I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o I n fo r m ati c s   an d   C o mmu n i c ati o n   Te c h n o l o gy  (I J - I C T)   V o l .   6 ,   N o .   2 A ugus t   201 7 ,   pp 76 ~8 5   IS S N :   2252 - 8776 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j i c t . v 6i 2 . pp 76 - 8 5             76       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s j o ur nal . c om / on l i n e / i nde x . php/ IJ ICT   E n e r g y   Op t i m i z a t i o n   o f   R o u t i n g   P r o t o c o l i n   W i r e l e s s Sens o r   N e t w o r k s       F ati m Es - s ab e r y * ,   H i c h am   O u c h i tac h e n ,   A b d e l l ati f   H ai r   F a c ul t y   o f   S c i e nc e s   a nd  T e c hno l o gy ,   S ul t a M o ul a y   S l i m a n e   U n i v e r s i t y ,   B . P .   523 ,   B e n i   M e l l a l ,   M o r o c c o .       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 F e b   14,   2 017   R e v i s e J un   26 ,   2017   A c c e pt e J ul   1 5,   2017     T he   hi e r a r c hi c a l   r o ut i ng   o f   da t a   i n   W S N s   i s   a   s pe c i f i c   c l a s s   o f   r o ut i ng   pr o t o c o l s   i t   e nc o m pa s s e s   s o l ut i o ns   t h a t   t a ke   a   r e s t r uc t u r i ng   o f   t he   phy s i c a l   ne t w o r k   i n   a   l o g i c a l   hi e r a r c hy   s y s t e m   f o r   t h e   o pt i m i z a t i o o f   t he   c o ns um - pt i o n   o f   e n e r g y .   S e v e r a l   h i e r a r c hi c a l   r o ut i ng   s o l ut i o ns   p r o po s e d,   n a m e l y :   t he   pr o t o c o l   L E A C H   ( L o w   E ne r gy   A da pt i v e   C l us t e r i ng   H i e r a r c hy )   c o ns i s t   o f   di v i d i ng   t he   ne t w o r k   i di s t r i but e d   c l u s t e r s   a t   o ne   po i n   o r de r   o f   f a s t e r   d a t a   de l i v e r y   a nd  P E G A S I S   pr o t o c o l   ( P o w e r - E f f i c i e nt   G a t he r i ng   i S e n s o r   I n f o r m a t i o S y s t e m s )   w h i c us e s   t h e   pr i nc i p l e   o f   c o ns t r uc t i ng   a   c ha i n s   s e ns o r   no de .   O ur   c o nt r i bu t i o c o ns i s t s   o f   a   hi e r a r c hi c a l   r o ut i ng   pr o t o c o l ,   w hi c i s   t he   m i n i m i z a t i o o f   t h e   e ne r g y   c o ns um pt i o by   r e d uc i ng   t he   t r a ns m i s s i o n   di s t a nc e   o f   da t a   a nd   r e d uc i ng   t he   da t a   de l i v e r y   t i m e .   O ur   s o l ut i o c o m bi ne s   t h e   t w o   hi e r a r c hi c a l   r o ut i ng   a ppr o a c he s :   c h a i n   b a s e a ppr o a c a nd   t he   c l us t e r   ba s e d   a p pr o a c h.   O u r   a pp r o a c a l l o w s   f o r   m ul t i - ho c om m uni c a t i o ns ,   i nt r a -   a nd   i n t e r c l us t e r ,   a nd   a   c o l l a bo r a t i v e   a g g r e g a t i o n   o f   da t a   i n   e a c C l us t e r ,   a nd   a   c o l l a bo r a t i v e   a g g r e g a t i o n   o f   da t a   a t   e a c s e n s o r   no de .   Ke y w or d s :   H i e r a r c hi c a l   r o ut i n g   L E A CH     O pt i m i z a t i o o f   e n e r gy   P E G A S IS   W S N s     C opy r i gh t   ©   201 7   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 :   F a t i m a   E s - s a b e r y ,     L a bo r a t o r y   of   A ppl i e m a t h e m a t i c s   a nd  S c i e n t i f i c   Ca l c ul a t i o n,   F a c ul t y   of   S c i e n c e s   a n d   T e c hn o l o g y ,   S ul t a M o ul a y   S l i m a n e   U n i v e r s i t y ,   B . P .   523 ,   B e ni   M e l l a l ,   M o r o c c o .   E m a i l :   f a t i m a . e s s a b e y @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     W i r e l e s s   s e n s o n e t w o r ks   (W S N c o n s i s t   o f   a   l a r ge   n u m b e r   of   de v i c e s   kn o w n   a s   s e n s o r s .   T h e s e   a r e   e qui ppe w i t t h e   a b i l i t y   t o   c o l l e c t   ph y s i c a l   qu a n t i t i e s   s uc a s   t e m pe ra t u r e ,   p r e s s ur e ,   pH ,   e t c .   i a   s t udy   a r e a .   T h e n,   t h e y   pe r f o r m   a   p r o c e s s i n g   o t h e   c o l l e c t e da t a   b e fo r e   t h e y   c o o p e r a t e   a m o n g   t h e m   t o   r o ut e   i t   t o   a   c o n t r o l   c e n t e c a l l e d   b a s e   s t a t i o n.   D ue   t o   t h e   s m a l l   s i z e   o f   t he   s e n s o r s   a n d   t h e i l o w   c o s t   of   pr o duc t i o n,   W S N   off e r   n um e r o us   p r a c t i c a l   a pp l i c a t i o n s ;   t h e s e   a ppl i c a t i o n s   m a y   be   s e n s i t i v e   e s pe c i a l l y   i n   t h e   m i l i t a r y ,   m e di c a l ,   e n v i r o n m e n t a l ,   e t c .   [1 ].   D ue   t o   t h e   m i ni a t u r i z a t i o n   c o n s t ra i nt s   [2],   t h e   n o de s   t y pi c a l l y   h a v e   v e r y   l i m i t e r e s o ur c e s   i t e rm s   of   c o m put i n g   c a pa c i t y ,   da t a   s t o ra ge   s pa c e ,   t r a n s m i s s i o n   a n e n e r gy   f l ow .   T h e s e   l i m i t s   a r e   p a rt   o f   t h e   r e s e a r c que s t i o n s   i t h e   f i e l d   o f   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r ks .   I p a r t i c u l a r,   t h e   c o n s t ra i nt   l i n ke t o   e n e r gy   i s   a   f un da m e nt a l   p r o b l e m .   I n de e d,   a l l   e l e m e nt s   n e e e n e rgy   t o   o pe r a t e ;   t h e   c o n t r o l   o f   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   a   n o de   r e m a i n s   a   m a j o r   p r o b l e m   fo r   m a x i m i z i n i t s   l i f e t i m e   [3 - 5].   H i e ra r c h i c a l   r o ut i ng  i s   c o n s i de r e a s   a   pow e r f ul   t o o l   a s   r e ga rds   t o   t h e   m i ni m i z a t i o n   o f   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o c o m pa r e t o   o t h e r   t y pe s   of   r o ut i n g .   