I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   4 3 ,   N o .   3 ,  S e p t e m b e r   202 6 ,   pp.   762 ~ 7 71   I S S N:  2502 - 4752,   DO I :  10 . 1 1591/i j e e c s . v 4 3 .i 3 . pp 762 - 7 71             762     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   A n   e n e r g y - e f f i c ie n t   c lu st e r in g ap p r oac h  f or   w ir e l e ss s e n sor   n e t w or k s:  gr e e n  h y b r id - L E A C H       M ah a  I .   Rahee m 1 ,   M az in   I s m a e l   Rahee m 2   1 D e pa r tm e nt   of   M e di a   T e c hn o l o g y  a nd  C o m muni c a ti o n   E ngi n e e r in g,  C o ll e g e   of  E ngi n e e r in g ,   U ni ve r s it y   of  I n f or ma ti o n  T e c hn o l o g y  a nd   C o mm uni c a ti o ns   ( U O I T C ) , I r a q ,  B a ghda d   2 D e pa r tm e nt   of  A r c hi t e c tu r e  a nd B ui lt   E n v ir o nm e n t,  U ni ve r s it y of   N o tt in gha m ,  N o t ti ngha m, Unit e d  K in gd o m       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d   J u n   1 7 ,   202 5   R e vi s e d   A ug   1 3 ,   2026   A c c e pt e d  A ug   1 9 ,   2026     E n e r gy   m a n ag eme n t   i s   a  k ey   ch al l e n g e   i n   w i r el e s s   s e n s o r  n e t w o rk s   (W S N s ),   p ri m ari l y   d u e   t o   t h e   l i m i t e d   b at t e ry   r e s o u r ce s   o f  s e n s o r s ,   w h i ch   s h o rt e n   t h e  n e t w o rk   l i f e s p an .   U n e v en   e n e r g y   co n s u m p t i o n   a n d   h i g h   r o u t i n g   o v e r h e ad   s i g n i fi c an t l y   r e d u ce   n e t w o rk   l o n g ev i t y .   I n   t h i s   p ap e r,   w e   p re s e n t   an   en e rg y - e ffi ci e n t   c l u s t e ri n g   me t h o d   c a l l ed   g r een   h y b r i d - l o w   e n e rg y   ad ap t i v e   c l u s t e ri n g   h i e rar c h y   (G H - L E A CH ).   T h e   p ro p o s ed   me t h o d   s el ec t s   b al an ce d   an d   en e rg y - e ffi ci e n t   c l u s t e r  h e a d s   (CH s )  d u ri n g   t h e  s e t u p   p h as e  b y   c o n s i d e r i n g   r e s i d u al   e n e r g y ,   n o d e   d e n s i t y ,   n o d e   cen t ral i t y ,   an d   d i s t an ce  t o   t h e   b as e   s t at i o n   (BS).   A d d i t i o n a l l y ,   a n   ad ap t i v e  CH   r o t at i o n   mech an i s m   a n d   mu l t i - h o p   co mm u n i c at i o n   a mo n g   CH s   are   i n c o r p o rat e d   t o   red u ce   t ran s m i s s i o n   e n e r g y   an d   d i s t ri b u t e  t h e   n e t w o rk   l o ad   mo r e   e f f ec t i v e l y .   Re s u l t s   d emo n s t rat e   t h at   G H - L E A CH   mi n i m i z e s   n e t w o rk   o v e rh e ad ,   e x t e n d s   t h e   t i me  u n t i l   t h e   fi rs t   n o d e  d i e s   (FN D ),   i m p ro v e s   o v e ral l   n e t w o r k   p e rfo r m an ce,   an d   en h a n ce s   t h ro u g h p u t   co m p ared   t o   e x i s t i n g   p ro t o co l s   s u c h   as   c o n v e n t i o n a l   L E A C H ,   L E A CH - C,   T L - L E A CH ,   a n d   L E A C H - F.   T h i s   ap p ro ac h   d i s t ri b u t e s   t h e   e n e r g y   l o ad   a mo n g   s e n s o rs   m o re   e v en l y ,   e s p ec i a l l y   i n   d e n s e r  n e t w o rk s .     K e y w o r d s :   D i s t r i b ut e d  n e t wor k   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   H i e r a r c hi c a l   r o u t i n g  pr oto c o l s   L E AC H  r o u t i n g  pr oto c o l s   W i r e l e s s   s e ns o r   n e t w o r ks   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   M a h a   I .   R a h e e m   De pa r t m e n t   o f   M e d i a   T e c hn o l o g y   a n d  C o m m u ni c a t i o n   E n g i ne e r i ng   C o l l e g e   o f   E n g i ne e r i ng ,   Uni ve r s i t y   o f   I nf o r m a t i o n   T e c hn o l o g y   a n d  C o m m u ni c a t i o n   ( UO I T C )   I r a q,   B a gh da d   E m a i l :  m a h a . i s m a il @uo i t c . e du. i q       1.   I NT RODU C T I ON   W S N s   ha v e   be c o m e   a   f u n da m e n t a l   t e c hn o l o gy   f o r   a   w i de   r a n ge   o f   a pp li c a t i o n s ,   i nc l ud i ng   e nvi r o nm e n t a l   m o ni t o r i n g  [ 1] ,   [ 2] ,   pr e c i s i o n   a gr i c u l t ur e   [ 3 ] ,   i n dus t r i a l   a ut o m a t i o n   [ 4] ,   [ 5 ] ,   h e a l t hc a r e   [ 6] ,   mi li t a r y   s ur v e il l a n c e   [ 7] ,   a n d  s m a r t   c i t i e s   [ 8] .   A   t y p i c a l   W S N  c o n s i s t s   o f   w i r e l e s s ly   i n t e r c o nn e c t e d,   l o w - c o s t  e l e c t r o ni c   de vi c e s   c a ll e d  s e ns o r   n o de s   ( S Ns ) ,   wh i c h   a r e   r a n do m ly   d i s pe r s e d  i n   a n   e nvi r o nm e n t   to  m o ni t o r   phy s i c a l   o r   e n vi r o nm e n t a l   c o n d i t i o ns   a n d  t r a n s m i t   t h e   c o l l e c t e d  da t a   to  a   c e n t r a l   s i n k  n o de   c a l l e d  t h e   B S   [ 2] .   E n e r g y   m a n a g e m e n t   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n   W S N s   b e c a us e   n o de s   a r e   b a t t e r y - o pe r a t e d ,   n o n - r e c h a r ge a bl e ,   a n d  o f t e n   de p l o y e d  i n   r e m o t e   h a z a r do us   a r e a s   [ 9 ] .   C on s e que n t l y ,   m a ny   pr oto c o l s   h a ve   b e e n   pr o p o s e d  to  r e duc e   e n e r g y   d i s s i pa t i o n   i n   t h e s e   n o de s .   T h e   m a i n   o bj e c ti ve   o f   r o u t i n g  r e s e a r c h   i n   W S N s   i s   to   m a i n t a i n   e a c h   n o de 's   e n e r g y   c o n s u m pt i o n   i n   o r de r   to  i n c r e a s e   t h e   n e t wo r k' s   l if e s pa n .   I n   W S Ns ,   r o u t i n g  pr oto c o l s   a r e   e s s e n t i a l  b e c a us e   t h e y   d i c t a t e   h o w  s e n s e d  da t a   i s   s e n t   f r om   S Ns   to   t h e   s i n k  o r   b a s e   s t a t i o n   ( B S )   [ 10] .   B e c a us e   S Ns   h a v e   li m i t e d  e n e r g y ,   c o m put i n g  po we r ,   m e m o r y ,   a n d  c o m m u n i c a t i o n   b a n dw i dt h ,   r o u t i n g  m e t h o ds   a r e   m a i n ly   m a de   to   m a xim i z e   e n e r g y   c o n s u m pt i o n   whil e   gua r a n t e e i n g  de pe n da bl e   da t a   tr a n s mi s s i o n   a n d  pr o l o n g i ng   n e t wo r k   l if e t i m e .  R e c e n t   w o r ks   a n d  t h e i r   l im i t a t i o n   a r e   pr e s e n t e d  i n   T a bl e   1.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       A n  e ne r gy - e ff icie nt   c lus ter ing  appr oac h  f or   w ir e le s s   s e n s or   ne t w or k s   …  ( M aha  I .   R ahe e m )   763   B a s e d  o n   t h e i r   r o u t i n g  s t r a t e gi e s ,   W S N  r o u t i n g  pr oto c o l s   a r e   ge n e r a l ly   c l a s s if i e d  i n t o   f o ur   m a i n   c a t e g o r i e s   [ 11] .   T h e s e   i n c l ude   f l a t - b a s e d   r o u t i n g   pr oto c o l s ,  hi e r a r c hi c a l   ( C l us t e r - b a s e d)   r o u t i n g  p r oto c o l s ,   l o c a t i o n - b a s e d  r o u t i n g  pr oto c o l s ,   a n d  qua li t y   o f   s e r vi c e   ( Qo S ) - b a s e d  r o u t i n g  pr oto c o l s   [ 12] .   L E A C H  [ 13] - [ 15]   i s   a   hi e r a r c hi c a l   r o u t i n g  pr oto c o l   t h a t   o f f e r s   s igni f i c a n t   i m pr o v e m e n t s   o v e r   d i r e c t   c o m m u ni c a t i o n;   i t s   C H   s e l e c t i o n   r e l i e s   m a i n ly   o n   r a n do m   pr o b a bil i t y   a nd  i g n o r e s   c r i t i c a l   n e t wo r k  f a c t or s   s uc h   a s   r e s i dua l   e n e r g y ,   n o de   d i s t r i b ut i o n ,   c o m m u ni c a t i o n   d i s t a n c e ,   a n d   l o c a l   t o p o l o g y .   