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58 \journal{Ad Hoc Networks}
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60 \begin{document}
61
62 \begin{frontmatter}
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84 \title{Distributed Lifetime Coverage Optimization Protocol in Wireless Sensor Networks}
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90 \author{Ali Kadhum Idrees, Karine Deschinkel, Michel Salomon, and Rapha\"el Couturier}
91 %\thanks{are members in the AND team - DISC department - FEMTO-ST Institute, University of Franche-Comt\'e, Belfort, France.
92 % e-mail: ali.idness@edu.univ-fcomte.fr, $\lbrace$karine.deschinkel, michel.salomon, raphael.couturier$\rbrace$@univ-fcomte.fr.}% <-this % stops a space
93 %\thanks{}% <-this % stops a space
94  
95
96 \address{FEMTO-ST Institute, University of Franche-Comt\'e, Belfort, France. \\ e-mail: ali.idness@edu.univ-fcomte.fr, $\lbrace$karine.deschinkel, michel.salomon, raphael.couturier$\rbrace$@univ-fcomte.fr.}
97
98 \begin{abstract}
99 One of  the fundamental challenges in Wireless Sensor Networks (WSNs)
100 is the coverage preservation and the extension of the network lifetime
101 continuously  and  effectively  when  monitoring a  certain  area  (or
102 region) of  interest. In this paper, a Distributed Lifetime Coverage Optimization Protocol (DiLCO)
103 to maintain the coverage and to improve the lifetime in wireless sensor networks is proposed. The area  of interest is first divided into subregions using  a divide-and-conquer method and then the  DiLCO protocol is distributed on the sensor nodes in each subregion. The DiLCO combines two efficient techniques: Leader election for each subregion after that activity scheduling based optimization is planned for each subregion. The proposed
104 DiLCO  works into rounds during which a small number  of nodes,
105 remaining active for sensing, is  selected to ensure coverage so as to maximize the lifetime of wireless sensor network. Each round consists of four phases: (i)~Information Exchange, (ii)~Leader
106 Election, (iii)~Decision,  and (iv)~Sensing.  The  decision process is
107 carried  out  by a  leader  node,  which  solves an  integer  program. Compared with some existing
108 protocols, simulation  results show that the proposed protocol can  prolong the
109 network lifetime and improve the coverage performance effectively.
110
111 \end{abstract}
112
113 \begin{keyword}
114 Wireless   Sensor   Networks,   Area   Coverage,   Network   lifetime,
115 Optimization, Scheduling.
116
117 \end{keyword}
118
119 \end{frontmatter}
120
121 \section{Introduction}
122 \indent In the last years, there has been increasing development in wireless networking,
123 Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), and embedded computing technologies, which are led to construct low-cost, small-sized and low-power sensor nodes that can perform detection, computation and data communication of surrounding environment. WSN
124 includes  a large  number of  small, limited-power sensors that can
125 sense, process and transmit data over a wireless communication. They
126 communicate with each other by using multi-hop wireless communications, cooperate together to monitor the area of interest, 
127 and the measured data can be reported to a monitoring center called sink  
128 for analysis it~\cite{Sudip03}. There are several applications used the
129 WSN including health, home, environmental, military, and industrial
130 applications~\cite{Akyildiz02}. One of the major scientific research challenges in WSNs, which are addressed by a large number of literature during the last few years is to design energy efficient approches for coverage and connectivity in WSNs~\cite{conti2014mobile}.The coverage problem is one of the
131 fundamental challenges in WSNs~\cite{Nayak04} that consists in monitoring efficiently and continuously
132 the area of interest. The limited energy of sensors represents the main challenge in WSNs
133 design~\cite{Sudip03}, where it is impossible or inconvenient to replace and/or recharge their batteries because the the area of interest nature (such
134 as remote, hostile or unpractical environments) and the cost. So, it is necessary that a WSN
135 deployed  with high  density because  spatial redundancy  can  then be
136 exploited to increase  the lifetime of the network. However, turn on
137 all the sensor nodes, which monitor the same region at the same time
138 leads to decrease the lifetime of the network. To extend the lifetime
139 of the network, the main idea is to take advantage of the overlapping
140 sensing regions  of some  sensor nodes to  save energy by  turning off
141 some  of them  during the  sensing phase~\cite{Misra05}. WSNs require
142 energy-efficient solutions to improve the network lifetime that is
143 constrained by the limited power of each sensor node ~\cite{Akyildiz02}. In this paper, we concentrate on the area
144 coverage  problem, with the objective of maximizing the network
145 lifetime by using  an adaptive  scheduling. The area of interest is
146 divided into subregions and an activity scheduling for sensor nodes is
147 planned for each subregion. In fact, the nodes in a subregion can be
148 seen as a cluster where each node sends sensing data to the cluster head or the sink node. Furthermore, the activities in a
149 subregion/cluster can continue even if another cluster stops  due to
150 too many node failures.  Our scheduling scheme considers rounds, where
151 a round starts with a  discovery phase to exchange information between
152 sensors of  the subregion, in order  to choose in a  suitable manner a
153 sensor node to  carry out a coverage strategy.  This coverage strategy
154 involves  the  solving  of  an  integer program,  which  provides  the
155 activation of the sensors for the sensing phase of the current round.
