I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   2 0 2 5 ,   p p .   19 39 ~ 1 9 4 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 . i3 . p p 19 39 - 1 9 4 8          1939       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Cluster - ba sed  ro uting pro toco l in   wireless s enso ne twork        Sh iree B a s ha G ha n e m Aws Z u heer   Yo nis   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   N i n e v a h   U n i v e r si t y ,   M o s u l ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   3 0 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma y   2 5 ,   2 0 2 5       Wi re les se n so n e two r k (W S N s)  p lay   a   c r u c ial  ro le  in   v a rio u s   d o m a in s,   in c lu d in g   m il it a ry ,   in d u strial,   a n d   e n v ir o n m e n tal  a p p li c a ti o n s,  d u e   to   th e ir   c a p a b il it y   t o   m o n it o a n d   tran s m it   d a ta  e fficie n tl y .   Ho we v e r,   o n e   o f   th e   m a jo c h a ll e n g e in   W S Ns   is  e n e rg y   c o n su m p ti o n ,   a se n so r   n o d e re ly   o n   li m it e d   p o we so u rc e fo d a ta  a c q u isit i o n ,   p r o c e ss in g ,   a n d   c o m m u n ica ti o n .   Eff icie n e n e rg y   m a n a g e m e n is  e ss e n ti a to   p ro l o n g   n e two rk   li fe sp a n   a n d   m a in tain   p e rfo rm a n c e .   T o   a d d re s th is   issu e ,   se v e ra l   e n e rg y - e fficie n r o u t in g   tec h n iq u e h a v e   b e e n   d e v e lo p e d .   Am o n g   th e se ,   t h e   lo w - e n e rg y   a d a p t iv e   c lu ste rin g   h iera rc h y   (LE ACH h a g a in e d   sig n ifi c a n a tt e n ti o n   fo it a b il it y   to   o p ti m ize   p o we c o n su m p ti o n   th ro u g h   h iera rc h ica c lu ste ri n g .   Th is  stu d y   in v e stig a tes   th e   p e rf o rm a n c e   o th e   LE ACH   p ro t o c o u n d e r   d iffere n t   d e p lo y m e n c o n fig u ra ti o n s.  We  p ro p o se d   a n d   e v a l u a te  a   c ircu lar  se n sin g   field   a a n   a lt e rn a ti v e   t o   th e   trad it io n a s q u a re   a n d   re c tan g u lar  field .   S imu latio n   re su lt s h o t h a t h e   c ircu lar  field   a c h iev e b e tt e e n e rg y   e fficie n c y   a n d   n e two rk   lo n g e v it y   a c ro ss   v a rio u p a c k e siz e s a n d   b a se   sta ti o n   (BS lo c a ti o n s.  Th e se   fin d in g s   h ig h li g h t   t h e   imp o rta n c e   o d e p lo y m e n t   g e o m e try   i n   e n h a n c in g   WS N s u st a in a b il it y .   K ey w o r d s :   E n er g y   ef f icien cy   L E AC p r o to co l   Netwo r k   life tim e   R o u tin g   p r o t o co ls   Sen s o r   n o d e   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Aws Z u h ee r   Yo n is   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ic  E n g in ee r in g ,   C o lleg o f   E lectr o n i cs E n g in ee r in g ,   Nin ev ah   Un iv er s ity   Mo s u l,  I r aq   E m ail:  aws.y o n is @ u o n in ev ah . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k s   ( W SNs )   h av g ain ed   p o p u lar it y   d u to   th eir   u s in   v ar io u s   d is ci p lin es  an d   r ea l - tim ap p licatio n s   [ 1 ] .   T h ese  n etwo r k s   co n s is o f   n u m er o u s   s m all,   s ep ar ate  s en s in g   n o d es  p lace d   in   d if f icu lt - to - r ea c h   ar ea s   [ 2 ] .   W ir eles s   s en s o r s   ar m icr o - e lectr o - m ec h an ical  s y s tem   d e v ices  ( ME MS)   with   s en s in g ,   p r o ce s s in g ,   co m m u n icatio n ,   an d   p o wer   u n its   [ 3 ] ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h e   ap p licatio n - s p ec if ic   s en s in g   s u b s y s tem   u s es  m u ltip le  s en s o r s ,   wh ile  p r o ce s s o r s   in   th co m p u tin g   s u b s y s tem   co m p u te  an d   an aly ze   s en s o r   d ata.   Mo r eo v er ,   co m m u n icatio n   s y s tem   tech n o lo g y   allo ws  s en s o r   n o d es  to   wir ele s s ly   lin k   an d   s h ar d ata,   wh ile  th p o wer   s u b s y s t em   p o wer s   th s y s tem   [ 4 ] .   T h ese  n o d es  d etec en v ir o n m en t al  elem en ts ,   r ec o r d   ev en ts ,   an aly ze   d ata,   a n d   s en d   it  to   B S.  Data   ca n   in clu d tem p er atu r e,   wate r   le v els,  air   h u m id ity ,   an d   o th er   p h y s ical  ev en ts   [ 5 ] .   Sen s o r   n o d p u b lis h in g   s ites   ar ch allen g in g   to   ac ce s s ,   an d   f o r   s u c ce s s f u m o n ito r in g ,   th ey   m u s r em ain   in   p lace .   W SN  r e s ea r ch   f o cu s es  o n   en er g y   ef f icien cy   to   ex te n d   b att er y   life   an d   n etwo r k   r eliab ilit y .   Pro p e r   en e r g y   d is t r ib u tio n   is   to p   p r io r ity   to   p r ev en t   s en s o r   n o d e   d e p letio n   [ 6 ] - [ 1 0 ] .   R o u tin g   p r o to co d esig n   is   an   ac tiv r e s ea r ch   f ield   co n t r ib u tin g   to   p r o lo n g in g   n etwo r k   life .   C lu s ter - b ased   an d   h ier ar c h ical  r o u tin g   m et h o d s   ar p o p u lar   f o r   e x ten d in g   n etwo r k   life s p an s   an d   im p r o v in g   e n er g y   ef f icien c y   [ 1 1 ] .   T h cl u s ter   h ea d   ( C H)   co llects  d ata  f r o m   m em b er   n o d e s ,   r ed u cin g   B d ata   tr an s f er .   C lu s ter in g   an d   d ata  tr an s m is s io n   co n tin u u n til  all  n o d es'   b atter ies  d ie  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Mo s v alid ated   clu s ter in g   ap p r o ac h es  f o c u s   o n   C s elec tio n ,   w h ich   m ed iat es  b etwe en   s en s o r   an d   s in k   n o d es  an d   is   c r itical  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 19 39 - 1 9 4 8   1940   f o r   W SN  en e r g y   ec o n o m y   es tim atio n   [ 1 4 ] .   W ir eless   p o wer   tr an s f er   ( W PT)   tech n o lo g ies  ca n   also   ad d r ess   en er g y   p r o b lem s   in   W SNs   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   T h is   wo r k   in te n d s   to   im p r o v clu s ter - b ased   r o u tin g   m ec h an is m s ,   th er eb y   in cr ea s in g   en er g y   ef f icien cy   an d   e x ten d in g   n etw o r k   life tim in   W SNs .   T h f o llo win g   s u m s   u p   th m ain   g o als  an d   co n tr ib u tio n s   o f   th is   r esear ch :     Pre s en tin g   b etter   C s elec ti o n   m eth o d   wh er e b y ,   as  in   t h tr ad itio n al  L E AC p r o ce s s ,   C Hs  ar ch o s en   ev er y   ten   r o u n d s   i n s tead   o f   e v er y   r o u n d .   