O ur  c o n t ri b ut i o i s   t o   p r o po s e   a   n e w   h y b r i a pp r o a c h   b a s e o n   hi e ra r c hi c a l   p r o t o c o l s   [ 6 - 9].           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - ICT     IS S N :   2252 - 8776       E ne r g y   O p t i m i z at i on  o f   R ou t i n P r ot o c ol s   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   Ne t w or k s   ( F at i m E s - s a be r y )   77   2.   M O D E O F   EN ER G Y   C O N S U M P TI O N   T h e   s e n s o r   n o de   c o n s u m e s   e n e r gy   t o   pe r f o r m   t hr e e   m a i t a s ks :   de t e c t i n g ,   c o m m u n i c a t i o n   a n d   d a t a   pr o c e s s i n g.   T h e   e n e r gy   us e f o r   t h e   de t e c t i o n   o f   p h y s i c a l   p h e n o m e na   i s   n o t   v e r y   i m po rt a nt .   A s   w e l l   a s   t h e   o n e   us e f o r   t h e   t r e a t m e n t   i s   l o w e r   t h a t h e   e n e rgy   of   c o m m u n i c a t i o n .   F o e xa m pl e ,   t h e   n e c e s s a r y   e n e r gy   t t r a n s m i t   1K B   o v e r   a   di s t a n c e   o f   100m   i s   a p p r o xi m a t e l y   e qui v a l e n t   t o   t h e   e n e r gy   n e e de t o   ru 3   m i l l i o n   i n s t r uc t i o n s   w i t h   a   s pe e o f   100  m i l l i o n   i n s t r uc t i o n s   pe r   s e c o n d.   W hi l e   t h e   n e c e s s a r y   e n e r gy   fo r   p r o c e s s i n t h e   da t a   i s   c a l c ul a t e b y   a ppl y i n t h e   f o l l ow i n f o r m ul a   :       E DA = 5 n a n o j o u l e   1   bi t                   (1)     S i n c e   c o m m u ni c a t i o n s   di s s i p a t e   m uc m o r e   e n e r gy   t ha n   o t h e t a s ks ,   a   po w e r   r a d i o ’s   c o n s um p t i o m o de l   i s   p r o po s e by   H e i n z e l m a e t   a l .   [1 0]   T hus ,   t h e   ne c e s s a r y   e n e r g i e s   t o   e m i t   E tx   a nd   r e c e i ve   E rx   m e s s a ge s   a r e   g i v e n   by   :   T o   s e n d   a   m e s s a ge   o f   k   b i t s   o v e a   d i s t a nc e   o f   d   m e t e r s ,   t h e   t ra n s m i t t e c o n s u m e s :       E tx ( k , d )     = E tx el ec ( k )   + E tx am p ( k , d )       =   k . E el ec     + k . E fs . d 2       si     d < d 0           (2)   =     k . E el ec + k . E am p . d 4 si     d d 0     T o   r e c e i v e   a   m e s s a ge   o f   b i t s ,   t h e   r e c e i ve r   c o n s um e s :     E rx ( k ) = k . E el ec                   (3)     W h e r e   E tx el ec ( k )   It   i s   t h e   e n e r gy   t r a n s m i s s i o n E tx am p ( k , d )   It   i s   t h e   a m p l i f i c a t i o n   e n e r gy   E el ec   i 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   b i t   a n E fs   i s   t h e   s i g na l   a m p l i f i c a t i o n   i a   l o w e r   di s t a n c e   t o   t h e   t hr e s h o l di s t a n c e d 0 .   If   t h e   d i s t a n c e   t r a n s m i s s i o n   i s   s upe r i o r   t o   d 0   t h e   a m pl i f i c a t i o n   E am p   i s   us e S uc h   a s :     d 0 = E fs E amp                   (4)           F i gu r e   1 .   A   m o de l   o f   e n e r gy   c o n s um pt i o n       3.   H Y B R I D   A P P R O A C H   P R O P O S ED   A f t e r   a na l y z i n t h e   t w o   a l go ri t hm s   (L E A CH   a n d   P E G A S IS [3 , 6],   w e   n o t i c e t ha t   w e   c a i m p r o ve   t h e   f i r s t   p r o t o c o l   (L E A CH by   a ppl y i n g   t h e   c o n c e pt   o f   t h e   s e c o n d   p r o t o c o l   (P E G A S IS )   w i t h i g r o ups   (c l us t e r a n d   a t   t h e   l e v e l   o f   c l us t e r   h e a ds ,   t hi s   l e a ds   us   t o   p ro pos e   a   n e w   h y b r i p r o t o c o l   w h i c h   c o m b i n e s   t h e   a dv a n t a ge s   o f   t w o   b r o a a pp r o a c h e s   w h i c h   a r e   (c l us t e r e a p pr o a c h a n d   (c h a i n e a pp r o a c h ) .     3. 1 .   B as i c   C o n c e p ts   o O u r   P r o to c o l   T h e   p r o po s e a l go r i t hm   c o n s i s t s   o f   c o m b i ni n g   t h e   t w o   p r o t o c o l s   P E G A S IS   a n d   L E A CH   a c c o r di n g   t o   t w o   m a j o r   s t e ps :   S te p   1:   A p p l i c ati o n   o P EG A S I S   w i th i n   th e   c l u s te r   T h e   o r ga ni z a t i o o f   t h e   n o de s   t h o s e   b e l o n t o   t h e   s a m e   g r o up  (c l us t e r)   i a   c ha i c a i m p r o v e   a n r e gul a t e   t h e   e n e r gy   di s s i pa t i o n ,   w h i c r e duc e s   t h e   l o a d   i nt o   c l us t e r - h e a d .   A c t ua l l y ,   t h e   n o de s   c o m m uni c a t e   o n l y   w i t t h e i r   c l o s e   n e i g h b o r s   a n d   n o t   di r e c t l y   w i t h   t h e i r   c l us t e r - h e a d,   w h i c s a v e s   t h e   e n e r ge t i c   c o n s um pt i o a nd   o ff e r s   b e t t e us e   o f   t h e   b a ndw i dt h .   T h e   a gg r e ga t i o o f   da t a   a t   e a c n o de   b e t w e e n   n o de s   a n d   c l us t e r - h e a d ,   t hi s   i s   t h e   c o n s e que n c e   o f   pr e s e r v i n g   e n e r gy   r e s e r v e s   i t h e   n o de s   a n c l us t e r - h e a d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8776   IJ - ICT     V o l .   6 ,   N o .   2,     A u gus t   2017   :     76    85   78   T h e   f i gu r e   2   s h o w s   h o w   t h e   n o de s   a r e   o r ga ni z e i g r o ups   ( c l us t e r s ),   t h e   C0   n o de   t r a n s m i t s   i t s   d a t a   t o   i t s   n e a r e s t   n e i g h b o r   C1 ,   C a gg r e ga t e s   t h e   d a t a   r e c e i v e w i t h   i t s   o w n   a n t r a n s m i t s   t h e m   t o   i t s   n e i g h b o r   unt i l   t h e y   r e a c t h e   l e a de n o de   w h i c t ra n s m i t s   t h e m   t o   t h e   CH ( c l us t e r - h e a d ) .   