156
157 The remainder of the paper is organized as follows. The next section
158 % Section~\ref{rw}
159 reviews the related work in the field. In section~\ref{prel}, the problem definition and some background are described. Section~\ref{pd} is devoted to
160 the DiLCO Protocol Description. Section~\ref{cp} gives  the coverage model formulation,  which is used
161 to schedule the activation of sensors.  Section~\ref{exp}  shows the
162 simulation results obtained using the discrete event simulator OMNeT++
163 \cite{varga}. They  fully demonstrate  the usefulness of  the proposed
164 approach.  Finally,  we give  concluding remarks and  some suggestions
165 for future works in Section~\ref{sec:conclusion}.
166
167
168 \section{Related works}
169 \label{rw}
170
171 In this section, we summarize the related works regarding coverage lifetime maximization and scheduling, and distinguish our DiLCO protocol from the works presented in the literature. Many centralized algorithms ~\cite{Slijepcevic01powerefficient, abrams2004set, cardei2005improving, zorbas2010solving, pujari2011high, cardei2005energy, berman04} and distributed algorithms ~\cite{Gallais06,Tian02,Ye03, Zhang05,HeinzelmanCB02, yardibi2010distributed, ChinhVu} for activity scheduling have been proposed in the literature, and based on different assumptions and objectives.
172 In centralized algorithms, a central controller makes all decisions and distributes the results to sensor nodes. In the distributed algorithms, the decision process is localized in each individual sensor node, and only information from neighboring nodes are used for the activity decision. 
173
174 Zorbas  et  al.  \cite{zorbas2010solving} presented a centralised greedy
175 algorithm for the efficient production of both node disjoint
176 and non-disjoint cover sets. The algorithm  produces  more
177 disjoint cover sets with a slight growth rate in execution time. When producing non-disjoint cover sets, both Static-CCF and Dynamic-CCF provide cover sets offering longer network lifetime and they require a smaller number of node participations in order to achieve these results.
178
179 Cardei et al.~\cite{cardei2005energy} presented a  linear programming (LP)  solution and a greedy  approach to
180 extend the  sensor network lifetime  by organizing the sensors  into a
181 maximal  number of  non-disjoint cover  sets. Simulation  results show
182 that by allowing sensors to  participate in multiple sets, the network
183 lifetime increases.
184
185 In \cite{he2012leveraging}, the authors proposed efficient centralized and distributed truncated greedy to improve the coverage and lifetime in WSNs by exploiting temporal-spatial correlations among sensory data. The basic idea lies in that a sensor node can be turned off safely when its sensory information can be inferred through some prediction methods, like Bayesian inference.
186    
187 Zhou et al. \cite{zhou2009variable} have presented a centralized and distributed algorithms to conserve energy by exploiting redundancy in the network. In particular, they are addressed the problem of constructing a connected sensor cover in a sensor network model wherein each sensor can adjust its sensing and transmission range.
