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.   15 ,   No .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 0 8 0 ~ 5 0 9 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 0 8 0 - 5 0 9 0           5080       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   AI - MG - LE AC H :   inv estig a tion o M G - LE AC H  in  w ireless   sens o r net wo rks  e nerg y  ef fici ency  a pplied t he adv a nc ed  a lg o rithm       H icha m   O uld zira 1, 2 ,   Ala m E s s a a do ui 3 ,   M u s t a ph a   E l H a nin e 4 ,   Ahm ed  M o u hs e n 2 ,   H a s s a ne  M e s - Adi 5   1 La b o r a t o r y   o f   M a t h e ma t i c C o m p u t i n g   a n d   C o mm u n i c a t i o n   S y s t e ms,   N a t i o n a l   S c h o o l   o f   A p p l i e d   S c i e n c e s,    C a d i   A y y a d   U n i v e r si t y   o f   M a r r a k e c h ,   S a f i ,   M o r o c c o   2 La b o r a t o r y   o f   E n g i n e e r i n g ,   I n d u st r i a l   M a n a g e me n t   a n d   I n n o v a t i o n   ( I M I I ) ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e a n d   Te c h n o l o g y ,     H a ssan   F i r st   U n i v e r si t y   o f   S e t t a t ,   S e t t a t ,   M o r o c c o   3 La b o r a t o r y   o f   C o m p l e x   C y b e r   P h y si c a l   S y s t e ms   ( LC C P S ) ,   T h e   N a t i o n a l   H i g h e r   S c h o o l   o f   A r t s   a n d   C r a f t s (EN S A M ) ,     H a ssan   I I   U n i v e r si t y   C a sa b l a n c a ,   C a s a b l a n c a ,   M o r o c c o   4 La b o r a t o r y   o f   H e a l t h   S c i e n c e s   a n d   T e c h n o l o g i e s,  H i g h e r   I n st i t u t e   o f   H e a l t h   S c i e n c e s,  H a ssa n   F i r st   U n i v e r s i t y   o f   S e t t a t ,   S e t t a t ,   M o r o c c o   5 La b o r a t o r y   o f   P r o c e ss   E n g i n e e r i n g ,   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   a n d   M a t h e ma t i c s,  N a t i o n a l   S c h o o l   o f   A p p l i e d   S c i e n c e o f   K h o u r i b g a ,     S u l t a n   M o u l a y   S l i ma n e   U n i v e r si t y   o f   B e n i   M e l l a l ,   K h o u r i b g a ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   3 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 1 6 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 4 ,   2 0 2 5       Wi re le ss   se n s o r   n e t w o r k s   (W S Ns )   p l a y   a   c r u c ia l   r o l e   i n   d a ta   c o l lec ti o n   a c ro ss   v a r i o u s   fie l d s   l i k e   e n v ir o n m e n t a l   m o n i t o r i n g   a n d   i n d u s tr ial   a u t o m a t i o n .     T h e   e n e r g y   e ff ic ie n c y   o f   t h e s e   n e tw o r k s,  p o w e re d   b y   li m i te d - c a p a c i t y   b a tt e rie s,   i k e y   t o   t h e ir   p e r fo r m a n c e .   Cl u ste rin g   p r o to c o ls  su c h   a lo w - e n e rg y   a d a p t iv e   c lu ste rin g   h iera r c h y   (LE ACH a re   wid e ly   u se d   t o   o p ti m ize   e n e rg y   c o n s u m p ti o n .   T o   e n h a n c e   LE ACH ’s  p e rfo rm a n c e ,   M G - LE ACH   wa s   in tro d u c e d ,   imp ro v in g   c lu ste h e a d   se lec ti o n   to   e x ten d   n e tw o rk   li fe sp a n .   Th is stu d y   c o m p a re s M G - LE ACH   with   AI - MG - LE ACH ,   wh ich   i n c o rp o ra tes   a rti ficia in telli g e n c e   (AI)  to   fu rt h e imp ro v e   e n e rg y   e fficie n c y   b y   se lec ti n g   c lu ste h e a d b a se d   o n   fa c to rs   li k e   re sid u a e n e rg y .   S imu lati o n sh o w     AI - MG - LE ACH   re d u c e e n e rg y   c o n s u m p ti o n ,   e x te n d n e two r k   li fe ,   a n d   e n h a n c e s d a ta reliab il i ty ,   o u tp e rf o rm in g   M G - LE ACH .   K ey w o r d s :   Ar tific ial  in tellig en ce   K - m ea n s   MG - L E AC H   Mu ltil ay er   p er ce p tr o n   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 :   Hich am   Ou ld zir a   Dep ar tm en t o f   I n d u s tr ial  E n g i n ee r in g ,   Natio n al  Sch o o o f   A p p lied   Scien ce s ,   C ad i A y y ad   Un iv er s ity   o f   Ma r r ak ec h   Saf i,  Mo r o cc o   E m ail: h . o u ld zir a@ u ca . ac . m a       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 )   ar th ess en tial  co m p o n en o f   t h n ew  in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   s y s tem s ,   en ab lin g   ap p licatio n s   r an g in g   f r o m   r ea l - tim en v ir o n m en tal  m o n ito r i n g   [ 1 ]   to   life - cr itical  h ea lth ca r e   s y s tem s   [ 2 ] ,   [ 3 ]   an d   lar g e - s ca le  in d u s tr ial  au to m atio n   [ 4 ] ,   an d   m ilit ar y   a p p licatio n s   [ 5 ] .   Desp ite  th eir   v er s atility ,   W SN s   f ac f u n d am en tal  co n s tr ain t:  th s ev e r en er g y   lim itatio n s   o f   b atte r y - p o we r ed   s en s o r   n o d es  [ 6 ] .   T h is   co n s tr ain d i r ec tly   im p ac ts   n etwo r k   lo n g e v ity ,   r eliab ilit y ,   an d   s ca lab ilit y ,   m ak in g   e n er g y   ef f icien cy   th f o r em o s t p r io r it y   in   W SN p r o to co d esig n   [ 7 ] .   T o   m itig ate  e n er g y   waste,   clu s ter - b ased   p r o to co ls   h a v d o m in ated   W SN  r esear ch   [ 8 ] .   T h s em in al  lo w - en er g y   ad ap tiv cl u s ter in g   h ier ar ch y   ( L E AC H)   p r o to c o [ 9 ] ,   [ 1 0 ]   in tr o d u ce d   r ev o lu tio n ar y   a p p r o ac h :   d y n am ic  cl u s ter in g   with   r o tatin g   clu s ter   h ea d s   ( C Hs)  to   b al an ce   en er g y   c o n s u m p tio n   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   W h ile  ef f ec tiv e,   L E AC H’ s   r an d o m ized   C s elec tio n   o f t en   ca u s es  en er g y   im b alan ce ,   ac ce ler atin g   n o d ex h au s tio n   in   h ig h - tr af f ic  zo n es a n d   d eg r ad in g   n etwo r k   ef f i cien cy   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   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         AI - MG - LEA C H:   in ve s tig a tio n   o f MG - LEA C in   w ir ele s s     ( Hich a Ou ld z ir a )   5081   T o   o v er c o m th lim itatio n s   o f   L E AC H,   s ev er al  im p r o v ed   v er s io n s   h av b ee n   d e v elo p e d ,   in clu d in g   th I m p r o v e d   L E AC p r o t o c o ( MG - L E AC H) .   MG - L E AC im p r o v es  o n   t h o r ig in al  L E AC p r o to co b y   r ef in in g   th cl u s ter   h ea d   s ele ctio n   p r o ce d u r e,   o f ten   in co r p o r atin g   p ar am eter s   s u c h   as  r esid u al  en er g y   a n d   n o d d e n s ity   to   m ak m o r i n f o r m e d   d ec is io n s   as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   Desp ite  th ese  im p r o v em en ts ,   th er is   s till   p len ty   o f   r o o m   f o r   o p tim i za tio n ,   p ar ticu lar ly   to   tak ac c o u n o f   th d y n am ic  n atu r o f   W S Ns  an d   f u r th er   im p r o v e   en er g y   e f f icien cy   [ 1 3 ] .   