S o   i t hi s   f i r s t   o r ga ni z a t i o na l   s t e (c h a i n   g r o up) ,   a l l   n o de s   i t h e   c l us t e r   w i l l   t ra n s m i t   t h e i r   da t a   c o l l e c t e i n   t h e i r   r e s pe c t i v e   C H s   ( c l us t e r - h e a d s)   by   c o n n e c t i ng  t h e m   t hr o ug t h e   c ha i n,   w h i l e   e a c h   C H   r e c e i v e   t h e   c o l l e c t e d a t a   b y   t h e   l e a de n o de   (t h e   n e a r e s t   n o de   CH o f   t h e   c ha i n.           F i gu r e   2 .   N o de s   t h a t   a r e   o rga ni z e i g r o ups   (c l us t e r s )       U n l i ke   L E A CH ,   t h e   num b e o f   n o de s   t h a t   c o m m u ni c a t e   w i t c l us t e r - h e a d   r e duc e t o   o n e   n o de   ( t h e   l e a de n o de ).   T h i s   i m pl i e s   a   b e t t e r   e n e r gy ’s   s a ve   a n p r o l o n g s   t h e   l i f e   of   t h e   c l us t e r - h e a ds ,   b e c a us e   i f   t h e y   di e   (t h e i r   e n e r gy   r e s e r v e   e xh a us t e d) ,   a l l   n o de s   i n   t h e   c l us t e r   w i l l   l o s e   t h e i c o m m u n i c a t i o w i t t h e   b a s e   s t a t i o a n t h e r e f o r e   t h e   e nt i r e   c l us t e r   i s   c o n s i de r e i n v a l i d .   I o ur  p r o t o c o l ,   w e   a do pt e t h e   c o n c e pt   of   r a ndo m   r o t a t i n g   o f   t h e   r o l e   o f   c l us t e r - h e a d   p r o po s e by   L E A C H   [14],   w h i c r e gul a t e s   t h e   e n e r gy   di s s i pa t i o a n d   pr e v e n t s   t h e   n o de s   c h o s e n   a s   c l us t e r - h e a ds   t o   di e   qui c k l y .   H ow e ve r ,   i n   c o n t ra s t   t o   L E A CH ,   w e   r e us e t h e   c o n c e pt   o f   P E G A S IS   [2 ] ,   1 4],   by   o r ga ni z i n g   c l us t e n o de s   a s   a   c h a i n,   w h i c h a s   t h e   e f fe c t   of   pr e v e n t i n g   o n l y   t h e   f a rt h e s t   n o de s   o f   c l us t e r - h e a ds   t o   e xha us t   t h e i e n e r gy   s u ppl y .   Co n c e rn i ng   t h e   a c c e s s   t o   t h e   m e di u m   (M e di a   A c c e s s ),   w e   ha v e   us e t h e   s a m e   m e t h o p r o po s e i L E A CH   [14]  w h e r e   c l us t e r - h e a ds   e s t a b l i s h   a   t r a n s m i s s i o n   p l a n   ( T D M A   s c h e dul e w hi c a s s i g n s   t o   e a c n o de   t h e   e xa c t   t i m e   du ri n w hi c i t   h a s   t o   t r a n s m i t   i t s   c o l l e c t e d   da t a .   T hi s   a l l o w s   n o de s   t o   t urn   o f f   t h e i r a d i o   a n t e nn a s   a n d   go   t o   t h e   s l e e p y   s t a t e ,   w hi c h   w i l l   h e l t o   s a v e   m o r e   e n e r gy .   A ddi t i o na l l y ,   T D M A   s c h e dul e   w i l l   a l l o w   us   t o   a v o i t h e   c o l l i s i o a n d   i nt e r f e r e n c e   p r o b l e m s   b e t w e e n   c l us t e r   n o de s .   S te p   2:   A p p l i c ati o n   o P EG A S I S   at   C l u s te r   h e ad s   l e v e l   T h e   p ri n c i pl e   o f   t h i s   s e c o n s t e i s   t o   o r g a ni z e   c l us t e h e a n o de s   a s   a   c l o s e l y   n e i g h b o r   c h a i n.   I o r de r   t o   p r e v e n t   t h e   f a rt h e s t   c l us t e r - h e a ds   f r o m   t h e   b a s e   s t a t i o n   t o   di e   qui c kl y ,   t h e r e by ,   a gg r e ga t i n t h e   d a t a   a t   e a c c l us t e r - h e a d   r e duc e s   t h e   n u m b e r   o f   t ra n s m i s s i o n s   t o   t h e   b a s e   s t a t i o t o   a   s i n g l e   t r a n s m i s s i o c a rr i e d   o ut   by   t h e   c l us t e r - h e a d   l e a de o f   t h e   c ha i n,   w h i c h   a l s o   r e du c e s   t h e   l o a o n   t h e   b a s e   s t a t i o n .   T h i s   a l l o w s   t s a v e   a n d   t o   r e gu l a t e   t h e   e n e r gy   c o n s um p t i o by   c l us t e r - h e a d s .   T h e   b e l ow   f i gur e   s h o w s   h o w   t h e   c l us t e r - h e a ds   n o de s   w i l l   b e   o r ga ni z e d ,   t h e   n o de   CH 0 t ra n s m i t s   i t s   da t a   t o   i t s   n e a r e s t   n e i g h b o r   CH 1 CH 1   a gg r e ga t e s   t h e   d a t a   r e c e i v e d   w i t i t s   o w n   a n d   t ra n s m i t s   t h e m   t o   i t s   n e i g h b o u nt i l   t h e   c l us t e r - h e a d   l e a de w h i c t ra n s m i t s   t h e m   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   S o   i t hi s   f i r s t   o r g a n i z a t i o n a l   s t e (c ha i n   g r o up),   a l l   c l us t e r - h e a ds   n o de s   w i l l   t r a n s m i t   t h e i c o l l e c t e da t a   r e s pe c t i v e l y   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   by   b e i n c o nn e c t e t o   t h e   c h a i n ,   w h i l e   t h e   b a s e   s t a t i o m us t   r e c e i ve   t h e   d a t a   c o l l e c t e by   t h e   l e a de r   n o de   (t h e   c l o s e s t   n o de   b a s e   s t a t i o n )   i t h e   c h a i n.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - ICT     IS S N :   2252 - 8776       E ne r g y   O p t i m i z at i on  o f   R ou t i n P r ot o c ol s   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   Ne t w or k s   ( F at i m E s - s a be r y )   79       F i gu r e   3 .   O r g a n i z a t i o n   o f   c l us t e h e a ds   a s   c h a i n       T o   s um m a ri z e ,   o ur  a p p r o a c i s   us e t o   i m p r o v e   t h e   L E A C H   pr o t o c o l   by   us i n g   b a s i c   c o n c e pt s   of  P E G A S IS   p r o t o c o l ,   t hi s   i m p r o ve m e n t   c a c ha n ge   i n   t h e   L E A CH ’s   t o p o l o g y   a s   s h o w n   i t h e   f i gu r e   b e l ow   :           F i gu r e   4 .   