T h is   lo wer s   en er g y   co n s u m p tio n   an d   h elp s   to   m in im ize  th e   o v er h ea d   co n n ec ted   with   r e g u lar   C elec tio n s .     L ettin g   d ir ec tr a n s m is s io n   f o r   n o d es  clo s to   th e   B S,  s o   s av in g   e n er g y   b y   r em o v in g   th n ee d   f o r   th e m   to   f o r m   clu s ter .     Usi n g   an   ad ap tiv co m m u n ic atio n   s y s tem   wh er eb y   n o d es  ar d r iv en   b y   en e r g y - awa r co n d itio n s   r ath e r   th an   lim ited   to   jo in i n g   th cl o s est C o r   B S d ep en d in g   s o lel y   o n   d is tan ce .     Su g g esti n g   a   cir cu lar   d e p lo y m en ar ea   f o r   W SN  n o d es  an d   co n tr asti n g   its   p e r f o r m an ce   with   th s q u a r e   f ield   lay o u t.   Un d er   d if f e r en B p o s itio n s   an d   p ac k et  s izes,   th s im u latio n   r esu lts   s h o t h at  th cir cu la r   f ield   g en er ates im p r o v e d   en er g y   d is tr ib u tio n   an d   lo n g er   n e two r k   life tim e.   T h p a p er   is   o r g an ize d   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   d is cu s s es  W S r o u tin g   p r o to co ls s ec tio n   3   d is cu s s es  th r elate d   wo r k ;   s ec tio n   4   d is cu s s es  m o d el  o f   th n etwo r k   an d   r ad io   co m m u n icatio n   s y s tem ;   s ec tio n   5   d is cu s s es s im u latio n   s etu p ;   s ec tio n   6   d is cu s s es r esu lts ;   an d   s ec tio n   7   d is cu s s es c o n clu s io n .           Fig u r 1 .   Ar c h itectu r o f   s en s in g   n o d [ 1 7 ]       2.   WSN R O UT I NG   P RO T O C O L S   R o u tin g   p r o t o co ls   ar r ea ctiv e ,   p r o ac tiv e,   o r   m i x ed .   R ea ctiv p ath s   ar co m p u ted   o n ly   wh en   n ee d e d ,   wh ile  p r o ac tiv p ath s   ar p r e - ca lcu lated   an d   s av ed   in   r o u ti n g   tab le  f o r   ea c h   n o d e,   m ak in g   th em   u n d esira b le  in   n etwo r k s   with   h u n d r ed s   o f   s en s in g   n o d es.  Mi x ed   t h er ap ies  co m b in e   r ea ctiv e   an d   p r o ac tiv m eth o d s .   L o ca tio n - b ased ,   h ier ar c h ical,   an d   f lat  r o u ti n g   p r o to c o ls   ar u tili ze d   in   n etwo r k   f lo d esig n .   Flat - r o u tin g   in cr ea s d ata  r e d u n d an cy   b y   ass ig n in g   s im ilar   jo b s   to   s en s o r   n o d es  th at  g iv d ata  i n d ep en d en tly   [ 1 8 ] .   Hier ar ch ical  p r o to co ls   aim   to   m ax im ize  n etwo r k   e f f icien cy ,   lo n g ev ity ,   s ca lab ilit y ,   an d   s en s o r   n o d r an g e.   C s elec tio n   an d   clu s ter   r o u ti n g   ac h iev th is   [ 1 8 ] .   L o ca tio n - b ased   p r o to c o ls   in clu d e   s en s o r   n o d e   d is tan ce   a n d   d ata  tr an s m is s io n   en er g y .       3.   RE L AT E WO RK   R esear ch er s   d ev elo p e d   h ie r ar ch ical  r o u tin g   tec h n o lo g y   as  a n   ap p r o ac h   to   m ax im ize   wir el ess   s en s o r   n etwo r k   ( W SN)   o p er atio n al  li f etim e.   W . B .   Hein ze lm an   in tr o d u ce d   L E AC in   2 0 0 0   as  th in itial  p r o to co l   to   im p lem en th is   m eth o d o lo g y   ac co r d in g   t o   [ 1 9 ] .   L E AC en ab les  n o d es  in   n etwo r k s   to   co n s tr u ct  r eg io n al  g r o u p in g s   with   ea ch   m em b er   h av in g   ce n tr al  s u p er v is o r y   n o d e.   T h clu s ter   h ea d   ( C H)   tak es  ch ar g e   o f   d ata   co llectio n   f r o m   all  clu s ter   m e m b er s   wh ile  p er f o r m in g   d ata   p r o ce s s in g   b e f o r e   s en d in g   in f o r m atio n   to   r em o te   b ase  s tatio n   ( B S)  as  Fig u r 2   d em o n s tr ates.  T h ap p licatio n   o f   C f u n ctio n ality   in cr ea s es  n o d e' s   p o wer   co n s u m p tio n   b e y o n d   n o n - clu s ter   h ea d   n o d es  th u s   cr ea tin g   a   p o ten tial  p r o b lem   th at  n etwo r k   clu s ter   o p er atio n s   ce ase  if   C b ec o m es  in o p er ab le  [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   L E AC ac h iev es  eq u ilib r iu m   in   en e r g y   e x p en s es  b etw ee n   n o d es  b y   r o tatin g   t h c lu s ter   h ea d   p o s itio n   r an d o m ly   th u s   p r ev e n tin g   s en s o r s   f r o m   r a p id   b atter y   d e p letio n   [ 2 3 ] .   T h cl u s ter - h ea d   n o d c r ea tes  tim e - d iv is io n   m u ltip le  ac ce s s   ( T DM A)   s ch ed u le  to   en a b le  n o d e - to - n o d d ata  tr an s m is s io n   with o u g en er atin g   clu s ter - wid s ig n al  co llu s io n s .   s p ec if ic  d ata  co m m u n icat io n   s ch ed u le  ex is ts   f o r   clu s ter s   wh ich   tak es  in to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       C lu s ter - b a s ed   r o u tin g   p r o to co l in   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   ( S h ir ee n   B a s h a r   Gh a n im )   1941   ac co u n en tire   m em b e r   k n o wled g to   en s u r e   ef f icien c lu s ter   co m m u n icatio n   [ 2 4 ] .   L E AC f o llo ws  s y s tem atic  o p er atio n   p atter n   wh er clu s ter   f o r m ati o n   o cc u r s   as  th f i r s s tag o f   ea ch   cy cle.   Data   co llectio n   o cc u r s   in   th s tead y - s tate  p h ase  wh er th n o d es  s en d   th eir   co llected   d ata  th r o u g h   th C to   th b ase  s tatio n   ( B S)  as illu s tr ated   in   Fig u r 3   [ 2 4 ] .           Fig u r 2 .   C lu s ter   f o r m atio n   in   L E AC [ 2 2 ]           Fig u r 3 .   Op e r atio n   o f   L E AC [ 2 5 ]       Set - u p   p h ase:  E v er y   n o d m a k es  its   o wn   ev al u atio n   f o r   b ec o m in g   t h clu s ter   h ea d   d u r i n g   th is   p h ase   o f   th e   n etwo r k .   Du r in g   th is   p r o ce s s   n o d e   n   c r ea tes  r a n d o m   v alu e   th at  r a n g es  f r o m   0   to   1   to   d eter m i n th e   d ec is io n .   T h e   n o d s elec ts   to   ac as  C f o r   th e   cu r r en r o u n d   wh en   its   p r o d u ce d   r an d o m   n u m b er   s atis f ies  th co n d itio n   s p ec if ie d   as  s h o wn   i n   ( 1 )   T ( n ) .     ( ) = 1 × ( ×  1 )                     ( 1 )     G   is   c o m p o s e d   o f   a l n o d e s   t h a t   d i d   n o t   f u n ct i o n   as   C H   i n   t h e   l as t   1 /P   r o u n d s ,   w h i l s t a n d s   f o r   C H   p r o p o r t i o n   a n d   n   i n d i c a t es   t h e   t o t a l   n o d e   c o u n t ,   a l o n g   wi t h   r   r e p r e s e n t i n g   t h e   c u r r e n t   r o u n d   [ 2 6 ] .   