I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 ,   p p .   518 ~ 534   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 1 . pp 5 1 8 - 5 3 4           518       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   An   int eg ra ted   FS M - BAB ER - S RO A   frame wo rk   for   secure   a nd  energy - efficient   i nterne o things   networks   usi ng   bl o ckcha in   co nsens us       Achy ut   Ya ra g a l 1, 2 ,   K ira n k um a r   B e n d i g er i 2   1 D e p a r t me n t   of   E l e c t r o n i c a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   B LD EA s   V.   P.   Dr.   P.   G.   H a l a k a t t i   C o l l e g e   of   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y   ( A f f i l i a t e d   to   V i sv e sv a r a y a   Te c h n o l o g i c a l   U n i v e r si t y ,   B e l a g a v i ) ,   V i j a y a p u r a ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   of   E l e c t r o n i c a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   B a sa v e s h w a r a   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e   ( A f f i l i a t e d   to   V i sv e sv a r a y a   Te c h n o l o g i c a l   U n i v e r si t y ,   B e l a g a v i ) ,   B a g a l k o t e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  2 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   No v   2 3 ,   2 0 2 5       Th e   ra p id   e x p a n si o n   o th e   in tern e o th in g (Io T)  a n d   wire les se n so r   n e two r k (W S Ns h a in ten sifie d   th e   d e m a n d   fo e n e rg y - e fficie n t ,   re li a b le,  a n d   se c u re   d a ta  tran sm issio n .   Trad it io n a c lu ste ri n g   a n d   sta ti c   sle e p   sc h e d u li n g   a p p ro a c h e o ften   fa i to   e n su re   lo n g - term   su sta in a b i li ty   a n d   tam p e r - re sista n t   c o m m u n ica ti o n .   Th is   p a p e r   p re se n ts   BABER - S RO ACh a in ,   a   h y b r id   o p t imiz a ti o n   a n d   se c u rit y   f ra m e wo rk   th a t   in te g ra tes   fo u r   c o re   m o d u l e s :   i )   F u z z y   sim il a rit y   mat rix   (F S M ) - b a se d   c lu ste rin g   fo r   sp a ti a l - e n e rg y - a wa re   n o d e   g r o u p i n g ,   ii )   Bin a ry   Al - Bi ru n i   e a rt h   ra d i u s   ( BABER)   o p ti m iza ti o n   fo r   i n telli g e n c l u st e h e a d   (CH)  se lec ti o n ,   iii sh i p   re sc u e   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   (S ROA fo a d a p ti v e   sle e p   sc h e d u li n g ,   a n d   iv a   li g h twe i g h b lo c k c h a in   p ro t o c o l   with   m o d if ied   p ra c ti c a b y z a n t in e   fa u lt   to lera n c e   (P BF T)  c o n se n su s   fo r   se c u re   in ter - c lu ste c o m m u n ica ti o n .   T h e   u n ifi e d   o b jec ti v e   fu n c ti o n   i n c o rp o ra tes   c lu ste e fficie n c y ,   re d u n d a n c y   m in imiz a ti o n ,   late n c y   re d u c ti o n ,   a n d   p a c k e d e li v e ry   ra ti o   m a x i m iza ti o n .   S imu latio n   e x p e r i m e n t s   o n   l a r g e - s c a le   W S N s   ( 1 0 0 3 0 0   n o d e s )   d e m o n s t r a t e   t h a t   B A B E R - S ROA Ch a in   a c h iev e s   up   to   20%   imp r o v e m e n t   in   n e two rk   li fe ti m e ,   18%   l o we e n e rg y   c o n s u m p ti o n ,   a n d   1 5 %   h ig h e r   p a c k e t   d e li v e ry   ra ti o   c o m p a re d   to   sta te - of - t h e - a rt  m o d e ls.   Ad d it i o n a ll y ,   it   m in imiz e s   b lo c k c h a in   c o n se n su late n c y   wh i le   e n s u rin g   h i g h   d a ta   in te g rit y .   Th e   p ro p o se d   fra m e wo rk   o ffe rs   a   sc a lab le,  se c u re ,   a n d   e n e rg y - a wa re   so lu ti o n   su it a b le  f o re a l - ti m e   Io a p p l ica ti o n s,  in c lu d i n g   sm a rt   c it ies ,   h e a lt h c a re   m o n it o r in g ,   a n d   in d u strial   a u to m a ti o n ,   wh il e   a d d re ss in g   t h e   d u a l   c h a ll e n g e s   of   p e rfo rm a n c e   o p ti m iza ti o n   a n d   b l o c k c h a i n - b a se d   s e c u r i t y .   K ey w o r d s :   B i n a r y   A l - B i r u n i   e a r t h   r a d i u s   C lu s ter   h ea d s   Fu zz y   s im ilar ity   m atr ix   I n ter n et   of   th i n g s     Sh ip   r escu e   o p tim izatio n   alg o r ith m   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 :   Ach y u t   Y a r a g a l   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   B L DE A’ s   V.   P.   Dr .   P.   G.   Hala k atti   C o lleg o f   E n g in ee r in g   an d   T ec h n o lo g y   ( Af f iliated   to   Vis v esv ar ay T e ch n o lo g ical  Un iv er s ity ,   B elag av i - 5 9 0 0 1 8 )   Ash r am   R o ad ,   Vijay ap u r a - 5 8 6 1 0 3 ,   Kar n atak a,   I n d ia   E m ail:  asy ar ag al@ g m ail. co m       NO M E N CL A T UR E   S y m b o l   D e s c r i p t i o n     S y m b o l   D e s c r i p t i o n     To t a l   n u mb e r   of   se n so r   n o d e s   in   t h e   WSN      ( )   R e d u n d a n c y   s c o r e   o f   n o d e       N u mb e r   of   c l u s t e r s   f o r me d   by   t h e   F S M   a l g o r i t h m      ( )   O v e r l a p   f a c t o r   r e p r e se n t i n g   c o v e r a g e   r e d u n d a n c y     I n i t i a l   e n e r g y   of   e a c h   se n s o r   n o d e   ( J o u l e s )      ( )   Tr a n sm i ssi o n   l o a d   o f   n o d e     ( , )   R e si d u a l   e n e r g y   of   n o d e     at   t i me       α₁ ,   α₂ ,   α₃   Tu n a b l e   w e i g h t s   f o r   r e d u n d a n c y   c o m p u t a t i o n   ( ,   )   Eu c l i d e a n   d i s t a n c e   b e t w e e n   n o d e s     a n d       δ   S l e e p   t h r e sh o l d   f o r   n o d e   d e a c t i v a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A n   in teg r a ted   F S M - BABER - S R OA   fr a mewo r fo r   s ec u r a n d   en erg y - efficien t     ( A ch yu Ya r a g a l )   519   S y m b o l   D e s c r i p t i o n     S y m b o l   D e s c r i p t i o n     S c a l i n g   p a r a m e t e r   c o n t r o l l i n g   d i s t a n c e   sen si t i v i t y   in   si mi l a r i t y   c o m p u t a t i o n     X*   M o s t   e f f i c i e n t   n o d e   c o n f i g u r a t i o n   i n   S R O A   sch e d u l i n g   CH   CH   n o d e     γ   A d a p t i v e   m o v e me n t   c o e f f i c i e n t   i n   S R O A      F i t n e ss   v a l u e   of   a   C H   c a n d i d a t e     ε   R a n d o p e r t u r b a t i o n   f a c t o r   i n   S R O A   l o c a l   se a r c h   ,     W e i g h t i n g   c o e f f i c i e n t s   f o r   b a l a n c i n g   e n e r g y   a n d   d i s t a n c e   in   CH   s e l e c t i o n     CH   C l u st e r   h e a d   e f f i c i e n c y   c o s t   c o m p o n e n t   i n   u n i f i e d   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   X   C u r r e n t   so l u t i o n   v e c t o r   in   B A B E R   o p t i m i z a t i o n     R   R e d u n d a n c y   c o s t   c o m p o n e n t     G l o b a l   b e s t   so l u t i o n   v e c t o r   in   B A B ER   o p t i m i z a t i o n     a v g   A v e r a g e   e n d - to - e n d   l a t e n c y   ,   R a n d o m l y   se l e c t e d   s o l u t i o n   v e c t o r s   d u r i n g   B A B E R   s e a r c h     P D R   P a c k e t   d e l i v e r y   r a t i o   ( %)     w ₁,  w ₂,  w   I mp o r t a n c e   w e i g h t s   i n   u n i f i e d   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   λ,   μ,   ν   C o n t r o l   p a r a m e t e r s   g o v e r n i n g   e x p l o r a t i o n e x p l o i t a t i o n   b a l a n c e   in   B A B E R     n   N u mb e r   o f   C H   p a r t i c i p a t i n g   i n   b l o c k c h a i n   c o n s e n s u s       1.   