I n teg r atin g   ar tific ial  in tell ig en ce   ( AI )   in to   W SNs   h as  u s h er ed   in   n ew  g en er atio n   o f   ad ap tiv c o m m u n icatio n   p r o t o co ls [ 1 4 ] .   Un lik co n v en tio n al  r u le - b ased   m ec h an is m s ,   wh ich   ar e   in h er en tly   s tatic,   AI - d r iv en   s tr ateg ies  p ar ticu lar ly   th o s b ased   o n   r ein f o r ce m en lear n i n g   en a b le  r ea l - tim e   o p tim izatio n   o f   n etwo r k   p a r am eter s ,   ef f ec tiv el y   ad d r ess in g   cr itical  is s u es  s u ch   as  en er g y   ef f icien c y ,   s ca lab ilit y ,   an d   r esil ien ce .   B u i l d i n g   o n   t h is   p a r a d i g m ,   w p r o p o s e   A I - MG - L E AC H ,   a n   i n t e l li g e n t   e x t e n s i o n   o f   t h e   MG - L E AC p r o t o c o l   t h a t   i n c o r p o r a t es   a   m a c h i n e   l e a r n i n g - p o w e r e d   C H   s el e c ti o n   m e c h a n i s m .   W f o cu s   o u r   s tu d y   o n   d esig n in g ,   im p lem en tin g ,   an d   ev alu atin g   th is   n o v el  clu s ter in g   p r o t o co to   e n h an ce   C s elec tio n   p er f o r m an ce .   T h p r o to c o lev er ag es  b o t h   h is to r ical  an d   r ea l - tim m etr ics  in clu d in g   r esid u al  en er g y ,   n o d d en s ity ,   co m m u n icatio n   co s ts ,   an d   lin k   q u ality   to   id en tify   o p tim al   C Hs  with   h ig h   p r ec is io n   as  s h o wn   in   Fig u r e   3 .   B y   r ep lacin g   s tatic  o r   p r o b a b ilis tic  d ec is io n - m ak in g   with   p r ed ictiv in tellig en ce ,   AI - MG - L E AC r ed u ce s   en er g y   co n s u m p tio n   b y   2 5 an d   ex ten d s   n etwo r k   life tim b y   4 0 co m p ar e d   to   MG - L E A C ( s ee   s ec tio n   4 ) .   Mo r eo v er ,   it  m ain tain s   d ata   d eliv er y   r ates  e x ce ed in g   9 5 e v en   u n d er   h i g h - m o b ilit y   s ce n a r io s ,   d em o n s tr atin g   r o b u s a d ap tab ilit y   to   d y n a m ic  co n d itio n s .   T h ese  ad v an ce s   h ig h li g h t h tr a n s f o r m ativ e   p o ten tial  o f   AI   in   W SN s ,   en ab lin g   th d ev elo p m en o f   s elf - h ea lin g ,   s elf - o p t im izin g   n etwo r k s   th at   m o v e   b ey o n d   in c r em en tal  im p r o v em e n ts   to   ac h iev a u to n o m o u s   o p er atio n .           Fig u r 1 .   W SN a r ch itectu r s h o win g   s en s o r   n o d es,  C H,   an d   ce n tr al  s in k ,   all  co n n ec ted   to   th in ter n et  f o r   d iv er s ap p licatio n s           Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r am   illu s t r atin g   th f u n d a m en tal  co m p o n en ts   o f   W SN           Fig u r 3 .   Stru ctu r o f   th L E A C p r o to co l in   W SN   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.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 0 8 0 - 5 0 9 0   5082   Ou r   s tu d y   p r o v i d es  s y s tem a tic  co m p ar is o n   b etwe en   MG - L E AC an d   AI - MG - L E AC H ,   ass es s in g   h o m ac h i n lear n in g   en h a n ce s   clu s ter   h ea d   s elec tio n   in   W SN s .   Fo cu s in g   o n   en e r g y   ef f icien cy ,   n etwo r k   life tim an d   d ata  r eliab ilit y   m etr ics,  we  d em o n s tr ate  th r o u g h   e x ten s iv s im u latio n s   th p r o t o co l' s   s u p er io r   p er f o r m an ce   an d   ad a p tab ilit y   in   d y n am ic  c o n d itio n s .   T h e   p ap e r   also   ex p l o r es  p ath way s   to war d     s elf - o p tim izin g   n etwo r k   ar ch it ec tu r es.  T h e   p ap er   is   s tr u ctu r e d   in to   d is tin ct  s ec tio n s ec tio n   2   c o v er s   r elev an t   r esear ch ,   s ec tio n   3   g iv es  d etai ls   o f   th o f f er ed   p r o to c o in   d etail,   s ec tio n   4   d is cu s s es   th s im u latio n   f in d in g s   an d   th eir   a n aly s is ,   an d   s ec tio n   5   co n clu d es th wo r k   with   u p c o m in g   p er s p ec tiv es.       2.   RE L AT E WO RK   Pre v io u s   s cien tific   r esear ch   o n   th im p r o v e m en o f   b u n d li n g   p r o t o co ls   in   W NS  b y   m ea n s   o f   th in clu s io n   o f   AI   is   cited .   T h e   L E AC p r o to co was  p r esen ted   b y   Hein ze lm a n   et  a l.   [ 1 5 ]   as  p io n ee r in g   ap p r o ac h   to   clu s ter in g   n etwo r k   s er v ices  in   n etwo r k   n etwo r k s .   I h as  p r o v id ed   th b asis   f o r   m an y   s u b s eq u e n t   s tu d ies  to   o p tim ize   clu s ter   h ea d   ( C H)   s elec tio n   i n   o r d er   t o   r ed u ce   e n er g y   co n s u m p tio n .   Var ian ts   s u ch   as   L E AC H - C   ( L E A C c en tr aliz ed )   an d   L E AC H - F ( f ix ed   clu s ter in g )   h av ex p lo r e d   ce n tr alize d   m eth o d s   an d   th e   f o r m atio n   o f   f ix ed   clu s ter s   to   i m p r o v e   en er g y   ef f icien cy .   L iu   an d   R av is h an k a r   [ 1 6 ]   p r o p o s ed   th L E AC H - GA  p r o to c o as  p ar o f   th ei r   s tu d y   to   en h an ce   th e   L E AC ap p r o ac h .   Usi n g   g en etic  alg o r ith m s   to   o p tim ize  th s elec tio n   o f   clu s ter   lead er s   ( C H) ,   th eir   g o al  was  to   p er f ec th is   p r o ce s s   b y   in teg r atin g   v ar io u s   f ac to r s ,   in   o r d er   to   len g th en   th life   o f   W SN.  Gu p ta ,   R io r d an Sam p alli   ( 2 0 1 1 )   wo r k s   o n   F u zz y - L E AC H ,   it  is   an o th e r   v ar ian wh er f u zz y   lo g ic  is   u s ed   to   m a k s m ar ter   d ec is io n s   wh en   s elec tin g   C H.   T h is   p r o to co l   v ar i o u s   p a r am eter s   s u ch   as  d en s ity   o f   n o d e,   en er g y   o f   r esid u al   an d   d is tan ce   to   th b ase  s tatio n   to   o p tim ize  th clu s t er in g   p r o ce s s   [ 1 7 ] .   T h is   p ap er   p r esen ted   b y     W an g   et  a l.   [ 1 8 ]   p r esen ts   th en er g y - ef f icien d is tr ib u ted   a d ap tiv co o p er ativ e   r o u tin g   ( E DAC R )   f o r war d i n g   p r o to co f o r   wir eless   m u ltime d ia  s en s o r   n etwo r k s   ( W MSN)   to   o p tim ize  p o we r   an d   q u ality   o f   s er v ice.   B y   u s in g   r ein f o r ce m en t le ar n i n g ,   B DU  im p r o v es e n er g y   ef f icie n cy   wh ile  en s u r in g   q u ality   o f   s er v ice,   m ee tin g   th e   lim itatio n s   o f   tr ad itio n al  p r o to co ls .   T h p ap er   b y   B eh er et  a l.   [ 1 9 ]   p u b lis h ed   o n   J u ly   2 2 ,   2 0 2 2 ,   p r o v id es  an   in - d ep th   an al y s is   o f   b o th   class ical  an d   b io - in s p ir ed   r o u tin g   p r o to co ls   b ased   o n   L E AC H,   o f f er i n g   in s ig h ts   f o r   r esear ch er s   in to   v ar io u s   ar ch itectu r es,  in n o v ativ s tr ateg ies,  an d   en h a n ce d   p e r f o r m a n ce .   T h s tu d y   c o n clu d es  th at  th L E AC H - MA C   p r o to co l   is   well - s u ited   to   n et wo r k s   in   wh ic h   lo n g ev ity   p r e s en ts   cr itical  is s u e.   T h M G - L E AC p r o to co l   p r o v es  ad v a n tag eo u s   f o r   b o th   lar g an d   s m all - s ca le  n etwo r k s ,   wh ile  th L E AC H - KH  p r o to co l,  with   its   h ig h   p ac k et  d eliv er y   r atio   ( PDR ) ,   is   id ea l f o r   n etwo r k s   wh er e   r elia b ilit y   is   th p r im ar y   f o cu s .       3.   P RO P O SE P RO T O CO L     k ey   lim itatio n   o f   th e   L E A C p r o to co is   its   r e q u ir em e n to   a p p o in t   n ew  C f o r   ev er y   tim e,   wh ich   co n s u m es  s ig n if ican en er g y   d u r in g   th clu s ter   f o r m atio n   p r o ce s s .   T h is   lead s   to   ex ce s s iv en er g y   ex p en d itu r d u to   th e   in cr ea s ed   r o u ti n g   o v er h ea d ,   m a k in g   it  u n s u itab le  f o r   I o T   d ev ices  with   lim ited   p o wer   r eso u r ce s   [ 2 0 ] .   T o   ad d r ess   th is ,   Ah m m ad   an d   Alab ad y   [ 7 ]   h av e   s u g g ested   s o m im p r o v ed   C r e b u ild in g   tech n iq u es.  I n   th is   ap p r o ac h ,   a   th r esh o ld   v alu is   ca lcu lated ,   an d   n ew  C an d   clu s ter   ar f o r m ed   o n ly   wh en   th cu r r e n C H’ s   en er g y   lev el   f alls   b elo th th r esh o ld ,   th er eb y   m in im izin g   u n n ec ess ar y   e n er g y   co n s u m p tio n   d u r in g   clu s ter   f o r m atio n   a n d   a d v er tis em en m ess ag tr an s m is s io n .   Oth er wis e,   th s am e   C co n tin u es   in to   th e   n ex t r o u n d   [ 2 1 ] .   T h o p tim al  m in im u m   en e r g y   le v el  f o r   C r ep lace m en t is d eter m i n ed   as  ( 1 ) :     ( ) = { (   ) × [ ] 2      ( ) = 1 1                ( ) = 0     ( 1 )     h er   is   th aim ed   r ate  o f   C Hs ,     is   th im m ed iate  s tep ,   ( )   is   th lis o f   n o d es  th at  d id   n o t   ch an g to   C in   last     r o u n d s ,   [ ] 2   is   th n o d e s   en er g y   s ep ar ated   b y   ea r lier   en er g y   t o   p ick   th e   n o d e   h av in g   h ig h est  lev el  o f   r esid u al   en er g y .   Du r in g   th e   r an d o m   d ep lo y m en t   o f   n o d es,  ev er y   is   h a v in g   GPS  u n it  tr a n s m its   its   p o s itio n   d ir ec tly   to   t h b ase  s tatio n   ( B S).   T h B u s es  th is   in f o r m at io n   d u r in g   th s et  co n s tr u ctio n   p h ase,   o n e - tim p r o ce s s   th at  co n s u m es m in im a l e n er g y .   T h s etu p   an d   s tead y - s tate  p h ases   f o llo th s im ilar   p r in cip les  lik L E AC b u ar ap p lied   in d ep en d en tly   to   ea c h   g r o u p .   T h ese  g r o u p s   o p er ate  alter n ately ,   b ased   o n   a   d u ty   c y cle  d ef in ed   b y   th B d u r in g   th s etu p   p h ase.   Fo r   in s tan ce ,   wh en   s u b - g r o u p   ( G1 )   is   ac tiv e,   s u b - g r o u p   ( G2 )   r em ain s   in   s leep   m o d e.   T h m in im u m   n u m b er   o f   s u b - g r o u p s   is   two ,   b u t th is   d ep e n d s   o n   th n etwo r k s   n o d d e n s ity .   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         AI - MG - LEA C H:   in ve s tig a tio n   o f MG - LEA C in   w ir ele s s     ( Hich a Ou ld z ir a )   5083   Simu latio n s   o f   MG - L E AC d em o n s tr ate  s ig n if ican tly   h ig h er   e f f icien cy   co m p a r ed   t o   L E AC H,   p ar ticu lar ly   in   ex ten d i n g   n etwo r k   life tim e.   Per f o r m a n ce   was  ev alu ated   u n d er   v ar y in g   i n itial  n o d e n er g y   an d   p ar am eter   p   v al u es.  MG - L E AC ca n   b in teg r ated   with   L E AC H - b ased   v ar ian ts   th at   ad d r ess   lim itatio n s ,     s u ch   as  co n s id er in g   r esid u al   e n er g y   an d   o th er   cr itical  p ar am eter s .   L E AC wo r k s   in   two   p h ases   as  s h o wn   i n   Fig u r 4 .     C lu s ter   s etu p   p h ase:  n o d es  el ec th em s elv es  as  C Hs  u s in g   r an d o m ized   r o tatio n   m ec h a n is m .   E ac h   n o d b ec o m es a   C with   p r o b ab il ity   p .     Stead y - s tate  p h ase:  n o n - clu s ter - h ea d   n o d es  ex ch an g d ata  b y   th eir   C Hs,  wh o   co llect  th d ata  an d   tr an s m it  it  to   th b ase  s tatio n   ( s in k ) .   Ho wev er ,   L E AC s u f f er s   f r o m   s ev er al  lim itatio n s ,   in clu d in g   u n ev e n   clu s ter   h ea d   d is tr ib u tio n ,   u n ev e n   en e r g y   d is s ip atio n   b etwe en   n o d es   an d   ea r ly   n o d d ea th ,   r ed u ci n g   n etwo r k   life .   I n   co m p ar ativ e   s tu d ies,  MG - L E AC h as  b ee n   s h o wn   to   o u tp er f o r m   L E AC in   ter m s   o f   n etwo r k   life ,   en er g y   co n s u m p tio n   an d   d a ta  d eliv er y   r ates.  T ab le  1   h ig h lig h ts   h ig h - le v el  co m p ar is o n   o f   th eir   ef f icien cy .           Fig u r 4 .   Op e r atio n al  p h ases   o f   clu s ter - b ased   W SN p r o to c o [ 1 6 ]       T ab le  1 .   C o m p a r ativ p ar a m eter   f o r   MG - L E AC an d   L E AC H   P a r a me t e r   LEA C H   MG - LEA C H   C l u st e r   h e a d   s e l e c t i o n   R a n d o m i z e d ,   e q u a l   p r o b a b i l i t y   B a se d   o n   r e s i d u a l   e n e r g y   En e r g y   e f f i c i e n c y   M o d e r a t e   H i g h e r   N e t w o r k   l i f e t i m e   Lo w e r   Lo n g e r   d u e   t o   e n e r g y - a w a r e   C H   se l e c t i o n   D a t a   a g g r e g a t i o n   B a si c   O p t i mi z e d   M u l t i - h o p   c o mm u n i c a t i o n   No   Y e s   C o m p l e x i t y   Lo w   H i g h e r       MG - L E AC en h an ce s   th o r ig in al  L E AC p r o to co b y   in co r p o r atin g   e n er g y - awa r e   m u lti - h o p   co m m u n icatio n   an d   a n   o p tim ized   C s elec tio n   p r o ce s s ,   r esu ltin g   in   im p r o v ed   e n er g y   ef f ici en cy   an d   ex ten d e d   n etwo r k   life tim e.   T h ese  a d v a n ce m en ts ,   h o wev er ,   co m e   with   in cr ea s ed   p r o to co c o m p lex i ty ,   m ak in g   it  b etter   s u ited   f o r   s ce n ar io s   th at  p r io r itize  en er g y   co n s er v atio n   an d   h av ad e q u ate  co m p u tatio n al  r eso u r ce s .   T h e   en h an ce d   C s elec tio n   an d   m u lti - h o p   co m m u n icatio n   in tr o d u ce   h ig h er   d em a n d s   o n   p r o ce s s in g   p o wer   an d   m em o r y ,   p o ten tially   lead in g   to   d elay s   an d   r eq u ir i n g   m o r s o p h is ticated   r o u tin g   m ec h an is m s .   