 1     ( 6 )   (6)     The o bj ect ive   of cla ssific at io n  al go rithm s b ased  on this  pri nciple is t he  se arch o f op ti m al  pa rtit ion .    In   pract ic e  it   i s  i m po ssible  to  ge ner at e  al l  patte rn s  of   cl ust ering   f or  evi den t  reas ons  of  com plexity .   We  the n  see k  a   schem e  su ff ic ie ntly   cl os e  to  the  opti m u m .  T his  opti m u m   is   ob ta ine d  in  a n  it erati ve  m anner  by   i m pr ovin g  an  init ia l  schem e  rand om l y  sel e ct ed  by  reall oc at ing   obj ect s  arou nd   m ob il e  centers .  I n  order   t o  pa rtit ion t he n odes i nto  cl us te r s,  we  used  this  te chn iq ue (it er at ive r eal locat i on) base d on k - m eans algorit hm .     5.1 .     K - me an s  met ho d   The  k - m eans  al gorithm   [1 5 ]   is  a  par ti ti on i ng  m et ho d  wi del y  us e d  in  var i ous  ap plica ti on   areas.  F ro m   P   sepa rate  cl us te rs,  the  k - m ea ns   al gorithm   assigns  it erati ve ly   obj ect s  ( x 1 , … x n   )   at   P   ce nters  of   cl us te r s   ( u 1 , … u P   ) ,  f ollow e d  by   cal culat in g  t he   posit io ns   of  the  new  ce nter s.  T he   sto ppin g  al gorithm   is  a  c rite rio n  fixe d by the  use r  a nd can  b e:       Ach ie ve  a li m i te d  num ber   o f  i te rati on s;      The  al gorithm  co nve rg es:  cl ust ers  f orm ed  rem ai n  the sam e b et wee n  tw o s uccessive  it erati on s;     The  i ner ti a  i ntra - cl ust er  is   not  im pr ov i ng  betwee n  t wo  it erati on s   (th e  al gorithm   is  su f fici ently   cl ose   t o  conve rg e nce).  To  j ust ify   the  K - m eans  al gor i th m   in  view   of  ou r  goal   ai m ed  to   m ini m ize  the  intr a - cl us te r   inerti a,  we  de m on strat e  that  the  re de finiti on  of  ce nters  of  cl us te rs  a nd  t he   reall ocati on  of  no des  (S e quence   of   tw o  sub - sta ges  of  K - m eans  al gorithm )  resu lt s  in  a  decr ease  in  in tra - cl ass  inerti a. W e   sta rt  fro m   fo ll owin g  c ons iderati ons  at  t he  end  of d et er m ined  ste p j;     Ce nters of  clus te rs  ( u 1 j , … . u p j )   hav e  b ee n ca lc ulate d;     The   cl asses   ( C 1 j , … . C p j )   wer e   ob ta ine d  by   assi gn i ng  at   the   cente r  ( C k j )   the   n j i   near e st  nodes.We   de fi ne     the  f ollo wi ng  qual it y at  the end of  step  j ;     = ∑ ∑ ‖ − ‖ 2 ∈ = 1       The rede finiti on s ub - ste p of   ne w  ce nters  a nd  r eassi gn i ng of  nodes  (next it e rati on) req uires :   a.   Re cal culat e  ce nters   of   cl us te r s  ( u 1 j + 1 , … . u p j + 1 )   base d  o n  po i nts  belo ng  t o  e ach  of  cl us te rs   ( C 1 j + 1 , … . C p j + 1 )   po s sessin g res pecti vely   n k j el e m ent.  We  have:     + 1 = 1 ∑ ∈       a nd:     + 1 = ∑ ∑ ‖ − + 1 ‖ 2 ∈ = 1       w he re   u k j + 1   the  ce nter   of  t he  c luster  is C k j   et   W j + l   is  t he  i netria  i ntra - cl ust ers   cl ust ers  ass os ia te d  t o  cl us te rs ( C 1 j , … . C p j )   . We  will  h ave:     = ∑ ∑ ‖ − ‖ 2 ∈ = 1     = ∑ ∑ ‖   − + 1 + + 1 − ‖ 2 ∈ = 1       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec & C om p  Eng ,   V ol.  10 , N o .  4 ,  A ugust  2020  :    3 7 1 5   -   3 7 2 4   3720   = ∑ ∑ ( ‖ − + 1 ‖ 2 + ‖ + 1 − ‖ 2 + 2 〈 − + 1 , + 1 − 〉 ) ∈ = 1       = + 1 + ∑ ∑ ‖ + 1 − ‖ 2 ∈ + 2 ∑ 〈 ∑ ( − + 1 ) ∈ , + 1 − 〉 = 1 = 1 ≥ + 1       The vect or  ∑ ( x i − u k j + 1 ) i ∈ C k bei ng the  null  v ec tor by  def init io n of  u k j + 1   b.   