I NT RO D UCT I O N   I n ter est  in   b lo ck c h ain   tech n o lo g y   is   g r o win g   ac r o s s   s e v er al  s ec to r s ,   in clu d in g   p u b lic  s ec to r ,   h ea lth ca r e,   a n d   b an k in g   [ 1 ] .   B ec au s o f   b lo ck c h ain   tec h n o l o g y ,   a p p licatio n s   f u n ctio n   d ec e n tr alize d   [ 2 ] .   Par ty   tr ad es  ca n   f u n ctio n   in d ep e n d en tly   o f   an y   ce n tr al  au th o r it y   o r   in ter m e d iar y   b o d y .   t r u s tles s   d is tr ib u ted   s y s tem   is   n o an   im p ed im en t   to   co n d u ctin g   s ec u r t r an s ac tio n s .   T h is   was  p r ev io u s ly   n o d o ab le  [ 3 ] .   Sin ce   ad v en o f   in ter n et  a n d   r elate d   tech n o lo g ies  s u ch   as  B lo ck ch ain   an d   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   [ 4 ] ,   n ew  tr e n d s   s u ch   as  s m ar t   cities,  h o s p it als,  b u s in ess es,  an d   class r o o m s ,   h a v em e r g ed .   Fo r   ex am p le,   e - b u s in ess ,   e - g o v e r n m en t,  a n d   e - s er v ice  b r an d   m an a g em en h a v all  ch a n g ed   way   in f o r m atio n al  s er v ices  ar o f f er ed   an d   r ec eiv ed   d u to   d em a n d s   o f   t h ese  d ev elo p m en ts .   Acc o r d i n g   to   esti m ates,  I o T   will   g r o f r o m   $ 3 0   b illi o n   to   $ 7 0   b illi o n   b y   2 0 2 5 ,   wh ich   m ea n s   it  will  h av a   m ajo r   i n f lu en ce   o n   m an y   p a r ts   o f   p eo p le' s   liv es,  p ar ticu lar ly   co m m u n icatio n .   I n teg r atin g   b lo ck ch ain   tec h n o l o g y   with   wi r eless   s en s o r   n etwo r k   ( W SN)   wh ich   f o cu s es  o n   d ev elo p in g   th p er m is s io n ed   b lo ck ch ain   s y s tem   th at  in co r p o r ates a   co n s en s u s   m ec h an is m   k n o wn   as  p r o o f - of - au th o r ity   ( Po A)   with in   c lu s ter ed   W SN s   [ 5 ] .   I o T   h as  n u m er o u s   ch allen g es,  in clu d in g   u n r eliab ilit y ,   n u m er o u s   attac k s ,   an d   d ev ice  h eter o g en e ity   [ 6 ] .   W ith   p r o life r atio n   o f   s m ar d ev ices,  I o T   [ 7 ]   f ac es  ch allen g es  in   ar ea s   s u ch   as   s ca lab ili ty ,   en er g y   ef f icien cy ,   an d   s ec u r ity   ca u s e d   b y   its   d ec en tr alize d   n at u r e.   Fo r   ex am p le,   co m m u n icatio n   b ar r ier s   an d   s ec u r ity   m ea s u r es m ig h t b im p lem en t ed   d u t o   lim ited   v ar iety   o f   e n er g y   r eso u r ce s   an d   c o m p u tin g   ca p ab ilit ies in   I o T   [ 8 ]   d ev ices.  I n   o r d er   to   s o lv p r o b lem s   ass o ciate d   with   I o T ,   f o g   co m p u tin g   h as  latel y   s h o wn   to   b a n   ef f ec tiv ap p r o ac h   [ 9 ] .   Ho we v er ,   I o T   s ec u r ity   is s u es  r em ain   u n r eso lv e d .   New   s o lu tio n s   with   ch ar ac ter is tics   lik s ec r ec y ,   av ailab ilit y ,   an d   s tr o n g   s ec u r ity   ar r e q u ir e d   f o r   in ter o p er ab ilit y   o f   I o T   [ 1 0 ]   d ev ices.  Secr ec y   is   m ain tain ed   to   p r ev en t   u n a u th o r ized   ac ce s s   to   m ess ag es.  E n s u r in g   m ess ag r ea ch es  its   in t en d ed   r ec ip ien an d   th at  an y   attem p t a t ta m p er in g   is   d etec ted   is   r esp o n s ib ilit y   o f   all  r elev an t p ar ties   in   tr a n s ac tio n   [ 1 1 ] .   Ob tain ab ilit y   en s u r es  th at  an y   d ata  f ac ilit y   is   av ailab le  wh en ev er   n ee d ed   wh ile  tak i n g   en er g y   co n s u m p tio n   o f   h eter o g en e o u s   d ev ices  in to   ac co u n t,  wh ic h   is   cr u cial  b ec au s m ajo r ity   o f   I o T   d ev ices  ar e   lo w -   p o wer   a n d   lac k   s u f f icie n co m p u tin g   ca p ac ity .   Min i m izin g   en er g y   c o n s u m p tio n   with o u s ac r if icin g   p er f o r m an ce   o r   s ec u r ity   is   an o th er   cr itical  co m p o n en o f   d at co n d u ctio n   in   an   I o T   [ 1 2 ]   n etwo r k .   As  r esu lt,  b r an d - n ew   f r am ewo r k   f o r   I o T   n etwo r k s   is   r eq u ir ed .   E s s en tially ,   ap p licatio n ,   p h y s ical,   an d   n etwo r k   lay er s   o f   I o T   n ee d   an   in f r astru ct u r t h at  ca n   s tab ilize  lo wer   en er g y   u s ag an d   s af ety   s tan d ar d s   o f   I o T .   T h is   lead s   u s   to   ex am in h o s o f twar e - d e f in ed   n etwo r k in g   ( SDN)   an d   B lo ck ch ain   co u ld   b u s ed   to   b u ild   s u ch   an   in f r astru ctu r [ 1 3 ] .   T o   b ette r   m an ag r eso u r ce s   in   I o T   n etwo r k s ,   an   SDN - b ased   ar ch itectu r is   b ein g   co n s id er ed ,   in clu d i n g   a   B lo ck ch ain   co m p o n e n t.  I o T ,   SDN,   an d   b l o ck ch ain   en v ir o n m en ts   ar e   th r e e   co m p o n en ts   th at  m ak u p   th m an ag em en t a n d   o r ch estra tio n   ar ch itectu r e.   co n tr o ller ,   s witch es,  b esid es  u s er s   m ak u p   th n ew  SD co n s tr u ctio n   o f   n etwo r k   [ 1 4 ] .   W h ile   in d iv id u al  n etwo r k   s witch es  h an d le  p ac k et  r o u tin g ,   c o n tr o ller   th at  r u n s   o n   s tan d ar d   p r o to c o lik e   Op en Flo p r o v id es  m an ag e m en t,  p r o g r am m ab ilit y ,   an d   r u les  f o r   s p ec if ic   s witch es.   C o n s eq u en tly ,   SD N   co n tr o ller s   p r o v id in tellig en ad m in is tr atio n ,   h ig h   f le x ib ilit y ,   co n n ec tio n ,   p r o g r am m ab ilit y ,   an d   co n tr o o v e r   n etwo r k s   [ 1 5 ] .   I n   ad d i n g   to   p r ev en tin g   u n au th o r ized   ac ce s s   to   n etwo r k   r eso u r ce s ,   th SD co n tr o ller   allo ws  f o r   t h in s tallatio n   o f   u n i f ied   an d   s ec u r e d   n etwo r k   f ac ilit ies  s u ch   as  r o u tin g ,   en er g y   m an ag em en t,   s ec u r ity ,   an d   b a n d wid th   u s e.   T h ev e r - ch an g in g   n atu r e   o f   I o T   d ev ic es  also   m ak es  th SDN  co n tr o ller   g o o d   f it  f o r   m an ag in g   a n d   o v er s ee in g   n etwo r k   co n f ig u r ati o n   u p d ates  [ 1 6 ] .   An   SDN  co n tr o ller ,   wh ic h   p r o v id es  s in g le   p o in o f   co n tr o f o r   in te r ac tio n s   with   I o T   d ev ices,  m ig h b th an s wer   to   th is   d ilem m a .   On o f   th m o s p r o m in e n to p ics  o f   co n v er s atio n   at  th m o m en is   h o to   m ak SDN  m o r s ec u r e.   