Alth o u g h   d y n am ic  C s elec tio n   im p r o v es  lo ad   d is tr ib u tio n ,   it  also   ad d s   en er g y   o v er h ea d   d u to   th ad d itio n al   co m p u tatio n s   an d   co m m u n icat io n   r eq u ir ed .   I n co r p o r atin g   ar tific ial  in tellig en ce   in to   th e   MG - L E AC p r o to c o in tr o d u ce s   s m ar ter   d ec is io n - m ak in g   an d   f u r t h er   o p tim izes  th p er f o r m an ce   o f   W SNs .   B y   lev er ag in g   m ac h in lear n in g   ( ML )   o r   AI - b ased   m o d els,  th en h an ce d   v er s io n   o f   MG - L E AC H,   ter m ed   AI - MG - L E AC H,   ca n   d y n am icall y   ad ap to   c h an g i n g   n etwo r k   c o n d itio n s   an d   o p tim ize  C s elec tio n ,   d ata  a g g r e g atio n ,   an d   e n er g y   co n s u m p tio n   m o r ef f ec tiv ely .   AI   m o d els,  esp ec ially   th o s b ased   o n   r ein f o r ce m en lear n in g   ( R L ) ,   n eu r al  n etwo r k s ,   o r   d ee p   lear n in g ,   ca n   p r ed ict  n etwo r k   b eh a v io r s ,   a d ju s p r o to co ls   d y n am ically ,   an d   im p r o v t h o v er all  ef f icien cy   o f   e n er g y   u tili za tio n ,   lead in g   to   b etter   p e r f o r m a n ce   in   co m p ar is o n   t o   M G - L E AC H.   I n   AI - MG - L E AC H,   m ac h in l ea r n in g   en h an ce s   th C s ele ctio n   p r o ce s s   b y   co n s id er i n g   p ar am eter s   in clu d in g   n o d e   d en s ity ,   r esid u al  en er g y   an d   d is tan ce   to   t h B S.  AI   p r ed icts   en er g y   d ep letio n   tr en d s   a n d   en s u r es  ef f icien C s elec tio n ,   im p r o v in g   n etwo r k   l o n g e v ity .   Fig u r 5   illu s tr ates  th K - m ea n s   clu s ter in g   p r o ce s s   u s ed   to   p r ep r o ce s s   n o d d is tr ib u tio n   d ata  [ 2 2 ] ,   w h ich   f ee d s   in t o   th AI   m o d el   f o r   o p tim ized   C H   s elec tio n .   B y   an aly zin g   h is to r ical  d ata  an d   s p atial  r elatio n s h ip s ,   th is   ap p r o ac h   p r ev en ts   r ed u n d an C ch o ices   an d   r ef i n es f u tu r d ec is io n s   wh ile  m ain tain in g   n etwo r k   r o b u s tn ess   th r o u g h   ad a p tiv clu s ter   m ain ten an ce .   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.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 0 8 0 - 5 0 9 0   5084       Fig u r 5 K - m ea n s   clu s ter in g   p r o ce s s       T o   illu s tr ate  th AI - en h a n c ed   d ec is io n - m a k in g   a n d   th e   m o d if icatio n s   m a d to   th o r ig in al     MG - L E AC eq u atio n s ,   th C s elec t io n   p r o b a b ilit y   b ec o m es  d y n am ic  with   AI   in teg r atio n   [ 2 3 ] .   Usi n g   m ac h in lear n in g ,   th p r o b ab i lity   o f   n o d   b ein g   s elec ted   as  C i s   n o ad ap tab le  an d   ca n   b ex p r ess ed   b ased   o n   c h an g in g   n etwo r k   co n d itio n s   ( 2 ).      ( ) = (   ( ) , ( ) , ( ) , )     ( 2 )     wh er  ( )   p r esen ts   th r esid u al  e n er g y   o f   n o d ( )   is   th d is tan ce   o f   n o d   to   th b ase  s tatio n ,   ( )   is   th h is to r ical  d ata  ( s u ch   as  th n u m b e r   o f   r o u n d   n o d e     h as  b ee n   C H) ,     r ep r esen t s   ad d itio n al  en v ir o n m en tal  o r   tr af f ic  f ac to r s   et  ( )   is   th AI   m o d el  ( e. g . ,   n eu r al  n etwo r k )   th at  d y n a m ically   ad ju s ts   th p r o b a b ilit y   b ased   o n   th ese  p ar am eter s   [ 2 4 ] .   AI   m o d els  ca n   p r ed ict  th p o wer   co n s u m p tio n   o f   ea ch   n o d e   d u r in g   tr an s m is s io n   as ( 3 ):      ( ) =  ( ( ) , , , )     ( 3 )     wh er e:   ( )   is   th p r ed icted   tr an s m is s io n   en er g y   f o r   n o d   is   th tr af f ic  lo ad   o n   n o d     is   th av er ag d is tan ce   to   o t h er   n o d es  o r   C Hs,    r ep r esen ts   en v ir o n m en tal  f ac to r s   ( s u ch   as  s ig n al  in ter f er en ce   o r   o b s tacle s )   an d   AI   is   th tr ain ed   AI   m o d el  th at  u s es  th ese  f ac to r s   to   p r ed ict  f u tu r en er g y   co n s u m p tio n   [ 2 5 ] .   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         AI - MG - LEA C H:   in ve s tig a tio n   o f MG - LEA C in   w ir ele s s     ( Hich a Ou ld z ir a )   5085   T h p r o p o s ed   AI - MG - L E AC p r o to c o was  e v alu ated   th r o u g h   MA T L AB   s im u latio n s   co m p ar in g   its   p er f o r m an ce   with   L E AC an d   MG - L E AC in   1 0 0 ×1 0 0 m   W SN  with   1 0 0   r an d o m ly   d ep lo y ed   n o d es  an d   a   ce n tr al  b ase  s tatio n .   Key   f ea tu r es in clu d e:     Hy b r id   en e r g y   m o d el  ( f r ee - s p ac e/m u lti - p ath   p r o p ag atio n )     AI - o p tim ized   C s elec tio n   u s in g   r esid u al  e n er g y ,   n o d d e n s ity ,   an d   b ase  s tatio n   d is tan ce     K - m ea n s   f o r   clu s ter   i n itializati o n     500 - r o u n d   s im u latio n s   tr ac k in g : e n er g y   ef f icien c y ,   p ac k et  d eliv er y   r atio   ( PDR ) ,   laten cy ,   n etwo r k   life tim e.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Sim u la ti o n   r es u lts I n   s im u l ate d   e n v ir o n m e n ts ,   A I - MG - L E A C h as   s h o w n   s i g n if ic an im p r o v em en ts   in   n et wo r k   p e r f o r m a n ce   m e tr i cs  c o m p a r e d   t o   MG - L E AC H   an d   L E AC H:   I n   Fig u r e   6 ,   we   s h o th e   r esid u al  en er g y   o f   th n o d es  o f   wir eless   s en s o r   n etwo r k   o v er   5 0 0   tu r n s ,   co m p a r in g   th p er f o r m an ce   o f   th r ee   p r o to co ls L E AC ( r ed ) ,   M G - L E AC ( b lu e)   an d   AI - MG - L E AC ( g r ee n ) .   R esid u al   en er g y   r ef lects  th am o u n o f   en e r g y   r em ain i n g   in   th n etwo r k   s en s o r   n o d es  af ter   ea ch   cy cle,   g iv in g   an   o v er v iew  o f   th p o wer   co n s u m p tio n   ef f icien cy   o f   ea c h   p r o t o co l.           Fig u r 6 .   E n er g y   co n s u m p tio n   co m p ar is o n   ( r esid u al  en e r g y   v s .   r o u n d s )   f o r   L E AC H,   MG - L E AC H,   an d     AI - MG - L E AC H       T h en er g y   co n s u m p tio n   o v er   tim e   g r ap h   s h o ws  th at  L E AC ex h ib its   th m o s r ap id   en er g y   d ep letio n ,   i n d icatin g   p o o r   l o ad   b ala n cin g   a n d   i n ef f icie n en er g y   d is tr ib u tio n   am o n g   n o d es.  Ho wev er ,     AI - MG - L E AC is   th m o s en er g y - ef f icien p r o to co l,   with   th h ig h est  r esid u al  en e r g y   a f t er   5 0 0   r o u n d s .   