T o   a v o i d  t h e s e   l im i t a t i o ns ,   nu m e r o us   im pr o v e m e n t s   h a v e   b e e n   pr o p o s e d  o v e r   t h e   pa s t   two   de c a de s .   E - L E A C H  e nh a n c e s   t h e   o r i g i na l   L E A C H  by  i nc o r por a t i n g  r e s i dua l   e n e r g y   i n t o   t h e   C H  e l e c t i o n  pr o c e s s .   N o de s   wi t h   hi g h e r   r e m a i n i ng  e n e r g y   a r e   a s s i g n e d   a   gr e a t e r   pr o b a bil i t y   o f   b e c o m i ng  C H s ,   t h e r e by   ba l a n c i ng  e n e r g y   c o n s u m pt i o n   m o r e   e f f e c t i v e ly   t h a n   pur e l y   r a n do m   s e l e c t i o n .   Ho we v e r ,   E - L E A C H  s t i l l   r e l i e s   o n   s i n g l e - h o p  c o m m u ni c a t i o n   a n d  r e c o n s t r uc t s   c l u s t e r s   dur i n g  e v e r y   r o un d,   l i mi t i ng  i t s   s c a l a bil i t y   i n   l a r ge   de pl o y m e n t   a r e a s   [ 16] .   L E A C H - F   i n t r o duc e s   f i xe d  c l u s t e r   f o r m a t i o n   dur i n g  t h e   n e t w o r k   i ni t i a l i z a t i o n   ph a s e .   On c e   c l u s t e r s   a r e   e s t a bl i s h e d,   o nl y   t h e   C H  r o l e   r ot a t e s   a m o n g  m e m be r s   o f   t h e   s a m e   c l u s t e r .   T hi s   a ppr o a c h   e li m i na t e s   t h e   r e pe a t e d  c l us t e r i n g  o v e r h e a d  a s s o c i a t e d  w i t h   c o nv e n t i o n a l   L E A C H  a n d  r e duc e s   c o n t r o l   m e s s a ge   e xc h a n ge s .   T hi s   f i xe d  c l us t e r   a r c hi t e c t ur e   l im i t s   t h e   s y s t e m ' s   a bil i t y   t o  a dj u s t   to  c h a n ge s   i n   n e t wo r k   to p o l o g y   a n d  u n e v e n   e n e r g y   u s e ,   whi c h   u l t i m a t e l y   c a us e s   c l u s t e r s   to   b e c o m e   u nb a l a n c e d  a n d  de c r e a s e s   r o u t i n g  e f f i c i e n c y   [ 17] .   TL - L E A C H  e x t e n ds   L E A C H  by   i n t r o duc i n g  a   t wo - l e v e l   hi e r a r c hi c a l   r o u t i n g  a r c hi t e c t ur e .   I n   t hi s   a ppr o a c h ,   or di na r y   C Hs   f o r wa r d  a gg r e ga t e d   da t a   to  hi g h e r - l e ve l   C H s   b e f o r e   t r a n s m i s s i o n   t o  t h e   B S .   T h e   m u l t i - l e v e l   hi e r a r c hy   de c r e a s e s   l o n g - d i s t a nc e   t r a ns m i s s i o n   c o s t s   a n d  im pr o v e s   s c a l a bil i t y   c o m pa r e d   w i t h   t h e   o r i g i na l   L E A C H  [ 18] .   De s pi t e   t h e s e   i m pr o v e m e n t s ,   t h e   pr oto c o l   s t i l l   de pe n d s   o n   pr o b a bil i s t i c   C H  s e l e c t i o n  w i t h o ut   c o n s i d e r i n g  n o de   de n s i t y   o r   s pa t i a l   d i s t r i but i o n ,   a n d  i t   do e s   n o t   o p t i m i z e   r e l a y   s e l e c t i o n   a c c o r di n g  to  e n e r g y - a wa r e   r o u t i n g  m e t r i c s .   S e v e r a l   s u b s e que n t   L E A C H  va r i a n t s   h a v e   i nc o r por a t e d  a dd i t i o n a l   o p t i mi z a t i o n   s t r a t e gi e s ,   i nc l ud i ng  f uz z y   l o g i c   [ 19] ,   e v o l ut i o n a r y   a l go r i t hm s   [ 2 0] ,   s wa r m   i n t e l li ge nc e   [ 21] ,   m a c hi ne   l e a r ni ng,   a n d  e n e r g y - a wa r e   m e t r i c s .   T h e s e   m e t h o ds   ge n e r a ll y   i m pr o v e   C H  s e l e c t i o n   by   c o ns i d e r i n g   m u l t i p l e   pa r a m e t e r s   s uc h   a s   r e s i dua l   e n e r g y ,   d is t a n c e   to   t h e   B S ,   n o de   de gr e e ,   o r   c o m m u ni c a t i o n   c o s t .   Ne v e r t h e l e s s ,   m o s t   e xi s t i n g  a ppr o a c h e s   c o n t i n ue   to   pe r f o r m   c o m p l e t e   C H  r e - e l e c t i o n   i n   e v e r y   r o und,   whi c h  i n t r o duc e s   unn e c e s s a r y   c o n t r o l   o v e r h e a d  a n d  i nc r e a s e s   e n e r g y   c o n s u m pt i o n .   I n   a dd i t i o n ,   m a ny   pr o toco l s   r e ly   e x c l u s i ve ly   o n   s i n g l e - h o p  c o m m u ni c a t i o n   o r   e m p lo y   r e l a y   s e l e c t i o n   m e t h o ds   t h a t   n e g l e c t   t h e   r e s i dua l   e n e r g y  o f   i n t e r m e d i a t e   C Hs .   F ur t h e r m o r e ,   r e dun da n t   s e ns i n g  a m o n g  ne i g hb o r i n g  S Ns   r e m a i ns   l a r ge ly   u n a ddr e s s e d   de s p i t e   i t s   s i g nif i c a n t   i m pa c t   o n   n e t wor k  l i f e t i m e .         T a bl e   1.   T h e   r e c e n t   s t udi e s   a n d  t h e i r   r e s e a r c h   ga ps   i n   W S N s   R e f   K e y  a ppr o a c h   S tr e ng th s   R e s e a r c h ga p   H o w   GH - L E A C H  a ddr e s s e s  t he  ga p   El - S a y e d  e t  al .,   [ 22]   C o mbi n e s   th e   e n e r g y  h o l e   r e m ov in g m e c ha ni s m  ( E H O R M )  w it h a n  a r ti f ic ia l  ne u r a l  ne tw o r k  ( A N N )  t o   c h oo s e  C H s   in te ll ig e nt l y .     I mpr ove s  ne tw o r k l i f e ti m e ,  ba la nc e s  e n e r g y   c o ns umpt i o n, a nd  e nha nc e s  C H  s e le c ti o n  c o mpa r e d w it h  c o n ve nt i o na l  L E A C H .   R e qui r e s  a  ne ur a l  n e tw o r k t o  b e   tr a in e d a nd r un, whi c h i n c r e a s e s   c o mput in g  c o mpl e x it y  a nd  ma ke s  i t  le s s  a ppr o p r ia t e   f o r   S N s  w it h l im it e d r e s o ur c e s .   E mpl oy s  l ig h twe ig ht   mul ti - c r i t e r ia   de c is io n - ma ki ng   ( r e s id ua l  e n e r g y ,  di s ta nc e , n o d e  d e ns it y , a nd  c e nt r a li t y )  w it h o u t  A I  t r a in in g,  r e du c in g  c o mput a ti o na l  ove r h e a d  w hi le  ma in ta in in g  e ne r g y   e f f ic i e n c y .   R a ji   e t  al .,   [ 23]   O pt im iz e s  C H  s e l e c ti o n  a nd r o ut in g d e c is i o ns  b y   c o mbi ni ng A I  a ppr o a c h e s   w it h C R T - L E A C H .   E nha nc e s  e n e r g y   e f f ic i e n c y , pa c k e t  d e li ve r y   r a ti o , a nd  ove r a ll  n e tw o r k  li f e t im e .   P r im a r il y   f oc us e s   o n C H   s e le c ti o n a nd d oe s  no t  in c o r p or a te  a da pt i ve  s le e p  s c he dul in g  or  e n e r g y - a w a r e  C H   r o ta ti o n.   I nt e g r a te s  S l e e p – A w a ke  P a ir in g,  G r e e n R ot a ti o n, a nd  H y br id  M ul ti - ho p R o ut in g t o   f u r th e r  r e du c e   e n e r g y   c o ns umpt io n a nd i mp r ove   ne tw o r k s ta bi li t y .   A ls hudukhi  e t  al .,   [ 24]   I nt r o du c e s   a  de e p  r e c ur r e nt   Q - L e a r ni ng  f r a me w o r k  f or  i nt e ll ig e nt   ne x t - h o p s e le c ti o n i n 6 G - e na bl e d W S N s  us in g  r e s id ua l  e n e r g y  a n d n o d e   pr ox i mi t y .   I mpr ove s  ne tw o r k l i f e ti m e   a nd   th r o ughput, a nd  r e du c e s  l a te n c y  t hr o ugh  a da pt iv e   r o ut in g.   R e qui r e s  hi gh c o mput a ti o na l  r e s o ur c e s ,  c o nt in u o us  m o de l  tr a in in g, a nd i s  uns ui ta bl e   f o r   lo w - c o s t  S N s  w it h l im it e d  me m o r y  a nd pr oc e s s in g  c a pa bi li t y .   Ac hi e v e s   e ne r g y - e f f i c i e nt   r o ut in g  us in g l ig ht w e ig ht  mul ti - c r it e r ia  C H   s e le c ti o n, a da pt i ve   G r e e n R o ta ti o n,  a nd H y br id  M ul ti - h o p R o ut in g  w it ho ut   r e l y i ng  o n de e p l e a r ni ng.   C hu  e t  al .,   [ 25]   P r e s e nt s  a  c o mpr e h e ns iv e   ta xo n o m y   of   L E A C H   e nha nc e m e nt s , i nc lu di ng  e n e r g y  ba la nc in g,  c lu s te r in g  o pt im i z a ti o n,  s e c ur it y , a nd i nt e l li ge n t  r o ut in g.   P r ov id e s  a  s tr u c tu r e d  c la s s if i c a ti o n  of   L E A C H   v a r ia nt s  a nd highl ig ht s   c ur r e nt   r e s e a r c h  tr e nds .   