I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   42 ,   No .   1 A p r il   20 2 6 ,   p p .   81 ~ 92   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 42 . i 1 . pp 81 - 92           81     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Im pro v ing  t he pe rforma nce of  wir eless  senso r ne tw o rk using   multi - ho pping  clu stering  parti tion       Ro bb y   Rizk y 1 ,   M us t a f id 2 ,   T e dd y   M a nto ro 3 ,   Wa hy ul Am ien Sy a f ei 4   1 F a c u l t y   o f   Te c h n o l o g y   a n d   I n f o r m a t i c s,  U n i v e r s i t y   M a t h l a u l   A n w a r ,   B a n t e n ,   I n d o n e si a   2 F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   M a t h e m a t i c s,   U n i v e r s i t y   D i p o n e g o r o ,   S e mara n g ,   I n d o n e s i a   3 F a c u l t y   o f   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   N u sa  P u t r a   U n i v e r si t y ,   S u k a b u m i ,   I n d o n e si a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   D i p o n e g o r o ,   S e mara n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   3 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma r   4 ,   2 0 2 6       Wi re les se n so n e tw o rk (W S Ns e n a b le  larg e - sc a le  e v e n t   m o n it o r in g ;   h o we v e r,   t h e ir  p e rf o rm a n c e   is  o ften   c o n stra i n e d   b y   l o t h ro u g h p u t.   Th is   stu d y   a ims   to   d e v e lo p   a   c lu ste r - b a se d   ro u ti n g   p r o to c o b y   imp lem e n ti n g   th e   m u lt i - h o p p in g   c l u ste rin g   p a rti ti o n   (M HCP)   m e th o d .   Th e   M HCP  p r o c e ss   c o n sists   o t h re e   m a in   sta g e s:  ( i c lu ste h e a d   (CH)  se lec ti o n ,   ( ii )   e v a lu a ti o o n o d e   p ro x imit y   to   t h e ir  re sp e c ti v e   CHs ,   a n d   ( iii c lu ste p a rti ti o n i n g   t o   re d u c e   in tra - c lu ste v a riatio n .   F o u c lu ste rs  we re   fo rm e d   a n d   in terc o n n e c te d   th ro u g h   m u lt i - h o p   c o m m u n ica ti o n ,   a c h iev in g   th r o u g h p u v a lu e o 1 4 2 . 0 0 3 3 ,   2 4 4 . 1 3 1 8 ,   1 1 9 . 0 8 0 4 ,   a n d   3 0 5 . 6 1 5 9 ,   re sp e c ti v e ly .   In   a d d it i o n   t o   th e   d e v e l o p m e n t   o M HCP,   t h e   sc ien ti fic  c o n tri b u ti o n   o t h is   stu d y   is   stre n g th e n e d   t h ro u g h   t h e   in teg ra ti o n   o t h e   LE ACH   p ro t o c o l   a n d   t h e     K - m e a n a lg o rit h m   a a   c o m p lem e n tary   m e th o d o lo g ica a p p ro a c h .   LE AC H   imp ro v e e n e r g y   e fficie n c y   t h r o u g h   a d a p ti v e   CH   ro tati o n ,   wh i le  K - m e a n o p ti m ize sp a ti a n o d e   g ro u p i n g .   Th e   c o m b in a t io n   o t h e se   m e th o d e n su re s   a   b a lan c e   b e twe e n   e n e rg y   c o n su m p ti o n   a n d   s p a ti a p ro x imity ,   re su lt in g   i n   imp ro v e d   th r o u g h p u t   a n d   e x ten d e d   n e two r k   li fe ti m e .   Ex p e rime n t a re su lt d e m o n stra te  th a t   th e   p ro p o se d   M HCP  p r o to c o a c h iev e h ig h e r   th r o u g h p u t   th a n   th e   c o n v e n ti o n a l   LE ACH   p r o to c o a c ro ss   a ll   c l u ste rs  wh il e   m a in tain i n g   a c c e p tab le  d e lay   a n d   p a c k e lo ss .   Th e se   fin d in g c o n f irm  th a th e   i n teg ra ti o n   o m u lt i - ho p   c o m m u n ica ti o n   a n d   c lu ste p a rti ti o n in g   e ffe c ti v e ly   e n h a n c e s   d a ta t ra n sm issio n   e fficie n c y   a n d   o v e ra ll   n e two rk   p e rfo rm a n c e   in   WS Ns .   K ey w o r d s :   C lu s ter in g   p ar titi o n   Mu lti - h o p   r o u tin g   R o u tin g   p r o t o co l   T h r o u g h p u t o p tim izatio n   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k s   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 :   R o b b y   R izk y   Facu lty   o f   T ec h n o lo g y   an d   I n f o r m atics,  Un iv er s itas   Ma th la u l A n war     B an ten ,   I n d o n esia   E m ail:  r o b b y . r izk y @ u n m ab an ten . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h m ain   ch allen g in   wir eless   s en s o r   n etwo r k s   ( W S Ns)  lies   in   lo th r o u g h p u t   ca u s ed   b y   u n b alan ce d   clu s ter   f o r m atio n   an d   in ef f icien d ata  co m m u n i ca tio n   p ath s .   C lu s ter - b ased   r o u tin g   m ec h an is m s ,   ex em p lifie d   b y   L E AC H,   o f ten   r esu lt  in   co n s id er ab le  in ter n al  clu s ter   d is p er s io n   b etwe en   clu s ter   h ea d s   ( C Hs)   a nd  clu s ter   m em b er s   ( C Ms) ,   th er eb y   in cr ea s in g   c o m m u n i ca tio n   laten cy   a n d   am p lify in g   th lik elih o o d   o f   in f o r m atio n   d eg r ad atio n   o r   p a ck et  lo s s .   On   th o th er   h an d ,   ex is tin g   m u lti - h o p   an d   m u lti - ch an n el  ap p r o ac h es   p r im ar ily   f o cu s   o n   e n er g y   ef f i cien cy   an d   ch a n n el  u tili za tio n ,   with o u ex p licitly   m in im izin g   d ata  v a r iatio n   a n d   in tr a - clu s ter   d is tan ce .   As  r e s u lt,  W SN  p er f o r m an ce   r em a in s   s u b o p tim al,   p ar ticu lar ly   in   s u p p o r tin g   h ig h - s p ee d   an d   r eliab le  d ata  tr an s m is s io n   r eq u ir em en ts .   T h o r g an izatio n   o f   th is   ar ticle  is   o u tlin ed   in   th s ec tio n s   th at  f o llo w.   Sectio n   2   p r esen t s   th p r o p o s ed   m u lti - h o p p in g   clu s ter in g   p ar titi o n   ( MH C P)  m eth o d ,   in clu d in g   CH   f o r m atio n ,   d is tan ce   ca lcu latio n ,   an d   p ar titi o n in g   p r o c e s s .   Sect io n   3   d escr ib es  th s i m u latio n   s etu p   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   1 Ap r il   20 2 6 :   81 - 92   82   ev alu atio n   m etr ics.  