Re assign n ode s to  t he nearest  centers . T he n we  ob ta in  n e w cl us te r s  ( C 1 j + 1 , … . C p j + 1 )   an d w e d e fin e :     + 1 = ∑ ∑ ‖ − + 1 ‖ 2 ∈ = 1       Af te r  r eassi gn m ent  al l   distances  dec rease  because   each  node  xi  is  assigne d  to  the  cl us te r  center   m ini m iz ing  the reb y t he gap:  ‖ − + 1 ‖ 2 We th e refo re  ha ve:     + 1 ≤ + 1       Th us , f or  eac h j we  hav e  pr oved  the  foll owin g  ine qual it y:     + 1 ≤ + 1 ≤       So   we ha ve  in   par ti cula r:     + 2 ≤ + 1 ≤ + 1       This  sho ws  th at   after  each  a lgorit hm   i te rati on   the  im pr ov e m ent  of   the  node s  cl assifi cat ion   is  sure   within   the   m ea ning  of  I in tra crit erio n.  Be cause   t he   intra - cl us te r  i ner ti a  of  t he  optim al   par ti ti on  is   the   sm al ler ,  the  m arg in  of   i m pr ov em ent  is  finite .  This  im plies  that  the  a lgorit hm   con ve rg es  i nev it ably .  The  disad va nt age  of   the  k - m eans  m et ho d  is  that  the  nu m ber   of  cl us te rs  is  a  par am et er  of   the  al go rithm .  This  is  no t  obviou s  fo r     a  m ob il e  ad  hoc  netw ork  w her e   no des  ca n  j oi n  or   le a ve   the  netw ork   rand om ly .  Hen ce  the   nee d  t o  m ake  i m pr ovem ents to  the m et hod  t o be  a pp li ca ble to our case:       In it ia l  num ber   of  Cl us te rs:  At  the  be ginning  each   no de  represe nts  it s  own  cl us te r.  T her ea fter  we  m ake     a  series  of  asc end i ng   par ti ti ons  by  c om bin ing   t he  no des  be longin g  to  th e  sa m e  neighb orh ood  into  sa m e   cl us te r un ti l re achin g  a  st able  num ber  of clu ste rs.       Dista nce:  We c an use t he dens it y,  m ob il it y or  en e rg y  of no de s to  e xpress  th e d ist ance  m et r ic .       6.   METRI C MO BIL ITY    The  m et ric   [2 2 ]   pro pose d  al lows  to  cal c ulate   the  sta bili ty   of  a  node   ba sed  on  four  par am et ers,    the  node  that  le aves  the  co ve rag e  area  of   node  stud y ,  the  node s  that  j oi ns   the  area  zo ne,   the  node  ap pro aches   to  the  stud ie d  node  an d  the  node  that  final ly   m ov es  away  fr om   the  exa m ined  node  a nd   that  sta ys  in  their  cov e ra ge  a rea.  The  first  t wo  pa ram et ers  will   be  retai ned  by  the   c ollec te d  c on t ro l  m essage s.  T he  la st  t wo  will   be  cal culat ed   by  the  cal c ulati ng   powe r  f or  two  s uccessi ve   receive d  m essages  (eg   Hell o  m essage  in  O LSR   protoc ol).  W e   def i ne  the  foll owin g param et e rs  that c ha racteri ze o ur m et ric :     N con   de fines   the   num ber   of   node s   t hat   co nver ge   on   the   stu died   node.      N div   de fines  th e num ber  of  nodes wh ic h dive rg e  to wards t he  outsi de of  the  nod e  stu died .     N in   de fines   the   nu m ber   of   no de s   withi n   the   ar ea   of   the   stu die d   node.      N out   de fines  th e num ber  of  nodes o ut of th e  c ov e ra ge  are a  of   the  stu died n od e   Fo ll owin g  the s e  f our  ty pes   of   m ov e m ent  we   ha ve  c reated  a  m e tric   that  will   rank  t he  node s  betwee n  any  of  these f our  m et r ic s o f  stabil it y.  W e  de fine  eac h  as   as s how n  i n  Ta ble  1 .       Table  1.   