I t  is  a  r e v i e w  pa pe r  a nd doe s  n o t  in tr o duc e   o r   e x p e r im e nt a ll y   v a li da t e  a  ne w  r o ut in g pr o t oc o l.   T h e  s ur ve y  a ls o  i d e nt i f i e s  t he   ne e d  f o r  l o w - c o mpl e x it y  a nd  a da pt iv e   L E A C H   v a r ia nt s .   P r o p o s e s  a  c o mpl e t e  r o ut in g  pr o t oc o l  w it h M A T L A B   im pl e m e nt a ti o n,  c o mbi ni ng  e n e r g y - a w a r e  C H  s e l e c ti o n, S le e p – A w a ke   P a ir in g, G r e e n R o ta ti o n, a nd  H y br id   M ul ti - ho p R o ut in g t o  a ddr e s s  t he s e   o p e n  c ha ll e ng e s .   G . S .  e t  al .,   [ 26]   C o mbi n e s  a  me ta he u r is ti c   o pt im i z a ti o n a lg o r i th m  w it h de e p l e a r ni ng t o   o pt im i z e  r o ut in g a nd  e n e r g y   e f f i c i e n c y  i n  W S N s .   E nha nc e s  r o ut in g  a c c u r a c y , n e tw o r k l i f e ti m e ,  a nd pa c ke t  d e li ve r y  b y   c o mbi ni ng  o p ti m iz a ti o n  a nd A I  t e c hni que s .   H ig h  c o mput a ti o na l  c o mpl e x it y ,  in c r e a s e d pr oc e s s in g ove r h e a d,  a nd de pe nd e n c y   o n  o pt im i z a ti o n i t e r a ti o ns  r e du c e   s ui ta bi li t y   f or  r e s o u r c e - c o ns tr a in e d W S N s .   A vo id s  c o mp le x   o pt im i z a ti o n  a lg o r it h ms  w hi le  ma in ta in in g  ba la nc e d  e n e r g y   c o ns umpt i o n  th r o ugh  li ght w e ig ht  mul ti - c r it e r ia   de c is io n - ma ki ng   a nd a da pt iv e   r o ut in g.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   4 3 ,   N o .  3 ,   S e p t e m b e r   20 2 6 :   762 - 7 71   764   B a s e d  o n   t h e   a b o v e   o b s e r v a t i o ns ,   s e v e r a l   r e s e a r c h   ga ps   r e m a i n   u n r e s o l v e d.   E xi s t i n g  c l us t e r i n g   pr oto c o l s   r a r e l y   i n t e gr a t e   r e s i dua l   e n e r g y ,   c omm u ni c a t i o n   d i s t a nc e ,   n e i g hb o r h o o d   de n s i t y ,   a n d  n o de   c e n t r a l i t y   i n t o   a   uni f i e d  C H  s e l e c t i o n   m e c h a ni s m.   L i ke w i s e ,   f e w  pr oto c o l s   e x p l o i t   r e dun da n t   n o de   pa i r i ng   t h r o ugh   a l t e r n a t i n g  s l e e p – a wa ke   s c h e du li ng  t o  r e duc e   unn e c e s s a r y   s e n s i ng  w hil e   m a i n t a i ni ng  c o v e r a ge .   M o r e o v e r ,   a da p t i v e   C H  r e t e n t i o n   b a s e d  o n   r e s i dua l   e n e r g y   h a s   r e c e i v e d  l im i t e d  a tt e n t i o n ,   de s p i t e   i t s   pot e n t i a l   to   r e duc e   c l u s t e r   r e c o n s t r uc t i o n   o v e r h e a d.   F i na ll y ,   e n e r g y - a w a r e   r e l a y   s e l e c t i o n   f o r   m u l t i - h o p  i n ter - c l us t e r   c o m m u ni c a t i o n   r e m a i ns   i ns u f f i c i e n t l y   e x p l o r e d  i n   c o m bi na t i o n   w i t h   a da pt i v e   c l us t e r i n g  m e c h a ni s m s .     T o  o v e r c o m e   t h e s e   l im i t a t i o n s ,   we   pr o p o s e   GH - L E A C H,   a n   i n t e gr a t e d   c l u s t e r i n g  pr oto c o l   t h a t  c o m bi ne s   f o ur   c o m p l e m e n t a r y   m e c h a ni s m s   i n   a   u nif i e d  r o u t i n g  f r a m e wo r k.   F i r s t ,   a   m u l t i - c r i t e r i a   G r e e n   C H   S e l e c t i o n   a l go r i t hm   s e l e c t s   C Hs   b a s e d  o n   a   we i g h t e d  s c o r e   o f   r e s i du a l   e n e r g y ,   d i s t a n c e   to  t h e   B S ,   n e i g hb o r h o o d  de n s i t y ,   a n d  n o de   c e n t r a l i t y .   S e c o n d,   a   pa i r i n g - b a s e d  s l e e p  s c h e du li ng  s t r a t e gy   iden t i f i e s   r e dun da n t   n e i g hb o r i n g  S Ns   a n d  a l t e r n a t e s   t h e i r   a c t i v e   a n d  s l e e p  s t a t e s   to   r e du c e   s e n s i ng  e n e r g y   w hi le   m a i n t a i n i ng  c o v e r a ge .   T hi r d,   a n   e n e r g y - a wa r e   hy br i d  m u l t i - h o p  r o u t i n g  a l go r i t hm   a ll o ws   d i s t a n t   C Hs   to   f o r wa r d  a ggr e ga t e d   da t a   t h r o ugh   i n t e r m e d i a t e   C Hs   us i ng  a   r e l a y   c o s t   f u n c t i o n   t h a t   j o i n t l y   c o n s i d e r s   t r a n s m i s s i o n   d i s t a n c e   a n d  r e s i dua l   e ne r g y .   L a s t l y ,   a n   A da pt i v e   Gr e e n   R ot a t i o n   m e c h a ni s m   m a i n t a i ns   e f f i c i e n t   C Hs   w i t h   r e s i dua l   e n e r g y   a b o v e   t h e   n e t wo r k  a v e r a ge ,   t h us   a v o i d i ng  u nn e c e s s a r y   C H  r e p l a c e m e n t   a n d   r e duc i n g  c o n t r o l   o v e r h e a d.   T h e   c o m bi na t i o n   o f   t h e s e   f o ur   m e c h a ni s m s   i s   e x pe c t e d  t o  a c hi e v e   ba l a n c e d   e n e r g y   c o n s u m pt i o n ,   i m pr o v e d  s c a l a bi li t y ,   a n d  e x t e n de d  n e t wo r k   l if e t i m e   c o m pa r e d  w i t h   c o n ve n t i o n a l  L E AC H - b a s e d  pr oto c o l s .   T h e   r e s t  o f   t h e   pa pe r   i s   o r ga ni z e d  a s   f o l l o w s :  S e c t i o n   2  r e por t s   o n   t h e   m e t h o d .   I n   S e c t i o n   3,   t h e   r e s ul t s   a n d  d i s c u s s i o n   a r e   pr e s e n t e d ,  a n d  t h e   c o n c l us i o n   a n d  f ut ur e   di r e c t i o n s   a r e   s u m m a r i z e d   i n   S e c t i o n   4.       2.   M E T HO D   T h e   pr o p o s e d  GH - L E A C H  pr o to c o l   i s   d e s i g n e d  f o r   h o m o ge n e o us   W S Ns   de p l o y e d  t o   c o n t i n uo us l y  m o ni t o r   a   s e n s i ng  f i e l d  w hi l e   m i n im i z i ng  e ne r g y   c o n s u m pt i o n   a n d  e x t e n d i ng  n e t wo r k   l i f e t i m e .   T h e   n e t w o r k   c o n s i s t s   o f   N  S Ns   r a n do m ly   d i s t r i b ut e d  w i t hi n  a   two - di m e n s i o n a l   s e n s i ng  a r e a   o f   M   ×   M   m e t e r s .   ,   ) .   Al l   S Ns   a r e   a s s u m e d  s t a t i o n a r y   a f t e r   de p l o y m e n t   a n d  po s s e s s   i de n t i c a l   h a r dwa r e   c a pa bil i t i e s ,   i nc l ud i ng  th e   s a m e   i n i t i a l   e n e r g y   ( E ₀) ,   p r o c e s s i ng  c a pa bil i t y ,   c o m m u ni c a t i o n   r a n ge ,   a n d  s e ns i n g  r a d i u s   [ 13] .   F i gur e   1  s ho ws   t h e   l a y o ut   o f   t h e   W S N  whe n   t h e   B S   i s   i ns i de   t h e   n e t wo r k .   A   s i n g l e   s t a t i o n a r y   B S ,   a l s o   r e f e r r e d  to  a s   th e   s i nk,   i s   l o c a t e d  i n s i de   t h e   s e n s i ng  f i e l d.   S Ns   pe r i o d i c a ll y   c o l l e c t   e nvi r o nm e n t a l   da t a   a n d  t r a n s mi t   t h e   s e ns e d   i n f o r m a t i o n   to   t h e   B S   t h r o ugh   c l u s t e r - b a s e d  c o m m u ni c a t i o n .   T h e   f o l l o w i ng  a s s u m pt i o ns   a r e   a do p t e d  f o r   t h e   pr o p o s e d  p r oto c o l :  All   S N s   a r e   h o m o ge n e o us   a n d  i n i t i a li z e d  w i t h   e qua l   e n e r g y . ₀ ) .   N o de s   r e m a i n   s t a t i c   a f t e r   de p l o y m e n t ,   whi l e   t h e   B S   i s   f i xe d  t h r o ugh o u t  n e t w o r k   o pe r a t i o n .   E a c h   S N   i s   a wa r e   o f   i t s   ge o g r a phi c a l  l o c a t i o n   o r   c a n   e s t i m a t e   i t s   d i s t a n c e   to   n e i g hb o r i ng  n o de s   a n d  t h e   B S .   N o de s   c o n t i n uo us l y   m o nit o r   t h e i r   r e s i dua l   e n e r g y   dur i n g  o pe r a t i o n .   