S ec tio n   4   d is cu s s es  th ex p er im en tal  r esu lts   an d   c o m p ar es  t h p r o p o s ed   MH C p r o to c o l   with   ex is tin g   r o u tin g   s ch em es.  Sectio n   5   p r o v id es  th clo s in g   s y n th esis   o f   th wo r k   an d   id en tifie s   d ir ec tio n s   f o r   f o r th co m i n g   s ch o lar ly   i n q u ir y .   T h a d v an ce m en o f   i n f o r m at io n   tech n o lo g y   ( I T ) ,   p ar ticu lar ly   in   th f ield   o f   m icr o p r o ce s s o r s ,   h as  en ab led   th s u p p o r t   o f   b r o ad   r an g o f   h u m an   ac tiv ities ,   in clu d in g   h ea lth ca r e,   en v ir o n m en tal  m o n ito r in g ,   an d   m ilit ar y   o p er atio n s   [ 1 ] .   On g o in g   tech n o lo g ical  ad v a n ce m e n ts   h av led   to   th e   cr ea tio n   o f   h ig h l y   ef f icien a n d   co m p ac m icr o p r o ce s s o r s ,   f ac ilit atin g   th d ev el o p m en t   o f   s m all  co m p u ter   d ev ices  with   d iv er s f u n ctio n s   [ 2 ] .   Am o n g   th em er g in g   te ch n o lo g ies,  W SN  h as  g ain ed   s ig n if ican atten tio n   [ 3 ] .   W SN  f ac ilit ates  th o b s er v atio n   o f   ev en ts   an d   p h e n o m e n ac r o s s   v ast  ar ea s   th r o u g h   c o m p ac s en s o r   n o d e   co m p u ter   d ev ices  an d   wir ele s s   co m m u n icatio n   m eth o d s   [ 4 ] .   T h d e v elo p m e n o f   d ata  tr an s m is s io n   m ed ia  y ea r ly   h as  led   to   im p r o v em e n t s   in   v ar io u s   f u n ctio n s ,   in clu d i n g   tr an s m is s io n   s p ee d   an d   p er f o r m an ce   o n   W SN   [ 5 ] .   W SN  is   o n o f   th r ec en d ata  tr an s m is s io n   tech n o lo g y   th at  allo ws  f o r   th tr an s m is s io n   o f   s en s o r   d ata   with   m in im al  p o wer   c o n s u m p tio n   [ 6 ] .   M u ltip le  n o d es  u tili ze   W SN  to   co llect  in f o r m atio n   o n   v ar i o u s   p h en o m en a,   s u c h   as  ch a n g es  in   tem p er atu r e,   lig h t   in ten s ity ,   an d   h ea t.  T h d ata  c o llected   b y   s en s o r   n o d es  is   tr an s m itted   to   s in k s   th r o u g h   q u er y   r esp o n s es  u s in g   s p ec if ic  r o u tin g   p r o t o co ls   [ 7 ] .   On ce   th d ata  ar r iv es  at  th e   s in k ,   it  ca n   b e   p r o ce s s ed   o r   s to r ed   in   t h d ata  ce n ter   [ 8 ] .   W ith in   W SN,  s e n s o r   n o d es  co m m u n icate   with   n ea r b y   n o d es  f o r   r o u tin g   p u r p o s es  an d   d ata  tr a n s m is s io n ,   em p lo y in g   s h o r t - r a n g e   r ad i o   wav es  [ 9 ] .   W SN  tech n o lo g y   is   co m m o n l y   u s ed   to   m o n ito r   en v i r o n m e n tal  co n d itio n s   an d   o t h er   a p p licatio n s   in   th c u r r e n er a   [ 1 0 ] .   I n   a d d itio n   t o   e n v ir o n m en tal  m o n ito r i n g ,   W SN  tech n o lo g y   is   wid ely   a p p lied   in   th e   ag r icu ltu r al  s ec to r   an d   s m ar cities  [ 1 1 ] .   Go o d   W SN  p er f o r m an ce   is   ess en tia to   o p tim ize  p er f o r m a n ce   in   s m ar ag r icu ltu r an d   cities  an d   ac h iev d esira b le  r esu lts   [ 1 2 ] .   T h e   p e r f o r m a n c e   o f   a   W S N   d e p e n d s   o n   f a c t o r s   s u c h   a s   t r a n s a c ti o n   s p e e d   b e t w e e n   n o d e s   [ 1 3 ] .   O n e   a p p r o a c h   t o   e n h a n c i n g   W S N   p e r f o r m a n c e   i s   t h r o u g h   r o u t i n g   a l g o r i t h m s   [ 1 4 ] .   A n   e x a m p l e   o f   s u c h   a n   a l g o r it h m   i s   t h e   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   ( L E AC H ) ,   w h i c h   i n v o l v e s   c r e a t i n g   C H   t o   c o ll e c t   d a ta   f r o m   C M   a n d   f o l l o ws   a   w el l - d e f i n e d   p r o t o c o l   [ 1 5 ] .   H o w e v e r ,   o n e   l i m i t a ti o n   o f   L E A C H   is   t h e   p o t e n ti a l   f o r m a ti o n   o f   p o o r l y   s t r u c t u r e d   c l u s t e r s ,   w h e r e   C H   a n d   C M   p o s i t i o n ed   f a r   a p a r t   c a n   l e a d   t o   s u b o p t i m a l   p e r f o r m a n c e   [ 1 6 ] .   T o   ad d r ess   th is   lim itatio n ,   p r ev io u s   s tu d ies  h av e   im p r o v ed   th L E AC m eth o d   b y   in co r p o r atin g   a   d is tan ce   p ar am eter   ,   w h ich   all o ws f o r   s elec tin g   th clo s est C to   th s in k   in   its   m u ltip le   s ce n ar io s .   T o   a d d r ess   th s tr ay   n o d is s u in   th is   s tu d y ,   m u lti - h o p p in g   co m m u n icatio n   m o d el   with   th s h o r test   p ath   r o u tin g   ( SGR )   was  im p lem en ted   [ 1 7 ] .   Ho wev er ,   en e r g y   e f f icien cy   was  n o p r im ar y   co n ce r n   in   ad d r ess in g   m u ltip l e   C o r   s tr ay   n o d p r o b lem s   [ 1 8 ] . An o th e r   m et h o d   u tili ze d   to   im p r o v e   W SN  p er f o r m an ce   is   th m u lti - ch an n e l   m o d el  ,   wh ic h   aim s   to   r e d u ce   tr af f ic  d e n s ity   b y   u tili zin g   m u ltip le  p r o to c o ch an n els  [ 1 9 ] .   I n   th is   m o d el,   C s er v es  as  r ef er en ce   c h an n e f o r   C [ 2 0 ] .   Alth o u g h   wid ely   em p lo y ed ,   th Mu lti - C h an n el  m o d el  f ac es   ch allen g es  s u ch   as  th f o r m a tio n   o f   d is tan C an d   C M,   r esu ltin g   in   in cr ea s ed   e n er g y   co n s u m p ti o n   f o r   tr an s ac tio n s   [ 2 1 ] .   T h m u lti - c h an n el  m o d el  r e d u ce s   en er g y   co n s u m p tio n   an d   s er v er   b u r d en   b y   s en d in g   d ata   o n ly   to   C H,   wh ich   th en   f o r wa r d s   it  to   th s in k   .   