On way   to   im p r o v th e   s ec u r ity   o f   f ile  tr an s f er s   in   SDN  is   to   u s b lo ck ch ain   s k ill.  T h SDN  n etwo r k   wo u ld   m ak b en e f it  o f   b lo ck ch ain ' s   s ec u r ity -   by - d esig n   f ea tu r e ,   wh ich   p r o tects  u s er   d ata  an d   s to p s   illeg al  ad m is s io n   to   r eso u r c es  in   r elatio n   to   en e r g y   e f f icien cy   p lan   o f   I o T   d e v ices.   Dig ital  led g er   tech n o l o g y ,   o r   B lo ck ch ain ,   is   o n o f   th m o s ad v an ce d   a n d   wid ely   u s ed   m eth o d s   f o r   p r o tectin g   o n lin e   tr an s ac tio n s .   I p r o v id es   s y s tem   f o r   s to r i n g   an d   d is tr ib u tin g   d i g ital  d ata  ac r o s s   th n etwo r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   5 1 8 - 534   520   [ 1 7 ] .   Dis p er s ed   an d   f lex i b le  p ee r - to - p ee r   n etwo r k   m an a g em en is   u s ed   in   p lace   o f   ce n tr ali ze d   ad m in is tr atio n .   d is tin ct  p iece   o f   d ata  is   s to r ed   in   ea ch   o f   th b u ild in g   b lo ck s   th at  m ak it  u p .   C o m p letely   s af co m m u n icatio n   is   f ea s ib le  in   th ab s en ce   o f   th ir d   p ar ty .   T h ch allen g es  an d   lim itatio n s   o f   th in ter n et  o f   th in g s   ar o v er co m b y   ex p lo i tin g   th ca p ab ilit ies o f   th s o f t war e - d ef in ed   n etwo r k in g   co n t r o ller ,   allo win g   f o r   th co n s tr u ctio n   o f   s ec u r a n d   r eso u r ce - ef f icien ar ch itect u r [ 1 8 ] .   Pro tectin g   p r iv ac y ,   i n teg r ity ,   d u r a b ilit y ,   an d   r eliab ilit y   wh ile  d o in g   awa y   with   p r o b lem s   ca u s ed   b y   s in g le  p o in o f   f ailu r ar all  g o als  o f   th is   tech n o lo g y ' s   p ee r - to - p ee r   a r ch itectu r e.   T h is   s tu d y   p r esen ts   n o v el  f r am ewo r k ,   B AB E R - SR OA C h ain ,   d esig n ed   to   en h a n ce   th en er g y   ef f icien cy ,   r elia b ilit y ,   an d   s ec u r ity   o f   I o T - e n ab led   W SNs .   T h co r c o n tr ib u tio n s   ar as f o llo ws:     I n tellig en c lu s ter in g   u s in g   f u zz y   s im ilar ity   m atr ix   ( FS M) d y n am ic  f u zz y   s im ilar ity   m atr ix   is   in tr o d u ce d   to   f o r m   o p tim ized   clu s ter s   b y   ev alu atin g   b o t h   s p atial  an d   en er g y - b ased   n o d s im ilar ities ,   m in im izin g   in tr a - cl u s ter   co m m u n icatio n   c o s t.     E n er g y - awa r clu s ter   h ea d   s elec tio n   with   B A B E R B in ar y   Al - B ir u n ea r th   r ad i u s   o p tim izatio n   alg o r ith m   is   em p lo y ed   to   s elec o p tim al  clu s ter   h ea d s   ( C Hs)  b ased   o n   m u lti - o b jectiv f itn ess   f u n ctio n ,   im p r o v in g   lo ad   b alan cin g   an d   ex ten d in g   n etwo r k   life tim e.     Ad ap tiv s leep   s ch ed u lin g   v ia   SR OA:  T h s h ip   r escu o p ti m izatio n   alg o r ith m   is   in teg r at ed   to   id en tif y   a n d   d ea ctiv ate  r ed u n d a n n o d es  wh ile  m ain tain in g   9 0 n et wo r k   c o v er ag e ,   ac h ie v in g   s ig n if ican e n er g y   co n s er v atio n .     Secu r b lo ck ch ain - b ased   co m m u n ica tio n lig h tweig h t,   m o d if ied   p r ac tical  b y za n tin f au lt  to ler an ce   ( PB FT)   co n s en s u s   m ec h an is m   en s u r es  tam p er - p r o o f ,   d e ce n tr alize d   in ter - clu s ter   d ata   ex ch an g e   with   m in im al  o v er h ea d .   Un i f i ed   o p ti m iz ati o n   o b je cti v e A   h o l is ti co s f u n cti o n   in c o r p o r ati n g   cl u s te r   e f f ici en c y ,   r e d u n d an c y ,   late n cy ,   a n d   p a ck et   d eli v e r y   r a tio   is   p r o p o s ed   t o   e v a lu ate   t h e   s y s te m ' s   p e r f o r m a n c u n d er   r e alis ti c o n s tr ai n ts .     E n d - to - e n d   f r a m ewo r k   v alid atio n : T h m eth o d o lo g y   is   s u p p o r ted   b y   m at h em atica l m o d eli n g ,   p s eu d o co d e,   an d   co m p lex ity   a n aly s is ,   o f f e r in g   r e p r o d u cib le  a n d   s ca lab le  ar ch itectu r f o r   r ea l - wo r l d   I o T   ap p licatio n s   s u ch   as sm ar t c ities ,   h ea lth ca r e,   an d   in d u s tr ial  m o n ito r in g .   T h r est  o f   th p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   m en tio n s   th e   r elate d   w o r k s .   Sectio n   p r esen ts   th s y s tem   m o d el  wi th   d etailed   p r o p o s ed   m eth o d o lo g y .   Sectio n   4   ex p lain s   th r esu lt  an aly s is   an d   f in ally ,   th co n clu s io n   is   m ad e   at  s ec tio n   5 .       2.   RE L AT E WO RK S   Hig h   d is aster   m an ag em en t   s itu atio n s   ar g u ar a n teed   b y   Su g u m ar an   et  a l.   [ 1 9 ]   d is tr ib u ted   d at a   ag g r eg atio n   ( B lo ck - DSD)   tech n iq u f o r   m o b ile  ad   h o n et wo r k s   ( MA NE T s ) .   T h n etwo r k   is   d iv id ed   in to   s ec u r zo n es  u s in g   z o n e - b as ed   clu s ter in g   a p p r o ac h   ( Z C A) ,   an d   t h b est  C Hs  ar ch o s en   u s in g   an   ar tific ial   n eu r o - f u zz y   in f er en ce   s y s tem   ( ANFI S).   T wo - s tep   s ec u r ( STS)   an d   ellip tic  cu r v cr y p t o g r ap h y   ( E C C )   ar u s ed   to   s ec u r d ata  ag g r eg ati o n ,   an d   th im p r o v ed   elep h an h er d   o p tim izatio n   ( I E HO)   al g o r ith m   is   u s ed   t o   ac h iev o p tim al  r o u tin g .   Vali d atin g   th e f f icien cy   an d   r o b u s tn ess   o f   th p r o p o s ed   f r am ewo r k   in   d y n a m ic   MA NE T   en v ir o n m e n ts ,   s im u latio n s   u s in g   n s - 3 . 2 5   s h o 9 7 % ,   2 0 r ed u ce d   en er g y   in g esti n g   co m p ar ed   t o   ex is tin g   ap p r o ac h es,  an d   m i n im al  d elay   o f   0 . 0 0 1 2   s   f o r   e m er g en cy   d ata.   I n   o r d e r   to   tr an s m it  d ata  s ec u r ely   f r o m   I o T   s en s o r s ,   Nar la  et  a l.   [ 2 0 ]   d em o n s tr ates  s er v er   au th en ticatio n   u s in g   C h o lesk y - Hash   of   v ar iab le   l e n g th   ( HA VAL ) .   T h I o T   s en s o r   d e v ices m u s t f ir s t b ad d ed   to   th e   FOG  s er v er ' s   r eg is tr y .   T h n e x s tep   is   to   g r o u p   th e   s en s o r   n o d es  in to   clu s ter s   u s i n g   th B P - K - m ea n s   alg o r ith m .   T h clu s ter   h ea d   is   ac co u n tab le  f o r   s en s in g   th I n ter n et  o f   T h in g s   d ata  an d   ex tr ac tin g   its   p r o p er ties .   T h d ata  th at  h a s   b ee n   s en s ed   is   s u b s eq u en tly   en cr y p ted   u s in g   Gau s s   Mo n tg o m er y   cu r v e   cr y p to g r ap h y   ( GM C C ) .   Had o o p   d is tr ib u ted   f ile  s y s tem   ( HDFS)  FOG   is   wh er th en cr y p ted   d ata  is   k ep t.     I n   th is   ca s e,   Sch wef el  G r o u p   s ea r ch   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( SGSOA )   is   u s ed   to   d ec r ea s th d ata   af ter     BP - K - m ea n s   is   u s ed   f o r   d ata   m ap p in g .   