Cl assi fyi ng of m et ric s   Cas es   Mou v e m en ts p ara m e te rs   Interval o f       Cas   1   : Better  stab i lity   { Ncon >  N in >      ∈   [ 0     0 .25 [   Cas   2 : Stable   {   <   >      ∈   [ 0 .25  0.5 ]   Cas   3   : less stab le   {   >   <      ∈   ]0.5  0.7 5  [   Cas   4   : po o r  stab ility   {   <   <      ∈   [ 0 .75  1]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708       En hance nig   O LS R  routi ng  protoc ol usi ng K - me ans clu ste ring i n MAN ETs   ( Y.  H amz aoui )   3721   In  the  f our  cl assifi cat ion s,   we  have  the   f irst  case  t hat  ref le ct s  a   bett er  sta bili ty   fo r   the  node   in   qu e sti on   a nd   t he  la tt er  wh ic h  rep re sents  a  poor  sta bili ty   of   the  stud ie d  node,   intuit ively   the  seco nd   is  bet te r   than  t he  t hir d,   because   N i n   is  gr eat er   tha n  N out and   s eco ndly ,  eve n  with  N div >N con   the  div er ging  node   s ta y  in   the  co ver a ge  area  of  the  stud ie d  no de.   We  de te rm ine  subseq ue ntly   m et ric  deg re e  of   sta bili ty   that  will   cal culat e  fo r  e ach  cat eg or y  the  best  sta bili ty   node,   we  us e   in  the  form ula  (7)  the  coe ff ic ie nt  γ of   fl ow   de fine d  in  [ 2 3 ] ,  we  divi de  the  c oe f fici ent  of  4  inter va ls  as  show n  i n  Ta ble  1,   an d  m et ric  of   sta bi li t y  deg ree   of  node  i   will  b e as  foll ows:     ( ) = (   +  +  +   +  +  ) + ( 1 − ) (   +  +  +   +  +  )   (7)     The  sta bili ty   m et ric  is  def ine d  i n  our  pro posi ti on   f or m ula  (7)[2 3 ] .  T he  disa dv a ntage  of   t his  approac h  is  that  t he  par a m et er    m us t  be   fix ed   bet wee n  thr ee  values   (   0.25,  0.5,  0.75) ,  acc ordin g  to  t he  flo w  of  m otio n  arou nd  node   ( do m inant  i nf lo w    =   0.75,  do m inant  ou tfl ow    =   0.25).   T o  bette r   ch oos e  the   par am et e r  ,    we  hav e   a utom at ed  the  determ inati on   of  t his  par am et er  by  re fine d  t he   pro posed   e quat ion .  So  the   f or m ula  beco m es ( 8):     ( ) = (   +  +  +   +  +  ) + (   +  +  +   +  + )   (8)     = (  +   +  +  +  )    = (  +   +  +  +  )   (9)       7.   DESCRIPTI ON OF  ALG ORI TH M    We  pr ese nt b el ow   our  al gorithm  in  detai l (k - m eans i m pr o ve d  to m ake it app li cable t o  th e p arti ti on  of   nodes  int o  cl ust ers) :  The  i ntrod uction  of   c hanges  to  t he  sta nd a rd   al gori thm   is  a  need ,   to  us e  the  k - m eans  m et ho d  f or   gr ouping  node s  of   a  Ma nets  i nto   cl us te rs;  t his  c hange  ai m s  to  determ i ne  the   K   pa ra m et er  of    t he  al gorithm .  In   fir st  it   is   assum ed  that  each  node  in  Ma ne ts  is  an  ow n  cl us te r;  then  f ollow e d  by  a  seq uen ce   ascen ding  pa rt it ion s,  in  t he  e nd   we  reunit e  the  no des  f ro m   the  sam e  neigh bo rho od   i n  th e  sam e  cl us te r,   un ti l  reachi ng   a  fina l  nu m ber   of  cl us te rs .  Th e reaf te r,   the  K - Me a ns   al gorithm   will   be  us ed  t o  ge ner at e  m or e  s ta ble   cl us te rs  with  their  cl us te r  he ad.   The  par am et ers  us ed  in  t he  K - m eans  cal culat ion   al gor it h m   are  the  st abili ty ,  densi ty   and   en erg y  resid ual  of   a  m ob il e,  s o  each  no de  is  identifie d  by  a  vect or   (sta bili ty ,  den sit y,  e nergy ) .   