Ho wev er ,   t h m o d el  also   f ac es  ch allen g e s   wh en   f o r m in g   C an d   C M,   esp ec ially   wh en   th ey   ar lo ca ted   f ar   f r o m   ea ch   o th e r ,   wh ich   ca n   r esu lt in   h am p er e d   d ata  tr an s ac tio n s   r eq u ir in g   s u b s tan tial  en er g y   co n s u m p tio n .   Desp ite  ex ten s iv s tu d ies  o n   clu s ter in g - b ase d   r o u tin g   p r o t o co ls   s u ch   as  L E AC H   an d   its   v ar ia n ts ,   s ev er al  f u n d am en tal  ch all en g es  r em ain   u n r eso lv e d ,   p ar ticu lar ly   r elate d   to   lo th r o u g h p u t,  in ef f icien clu s ter   f o r m atio n ,   an d   s u b o p tim al  d ata  f o r war d in g   p ath s .   E x is tin g   ap p r o ac h es  o f ten   s u f f er   f r o m   la r g in tr a - c lu s ter   d is tan ce   b etwe en   C Hs  an d   C Ms,  wh ich   le ad s   to   in cr ea s ed   tr an s m is s io n   d elay   an d   d ata  lo s s .   Mo r e o v e r ,   co n v en tio n al  m u lti - h o p   an d   m u lti - ch an n el  r o u tin g   s ch em es  ten d   to   f o c u s   o n   en er g y   e f f icien cy   o r   ch an n el  u tili za tio n   in d ep en d en tly ,   wit h o u ex p licitly   m in im izin g   d a ta  v ar iatio n   with in   clu s ter s .   T h i s   r esear ch   ad d r e s s es  th ese  lim itatio n s   b y   p r o p o s in g   MH C p r o to co l   t h at  s y s tem atica lly   in teg r ates c lu s ter   p ar titi o n in g   an d   m u lti - h o p   r o u tin g   to   en h a n ce   th r o u g h p u t p e r f o r m an ce   i n   W SN .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   Sev er al   s t u d ies   h av e   d e v el o p e d   a   m u lti - c h an n e l   m o d e l   b y   i n teg r ati n g   t h e   c lu s te r i n g   p r o c es s ,   r ef er r ed   to   as  m u lti - c h an n e cl u s te r i n g   h i er ar ch y   ( MCC H) T h is   m o d el  co n s is ts   o f   f o u r   s t ag es .   Fi r s tl y ,   t h e   d at is   d et e r m i n ed   i n   te r m s   o f   te m p e r atu r an d   h u m i d it y .   S ec o n d l y ,   C is   f o r m e d ,   t h i r d ly ,   t h e   p r o x i m it y   b etw ee n   C an d   C is   esta b l is h ed ,   a n d   f i n al ly ,   t h e   cl u s t er in g   p r o c ess   is   im p l em e n te d   u s in g   a   s i n g le   li n k a g e   [ 2 2 ] .   MCC H   m o d el  h as   s h o wn   t h e   p o t en tia l   to   i m p r o v th p er f o r m a n c o f   W SN  [ 2 3 ] .   A n o t h e r   s tr ate g y   t o   o p t im i ze   W SN   ef f ic ie n c y   i n v o lv es   a   m u lti - h o p   s c h e m e ,   w h e r e b y   i n d iv i d u al   s e n s o r   n o d es   o p e r a te   as   f o r w ar d i n g   in t er m e d i ar ies ,   r el ay in g   d at a   i n c r e m e n t all y   t o   t h e   b ase   s t ati o n   a n d   s u b s eq u e n t ly   to   th e   s i n k   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   U n li k e   th e   m u lti - c h a n n e m o d el  th at  d iv i d es   c h an n e ls ,   t h is   m o d el   i n v o l v es   e ac h   n o d c o m m u n i ca ti n g   w it h   o n e   a n o t h e r   to   s e n d   d a ta   [ 2 6 ] .   I n   t h is   s t u d y ,   t h m o d el   u til ize d   t o   im p r o v t h p e r f o r m a n c o f   W SN   is   m u lti - h o p p i n g   [ 2 7 ] .   T o   d e v el o p   t h is   m o d el ,   cl u s t er i n g   p r o ce s s   t h at   g r o u p ed   W SN  n o d es   b y   p ar titi o n i n g   a n d   co n n e cti n g   t h e m   to   C was  i n c o r p o r a te d .   T h is   s t u d y   is   th e o r eti ca l d ev el o p m en in   th f ie ld   o f   W SN ,   a n d   it is   th f ir s t   o f   i ts   k in d   [ 2 8 ] .   I ts   n o v el ty   c o n t r i b u ti o n   is   i n   t h f o r m   o f   m i n i m i zi n g   d a ta  v a r i ati o n s   wit h i n   cl u s t er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I mp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o w ir ele s s   s en s o r   n etw o r u s in g   mu lti - h o p p in g   …  ( R o b b R iz ky )   83   Fig u r e   s h o ws   th to p o lo g ica d esig n   wh er ea ch   b lu s en s o r   n o d ca n   ac as  r elay   s tatio n   in   th ch ain   th at   f o r war d s   d ata   p ac k ets  to   th e   b ase  s tatio n   [ 2 9 ] .   T h e   b ase  s tatio n   t h en   co llec ts   an d   a n aly ze s   th e   ac tiv it ies  th at  h av b ee n   p er f o r m ed .   Af ter   th at,   t h co n tr o l   s tatio n   r ea d s   an d   an aly ze s   t h d ata  f o r   s p ec if ic   p u r p o s es [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   Fig u r 2   illu s tr ates  th clu s ter in g   p ar titi o n   p r o ce s s ,   wh ich   in clu d es  th in itial  clu s ter in g ,   iter ativ p r o ce s s ,   an d   f in al  clu s ter in g   s tag es  [ 3 2 ] .   Fig u r 2 ( a)   s h o ws  th in itial  g r o u p in g   o f   s en s o r   n o d es  in to   p r elim in ar y   clu s ter s .   Fig u r e   2 ( b )   p r esen ts   th iter ativ e   p r o ce s s   wh er CM   an d   ce n tr o id   p o s itio n s   ar u p d ated .   Fig u r 2 ( c)   s h o ws  th f in al  c lu s ter in g   r esu lt  af ter   th cl u s ter s   b ec o m e   s tab le.   I n   th p a r titi o n al  clu s ter in g   tech n iq u e,   clu s ter   ce n ter   p o i n ( ce n tr o id )   is   d eter m in ed .   I n   th is   s tu d y ,   th ce n tr o id   is   r ep r esen ted   b y   th C H,   wh ich   co llects  d ata  f r o m   C [ 3 3 ] - [ 3 4 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   d ev elo p   W SN  p r o t o co th at   im p r o v es  n etwo r k   p er f o r m an ce   b y   in teg r atin g   m u lti - h o p p i n g   an d   clu s ter in g   p a r titi o n   tech n iq u es.           Fig u r 1 .   Mu lti - h o p p in g   r o u ti n g   n etwo r k   to p o lo g y   d esig n             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 2 .   