U s i n g   C DM a s   i ts   c o m m u n i c a t i o n   m e t h o d ,   e a c h   C H   n o d e   b r o a d c a s t s   AD V   m e s s a g e s   t o wa r d   a l l   n e i g h b o r i n g   n o d e s .   T h e   d e v i c e s   e m p l o y e d   u n d e r   r e g u l a r   n o d e s   j o i n   t h e   c l o s e s t   c l u s te r   h e a d ,   w h i l c l u s t e r   h e a d   d ev i c e s   m a n a g d a ta  t r a n s f e r   u s i n g   t i m e   d i v is i o n   m u l t i p l e   a c c es s   ( T D M A )   t h r o u g h   d e s i g n a t e d   t i m e   s l o t s .   [ 2 7 ] .   S t e a d y - s t a t p h a s e:  D u r i n g   t h e   s t e a d y   o p e r a t i n g   s t a t e ,   c l u s t e r   n o d e s   s e n d   t h e i r   d a t a   t o   t h e   d e s i g n a t e d   C l u s t e r   H e a d   t h r o u g h   t h e   a s s i g n e d   c o m m u n i c a t i o n   s l o t .   T h e   b a s e   s t a ti o n   r e c e i v es   c o n s o l i d a t e d   d at a   f r o m   t h e   C H   t h r o u g h   a n   e f f i c i e n p o w e r - s a v i n g   p r o c e s s .   T h e   s t ab l e   p h a s e   e x t e n d s   t o   e x c e e d   t h t i m e   d u r a t i o n   o f   t h e   c l u s t e r   s e tu p   p h a s e   [ 2 8 ] .       4.   M O DE L   O F   T H E   N E T WO RK   AND  RADIO   CO M M U NICA T I O SY ST E M   T h en er g y   m o d el  d r aws  p o wer   f o r   r ad io   cir c u its   an d   p o wer   am p lifie r s   in   b o th   tr a n s m itter   an d   r ec eiv er   u n its ,   as  Fig u r 4   d is p lay s .   B ased   o n   th tr an s m itter - r ec eiv er   d is tan ce ,   th test in g   ap p lied   eith er   f r ee - s p ac ( d ²  p o wer   lo s s )   o r   m u l tip ath   f ad in g   ( d ⁴  p o wer   lo s s )   ch an n el  m o d els.  Sp ec if ic  co n tr o o f   th p o wer   am p lifie r   h elp s   m in im ize  th e   tr an s m is s io n   p o wer   wastag e.   R esear ch er s   p r ef er   t o   em p l o y   th m u ltip ath   ( m p )   m o d el  u n less   th d is tan ce   is   b elo s p ec if ic  th r esh o ld   ( d o )   wh en   t h ey   ap p ly   th f r ee - s p ac ( f s )   m o d el.   r ad io   will r eq u ir tr an s f er r i n g   k - b it m ess ag th r o u g h   d   d is tan ce   [ 1 5 ] ,   ( 2 ) ,   ( 3 ) ,   an d   ( 4 )   p r o v id e   th ex p r ess io n   f o r   th tr a n s m itted   an d   r ec eiv e d   en er g y   o v er   k - b its .     E Tx ( k , d ) = E Tx el ec ( k ) + E Tx am p ( k , d )   ( 2 )      ( k , d ) = { k × + k ×  × d 2                                         d <       k × + k ×   × d 4                   d     ( 3 )     E Rx = k × E el ec   ( 4 )     T h en er g y   th r o u g h p u f o r   k - b it  p ac k et  s en ac r o s s   d   d is tan ce   ex p r ess es  th tr a n s m is s io n   r eq u ir em e n ts .   E T X - elec ( k )   d e s cr ib es  th am o u n t   o f   elec tr ic al  cir cu it  e n er g y   r e q u ir ed   f o r   b o th   tr a n s m is s io n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 19 39 - 1 9 4 8   1942   an d   r ec ep tio n   p r o ce s s es  r elatin g   to   k   b its .   T h co m p u tatio n   o f   E T X - am p ( k , d )   in cl u d es  am p lific atio n   en er g y   to g eth er   with   p ac k et  len g th   an d   s en d er - r ec eiv e r   d is tan ce   p ar am eter s .   d ata  p ac k et  r ec ep ti o n   r eq u ir es  en er g y   wh ich   is   r ep r esen ted   b y   E R X( k ) .     = ε fs E Tx am p   ( 5 )     d = ( 2 1 ) 2 + ( 2 1 ) 2   ( 6 )     T h am p lifie r   e n er g y ,   εf s   d 2   o r   E TX - amp  d 4 ,   is   d ep en d en o n   th d is tan ce   to   th r ec eiv er   an d   t h p er m is s ib le  b it - er r o r   r ate,   wh er ea s   th elec t r o n ics  en er g y ,   E elec ,   is   d eter m in ed   b y   p ar am eter s   in cl u d i n g   d ig ital  co d in g ,   m o d u latio n ,   f ilter in g ,   an d   s ig n al  s p r ea d in g .           Fig u r 4 .   R ad io   e n er g y   d is s ip atio n   m o d el  [ 2 4 ]       5.   SI M UL A T I O SE T UP   s im u latio n   was  r u n   u s in g   8 0   h o m o g e n eo u s   n o d es,   ea ch   with   s tar tin g   en er g y   le v el  o f   0 . 5   J .   T h ese  n o d es  wer ar r an g e d   at  r a n d o m   o v er   s en s o r   f iel d   o f   1 0 0   ×   1 0 0   m 2 .   I n   an o th er   s ce n ar i o ,   t h s am n u m b er   o f   n o d es  was  d ep lo y ed   in s id a   c ir cu lar   f ield   with   a   r ad iu s   o f   5 0   m   an d   ce n t r al  at  ( 5 0 , 5 0 )   to   ex am in th e   ef f ec t   o f   th e   f ield   s h ap e   o n   en er g y   co n s u m p tio n   a n d   n etwo r k   life tim e.   T h e   B was  p o s itio n ed   at  two   d if f er e n t   lo ca tio n s o n e   n ea r   th ce n ter   o f   th f ield   at   ( 3 0 , 3 0 ) ,   a n d   a n o th er   f ar   at  ( 7 0 , 1 5 0 )   T h e   s en p ac k ets  in clu d ed   2 0 0 0 , 4 0 0 0   b its ,   with   1 0 0   b its   r eser v ed   f o r   co n tr o p ac k ets.   T h p ar am eter s   o f   th s im u latio n   m o d el  wer e   m o d if ied   as sh o wn   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Simu latio n   m o d el’ s   p ar am eter   P a r a me t e r s   V a l u e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   F i e l d   s h a p e     S q u a r e   ( 1 0 0  × 1 0 0   m 2 )   a n d   c i r c u l a r   ( r a d i u s   =   5 0   m,  c e n t e r   a t   ( 5 0 , 5 0 ) )   A mp l i f i c a t i o n   e n e r g y   f o r   s h o r t   d i s t a n c e s   1 0   P J/ b i t / m 2   N u mb e r   o f   se n so r   n o d e s   80   R e c e i v e r   e n e r g y   5 0   n J / b i t   Lo c a t i o n   o f   t h e   b a s e   st a t i o n   ( 7 5 , 1 5 0 ) ,   ( 3 0 , 3 0 )   A mp l i f i c a t i o n   e n e r g y   f o r   l o n g   d i s t a n c e s   0 . 0 0 1 3 P J/ b i t / m 2   P a c k e t   si z e     2 0 0 0 , 4 0 0 0   b i t s   D a t a   a g g r e g a t i o n   e n e r g y   0 . 0 0 1 3 P J/ b i t / m 2   I n i t i a l   e n e r g y   f o r   e a c h   n o d e   0 . 5   J / n o d e   S i mu l a t i o n   r o u n d s     5 0 0 0   Tr a n sm i t t e r   e n e r g y   5 0   n J / b i t   En v i r o n m e n t     M A TLA B         6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h r esear ch   in v esti g ates  d if f er en L E AC p r o to co d ep l o y m en ts   th r o u g h   s im u latio n   to   s tu d y   h o W SN s   r esp o n d   to   f ield   d esig n s   an d   p r o to co l   co n tr o p ar a m eter   s elec tio n s   in   ter m s   o f   en e r g y   m an a g em en a n d   p er f o r m an ce   r esu lts .   