At  th e   s am tim e,   th p r o p er ties   o f   th e   s en s o r   d ata,   th I o T   s en s o r   I D,   an d   th FOG  s er v er   I ar u s ed   to   g en er ate  Me r k le  t r ee   ( MT )   u s in g   C h o lesk y - HAVA L .   Af ter   th at,   th u s er   n ee d s   to   s ig n   u p   an d   lo g   in to   th s er v er   in   o r d er   to   ac ce s s   th d ata  f r o m   th s en s o r s .   Af t er   th at,   in   o r d er   t o   ac ce s s   th d ata  s to r ed   in   th clo u d ,   th u s er   s u b m its   q u er y   r eq u est.  T h q u er y   is   o p tim ize d   b y   ex tr ac tin g   th e   attr ib u tes  an d   ap p ly in g   SGSOA.  At  la s t,  th p r o p er ties   f r o m   th s en s ed   d ata  an d   th q u er y   ar v er if ied   u s in g   th H ash co d e.   C o n s eq u en tly ,   th co n f ir m e d   H ash co d es  g et  th d ata  f r o m   th I o T .   C o n s eq u en tly ,   th e   s u g g ested   m eth o d   p r o d u ce d   th H ash co d in   1 , 4 7 6   m s   an d   cl u s ter ed   th s en s o r   n o d es in   4 , 5 7 8   m s .   I n teg r atin g   lo w - e n er g y   ad a p tiv clu s ter in g   h ier a r ch y   ( L E A C H )   with   d is tr ib u ted   led g er   t ec h n o lo g y   ( DL T ) ,   m o r esp ec ially   b lo c k ch ain ,   is   n ew  s tr ateg y   th at  Oh   [ 2 1 ]   s u g g ests .   I o T   n etwo r k s   ca n   b en ef it  f r o m   b lo ck ch ain   tech n o lo g y ' s   im m u tab le  led g e r   an d   DL T .   T o   im p lem en b l o ck ch ai n   f o r   s af d ata  tr a n s f er ,   th e   ap p r o ac h   r eq u ir es  twea k s   to   L E AC H.   Du r in g   th is   s tag e,   L E AC o r g an izes  it s elf   in to   clu s ter s   an d   ch o o s es  an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A n   in teg r a ted   F S M - BABER - S R OA   fr a mewo r fo r   s ec u r a n d   en erg y - efficien t     ( A ch yu Ya r a g a l )   521   in d iv id u al   to   ac as   th C r e s p o n s ib le  f o r   co llectin g   an d   tr an s m itti n g   d ata.   Usi n g   c o n s en s u s   tech n iq u e   to   g u ar an tee  d ata  in teg r ity ,   ea ch   C k ee p s   tr ac k   o f   d ata  tr an s ac tio n s   with in   its   clu s ter   o n   lo ca b lo ck ch ain .   Data   en cr y p tio n   an d   d ig ital  s i g n atu r es  g iv e   ex tr la y er s   o f   s ec u r ity ,   wh ile  s m ar co n tr ac t s   au to m ate  s ec u r ity   co n tr o ls   an d   d etec t ir r e g u lar iti es.  Fin ally ,   th s tr en g th   an d   ef f icien cy   o f   I o T   n etwo r k s   ar g r ea tly   im p r o v e d   b y   co m b in in g   th L E AC alg o r ith m   with   b lo ck ch ain .   Op tim izi n g   b lo ck c h ain   ac tiv ities   to   f u r th er   r ed u ce   laten cy   an d   r esear ch in g   d iv e r s I o T   s c en ar io s   will b th f o c u s   o f   f u t u r r esear ch .   B y   class if y in g   p ar ticip an ts   ac co r d in g   to   th eir   co m p u tin g   ca p ab ilit ies  an d   d ata  d is tr ib u tio n   clu s ter in g ,   Z h o u   et  a l.   [ 2 2 ]   cr ea te  a   b lo c k ch ain - em p o wer ed   clu s ter   d is till atio n   f ed er ate d   lear n in g   ( B E C DFL)   f r am ewo r k   th at  ad d r ess es  h eter o g e n eity   an d   cr ea tes  s ec u r i n f r astru ctu r th r o u g h   b lo ck c h ain .   Kn o wled g d is till atio n   allo ws  ef f icien m o d el  tr ain i n g   o n   d ev ices  with   lim ited   r eso u r ce s   with o u r eq u ir i n g   e x ce s s iv p r o ce s s in g   r eso u r ce s .   T h p r o to ty p s y s tem ' s   ex p er im en tal  ev alu atio n s   s h o th at   B E C DFL  o u tp er f o r m s   t r ad itio n al   f ed er ated   lea r n in g   m eth o d s   i n   ter m s   o f   ef f icac y ,   r o b u s tn e s s ,   an d   s y s tem   s u s tain ab ilit y .   Ma in tain in g   h ig h - q u ality   m o d el  p er f o r m an ce   d esp ite  r eso u r ce   lim its   an d   d ata  ch an g es  is   ac h iev ed   b y   th p r o p o s ed   m eth o d ,   wh ich   p r o v id es  co m p r eh e n s iv f r am ewo r k   f o r   p r iv ac y - p r e s er v in g   m ac h i n lear n in g   in   h eter o g en eo u s   s m ar t   g r id   co n tex ts .   T o   f o r tify   th r eliab ilit y   an d   s af ety   o f   in ter n et  o f   m e d ical  th in g s   ( I o MT ) ,   Kh an   et  a l.   [ 2 3 ]   s u g g ests   a   n ew  b in ar y   s p r in g   s ea r ch   ( B SS )   m eth o d   th at  co m b in es  g r o u p   th e o r y   with   h y b r id   d ee p   n eu r al  n etwo r k   s tr ateg y .   Saf k ey   r ev o ca tio n   an d   d y n am ic  p o licy   u p d ates  a r p ar o f   th s u g g ested   ap p r o ac h .   T h s u g g ested   ar ch itectu r m ak es  u s o f   b lo c k ch ain   tech n o lo g y   f o r   d is tr ib u ted   an d   im m u tab le  d ata  s to r ag e,   AI   f o r   r ea l - tim e   d ata  an aly s is   an d   th r ea d ete ctio n ,   an d   s o p h is ticated   s ea r ch ab le  en cr y p tio n   m eth o d s   f o r   s af an d   ef f ec tiv e   d ata  s ea r ch es.  T o   h a v im p r o v ed   th s ec u r ity ,   ef f icien c y ,   a n d   r etu r n   o n   in v estme n o f   o u r   m eth o d   u s in g   th e   s u g g ested   p atien t - ce n ter ed   d at ac ce s s   p ar ad ig m   th at   in teg r a tes  b lo ck ch ain   an d   tr u s ch ain s .   Ou r   alg o r ith m   is   s tr o n g   o p tio n   f o r   d ec e n tr alize d   p atien h ea lth   r ec o r d s   ( PHR )   m an ag em e n s in ce   it  d r asti ca lly   cu ts   tr an s ac tio n   tim wh ile  k ee p in g   h ig h   le v els o f   s ec u r ity ,   ac co r d in g   to   t h s im u latio n   f in d in g s .   n o v el   ap p r o ac h   to   lo ca tin g   clu s ter   h ea d s   a n d   s elec tin g   ef f icien p ath s   is   p r o p o s ed   b y   Oth m en   et   a l.   [ 2 4 ]   f o r   u s in   I o T - en ab le d   s elec tio n   u s in g   f u zz y   lo g ic   ac co u n ts   f o r   en e r g y ,   d is tan ce ,   an d   laten cy .   Usi n g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   to   d eter m in th o p tim al  p ath s   is   th f o llo win g   s tep .   Simu latio n s   r u n   in   MA T L AB   h av ev alu ated   th s u g g ested   s tr ateg y   o n   s ev er al  cr itical  m etr ics,  in clu d in g   th r o u g h p u t,   en er g y   ec o n o m y ,   a v er ag e   d elay ,   an d   p ac k et  d eli v er y   r atio .   W h en   c o m p ar ed   to   o th e r   in itiativ es  o f   s im ilar   k in d ,   th e   ev alu atio n   r esu lts   r ev ea s u b s tan tial  im p r o v em en ts .   W ith   th r o u g h p u o f   6 0 . 1   b p s ,   an   o r d in ar y   d ela y   o f     0 . 1 2   s ,   an   en e r g y   ef f icien cy   o f   8 . 9   J /b it,  an d   a   p ac k et   d eli v er y   r atio   o f   9 1 . 3 %,  o u r   s y s tem   o u t p er f o r m s   th e   in d u s tr y   n o r m .   T h o u tco m e s   d em o n s tr ate  th at  o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   ef f ec tiv ely   d e cr ea s es  d elay s   an d   in cr ea s es th r o u g h p u t,  two   i m p o r tan t n ee d s   f o r   h ea lth ca r s y s tem s   en ab led   b y   th in ter n et  o f   th in g s .   