Par titi o n   cl u s ter in g   p r o ce s s ; ( a)   f ir s t c lu s ter ,   ( b )   iter atio n   p r o ce s s ,   an d   ( c)   f in al  clu s ter       T h m ai n   co n t r i b u ti o n   o f   t h is   s tu d y   li es  i n   th d e v e lo p m e n o f   an   MH C p r o t o co t h at   ex p l ici tl y   m i n im iz es  d a ta   v a r ia ti o n   wi th i n   cl u s t er s   w h i le   im p r o v i n g   t h r o u g h p u p e r f o r m a n c e   i n   W SN s .   U n li k e   co n v e n ti o n a L E AC H - b as e d   r o u ti n g ,   w h i ch   r el ies   o n   p r o b ab i lis ti c   CH   s el ec t io n   a n d   m ay   r es u lt   i n   p o o r l y   s tr u ct u r e d   cl u s t er s ,   t h e   p r o p o s ed   MH C P   i n t eg r ates   t h r e k e y   m ec h a n is m s :   ( i )   ad a p ti v e   CH   f o r m ati o n   i n s p ir ed   b y   L E AC H,   ( ii )   E u cli d ea n   d i s tan ce - b as ed   p r o x i m i ty   o p ti m i za ti o n   b et wee n   C H   an d   C M ,   an d   ( iii )   c lu s te r i n g   p a r ti ti o n   u s i n g   a   K - m ea n s - b as ed   a p p r o a c h   t o   r ed u ce   i n tr a - cl u s te r   v ar iat io n .   I n   co n t r as t o   ex is ti n g   MCC H   a n d   tr a d i ti o n al   m u l ti - h o p   r o u ti n g   s ch em es,   MH C P   f o c u s es   o n   s p atia o p ti m i za t io n   a n d   cl u s t er   co m p ac tn ess   r at h e r   th a n   c h a n n el   d i v is i o n   al o n e.   T h is   i n te g r at io n   p r o v id es  n ew   r o u t in g   p er s p ec ti v t h at   b al a n ce s   d at a   tr a n s m is s i o n   e f f ici en c y   a n d   n etw o r k   p e r f o r m a n ce ,   t h e r e b y   o f f er i n g   a   d is t in ct   m et h o d o l o g ic al   c o n t r i b u ti o n   to   W SN r o u ti n g   p r o t o c o l   d esi g n .       3.   M E T H O D   3 . 1 .   M ulti - ho pp ing   clus t er in g   pa rt it io n   T h MH C is   p r o to c o d e v e lo p ed   f o r   W SN  th at  ca n   ad d r e s s   th lo w - p er f o r m an ce   is s u es  r eg ar d in g   d ata  lo s s   an d   s ig n if ican d ela y s   o n   W SN .   T h MH C m eth o d   im p r o v es  W SN  p er f o r m a n ce   in   th r e s tag es T h ese  in clu d e   f o r m in g   CH   as  r ef er en ce   f o r   C to   s en d   d ata,   th d eter m in atio n   o f   th p r o x im ity   o f   n o d es  to   C H,   an d   g r o u p in g   n o d es u s in g   th p ar titi o n in g   tech n i q u e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   1 Ap r il   20 2 6 :   81 - 92   84   3 . 2 .     Sim ula t i o env iro nm en t   a nd   da t a s et   des cr iptio n   T h e   p er f o r m an ce   e v alu atio n   o f   th p r o p o s ed   MH C p r o t o co was  co n d u cted   u s in g   s im u latio n   en v ir o n m en t d ev elo p e d   in   M AT L AB .   T h s im u lated   W SN   co n s is ts   o f   1 0 0   s en s o r   n o d es  r an d o m ly   d is tr ib u ted   with in   two - d im e n s io n al  ar e o f   3 0 0 × 3 0 0   u n its .   E ac h   n o d is   in itialized   with   an   en e r g y   lev el  o f   1 0 0   u n its ,   an d   th n etwo r k   o p er ates  with   p r e d ef in ed   tr an s m is s io n   v elo city   o f   1 0 , 0 0 0   u n its .   T h d ataset  u s e d   in   th is   s tu d y   is   s y n th etica lly   g en er at ed   th r o u g h   s im u latio n   an d   r e p r esen ts   s p atial  n o d e   d is tr ib u t io n   an d   s en s o r   d ata   tr an s m is s io n   b eh av io r   co m m o n ly   ad o p ted   in   W SN  p er f o r m an ce   ev alu atio n .   T h is   s im u latio n - b ased   d ataset  allo ws  co n tr o lled   an aly s is   o f   th r o u g h p u t,   d elay ,   a n d   p ac k et   lo s s   u n d er   id e n tical  n etwo r k   co n d itio n s   f o r   f ai r   co m p ar is o n   with   L E AC an d   MCC p r o to co ls .   T o   en s u r f air   a n d   co n tr o ll ed   p er f o r m an ce   e v alu atio n ,   t h s im u latio n   en v ir o n m en a n d   n etwo r k   co n f ig u r atio n   p ar am eter s   ar e   p r ed ef in e d   an d   s u m m a r ized   i n   T ab le  1 .   T h ese  p ar am ete r s   d escr ib th n u m b e r   o f   s en s o r   n o d es,  in itial  en er g y ,   n etwo r k   ar ea   d im en s io n s ,   an d   tr an s m is s io n   v elo city   u s ed   th r o u g h o u t h ex p er im en ts .   T h MH C m eth o d ,   as   s h o w n   in   Fig u r e   3 ,   co n s is ts   o f   th r ee   s tag es T h e   f ir s s tag e   i n v o lv es  th e   f o r m atio n   o f   CH   ad   th at  s e r v es  as  r e f er en ce   f o r   CM T h s ec o n d   s tag is   th e   f o r m atio n   o f   p r o x im ity   b etwe en   CH   an d   m em b e r s T h th ir d   s tag is   th g r o u p i n g   p r o ce s s   with   th p ar titi o n in g   tec h n iq u e.       T ab le  1 .   Simu latio n   p ar am eter s   P a r a me t e r   V a l u e   N u mb e r   o f   n o d e s   1 0 0   En e r g y   1 0 0   X max   3 0 0   Y max   3 0 0   V e l o c i t y   1 0 , 0 0 0           Fig u r 3 .   T h MH C m eth o d       3 . 3 .    F o rma t io n O F   CH   I n   th is   s tag e,   C f o r m atio n   is   p er f o r m ed   u s in g   r an d o m   p r o b a b ilit y   m eth o d   th at  is   d iv id ed   in to   m u ltip le  s ess io n s   b ased   o n   th d esire d   n u m b er   o f   C an d   o b s er v atio n   p er io d E ac h   n o d is   m ad C f o r   a   s ess io n   to   en s u r eq u al  d is tr ib u tio n T h p o s itio n   o f   C is   m ad u n s tab le  o r   alter n atin g   to   cr ea te  d y n a m ic   f o r m atio n   o r   c h an g es in   ea c h   s ess io n .     ( ) = { 1 0   × (      1 )       ( 1 )     T ( n ) ,   wh ich   is   th T h r esh o ld   p er   r o u n d   n o d e,   b ec o m e s   C wh en   m >T ( n ) .   P ,   R ,   N,   an d   G   d en o te   th e   ap p lied   CH   p r o b ab ilit y ,   r o u n d ,   n o d e   in   th e   f o r m   o f   g r o u p ,   an d   n o d es  th at  h a v n o y et  b e co m CH .   Fo r   C s elec tio n   in   Alg o r ith m   1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I mp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o w ir ele s s   s en s o r   n etw o r u s in g   mu lti - h o p p in g   …  ( R o b b R iz ky )   85   A lg o r ith m   1.   