188  Wang et al. \cite{wang2009parallel} are  focused on the energy-efficient coverage optimization problem of WSNs. Based on the models of coverage and energy, stationary nodes are partitioned into clusters by entropy clustering  and then  a parallel particle swarm optimization  is implemented by the cluster heads to maximize the coverage area and minimize the communication energy in each cluster. They are combined the maximum entropy clustering and parallel optimization, in which the stationary and mobile nodes can be organized to achieve energy efficiency of WSNs.
189 In \cite{yan2008design}, the authors  have proposed a monitoring service for sensor networks based on a distributed energy-efficient sensing coverage protocol. Each node  is able to dynamically decide it's schedule to guarantee a certain degree of coverage with average energy consumption inversely proportional to the node density.
190
191 The works presented in \cite{Bang, Zhixin, Zhang}  focuses on a Coverage-Aware, Distributed  Energy- Efficient and distributed clustering methods respectively, which aims to extend the network lifetime, while the coverage is ensured.
192 S.  Misra  et al.  \cite{Misra}  proposed  a  localized algorithm  for
193 coverage in  sensor networks. The algorithm conserve  the energy while
194 ensuring  the network coverage  by activating  the subset  of sensors,
195 with  the  minimum  overlap  area.The proposed  method  preserves  the
196 network connectivity by formation of the network backbone. 
197 More    recently,   Shibo   et
198 al. \cite{Shibo}  expressed the coverage  problem as a  minimum weight
199 submodular  set cover  problem  and proposed  a Distributed  Truncated
200 Greedy Algorithm  (DTGA) to  solve it. They  take advantage  from both
201 temporal  and spatial  correlations between  data sensed  by different
202 sensors,  and   leverage  prediction,  to  improve   the  lifetime. 
203
204 In \cite{ChinhVu},  the authors proposed a novel  distributed heuristic, called
205 Distributed Energy-efficient  Scheduling for k-coverage  (DESK), which
206 ensures that the energy consumption  among the sensors is balanced and
207 the lifetime  maximized while the coverage  requirement is maintained.
208 This  heuristic   works  in  rounds,  requires   only  1-hop  neighbor
209 information,  and each  sensor decides  its status  (active  or sleep)
210 based    on    the    perimeter    coverage    model    proposed    in
211 \cite{Huang:2003:CPW:941350.941367}. Our Work, which is presented in~\cite{idrees2014coverage} proposed a coverage optimization protocol to improve the lifetime in heterogeneous energy wireless sensor networks. In this work, the coverage protocol distributed in each sensor node in the subregion but the optimization take place over the the whole subregion. We consider only distributing the coverage protocol over two subregions.   
212  In \cite{xu2001geography}, Xu et al. proposed an algorithm, called Geographical Adaptive Fidelity (GAF), which uses geographic location information to divide the area of interest into fixed square grids. Within each grid, it keeps only one node staying awake to take the responsibility of sensing and communication.
213  
214  The work in~\cite{esnaashari2010learning} proposed SALA, a scheduling algorithm based on learning automata, to deal with the problem of dynamic point coverage. In SALA each node in the network is equipped with a set of learning automata. The learning automata residing in each node try to learn the maximum sleep duration for the node in such a way that the detection rate of target points by the node does not degrade dramatically. 
215  
216  In~\cite{misra2011connectivity}, They are addressed the problem of network coverage and connectivity and proposed an efficient solution to maintain coverage, while preserving the connectivity of the network. The proposed solution aims to cover the area of interest, while minimizing the number of the active nodes. The overlap region between two nodes varies according to the distance between them. If the distance between two nodes
217 is maximized, the total coverage area of these nodes will also be maximized. Also, to preserve the connectivity of the network, each node should be in the communication range of at least one other node. 
218
219 Rizvi et al.~\cite{rizvi2012a1} have investigated the problem of constructing a Connected Dominating Set (CDS) 
220 , which provides better sensing coverage in an energy efficient manner. The have presented a CDS based topology control algorithm, A1, which forms an energy
221 efficient virtual backbone. They are proven that a single phase topology construction with fewer number of messages lead towards an efficient algorithm.
222
223 In ~\cite{tran2009novel}, the authors are defined a maximum sensing coverage region (MSCR) problem and presented a novel gossip-based sensing-coverage-aware algorithm to solve the problem. In this approach,  nodes gossip with their neighbors about their sensing coverage region where nodes decide locally to be an active or a sleeping  node.  In this method, the redundant node can reduce its activities whenever its sensing region is covered by enough neighbors.  