Da t a   a ggr e ga t i o n   i s   pe r f o r m e d  o nl y   by   C Hs   b e f o r e   f o r wa r d i n g  a g gr e ga t e d   pa c ke t s .   T h e   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n   c h a nn e l   i s   s ymm e t r i c ;   t h us ,   t h e   e n e r g y   r e qu i r e d  f o r   tr a n s mi s s io n   f r o m   n o de   i   to   n o de   j   e qua l s   t h a t   r e qui r e d  f o r   r e v e r s e   c o m m u ni c a t i o n .   S Ns   o pe r a t e   i n   r o un ds ,   e a c h   c o ns is t i n g  o f   a   s e t up  ph a s e   f o l l o we d  by   a   s t e a d y - s t a t e   ph a s e   [ 2] ,   [ 8] - [ 9] ,   [ 13] ,   [ 15 ] - [ 19 ] .     As   s h o w n   i n   F i gur e   2,   t h e   c o m m u ni c a t i o n   m o de l  i s   b a s e d  o n   t h e   r a di o   e n e r g y   d i s s i p a t i o n   m o de l .   T h e   s i z e   o f   t h e   m e s s a ge   a n d  t h e   d i s t a n c e   b e t we e n   n o de s   de t e r m i ne   h o w  m uc h   e n e r g y   i s   n e e de d  f o r   t r a n s m i t t i n g  a n d  r e c e i v i ng.   I n   t hi s   m o de l ,   t h e   e ne r gy   c o n s u m e d  i s   us e d  f o r   t r a n s mi s s i o n .    A   m e s s a ge   o f     bi t s   o v e r   a   di s t a nc e     i s   g i ve n   by   ( 1) ,        ( , ) = {   +  2 , < 0   +  4 , ≥ 0   ( 1)     T h e   e ne r g y   us e d  pe r   bi t   dur i n g  t r a n s m i s s i o n   o r   r e c e p t i o n ,   de n o t e d  a s     ,   de pe n ds   o n   t h e   e l e c t r o ni c   c i r c u i t r y   o f   t h e   t r a n s mi t t e r   a n d  r e c e i v e r .   W h e r e :    i s   t h e   pa c ke t   s i z e   i n  bi t s ,     i s   t h e   t r a n s mi s s i o n   d i s t a nc e ,      i s   t h e   f r e e - s pa c e   a m p li f i e r   pa r a m e t e r ,      i s   t h e   m u l t i pa t h   a m p li f i e r   pa r a m e t e r ,   0   i s   t h e   t h r e s h o l d  d i s t a n c e   w h e r e   0 = √   .    A dd i t i o n a ll y ,   t h e   e n e r g y   c o n s u m e d  by   t h e   t r a n s mi t t e r   a m p li f i e r   v a r i e s   a c c o r d i n g  to   t h e   c h o s e n  a m p li f i e r   m o de l ,   w hi c h   a f f e c t s   t h e   tot a l   t r a n s m i s s io n   e n e r g y .   T hi s   m o de l   c a pt ur e s   t h e   e s s e n t i a l   e ne r g y   c o s t s   f o r   c o m m u ni c a t i o n   i n   W S Ns ,   a l l o w i ng  a c c ur a t e   e s t i m a t i o n   o f   e n e r g y   e x pe n d i t ur e   b a s e d  o n   m e s s a ge   s i z e   a n d   t r a n s m i s s i o n   d i s t a n c e   [ 13] ,   [ 15] - [ 18] .   T h e   pr o p o s e d  GH - L E AC H  i s   a n   e ne r g y - e f f i c i e n t   c l u s t e r i n g  pr oto c o l   de s i g n e d  to  pr o l o n g  W S N s '   l if e s pa n   by   mi n im iz i n g  unne c e s s a r y   e n e r g y   c o n s u m pt i o n   a n d  b a l a nc i n g  t h e   c o m m u ni c a t i o n   l o a d  a m o n g  S Ns .   T h e   pr o p o s e d   pr oto c o l   c o n s i s t s   o f   f o ur   s e que n t i a l   s t a ge s :  Gr e e n   c l u s t e r   h e a d  ( CH )   s e l e c t i o n ,   gr e e n   s l e e p  s c h e du li ng,   hy br id  m u l t i - h o p  r o u t i n g ,   a n d  a da pt i v e   gr e e n   r ot a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       A n  e ne r gy - e ff icie nt   c lus ter ing  appr oac h  f or   w ir e le s s   s e n s or   ne t w or k s   …  ( M aha  I .   R ahe e m )   765       F i gur e   1.   T h e   BS   i n s i de   t h e   ne t wor k           F i gur e   2.   R a di o   e n e r g y   d i s s i pa t i o n   m o de l   [ 13]       2. 1 .     Gr e e n   c l u s t e r   h e ad   s e l e c t ion   T h e   f i r s t   s t a ge   f o c us e s   o n   s e l e c t i n g  t h e   m o s t  s u i t a bl e   C Hs   a c c o r d i n g  to   m u l t i p l e   n e t wo r k   c h a r a c t e r i s t i c s   r a t h e r   t h a n   r e lyi ng  s o l e ly   o n   pr o b a bil i s t i c   s e l e c t i o n   a s   i n  t h e   c o nv e n t i o n a l   L E A C H.   E a c h   a li v e   S N  i s   e v a l ua t e d  us i n g  f o ur   de c i s i o n   f a c t or s   ( e n e r g y   f a c t o r ,   di s t a n c e   f a c t or ,   de n s i t y   f a c t or ,   a n d  c e n t r a l i t y   f a c t o r ) .   S i n c e   C Hs   c o n s u m e   c o ns i d e r a bly   m o r e   e n e r g y   t h a n   o r di na r y   n o de s ,   t h e   r e s i dua l   e ne r g y   o f   e a c h  s e n s o r   i s   c o n s i de r e d  t h e   pr i m a r y   s e l e c t i o n   c r i t e r i o n.   T h e   e n e r g y   f a c t or   i s   c o m put e d  a s ,      =   ( 2 )     W h e r e :    de n ot e s   t h e   r e s i dua l   e n e r g y   o f   n o de   , ( )   r e pr e s e n t s   t h e   a v e r a ge   r e s i dua l   e n e r g y   o f   a l l   a li ve   n o de s .   No de s   wi t h   e n e r g y   hi g h e r   t h a n   t h e   n e t wo r k   a v e r a ge   r e c e i v e   hi g he r   s c o r e s .   C Hs   l o c a t e d  c l o s e r   to  t h e   B S   r e qu i r e   l e s s   t r a n s mi s s i o n   e n e r g y .   T he   n o r m a li z e d  d i s t a nc e   f a c t o r   i s   de f i ne d  a s   i n   ( 3 ) ,       = 1 − ( ,  )    ( 3 )     W h e r e :  ( ,  )   i s   t h e   E uc l i d e a n   d i s t a nc e   b e t we e n   n o de     a n d  t h e   B S .     i s   t h e   m a xim u m   po s s i b l e   c o m m u ni c a t i o n   d i s t a n c e   i ns i de   t h e   s e n s i ng  f i e l d.   T h e   E uc l i de a n   d i s t a n c e   i s   c a l c u l a t e d  by ,      ( ,  ) = √ ( −    ) 2 + ( −    ) 2     ( 4 )     No de s   l o c a t e d  i n   de n s e   n e i g hb o r h o o ds   a r e   pr e f e r r e d  b e c a u s e   t h e y   c a n   s e r v e   m o r e   n e a r by   S Ns   w hil e   r e duc i n g   i n t r a - c l u s t e r   t r a n s m i s s i o n   d i s t a n c e s .   T h e   n e i g hb o r hoo d  de n s i t y   i s   c a l c u l a t e d  a s ,         =     ( 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   4 3 ,   N o .  3 ,   S e p t e m b e r   20 2 6 :   762 - 7 71   766   W h e r e :     i s   t h e   n u m be r   o f   n e i g hb o r i n g  n o de s   w i t hi n   r a d i us   ( R ) ,     i s   t h e   tot a l   n u m be r   o f   S Ns .   T h e   n e i g hbo r   c o n d i t i o n   i s   ( , ) < .  A   C H  s h o ul d  i de a ll y   be   l o c a t e d   n e a r   t h e   ge o m e t r i c   c e n t e r   o f   i t s   n e i g hb o r i n g  n o de s .   T h e   a ve r a ge   d i s t a n c e   to   n e i g hb o r i n g  n o de s   i s ,       = ∑ ( , ) = 1   ( 6 )     T h e   c e n t r a l i t y   f a c to r   b e c o m e s ,       = 1 −       ( 7 )     A   hi g h e r   c e n t r a l i t y   v a l ue   i n d i c a t e s   t h a t  t h e   n o de   i s   po s i t i o n e d  c l o s e r   to   t h e   c e n t e r   o f   i t s   l o c a l   n e i g hb o r h o o d .   T h e   f o ur   f a c t o r s   a r e   c o m bi ne d  i n t o   a   uni f i e d  Gr e e n  S c or e ,       =   1  +   2  + 3  + 4    ( 8 )     S ubj e c t   to   ∑ 4 = 1 = 1   .   T h e   n o de   o b t a i ns   a   hi g he r   pr o b a bil i t y   o f   b e c o m i n g  a   C H   wh e n   i t s   gr e e n   s c o r e   i nc r e a s e s .   I n s t e a d  o f   us i n g  t h e   o r i g i na l   L E A C H  t h r e s h o l d  o nl y ,     ( ) = − ∗ ( ∗   )      ∈   ( 9 )     T h e   pr o p o s e d  pr oto c o l   e m p l o y s      = ( ) ∗    (1 0 )     W hi c h   i n t e gr a t e s   b o t h   pr o b a bil i s t i c   r ot a t i o n   a n d  n o de   qua l i t y .     2. 2 .     Gr e e n   s l e e p   s c h e d u l in g   T h e   s e c o n d  s t a ge   r e duc e s   r e dun da n t   s e ns i ng  a c t i vi t y   by   i d e n t i f yi ng  n e i g hb o r i n g  n o de s   t h a t   m o n i t o r   n e a r ly   i de n t i c a l   r e g i o ns .   