C s elec tio n   alg o r ith m   Input   : N     total node       CH     total CH        X     the length of the map       Y     the width of the map       array [nodes]   group of all node   Output   : array [nodes]   , a collection of filtered nodes   nodes    N/CH   for i in CH:     X0 = generate random value f rom 0 to X     Y0 = generate random value from 0 to Y     For j in range(len(nodes)):       find min distance of node(x,y) to X0,Y0       if found:         Append to CH         break     3 . 4 .   Dis t a nce   ca lcula t io o f   ea ch  no de  a nd   ch   T h s ec o n d   s tag in v o lv es  f i n d in g   th n o d es  clo s est  to   C H T h s p atial  g a p   b etwe en   in d iv id u al   n o d es  an d   th CH   is   o b tain ed   th r o u g h   th E u clid ea n   d i s tan ce   co m p u tatio n .   T h is   ap p r o ac h   s er v es  as  g eo m etr ic  m ea s u r t o   e v alu at p o s itio n al   d is p ar ity   o r   clo s e n ess   b etwe en   two   co o r d in ate   p o in ts .   Du r i n g   th is   p h ase,   th p r im ar y   o u tp u is   th ca lcu lated   E u clid ea n   v alu lin k in g   ea ch   n o d to   its   ad jace n n o d es.  I n   two - d im en s io n al  co o r d in ate  s y s tem ,   th d is tan ce   b etwe en   two   n o d es  d ef in ed   b y   ( x 1 ,   x 2 )   an d   ( y 1 ,   y 2 )   f o llo ws  th co n v en tio n al  E u clid ea n   ex p r ess io n   ( Alg o r ith m   2 ) .     ( 2   , 1 )   =   ( 2   , 1 ) 2 = 1   ( 2 )     D ,   X1 ,   X2 ,   Xij,  an d   X2 J   d en o t e   th n o d p o in t,  ax is   ( C H) ,   ax is ,   ax is   n u m b er   ( C H) ,   an d   ax is   n u m b er .     Alg o r ith m   2 .   Alg o r ith m   c alcu l atio n   o f   th e   d is tan ce   o f   ea ch   n o d an d   C H   Input   : n1(x,y)     x dan y at  node1       n2(x,y)     x dan y at node 2       X     the length of the map       Y     the width of the map   Output   : distance   distance from node1 and node2     3 . 5 .   T he   pro ce s s   o f   g ro up ing   wit h pa rt it io n t ec hn iqu es   T h th ir d   s tag i n v o lv es  an   iter ativ g r o u p in g   p r o ce s s   th at  p ar titi o n s   th d ataset  in to   clu s ter s   p r ed eter m in e d   f r o m   th s tar t E ac h   n o d is   ass ig n ed   clu s te r   I D,   an d   th d is s im ilar ity   b etwe en   ea ch   ce n tr o id   an d   d ata  p o in is   ca lcu lated T h clu s ter   with   th s m allest  d is s im ilar ity   is   s elec ted   f o r   d ata  r elo ca tio n   in   a n   iter atio n ,   an d   th r elo ca tio n   o f   d ata  in   th cl u s ter   is   ex p r ess ed   b y   a   m em b e r s h ip   v alu e   o f   0   o r   1 ,   i n d icatin g   t h m em b er s h ip   s tatu s   o f   ea c h   o b s er v atio n   with in   g iv en   cl u s ter .   T h clu s ter in g   p r o ce d u r d ef in es  as  th p r ed ef in e d   clu s ter   co u n an d   e m p lo y s   s elec ted   d is tan ce   m e tr ic  to   m ap   o b s er v atio n s   to   t h e ir   n ea r est  ce n tr o id .   Af ter war d ,   ce n tr o id   co o r d in at es  ar r ec alcu lated   b ased   o n   th cu r r e n clu s ter   co m p o s itio n ,   an d   th e   iter ativ e   cy cle  co n tin u es  u n til  s tab ilit y   o r   co n v er g e n ce   is   ac h iev e d .   T h ce n tr o i d   is   th en   r ec alc u lated   b ased   o n   th d ata   th at  f o llo ws  ea ch   clu s ter ,   an d   th p r o ce s s   is   r ep ea ted   u n til  c o n v er g en co n d itio n s   ar m et .   T h ese  in clu d ( a)   a   ch an g in   t h o b jectiv e   f u n cti o n   is   b elo th d esire d   th r esh o ld   o r   ( b )   t h er ar n o   d ata  m o v in g   clu s ter s ,   o r   ( c)   ch an g e   in   ce n t r o id   p o s itio n   i s   b elo th s et  th r esh o l d .   On l y   o n e   clu s ter   h as  m em b er s h i p   v alu o f   1 ,   wh ile   th o th er s   h a v v alu e   o f   0   f o r   ea ch   d ata  p o in t .   T h is   p r o ce s s   is   ca lcu lated   u s in g   ( 3 ) .     a ij = { 1 arg m i n   { (  ,  ) } 0         ( 3 )     d ( x i ,c j e x p r ess es   th d is s im ilar ity   ( d is tan ce )   o f   th d ata   i   to   clu s ter   c j   I n   d eter m in i n g   th e   ce n tr o id ,   p o in C   is   o b tain ed   b y   ca lcu lati n g   th av er a g o f   ea c h   f ea tu r f r o m   all   d ata  b elo n g in g   to   ea ch   clu s ter .   T h av er a g f ea tu r o f   all  d at in   clu s ter   is   ex p r ess ed   in   ( 4 ) .     c 1      = 1   ( 4 )     NK  is   th e   am o u n t   o f   d ata   th at  is   jo in ed   in   cl u s ter .   T h is   p r o ce s s   is   ca r r ied   o u t   b y   c h o o s in g   t h clo s est clu s ter   an d   m in im izin g   th o b jectiv e/n o n - n e g ativ co s t f u n ctio n ,   as sh o wn   i n   ( 5 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   1 Ap r il   20 2 6 :   81 - 92   86     =   ( X i   , C j   ) = 1 = 1   ( 5 )     T h p r o ce s s   o f   m in im izi n g   t h to tal  s q u ar ed   d is tan ce   b et wee n   ea ch   p o in Xi  an d   th n ea r est  C j   clu s ter   r ep r esen tatio n .   Fro m   p h y s ical  p er s p ec tiv e,   m in im izin g   t h E u clid ea n   d is tan ce   b etwe en   C an d   C r ed u ce s   tr an s m is s io n   p o wer   r eq u ir e m en ts   an d   p r o p ag atio n   d elay ,   wh ich   d ir ec tly   im p ac ts   th r o u g h p u t   an d   p ac k et  d eliv er y   r eliab ilit y .   T h clu s ter in g   p ar titi o n   m ec h an is m   en s u r es  th at  n o d es  with in   th s am clu s ter   ex h ib i t   lo wer   s p atial  d is p er s io n ,   th er eb y   r ed u cin g   d ata  v ar iatio n   an d   co n g esti o n   d u r in g   m u l ti - h o p   f o r war d in g .   