Netwo r k   life tim with   en er g y   u s ag g ets  ex am in ed   th r o u g h   an aly zin g   f ield   co n f ig u r atio n s   a n d   b ase  s tatio n   p lace m e n a n d   p ac k et   s ize  m ea s u r em en ts .   T h e   s tab ilit y   an d   life tim e   ass es s m en o f   th n etwo r k   r eli es  o n   th r ee   cr u cial  p er f o r m an c in d icato r s   wh ich   in clu d e   ac tiv n o d co u n a n d   en er g y   u s ag r ate  an d   n etwo r k   f ailu r ev e n ts .   As  d ep icted   in   Fig u r 5   th s en s o r   n o d es  en q u eu er   th ei r   p o s itio n s   in to   s q u ar an d   r o u n d   f ield s   at  d if f er e n lo ca tio n s   o f   th b ase  s tatio n .   T h B s h o ws  g r ee n   s tar   in d icato r   am o n g   n o r m al  n o d es   wh ich   co n n ec to   clu s ter   h ea d   d ev ices  ( C Hs).   T o   an aly ze   th e   ef f ec o f   B lo ca tio n ,   f ield   s h a p e,   an d   p ac k et  s ize  o n   n etwo r k   life ti m e,   two   B S   p o s itio n s   ar co n s id er ed n e ar   p o s itio n   at  ( 3 0 , 3 0 )   a n d   d i s tan p o s itio n   at  ( 7 0 , 1 5 0 ) .   Fo r   ea ch   lo ca tio n ,   two   p ac k et  s izes  ar te s ted 2 0 0 0   b its   an d   4 0 0 0   b its .   Fig u r es  6   an d   7   p r esen th n u m b er   o f   aliv n o d es  o v er   s im u latio n   r o u n d s   f o r   th ese  co n f ig u r atio n s .   Fig u r es  6 ( a)   an d   7 ( a)   r ep r esen t   th e   r esu lts   with   2 0 0 0 - b it  p ac k ets,   an d   Fig u r es  6 ( b )   an d   7 ( b )   s h o w   th r esu lts   with   4 0 0 0 - b it  p a ck ets.  W ith in   ea ch   s u b p lo t,  d ir ec co m p ar is o n   is   m ad b etwe en   s q u ar a n d   cir cu lar   f ield s ,   p r o v id i n g   a   clea r   v iew  o f   h o d ep lo y m en g e o m etr y   af f ec ts   th e   lo n g ev ity   o f   th n etwo r k   u n d e r   d if f er e n t c o n d itio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       C lu s ter - b a s ed   r o u tin g   p r o to co l in   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   ( S h ir ee n   B a s h a r   Gh a n im )   1943   As  s h o wn   in   Fig u r 6 ,   wh en   th B i s   lo ca ted   at  ( 3 0 , 3 0 ) ,   th cir cu lar   f ield   d em o n s tr ate s   b etter   p er f o r m an ce   in   m ai n tain in g   ac tiv n o d es  o v e r   tim co m p ar ed   to   th s q u a r f ield .   I n   Fig u r 6 ( a) ,   with   a   2000   b it s   p ac k et  s ize,   th f ir s n o d d ies  ( FND)   o cc u r s   lat er   in   th cir cu lar   f ield ,   in d ica tin g   m o r ef f icien en er g y   d is tr ib u tio n .   I n   Fig u r e   6 ( b ) ,   alth o u g h   b o th   f ield s   s h o r e d u ctio n   in   life tim e   d u to   th e   in cr ea s e d   p ac k et  s ize,   th e   cir cu la r   to p o lo g y   s till   m ain tain s   a n   a d v an tag e,   h ig h lig h tin g   th e   b en e f its   o f   c o m p ac t   n o d e   ar r an g em e n t w h en   t h B S is   ce n tr ally   p lace d .       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       Fig u r 5 .   Netwo r k   d ep l o y m en t w ith   d if f er en t BS   p o s itio n s : ( a)   s q u ar e,   B S a t ( 3 0 , 3 0 )   ( b )   ci r cle,   B S a t ( 3 0 , 3 0 ) ;   ( c)   sq u ar e,   B S a t ( 7 5 , 1 5 0 ) an d   ( d )   ci r cle,   B S a t ( 7 5 , 1 5 0 )       ( a)       ( b )         Fig u r 6 .   Netwo r k   life tim with   B S a t ( 3 0 , 3 0 ) : ( a)   p ac k et  s iz 2 0 0 0   b its   an d   ( b )   p ac k et  s i ze   4 0 0 0   b its   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 19 39 - 1 9 4 8   1944   Fig u r 7   s h o ws  th n etwo r k   life tim r esu lts   wh en   th B is   p lace d   at  f ar th er   lo ca tio n   ( 7 0 , 1 5 0 ) .   I n   th is   s ce n ar io ,   th g a p   b etwe e n   s q u ar a n d   cir c u lar   f ield s   b ec o m es  n ar r o we r .   Fig u r e   7 ( a)   in d icate s   th at  b o th   f ield s   ex p er ien ce   ea r lier   n o d d ea th s   d u e   to   th e   in cr ea s e d   av er a g tr an s m is s io n   d is tan ce .   W ith   4 0 0 0 - b it   p ac k ets  ( Fig u r 7 ( b ) ) ,   th e   n et wo r k   life tim is   s ig n if ican tly   r ed u ce d   in   b o th   ca s es,  b u th cir cu lar   f ield   s till   s lig h tly   o u tp e r f o r m s   th e   s q u ar o n e   in   ter m s   o f   s tab ilit y   a n d   d elay   in   FND  an d   L ND.   T h ese  r esu lts   s u g g est  th at  th B S lo ca tio n   p lay s   m o r d o m in an t r o le  wh en   p o s itio n ed   f a r   f r o m   th s en s o r   f ield .       ( a)       ( b )         Fig u r 7 .   Netwo r k   life tim with   B S a t ( 7 5 , 1 5 0 ) : ( a )   p ac k et  s i ze   2 0 0 0   b its ; ( b )   p ac k et  s ize  4 0 0 0   b its       T o   co m p lem e n th g r ap h ical  an aly s is   o f   n etwo r k   life tim e,   T ab le  2   s u m m ar izes  th k ey   n o d d ea th   s tatis t ics  ac r o s s   all  s im u latio n   s ce n ar io s .   T h ese  m etr ics  in cl u d th e   r o u n d   at  w h ich   th e   f ir s n o d d ies  ( FND) ,   th r o u n d   at  wh ich   h alf   o f   th n o d es  ar d ea d   ( HND) ,   a n d   th last   n o d d ies  ( L ND) .   T h tab le  co v e r s   all  co m b in atio n s   o f   f ield   s h ap ( s q u ar an d   cir cu lar ) ,   B lo ca tio n   ( ( 3 0 , 3 0 )   an d   ( 7 0 , 1 5 0 ) ) ,   an d   p ac k et  s ize  ( 2 0 0 0   b its   an d   4 0 0 0   b its ) .   T h is   n u m er ical  s u m m ar y   p r o v id es  a   clea r er   v iew  o f   th d if f er e n ce s   o b s er v ed   in   th s im u latio n   f ig u r es a n d   allo ws f o r   d ir ec t c o m p a r is o n   b etwe en   d ep lo y m en t stra teg ies.   T h d ata  in   T ab le  2   in d icate s   th at  cir cu lar   f ield   d ep lo y m e n ts   co n s is ten tly   o u tp er f o r m   s q u ar o n es  ac r o s s   all  p er f o r m an ce   m etr i cs.  Fo r   in s tan ce ,   s ce n ar io   S1   ( cir cu lar   f ield ,   B at  ( 3 0 , 3 0 ) ,   2 0 0 0 - b it  p ac k ets)   r ec o r d s   t h h ig h est  L ND  o f   3 3 1 5   r o u n d s ,   wh ile  s ce n ar io   S 8   ( s q u a r f ield ,   B at   ( 7 5 , 1 5 0 ) ,   4 0 0 0 - b it  p ac k ets)  r ec o r d s   th e   lo west  L ND  o f   1 5 8 5   r o u n d s .   T h is   co n f ir m s   th at  cir cu lar   t o p o lo g ies  b ette r   d is tr ib u te  e n er g y   co n s u m p tio n ,   lik ely   d u to   m o r ce n t r alize d   c o m m u n icatio n   p ath s .   