This  vecto r wil l be the  b a sis f or ex pr e ssin g  t he dist ance  bet ween n odes.     We  pr ese nt  our  algorit hm  b as ed on K - m eans to  c reate t he p arti ti on   of  t he  c luster  nodes  in M anets.   Pr op os e d  al go r it h m     Inp ut: M ob il e  ad ho c  n et wor k of  n n odes.      Ou t pu t:   Netw ork  v irt ually  p ar ti ti on ed  i nto   P  cl us te rs   Step  0     In it ia li zat ion  wi th n  ce nters  ( 1 0 … 0 )  eac h n od e  is a cluste r     Creat ion   of a n i niti al  p arti ti on P0 = { ( 1 0 …. 0 )}     In it ia li ze    to  1 (    ) .  Assign t o  0   it  is two - ho p neigbo ur s;     0 = { ∈ netw ork  | d  ( , 0 )>=2hops};     Rem ov e f r om  l ist  o f  ce nters  th e  0   no des  as sig ne d  to  cent ro i d 0 ;     Mov e  to  t he  ce nter  l+ 0 ;     Re peati ng step s b  t o  do  un ti l  al l node a re a ffec te d;     Ca lc ulati on   of  new   ce nters   of   k  cl us te r  obta ined  ( 1 1 … 1 ):  no de s  ha ving  the  optim al   values  of   (stabili ty ,  densi ty , en er gy );   Step t     Creat ion   of  ne w partit ion Pt  = {( 1 …. )} b y as sign i ng to  eac h ce n te rs  it s tw o - ho p neig hbors ;      The  ce nters  af f ect ed  to  ot her  c enters a re  rem ov e d from  the list  o f  ce nters;     The  is oled n odes are a ssig ned to the  li st o f  c enters;     Ca lc ulate  the c enters  of  k  cl ust ers  obta ine d ( 1 0 … 0 );     Re peat  ste ps   3  to  6  unti l  t hat   a  sta ble  pa rtit ion   is  ach ie ved   ( struct ure  of   par ti ti on  +   equ al s  tha t     the   + + 1 ) or reac h n i te rati on s.   We  use d  t he  NS2. 34   sim ulator  to  a naly ze  the  qual it y  of   serv ic e  betwee n  O LSR  Kea ns - S DE  an d    the  two  oth e r  protoc ols  (T he   cl assic al   K m e an s  im ple m ent ed  in  OLS R  a nd   OLS R  Me d+   [2 4 ] ).   We  va li date  this  analy sis  by  stu dying   t he  be ha vior  of  the  protoc ol   in  te rm s  of   PD R,  E ED  and   O verhea d   [25] .    The follo wing  T able  2  s hows   the sim ulati on  p aram et ers.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec & C om p  Eng ,   V ol.  10 , N o .  4 ,  A ugust  2020  :    3 7 1 5   -   3 7 2 4   3722   T able  2.   Sim ul at ion   par am et e rs   Para m eter   Valu e   Proto co l   OLSR,  OLSR  K m eans - SDE ,  O LSR  Med+   Si m u latio n  ti m e   1200s   So u rce  an d  ty p e of  tr af f ic   CB R/UDP   Netwo rk size   1 0 0 0 m x 1 0 0 0 m   Size paq u et   5 1 2  bytes   Sp eed n o d es   1 0 m /s   Mob ility  m o d el   RWP   Nu m b e r  o f  no d es   1 0  20  30  4 0  50   1 0 0       8.   RESU LT S  AND DES C USSION   8.1.    Packe t  deli ve r y  r at i o   We  no ti ce   i n  t he  F i gure 1 ,   th at   wh e n  t he  net work b ecom es  dense  a nd  la r ge   the num ber   of  lost pac ket  increases ,  an d  this  is  becau se  of   di ff e ren t  ph eno m enon  (to polo gy  change,  batte ry  exh a us t ion   ...);  the  ret ai ned  structu re  a nd  ref ine d  a lg or it hm   in  the  ou r  protoc ol  propose d  OL SR  Km eans - S DE   al lows  to  re du ce s     the num ber   of   pack et s  lost c om par ed  to  our pr e vious  ve rsion.     8.2.    End to  e nd de lay   To day,  the  rea l - tim e  app li cation s  are  in va di ng   the  fiel d  of  hum an  act ivi ty .  Fo r  this  to   m ini m iz e     the  delive ry  ti m e  of   the  pa ck et s   betwee n  th e  transm itter  and   t he  recei ver  beco m es  a  nec essit y.  