T o po l o g y   of   o ur   h y b r i a pp r o a c h       3. 2 .   A p p r o ac h   o F o r m i n G r o u p   i n   C h ai n   T h e   c o n s t r uc t i o n   o f   gr o ups   a n d   c ha i n s   c a n   b e   pe r f o r m e d   i n   a   di s t ri b ut e w a y   by   c l us t e r - h e a ds   (c l us t e h e a ds o r   i a   c e nt r a l i z e m a nn e r   b y   t h e   b a s e   s t a t i o n .   F o r   b e s t   r e s ul t s   i t e rm s   o f   a e qua l   d i s t r i b ut i o of   n o de s   b e t w e e n   c l us t e r s ,   w e   c h o o s e   t h e   c e nt r a l i z e a pp r o a c p r o po s e by   L E A CH pr o t o c o l   [13]  w h e r e   e a c h   n o de   s e n ds   a   da t a   pa c ke t   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n   c o n t a i ni n g   t h e   i de nt i f i e o f   t h e   n o de ,   t h e   r e s e r v e   e n e r gy   a n d   t h e   l o c a t i o n   o t h e   n e t w o r (us i ng  f o e xa m pl e   t h e   G l o b a l   P o s i t i o n i n g   s y s t e m ).   T h e   b a s e   s t a t i o n   w i l l   pe r f o r m   a n   o pt i m i z a t i o n   a l go r i t hm   t o   f o r m   g r o ups   (c l us t e r s ).   T h e   o pt i m um   c l us t e de t e rm i na t i o a l go ri t hm   i s   N P - c o m pl e a pp r o xi m a t i o n   a l go r i t h m   (N P - H A R D ),   s uc h   a s   t h e   T A B O O   s e a r c h   a l go r i t h m   o r   s i m u l a t e s uc c e s s   a l go ri t hm   (s i m ul a t e a nn e a l i n g ),   w h i c h   do e s   n o t   g i v e   us   a c c ura t e   r e s ul t s   b ut   c l o s e   t o   o pt i m a l .   T h e r e f o r e ,   t hi s   c e n t ra l i z e m e t h o o f   fo r m i ng  g r o up  de t e rm i n e s ,   f r o m   t h e   e xa c t   po s i t i o n   o f   t h e   n o de s ,   t h e   o pt i m a l   c o n f i gu r a t i o n   t o   m i ni m i z e   e n e rgy   e xpe n d e d.   O n c e   t h e   g r o ups   a r e   f o r m e d,   t h e   b a s e   s t a t i o n   w i l l   s w i t c h   t o   t h e   e l i s i o n   o f   c l us t e r - h e a ds .   T h o s e   n o de s   a r e   s e l e c t e i n   a   v e r y   s i m pl e   m a nn e w h e r e   o n l y   t h e   n o de   t ha t   h a s   t h e   l a rge s t   e n e r gy   r e s e r v e   i s   e l i gi b l e   t o   b e c o m e   t h e   n e x t   h e a d   c l us t e r.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8776   IJ - ICT     V o l .   6 ,   N o .   2,     A u gus t   2017   :     76    85   80       F i gu r e   5 .   S t e ps   o f   g r o upi n g   c l us t e r s ,   a s   c h a i by   b a s e   s t a t i o n       F o r   t h e   f o r m a t i o o f   c h a nn e l s ,   w e   a do pt e t h e   s a m e   i de a   us e i P E G A S IS ,   w h e r e   n o de s   o f   t h e   s a m e   g r o up  f o r m   a   c ha i n   o f   c l o s e s t   n e i g h b o r s   f o r   m a na g i ng  i n t ra - c l us t e r   c o m m u ni c a t i o n   a n c l us t e r - h e a ds   n o de s   f o r m   a   c ha i i o r de t o   m a n a ge   i nt e r - c l us t e c o m m u ni c a t i o n s .   T h e   i de a   i s   t h a t   e a c n o de   r e c e i v e s   da t a   f r o m   o n e   o f   i t s   n e i g h b o r s ,   m e r ge s   ( a gg r e ga t e d)  da t a   o f   t h e s e   w i t h   i t s   o w n   da t a   a nd  s e nds   i n   t u rn  t o   i t s   o t h e r   n e i g h b o r   i n   t h e   c ha i n.   T h e   o pe r a t i o o f   a ggr e ga t i o n   i s   pe r f o rm e a t   e a c n o de   i n   o r de r   t o   e l i m i n a t e   r e du n da nt   i n f o r m a t i o a nd  r e duc e   t h e   a m o unt   o f   da t a   e xc h a nge f o r   c on s e r v i ng  e n e rg y.           F i gu r e   6 .   S t a ge s   o f   e xe c ut i o n   o f   o ur   h y b r i a pp r o a c h       3. 2 . 1.   I n i ti al i z at i o n   S te p   T h e   i n i t i a l i z a t i o s t e p   b e gi n s   w i t t h e   c r e a t i o o f   t h e   g r o up s   i w h i c w e   a do pt   t h e   s a m e   a pp r o a c h   us e i c e n t ra l i z e d   L E A CH - C,   w h e r e   t h e   b a s e   s t a t i o n   us e s   t h e   s i m ul a t e d   s uc c e s s   t o   fo r m   g r o ups .   T h i s   a pp r o a c p r o v i de s   a   b e t t e r   r e s ul t   c o m pa r e t o   t h e   di s t ri b ut e a pp r o a c h ,   us e i n   L E A CH ,   i n   t e rm s   o f   f o r m i n g   gr o ups   a n d   e n e r gy   c o n s e r v a t i o n.   A f t e t h e   f o r m a t i o o f   gr o u ps ,   c l us t e r - h e a ds   a r e   s e l e c t e i a   s i m pl i f i e w a y   w h e r e   o n l y   t h e   n o de   t ha t   h a s   t h e   l a r ge s t   r e s e r v e   o f   e n e r gy   a m o ng  t h e   n o de s   o f   t h e   s a m e   g r o up,   i s   e l e c t e d.   T h e w e   a ppr o a c h   t h e   c o n s t ruc t i o o f   t w o   c h a i n s ,   c ha i l i n ke t h e   s a m e   c l us t e m e m b e r   n o de s   a n d   o t h e n o de s   l i nke t h e   c l us t e r - h e a d s   w h e r e   a   c e n t ra l i z e m e t h o i s   f o l l o w e i n   w hi c t h e   b a s e   s t a t i o us e s   t h e   i n f o r m a t i o n   s e n t   by   t h e   n o de s   t o   fo r m   c h a i n   us i n t h e   c ha i n   f o r m i n a l go r i t h m   p r o po s e by   P E G A S IS   a l go ri t hm .   W e   us e d   t h e   t i m e   m u l t i pl e xi n g   t e c hni que   a s   a   m e a t o   a c c e s s   t o   t h e   m e di um .   T hi s   t e c hn i que   c o n s i s t s   o f   b ui l di n g   a   T D M A   t a b l e   t o   s ha r e   t ra n s m i s s i o t i m e   o n   e a c h   n o de .   S i n c e   e a c n o de   k n o w s   i n   a dv a n c e   t h e   t i m e   s l o t   t ha t   w i l l   o c c up y ,   t h e n   i t   a l l o w s   t h e   n o de   t o   s w i t c h   t o   t h e   s t a t e   a s l e e p”   du ri n i dl e   s l o t .   