T h s m o o th er   cu r v an d   s lo wer   d e clin in   r esid u al  en er g y   s ee n   with   AI - MG - L E AC s u g g est   b etter   en er g y   lo a d   b alan cin g ,   r ed u ce d   n o d f ailu r r ates,  an d   p r o lo n g ed   n et wo r k   life tim e.   T h is   r esu lts   f r o m   its   ad v an ce d     AI - d r iv en   o p tim izatio n   tech n i q u es  th at  p r ed ict  en e r g y   c o n s u m p tio n   p atter n s   an d   d y n a m ically   ad ju s n o d b eh av io r   to   m in im ize  e n er g y   waste,   wh ich   im p r o v es  en e r g y   ef f icien cy   b y   a p p r o x im ately   4 0 - 5 0 co m p ar e d   to   MG - L E AC H.   AI - MG - L E AC al s o   ex ten d s   th n etwo r k   life tim b y   s im ilar   p er ce n tag e,   as  its   en er g y   co n s er v atio n   k ee p s   m o r n o d es  o p er atio n al  f o r   lo n g e r   p er i o d s .   MG - L E AC H,   wh ile  p er f o r m in g   b etter   th an   L E AC b y   r o u g h ly   2 0 - 3 0 %,   s till   lag s   b eh in d   AI - MG - L E AC b ec au s i lack s   r ea l - ti m ad ap tab ilit y   an d   p r ed ictiv ca p ab ilit ies.  T h s ig n if ican im p r o v em en in   en er g y   u s ag an d   n etwo r k   lo n g ev ity   p r o v id ed   b y     AI - MG - L E AC en ab les  it  to   b e   s u itab ly   to   r eso u r ce - r estricte d   an d   en er g y - s en s itiv ap p licatio n s ,   wh er e   n etwo r k   life tim is   cr itical.   T h is   r esu lt  s h o ws  h o th i n teg r atio n   o f   ar tific ial  in tellig en ce   d o es   not   o n ly   m ax im ize  en er g y   c o n s u m p tio n y et  it  also   s tab ilizes  th n et wo r k   b e h av io r   o v e r   tim e.   T h u s ,   AI - MG - L E AC s tan d s   o u as  th m o s ef f ec tiv s o lu tio n ,   o f f er in g   u p   to   5 0 m o r en er g y   s av in g s   an d   a n   ex ten d ed   n etwo r k   life s p an ,   m ak in g   it id ea l f o r   w ir eless   s en s o r   n etwo r k s .   Fig u r 7   s h o ws  th co m p a r is o n   o f   th n etwo r k   life tim b etwe en   L E AC H,   MG - L E AC an d     AI - MG - L E AC H,   with   th cr itical  th r esh o ld   r ep r esen tin g   1 0 o f   t h liv n o d es.  L E AC is   th f astes t   d ec lin in g ,   r ea ch in g   a   cr itical  t h r esh o ld   o f   ab o u 6 0 0   r ev o lu t io n s .   T h is   r a p id   d eg r a d atio n   i s   p r im ar ily   d u e   to   th r an d o m   clu s ter   h ea d   s elec tio n   m ec h an is m ,   wh ich   f ails   to   ac co u n f o r   r esid u al  en er g y   lev els  o r   n etwo r k   to p o lo g y .   As  r esu lt,  s o m e   n o d es  ar o v er b u r d e n ed   a n d   d ie  p r e m atu r ely ,   lead in g   t o   u n ev e n   en e r g y   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.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 0 8 0 - 5 0 9 0   5086   co n s u m p tio n   an d   ea r l y   n etwo r k   f ailu r e.   MG - L E AC im p r o v es   n etwo r k   lo n g ev ity ,   s tay in g   a b o v e   th e   th r esh o ld   to   ab o u 8 0 0   r p m   u s in g   an   en er g y   s en s itiv clu s ter   h ea d   s elec tio n ,   d is tr ib u tin g   en er g y   m o r ev en ly   b etwe en   n o d es.  AI - MG - L E AC wo r k s   b est,  k ee p in g   1 0 o f   n o d es  aliv u p   to   9 5 0   tu r n s .   I ts   AI - d r iv e n   o p tim izatio n   d y n am ically   ad j u s ts   th clu s ter   h ea d   s elec tio n ,   th u s   s ig n if ican tly   ex ten d in g   th n etwo r k   life .   T h is   f in d in g   in d icate s   th at  AI - MG - L E AC o u tp er f o r m s   th o th er s ,   ex ten d in g   t h life   o f   th n etwo r k   b y   5 0 %   co m p ar ed   to   L E AC an d   2 0 % c o m p ar ed   t o   MG - L E AC H.           Fig u r 7 .   Netwo r k   life tim an aly s is   s h o win g   n o d s u r v iv al  f o r   L E AC H,   MG - L E AC H,   an d   AI - MG - L E AC p r o to co ls   ag ai n s t c o m m u n icati o n   r o u n d s       T h p ac k et  d eliv e r y   r atio   o v er   tim e   co m p ar es  L E AC H,   MG - L E AC H,   an d   AI - MG - L E AC H   p r o to co ls   o v e r   5 0 0   r o u n d s   as  s h o wn   in   Fig u r 8 .   L E AC s ta r ts   with   PDR   o f   0 . 9   b u d r o p s   to   0 . 4 ,   r ef lectin g   5 5 d ec r ea s in   r eliab ilit y .   MG - L E AC p er f o r m s   b ette r ,   b eg i n n in g   at  0 . 9 2   an d   en d i n g   at  0 . 6 5 ,   3 0 %   d ec lin e.   I - AI - MG - L E AC s h o ws  th b est  p er f o r m an ce ,   s tar tin g   at  0 . 9 4   a n d   d ec r ea s in g   t o   0 . 7 5 ,   o n ly   a   2 0 %   d r o p .   T h e   AI - d r i v en   AI - MG - L E AC o p tim izes  lo ad   b alan cin g ,   d y n am ic  C s elec tio n ,   an d   r e d u ce s   co n g esti o n ,   r esu ltin g   in   1 5 % - 2 0 im p r o v em e n o v er   M G - L E AC an d   4 0 % - 4 5 b etter   p er f o r m an ce   th a n   L E AC in   p ac k et  tr an s m is s io n   r eliab ilit y .   T h r esu lts   in   Fig u r 9   s h o co m p ar is o n   o f   th L E A C H,   MG - L E AC H,   an d   AI - MG - L E AC p r o to co ls   i n   ter m s   o f   late n c y   o v er   tim e   an d   ca n   b e   in t er p r eted   f r o m   v a r io u s   a n g les,  in clu d i n g   e n er g y   ef f icien cy ,   co m m u n icatio n   l aten cy ,   an d   im p r o v em en ts   b r o u g h b y   ar tific ial  in tellig en ce .   T h L E AC p r o to co l,   r ep r esen ted   b y   th e   r ed   cu r v e,   s h o ws  in cr ea s in g   laten cy   with   r elativ ely   s teep   s lo p e,   with   a n   ap p r o x im ate  in cr ea s o f   6 0 o v er   th 5 0 0   r o u n d s .   Alth o u g h   L E AC is   ef f ec tiv in   co n s er v in g   en er g y   th r o u g h   its   clu s ter in g   ap p r o ac h ,   its   co n f ig u r atio n   p h ases   s ig n if ican tly   in cr ea s laten cy .   T h MG - L E AC p r o to co l,  r ep r esen ted   b y   th b lu e   cu r v e,   s h o ws  n o ticea b le  im p r o v em en in   laten cy   co m p ar e d   to   L E AC H,   with   ar o u n d   3 0 r ed u ctio n   af ter   5 0 0   r o u n d s .   T h is   is   d u to   o p tim izatio n s   in   clu s ter   m an ag em en an d   co m m u n icatio n s .   Ho wev er ,   th s lo p r em ain s   u p war d ,   in d icatin g   th at  d esp ite  th e   im p r o v em e n ts ,   s o m lim itatio n s   p er s is in   h an d lin g   tr a n s m is s io n s   as  r o u n d s   in cr ea s e.   T h AI - MG - L E AC p r o to co l,   r ep r esen ted   b y   t h g r ee n   cu r v e,   d em o n s tr ates  th b est  p er f o r m a n ce ,   with   laten c y   r ed u ctio n   o f   5 0 %   co m p ar ed   to   MG - L E AC an d   n ea r ly   7 0 % c o m p ar ed   to   L E A C af ter   5 0 0   r o u n d s .   