C o n s eq u en tly ,   th MH C p r o to co i m p r o v es  n etwo r k   p er f o r m a n ce   b y   alig n i n g   r o u t in g   d ec is io n s   with   p h y s ical  d is tan ce   co n s tr ain ts   in h er en t in   wir eless   co m m u n ic atio n .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   Fig u r 4   s h o ws   th MH C p r o to co l   m o d el  t h at  ad d r ess es  th is s u o f   lo W SN  p er f o r m a n ce   th r o u g h   th r ee   s tag es T h e   f ir s s tag in v o lv es  th f o r m atio n   o f   CH ,   wh er C s er v es  as  r ef er en ce   f o r   CM T h s ec o n d   s tag e   f o c u s es  o n   d eter m in in g   th p r o x im ity   o f   n o d es  to   th eir   r esp ec tiv e   C H.   Fin ally ,   th th i r d   s tag p ar titi o n   th n o d es  in to   clu s ter s   an d   r elo ca tes  th em   iter ativ ely   b ased   o n   th e ir   d is s im ilar ity   an d   m em b er s h ip   v alu e .   I n   t h d is cu s s io n   o f   th e   f ir s s tep ,   th e   n u m b er   o f   K   is   d eter m in ed   as  co n s tan v a r iab le,   an d   th ce n tr o id   o f   is   ch o s en   r an d o m ly T h s ec o n d   s tep   i n v o lv es  f in d in g   t h clo s est  ce n tr o id   to   ea ch   n o d e   in   th clu s ter   u s in g   d is tan ce   ca lcu latio n s .   T h s h o r test   d is tan ce   to   t h ce n tr o id   is   ca lcu l ated   f o r   ea ch   n o d e,   an d   th to tal  d is tan ce   f r o m   al n o d es  to   th ce n tr o i d   is   d eter m in ed T h is   s tep   is   r ep ea ted   iter ativ ely ,   an d   th e   f itn ess   v alu is   ca lcu lated .   T h f itn ess   v alu is   d ef in ed   as 1   d iv id ed   b y   th m ea n   d is tan ce   f r o m   th n o d to   th e   ce n tr o id   p lu s   1 .   W h en   th e   f it n ess   v alu in c r ea s es,  th lates s o lu tio n   is   ac ce p ted ,   an d   th e   n ewe s ce n tr o id   is   u s ed   as  r ef er en ce   f o r   th e   n ex r an d o m   g en er atio n T h e   K - m ea n s   clu s ter in g   alg o r ith m   ( Alg o r ith m   3 )   is   lik ely   to   s to p   wh en   th e   v alu o f   d n   d o es n o t c h an g f o r   5   iter atio n s ,   th er eb y   in d icatin g   t h o p tim a l p o in t .           Fig u r 4 .   T h MH C P p r o to co l   m o d els       MA T L AB   was  u s ed   to   im p lem en th MH C p r o to co l,   as  s h o wn   in   Fig u r e   5 I n   th is   p r o to co l,  ea ch   C is   lin k ed   to   C H,   an d   th clu s ter s   ar in ter co n n ec ted   u s in g   m u lti - h o p p i n g   tech n i q u e s .   T o   h ig h lig h th co n tr ib u tio n   o f   th p r o p o s ed   MH C p r o to co l,  co m p ar a tiv an aly s is   with   ex is tin g   r o u tin g   p r o to co ls   is   p r esen ted   in   T ab le  2 .   T h co m p ar is o n   f o cu s es  o n   clu s ter in g   s tr ateg y ,   m u lti - h o p   ca p a b ilit y ,   ch an n el  m o d el,   th r o u g h p u p er f o r m an ce ,   an d   in h er en t lim itatio n s   o f   ea ch   m e th o d .     Al g o r ith m   3 .   MH C a lg o r ith m   Input   : n (x, y)     the positions of the nodes in x and y form       sensor_value   the value of the sensor reading carried by the node       X     the length of the map       Y     the width of the map       F (x, y)     function of measuring the distance be tween nodes   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I mp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o w ir ele s s   s en s o r   n etw o r u s in g   mu lti - h o p p in g   …  ( R o b b R iz ky )   87       Tot_node   total node       N     total CH   Output   : clusted_head       Node_hop nodes that are connected between clusters   Generate random centroid C(x,y) = r[x1 - x2]   nodes    []   I = 0   While True:     Find distance of all nodes     Find minimum distance and  node     Append to array nodes   While true:     Initiate x & y as max map     Initiate random position of CH     While true:     Measure the minimum distance of the node and CH     Generate new CH       I += 1     If I == tot_node:       Break           Fig u r 5 .   T h MH C p r o to co l       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   MH C P with   ex is tin g   r o u tin g   p r o t o c o ls   M e t h o d   C l u st e r i n g   M u l t i - hop   C h a n n e l   m o d e l   Th r o u g h p u t   p e r f o r ma n c e   M a i n   l i mi t a t i o n   LEA C H   Y e s   No   S i n g l e   Lo w mo d e r a t e   P o o r   c l u st e r   s t r u c t u r e   M C C H   Y e s   Y e s   M u l t i - c h a n n e l   H i g h   H i g h   e n e r g y   c o n su mp t i o n   M u l t i - h o p   LEA C H   Y e s   Y e s   S i n g l e   M o d e r a t e   N o   p a r t i t i o n   o p t i mi z a t i o n   M H C P   ( P r o p o se d )   Y e s   Y e s   S i n g l e   I mp r o v e d   S i mu l a t i o n - b a s e d       4 . 1 .     T hro ug hp ut   T h r o u g h p u r e f er s   to   th a m o u n o f   d ata  th at   n o d e   ca n   tr a n s m it  o r   r ec eiv e   with in   a   s p ec if ied   tim in ter v al I p r o v i d es   in s ig h in to   th d ata  r ate  o f   n etwo r k   an d   ca n   b u s ed   as  p e r f o r m an ce   m et r ic  f o r   r o u tin g   p r o t o co ls .   h ig h e r   th r o u g h p u t v al u ty p ically   in d ica tes b etter   p r o to co p er f o r m an c e.      = n um b e r   of   p a c k e t s   se n t   p a c k a g e   d e l iv e r y   t im e       4 . 2 .     P a ck e t   l o s s   Pack et  lo s s   i s   d eter m in ed   b y   co m p ar in g   th n u m b e r   o f   u n s u cc ess f u lly   d eliv er ed   p ac k ets  to   th o v er all  q u an tity   o f   p ac k ets  tr an s m itted   f r o m   th e   s o u r ce   n o d to   t h d esti n atio n   with in   n etwo r k ,   u s u all y   ex p r ess ed   as  r atio   o r   p er ce n tag e.   I o cc u r s   wh e n   o n o r   m o r tr an s m itted   d ata  p ac k ets  d o   n o t   s u cc ess f u lly   ar r iv at  th eir   d esig n ated   d esti n atio n .            = p a c k e t s   t ha t   e xp e rie n c e   l o ss   p a c k a g e   se n t       4 . 3 .     Dela y   Dela y   is   th tim r eq u ir ed   f o r   d ata  to   tr av el  f r o m   th s o u r ce   n o d to   th d esti n atio n   n o d e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   1 Ap r il   20 2 6 :   81 - 92   88   Dela y   d eliv er y   tim   r ec e p tio n   tim e     Fig u r 6   illu s tr ates  th d elay   p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   MH C p r o to co ac r o s s   d if f er en co m m u n icatio n   ch an n els.  T h e   h o r izo n tal  ax is   r ep r esen ts   th ch an n el  in d ex   u s ed   in   th m u lti - h o p   tr an s m is s io n   p r o ce s s ,   wh ile  th v er tical  ax i s   in d icate s   th av er ag d el a y   m ea s u r ed   in   s ec o n d s .   As  s h o wn   in   Fig u r 6 ,   th e   d elay   p e r f o r m an ce   v ar ies  ac r o s s   ch an n els  1   to   4 .   C h an n el  2   ex h ib its   th lo west  d ela y   v alu e ,   in d icatin g   m o r e   ef f icien d ata  f o r war d in g   p ath ,   wh ile  C h an n el  3   s h o ws  th e   h ig h est  d elay   d u e   to   lo n g er   tr an s m is s i o n   p ath s   o r   h ig h er   r ela y   lo ad .   T h is   v ar iatio n   co n f ir m s   th at  ch an n el  s elec tio n   an d   m u lti - h o p   r o u tin g   s tr u ctu r s ig n if ican tly   in f lu en ce   en d - to - e n d   d elay   in   t h MH C P p r o to co l.   Fig u r 7   p r esen ts   t h p ac k et   lo s s   p er f o r m an ce   o f   th e   p r o p o s ed   MH C p r o t o co ac r o s s   d if f er en t   co m m u n icatio n   ch a n n els.  T h e   h o r iz o n tal  ax is   r ep r esen ts   th e   ch an n el  in d e x ,   w h ile  th v er t ical  ax is   in d icate s   th p ac k et  lo s s   r ate  o b s er v ed   d u r in g   d ata  tr an s m is s io n .   As  i llu s tr ated   in   Fig u r 7 ,   C h an n e 2   ex p er ien ce s   th h ig h est  p ac k et  lo s s   r ate,   in d ic atin g   h ig h e r   p r o b ab ilit y   o f   p ac k et  d r o p s   d u to   c o n g esti o n   o r   lo n g er   m u lti - h o p   p ath s .   I n   co n tr ast,  C h a n n el  3   ex h ib its   th lo west  p ac k et  lo s s ,   s u g g esti n g   a   m o r e   s tab le  c o m m u n icatio n   p at h .   T h ese  r esu lts   in d icate   th at  th d is tr ib u tio n   o f   tr a f f ic  ac r o s s   c h an n els  s ig n if ican tly   af f ec ts   p ac k et  d eliv er y   r eliab ilit y   in   th MH C p r o to co l.   Fig u r 8   illu s tr ates  th th r o u g h p u p er f o r m a n ce   o f   th co n v en tio n al   L E AC r o u tin g   p r o to co ac r o s s   d if f er en co m m u n icatio n   ch an n els.  T h h o r iz o n tal  ax is   r ep r esen ts   th ch an n el  i n d ex ,   wh ile  th v er tical  ax is   in d icate s   th ac h iev ed   th r o u g h p u m ea s u r e d   in   k ilo b its   p er   s ec o n d   ( k b p s ) .           Fig u r 6 .   Dela y s           Fig u r 7 .   Data   l o s s       As  s h o wn   in   Fig u r 8 ,   th th r o u g h p u ac h iev e d   b y   th L E AC p r o to co v ar ies  s ig n if ican tly   ac r o s s   ch an n els.  C h an n el  4   ex h ib its   th h ig h est  th r o u g h p u t,  wh ile   C h an n els  1   an d   3   s h o r elativ ely   lo wer   v alu es.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I mp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o w ir ele s s   s en s o r   n etw o r u s in g   mu lti - h o p p in g   …  ( R o b b R iz ky )   89   T h is   v ar iatio n   in d icate s   th at  L E AC p er f o r m an ce   is   h ig h ly   d ep en d e n o n   cl u s ter   f o r m atio n   an d   tr a n s m is s io n   p ath s ,   wh ich   m ay   r esu lt in   u n b alan ce d   d ata  f o r war d in g   an d   r ed u ce d   th r o u g h p u t e f f icien cy   i n   ce r tain   ch an n els.   Fig u r 9   illu s tr ates  th th r o u g h p u p e r f o r m an ce   o f   th M C C H   p r o to co ac r o s s   d if f er e n co m m u n ica tio n   ch an n els.  T h h o r izo n tal  ax is   r ep r esen ts   th ch an n el  in d e x ,   wh ile  th v er tical  ax is   in d icate s   th ac h iev ed   th r o u g h p u m ea s u r ed   in   k b p s .   As  s h o wn   in   Fig u r 9 ,   th e   MCC p r o to co ac h ie v es  s ig n if ican tly   h ig h e r   th r o u g h p u c o m p ar ed   to   th e   co n v en tio n al  L E AC H   p r o to co ac r o s s   all  ch an n els.  C h an n el  4   r ec o r d s   th h ig h est  th r o u g h p u t,  wh ile  C h an n el  2   ex h i b its   th lo west  v al u e.   T h is   im p r o v em en is   m ain ly   attr ib u ted   to   th u tili za tio n   o f   m u ltip le  c h an n els,   wh ich   r ed u ce s   tr af f ic   co n g esti o n   an d   im p r o v es  p ar allel  d at t r an s m is s io n .   Ho wev er ,   th e   h ig h   th r o u g h p u in   MCC H   is   ac h iev ed   at  th ex p en s o f   in cr ea s ed   en er g y   co n s u m p tio n   an d   ch an n el  m a n a g em en co m p le x ity .   Fig u r 1 0   illu s tr ates  th th r o u g h p u p er f o r m a n ce   o f   th e   MH C p r o to co ac r o s s   v ar io u s   co m m u n icatio n   ch an n els.   T h e   h o r izo n tal  ax is   r ep r esen ts   th ch an n el  in d e x ,   wh ile  th v er tical  ax is   in d icate s   th ac h iev ed   th r o u g h p u m ea s u r ed   in   k b p s .           Fig u r 8 .   T h L E AC th r o u g h p u t           Fig u r 9 .   MCC t h r o u g h p u t       As  s h o wn   in   Fig u r 1 0 ,   th p r o p o s ed   MH C p r o to co ac h iev es  s tab le  an d   im p r o v ed   t h r o u g h p u t   ac r o s s   all  ch an n els.  C h an n el  4   r ec o r d s   th h ig h est  th r o u g h p u t,  wh ile  C h an n el  3   ex h ib its   r elativ ely   lo wer   v alu d u to   lo n g er   m u lti - h o p   tr an s m is s io n   p ath s .   