Dur i n g  n e t wo r k  i ni t i a li z a t i o n ,   n o de s   s e p a r a t e d  by   l e s s   t h a n   a   pr e de f i ne d  r a di u s     a r e   pa i r e d,   ( , ) < .   Onl y   o n e   n o de   i n   e a c h   pa i r   r e m a i ns   a c t i v e   dur i n g  a   c o m m u ni c a t i o n   r o un d,   whi l e   t h e   pa r t n e r   e n t e r s   s l e e p  m o d e .   T o   a v o i d  e xh a u s t i n g  a   s i n g l e   s e n s o r ,   t h e   a c t i v e   a n d  s l e e p i ng  r o l e s   a l t e r n a t e   pe r i o d i c a ll y .   F o r   t w o  pa i r e d  n o de s ,    R o un d  1:  N o de   A  =   A wa ke ,   No de   B  =   S l e e p   R o un d  2:  N o de   A   =   S l e e p,   No de   B   =   A wa ke   T hi s   r ot a t i o n   b a l a n c e s   s e ns i ng  e ne r g y   b e t we e n  n e i g hb o r i n g  s e n s o r s   whil e   pr e s e r vi ng  s e ns i n g   c o v e r a ge .   Unl i k e   s t a t i c   s l e e p i ng  s t r a t e gi e s ,   t h e   pr opo s e d  s c h e du li ng  gua r a n t e e s   f a i r n e s s   a n d  e x t e n d s   n e t wo r k   li f e t i m e .       2. 3.     Hyb r id   m u l t i - h op   r ou t in g   I n   c o nv e n t i o n a l   L E A C H,   e v e r y   C H  c o m m u ni c a t e s   d i r e c t l y   w i t h   t h e   B S :  C H →   B S .   T hi s   a ppr o a c h  b e c o m e s   i n e f f i c i e n t   wh e n   CH s   a r e   l o c a t e d  f a r   f r o m   t h e   B S .   T h e   pr o p o s e d  pr oto c o l   i n t r o duc e s   a da pti ve   m u l t i - h o p  c o m m u ni c a t i o n .   W he n e v e r ( ,  ) > 0 ,   T h e   C H  s e a r c h e s   f o r   a n ot h e r   C H  t h a t  i s   c l o s e r   to  t h e   B S ,   h a s   s u f f i c i e n t   r e s i dua l   e n e r g y ,   a n d  m i nim i z e s   t h e   r o u t i n g  c o s t .   T h e   r o u t i n g  b e c o m e s :  → →    i ns t e a d  o f   →  .   E a c h   c a n d i da t e   r e l a y   i s   e v a l u a t e d  us i n g   ( 11 ) ,          = (  ) + (    ) + ( ̅  )   (1 1 )     W h e r e :     i s   t h e   d i s t a n c e   b e t we e n   t wo  C Hs ,      i s   t h e   r e l a y   d i s t a n c e   to   t h e   B S ,      i s   t h e   r e l a y  r e s i dua l   e n e r g y .   T h e   r e l a y   w i t h   t h e   m i n im u m   r o u t i n g  c o s t   i s   s e l e c t e d.   T h e   we i g h t i n g  c o e f f i c i e n t s   s a t i s f y : + + = 1 .     2. 4 .     Adap t ive  gr e e n   r ot at ion   T h e   o r i g i na l   L E A C H  pr o to c o l   r ot a t e s   CH s   pe r i o di c a ll y   r e ga r d l e s s   o f   t h e i r   r e m a i n i ng  e n e r g y .   T hi s   o f t e n   r e p l a c e s   e f f i c i e n t   CH s   u nn e c e s s a r il y .   T h e   pr o p o s e d  pr oto c o l   i n t r o duc e s   a da pt i v e   r o t a t i o n .   A   c ur r e n t   CH s   c o n t i n ue s   s e r vi ng   if :   > ̅ .   W h e r e   i s   t h e   r ot a t i o n   t h r e s h o l d,   ̅   i s   t h e   a ve r a ge   r e s i dua l   e n e r g y .   Ot h e r w i s e ,   Ei ≤ Γ E ̅   a   r e pl a c e m e n t   C H  i s   e l e c t e d  us i n g  t h e   Gr e e n   S c o r e .   T hi s   a da pt i ve   s t r a t e g y   r e duc e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       A n  e ne r gy - e ff icie nt   c lus ter ing  appr oac h  f or   w ir e le s s   s e n s or   ne t w or k s   …  ( M aha  I .   R ahe e m )   767   c l u s t e r   r e f o r m a t i o n   o v e r he a d,   m i n im i z e s   c o n t r o l   pa c ke t   tr a n s mi s s i o n ,   a n d  pr e s e r v e s   s t a bl e   c l u s t e r s   f o r   l o n ge r   pe r i o ds .     Al go r i t hm   1 .   Gr e e n   h y br i d  -   L E A C H    1: Initialize the sensor network and deploy N SNs randomly   2: Set the initial energy E0 for all nodes   3: Define weighting coefficients w 1 , w 2 , w 3 , and w 4   4: for each round   r do   5: Compute the average residual energy of all alive nodes   6: for each alive node n do   7: Compute the Energy Factor  (  ) , the Distance Factor  (  ) ,   the Density Factor  (  ) ,   the  Centrality Factor  (  )   8: Calculate the Green Score      =   1  +   2  + 3  + 4      9: end for   10: Select the optimal  CHs   according to the highest Green Score   11: Associate each non - CH node with the nearest  CHs   12: Form sleep – awake pairs among neighboring member nodes   13: Activate one node in each pair and switch the paired node to sleep mode   14: for each  CHs   do   15: if Dista nce  (  ,  )   ≤   0   then   16: Transmit aggregated data directly to the  base station   18: else   19: Forward aggregated data through the best relay  CHs   20: end if   21: end for   22: Perform adaptive  CHs   rotation according to the residual energy threshold   23: Update  the residual energy of all SNs   24: end for   25: End Algorithms       3.   S I M UL AT I ON  RE S UL T S   AN D  P E RF ORM AN CE   E VA L UA T I ON   T h e   pr o p o s e d   GH - L E A C H  pr oto c o l   wa s   im p l e m e n t e d  i n   M A T L A B   R 2024a   a n d  e v a l ua t e d  un de r   t h e   s a m e   s i m u l a t i o n   e nvi r o nm e n t   us e d  f o r   t h e   b e n c hm a r k  r o u t i n g   pr oto c o l s .   A   s qua r e   s e n s i ng  f i e l d  o f   100  m   ×   100  m   c o n t a i ni ng  100  r a n do m ly   d e p l o y e d  S Ns   wa s   c o n s i de r e d.   T h e   B S   wa s   l o c a t e d  in   t h e   m i d d l e   o f   t h e   s e n s i ng  f i e l d  a t   c oor di n a t e s   ( 50,   50 ) .   E a c h   SN   wa s   i ni t i a li z e d  w i t h   0. 5  J   o f   e n e r g y .   T h e   f i r s t - o r de r   r a di o  e n e r g y   m o de l   w a s   a do pt e d  f o r   a l l   c o m m u ni c a t i o n   o pe r a t i o n s   t o  e n s ur e   a   f a i r   c o m p a r i s o n   a m o n g  t h e   e v a l ua t e d  pr oto c o l s .   T a bl e   2  pr o v i d e s   a   s u mm a r y   o f   t h e   s i m u l a t i o n   pa r a m e t e r s .       T a bl e   2 .  S i m u l a t i o n   pa r a m e t e r s   P a r a me t e r s   V a lu e   N e tw o r k a r e a   100* 100 m 2   N umbe r   of   S N s   100   I ni ti a l  e n e r g y   B a s e   s ta ti o n   P a c k e t  S i z e   E T X   E R X   E D A   E f s   E mp   C H  pr o ba bi li t y   D e ns it y  R a di us   P a ir  R a di us   1   2   3   4   γ   α   β   A da pt iv e   r o ta ti o n t hr e s h o ld   ( )   0.5 J   ( 50,50)   4000 bit   50 nJ /b it   50 nJ /b it   5nJ /b it /s ig na l   10 pJ /b it /m ²   0.0013 pJ /b it /m ⁴   0.1   20   8   0.40   0.25   0.20   0.15   0.3   0.4   0.3   1.0       T h e   f o l l o w i ng  m e t r i c s   we r e   u s e d  t o   a s s e s s   t h e   r o u t i n g  p r o to c o l s '   p e r f o r m a n c e :  F i r s t   n o de   d i e s   ( F ND ) :  T h e   r o un d  i n   w hi c h   t h e   e n e r g y   o f   t h e   f i r s t   S N  r un s   o u t .   Ha l f   o f   n o de s   d i e   ( HN D) :  T h e   r o un d  i n  w hi c h  h a lf   o f   t h e   S Ns   h a v e   r un   o ut   o f   e ne r g y .   L a s t   n o de   d i e s   ( L ND ) :  T h e   r o un d  t h a t  r e pr e s e n t s   a   tot a l   f a il u r e   o f   t h e   n e t wo r k .   R e s i dua l   e n e r g y :  T h e   s u m   o f   a ll   li v i ng   S Ns '   r e s i dua l   e n e r g y .   Ali ve   n o de s :  T h e   tot a l   n u m be r   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   4 3 ,   N o .  3 ,   S e p t e m b e r   20 2 6 :   762 - 7 71   768   n o de s   t h a t  a r e   a c t i v e   dur i n g  t h e   s i m u l a t i o n .   De a d  n o de s :  T h e   tot a l   n u m be r   o f   n o de s   t h a t   f a i l   o ve r   t i m e .   