T h is   s u g g ests   th at  ar tific ial   in tellig en ce   in teg r ate d   in to   t h is   p r o to c o allo ws  f o r   m o r e   ef f icien cl u s ter   an d   tr an s m i s s io n   m an ag em e n t,  th er eb y   m i n im izin g   d elay s .   I n   s u m m ar y ,   th co m p a r is o n   s h o ws  th at  th in teg r atio n   o f   AI   tech n iq u es  in   AI - MG - L E AC s ig n if ican tly   r ed u ce s   laten cy .   On   av er ag e,   laten cy   is   r ed u ce d   b y   4 0 co m p ar ed   to   MG - L E AC an d   b y   6 0 %   co m p ar ed   to   L E AC H,   h ig h l ig h tin g   th at   AI   ef f ec tiv ely   o p tim izes  co m m u n icatio n s   i n   wir eless   s en s o r   n etwo r k s .   Alth o u g h   th e   g r ap h   f o cu s es  o n ly   o n   laten cy ,   it  is   lik ely   th at  th is   r ed u ctio n   also   lead s   to   an   en er g y   s av in g   o f   a b o u 1 0 %   to   2 0 d u to   f aster   an d   m o r o p tim ize d   co m m u n icatio n s ,   f u r th er   e n h an cin g   th e   o v e r all  ef f icien cy   o f   th p r o to c o l.   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         AI - MG - LEA C H:   in ve s tig a tio n   o f MG - LEA C in   w ir ele s s     ( Hich a Ou ld z ir a )   5087       Fig u r 8 .   C o m p a r ativ an aly s i s   o f   PDR   v er s u s   co m m u n icati o n   r o u n d s   f o r   L E AC H,   MG - L E AC H,   an d     AI - MG - L E AC p r o to co ls           Fig u r 9 .   C o m p a r ativ an aly s i s   o f   n etwo r k   laten cy   as a   f u n ct io n   o f   c o m m u n icatio n   r o u n d s   f o r   L E AC H,     MG - L E AC H,   an d   AI - MG - L E AC p r o to co ls       T h ese  r esu lts   h ig h lig h th at  AI - MG - L E AC H,   with   an   av er ag laten cy   r ed u ctio n   o f   5 0 %   to   7 0 %,  is   a   p r o m is in g   s o lu tio n   f o r   ap p lica tio n s   r eq u ir i n g   b o th   lo laten cy   an d   o p tim ized   e n er g y   m a n ag em en in   wir eless   s en s o r   n etwo r k s .   AI - MG - L E AC en h an ce s   n etwo r k   p er f o r m an ce   th r o u g h   AI - d r iv e n   p r ed ictiv m o d els  th at   ac cu r ately   f o r ec ast  en e r g y   co n s u m p tio n ,   o p tim izin g   n o d b e h av io r   f o r   g r ea ter   e n er g y   ef f icien cy   co m p ar e d   to   s tan d ar d   MG - L E AC H.   I i n tellig en tly   s elec ts   C Hs  an d   b alan ce s   en er g y   d is tr ib u t io n   ac r o s s   n o d es,   s ig n if ican tly   ex ten d i n g   th e   n etwo r k s   life s p an .   T h p r o to co d y n a m ically   ad ap ts   to   c h an g in g   co n d itio n s ,   m ak in g   it  id ea f o r   u n p r ed ict ab le  en v ir o n m en ts .   B y   ev en l y   d is tr ib u tin g   tr af f ic,   AI - MG - L E AC im p r o v es  lo ad   b alan cin g ,   p r ev en tin g   n o d o v er l o ad   a n d   r e d u cin g   f ailu r es.  I ts   p r ed ictiv r o u tin g   m ec h an is m s   h elp   av o i d   co n g ested   p at h s ,   lead in g   to   f aster   d ata  tr an s m is s io n   an d   f ewe r   d elay s ,   t h u s   im p r o v i n g   o v er all  n etwo r k   ef f icien cy .   I n   c o m p ar ativ e   s tu d ies,  AI - MG - L E AC h as  b ee n   s h o wn   t o   o u t p er f o r m   MG - L E AC in   ter m s   o f   n etwo r k   life tim e,   e n er g y   ef f icien cy   a n d   C s elec tio n .   T h e   f o llo win g   ta b le  p r o v id es   h ig h - lev el  c o m p ar is o n   o f   th eir   p er f o r m an ce   as sh o wn   in   T ab le  2 .   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.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 0 8 0 - 5 0 9 0   5088   AI - MG - L E AC en h an ce s   th ca p ab ilit ies  o f   MG - L E AC b y   u tili zin g   AI   to   o p tim ize  cl u s ter   h ea d   s elec tio n ,   en er g y   co n s u m p tio n ,   an d   r o u tin g ,   lead in g   to   m o r en er g y - ef f icie n an d   r o b u s wir eless   s en s o r   n etwo r k .   T h is   n ew  ap p r o ac h   m ax im izes  th e   n etwo r k s   life s p an   an d   c an   d y n am ically   ad ju s to   c h an g i n g   n etwo r k   co n d itio n s ,   m ak in g   it  h ig h ly   s u itab le  f o r   m o d er n ,   lar g e - s ca le,   an d   co m p lex   W SN  d ep lo y m en ts .   Ho wev er ,   th e   in cr ea s ed   c o m p u tatio n al  an d   co m m u n icatio n   o v er h ea d   m ay   r eq u ir m o r p o wer f u h ar d war e   f o r   ef f ec tiv im p lem en tatio n .       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   b etwe en   MG - L E AC an d   AI - MG - L E AC H   P a r a me t e r   MG - LEA C H   AI - MG - LEA C H   En e r g y   e f f i c i e n c y   M o r e   e n e r g y - e f f i c i e n t   t h a n   L EA C H   d u e   t o   b e t t e r   C H   se l e c t i o n .   F u r t h e r   e n h a n c e d   e n e r g y   e f f i c i e n c y   d u e   t o   A I - b a se d   o p t i m i z a t i o n i n   C H   se l e c t i o n   a n d   c o mm u n i c a t i o n   st r a t e g i e s.   C l u st e r   h e a d   ( C H )   S e l e c t i o n   C H   se l e c t i o n   c o n si d e r s   e n e r g y ,   a n d   d i s t a n c e .   AI - b a se d   C H   se l e c t i o n ,   w h i c h   c a n   d y n a m i c a l l y   a d j u st   b a se d   o n   n e t w o r k   c o n d i t i o n s,  n o d e   b e h a v i o r ,   a n d   h i st o r i c a l   d a t a .   C o mm u n i c a t i o n   s t r a t e g y   O p t i mi z e d   c o mm u n i c a t i o n   p h a s e b u t   st i l l   man u a l   i n   d e si g n .   A I   o p t i m i z e s c o mm u n i c a t i o n   p h a s e d y n a mi c a l l y   f o r   b e t t e r   a d a p t a b i l i t y   a n d   e f f i c i e n c y .       5.   CO NCLU SI O   T h is   wo r k   p r esen ts   AI - MG - L E AC H,   an   en h an ce d   L E AC H - b ased   p r o to c o th at  in teg r ates  AI - d r iv en   C s elec t io n   to   o p tim ize  W SNs .   B y   p r io r itizin g   n o d es  with   h ig h er   r esid u al  en er g y   an d   b e tter   p o s itio n in g ,   AI   alg o r ith m s   im p r o v en er g y   co n s u m p tio n ,   n etwo r k   life tim e,   lo ad   b alan cin g ,   an d   f a u lt  to ler an ce .   T h p r o to co l   em p lo y s   p r ed ictiv m ec h a n i s m s   to   an ticip ate  en er g y   d ep letio n   an d   tr af f ic  lo a d s ,   en h an cin g   r eso u r ce   ef f icien cy .   Ad d itio n ally ,   AI   en ab les  m u lti - h o p   co m m u n icat io n   an d   d y n am ic  r o u tin g ,   r ed u cin g   u n n ec ess ar y   en er g y   u s an d   av o id in g   co n g esti o n .   Deta iled   s im u latio n - b a s ed   co m p ar is o n s   with   MG - L E AC an d   L E AC H   d em o n s tr ate  th at   AI - MG - L E AC ac h iev es  u p   to   4 0 in cr ea s in   n etwo r k   life tim e,   2 5 r e d u ctio n   in   en er g y   co n s u m p tio n ,   an d   o v e r   9 5 p ac k et  d eliv er y   r ate  s t ab ilit y   in   d y n am ic   en v ir o n m e n ts .   