The  m eth od  of   cl us te rin g  a dopted  a nd  ref ine d  le d  us  to  ha ve   a  sm al l  gain  of   t ransfe r  ti m e  (EE D).  As  w e  see  in   the  Figure   2 ,   the  En d  to  E nd  Delay   (EE D )  of  al l  ro utin g  protoc ol  incre ase  pro portiona ll y  with  the  nu m ber   of   node s;  an d    the OLSR   Kme ans - SDE re sponde d  the  b e st.     8.3 .     Ov erhe ad   The  over head  of  th ree  prot oco ls   are  ac co rd i ng  to  t he  ne twork   d e ns it y   in   F i gure  3 ,   The  OLS R   Km eans - SDE  gen e rates  m or e  ov e rh ea d  f ol lowed   by  OL SR  Km eans  a nd   OLS R  Me d +.  It  is  note d  that   the  div isi on  of  node s  int o  groups   al low  a  s ign ific a nt  re du ct ion   i n  the   c ontr ols  m essages  broa dcaste d  whe n    the  netw ork  be com es  den ser ;  ho we ve r  our   pr ot oc ol  propose d  OLS R  K m eans - S DE  ha ve  m or e  infor m at ion    to  exc ha ng e   ( m ob il i ty ,  den s it y,  energy).  Fo r   this  we  no ti ce  th e  sm al l  ov e rh ea d  com par ed  with  ot he r     protoc ol  propo sed.             F igure  1 .  Pac ke t  delivery  rati o         Figure  2 .  En d  t o  e nd d el ay         F igure  3 .  Co ntr ol traffi c  ov e r he ad   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om p  Eng   IS S N: 20 88 - 8708       En hance nig   O LS R  routi ng  protoc ol usi ng K - me ans clu ste ring i n MAN ETs   ( Y.  H amz aoui )   3723   9.   CONCL US I O N   The  cl us te rin g  is  one  of   t he  m os t  i m po rtant  te chn iq ues   use d  to   orga nize   the  netw ork  i nto   dif fer e nt   gro up s ,  this   ca n  reduce   the  c om plexity   in  m anag em ent  of  nodes   an d  t he refor e   sim plif y  the  processes   r ou ti ng   inf or m at ion   a nd  inc rease  t he   Q os   i n  M A NETs ,  we  ha ve  us e d  th e  s tro ng  m et ho d  (K - m eans)   to   gro up     the  node s  into   sever al   cl us te rs.   We  ha ve  c onfirm ed  that  k - m eans  i m prov e s  the  cl assi ficat ion   of   nodes  by   dem on strat in g  theo reti cal ly   th at   the  m et ho d  reduces  the  i nt ra - cl ust er  ine rtia   (ther e fore  it   increases  t he  inter - cl us te r  in e rtia )   betwee n  tw o  su ccessi ve  it er at ion s.  In   t his  pap e r  we  ha ve   con ti nue d  to  ref ine  our  pro po s ed  protoc ol  by  add i ng   m or e  sta bili ty   par a m e te rs.   The  r outi ng   protoc ol  ( OLS R  Km eans - S DE)   br in gs  so m e   i m pr ovem ent  t o  the  le vel  of  EED  a nd   P DR ,  ha ving  a  pro du ct   that   m eets  al l  the  need s  in  te rm s  of   qual it y  of   serv ic e  is  not  obvious .  W e   win  one  ty pe  of   pe rfor m ance  an d  we   l os e   the  ot her.  W e   sta rted  our  st ud y  by   i m ple m enting  bo t h  cl us te ri ng  te chn iq ues  ( k - m eans,  k - m edo id ),   an d  we  add e d  m et rics  i n  the  al gorith m s   to   hav e  a  r obus t  protoc ol.  T hat’ s   wh at   we  achi eved   duri ng   ou r  resea rch.  I n  f uture  w ork,   we   will   hav e  a  plan  to   m ini m i ze the over hea d  in  O L SR Km eans - S DE.       REFERE NCE S   [1]   D.  T.   La ros e,   “ Discove ring  Know le dge  in  Dat a:   An  Introduc t i on  to  Data   Min ing ,”   John  W il e y  &   Sons,  Inc . ,   Hoboken,   New J erse y .   2005    [2]   E.   Forg y .   W . ,   “ Cluste r  Anal y si s  of  Multi var iat e  Data   :  Efi c ienc y   v ersus  Inte r pre ta b il i t y   Mod el s , ”  Bi ometri cs ,    vol.   61 ,   no .   