Ne t w o r k  t h r o ugh put :  T h e   tot a l   n u m be r   o f   pa c ke t s   s e n t   to   t h e   B S   s uc c e s s f u l ly .   T a bl e   3   s h o ws   a   c o m p a r i s o n   o f   t h e   n e t wor k  l i f e t i m e   a m o n g  t h e   e v a l u a t e d  pr oto c o l s .   T h e   pr o p o s e d   GH - L E A C H  s i g ni f i c a n t l y   de l a y s   t h e   f i r s t   n o de   f a i l ur e   by   e m p l o yi ng  a n   e n e r g y - a wa r e   c l u s t e r - h e a d  s e l e c t i o n   m e c ha ni s m .   I t s   pa i r i ng - b a s e d  s l e e p  s c h e du li ng  r e duc e s   un ne c e s s a r y   s e ns i ng   e n e r g y   c o n s u m pt i o n ,   whil e   a da pt i v e   c l us t e r - h e a d  r e t e n t i o n   m i n i mi z e s   c o n t r o l   o v e r h e a d  f r o m   r e pe a t e d  c l u s t e r   r e c o n s t r uc t i o n s .   A dd i t i o n a ll y ,   t h e   hy b r i d  m u l t i - h o p  r o u t i n g  s t r a t e g y   l o we r s   l o n g - d i s t a n c e   t r a n s m i s s io n   c o s t s ,   r e s u l t i n g  i n  m o r e   b a l a nc e d  e n e r g y   d i s t r i b ut i o n   t h r o ugh o ut  t h e   ne t wor k.   F i gur e   3  il l u s t r a t e s   t h e   r e s i dua l  e n e r g y   o f   a ll   pr o to c o l s   t h r o ugh o u t   t h e   s i m u l a t i o n .   T h e   pr o p o s e d  GH - L E A C H  e xhi b i t s   t h e   s l o we s t   e n e r g y   de p l e t i o n   r a t e .   Unl i ke   L E AC H,   whi c h   dr a i n s   e n e r g y   qu i c k ly   due   t o  r a n do m   CH   s e l e c t i o n   a nd  di r e c t   c o m m u ni c a t i o n   w i t h   t h e   B S ,   GH - L E A C H  d i s t r i but e s   e n e r g y   c o n s u m pt i o n   m o r e   uni f o r ml y   by   i nc o r por a t i n g   r e s i dua l   e n e r g y ,   n o de   de ns i t y ,   c e n t r a l i t y ,   a n d  c o mm u ni c a t i o n   d i s t a n c e   i n t o   t h e   CH   s e l e c t i o n   pr o c e s s .   As   a  r e s u l t ,   tot a l   r e s i dua l   e ne r g y   r e m a i ns   hi g he r   t h r o ugh o u t  m o s t   s i m u l a t i o n   r o un ds .       T a bl e   3.   E v a l ua t i o n   o f   n e t wor k  pe r f o r m a n c e   P r o t o c ol   F N D   H N D   L N D   L E A C H   981   1 , 174   1 , 446   L E A C H - C   1 , 109   1 , 205   1 , 272   L E A C H - F   TL - L E A C H   GH - L E A C H   1 , 107   1 , 091   1 , 502   1 , 209   1 , 301   1 , 672   1 , 261   1 , 574   1 , 988           F i gur e   3.   T h e   r e s i du a l   e n e r g y   o f   a ll   pr o to c o l s   t h r o u gh o ut  t h e   s i m u l a t i o n       T h e   c o m bi ne d  i m pa c t s   o f   s l e e p - pa i r i ng,   m u l t i - h o p  C H - to - C H  t r a n s m i s s i o n ,   a n d  a da pt i ve   C H   r ot a t i o n   a r e   a tt r i b ut e d  f o r   t h e   o b s e r v e d  s ha pe   o f   F i gur e   3.   T h r o ugh o u t   a   s i g ni f i c a n t   a m o un t   o f   t h e   n e t wor k  li f e t i m e ,   t h e s e   m e t h o ds   s pr e a d  t h e   c o m m u ni c a t i o n  l o a d  a n d  l o we r   e n e r g y   us a ge .   T h e   gr e a t e r   r e duc t i o n   s e e n  n e a r   t h e   e n d  o f   t h e   n e t wo r k   l if e t i m e   m a y   b e   c a u s e d  by   t h e   r e m a i n i ng  n o de s   ha vi ng  hi g h e r   c o m m u ni c a t i o n  c o s t s   a s   t h e   n u m b e r   o f   s ur vi vi ng  n o de s   dr o ps   a n d   t h e   n e t w o r k   b e c o m e s   m o r e   s pa r s e .   F i gur e   4  pr e s e n t s   t h e   n u m be r   o f   a l i ve   n o de s   a s   t h e   s im u l a t i o n   pr o gr e s s e s .   GH - L E AC H  m a i n t a i ns   a   hi g h e r   n u m be r   o f   a c t i v e   S Ns   t h r o ugh o u t  t h e   n e t w o r k   l i f e t i m e .   I t s   s l e e p - a wa k e   pa i r i ng   m e c h a ni s m   e f f e c t i ve ly   r e duc e s   r e dun d a n t   s e n s i ng,   whil e   a da pt i v e   C Hs   r o t a t i o n   m i n im i z e s   u nn e c e s s a r y   c h a n ge s   i n   c l us t e r   s t r uc t u r e .   A s   a   r e s u l t ,   n o de   f a il ur e s   o c c ur   m o r e   g r a dua l ly   c o m pa r e d  t o  b e n c hm a r k  pr oto c o l s .     T h e   d i s t i n c t   de l a y e d - p l a t e a u  b e h a vi o r   o b s e r v e d   i n   t h e   GH - L E A C H  a li ve - n o de s   c ur v e   c a n   be   a tt r i b ut e d  to  i t s   m o r e   b a l a n c e d  e ne r g y   d i s t r i b ut i o n   c o m pa r e d  w i t h   t h e   b a s e li ne   pr oto c o l s .   I n   c o n ve n t i o n a l  L E AC H - b a s e d  a ppr o a c h e s ,   t h e   pr o b a bi li s t i c   C H   s e l e c t i o n   m a y   r e s u l t   i n   a n   une v e n   d i s t r i b ut i o n  o f   t h e   c o m m u ni c a t i o n   b ur de n   a m o n g  S Ns ,   c a u s i ng  s o m e   n o de s   t o   de pl e t e   t h e i r   e n e r g y   e a r l i e r .   S i nc e   t h e   F N D  m a r ks   t h e   b e g i nn i ng  o f   n o de   f a i l ur e s ,   e a r l y   e n e r g y   de p l e t i o n   c a n   s u b s e que n t l y   a c c e l e r a t e   t h e   de c l i ne   i n  t h e   n u m be r   o f   a l i ve   n o de s .   I n   L E AC H - C ,   a l t h o ugh   C H  s e l e c t i o n   i s   c e n t r a l ly   o pt i mi z e d,   t h e   r e s u l t i n g  c o m muni c a t i o n  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       A n  e ne r gy - e ff icie nt   c lus ter ing  appr oac h  f or   w ir e le s s   s e n s or   ne t w or k s   …  ( M aha  I .   R ahe e m )   769   s t r uc t ur e   m a y   s t i l l   l e a d  t o  un e qua l   e n e r g y   c o ns u m pt i o n   a m o n g  n o de s .   I n   L E AC H - F ,   t h e   r e l a t i v e ly   f i xe d   c l u s t e r   s tr uc t ur e   c a n   c a us e   r e pe a t e d   c o m m u ni c a t i o n   r e s p o n s i b il i t i e s   to  b e   c o n c e n t r a t e d  o n   pa r t i c u lar   C H s ,   pot e n t i a ll y   a c c e l e r a t i n g  t h e i r   e n e r g y   de p l e t i o n .   I n   c o n tr a s t,   GH - L E A C H  i n t e gr a t e s   e n e r g y - ,   d i s t a nc e - ,  de ns i t y - ,   a n d  c e n t r a l i t y - a w a r e   C H  s e l e c t i o n   w it h   s l e e p - pa i r i ng,   a da pt i v e   C H  r o t a t i o n ,   a n d  mu l t i - h o p  c o m m u ni c a t i o n .   T h e s e   m e c h a ni s m s   r e d i s t r i b ut e   t h e   c o m m u ni c a t i o n   wo r kl o a d  a n d  r e duc e   unn e c e s s a r y   e ne r g y   c o n s u m pt i o n ,   a ll o w i ng  a   l a r ge r   pr o p o r t i o n   o f   S N s   to   r e m a i n  o pe r a t i o n a l   f o r   a   l o n ge r   pe r i o d.   C o n s e que n t l y ,   GH - L E A C H  de l a y s   b o t h   t h e   o n s e t   o f   n o de   de a t h s   a n d  t h e   s u b s e que n t   a c c e l e r a t e d  de c l i ne   i n   n e t wo r k  a c t i vi t y ,   r e s u l t i n g  i n   t h e   de l a y e d - p l a t e a u  b e h a vi o r   o b s e r ve d   i n   F i gur e   4  a n d  c o n t r i b ut i n g  to   i m pr o v e m e n t s   i n   F ND   a n d  L ND .   F i gur e   5  c o m pa r e s   t h e   c u m u l a t i v e   pa c ke t s   s uc c e s s f u ll y   r e c e i ve d  a t  t h e   B S .   GH - L E A C H  a c hi e ve s   hi g h e r   t h r o ugh put  t h a n   b e n c hm a r k  pr oto c o l s   du e   to  i t s   e ne r g y - e f f i c i e n t   m u l t i - h o p  r o u t i n g  s t r a teg y .   B y   e n a bli ng  C Hs   c l o s e r   to  t h e   B S   to  r e l a y   pa c ke t s   f r o m   d i s t a n t   C Hs ,   i t   r e duc e s   l o n g - d i s t a nc e   tr a n s mi s s i o n s ,   r e s u l t i n g  i n   m o r e   s uc c e s s f u l   pa c k e t   de l i ve r i e s   b e f o r e   n e t wor k  f a i l ur e .             