n o v el   clu s ter in g   p r o to co l   c alled   Fed C h ain ,   wh ic h   is   b as ed   o n   f e d er ated   b lo c k ch ain   s y s tem s ,   was  p r o p o s ed   b y   Pra m itar i n et   a l.   [ 2 5 ]   f o r   f ly in g   a d - h o n etwo r k s   ( FANE T s )   th at   u s ce ll - f r ee   m ass iv MI MO   ( C F - m MI MO )   to   en h an ce   n e two r k   co n n ec tio n   an d   s ec u r ity .   Usi n g   b lo ck c h ain   tech n o lo g y   an d   f ed er ate d   lear n in g   ( FL)   to   p r o tect  th cl u s ter   f r o m   Sy b il  attac k s   allo ws  f o r   s ec u r clu s ter   f o r m atio n   with o u in cr ea s in g   th n u m b er   o f   co n tr o p ac k ets.  B y   co m b in i n g   d ata  f r o m   t h p h y s ical  lay e r   o f   an   o b ject  ( p o s itio n ,   m o b ilit y ,   ch an n el  ca p ac ity ,   an d   r em ain i n g   en er g y )   with   t h p ar am ete r s   f r o m   th n etwo r k   la y er   ( c o n n ec tiv ity ) ,   to   ar e   ab le  to   f o r m u late  th co s f u n c tio n   m ax im izatio n   is s u u s in g   cr o s s - lay er   d esig n .   T h is   o p tim izes  th f o r m atio n   o f   s tab le  clu s ter s   with   m in im a co n tr o l   o v er h ea d .   Secu r ity ,   c o n tr o o v er h ea d ,   c o n n ec tio n ,   h ig h er   c o n n ec ti v it y   d eg r ee s   ( HC D) ,   an d   lo west  I ( L I )   ar all  ar ea s   wh er t h p r o p o s ed   Fed C h ain - b ased   clu s ter in g   p r o to co l   ex ce ls   ab o v c o m p etin g   p r o to co ls .   T h r esear ch   co n clu d ed   t h at  th r o b u s s ec u r ity   a n d   c o n n ec tiv ity   p r o v id e d   b y   th Fed C h ain - b ased   clu s ter   p r o to c o l m ak it a n   ex ce llen ch o ice  f o r   d y n am ic  FANE T   e n v ir o n m en ts .   T an   an d   Ng u y e n   [ 2 6 ]   h av cr ea ted   n ew  en er g y - p r o to co n am ed   en er g y   ef f icien r o u tin g   p r o to co l   lev er ag in g   h y b r id   alg o r ith m s   ( E E R HA )   th at  is   m ea n to   c o m m u n icate   with   I o T   f r am ewo r k s   th at  ar b ased   o n   W SN.   E E R HA  ad d r ess es  th cr itical  en er g y   co n s tr ain ts   in   I o T - b ased   W SNs   th r o u g h   th r ee - p h ase  ap p r o ac h .   T h p r o to c o b e g in s   with   s tr ateg ic  s en s o r   d ep lo y m en t   an d   e m p lo y s   k - Me d o i d s   clu s ter in g   co m b in ed   with   th e   E lb o m eth o d   to   cr ea te  o p ti m al  n etwo r k   clu s ter s .   I th e n   s elec ts   C Hs   u s in g   an   ad v an ce d   en tr o p y   weig h t   co ef f icien th at  c o n s id er s   r esi d u al  en er g y ,   in ter /in tr a - clu s te r   d is tan ce s ,   an d   n o d d e n s ity   d is tr ib u tio n .   T h e   B ellm an - Fo r d   alg o r ith m   is   u t ilized   to   estab lis h   co s t - ef f ec tiv r o u tin g   p ath s   f o r   b o th   i n tr a - clu s ter   an d   in ter - clu s ter   d ata  tr an s m is s io n .   C o m p r eh en s iv s im u latio n s   d e m o n s tr ate  th at  E E R HA  s ig n if ican tly   o u tp er f o r m s   ex is tin g   p r o to co ls   ( lo en er g y   ad ap tiv clu s ter in g   h ier a r ch y   ( L E AC H ) I n ter n atio n al  C o v en an o n   C iv il  an d   Po liti ca R ig h ts   ( I C C H R ) p r i v ac y   a n d   elec tr o n ic   co m m u n i ca tio n s   r eg u latio n s   ( PECR ) ,   T E Z E M)   in   en e r g y   ef f icien cy   an d   ex ten d s   o v er all  n etwo r k   life s p an .   An   en er g y - e f f icien m eg a - cl u s ter - b ased   r o u tin g   ( E E MCR )   p r o to co l,  d e v elo p e d   f o r   lar g co v er ag e   ar ea s ,   was  in tr o d u ce d   b y   Prin ce   et  a l.   [ 2 7 ] .   I n   o r d er   to   in cr ea s th o v er all  life s p an   o f   th n etwo r k ,   th e   f u n d am e n tal  id ea   b eh in d   th is   p r o to co l' s   d esig n   is   to   r em o v th r ad io   en e r g y   m o d el.   T h p r o to c o u s es  ce n tr alize d   m eth o d   th at  in v o l v es  f ix ed   clu s ter in g ,   in   wh ich   th b ase  s tatio n   d iv id es  th n etwo r k   in to   clu s ter s   th at  ar s q u ar in   s h ap e.   E n s u r in g   th at  all  n etwo r k   co m m u n icatio n   r em ain s   with in   th th r esh o ld   d is tan ce ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   5 1 8 - 534   522   clu s ter   s ize  i s   s tr o n g m in d ed   b y   tr an s m is s io n   r an g e.   m eg a - clu s ter   co n s is ts   o f   f o u r   o f   th ese  clu s ter s ,   with   o n o f   th f o u r   clu s ter   h ea d s   s er v i n g   as  th m e g a - clu s ter - h ea d   ( MCH) .   Af ter war d s ,   th MCH  r o le' s   o v er h ea d   is   u n if o r m ly   s p r ea d   am o n g   th n o d es  o f   ea ch   o f   th f o u r   clu s t er s .   Data   ag g r eg atio n   at  two   l ev els,  th C lev el   an d   th e   MCH  lev el,   r ed u ce s   n etwo r k   e n er g y   co n s u m p tio n   an d   d ata  tr af f ic.   I n   ad d itio n ,   th n etwo r k ' s   d ata   tr af f ic  an d   e n er g y   d is tr ib u tio n   ar b alan ce d   s in ce   two   d ata  m u les ar u s ed   r o u n d   n u m b er s .   Fen g   et  a l.   [ 2 8 ]   h a v e   AI - p o wer ed   b lo ck ch ain   f r am ewo r k   is   u s ed   an d   au th o r s   h av in tr o d u c ed   th tim e - s h if ted   d ata  p r o ce s s in g   with   ed g co m p u tin g   th at  r ed u ce s   th p ea k - tim co m p u tatio n a lo ad s   wh ile  also   en ab lin g   th p r ed ictiv s ch ed u lin g   b ased   o n   h is to r ical  d ata.   Ma ch in lear n in g - b ased   ap p r o ac h   f o r   m o v e m en t   d ir ec tio n   p r ed ictio n   in   I P - b ased   m o b ile  s en s o r   n etwo r k s ,   u tili zin g   h id d en   s em i - Ma r k o v   m o d els  ( HSMM )   t o   p r ed ict  m o b ile  n o d e.   T h a u th o r s   ad d r ess ed   lim itatio n s   o f   ex is tin g   a n g le  o f   ar r iv al  ( AOA)   m eth o d s   b y   elim in atin g   h ar d war d ep en d e n cies  an d   in co r p o r atin g   s elf - h ea lin g   ca p ab ilit ies  to   h an d le  s tatic  n o d f ailu r es,   alo n g   with   a   r ec o v er y   m ec h a n is m   f o r   f alse  p r ed ictio n s   in   m o b ile  I P - b ased   wir eless   s en s o r   n etwo r k s   [ 2 9 ] J av ad p o u r   [ 3 0 ]   p r o p o s ed   tw o - p h ase   en er g y   o p tim izatio n   a p p r o ac h   i.e . ,   f u zz y   C - m ea n s   ( FC M)   an d   PS f o r   in tellig en clu s ter   h ea d   s elec tio n   an d   th au th o r   h as  ad d r ess ed   th cr itical  en er g y   d e p letio n   ch allen g in   th e   I o T   s en s o r   n etwo r k s   b y   d ev el o p in g   h y b r id   f u zz y - PS alg o r ith m   th at  lev er ag es  n o d co o r d in ates,  s p ee d   an d   g r av itatio n al  f o r ce s   b etwe en   c lu s ter   h ea d s   to   d eter m in o p ti m al  r o u tin g   p ath s   d em o n s tr ati n g   s u p er i o r   s tab ilit y   in   clu s ter   h ea d   ass ig n m en t c o m p ar ed   to   tr ad itio n al  m et h o d s .     