Mo r eo v er ,   p lacin g   th b ase  s tatio n   cl o s er   to   th s en s o r   n o d es  ( e. g . ,   at   ( 3 0 , 3 0 ) )   lead s   to   s ig n if ican t ly   im p r o v ed   n etwo r k   life tim e.   W h en   th B is   r elo ca ted   to   ( 7 5 , 1 5 0 ) ,   d r o p   is   o b s er v ed   in   all  th r ee   m etr ics FND,   HN D,   an d   L ND r eg ar d less   o f   th f ield   s h ap e.   Ad d itio n ally ,   in c r ea s in g   th p ac k et  s ize  f r o m   2 0 0 0   t o   4 0 0 0   b its   n eg ativ ely   im p ac t s   en er g y   ef f icien c y ,   as  s ee n   in   s ce n ar io s   S1   v s   S3   an d   S2   v s   S4 .   T h is   is   attr ib u t ed   to   th h ig h e r   en er g y   d em a n d   f o r   tr an s m itti n g   lar g er   p ac k ets.  Ov er all,   th e   c o m b in atio n   o f   cir cu lar   f ield ,   ce n tr ally   p lace d   B S,  an d   s m aller   p ac k et  s izes  p r o v es to   b th m o s t e n er g y - ef f icien t c o n f i g u r atio n ,   lead in g   to   ex ten d ed   n etwo r k   o p er ati o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       C lu s ter - b a s ed   r o u tin g   p r o to co l in   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   ( S h ir ee n   B a s h a r   Gh a n im )   1945   I n   ad d itio n   to   n etwo r k   life tim e,   en er g y   c o n s u m p tio n   p lay s   a   v ital  r o le  in   ev alu atin g   th p e r f o r m a n ce   an d   s u s tain ab ilit y   o f   W SNs .   Fig u r es  8   an d   9   p r esen t h t o tal  en er g y   co n s u m p tio n   u n d er   two   d is tin ct  B S   lo ca tio n s ( 3 0 , 3 0 )   an d   ( 7 5 , 1 5 0 ) .   E ac h   f ig u r in clu d es  two   s u b p lo ts   f o r   d if f er e n p ac k et  s izes  ( 2 0 0 0   b its   an d   4 0 0 0   b its ) ,   allo win g   f o r   c o m p r eh en s iv c o m p ar is o n   b etwe en   cir cu lar   a n d   s q u a r f ield   d e p lo y m en ts .   As  s h o wn   in   Fig u r e   8 ( a) ,   th e   cir cu lar   d e p lo y m e n co n s u m ed   less   en er g y   co m p a r ed   to   th s q u ar e   co n f ig u r atio n ,   p ar ticu lar ly   at  l o wer   p ac k et   s izes.  T h is   ca n   b e   attr ib u ted   t o   m o r u n if o r m   n o d d is tr ib u tio n   an d   s h o r ter   av er a g tr a n s m is s io n   d is tan ce s .   I n   Fig u r e   8 ( b ) ,   alt h o u g h   th o v er all  e n er g y   co n s u m p tio n   in cr ea s ed   d u to   lar g er   p ac k et  s ize,   th c ir cu lar   ar ea   s till   m ain tain ed   b e tter   en er g y   ef f icien cy .   Fig u r 9   s h o ws  th B o u ts id th s en s in g   f ield   at  d is tan ce s   o f   7 5   m   an d   1 5 0   m .   At  2 0 0 0 - b it  p ac k et   s ize  ( Fig u r 9 ( a ) ) ,   th ci r cu lar   f ield   a g ain   o u tp er f o r m s   t h s q u ar f ield ,   ac h iev in g   ar o u n d   3 0 0 0   r o u n d s   v er s u s   ju s 2 7 0 0   r o u n d s .   Ho wev e r ,   w h en   th e   p ac k et  s ize  is   in c r ea s ed   to   4 0 0 0   b its   ( Fig u r e   9 ( b ) ) ,   b o th   to p o lo g ies h av e   d r asti ca lly   s h o r ter   life tim es:  t h cir cu lar   f ield   last s   ap p r o x i m ately   1 7 0 0   c y cles,  wh ile  th s q u ar f ield   last s   less   th an   1 6 0 0   r o u n d s .   T h ese  f in d in g s   d em o n s tr ate  h o f ield   s h ap e,   B lo ca tio n ,   an d   p ac k e t size  al l in f lu en ce   n etwo r k   ef f icien c y   an d   lo n g ev ity ,   with   cir cu lar   f ield s   p r o v id in g   g r ea ter   r esil ien ce   in   b o th   in ter n al  an d   ex ter n al  B S scen ar io s .       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   n etwo r k   p er f o r m a n ce   m etr ics ac r o s s   d if f er en f ield   s h ap es,  B S lo ca tio n s ,   an d   p ac k et  s izes   S c e n a r i o   F i e l d     BS   P a c k e t   s i z e   F N D   HND   LN D   S1   C i r c l e   ( 3 0 , 3 0 )   2 0 0 0   b i t s   2 4 8 1   2 9 0 4   3 3 1 5   S2   S q u a r e     ( 3 0 , 3 0 )   2 0 0 0   b i t s   2 3 1 4   2 6 2 8   2 9 2 5   S3   C i r c l e   ( 3 0 , 3 0 )   4 0 0 0   b i t s   1 5 8 8   1 7 0 2   1 8 7 6   S4   S q u a r e     ( 3 0 , 3 0 )   4 0 0 0   b i t s   1 4 3 9   1 5 6 7   1 7 3 8   S 5     C i r c l e   ( 7 5 , 1 5 0 )   2 0 0 0   b i t s   1 6 1 5   2 3 1 0   2 9 4 1   S6   S q u a r e     ( 7 5 , 1 5 0 )   2 0 0 0   b i t s   1 3 4 5   2 0 8 1   2 8 0 0   S7   C i r c l e   ( 7 5 , 1 5 0 )   4 0 0 0   b i t s   8 5 7   1 3 2 6   1 6 6 0   S8   S q u a r e     ( 7 5 , 1 5 0 )   4 0 0 0   b i t s   7 0 9   1 2 6 6   1 5 8 5       ( a)     ( b )       Fig u r 8 .   C o n s u m e r   en er g y   f o r   B S lo ca tio n   at  ( 3 0 , 3 0 ) :   ( a)   2 0 0 0   b it s   p ac k ets;   an d   ( b )   4 0 0 0   b it s   p ac k ets u n d er   cir cu lar   an d   s q u ar f ield   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 19 39 - 1 9 4 8   1946   ( a)     ( b )       Fig u r 9 .   C o n s u m e r   en er g y   f o r   B lo ca tio n   at  ( 7 5 , 1 5 0 ) : ( a)   2000   b it s   p ac k ets;   ( b )   4 0 0 0   b it s   p ac k ets u n d er   cir cu lar   an d   s q u ar f ield         T h is   p ap er   l o o k s   at  h o s tab l n etwo r k s   ar e   in   W SNs   b y   a s s es s in g   h o d if f er en f ield   s h ap es,  B S   lo ca tio n s ,   p ac k et  s izes,  an d   en er g y   d is tr ib u tio n   af f ec n etwo r k   p er f o r m a n ce .   W s u m m ar ize  th m ain   ac h iev em en ts   an d   c o n tr ib u tio n s   as f o llo ws:     E f f ec o f   f ield   s h ap e:  Un d er   t h s am co n d itio n s ,   cir cu lar   f ield s   o f ten   p r o v id b etter   FND,   HND,   an d   L ND  v alu es  th an   s q u ar e   f iel d s .   T h is   co n clu s io n   s u g g ests   th at  cir cu lar   s etu p s   m a y   u s e   en er g y   m o r e   ev en ly   b ec a u s th ey   s p r ea d   o u t th n o d es b etter   an d   h av s h o r ter   av er a g co m m u n icatio n   d is tan ce s .     I m p ac o f   B lo ca tio n s Placin g   th B clo s er   to   t h ce n ter   o f   th e   f ield th at   is ,   at  c o o r d in ates  ( 3 0 ,   30) im p r o v es  n etwo r k   p er f o r m an ce   an d   in cr ea s es  n o d lif esp an .   I n   2 0 0 0 - b it  s itu atio n s   ( S1   an d   S2 ,   f o r   ex am p le) ,   cir cu lar   f ield   n o d es  r em ain   f a r   lo n g er   th a n   th o s in   th s q u ar e   f ield .   R elo ca tin g   th B to   a   d is tan lo ca tio n   ( 7 5 , 1 5 0 )   d o es,   h o wev er ,   clea r ly   r ed u ce   life s p an   m ea s u r em e n ts   f o r   b o th   f ie ld   ty p es,  with   s q u ar f ield s   m o s t n eg ativ el y   i m p ac ted .     