O ur  a pp r o a c i s   t o   c r e a t e   T D M A   t a b l e   f o e a c g r o up,   a n d   w i l l   b e   b r o a dc a s t   t o   a l l   n o de s   b e l o n gi n g   t o   i t   a nd  a n o t h e r   T D M A   t a b l e   c r e a t e a t   t h e   b a s e   s t a t i o n   l e v e l   t o   m a na ge   c l us t e r - h e a ds   n o de s   t ha t   f o r m   t h e   c h a nn e l   o t h e   c l o s e s t   n e i g h b o r   f o r   t r a n s m i t t i n g   t h e   d a t a   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .     3. 2 . 2.   Tr an s m i s s i o n   S te p   T h e   t ra n s m i s s i o s t e i s   d i v i de i nt o   s e ve r a l   i t e ra t i o n s   i w hi c n o de s   w i l l   t ra n s m i t   t h e i r   c o l l e c t e d   da t a ,   t hr o ug t h e   c ha i n,   t o   t h e   c l us t e r - h e a ds .   I a ddi t i o n ,   t h e s e   c l us t e r - h e a ds   t ra n s m i t   i t u rn ,   t h e i d a t a   t hr o ugh  t h e   c h a i n   t h e y   fo r m   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n.   I e a c i t e ra t i o n ,   a   n o de   t r a n s m i t s   a t   l e a s t   o n e   da t a   p a c ke t   duri n g   i t s   t i m e   s l o t   p r e v i o us l y   a l l o c a t e by   t h e   b a s e   s t a t i o n.   K n o w i n t h a t   t h e   t i m e   s l o t   a l l o c a t e t o   e a c h   n o de   i s   c o n s t a n t ,   t h e   t i m e   f o e a c i t e r a t i o o f   t ra n s m i s s i o w i l l   o bv i o us l y   de pe n o t h e   n u m b e o f   e xi s t i n g   n o de s   i n   e a c h   c l us t e a n t h e   n u m b e r   o f   c l us t e r - h e a ds .   T o   r e duc e   e n e r gy   c o n s um p t i o du ri n d a t a   t r a n s m i s s i o n ,   e a c n o de   w i l l   a dj us t   t h e   po w e r   of   i t s   ra di o   a n t e nn a   s o   t ha t   i t   c a o nl y   t r a n s m i t   t o   i t s   n e a r e s t   n e i g h b o r s ,   u n l i ke   t h e   L E A C H   pr o t o c o l   w h e r e   t h e   f a r t h e s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - ICT     IS S N :   2252 - 8776       E ne r g y   O p t i m i z at i on  o f   R ou t i n P r ot o c ol s   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   Ne t w or k s   ( F at i m E s - s a be r y )   81   n o de s   f r o m   c l us t e r - h e a ds   a n d   b a s e   s t a t i o l o s e   a   l o t   o f   e n e r gy   i o r de t o   t r a n s m i t   t h e i da t a .   T h e   us e   o T D M A   s c h e dul e   c r e a t e d   by   t h e   b a s e   s t a t i o w i l l   a l l o w   t h e   n o de s   t h e   a b i l i t y   t o   t u rn  o f f   t h e i ra di o   a nt e nna s   a s   t h e y   w a i t   f o t h e i t r a n s m i s s i o t i m e .   T h i s   t h e a l l o w s   t h e   n o de   t o   s w i t c t o   t h e   s t a t e   a   s l e e p”   du r i ng   i d l e   s l o t .   T h us ,   t h e   e n e r gy   l o s t   due   t o   l i s t e ni n g   o s t a t e s   (o ve rh e a r i n g a n d   p a s s i v e   l i s t e n i ng   (i d l e i s   a v o i de d.   I c o n t ra s t   t o   L E A CH ,   t h e   c l us t e r - h e a ds   c a t u rn  o f f   t h e i a nt e nna e   u n t i l   t h e   a rri v a l   o f   t h e   d a t a   c o l l e c t e by   t h e   c h a i n   o f   n o de s   a n d   i t   a l l o w s   us   t o   c o n s e r v e   m o r e   e n e r gy .   T h e   t ra n s m i s s i o p ha s e   i o u a pp r o a c i s   di v i de i n t o   t w o   s t a ge s :   t h e   f i r s t   s t a ge   c o n c e rn s   t h e   i n t ra _c l us t e r   t ra n s m i s s i o a nd  t h e   s e c o n s t a ge   c o n c e r n s   t h e   i n t e r - c l us t e r   t r a n s m i s s i o n .   I n   t h e   f i r s t   s t a ge ,   t h e   m e m b e r s   o f   e a c c l us t e n o de   t ra n s m i t   t h e i c o l l e c t e da t a   t hr o ug t h e   c h a i t o   t h e i c l us t e r - h e a d .   A f t e r   t h e   c l us t e r - h e a ds   r e c e i v e s   da t a ,   t h e   t r a n s m i s s i o p r o c e s s   pr o c e e ds   t o   t h e   s e c o n s t e p   o f   t ra n s m i t t i ng  t h e   c o l l e c t e d   da t a   by   t h e   c l us t e r - h e a ds   t hr o ug h   t h e   c h a nn e l   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   W e   c a s u m m a r i z e   t hi s   p ha s e   by   t h e   fo l l ow i n g:   a.   D a t a   c o l l e c t e t hr o ug h   t h e   s e n s o n o de s .   b.   T r a n s f e r   o f   a gg r e g a t e a n d   c o l l e c t e da t a   f r o m   n e i g h b o r i n g   n o de s   t hr o ug h   t h e   c h a i n   t o   c l us t e r - h e a d s .     c.   T h e   c l us t e r - h e a d s   t ra n s m i t   t h e   r e c e i ve da t a   f r o m   t h e   c l o s e s t   n e i g h b o r   t hr o ug h   t h e   c ha i t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .       4.   P ER F O R M A N C EV A LU A TI O N   O F   O U R   A P P R O A C H   T h e   s i m ul a t i o n   o f   o ur   h y b r i a l go r i t hm   i s   t h e   m o s t   i m po rt a nt   s t a ge   i n   o u r   w o r s i n c e   w e   c a n   p r o v e   t h e   i m p r o v e m e n t s   m a de   i t e rm s   o f   e n e r gy   s a v i n gs   a nd  o v e r a l l   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r us i n g   t h e   r e s ul t s   pr o v i de d.   T h e   pe r f o r m a n c e   a na l y s i s   of   o ur   h y b r i r o ut i ng   a l go r i t hm   i s   e v a l ua t e us i ng  M A T L A B .   T h e   r e s ul t s   f r o m   t h e   s i m ul a t i o a r e   c o m pa r e w i t L E A CH   a l go ri t hm s   a n d   P E G A S IS   i t e r m s   o f   n e t w o r l i f e t i m e .     4. 1 .   S i mu l ati o n   En v i r o n m e n   In  t h i s   s i m ul a t i o n,   o ur  e xpe r i m e nt a l   m o de l   i s   b ui l t   o 100   n o de s   r a n do m l y   di s t r i b ut e d;   t h e   f o l l ow i n g   f i gur e   s h o w s   a   ra n do m   n e t w o r o f   100  n o de s .   