2 . 1 .     Co ntr ibu t io s um m a r y   T h is   wo r k   p r esen ts   n o v el  B AB E R - S R OA C h ain   f r am ewo r k   d esig n e d   to   ad d r ess   th co m b in ed   ch allen g es  o f   en er g y   e f f icien cy ,   r eliab ilit y ,   an d   s ec u r ity   in   I o T - e n ab led   wir eless   s en s o r   n etwo r k s .   T h k e y   co n tr ib u tio n s   ar e:     No v el  i n teg r atio n   o f   FS M,   B AB E R ,   an d   SR OA :   u n i f ied   o p tim izatio n   p ip elin c o m b in in g   f u zz y   s im ilar ity   m atr ix   ( FS M) - b ase d   d y n am ic  cl u s ter in g ,   B in ar y   Al - B ir u n ea r th   r ad iu s   ( B AB E R )   o p tim izatio n   f o r   en e r g y - awa r C s elec ti o n ,   an d   s h ip   r escu o p tim iz atio n   alg o r ith m   ( SR OA)   f o r   ad ap tiv s leep   s ch ed u lin g .     E n er g y - aw ar clu s ter in g   an d   s ch ed u l in g :   D ev e lo p m en o f   m u l ti - o b j ec t iv f i tn e s s   f u n ct io n s   f o r   C H   s e le ct io n   an d   r ed u n d an cy   r e d u ct io n ,   en s u r in g   b a la n ce d   en er g y   d i s tr ib u t io n   an d   p r o l o n g ed   n e t wo r k   lif et im e.     L ig h tweig h b lo ck ch ai n - en a b led   s ec u r ity :   I m p lem e n tatio n   o f   a   m o d if ied   p r ac tical  b y za n tin e   f au lt   to ler an ce   ( PB FT)   co n s en s u s   m ec h an is m   tailo r ed   f o r   W SN  co n s tr ain ts ,   en a b lin g   tam p er - p r o o f   an d   lo w -   laten cy   in ter - clu s ter   co m m u n i ca tio n .     Un if ied   p er f o r m an ce   o p tim iz atio n   m o d el :   Fo r m u latio n   o f   h o lis tic  co s f u n ctio n   th at  jo in tly   o p tim izes  clu s ter in g   ef f icien c y ,   n etwo r k   co v er ag e,   laten c y ,   an d   p ac k et   d eliv er y   r atio   u n d e r   r ea lis tic  I o T   d ep lo y m en t   c o n d i t i o n s .     C o m p r e h e n s i v e   e v a l u at i o n :   E x t e n s i v e   s i m u l a ti o n s   o n   v a r y i n g   n o d e   d e n s i t i e s   ( 1 0 0 3 0 0   n o d e s )   d e m o n s t r a t i n g   u p   t o   2 0 %   l i f e ti m e   i m p r o v e m en t ,   1 8 %   r e d u c t i o n   i n   e n e r g y   u s e ,   a n d   1 5 %   h i g h e r   p a c k e t   d e li v e r y   r a t i o   ( P DR )   c o m p a r e d   t o   b e n c h m a r k   m o d e l s ,   wi t h   a d d e d   a n a l y s is   o f   b l o c k c h a i n   c o n s e n s u s   ti m e   a n d   b lo c k   v e r i f i c a t i o n   l a t e n c y .       3.   P RO P O SE M O D E L   3 . 1 .       O v er v iew   T h e   p r o life r ati o n   of   I o T - en ab l ed   W SNs   h as   r ai s ed   cr itical   ch allen g es   in   ac h iev in g   en er g y   e f f icien cy ,   d ata   r eliab ilit y ,   an d   s ec u r e   co m m u n icatio n .   T r a d itio n al   clu s ter in g   an d   o p tim izatio n   m eth o d s   o f ten   f all   s h o r t   in   p r o v id i n g   lo n g - ter m   s u s tain a b ilit y   an d   tam p er - r esis tan t   d ata   h an d lin g .   In   r esp o n s e,   th is   s tu d y   in tr o d u ce s   B AB E R - S R OA C h ain ,   u n if i ed   f r am ewo r k   th at  lev er a g es  en er g y - awa r clu s ter in g ,   in tel lig en clu s ter   h ea d   s elec tio n ,   ad ap tiv e   s leep   s ch e d u lin g ,   an d   d ec e n tr alize d   b lo c k ch ain - b ased   s ec u r ity .   T h e   f r a m ewo r k   in teg r ates   f o u r   m o d u les:   i )   Fu zz y   s im il ar ity   m atr ix   ( FS M)   f o r   d y n a m ic   clu s ter in g ,   ii )   B in ar y   Al - B ir u n i   ea r th   r a d iu s   ( B AB E R )   f o r   o p tim al  C s e lectio n ,   iii )   Sh ip   r escu e   o p ti m izatio n   alg o r ith m   ( SR OA)   f o r   en er g y - e f f icien t   s leep   s ch ed u lin g ,   an d   iv )   A   lig h tweig h t   b lo ck c h ain   p r o to c o l   em p lo y in g   a   s ec u r e   co n s en s u s   m o d el  f o r   tr u s ted   d ata  ex ch an g e.   Fig u r e   r e p r es en t th o v e r v iew  o f   p r o p o s ed   m o d el.     3 . 2 .     Net w o rk   m o del   a nd   a s s u mp t i o ns   L et   W SN  co n s is o f   s en s o r   n o d es  { 1,   2,   ...,    r an d o m ly   d is tr ib u ted   in   s q u ar a r ea   × .   A   b ase   s tatio n   ( B S),   s itu ated   o u t s id e   th e   s en s o r   f ield ,   ac ts   as   t h e   ce n tr al   d ata   s in k .   E ac h   n o d e   is   in it ialized   with   eq u al  en er g y   0   an d   is   ca p ab l o f   b o th   s en s in g   an d   wir eless   co m m u n icatio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A n   in teg r a ted   F S M - BABER - S R OA   fr a mewo r fo r   s ec u r a n d   en erg y - efficien t     ( A ch yu Ya r a g a l )   523       Fig u r 1 .   Ov er v iew   of   p r o p o s e d   m o d e l       3 . 2 . 1 .   Sy s t em   a s s um ptio ns   No d es   ar e   s tatic   af ter   d e p lo y m en t   a n d   a r e   lo ca tio n - awa r e,   co m m u n icatio n   is   bi - d ir ec tio n al   an d   d is tan ce - d ep en d en t,   en er g y   co n s u m p tio n   d ep en d s   on   tr an s m is s io n   d is tan ce   an d   n o d e   lo ad ,   each   n o d e   ca n   co m p u te   its   r esid u al  e n er g y   a n d   r ec eiv ed   s ig n al  s tr en g th   i n d icatio n   ( R SS I )   a n d   b ase  s tatio n   ( B S)   is   ass u m ed   to   b en er g y - u n lim ited   an d   h as  g lo b al  k n o wled g e.   T h p r im ar y   g o al  is   to   en h an ce   n et wo r k ' s   o p er atio n al  life tim b y   r ed u cin g   r ed u n d an tr an s m is s io n s ,   en s u r in g   s ec u r co m m u n icatio n s ,   an d   o p tim izin g   en er g y   co n s u m p tio n   at  b o th   n o d an d   clu s ter   lev els.     3 . 3 .     F uzzy   s im ila rit y   m a t rix - ba s ed   c l us t e r in g   T h e   in itial   p h ase   in v o lv es   cl u s ter in g   n o d es   b ased   on   an   FSM   wh ich   co m p u tes  s im ilar ity   s co r es   b etwe en   node   p air s   b ased   on   s p atial   d is tan ce   an d   r esid u al   en er g y .   T h e   s im ilar ity   s c o r e      ( , )   f o r   n o d es     an d     is   ca lcu lated   a s :        ( , ) = e xp   (    2 /   2 ) × ( 1 |   |   /   0 )     ( 1)     w h er e,      is   E u clid ea n   d is tan ce   b etwe en   n o d es     an d   .      is   r esid u al   en er g y   of   n o d   at   tim ,     is   s c al i n g   p ar am eter   d eter m in in g   s en s iti v ity   to   d is tan ce .   Hier ar ch ical   clu s ter in g   is   ap p lied   to   th e   s im il ar ity   m atr ix   to   f o r m     clu s ter s ,   en s u r in g   n o d es  with in   clu s ter   ex h ib it  h ig h   m u tu al  s im ilar ity .   T h is   ap p r o ac h   aid s   in   o p tim izin g   in tr a - clu s ter   co m m u n icatio n .     3 . 4 .     Clus t er   hea d   s elec t io n   u s ing   B ina ry   Al - B irun i   ea rt h   ra diu s   ( B A B E R)   a l g o r i t h m   T h n ex s tep   in v o lv es  s elec tin g   o p tim al  C Hs  f r o m   ea ch   clu s ter   u s in g   th B A B E R   m e tah eu r is tic   alg o r ith m .   