I n f lu en ce   o f   p ac k et  s izes:  I n cr ea s in g   th p ac k et  s ize  f r o m   2 0 0 0   b its   to   4 0 0 0   b its   lo wer s   all  life s p an   m ea s u r em en ts   in   ev er y   s itu atio n .   W p r ed ict  th is   r esu lt  b ec au s lar g er   p ac k ets  co n s u m m o r e   tr an s m is s io n   en er g y ,   wh ich   s p ee d s   u p   n o d d e p letio n .   Fo r   cir cu lar   f ield   with   th B at  ( 3 0 , 3 0 ) ,   f o r   in s tan ce ,   th L ND  lo wer s   f r o m   3 3 1 5   r o u n d s   ( S1 )   to   1 8 7 6   r o u n d s   ( S3 )   b ec au s o f   th h ig h er   p ac k et  s ize.     Op tim al  co n f ig u r atio n S1   ( cir cu lar   f ield ,   B at  3 0 , 3 0 ,   an d   2 0 0 0 - b it  p ac k ets)  o b ta in s   th b est - p er f o r m in g   s ce n ar io   with   r eg a r d   to   n o d life s p an .   On   th o th er   h an d ,   S8   ( s q u ar f ield ,   B S a t 7 5 , 1 5 0 ,   an d   4000 - b it  p ac k ets)  d is p lay s   th lo west  p er f o r m a n ce ,   th er e f o r v er if y in g   th at  g r ea ter   c o m m u n icatio n   d is tan ce s   co u p led   with   b i g g er   d ata  co n ten ts   r ap i d ly   d r ai n   n o d en er g y .       7.   CO NCLU SI O N   I n   th s tu d y ,   t h ef f ec ts   o f   d ep lo y m e n to p o l o g ies,  B p lace m en ts ,   an d   p ac k et  s izes  o n   en er g y   ef f icien cy   a n d   n etwo r k   life tim o f   wir eless   s en s o r   n etwo r k s   ( W SNs )   with   L E AC p r o to co ar s tu d ied .   T h e   f in d in g s   in d icate   th at  ci r cu lar   f ield   d ep lo y m en ts   ar e   b etter   in   ter m s   o f   n etwo r k   life tim e   co m p ar ed   to   s q u ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       C lu s ter - b a s ed   r o u tin g   p r o to co l in   w ir eles s   s en s o r   n et w o r k   ( S h ir ee n   B a s h a r   Gh a n im )   1947   to p o lo g ies  b ec au s o f   u n if o r m ity   in   en er g y   co n s u m p tio n   an d   s h o r ter   co m m u n icatio n   r an g es  th at   r esu lts   in   b etter   en er g y   ef f icien cy .   B lo ca tio n   h as  g r ea im p o r tan c o n   th n etwo r k   p e r f o r m an c e,   wh er ce n tr ally   lo ca ted   B Ss   ( e. g .   at  ( 3 0 , 3 0 ) )   r esu lts   in   ex ten s io n   o f   life tim as  th co m m u n icatio n   d is tan ce   will  b less .   I n   co n tr ast,  r em o te  B ( e. g .   at  ( 7 5 , 1 5 0 ) )   r ed u ce s   n etwo r k   life tim e,   p ar ticu lar ly   in   s q u ar f ie ld   ca s es.  Als o ,   th f ac th at  th e   p ac k et  s ize  is   in cr ea s ed   to   4 0 0 0   b its   r e d u ce s   th e   n etwo r k   life tim e   s in ce   m o r e   en er g y   is   n ee d e d   to   tr an s m it  th p ac k et .   T h e   b est  co n f ig u r atio n   th at  g iv es  m a x im ized   n etwo r k   life   is   cir cu lar   f ield   s tr u ct u r e   wh er th e   B is   p lace d   at  th e   ce n ter   an d   u s es   s m aller   p ac k et s   as  th s ize.   T h p ap er   h ig h lig h ts   th at  o n e   o f   th e   k ey   f ac t o r s   to   in cr ea s th e   s u s tain ab ilit y   o f   W SN  is   th u s o f   en e r g y - ef f icien t d ep lo y m en p r o ce d u r es,  w h ich   in clu d p lacin g   ce n t r al  B Ss   o r   cir cu lar   t o p o lo g ies.  Fu tu r wo r k s   ca n   b d o n o n   h y b r id   to p o lo g ies,  en er g y   h ar v esti n g   an d   o p tim izatio n   o f   r o u tin g   p r o t o co ls   to   en h an ce   ef f icien cy   o f   W SN.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   s tu d y   u s ed   th e   C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   ac cu r ately   d escr ib ea c h   au th o r ' s   co n tr ib u tio n .   T h e   co n tr ib u tio n s   o f   ea ch   au t h o r   a r s u m m ar iz ed   as f o llo ws :     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   S h ir ee n   B ash ar   Gh an e m                               A ws  Z u h ee r   Yo n is                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata   th at  s u p p o r t h f in d i n g s   o f   th is   s tu d y   ar a v ailab le   f r o m   th e   co r r esp o n d in g   a u th o r ,   [ AZ Y ] u p o n   r ea s o n a b le  r e q u est.  Dat av ailab ilit y   is   n o a p p licab l to   t h is   p ap er   as  n o   n ew  d a ta  wer cr ea te d   o r   an aly ze d   in   t h is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   S .   B i n   Ta mr i n   a n d   M .   R .   A h ma d ,   S i m u l a t i o n   o f   a d a p t i v e   p o w e r   m a n a g e me n t   c i r c u i t   f o r   h y b r i d   e n e r g y   h a r v e st e r   a n d   r e a l - t i me   sen s i n g   a p p l i c a t i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Po w e r   El e c t ro n i c s   a n d   D r i v e   S y st e m s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 ,   p p .   6 5 8 6 6 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 1 1 . i 2 . p p 6 5 8 - 6 6 6 .   [ 2 ]   K .   S o h r a b y ,   D .   M i n o l i ,   a n d   T .   Z n a t i ,   W i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s :   t e c h n o l o g y ,   p r o t o c o l s ,   a n d   a p p l i c a t i o n s .   J o h n   W i l e y   &   S o n s ,   2 0 0 7 .   [ 3 ]   N .   W a n g   a n d   H .   Z h u ,   A n   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l g r i t h b a s e d   o n   L EA C H   p r o t o c o l ,   i n   2 0 1 2   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g ,   M a r .   2 0 1 2 ,   p p .   3 3 9 3 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C S EE. 2 0 1 2 . 1 5 0 .   [ 4 ]   M .   C h o v a n e c ,   J.  P ú c h y o v á ,   M .   H u d i k ,   a n d   M .   K o c h l á ň ,   U n i v e r sa l   sy n c h r o n i z a t i o n   a l g o r i t h f o r   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k s ` ` F U S A   a l g o r i t h m’ ,   S e p .   2 0 1 4 ,   p p .   1 0 0 1 1 0 0 7 .   d o i :   1 0 . 1 5 4 3 9 / 2 0 1 4 F 2 7 0 .   [ 5 ]   A .   M .   B o n g a l e ,   A .   S w a r u p ,   a n d   S .   S h i v a m ,   E i P - LEA C H :   En e r g y   i n f l u e n c e d   p r o b a b i l i t y   b a se d   LEA C H   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss   sen s o r   n e t w o r k ,   i n   2 0 1 7   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Em e rg i n g   T re n d I n n o v a t i o n   i n   I C T   ( I C EI ) ,   F e b .   2 0 1 7 ,   p p .   7 7 8 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ETI I C T. 2 0 1 7 . 7 9 7 7 0 1 4 .   [ 6 ]   N .   Q u b b a j ,   A .   A .   Ta l e b ,   a n d   W .   