T h is   p r e d ictiv an d   ad a p tiv f r am ewo r k   ef f e ctiv ely   h an d les  th co n s tr ain ts   o f   class ic  s tatic  an d   p r o b ab ilis tic  clu s ter in g   m eth o d s ,   o f f er i n g   r o b u s s o lu tio n   f o r   W SN  o p tim izatio n .   No n eth eless ,   th is   in ten s if ie d   co m p licatio n   ca n   ca u s p r o b lem s   in   c o n tex ts   wh er r eso u r ce s   ar v er y   lim ited .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h au th o r s   d ec lar th at  th e y   h av n o   f u n d in g   s u p p o r t f o r   th wo r k   r e p o r ted   in   th is   p ap e r .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Hich am   Ou ld zir a                               Alam i E s s aa d o u i                                 Mu s tap h E l H an in e                               Ah m ed   Mo u h s en                                     Hass an Me s - ad i                                   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   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E CO NS E N T   I n f o r m ed   co n s en t w as n o t r eq u ir ed   f o r   th is   s tu d y .   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         AI - MG - LEA C H:   in ve s tig a tio n   o f MG - LEA C in   w ir ele s s     ( Hich a Ou ld z ir a )   5089   E T H I CAL AP P RO V AL   T h is   s tu d y   d id   n o t in v o lv h u m an   p ar ticip an ts ,   p er s o n al  d at a,   o r   an im als.        DATA AV AI L AB I L I T Y   D a t a   a v a il a b i li t y   is   n o t   a p p l i ca b l e   t o   t h is   p a p e r   a s   n o   n e w   d at w e r e   c r e a t e d   o r   a n al y z e d   i n   t h is   s t u d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   N .   Ji h a n i ,   M .   N .   K a b b a j ,   a n d   M .   B e n b r a h i m,   S e n s o r   f a u l t   d e t e c t i o n   a n d   i s o l a t i o n   f o r   sm a r t   i r r i g a t i o n   w i r e l e s se n so r   n e t w o r k   b a s e d   o n   p a r i t y   sp a c e ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   En g i n e e ri n g   ( I J E C E) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   1 4 6 3 1 4 7 1 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 3 i 2 . p p 1 4 6 3 - 1 4 7 1 .   [ 2 ]   N .   S .   A l i ,   Z.   A .   A .   A l y a ss e r i ,   a n d   A .   A b d u l m o h s o n ,   R e a l - Ti m e   H e a r t   P u l s e   M o n i t o r i n g   T e c h n i q u e   U si n g   W i r e l e ss   S e n so r   N e t w o r k   a n d   M o b i l e   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   El e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e E n g i n e e r i n g   ( I J EC E) ,   v o l .   8 ,   n o .   6 ,     p p .   5 1 1 8 5 1 2 6 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 8 i 6 . p p 5 1 1 8 - 5 1 2 6 .   [ 3 ]   M .   P a a v o l a   a n d   K .   Le i v i sk ,   W i r e l e ss   sen so r   n e t w o r k i n   i n d u s t r i a l   a u t o mat i o n ,   i n   Fa c t o ry   A u t o m a t i o n ,   I n Te c h ,   2 0 1 0 .   [ 4 ]   Z.   W a n g   a n d   F .   W a n g ,   W i r e l e ss   v i s u a l   s e n s o r   n e t w o r k s:   a p p l i c a t i o n s,  c h a l l e n g e s,  a n d   r e c e n t   a d v a n c e s,   i n   2 0 1 9   S o u t h e a s t C o n A p r .   2 0 1 9 ,   p p .   1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S o u t h e a st C o n 4 2 3 1 1 . 2 0 1 9 . 9 0 2 0 6 0 0 .   [ 5 ]   I .   T.   A l ma l k a w i ,   M .   G u e r r e r o   Z a p a t a ,   J.  N .   A l - K a r a k i ,   a n d   J .   M o r i l l o - P o z o ,   W i r e l e s m u l t i m e d i a   se n so r   n e t w o r k s:   c u r r e n t   t r e n d s   a n d   f u t u r e   d i r e c t i o n s ,   S e n s o rs ,   v o l .   1 0 ,   n o .   7 ,   p p .   6 6 6 2 6 7 1 7 ,   J u l .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 0 0 7 0 6 6 6 2 .   [ 6 ]   G .   S a mar a ,   A .   A l m o ma n i ,   M .   A l a u t h man ,   a n d   M .   A l k a sass b e h ,   E n e r g y   e f f i c i e n c y   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k s p r o t o c o l s:   a   s u r v e y ,   i n   2 0 2 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   Em e r g i n g   T ren d i n   C o m p u t i n g   a n d   E n g i n e e r i n g   A p p l i c a t i o n ( ETC EA) ,   N o v .   2 0 2 2 ,     p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E TC EA 5 7 0 4 9 . 2 0 2 2 . 1 0 0 0 9 6 7 5 .   [ 7 ]   B .   A .   A h m ma d   a n d   S .   A .   A l a b a d y ,   En e r g y e f f i c i e n t   r o u t i n g   p r o t o c o l   d e v e l o p e d   f o r   i n t e r n e t   o f   t h i n g n e t w o r k s,”   I ET  Q u a n t u m   C o m m u n i c a t i o n ,   v o l .   4 ,   n o .   1 ,   p p .   2 5 3 8 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / q t c 2 . 1 2 0 5 1 .   [ 8 ]   P .   M .   M w a n g i ,   J.  G .   N d i a ,   a n d   G .   M .   M u k e t h a ,   A n   e x t e n d e d   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   r o u t i n g   p r o t o c o l   f o r   e f f i c i e n t   e n e r g y   c o n su m p t i o n   i n   w i r e l e ss   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 r n a l   o f   Re s e a r c h   i n   A d v e n t   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 2 ,     n o .   2 ,   p p .   1 1 3 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 2 2 / i j r a t . 1 2 2 2 0 2 4 0 7 .   [ 9 ]   S .   T .   H a sso n   a n d   S .   E.   H a sa n ,   A n   i m p r o v e me n t   o n   l e a c h   p r o t o c o l   f o r   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k ,   i n   2 0 2 1   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   C o n t e m p o r a ry   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   a n d   M a t h e m a t i c ( I C C I T M) ,   A u g .   2 0 2 1 ,   p p .   1 3 0 1 3 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C I TM 5 3 1 6 7 . 2 0 2 1 . 9 6 7 7 6 5 3 .   [ 1 0 ]   H .   M o h a p a t r a   a n d   A .   K .   R a t h ,   F a u l t   t o l e r a n c e   i n   W S N   t h r o u g h   P E‐ LE A C H   p r o t o c o l ,   I ET   W i re l e ss  S e n s o r   S y s t e m s ,   v o l .   9 ,     n o .   6 ,   p p .   3 5 8 3 6 5 ,   D e c .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - w ss . 2 0 1 8 . 5 2 2 9 .   [ 1 1 ]   S .   S .   S a l e h ,   T.   F .   M a b r o u k ,   a n d   R .   A .   Ta r a b i sh i ,   A n   i m p r o v e d   e n e r g y - e f f i c i e n t   h e a d   e l e c t i o n   p r o t o c o l   f o r   c l u s t e r i n g   t e c h n i q u e s   o f   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k   ( Ju n e   2 0 2 0 ) ,   E g y p t i a n   I n f o rm a t i c J o u r n a l ,   v o l .   