C o m p ar ed   to   th co n v en tio n al  L E AC p r o to co l,  MH C P   d em o n s tr ates  s ig n if ican th r o u g h p u im p r o v em en b y   o p t im izin g   clu s ter   p ar titi o n in g   a n d   r ed u ci n g   in tr a - clu s ter   d is tan ce .   Alth o u g h   MCC ac h iev es  h ig h er   ab s o lu te  th r o u g h p u t,  MH C o f f e r s   m o r e   b alan ce d   p er f o r m an ce   b y   av o id in g   ex c ess iv en er g y   co n s u m p tio n   an d   co m p le x   ch a n n el  m a n ag em en t,  m ak in g   it  m o r e   s u itab le  f o r   en e r g y - c o n s tr ain e d   W SN .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   1 Ap r il   20 2 6 :   81 - 92   90       Fig u r 1 0 .   T h MH C t h r o u g h p u t       5.   DIS CU SS S I O N   T h is   r esear ch   s ee k s   to   e n h a n ce   o f   W SNs   b y   d ev elo p in g   p r o to c o ls   u s in g   t h MH C m eth o d ,   a   clu s ter in g   tech n i q u d esig n e d   to   im p r o v W SN  p er f o r m an ce   f o r   o p tim al  r esu lts .   T h MH C m eth o d   co m p r is es  th r ee   s tag es:  ( i )   f o r m in g   C as  r ef er en ce   f o r   C to   tr an s m it  d ata,   ( ii )   d eter m in in g   th p r o x im ity   o f   n o d es  to   th e   C H,   an d   ( iii )   g r o u p in g   n o d es  u s in g   p a r titi o n in g   tech n iq u to   m itig ate  tr an s m is s io n   laten cy   an d   p ac k et  lo s s .   T h p r im ar y   co n tr ib u tio n   o f   th is   s tu d y   lies   in   th d ev elo p m en o f   clu s ter in g   m eth o d   th at   b r in g s   C an d   C n o d es  clo s er   to g eth er ,   o p tim izin g   t h g r o u p in g   p r o ce s s ,   an d   m i n im iz in g   d ata   v ar iatio n   with in   clu s ter s .   T o   e v alu ate   th p er f o r m an ce   o f   th e   MH C m eth o d ,   T h te s d ata  was  s im u lated   u s in g   MA T L AB with   1 0 0   n o d es,  en er g y   o f   1 0 0 ,   Xm ax   o f   3 0 0 ,   Ym ax   o f   3 0 0 ,   an d   v elo city   o f   1 0 , 0 0 0 T h MH C m eth o d   was   co m p ar ed   to   th L E AC m eth o d ,   an d   th r esu lts   s h o wed   th at  th MH C m eth o d   o u tp er f o r m ed   th L E AC m eth o d   in   ter m s   o f   th r o u g h p u v alu es T h L E AC a lg o r ith m   h ad   th r o u g h p u v alu es  o f   5 1 . 2 2 2 9 1 3 4 . 0 5 7 0 5 5 . 1 9 3 7 ,   an d   2 9 2 . 4 2 7 3   f o r   c lu s ter s   1 ,   2,   3 ,   a n d   4 ,   r esp e ctiv ely .   Me an wh ile,   th e   MH C m eth o d   h ad   th r o u g h p u t   o f   1 4 2 . 0 0 3 3 ,   2 4 4 . 1 3 1 8 ,   1 1 9 . 0 8 0 4 ,   a n d   3 0 5 . 6 1 5 9   f o r   cl u s ter s   1 ,   2 ,   3 ,   an d   4 T h ese  r esu lts   d em o n s tr ate  th at  th MH C m eth o d   h as  h ig h er   t h r o u g h p u v alu c o m p ar e d   to   th L E AC alg o r ith m ,   in d icatin g   b etter   p e r f o r m an ce T h p er f o r m an ce   o f   th MH C m eth o d   was  ev alu ated   b y   co m p ar in g   it  with   o th er   s im ilar   s tu d ies  th at  u s ed   th e   MCC m eth o d   t o   a n aly z p er f o r m a n ce T h e   s im u latio n s   wer p er f o r m ed   u s in g   th s am p ar am eter s ,   b u t th r esu lts   d if f er e d .   T h th r o u g h p u t v alu es f o r   MCC m eth o d   wer 5 0 8 . 5 1 6 5 2 5 5 . 5 6 6 1 4 7 9 . 8 2 8 9 ,   a n d   6 4 6 . 5 6 1 8   f o r   ch an n el s   1 ,   2 ,   3 ,   an d   4 .   On   th o th e r   h an d ,   th th r o u g h p u v alu es  f o r   th MH C P m eth o d   in   clu s ter s   1 ,   2 ,   3 ,   an d   4   wer e   1 4 2 . 0 0 3 3 ,   2 4 4 . 1 3 1 8 ,   1 1 9 . 0 8 0 4 ,   an d   3 0 5 . 6 1 5 9 .   B ased   o n   th is   an aly s is ,   th MCC m eth o d   o u tp er f o r m s   th MH C P .       6.   CO NCLU SI O NS   I n   co n cl u s io n ,   th MH C P m eth o d   was e m p lo y ed   in   th d ev e lo p m en t o f   W SN p r o to co l,  s p ec if ically   b y   m o d i f y in g   t h r o u tin g   p r o t o co to   d iv id th n etwo r k   i n to   clu s ter s   u s in g   p ar titi o n in g   tech n iq u with   C as  th r ef er en ce   ch a n n el.   T h s elec tio n   o f   C in v o lv ed   r an d o m ly   ch o o s in g   1 0 0   n o d es  b as ed   o n   p r o b ab ilit y   f o r m u la   an d   d esig n in g   th eir   d is tan ce s   f r o m   C u s in g   th e   E u clid ea n   ap p r o ac h .   T h is   d esig n   en s u r ed   ef f icien t   d ata  tr an s ac tio n s   b etwe en   C H   an d   C wh ile  co n s er v in g   en er g y T h g r o u p in g   p r o ce s s   was  ca r r ied   o u b y   s elec tin g   ce r tain   p o p u latio n   co m p o n en ts   as  in itial  clu s ter   ce n ter s   an d   class if y in g   ea ch   co m p o n en t   to   th e   n ea r est  clu s ter   ce n ter   b a s ed   o n   th m in im u m   d is tan ce .   T h e   p o s itio n   o f   th clu s ter   ce n te r   was  r ec alcu lated   iter ativ ely   u n til  all  d ata  co m p o n en ts   wer ap p r o p r iately   c lass if ied   at  ea ch   c lu s ter   ce n t er ,   r esu ltin g   in   th f o r m atio n   o f   n ew   clu s ter   ce n ter   p o s itio n s .   T h is   s tu d y   c o m b in ed   th r ee   alg o r ith m s ,   n am ely   th e   L E AC alg o r ith m   f o r   C f o r m atio n ,   E u clid ea n   d is tan ce   ca lcu latio n   f o r   p o s itio n in g   C an d   C clo s er   to g eth er ,   an d   th K - m ea n s   alg o r ith m   f o r   t h clu s ter in g   p r o ce s s .   T h e v alu atio n   o f   th e   MH C m eth o d   y ield ed   n o tab le   r esu lts .   C lu s ter   1   ac h iev ed   th r o u g h p u v al u o f   1 4 2 . 0 0 3 3 ,   C lu s ter   2   h ad   2 4 4 . 1 3 1 8 ,   C lu s ter   3   s h o wed   1 1 9 . 0 8 0 4 ,   a n d   C lu s ter   4   ex h i b ited   th e   h ig h est  t h r o u g h p u v alu o f   3 0 5 . 6 1 5 9 .   T h ese  r es u lts   d em o n s tr ate  t h ef f ec tiv en ess   o f   th MH C P m eth o d   in   o p tim izin g   t h th r o u g h p u t v al u e s   with in   th f o r m ed   clu s ter s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.