3 ,   pp .   768 - 769 ,   1965 .     [3]   J.  P.  B enz e cri,  “ L'a na l y s e  d es  do nnée s :   l a  t axi no m ie ,”   Tom e  1.   Dunod ,   Paris ,   197 3.     [4]   G.  H.  Bal l,   D.  J.  Hall ,   ISO DAT A,  “ A n  Ite rat i ve  Method  of  Multi var i ate  Anal y s is  and  Patt e rn  Rec ogniti on , ”  Be hav ior Sc i ence ,   vo l.   153,   1967 .     [5]   P.   Jac que t,   P.   Muhlet aler,   A.   Qa y y um ,   A.   Laoutit i ,   T.   Cl ause n   and   L.   Vienn ot,   “ Optimize d   Li nk  Sta te   Rou t ing  Protocol , ”  in   IE EE   INMIC ,   ( Pakistan) ,   Dec .   200 1.   [6]   S.  Dornbus h,   A.  Jos hi,   “ Stre et Sm art   Tr aff i c:  Discove ring   a n d  Diss eminat i ng  Autom obil e   Congesti on   Us ing  VA NET’ s ,”   V eh ic ular Te chnol o gy  Conf ere nc eVT C2007  Spring.   IEE E   65th ,   pp   1 1 - 15,   2007 .     [7]   E.   Yoneki  and   J .   Bac on ,   “ Distribut ed  Multi ca st  Grouping  for  Pu bli sh/S ubscribe   over   Mobile   Ad  Hoc  Networks ,”   Wirel ess Comm unic at ions   and  Ne tworki ng  Conf er enc e ,   2005   IE EE ,   vol .   4 ,   pp .   2293 - 2299,   2005 .     [8]   R.   Khanna   and   H.  Li u,   “ S y ste m   Approac h  to  Intrusion  Detect ion  Us ing  Hidden  Markov  Model ,”   IWCMC  '06  Proce ed ings  of  the   2006  international   con f ere nce   on  Wir el ess  communic ati ons  and  mob il e  comput ing ,    pp .   349 - 354 ,   20 06.     [9]   O.F .   Ham ad,   M.Y.  Kang,   J.  Jeo n  and   J.  Nam ,   “ Neura l  Network 's  k - m ea ns  Distanc e - Based  Node s - Cluste ring  for   Enha nc ed  RDM AR  Protocol   in  a  MA NET ,”   Signal   Proc essing  and  Information  Technol ogy,   IE EE   2 008 ,    pp  192 - 197,   200 8.     [10]   R .   Badonnel,   R .   Stat e ,   and  O  Fe stor,   “ Self - conf i gura ble   f aul t   m onit oring  in   ad - h oc  net works ,”   A d  Hoc  Net works ,  vol.   6 ,   no .   3 ,   pp   458 - 473,   2008 .   [11]   A.  Choukri ,   A.  Habba ni ,   M.  ElK outbi ,   “ A  hie r arc hi ca l  v ersion   of  OLSR  for  MA NET ,”   Worl d  Appl ie d  S cien ce s   Journal ,   vo l.   21 ,   no.   12,   pp.   1739 ,   2013 .     [12]   A.  Choukri ,  A.  Habba ni,  M.  El . Koutbi ,   “ Eff i cie nt  heur ist ic  base d  on  cl ust eri ng   appr oac h   for  O LSR ,”   Journal  of  Computer  Net wo rks and  Comm unic ati ons ,   2013 .   [13]   A.  Sam ee r,   Z .   Za hri la dha ,   and   L.   Her wans y a h,   “ A  new  ene rg y   consum pti o n  te chni qu e  for   m obil e  Ad - Hoc   net works ,”  Int er nati onal  Journal   of  Elec tri cal   a nd  Computer  Engi nee ring ( IJE C E) ,   vol.   9 ,   no .   5 ,   pp .  4147 - 4153 ,   2019.     [14]   A.  Choukri ,   A.   Habba ni, M.   ElK outbi ,   “ An E n e rg y   Eff i cient  C lu steri ng  Algor it h m   for  MA NETs ,”   ICMCS ,   2014 .   [15]   J.  Mac Que en,  “ Som e  m et hods  for  class ifi c at io n  and  anal y s is  of   m ult iva r ia t e  observa ti ons, ”   In   Proceedi ngs  of     the   Fi f th  B erk e ley  Symposium on   Mathe mati cal   st ati stic s an d  prob abil ity ,   pp.   281 - 297,   1967 .   [16]   R.   W hit ake r ,   S.   Hurle y ,   “ Evol u ti on  of  pla nning   for  wire le s s  comm unic at ion  s y stems ,”   Proce ed ings  of  the   36th   Annual   Hawai i  I nte rnational   Co nfe renc e  ( HICSS’03) ,   pp .   296 ,   20 03.   [17]   Angione,   G . ,   B el l avi sta ,   P. ,   Co rra di,  A.  and  Magistre tti,   E . ,   “ A  k - hop  Cluste ring  Proto col   f or  Dense  Mobi l e     Ad - Hoc  Networks ,”   26th  IEEE  Int ernati ona l   Confe renc e  o n  Distribute d  Computing  Syst ems  Workshops  ( ICDCSW’06 ) ,   pp.   10 ,   2006 .   [18]   Danie l  T.   La ros e, “ Discove ring  Know le dge  in  Data :  An  Intr od uct ion  to  Data  Mining ,”   John  Wil e y  &   Sons ,   I nc. ,   Hoboken,   New J erse y ,   2005.   [19]   R.   Anant   and   M .   Mana s,   “ Mobili t y   ad apt iv e  d en sit y   connect ed  c l usteri ng  appr oach  in  veh ic ul ar  a d  hoc  ne tworks ,”   Inte rnational   Jo urnal  of  Comm u nic ati on   Ne tworks  and  Informati on  Sec uri ty ,” .  v ol .   9 ,   p p .   222 - 229 ,   2017 .   [20]   Inn,   E.   and  W inston,   S. ,   “ Mobili t y - B ase d  D - Hop  Cluste ring  A lgori thm  for  Mobile   Ad  Hoc  Networks ,”   IEEE   Wirel ess Comm unic ati ons   and  Ne tworki ng  Conf er enc e ,   vo l. 4,  pp.   2359 - 2364,   200 4.   [21]   M.  Dy abi,  M.  Saadoune ,   A.  Haja m i,   H.  All al i ,   “ OLSR  Cl usteri ng  Algorithm   Based  on  Nodes  Mobili t y ,”   Inte rnational   R e vi ew   on  Comput er  and  Sof taware,   ( IRE COS) ,   vo l.   10 ,   no .   1 ,   pp .   3 6 - 43,   2015 .   [22]   Sanli n  Xu ,  Kim   L.   Bl ac km ore ,  H al e y   M.  Jones ,   “ An  Anal y sis  Fra m ework  for  Mo bil ity   Me t ric s  in   Mobile   Ad  Hoc   Networks,”   Published  in   EUR ASI P  J .   W irel ess Co mm .   and  Ne tworki ng,   2007.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec & C om p  Eng ,   V ol.  10 , N o .  4 ,  A ugust  2020  :    3 7 1 5   -   3 7 2 4   3724   [23]   Y.  Ham za oui ,   M.  Am nai ,   A.  Choukri,   Y.   Fak hri ,   “ Novel  C lu ste ring  Method   Based  on  K - Me doids  and  Mobil ity   Me tri c ,”   Inte rn ati onal  Journal   of  Int erac t iv e   Mult imedi a   and   Arti f ic ia l  Int ell ige nc e   ( IJI MAI ) ,   vol .   5 ,   no.   1 ,    pp.   29 - 33 ,   2017 .   [24]   Y.  Ham za oui ,   M .   Am nai ,   A .   Cho ukri,   Y.   Fakhri ,   “ Enha nci ng  OL SR   Routi ng  Prot ocol   Us ing   K - m edoi ds  Cluste r in g  in  MA NETs ,”   In te rnational   Jour nal  of   Applied   E ngine ering   Re s e arch , v ol .   12 ,   no .   2 ,   pp .   200 - 206 ,   2017.   [25]   A.  Al - Maa shri  and  M.  Ould - K haoua ,   “ Perform anc e  An aly sis  o f  MA NET  Routi ng  Protocol s  in   the   Pr ese n ce   o f     Self - Sim il ar  Tr aff ic,”   Proc ee di ngs   2006  31st  IEE E  Conf ere n ce   on  Local  Computer  Net works ,   Ta m pa,   FL,     pp.   801 - 807 ,   20 06.       BIOGR AP H Y  O F  AU TH ORS       Ali  Ch ou kri   is  an  As sistant   pro fessor  at   Nati onal   School  of  A p pli ed  Scie n ce s.  He  was  awa rde d   a  Master   of  Com pute r  Sci enc e  an d  Te leco m   from   the   Univer sit y   of   IbnTof ail,   Kéni t ra - Morocc o  in   2008.   He  got  E NS ET   (highe r  N orm al   School  of  te chn ic a l  t ea ch in g)  degr e e  in  199 2.   He  has  a  PhD   from   the   School  of  Co m pute r  S ci en ce   and  S y st ems   Analy sis   ( ENSIA S).  He  is   working  withi n   the   MIS   te am  o f  the   La bora tor y  SIM E,   for  stud y ing  ad  hoc  m obil e  intelligent   c om m unic at ion   s y stems ,   and   wire l ess  sensor  net works .   