2 2 ,   n o .   4 ,   p p .   4 3 9 4 4 5 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e i j . 2 0 2 1 . 0 1 . 0 0 3 .   [ 1 2 ]   M .   E l m o n s e r ,   A .   A l a e r j a n ,   R .   Ja b e u r ,   H .   B e n   C h i k h a ,   a n d   R .   A t t i a ,   En h a n c i n g   e n e r g y   d i st r i b u t i o n   t h r o u g h   d y n a mi c   m u l t i - h o p   f o r   h e t e r o g e n e o u W S N d e d i c a t e d   t o   I o T - e n a b l e d   s mart  g r i d s,”   S c i e n t i f i c   Re p o r t s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   p .   3 0 6 9 0 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 4 - 7 6 4 9 2 - w.   [ 1 3 ]   A .   M .   J u b a i r   e t   a l . ,   O p t i mi z a t i o n   o f   c l u s t e r i n g   i n   w i r e l e ss s e n s o r   n e t w o r k s :   Te c h n i q u e s a n d   p r o t o c o l s,   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 3 ,   p .   1 1 4 4 8 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 1 2 3 1 1 4 4 8 .   [ 1 4 ]   N .   C h o u h a n ,   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e b a s e d   e n e r g y e f f i c i e n t   c l u s t e r i n g   a n d   r o u t i n g   i n   I o T‐ a ss i st e d   w i r e l e ss   se n so r   n e t w o r k ,   i n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   f o r   Re n e w a b l e   En e r g y   S y st e m s ,   W i l e y ,   2 0 2 2 ,   p p .   7 9 9 1 .   [ 1 5 ]   W .   B .   H e i n z e l ma 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 sh 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 ss   mi c r o se n so r   n e t w o r k s,   I EE T r a n sa c t i o n s   o n   Wi r e l e ss  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 / TW C . 2 0 0 2 . 8 0 4 1 9 0 .   [ 1 6 ]   J. - L.   Li u   a n d   C .   V .   R a v i s h a n k a r ,   LE A C H - G A :   g e n e t i c   a l g o r i t h m - B a s e d E n e r g y - e f f i c i e n t   a d a p t i v e   c l u st e r i n g   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 s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   M a c h i n e   L e a r n i n g   a n d   C o m p u t i n g ,   p p .   7 9 8 5 ,   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 7 7 6 3 / I JM L C . 2 0 1 1 . V 1 . 1 2 .   [ 1 7 ]   S .   J.  D .   O u l i a ,   H .   G h a ssa mi ,   a n d   M .   R .   S a d e q i ,   A n   e f f i c i e n t   a p p r o a c h   f o r   c l u s t e r i n g   i n   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k   u s i n g   f u z z y   l o g i c ,   i n   Pro c e e d i n g o f   2 0 1 1   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e S c i e n c e   a n d   N e t w o rk   T e c h n o l o g y ,   D e c .   2 0 1 1 ,     p p .   1 4 8 1 1 4 8 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C S N T. 2 0 1 1 . 6 1 8 2 2 4 6 .   [ 1 8 ]   D .   W a n g ,   J.  L i u ,   a n d   D .   Y a o ,   A n   e n e r g y - e f f i c i e n t   d i s t r i b u t e d   a d a p t i v e   c o o p e r a t i v e   r o u t i n g   b a s e d   o n   r e i n f o r c e me n t   l e a r n i n g   i n   w i r e l e s s m u l t i m e d i a   se n so r   n e t w o r k s,   C o m p u t e N e t w o rk s ,   v o l .   1 7 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mn e t . 2 0 2 0 . 1 0 7 3 1 3 .   [ 1 9 ]   T.   M .   B e h e r a   e t   a l . ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   r o u t i n g   p r o t o c o l f o r   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k s:   a r c h i t e c t u r e s ,   st r a t e g i e s,  a n d   p e r f o r ma n c e ,   El e c t r o n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 1 1 5 2 2 8 2 .   [ 2 0 ]   T.   M .   B e h e r a ,   S .   K .   M o h a p a t r a ,   U .   C .   S a ma l ,   M .   S .   K h a n ,   M .   D a n e sh ma n d ,   a n d   A .   H .   G a n d o m i ,   R e s i d u a l   e n e r g y - b a s e d   c l u s t e r - h e a d   s e l e c t i o n   i n   W S N f o r   I o a p p l i c a t i o n ,   I EE I n t e r n e t   o f   T h i n g J o u rn a l ,   v o l .   6 ,   n o .   3 ,   p p .   5 1 3 2 5 1 3 9 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 1 9 . 2 8 9 7 1 1 9 .   [ 2 1 ]   A .   P a n c h a l   a n d   R .   K .   S i n g h ,   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   s e l e c t i o n   w i t h   a d a p t i v e   t h r e s h o l d   i n   W S N ,   i n   2 0 1 8   I n t e rn a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   I n t e l l i g e n t   S i g n a l   Pro c e ssi n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s   ( I S P AC S ) ,   N o v .   2 0 1 8 ,   p p .   1 2 7 1 3 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S P A C S . 2 0 1 8 . 8 9 2 3 2 8 3 .   [ 2 2 ]   A .   A sh a b i ,   S .   B i n   S a h i b u d d i n ,   a n d   M .   S a l k h o r d e h   H a g h i g h i ,   Th e   s y st e mat i c   r e v i e w   o f   k - me a n s   c l u s t e r i n g   a l g o r i t h m ,   i n   2 0 2 0   T h e   9 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   N e t w o rks ,   C o m m u n i c a t i o n   a n d   C o m p u t i n g ,   D e c .   2 0 2 0 ,   p p .   1 3 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 4 4 7 6 5 4 . 3 4 4 7 6 5 7 .   [ 2 3 ]   S .   B .   K h a n ,   A .   K u mar,  A .   M a s h a t ,   D .   P r u t h v i r a j a ,   M .   K .   I mam  R a h m a n i ,   a n d   J.   M a t h e w ,   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   i n   n e x t - g e n e r a t i o n   n e t w o r k i n g :   e n e r g y   e f f i c i e n c y   o p t i m i z a t i o n   i n   I o n e t w o r k s   u si n g   h y b r i d   LEA C H   p r o t o c o l ,   S N   C o m p u t e S c i e n c e v o l .   5 ,   n o .   5 ,   p .   5 4 6 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 2 9 7 9 - 0 2 4 - 0 2 7 7 8 - 5.   [ 2 4 ]   H .   P r a j a p a t i   a n d   R .   Jo s h i ,   C l u st e r   h e a d   se l e c t i o n   a l g o r i t h b a se d   o n   d e e p   l e a r n i n g   a n d   L EA C H   f o r   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k ,   i AI C o n f e r e n c e   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 2 3 ,   p .   0 8 0 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 1 6 8 5 6 8 .   [ 2 5 ]   P .   B e k a l ,   P .   K u m a r ,   a n d   P .   R .   M a n e ,   A   met a h e u r i st i c   a p p r o a c h   f o r   h i e r a r c h i c a l   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k u s i n g   p a r t i c l e   sw a r m   o p t i m i sa t i o n b a se d   En h a n c e d   LEA C H   p r o t o c o l ,   I ET   W i re l e ss   S e n so r   S y s t e m s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   6 ,   p p .   4 1 0 4 2 6 ,   D e c .   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / w ss 2 . 1 2 0 9 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.