T h e   b a s e   s t a t i o n   i s   l o c a t e a t   (25 . 150)   i n   a   f i e l o f   50m   50m ,   a n d   l o c a t e a t   (50 ,   300)   i a   f i e l d   o f   100m   1 00m .   T h e   s i m ul a t i o n s   pe r f o r m e d   t o   de t e r m i n e   t h e   n u m b e r   o c o m m uni c a t i o r o unds   w h e 1% ,   20% ,   50 a n d   1 00%   o f   n o de s   di e   i o u h y b r i d   p r o t o c o l .   B y   c o m pa r i n g   t h e   r e s ul t   w i t h   b o t L E A CH   a n d   P E G A S IS   p r o t o c o l s .           F i gu r e   7 .   M o de l   o f   e xpe r i m e n t a t i o n       W e   a s s um e   t ha t   a l l   n o de s   h a v e   a   f i xe po s i t i o n   t hr o ug h o ut   t h e   s i m u l a t i o n   pe r i o d.   O u s i m ul a t i o m o de l   us e s   t h e   s a m e   p a r a m e t e r s   m e nt i o n e d   i [14] ,   s u m m a ri z e i t h e   t a b l e   b e l ow :             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8776   IJ - ICT     V o l .   6 ,   N o .   2,     A u gus t   2017   :     76    85   82   T a b l e   1 .   S i m u l a t i o p a r a m e t e r s   S i m u l a t i o n   p a ra m e t e rs   V a l u e   N e t w o rk   s u rf a c e   5 0 m   x   5 0 m   | |   1 0 0 m   x   1 0 0 m   L o c a t i o n   o f   t h e   b a s e   s t a t i o n   (2 5 , 1 5 0 | |   (5 0 , 3 0 0 )   N u m b e o s e n s o n o d e s   1 0 0   In i t i a l   e n e rg y   o f   t h e   s e n s o n o d e s   0 . 2 5 j o u l e   | |   0 . 5 j o u l e   N u m b e o g ro u p s   5   (b e c a u s e   p   (P e rc e n t a g e   o f   CH s ) = 0 . 0 5 )   D a t a   p a c k e t   s i z e   2 0 0 0   b i t s   E l e c t r o n i c   e n e rg y   t o   t ra n s m i t   a   b i t   5 0 n j o u l e   /   b i t   A m p l i f i c a t i o n   e n e rg y   1 0 n j o u l e / b i t   / m 2   | |   0 . 0 0 1 3 p j o u l e / b i t   / m 2   D a t a   a g g re g a t i o n   e n e rg y   5 n j o u l e   /   b i t       T h e   b a s e   s t a t i o i s   s e t   t o   100   m e t e r s   a b ov e   t h e   n e a r e s t   n o de   (X = 25,   Y = 150)   f o r   a   n e t w o r o f   50m   50m ,   t h e   s i z e   o f   a   pa c ke t   o f   da t a   i s   2000  b i t s .   E a c h   n o de   i n   t h e   n e t w o r w i l l   c o n s um e   e n e r gy   i n   c a s e   i t   w i l l   t r a n s m i t   d a t a   pa c ke t s   a s   w e l l   a s   i t h e   c a s e   w h e r e   i t   r e v i e w s   da t a   p a c ke t s   a l s o   w i t h o ut   f o r ge t t i ng   t h e   c a s e   w h e r e   i t   e xe c ut e s   da t a   p r o c e s s i n (c o l l e c t i o n   a nd  d a t a   a gg re ga t i o n).   T o   c a l c ul a t e   t h e   e n e r gy   e xpe n de fo r   e a c h   s e n di ng  t r a n s a c t i o o r e c e i v i n g   da t a ,   w e   us e t h e   m o de l   o f   ra di o   e n e r gy   di s s i pa t i o n   p r o po s e i n   [ 10].   Ini t i a l l y ,   a l l   n e t w o r n o de s   b e gi n   t h e   s i m ul a t i o n   w i t h   a n   e qu a l   e n e rgy   of   0. 25j   a n u nl i m i t e a m o unt   of   da t a   t o   b e   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n .   I a ddi t i o n,   t h e   e n e r gy   of   t h e   b a s e   s t a t i o i s   c o n s i de r e unl i m i t e d.   E a c n o de   us e s   i t s   l i m i t e e n e r gy   r e s e r v e   t hr o u gh o ut   t h e   s i m u l a t i o pe ri o d,   w hi c i m p l i e s   t h e   e xh a us t i o n   o f   i t .   T hus ,   a n y   n o de   t ha t   ha s   e x h a us t e i t s   e n e rg y   r e s e r v e   w i l l   b e   c o n s i de r e de a d.   T h e r e f o r e ,   i t   c a nn o t   t ra n s m i t   o r   r e c e i v e   da t a .       4. 2 .   Th e   R e s u l ts   o S i mu l ati o n     T o   c o m pa r e   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r b e t w e e n   t h e   t w o   a l g o r i t hm s   L E A CH   a n d   P E G A S IS   a n o u r   a l go ri t hm ,   w e   m e a s u r e t h e   r e s i dua l   e n e r gy   o f   s e n s o r   n o de s   f o r   e a c i t e ra t i o t o   de t e rm i n e   t h e   num b e o c o m m uni c a t i o n   r o u n ds   w h e n   1% ,   20% ,   50 a nd  100%   o f   n o de s   di e ,   w e   r e us e a n r e c o n f i gu r e a c c o r di n g   t o   o ur   p a r a m e t e r s ,   s i m u l a t i o i n f o r m a t i o L E A CH   a n P E G A S IS   pr o t o c o l s   pr o v i de i [10]   a nd  [1 4],   a nd  c o m pa r e w i t t h e   r e s ul t s   o f   o ur   s i m u l a t i o n,   t h e   r e s ul t   i s   g i v e a s   a   g ra p h   i b e l ow   F i gur e s :           F i gu r e   8 .   T h e   pe r f o r m a n c e   r e s ul t s   o f   a   n e t w o r o f   50m   50 m   w i t a i ni t i a l   e n e r gy   of   0. 25j   /   n o de                           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - ICT     IS S N :   2252 - 8776       E ne r g y   O p t i m i z at i on  o f   R ou t i n P r ot o c ol s   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   Ne t w or k s   ( F at i m E s - s a be r y )   83       F i gu r e   9 .   T h e   pe r f o r m a n c e   r e s ul t s   o f   a   n e t w o r o f   100m   1 0 0m   w i t a i n i t i a l   e n e r gy   of   0. 