His  r e sea rch   int e rests   are  in  the  ar e as  of  ubiqu it ou s   computing,   Int e rne t  of  Th ings,  Delay /Disrupt io n  Tol er ant   Ne t works ,   W ire le ss   Networks,  QoS  rou ti ng,   Math e m at ic a l  m odel in g  and  per form anc e  an aly sis  of  net works ,   Cont rol  and  decisio n  the or y ,   Gam e  th eor y ,   trust  and  r eput a ti on  m anag ement,   Distr ibuted  a lgori thms ,   Meta heur ti sti cs   and  opt imiza t ion ,   Gen et i c al gori t hm s         You nes   Ham z a oui   obta ine d  his DE UG   degr ee   on  phsy si cs  che m ic a l  in  2000  from   Abd m al iksaa di   Univer sit y ,   Ta ng er  cit y ,   m oroc co.  The n,   he  r ec e iv ed  his  degr ee   on   IEE A  (Com puters ,   El e ct ron ic s,   El e ct ri ca l   and   Autom at ion)  in   20 03.   After   in  200 7,   he   obtained   h is  DESA   degr ee  on  informat ion   s y stem  and   tele comm unic at ion.  The  aut h ers  is  a  profe ss or  of   c om pute r  scie n ce  in  h igh  schoo l .   He  is  a   PhD   stu dent   of   m ana ge m ent   of  Qos   in   routi ng  pro toc ol ,   a lso,  h e  do ing   his  rese arc h   in   the   La bor at or y   i n  Com pute r  Sci e nce   and Te l ec o m unic at ions ( LaRIT).           Mohame d  Amn ai   rec e ive d  h is  bac he lor’s  deg ree   in   2000,   in   IEE A  (Com pute rs,  Elec troni cs ,   El e ct ri ca l and  Autom at ion)  from   Mola y   Ism ai l ’s  Univer sit y ,   Err a chi di a  ci t y .   Th en ,   he  obtained  his   m aste r’s de gre e in  2007,   from   Ibn  Tofa il   Univ ersity ,   Keni tra   c ity .   In  2011,   h e  received  his PhD on   Te l ec om m unic ation  and  computer   sci enc e ,   from   Ibn  Tof ai l  Univ e rsit y   in   Kenit r a   ci t y ,   Moroc co .   Since   Marc h  2014  he  is  a  Prof essor,  he  has  bee n  an  As sistant   at   Nati onal   Sc hool  of  Applie d  Scie nc es  Khouribga,   Settat  Uni ver sit y ,   Moroc c o.   Th e  au thor  i s  al so  an  associa t e  m ember  of  Resea rch   La bor at or y   in  Com pute r  Scie n ce   and  Te l ec om m unic ations  (LARIT ),   Te am  Networks   and  Te l ec om m unic a ti ons  Facul t y   of  Scie n ce ,   K eni tr a,   Morocc o .   Also,  the   aut ho r  is  an  associa te   m ember  of  la bora tor y   IPO SI  N at ion al   School  of  Applie d  Sci e nce s  Khouribga,  Sulta n  Mou l a y   Slim ane   Univer s ity ,   Morocc o .         You ss ef  Fa kh ri   rec ei v ed  his  Bac he lor’s  Degre e  (B. S)  in  El ec t ronic   Ph y sics  in   2001  and  his   Master ’s  Degre e  (DESA )  in  C om pute r  and  T e le comm unic atio n  from   the   Fac ulty   of  S cienc es,   Univer sit y   Moh amm ed  V,  Rabat,   Moroc co,   in  2 003  where   he   d eve lop ed  his  Ma ster’ s  Projec t   at   the   ICI  Com pan y ,   Morocc o.   He  rec ei v ed  a  PhD   in  20 07  f rom   the   Univer sit y   Moham m ed   V  -   Agdal,   Rabat,   Morocc o  in  co ll abor at ion  wit h  the   Pol y techni c  Univer sit y   o f  Ca ta lonia  (UP C) ,   Spain.   He  joi n e d  the   Facul t y   o f  Scie nce s  of  Kénit ra ,   Depa rt m ent   of  Com pu te r  Scie n ce   and   Mathe m at i cs,   Ib nTofa i l  Univer s ity ,   Morocc o ,   a s  an  As s oci ate  Profess or  in  Ma rch   2009,   he   is   the   La bor at or y   h ea d  at   L aRIT   (L abor at or y   for  Re sea rch   in  Com puti ng  and  Telecom m unic at ions)   in  th e  Fa cul t y   of   Kénit r a, a nd   Me m ber   of  Pole   of C om pet enc es  ST IC  Morocc o .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.