F i gur e   4.   T h e   n u m b e r   o f   a li ve   n o de s   a s   t h e   s i m u l a t i o n   pr o gr e s s e s           F i gur e   5.   C o m pa r e s   t h e   c u m u l a t i v e   pa c ke t s   s uc c e s s f u ll y   r e c e i ve d  a t   t h e   B S       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,  Vo l .   4 3 ,   N o .  3 ,   S e p t e m b e r   20 2 6 :   762 - 7 71   770   4.   CONC L USI ON   T h e   s im u l a t i o n   r e s u l t s   de m o ns t r a t e   t h a t   c o m bi n i ng  m u l t i p l e   c o m p l e m e n t a r y   e ne r g y - s a vi n g   m e c h a ni s m s   s i g nif i c a n t l y   e nh a nc e s   n e t wo r k   pe r f o r m a n c e .   Unli ke   pr e vi o u s   L E AC H  va r i a n t s   t h a t   o p t i mi z e   o nl y   o n e   a s p e c t   o f   r o u t i n g,   t h e   pr o p o s e d  GH - L E A C H  pr oto c o l   a ddr e s s e s   c l us t e r - h e a d  s e l e c t i o n ,   r e dun da n t   s e n s i ng,   r e l a y   r o u t i n g,   a n d  c l us t e r   s t a bi li t y   s i m u lt a n e o us l y .   S pe c if i c a ll y ,   GH - L E A C H  o f f e r s   t h e   f o l l o w i ng   a dv a n t a ge s :  H i g h e r   n e t wo r k   s t a bi l i t y   t h r o ugh   e ne r g y - a wa r e   c l u s t e r - h e a d  s e l e c t i o n ,   l o we r   s e n s i ng   e n e r g y   c o n s u m pt i o n   vi a   pa i r - b a s e d  s l e e p  s c h e du li ng,   r e duc e d  t r a n s m i s s i o n   e n e r g y   us i ng  hy b r i d  m u l t i - h o p  c o m m u ni c a t i o n ,   l o we r   c o n tr o l   o v e r h e a d  t h a n ks   t o   a da pt i v e   c l u s t e r - h e a d  r e t e n t i o n ,   i m pr o v e d  e ne r g y   ba l a n c i ng   a c r o s s   t h e   e n t i r e   n e t wo r k ,   a n d  e x t e n de d   n e t wo r k   l if e t i m e   c o m pa r e d  to  L E A C H,   L E A C H - C ,   L E A C H - F ,   a n d  TL - L E A C H.   Ov e r a ll ,   t h e   pr o p o s e d  p r oto c o l   a c hi e v e s   s upe r i o r   e n e r g y   e f f i c i e n c y   a n d  n e t wo r k   l o n ge vi t y   w hil e   m a i n t a i n i ng  hi g h e r   t h r o ugh put   a n d  a   l a r ge r   n u m be r   o f   a c t i ve   S Ns   t h r o ugh o u t  t h e   s i m u l a t i o n   pe r i o d.         F UN DI NG  I N F ORM AT I ON   T h e   a ut h o r s   de c l a r e   t h a t   t hi s   r e s e a r c h   r e c e i ve d  n o   e x t e r n a l   f u n d i ng       AU T HO R  CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT     T hi s   j o ur n a l   us e s   t h e   C o n t r i b ut or   R o l e s   T a x o n o m y   ( C R e d i T )   to  r e c o gni z e   i n d i v i dua l   a ut h o r   c o n t r i b ut i o ns ,   r e duc e   a ut h or s hi p  d i s put e s ,   a n d  f a c il i t a t e   c o l l a b o r a t i o n .     Nam e   of   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   M a h a   I .   R a h e e m                               M a z i n   I s m a e l   R a h e e m                                 C   :    C o n c e pt ua li z a ti o n   M   :    M e th o d o l o g y   So   :    So f twa r e   Va   :    Va li da ti o n   Fo   :    Fo r ma l  a na l y s is   I   :    I nve s ti ga ti o n   R   :    R e s o u r c e s   D   :   D a ta  C ur a ti o n   O   :   W r it in g  -   O r ig in a l  D r a f t   E   :   W r it in g  -   R e v i e w  &   E di ti ng   Vi   :    Vi s ua li z a ti o n   Su   :    Su pe r v is io n   P   :    P r o j e c t  a dmi ni s tr a ti o n   Fu   :    Fu ndi ng a c qui s it i o n             CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT   T h e   a ut h o r s   s t a t e   n o   c o n f li c t   o f   i n t e r e s t .       DA T A  AV AI L AB I L I T Y   T h e   da t a   t h a t  s uppor t  t h e   f i nd i ngs   o f   t hi s   s t udy   a r e   a v a i l a bl e   f r o m   t h e   c or r e s po n d i n g  a ut h or   up o n   r e a s o n a bl e   r e que s t       RE F E R E NC E S   [ 1]   D .  K .   B a ng o t r a ,  Y .  S in gh,   A .  S e lwa l,   N .  K uma r ,  a nd   P .  K .   S in gh,  “ A  tr us t - ba s e d   s e c ur e   in t e ll ig e nt   o pp o r tu ni s ti c   r o ut in g  p r o t oc o l  f or  w ir e l e s s  s e ns o r  n e tw o r ks , ”   W ir e le s s  P e r s . C om m un.,   v o l.  12 7, no . 2, pp. 1045 – 10 66, 2022.   [ 2]   M .  A .  A lt a ha   a nd  G .  A .  A l  A li ,  “ E nha n c in g  L E A C H   P r o t oc o l  w it h  M ul ti - C r it e r ia   D e c is i o n  M a ki ng  f or   P r o l o ng e d  N e t w o r k   L i f e ti m e  i n W S N s , ”   I ndone s . J . E le c tr . E ng. I nf or m at .,   vo l.  13,  no . 1, pp. 125 – 136, M a r . 2025, d o i:  10.52549/i j e e i. v 13i 1.6054.   [ 3]   D .  D .  K .  R a th in a m,  D .  S ur e ndr a n,  A .  S hi lp a ,  A .  S .  G r a c e ,  a nd  J .  S he r in ,  “ M o d e r n  a gr i c ul tu r e   us in g  w ir e le s s   s e ns o r   n e tw o r k   ( W S N ) , "   in   P r oc . 5t h I nt . C onf . A dv . C om put . C om m un. Sy s t.  ( I C A C C S) ,   2019, pp. 515 – 519.   [ 4]   M .  Y a ma ji ,  Y .  I s hi i,   T .  S hi ma mur a ,  a nd  S .  Y a ma m o t o ,  “ W ir e l e s s   s e ns o r   n e tw o r k  f or   in dus tr ia l  a ut o ma ti o n, ”   in   P r oc .  5t h  I nt .  C onf .  N e tw . Se ns . Sy s t.  ( I N SS) ,   2008, do i:  10.1109/I N S S .2008. 4610847.   [ 5]   P .  G a j,   J .  J a s pe r ne it e ,  a nd  M .  F e ls e r ,  “ C o mpu te r   c o m muni c a ti o n  w it hi n  in dus tr ia l  di s tr ib ut e d  e n v i r o nme n t — A   s ur ve y , ”   I E E E   T r ans . I nd. I nf or m at .,  v o l.  9, n o . 1, pp. 182 – 189, 2012.   [ 6]   R .  R .  A ga r w a l  a nd  P .  G upt a ,  “ S e c ur it y   C ha ll e ng e s   in   H e a lt hc a r e   A ppl ic a ti o ns   U ti li z in g  W ir e l e s s   M e di c a l  S e ns o r   N e tw or ks :  R e vi e w   P a pe r , ”   in   P r oc .  6t h   I nt .   C onf .  I nf .  M anage .  M ac h.  I nt e ll .   ( I C I M M I ) ,   J a ip ur ,  I ndi a ,   D e c .  2024,   do i:   10.1145/3745812.37 45826.   [ 7]   C .  S in gl a ,  R .  G il l,   D .  S r i v a s ta v a ,  S .  H oo da ,  a nd  J .  S in gh,  “ A na l y s is   of   M il it a r y   S e c ur i t y   S ur ve il la n c e   A ppl i c a ti o ns   us in g  W ir e le s s   S e ns o r   N e tw o r ks , ”   in   P r oc .  1s t  D M I H E R   I nt .   C on f .  A r ti f .  I nt e ll .  E duc .  I nd.   4.0  ( I D I C A I E I ) ,   2023,   do i:   10.1109/I D I C A I E I 58380.2023.10406923.   [ 8]   T .  K a ur ,  K .  D .  S .  D e v i,   G .  K a ur ,  A .  A nki ta ,  M .  S .   R e dd y ,  a nd  M .  S o ni ,  “ A   S ur ve y   of   A ppl ic a ti o ns   f or   W ir e le s s   S e ns o r   N e tw o r ks   in   S ma r t  C it i e s , ”   in   P r oc .  I nt .  C onf .  T e c hnol .  A dv .  G r e e n  Sol ut io ns   Sus ta in abl e   D e v e lo p.  ( I C T 4G S) ,   2024,  vo l.   56,  do i:   10.1007/978 - 3 - 031 - 94997 - 5_1.   [ 9]   H .  T ia n,  “ E nha nc in g  th e   e f f e c ti v e n e s s   of   w ir e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks   th r o ugh  c o ns e ns us   e s ti ma t io n  a nd  uni ve r s a l  c ove r a g e , ”   Sc i.   R e p.,   vo l.  15, A r t.  n o . 24930, J ul . 2025, do i :  10.1038/s 41598 - 0 25 - 09590 - 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       A n  e ne r gy - e ff icie nt   c lus ter ing  appr oac h  f or   w ir e le s s   s e n s or   ne t w or k s   …  ( M aha  I .   R ahe e m )   771   [ 10]   H .  H u, X . F a n, a nd C . W a ng,  “ E ne r g y - e f f ic i e nt   c lu s t e r in g a nd r o ut in g p r o t oc o l  ba s e d  o n qua nt um pa r ti c l e  s w a r m  o pt im i z a ti o n  a nd  f u z z y  l o gi c   f o r  w i r e le s s  s e ns or  ne twor ks , ”   Sc i.  