5J   /   n o de       B a s e o s i m ul a t i o r e s ul t s ,   w e   ha v e   s h o w n   t ha t   o ur  hy b r i a l go r i t hm   i m p r o v e s   t h e   e n e r gy   di s s i pa t i o i n s i de   a n d   o ut s i de   c l us t e r s ,   i n c r e a s e s   e n e r gy   ga i n,   a n d   e xt e n ds   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r f r o m   50%  t o   75%  c o m pa r e t o   t h e   L E A CH   pr o t o c o l   a n f r o m   10%  t o   17%  c o m pa r e t o   P E G A S IS   pr o t o c o l . It   r e m a i n s   t o   b e   n o t e t h a t   o u r   a l go r i t h m   p r o v i de t h e   b e s t   v a l ue ,   s i n c e   i t   i n c r e a s e s   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   n e t w o r c o m pa r e d   t o   L E A CH   p r o t o c o l ,   a nd   s i g ni f i c a nt l y   r e duc e s   t h e   e xt r e m e   l a t e n c y   i n t r o duc e by   t h e   p r o t o c o l   P E G A S IS .       5.   C O M P A R I S O N   O F   O U R   A P P R O A C H   WI TH   O TH ER   C L U S TER I N G   P R O T O C O LS   T o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   o ur   h y b r i d   a l go r i t hm   w e   w i l l   c o m pa r e   i t   w i t h   t h e   o t h e c l us t e r i ng  pr o t o c o l s   s uc h   a s   H E E D ,   T E E N ,   a n d   L E A CH - us i ng  t h e   s i m ul a t i o n .     5. 1 .   H e e d   P r o to c o l   O .   Y o un i s ,   S .   F a hm y   [8]  pr o po s e a   h i e r a r c h i c a l   c l us t e r i ng  p r o t o c o l   c a l l e H E E D .   T hi s   p r o t o c o l   r u n s   i a   di s t r i b ut e m a nn e r   a s   L E A CH ,   u n l i ke   t h e   c l us t e he a ds   e l e c t i o n   m o de   w h e r e   i t   us e s   a   f o r m ul a   t h a t   i n v o l ve s   e n e r gy   a n d   t h e   c o s t   of   c o m m uni c a t i o n .   T h us ,   o nl y   n o de s   w i t h   hi g h e e n e r gy   r e s i dua l   m a y   b e c o m e   c l us t e h e a d s . T h e   H E E D   a l go r i t hm   ru n s   i t hr e e   p h a s e s   :     I n i t i a l i z a ti o n :   t h e   a l go r i t h m   s e t s   a   C p r o b   t hr e s h o l t o   l i m i t   t h e   i ni t i a l   n u m b e r   o f   c l us t e h e a d s   b e c a us e   e a c h   n e t w o r n o de   c a l c ul a t e s   a   p r o b a b i l i t y   CH p r o b   t o   b e c o m e   c l us t e r   h e a d   by   t h e   n e x t   f o r m u l a :       CH p r o b =   C p r o b   E r es idu el l e E Max               (5)     w h e r e :         E Max   i s   t h e   i n i t i a l   e n e r gy   of   t h e   n o de .   E r es i d uel l e   i s   r e m a i n i n g   e n e rgy   o f   t h e   n o de .   CH p r o b   i s   a l w a y s   gr e a t e r   t h a a n   i n v e r s e   t hr e s h o l P m i n .     5. 2 .   TEEN   P r o to c o l   M a n j e s h w a a n d   A g ra w a l   [ 15]   p r o po s e a   t e c hni que   c a l l e d   c l us t e ri n g   T E E N   f o r   c r i t i c a l   a pp l i c a t i o n s   w h e r e   s o m e   c ha n ge   i n   s e t t i n gs   m a y   be   a b r upt .   T h e   n e t w o r a r c hi t e c t u r e   i s   b a s e o t h e   hi e ra r c h i c a l   g r o up   o s e v e r a l   l e v e l s   w h e r e   t h e   n e a r e s t   n o de s   f o r m   c l us t e r s .   T h e t hi s   c l us t e r i ng   p r o c e s s   i s   pa s s e d   t o   t h e   s e c o n l e v e l   un t i l   t h e   b a s e   s t a t i o di s e a s e   [15] .   A f t e r   t h e   f o r m i n g   o f   c l us t e r s ,   e a c c l us t e r - h e a t r a n s m i t s   t o   i t s   m e m b e r s   t w o   t hr e s h o l ds :   a   t hr e s h o l d   H t   ( h a rd  t hr e s h o l d) ,   w hi c i s   t h e   t hr e s h o l v a l ue   o f   t h e   m o n i t o r e d   pa ra m e t e a n d   a   t hr e s h o l S t   (s o f t   t hr e s h o l d)   r e pr e s e nt i ng  a   s m a l l   v a ri a t i o o f   c o n t r o l l e p a r a m e t e r   v a l ue .   T h e   o c c ur r e n c e   o f   t h i s   s m a l l   v a ri a t i o n   S t   a l l o w s   t h e   n o de   t ha t   de t e c t s   i t ,   t o   s i g na l   t h e   b a s e   s t a t i o n   b y   t ra n s m i t t i n g   a   m e s s a ge   a l e rt .   T h e r e f o r e ,   t h e   s o f t   t hr e s h o l d   r e duc e s   t h e   n u m b e o f   t r a n s m i s s i o n s   s i n c e   i t   n o t   a l l o w s   t h e   t ra n s m i s s i o i f   t h e r e   i s   a   l i t t l e   o n o   c h a nge   a t   a l l   i n   t h e   v a l ue   o f   t h e   c o n t r o l l e d   pa ra m e t e r.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8776   IJ - ICT     V o l .   6 ,   N o .   2,     A u gus t   2017   :     76    85   84     5. 3 .   LEA C H - C   P r o to c o l   It   i s   a   c e nt r a l i z e a l go ri t hm   L E A CH   p r o t o c o l ,   w h e r e   i t h e   s t ruc t u r e   o f   t h e   c l us t e r s   i s   c a l c ul a t e a t   t h e   b a s e   s t a t i o us i n g   t h e   o pt i m a l   m e t h o o f   s i m ul a t e a nn e a l i ng  [13 ],   h o w e ve r ,   t h e   b a s e   s t a t i o a s s i g n s   i e a c i t e ra t i o o f   r o l e s   fo r   di f f e r e n t   n e t w o r n o de s   (c l us t e r   h e a d   o s i n gl e   s e n s o r ) .   T h e n,   o pe ra t i o n   c o nt i n ue s   i n   t h e   s a m e   m a nn e a s   L E A CH .     F i gu r e   10   s h o w s   t ha t   o u r   h y b r i p r o t o c o l   r e m a i n s   m o r e   pow e r f ul   c o m pa r e d   t o   T E E N ,   H E E D   a nd   L E A CH - c l us t e r i ng  p r o t o c o l s .           F i gu r e   10 .   N o de s   m o rt a l i t y   pe r c e n t a ge   o n   t h e   n e t w o r k       6.   C O N C LU S I O N   M o t i v a t e by   t h e   e x t r e m e   l a t e n c y   i n t r o duc e by   t h e   l o ng   n o de s   c ha i i t h e   P E G A S IS   p r o t o c o l   a n d   po o r   e n e r gy   di s s i pa t i o i t h e   L E A C H   p r o t o c o l ,   w h e r e   c l us t e r   h e a ds   a n d   f a rt h e s t   n o de s   di e   f a s t e r   t ha n   o t h e r s   n o de s ,   w e   t ri e d   t o   p r o po s e   a   n e w   a l go r i t hm   t ha t   c o m b i n e s   t h e   b e n e f i t s   o f   b o t h   p r o t o c o l s   i o r de t o   r e duc e   t h e i di s a dv a n t a ge s   a nd   p r o v i de   a   b e s t   v a l ue   l i f e   /   l a t e n c y .   