S a l a meh ,   R e v i e w   o n   LEA C H   p r o t o c o l ,   i n   2 0 2 0   1 1 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n f o rm a t i o n   a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s (I C I C S ) ,   A p r .   2 0 2 0 ,   p p .   4 1 4 4 1 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I C S 4 9 4 6 9 . 2 0 2 0 . 2 3 9 5 1 6 .   [ 7 ]   M .   M .   Za n j i r e h   a n d   H .   L a r i j a n i ,   A   s u r v e y   o n   c e n t r a l i s e d   a n d   d i s t r i b u t e d   c l u s t e r i n g   r o u t i n g   a l g o r i t h ms   f o r   W S N s,”   i n   2 0 1 5   I E EE   8 1 s t   V e h i c u l a r   T e c h n o l o g y   C o n f e re n c e   ( VTC   S p ri n g ) ,   M a y   2 0 1 5 ,   p p .   1 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / V TC S p r i n g . 2 0 1 5 . 7 1 4 5 6 5 0 .   [ 8 ]   M .   M .   Za n j i r e h ,   A .   S h a h r a b i ,   a n d   H .   La r i j a n i ,   A N C H :   A   n e w   c l u st e r i n g   a l g o r i t h m   f o r   w i r e l e ss  se n so r   n e t w o r k s ,   i n   2 0 1 3   2 7 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   A d v a n c e d   I n f o rm a t i o n   N e t w o r k i n g   a n d   A p p l i c a t i o n W o rks h o p s ,   M a r .   2 0 1 3 ,   p p .   4 5 0 4 5 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W A I N A . 2 0 1 3 . 2 4 2 .   [ 9 ]   M .   M .   Z a n j i r e h ,   H .   La r i j a n i ,   a n d   W .   O .   P o p o o l a ,   A c t i v i t y - a w a r e   c l u s t e r i n g   a l g o r i t h f o r   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k s,”   i n   2 0 1 4   9 t h   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s,   N e t w o r k &   D i g i t a l   S i g n   ( C S N D S P) ,   J u l .   2 0 1 4 ,   p p .   1 2 2 1 2 7 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C S N D S P . 2 0 1 4 . 6 9 2 3 8 1 0 .   [ 1 0 ]   M .   M a t h e w   a n d   N .   W e n g ,   Q u a l i t y   o f   i n f o r m a t i o n   a n d   e n e r g y   e f f i c i e n c y   o p t i mi z a t i o n   f o r   se n so r   n e t w o r k v i a   a d a p t i v e   s e n si n g   a n d   t r a n s mi t t i n g , ”  I EE S e n so rs   J o u r n a l ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   3 4 1 3 4 8 ,   F e b .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS EN . 2 0 1 3 . 2 2 8 2 7 7 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 19 39 - 1 9 4 8   1948   [ 1 1 ]   A .   A .   A b b a s i   a n d   M .   Y o u n i s,  A   su r v e y   o n   c l u s t e r i n g   a l g o r i t h m f o r   w i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k s,   C o m p u t e r   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   3 0 ,   n o .   1 4 1 5 ,   p p .   2 8 2 6 2 8 4 1 ,   O c t .   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mc o m . 2 0 0 7 . 0 5 . 0 2 4 .   [ 1 2 ]   S .   K .   S i n g h ,   M .   P .   S i n g h ,   A .   P r o f e s s o r ,   a n d   D .   K .   S i n g h ,   A   s u r v e y   o f   e n e r g y - e f f i c i e n t   h i e r a r c h i c a l   c l u s t e r - b a s e d   r o u t i n g   i n   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   N e t w o r k i n g   a n d   A p p l i c a t i o n s   ( I J A N A ) ,   v o l .   5 7 0 ,   n o .   0 2 ,   p p .   2 5 7 0 ,   2 0 1 0 .   [ 1 3 ]   C .   S i l v a   e t   a l . ,   A   c l u s t e r - b a se d   a p p r o a c h   t o   p r o v i d e   e n e r g y - e f f i c i e n t   i n   W S N ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e S c i e n c e   a n d   N e t w o rk  S e c u ri t y   ( I J C S N S ) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   p .   5 5 ,   2 0 1 3 .   [ 1 4 ]   N .   S a a d a l l a h ,   S .   A l a b a d y ,   a n d   F .   A l - Tu r j m a n ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   c l u st e r   h e a d   sel e c t i o n   v i a   g e n e t i c   a l g o r i t h m ,   Al - R a f i d a i n   En g i n e e ri n g   J o u rn a l   ( ARE J ) ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 2 5 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 9 / r e n g j . 2 0 2 3 . 1 4 3 9 5 5 . 1 2 9 3 .   [ 1 5 ]   R .   E.   N a f i a a   a n d   A .   Z.   Y o n i s ,   A n a l y si s   o f   f r e q u e n c y   s p l i t t i n g   p h e n o m e n o n   i n   W P f o r   i n t e l l i g e n t   a p p l i c a t i o n s ,   i n   2 0 2 2   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   A u t o m a t i c   C o n t r o l   a n d   I n t e l l i g e n t   S y st e m ( I 2 C AC I S ) ,   J u n .   2 0 2 2 ,   p p .   1 7 4 1 7 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I 2 C A C I S 5 4 6 7 9 . 2 0 2 2 . 9 8 1 5 4 8 9 .   [ 1 6 ]   R .   E.   N a f i a a   a n d   A .   Z .   Y o n i s ,   M a g n e t i c   r e so n a n c e   c o u p l i n g   w i r e l e s p o w e r   t r a n sf e r   f o r   g r e e n   t e c h n o l o g i e s,”   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r S c i e n c e ,   v o l .   2 6 ,   n o .   1 ,   p .   2 8 9 ,   A p r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 2 6 . i 1 . p p 2 8 9 - 2 9 5 .   [ 1 7 ]   F .   O j e d a ,   D .   M e n d e z ,   A .   F a j a r d o ,   a n d   F .   El l i n g e r ,   O n   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k   m o d e l s:   a   c r o ss - l a y e r   s y st e ma t i c   r e v i e w ,   J o u r n a l   o f   S e n s o a n d   Ac t u a t o r   N e t w o r k s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   4 ,   p .   5 0 ,   J u n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j s a n 1 2 0 4 0 0 5 0 .   [ 1 8 ]   P .   K u m a r ,   M .   P .   S i n g h ,   a n d   U .   Tr i a r ,   A   r e v i e w   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 ss  se n s o r   n e t w o r k ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o En g i n e e ri n g   Re s e a rc h   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 ,   n o .   4 ,   2 0 1 2 .   [ 1 9 ]   W .   R .   H e i n z e l m a n ,   A .   C h a n d r a k a s a n ,   a n d   H .   B a l a k r i s h n a n ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   c o m mu n i c a t i o n   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss  m i c r o se n so r   n e t w o r k s,”   i n   Pr o c e e d i n g o f   t h e   3 3 rd   A n n u a l   H a w a i i   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S y st e m   S c i e n c e s ,   v o l .   1 ,   p .   1 0 ,   2 0 0 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / H I C S S . 2 0 0 0 . 9 2 6 9 8 2 .   [ 2 0 ]   M .   B .   Y a sse i n ,   A .   