R e p.,   vo l.  14, A r t.  no . 18595, Aug. 2024,  d o i:  10.1038/s 41598 - 024 - 69309 - 4.   [ 11]   Z .  G .  G e b y hu,   S .  A .  D e mi l e w ,  a nd  M .  F .   T e w e lg ne ,   “ E ne r g y - e f f i c i e nt   m o di f ie d   T D M A   s c h e dul e   f o r   r e du c in g  e ne r g y   c o ns umpt i o n i n W ir e l e s s  S e ns or  N e tw or ks , ”   D is c ov . A ppl . Sc i. ,   2026.   [ 12]   A .  K .  P r a ja pa ti ,  E .  S .  P il li ,  R .  B .  B a tt ul a ,  V .  V a r a dha r a ja n,  A . V e r ma ,  a nd  R .  C . J o s hi ,  “ A   c o mpr e h e ns iv e   s ur v e y   o n  R P L   r o ut in g - ba s e d  a tt a c ks ,  de f e nc e s   a nd  f ut ur e   di r e c ti o ns   in   I nt e r ne t  of   T hi ngs , ”   C om put .  E le c t r .  E ng.,   vo l.   123,  A r t.   n o .  110071,  2025,  do i:   10.1016/j .c o mp e l e c e ng.2025.110071.   [ 13]   W .  B .  H e in z e lm a n,  A .   P .  C ha ndr a ka s a n,  a nd  H .  B a la kr is hna n,  “ A n  A ppl ic a ti o n - S p e c i f i c   P r o t oc o l  A r c hi t e c tu r e   f or   W ir e le s s   M ic r o s e ns o r  N e tw o r ks , ”   I E E E  T r ans .  W ir e le s s  C om m un.,   v ol .  1, no . 4, pp. 660 – 670, O c t.  2002, d o i:  10.1109/ T W C .2002.8041 90.   [ 14]   A .  J uw a ie d  a nd  L .  J a c ko w s ka - S tr u mi ll o ,  “ A ppl y in g  M a c hi n e   L e a r ni ng  t o   D E E C   P r o t oc o l:   I mpr ove d  C lu s te r   F o r ma ti o n   in   W ir e l e s s  S e ns o r  N e twor ks , ”   N e tw or k ,   vo l.  5, n o . 3, Ar t.  n o . 26,  J ul . 2025, do i:  10.3390/n e tw o r k 5030026.   [ 15]   T .   W a ng,  X .  Q u,  a nd  H .   C ui ,  “ R e s e a r c h  o n   L E A C H   P r o t oc o l  B a s e d  o n  D y na mi c   C lu s t e r in g  a nd   R o ut in g   O pt im i z a ti o n, ”   Se n s or s ,   vo l.  26, n o . 1, Ar t.  n o . 199, 2026, d oi :  10.3390/s 26010199.   [16]   V .  G upt a   a nd  M .  N .  D o ja ,   “ H - L E A C H :   M o di f ie d   a nd  e f f ic i e nt   L E A C H   p r o t o c ol   f or   h y b r id   c lu s te r in g  s c e na r i o   in   w ir e l e s s   s e ns o r   ne tw o r ks , ”   I n:   L o b i y a l,   D .,  M a ns o tr a ,  V .,  S in gh,  U .  ( e ds )   N e x t - G e ne r a ti o n  N e tw o r ks .  A dv anc e s   in   I nt e ll ig e nt   Sy s te m s   and   C om put in g,   vo l  638. S pr in ge r , S in ga p o r e , 2018, pp. 399 - 408, d o i:   10.1007/978 - 981 - 10 - 6005 - 2_42 .   [ 17]   W .  B .  H e in z e lm a n,  “ A ppl ic a ti o n - S pe c i f ic   P r o t oc o ls   f o r   W ir e l e s s   N e two r ks , ”   P h.D .  di s s e r ta ti o n,  D e pt .  E l e c t.   E ng.  C o mput .  S c i. ,   M a s s a c hus e tt s  I ns t.   T e c hn o l.  ( M I T ) , C a mbr id g e , M A , U S A , 2000.   [ 18]   V .  L o s c r i,   G .  M o r a bi t o ,  a nd  S .  M a r a no ,  “ A   T w o - L e ve l  H i e r a r c h y   f o r   L o w - E n e r g y   A da pt i ve   C lu s te r in g  H i e r a r c h y   ( T L - L E A C H ) , ”   in   P r oc . I E E E   W ir e le s s  C om m un.  N e tw . C onf . ( W C N C ) ,   O r la ndo , F L , U S A , M a r . 2002, pp. 1809 – 1813.   [ 19]   S .  H .  A bba s   a nd  I .  M .  K .  K ha nj a r ,  “ F uz z y   L ogi c   A ppr o a c h  f or   C lu s te r - H e a d  E le c ti o n  in   W ir e l e s s   S e ns or   N e tw o r k,”   I nt e r nat io nal   J our nal  of  E ngi ne e r in g R e s e a r c h and A dv anc e d T e c hnol og y ,   v o l.  5, n o . 7, pp. 14 – 25, 2019, d o i:  10.31695/ I J E R A T .2019.3460 .    [ 20]   J. - L .  L iu   a nd  C .  V .  R a v is ha nka r ,  “ L E A C H - G A :  G e n e ti c   A lg o r i th m - B a s e d  E n e r g y - E f f ic i e nt   A da pt i ve   C lu s te r in g  P r o t oc o l   f o r   W ir e l e s s   S e ns o r   N e tw o r ks ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   of   M ac hi ne   L e ar ni ng  and  C om put in g,   vo l.   1,  n o .  1,  pp.  79 – 85,   2011,  do i:   10.7763/I J M L C .2011.V1.12.   [ 21]   X . C he ng, C . X u, X . L iu , J .  L i,  a nd J . Z ha ng, “ L E A C H   P r o t oc ol  O pt im iz a ti o n  B a s e d  o n W e ig ht in g  S t r a te g y  a nd t h e  I mp r ove d  A nt   C o l o n y  A lg o r it hm,”   F r ont ie r s  i n N e ur or obot ic s ,   v o l.  16, 2022,  A r t.  no . 840332, d o i :  10.3389/ f nb o t. 2022.840332.   [ 22]   H .  H .  E l - S a y e d,  E .  M .  A bd - E lg a be r ,  E .  A .  Z a na t y ,  F .  S .  A ls uba e i,   A .  A .   A lm a z r oi ,  a nd  S .  S .  B a khe e t,   “ A n  e f f i c i e nt   n e ur a l  ne tw o r k  L E A C H  pr o t oc o l  t o   e x t e nd t h e   li f e ti m e   of  w i r e le s s  s e n s o r   n e tw o r ks , ”   Sc i.   R e p.,   vo l.  14, n o .  1, A r t.  n o . 26943, N ov . 20 24,  do i:  10.1038/s 41598 - 024 - 75904 - 1.   [ 23]   A .  K .  R a ji ,  K .   J .  A de d o tu n,   a nd  F .  S .  O y e de p o ,   “ AI - D r i ve n   O pt im iz a ti o n  of   W ir e l e s s   S e ns o r   N e tw or ks   ( W S N s )   U s in g  C R T - L E A C H  R o ut in g P r o t oc o ls , ”   I nt . J . N at ur e  Sc i.  A dv . R e s .,   v o l.   8, no . 9, pp. 40 – 53, M a y  2025, d o i :  10.70382/m e jn s a r .v 8i 9.040 .   [ 24]   J .  A ls hudukhi,  G .  K a ur ,  B .  A nka y a r ka nni ,  J .  G o w r is ha nka r ,  S .   H o ta ,  a nd  R .  S in gh,  “ I nt e ll ig e nt   E n e r g y - A w a r e   R o ut in g  f or   N e x t - G e ne r a ti o n W ir e l e s s  S e ns or  N e tw o r ks , ”   I nt e r ne t  T e c hnol . L e tt .,   vo l.  9, n o . 2, Ar t.  n o .  e 70236, 2026, d o i:  10.1002 /i tl 2.70236.   [ 25]   A .  C hu,  T .  Z ha ng,  a nd  C .  W a ng,  “ L E A C H   P r o t oc o l  E vol ut i on  in   W S N :  A   R e v i e w   of   E n e r g y   C o ns umpt i o n  O pt im i z a ti o n   a nd   S e c ur it y  R e in f o r c e m e nt , ”   Se ns or s ,   v o l.  26, n o . 7, A r t.  n o . 2272,  A pr . 2026, do i:  10.3390 /s 26072272.   [ 26]   G .  S .,  R .  V .,   G .   P .,   a nd  A .  K .   C .,  “ S n o w   L e o pa r d   B e e tl e   O pt i mi z a ti o n  a nd   D e e p  L e a r ni ng:   A   H y br id   A ppr o a c h   f o r   R o ut in g   a nd   I nt r us io n D e t e c ti o n i n W S N , ”   P e e r - to - P e e r  N e tw . A ppl .,   vo l.  1 9, A r t.  no . 89, M a y  2026, d o i:  10.1007/s 12083 - 026 - 02237 - 3.       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       M a h a   I .   R a h ee m           i s   A s s t .   L ec t u r e r   at   t h e  Co l l eg e   o f  E n g i n ee r i n g ,   U n i v e rs i t y   o f   I n f o r m at i o n   T ec h n o l o g y   a n d   Co mmu n i c at i o n ,   I raq .   Sh e   h o l d s   an   M . S c .   d e g r ee   i n   E l ec t ro n i c s   an d   Co mmu n i c at i o n s   E n g i n ee ri n g / Co mp u t e r  E n g i n ee r i n g   fro m  Bag h d a d   U n i v e rs i t y .   H e r  re s e ar c h   ar e as   are   w i r el e s s   s e n s o r  n et w o rk s ,   s i g n al   p ro ce s s i n g ,   n e t w o rk   p ro t o c o l s ,   m a c h i n e   l e ar n i n g ,   an d   co mm u n i c at i o n s .   Sh e   c a n   b e   co n t a c t e d   at   em ai l :   m ah a . i s m ai l @ u o i t c . ed u . i q .           M a z i n  I s m a el   R a h ee m           recei v ed   t h e  M. S c .   d eg r ee   fro m  Bag h d a d   U n i v e rs i t y ,   I raq .   H e   i s   a   L ec t u r e r   at   t h e  E n g i n ee r i n g   C o l l e g e  at   Bag h d ad   U n i v e rs i t y .   H i s   r e s e ar ch   ar e as   are   art i fi ci al   i n t el l i g en ce ,   s m art   c i t i e s ,   an d   ar c h i t ec t u re .   H e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   em a i l :   al y m r1 @ n o t t i n g h a m . a c . u k .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.