T o   v a l i d a t e   t h e   i m p r o v e m e n t s   m a de   by   o ur   pr o t o c o l   i t e r m s   o f   e xt e n di ng  t h e   n e t w o r l i f e t i m e   a n d   t h e   e ff e c t i v e   m a na ge m e n t   o f   e n e r gy   c o n s um p t i o n,   w e   s i m ul a t e t h e   o pe r a t i o n   o f   o ur   a l go r i t h m   w i t M A T L A B   a n c o m pa r e t h e   r e s ul t s   w i t t h o s e   pr o v i de d   pr o t o c o l   L E A CH   a n d   P E G A S IS .   T h e   r e s ul t s   f r o m   t h e   s i m ul a t i o s h o w   t h a t   o ur  p r o t o c o l   of fe r s   b e t t e r   po w e r   m a na ge m e n t   c o m pa r e t o   L E A CH   a n d   P E G A S IS   p r o t o c o l s .   I n   a ddi t i o n,   t h e   de g r e e   of   l a t e n c y   c a us e by   t h e   l o n g   c ha i i t h e   P E G A S IS   p r o t o c o l   i s   s i g n i f i c a n t l y   r e duc e d.       R EF ER EN C ES     [1 ]   R a j e ndr a   P r a s a M a h a pa t r a ;   R a k e s h   K um a r   Y a d a v ,   D e s c e nda nt   o f   L E A C H   B a s e R o ut i ng   P r o t o c o l s   i W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k s ,   v o l .   57 ,   pp .   1005 - 10 14,   2 015 .   [2 ]   V i s h a l   K um a r   A r o r a ;   V i s ha l   S ha r m a ;   M o ni k a   S a c hde v a ,   S u r v e y   o L E A C H   a nd  o t he r s   R o ut i ng   P r o t o c o l i W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k ,   v o l .   12 7,   pp .   659 0 - 6600 ,   A ug us t   201 6.   [3 ]   A bba s   N a y e bi ;   H a m i d   S a r b a z i - A z a d ,   P e r f o r m a nc e   M o de l i ng   o f   t he   L E A C H   P r o t o c o l   f o r   M o b i l e   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks ,   v o l .   7 1,   pp .   812 - 82 1,   J une   20 11 .   [4 ]   M a d hur a   M a ha j a n;   K . T . V .   R e ddy ;   M a ni t a   R a j pu t ,   D e s i g a n S i m ul a t i o o f   a   B l a c kl i s t i ng   T e c hni qu e   f o r   D e t e c t i o o f   H e l l o   F l o o A t t a c o n   L E A C H   P r o t oc o l ,   v o l .   7 9,   pp .   675 - 682 ,   2 016 .   [5 ]   V .   G e e t ha ;   P . V .   K a l l a pu r ;   S u s hm a   T e l l a j e e r a C l us t e r i ng   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks :   P e r f o r m a nc e   C o m pa r i s o o f   L E A C H   &   L E A C H - C   P r o t o c o l s   us i ng   N S 2 ,   v o l .   4,   pp .   163 - 17 0 ,   2012 .   [6 ]   R i na   M a ha k ud;   S a t y a na r a y a R a t h;   M i nu   S a m a nt a r a y ;   B a b y   S r a d ha   S i nh a ;   P r i y a nka   P r i y a ;   A na ny a   N a y a k;   A a r t i   K um a r i . ,   E ne r gy   M a n a g e m e nt   i W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k   U s i ng   P E G A S I S ,   v o l .   92 ,   pp .   207 - 212 ,   201 6.   [7 ]   Yo ung - L o n g   C he n;   J i a - S he ng   L i n ,   E n e r g y   E f f i c i e nc y   A na l y s i s   o f   a   C ha i n - B a s e d   S c he m e   v i a   i n t r a - g r i d   f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks ,   v o l .   3 5,   pp .   507 - 51 6,   20 12 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - ICT     IS S N :   2252 - 8776       E ne r g y   O p t i m i z at i on  o f   R ou t i n P r ot o c ol s   i n   W i r e l e s s   S e ns o r   Ne t w or k s   ( F at i m E s - s a be r y )   85   [8 ]   V i s h a l   K um a r   A r o r a ;   V i s ha l   S ha r m a ;   M o ni k a   S a c hde v a ,   S u r v e y   o L E A C H   a nd  o t he r s   R o ut i ng   P r o t o c o l s   i W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k ,   v o l .   12 7,   pp .   659 0 - 6600 ,   2016 .   [9 ]   A bba s   N a y e bi ;   H a m i d   S a r b a z i - A z a d,   P e r f o r m a nc e   M o de l i ng   o f   t he   L E A C H   P r o t o c o l   f o r   M o bi l e   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks ,   v o l .   7 1,   pp .   812 - 82 1,   20 11 .   [1 0 ]   G e e t h a ;   P . V .   K a l l a pu r ;   S us hm a   T e l l a j e e r a ,   C l us t e r i ng   i n   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s :   P e r f o r m a nc e   C o m pa r i s o n   o f   L E A C H   &   L E A C H - C   P r o t oc o l s   us i ng   N S 2” ,   v o l .   4 ,   pp .   1 63 - 170 ,   2 012.   [1 1 ]   M o ha m m e d   O m a r i ;   S o um i a   L a r o ui ,   S i m u l a t i o n,   C o m pa r i s o a nd   A na l y s i s   o f   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s   P r o t o c o l s L E A C H ,   L E A C H - C ,   L E A C H - 1R ,   a nd   H E E D ,   pp.   1 - 5 ,   2015 .   [1 2 ]   Y a oy ue   H u;   J i ng   L i a ng ;   G uo do ng   Z ha o ,   D e t e c t i o P e r f o r m a nc e s   i n   R a da r   S e n s o r   N e t w o r ks   u s i ng   L E A C H   a nd  H E E D ,   pp .   2545 - 25 49 ,   2 015 .   [1 3 ]   J i a S h e n;   A nxi   W a ng ;   C he n   W a ng ;   Y o ng j un  R e n ,   J i W a ng ,   P e r f o r m a nc e   C o m pa r i s o o f   T y pi c a l   a nd  I m pr o v e d   L E A C H   P r o t o c o l s   i n   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k” ,   pp .   161 - 166 ,   201 6 .   [1 4 ]   B i nka l   S   A hi r ,   R o ha n   P a r m a r ,   B i nt K a dh i w a l a ,   En e r gy   E f f i c i e nt   C l u s t e r i ng   A l g o r i t hm   f o r   D a t a   A g g r e g a t i o i n   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k” ,   pp .   6 83 - 688 ,   2015 .   [1 5 ]   A .   M a nj e s hw a r ,   D .   P .   A g r a w a l ,   T E E N :   a   R o ut i ng   P r o t o c o l   f o r   E n ha nc e d   E f f i c i e nc y   i n   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s pp.   20 09 - 2015 ,   200 1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.