A l - Z o u b i ,   Y .   K h a ma y se h ,   a n d   W .   M a r d i n i ,   I mp r o v e men t   o n   LEA C H   p r o t o c o l   o f   w i r e l e s se n so r   n e t w o r k   ( V LEA C H ) ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   D i g i t a l   C o n t e n t :   T e c h n o l o g y   a n d   i t Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 ,   n o .   2 ,   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 4 1 5 6 / j d c t a . v o l 3 . i ss u e 2 . y a ss e i n .   [ 2 1 ]   M .   J .   H a n d y ,   M .   H a a s e ,   a n d   D .   T i m m e r m a n n ,   L o w   e n e r g y   a d a p t i v e   c l u s t e r i n g   h i e r a r c h y   w i t h   d e t e r m i n i s t i c   c l u s t e r - h e a d   s e l e c t i o n ,   i n   4 t h   I n t e r n a t i o n a l   W o r k s h o p   o n   M o b i l e   a n d   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s   N e t w o r k ,   p p .   3 6 8 3 7 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M W C N . 2 0 0 2 . 1 0 4 5 7 9 0 .   [ 2 2 ]   A .   H n i n i ,   A .   E z z a t i ,   M .   F i h r i ,   a n d   A .   H a j a m i ,   T i m e   s l o t s   i n v e s t m e n t   o f   a   d e a d   n o d e   i n   L E A C H   p r o t o c o l   o n   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k ,”  I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   4 ,   n o .   2 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 4 5 6 9 / s p e c i a l i s s u e . 2 0 1 4 . 0 4 0 2 0 2 .   [ 2 3 ]   I .   M o h a mm a d ,   A   s u r v e y   o n   l e a c h   p r o t o c o l   a n d   i t e n h a n c e d   v e r si o n ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 8 2 ,   n o .   1 3 ,   p p .   2 6 3 3 ,   S e p .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 5 1 2 0 / i j c a 2 0 1 8 9 1 7 7 6 7 .   [ 2 4 ]   W .   B .   H e i n z e l m a n ,   A .   P .   C h a n d r a k a s a n ,   a n d   H .   B a l a k r i s h n a n ,   A n   a p p l i c a t i o n - s p e c i f i c   p r o t o c o l   a r c h i t e c t u r e   f o r   w i r e l e s s   m i c r o s e n s o r   n e t w o r k s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 ,   n o .   4 ,   p p .   6 6 0 6 7 0 ,   O c t .   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T W C . 2 0 0 2 . 8 0 4 1 9 0 .   [ 2 5 ]   R .   S .   M .   A l y o u s u f ,   A n a l y s i a n d   c o mp a r i so n   o n   a l g o r i t h m i c   f u n c t i o n o f   LEA C H   p r o t o c o l   i n   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k s   [ W S N ] ,   i n   2 0 2 0   T h i r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S m a rt   S y s t e m a n d   I n v e n t i v e   T e c h n o l o g y   ( I C S S I T ) ,   A u g .   2 0 2 0 ,   p p .   1 3 4 9 1 3 5 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S S I T4 8 9 1 7 . 2 0 2 0 . 9 2 1 4 1 4 9 .   [ 2 6 ]   M .   To n g   a n d   M .   Ta n g ,   LEA C H - B :   A n   i mp r o v e d   LEA C H   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k ,   i n   2 0 1 0   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S o f t w a re   E n g i n e e r i n g ,   S e p .   2 0 1 0 ,   p p .   1 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W I C O M . 2 0 1 0 . 5 6 0 1 1 1 3 .   [ 2 7 ]   M .   M a l i k ,   Y .   S i n g h ,   a n d   A .   A r o r a ,   A n a l y si s   o f   LEA C H   p r o t o c o l   i n   w i r e l e s se n s o r   n e t w o r k s ,”  I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   Ad v a n c e d   Re s e a r c h   i n   C o m p u t e S c i e n c e   a n d   S o f t w a re  En g i n e e ri n g ,   v o l .   3 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 8 1 8 3 ,   2 0 1 3 .   [ 2 8 ]   R .   G a n t a ssi ,   A .   B e n   Y a g o u t a ,   a n d   B .   B e n   G o u i ssem ,   I mp r o v e m e n t   o f   t h e   L EA C H   p r o t o c o l   i n   l o a d   b a l a n c i n g   a n d   e n e r g y - a sso c i a t i o n   c o n ser v a t i o n ,   i n   2 0 1 7   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n t e r n e t   o f   T h i n g s ,   Em b e d d e d   S y s t e m a n d   C o m m u n i c a t i o n s   ( I I N T EC ) ,   O c t .   2 0 1 7 ,   p p .   5 3 5 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I I N TEC . 2 0 1 7 . 8 3 2 5 9 1 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       S h ire e n   Ba sh a r   G h a n e m           wa b o r n   i n   1 9 9 6   i n   Nin e v a h ,   Ira q .   S h e   e a rn e d   h e r   B. S c .   in   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   fro m   th e   Co ll e g e   o E lec tro n i c En g in e e ri n g   a Ni n e v e h   Un iv e rsity ,   M o s u l,   Ira q .   C u rre n tl y ,   sh e   is  p u rs u in g   a n   M . S c .   in   sa m e   d e p a rtme n t.   He re se a rc h   fo c u se s o n   sm a rt  e n e rg y   m a n a g e m e n sy ste m s   fo wire les s se n so n e two rk s,  o p ti m izin g   e n e rg y   e fficie n c y   a n d   n e two r k   s u sta in a b il it y .   He p a p e r,   t it led   P r o lo n g   th e   Li fe ti m e   o f   Wi re les S e n so Ne two r k   b y   LE ACH   P r o t o c o l,   h a b e e n   a c c e p ted   fo r   p re se n tatio n   a t h e   I n tern a ti o n a l   Co n fe re n c e   o n   Artifi c ial  In tell ig e n c e ,   M e tav e rse ,   a n d   Cy b e rse c u rit y   (ICAMAC  2 0 2 4 ).   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sh e re e n . g h a n e m 2 0 1 4 @s t u . u o n in e v a h . e d u . iq .         Aw Zu h e e r   Yo n is           g ra d u a t e d   fro m   De p a rtme n of   C o m p u t e En g in e e rin g   in   2 0 0 3   a n d   c o m p lete d   h is  M a s ter' a n d   P h . D.   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics - Tele c o m m u n ica ti o n   En g in e e ri n g   a Un iv e rsit y   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (UTHM i n   2 0 1 1 ,   2 0 1 3   re sp e c ti v e ly .   S i n c e   2 0 0 6   h e   b e c a m e   a n   e n g in e e a Un iv e rsit y   o M o su l - Ira q .   Wh il e   h e   g e ts  in   2 0 2 0   a n   As sista n t   P ro fe ss o d e g re e   in   th e   De p a rtme n o El e c tro n ic  En g i n e e rin g /Co ll e g e   o El e c tr o n i c En g in e e ri n g   a Ni n e v a h   U n iv e rsity ,   M o su l,   Ira q .   He   h a s   p u b li sh e d   m a n y   re se a rc h   p a p e rs  in   in ter n a ti o n a jo u rn a ls ,   b o o k s,  a n d   c o n fe re n c e s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il a ws . y o n is@u o n i n e v a h . e d u . i q .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.