C Hs   p lay   a   cr itical   r o le   in   ag g r e g atin g   an d   f o r war d in g   d ata,   so   e n er g y - awa r e   s elec tio n   is   ess en tial.  T h f itn ess   f u n ctio n   to   b m in im alize d   f o r   C s elec tio n   is   d ef in ed   as:      =   ( 1 ×   (  ) + 2   ×      )    = 1        ( 2 )     w h er e,      is   d is tan ce   f r o m   C   to   each   clu s ter   m em b er   j,     is   r e s id u al   en er g y   of   ca n d id ate   CH   an d   1 ,   2   is   W eig h tin g   co ef f icien ts   f o r   b alan cin g   en er g y   an d   d is tan ce   f a c t o r s .     3 . 4 . 1 .   B AB E R   s ea rc h   d y n a m i c s   B AB E R   alter n ates   b etwe en   ex p lo r atio n   a n d   ex p l o itatio n   p h a s es   to   s ea r ch   f o r   o p tim al   CH   ca n d i d a t e s :      ( + 1 ) = +   × (  ) +     × s in ( ) × (   )   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   5 1 8 - 534   524     w h er e,     is   c u r r e n t   s o lu tio n ,      is   g lo b al   b est   s o lu tio n ,   ,     is   r an d o m ly   s elec ted   s o lu tio n s   a n d   ,   ,     is   co n tr o l   p ar am eter s   f o r   b alan ce   b etwe en   co n v er g en c e   an d   ex p lo r atio n .   T h e   m o s t   en er g y - ef f icien t   C Hs  with   o p tim al  p r o x im ity   to   m e m b er s   ar s elec ted   an d   u p d ated   at  ea ch   r o u n d .   Fig u r e   2   B AB E R   alg o r ith m   illu s tr ates   th e   s tep wis e   o p er atio n   of   th e   B AB E R - b ased   o p tim izatio n   p r o ce s s .   I b e g in s   with   in itializin g   p ar am ete r s   o f   t h SR OA,   f o llo wed   b y   e v alu atin g   th f itn ess   o f   s en s o r   n o d es.  T h p o s itio n s   o f   th n o d es  ar u p d ate d   b ased   o n   th B AB E R   s ea r ch   s tr ateg y .   v alid atio n   ch ec k   d eter m in es  if   cr iter ia  ar m et if   n o t,  th s en s o r   s tates  ar ad ju s ted   an d   v alid atio n   p ar a m eter s   ar u p d ated .   T h is   lo o p   co n tin u es u n til o p tim al  en er g y - awa r s ch ed u lin g   is   ac h iev ed .           Fig u r 2 .   B AB E R   a l g o r i t h m       3 . 5 .     E nerg y - e f f icient   s leep   s cheduli ng   us i ng   s hip   re s c ue   o ptim iza t io n   ( E E SS - SRO )   a l g o r i t h m   T o   r e d u ce   r ed u n d a n d ata   tr a n s m is s io n s   an d   co n s er v e   en e r g y ,   SR OA  is   u s ed   to   id en tif y   an d   p u t   r ed u n d an t   n o d es in to   s leep   m o d e.   E ac h   n o d e   co m p u tes   a   r ed u n d a n cy   s co r e    ( ) :      ( ) =   1 × +   2 × ( 1 0 ) +   3 × ( 1 )   ( 4 )     w h er e,     is   o v er lap   f ac to r   ( d eg r ee   o f   co v er ag r e d u n d an cy ) ,     is   r esid u al  en er g y ,     is   t r an s m is s io n   lo a d   an d   1 2 3   is   tu n ab le  weig h ts .   No d es with    ( )   g r ea ter   th an   th r esh o ld   δ a r tem p o r ar ily   d ea ctiv ate d .   Fig u r e   3   illu s tr ates  an   ef f icien s leep   s ch ed u lin g   m ec h an is m   u s in g   th SR OA .   It   b eg in s   with   s en s o r   n o d es   m o d elin g   s ig n al   s tr e n g th ,   en er g y   co s t,   a n d   tr a n s m is s io n   d is tan ce .   B ased   o n   th ese  m etr ics,   co m m u n icatio n   p o we r   is   ad a p ted   an d   r ed u n d a n n o d es  ar id en tifie d .   I f   n etwo r k   c o v e r ag r em ain s   a b o v e   9 0 %,  r ed u n d a n n o d es  m ay   s l ee p   to   co n s er v e n er g y ;   o th er wis e,   th ey   r em ain   ac tiv e .   T h is   s tr ateg y   m ain tain s   p er f o r m an ce   wh ile  s ig n if ican tl y   r ed u ci n g   en e r g y   waste  in   I o T - b ased   W SNs .   S R O A   n o d e   u p d a t e   r u l e :     ( + 1 ) =   +     × ( (      ) /   |    | )   +   ε     ( 5)     W h er e,     is   m o s ef f icien n o d co n f i g u r atio n ,     is   ad ap tiv m o v em e n co ef f icien an d   ε   is   r an d o m   p er tu r b atio n   f o r   lo ca l sear ch .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A n   in teg r a ted   F S M - BABER - S R OA   fr a mewo r fo r   s ec u r a n d   en erg y - efficien t     ( A ch yu Ya r a g a l )   525       Fig u r 3 .   Flo w   ch ar t   E E SS - SR O   a l g o r i t h m       3 . 6 .     B lo c k cha in - ba s ed   s ec ur e   da t a   t r a n s mi s s i o n   T o   s ec u r in ter - cl u s ter   co m m u n icatio n   an d   en s u r d ata  in t eg r ity ,   lig h tweig h b lo ck c h a in   m o d u le   with   m o d if ied   c o n s en s u s   al g o r ith m   is   in tr o d u ce d .   E ac h   C ac ts   as  b lo ck ch ain   p ee r   m ain tain in g   lo ca l   led g er   o f   d ata  tr a n s ac tio n s .   On ce   ag g r eg ate d   d ata  is   r ea d y ,   C Hs  b r o ad ca s b lo ck s   th at  ar v alid ated   u s in g   lig h tweig h t Raf t - lik PB FT  co n s en s u s :   C o n s en s u s   p h a s es :     Pro p o s al:   L ea d er   CH   p r o p o s es   a   b l o c k .     Valid atio n :   Peer s   v er if y   th e   b l o ck ' s   h ash   an d   s i g n a t u r e .     C o m m itm en t:   On   m ajo r ity   a g r ee m en t,   b lo ck   is   a d d e d .   To   o p tim ize   co m p u tatio n ,   o n l y   h ash   d ig ests   an d   tim estam p s   ar e   s to r ed   in   th e   b lo c k ch ain ,   a v o id in g   f u ll   p ay lo a d   r e d u n d a n c y .     3 . 7 .     Unifie d   o bje ct i v e   f u n c t io n   T h e   to tal   co s t   f u n ctio n   o p tim iz ed   by   t h e   f r a m ewo r k   i s :     =   1 × +   2   ×      ( )   +   3   ×   +   4   × ( 1 )   ( 6 )       wh er e ,     is   c lu s ter   h ea d   ef f icien cy   c o s t,    ( )   is   r ed u n d a n cy   co s t,     is   a v er ag e   en d - to - en d   laten cy ,   P DR   was  p ac k et  d eliv er y   r atio   an d   1 2 3   a n d   4   ar c u s to m izab le  im p o r tan ce   weig h ts .     Ps eu d o co d e   f o r   B AB E R - S R O AC h ain   f r a m e w o r k   Input:   Sensor   Nodes     =   { 1 ,   2 ,   .. .,   } ,   Initial   Energy   0   Output:   Secure   and   Energy - Efficient   C o m m u n ic a t i o n   1.   Initialize   FSM   and   perform   clusteri ng   2.   Apply   BABER   for   CH   s e l e ct i o n   3.   For   each   communication   r ou n d :     a.   Compute   redundancy   s co re  (i)     b.   Schedule   sleep   nodes   using   SROA     c.   Aggregate   and   tr an sm it   data   to   CH     d.   Validate   and   log   data   blocks   using   blockchain   consensu s     e.   Update   energy   and   st at us   for   each   node   4.   Repeat until network lifetime ends   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   5 1 8 - 534   526   C o m p lex ity   a n a l y s is :     FSM   c lu s ter in g :   ( ²)     B AB E R   o p tim izatio n :   ( × × )     SR OA   s ch ed u lin g ( × )     B lo ck ch ain   c o n s en s u s :   ( ²)   wh er e   n   is   n u m b er   of   C Hs      Ov er all:  ( ²+  +  + ²)   p er   r o u n d .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   4 . 1 .     S i mu l a t i o n   e n v i r o n me n t   To   ev al u ate   th e   p r esen tatio n   of   p r o p o s ed   B AB E R - S R OA C h ain   f r am ewo r k ,   a   s er ies   of   s im u latio n s   ar co n d u cted   u s in g   MA T L AB   R 2 0 2 3 a   on   a   s y s tem   co n f ig u r ed   with   an   I n tel   i7   p r o ce s s o r ,   3 2 GB   R AM ,   an d   W in d o ws   11   OS.   T h e   s im u latio n s   em u lat e   a   lar g e - s ca le   I o T - W SN   en v ir o n m en t,   in teg r atin g   clu s ter in g ,   en er g y - awa r e   o p t im izatio n ,   an d   b lo ck c h ain - b a s ed   s ec u r ity   p r o to c o ls .   T ab le   1   r ep r esen t   th e   p ar am eter s   ar e   co n f ig u r e d :       T ab le   1 .   Par am eter   s ettin g   P a r a m e t e r   V a l u e / D e s c r i p t i o n   P a r a m e t e r   V a l u e / D e s c r i p t i o n   D e p l o y me n t   a r e a   1 0 0 × 1 0 0   m     ( 2 D   s q u a r e   r e g i o n )   D a t a   a g g r e g a t i o n   En e r g y   ( E _ d a )   n J / b i t / s i g n a l   N u mb e r   of   s e n s o r s   n o d e s   1 0 0 ,   1 5 0 ,   2 0 0 ,   2 5 0 ,   300   T r a n s m i s s i o n   e n e r g y   m o d e l   F i r st - o r d e r   r a d i o   m o d e l   I n i t i a l   n o d e   e n e r g y   ( E )   J o u l e s   S l e e p   t h r e s h o l d   ( δ )   A d a p t i v e   b a se d   on   n e t w o r k   l o a d   B a se   st a t i o n   l o c a t i o n   ( 1 5 0 ,   50)   ( o u t s i d e   t h e   se n s o r   f i e l d )   N u mb e r   of   r o u n d s   2000   C o m m u n i c a t i o n   r a n g e   2 5   m e t e r s   R o u n d s   p e r   e v a l u a t i o n   c y c l e   50   P a c k e t   s i z e   5 1 2   b i t s   B l o c k c h a i n   b l o c k   s i z e   k B   C o n t r o l   p a c k e t   s i z e   6 4   b i t s   C o n se n s u s   n o d e s   ( C H s )   5% 10%   of   t o t a l   n o d e s   M A C   p r o t o c o l   T D M A - b a s e d   S i mu l a t i o n   R u n s   A v e r a g e d   o v e r   10   i n d e p e n d e n t   t r i a l s       T o   v alid ate  th e   p r o p o s ed   m o d el’ s   ef f icac y ,   B AB E R - S R OA C h ain   is   co m p ar ed   a g ain s th e   f o llo win g   s tate - of -   th e - ar t f r am ewo r k s :     E E DAM E n er g y - ef f icien t   d ata   ag g r eg ati o n   m ec h a n is m   u s in g   f u zz y   cl u s ter in g   an d   s tatic   s leep   s ch ed u lin g   with   b l o ck ch ain   au th en ticatio n .     E E HS:  E n er g y - ef f icien t   h y b r i d   s ch em e   t h at   co m b in es   clu s ter in g   a n d   p ar tial   d ata   f u s io n ,   lack s   ad ap tiv e   s leep   co n tr o l.     E S S M:   E n e r g y - s a v i n g   s l e e p   m o d e   u s i n g   t h r e s h o l d - b a s e d   s t at ic   s c h e d u l i n g ,   li m i t e d   a d a p ta b i l it y   a n d   s e c u r i t y .     L E AC H L o w - en er g y   ad ap tiv e   clu s ter in g   h ier ar c h y   ( tr ad itio n al   W SN   clu s ter in g   p r o t o c o l ) .     PSO - C B D C Par ticle  s war m   o p tim izatio n   with   co n s en s u s - b ased   d ata  c o llectio n ,   f o cu s in g   o n   g lo b al  o p tim izatio n   with o u r ed u n d a n cy   p r u n in g .   Fig u r e   4 ( a)   v is u alize s   th 1 0 0 ×1 0 0   m   d ep lo y m en a r ea   with   1 0 0   r an d o m ly   d is tr ib u ted   s en s o r   n o d es.   Am o n g   t h em ,   10   n o d es   ( 1 0 % )   ar e   d esig n ated   as   C Hs,   s h o wn   as   r ed   s tar s .   T h ese   C Hs  s er v e   as  co n s en s u s   n o d es   with in   th e   B AB E R - SR OACh ain   f r am ewo r k ,   s u p p o r t in g   en er g y - e f f icien t   co m m u n i ca tio n   an d   s ec u r e   b lo ck ch ain   co n s en s u s .   Fig u r e   4 ( b )   illu s tr ates  th e   1 0 0 ×1 0 0   m   d ep lo y m en t   ar ea   p o p u late d   with   3 0 0   s en s o r   n o d es,  wh er 3 0   n o d es ( 1 0 %)  ar d esig n ated   as C Hs r ep r esen ted   b y   r ed   s tar s .   T h ese   C Hs   act   as   co n s en s u s   n o d es   in   th e   B AB E R - SR OA C h ain   f r am ewo r k ,   p la y in g   a   v ital   r o le   in   ef f icien t   d ata   ag g r eg atio n   an d   s ec u r e   b lo c k ch ain - b ased   c o m m u n icatio n .   Fig u r e   5   p r es en ts   c o m p ar ativ e   an aly s is   of   th n etwo r k   life tim e   ( in   r o u n d s )   ac r o s s   th e   ev alu ated   m o d els.   T h p r o p o s ed   B AB E R - S R OA C h ain   ac h iev es  th h ig h est  n etwo r k   life tim o f   1 9 2 0   r o u n d s ,   o u tp er f o r m in g   b en c h m ar k   s ch em e s   s u ch   as  E E DAM   ( 1 6 5 0 ) ,   E E HS  ( 1 4 9 0 ) ,   E SS ( 1 4 3 0 ) ,   PSO - C B DC   ( 1 3 8 0 ) ,   a n d   L E AC ( 1 2 0 0 ) .   T h is   s u p e r io r   p e r f o r m an ce   is   attr ib u ted   to   th in teg r atio n   o f   FS M - b ased   clu s ter in g ,   en er g y - awa r C s elec tio n   v ia   B AB E R ,   an d   ad ap tiv e   s leep   s ch ed u lin g   th r o u g h   SR OA,   wh ich   co llectiv ely   r ed u ce   e n er g y   wastag an d   b alan ce   th e   lo ad   am o n g   n o d es.   T h co n s is ten im p r o v em e n ac r o s s   all  co m p etin g   m o d els  h ig h lig h ts   th r o b u s tn es s   of   th e   p r o p o s ed   o p tim izatio n   a p p r o ac h   in   e x te n d in g   o p e r atio n al   lo n g ev ity ,   m ak in g   it   h ig h ly   s u itab le  f o r   r ea l - tim I o T - W SN  d ep lo y m e n ts   r eq u ir in g   s u s tain ed   n etwo r k   p er f o r m a n ce .   Fig u r 6   co m p a r is o n   ch ar f o r   f ir s n o d d e ath   ( FND)   ac r o s s   d if f er en m o d els.  T h p r o p o s e d   B AB E R - S R OA C h ain   d em o n s tr ates  th b est  p er f o r m an ce ,   with   th f ir s n o d d y in g   at  5 8 0   r o u n d s ,   in d icatin g   s u p er io r   ea r l y - life   e n er g y   m an ag em en t.   T h is   o u tp er f o r m s   E E DAM   ( 4 6 0 ) ,   E E HS   ( 4 2 0 ) ,   E SS M   ( 4 1 0 ) ,     PSO - C B D C   ( 4 0 0 ) ,   an d   L E A C ( 3 5 0 ) ,   em p h asizin g   th r o b u s tn ess   o f   s leep   s ch ed u lin g   an d   en er g y - awa r e   clu s ter in g   m e c h a n i s m s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A n   in teg r a ted   F S M - BABER - S R OA   fr a mewo r fo r   s ec u r a n d   en erg y - efficien t     ( A ch yu Ya r a g a l )   527     ( a )       ( b )     Fig u r e   4.   Simu lated   v iew   of   p r o p o s ed   B AB E R - S R OA C h ain   f r a m e w o r k   ( a )   d e p l o y m e n t   a r e a   ( 1 0 0 ×1 0 0   m )   w i t h   s e n s o r   n o d e s   a n d   cl u s t e r   h e a d s   a n d   ( b )   d e p l o y m e n t   a r e a   ( 1 0 0 × 1 0 0   m )   w i t h   3 0 0   s e n s o r   n o d e s   a n d   c l u s t e r   h e a d s             Fig u r 5 .   C o m p ar is o n s   of   n et wo r k   life tim e   a c r o s s   d if f er en t   m o d e l s     Fig u r 6 .   C o m p a r is o n s   of   f ir s t   node   d ea t h   a c r o s s   d if f er en t   m o d e l s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.