224
225 The main contributions of our DiLCO Protocol can be summarized as follows:
226 (1) The high coverage ratio, (2) The reduced number of active nodes, (3) The distributed optimization over the subregions in the area of interest, (4) The distributed dynamic leader election at each round, (5) The primary point coverage model to represent each sensor node in the network, (6) The activity scheduling based optimization on the subregion, which are based on  the primary point coverage model to activate as less number as possible of sensor nodes  to take the mission of the coverage in each subregion, (7) The energy consumption model (8) The very low energy consumption, (9) The higher network lifetime.
227
228
229
230 \section{Preliminaries:}
231 \label{prel}
232
233 There are some design issues, which should be taken into consideration for coverage problem such as:  coverage type, deployment method, coverage degree, coverage ratio, activity scheduling, network connectivity and network lifetime ~\cite{wang2011coverage}.
234
235 \subsection{Coverage Problem}
236 Coverage reflects how well a sensor field is monitored, is one of
237 the most important performance metrics to measure WSNs. The most discussed coverage problems in literature can be classified
238 into three types \cite{ghosh2008coverage}\cite{wang2011coverage}: area coverage \cite{mulligan2010coverage}(also called full or blanket
239 coverage), target coverage \cite{yang2014novel}, and barrier coverage \cite{HeShibo}.  An area coverage problem is to find a minimum number of sensors to work, such that each physical point in the area is within the sensing range  of at least one working sensor node.
240 Target coverage problem is to cover only a finite number of discrete
241 points  called targets. This type  of coverage  has  mainly military
242 applications. The problem of preventing an intruder from entering a region of interest is referred to as the barrier coverage .
243 Our work will concentrate on the area coverage by design
244 and implementation of a  strategy, which efficiently selects the active
245 nodes that must maintain both sensing coverage and network
246 connectivity and at the same time improve the lifetime of the wireless
247 sensor network. But, requiring that all physical points of the
248 considered region are covered may  be too strict, especially where the
249 sensor network is not dense. Our approach represents an area covered
250 by a sensor as a set of primary points and tries to maximize the total
251 number of primary points that are covered in each round, while
252 minimizing  overcoverage (points  covered by  multiple  active sensors
253 simultaneously).
254
255 \subsection{Deployment Method}
256 Deployment reflects how a sensor network is constructed over the sensing field. There are two ways to deploy the sensor nodes over the sensing field, fixed and random.  The fixed sensor placement could be used in small sensing field while for a large sensor network, remote and hostile environment might the random sensor placement is  
257 recommended. The deployment of wireless sensor network could be dense or sparse. A dense deployment has a larger number of sensor nodes over the area of interest while sparse deployment has lower number of sensor nodes over the sensing field. The dense deployment method is used in situations where it is very important for every event to be detected or when it is important to have multiple sensors cover an area. Sparse deployment might be used when the cost of the sensors make a dense deployment is very expensive or to achieve maximum coverage using the minimum number of sensor nodes. 
258         
259 \subsection{Coverage Degree}
260 Coverage degree refers to the number of sensor nodes, which cover point in the sensing disk model. As the number of sensor nodes, which cover a point increase, the  robustness of coverage increases. Coverage degree is represented one of the QoS requirements in WSNs.
261
262 \subsection{Coverage Ratio}
263 Coverage ratio refers to how much area of the total area of interest or how many points of the total points in the sensing field, which satisfy the QoS requirement of coverage degree. Coverage ratio can be seen as one of the QoS requirement in WSNs.
264
265 \subsection{Activity Scheduling }
266 Activity scheduling is to schedule the activation and deac-
267 tivation of sensor nodes. The basic objective is to decide which
268 sensors are in what states (active or sleeping mode) and for
269 how long, so that the application coverage requirement can be
270 guaranteed and the network lifetime can be prolonged. Various
271 approaches, including centralized, distributed, and localized
272 algorithms, have been proposed for activity scheduling. In
273 distributed algorithms, each node in the network autonomously
274 makes decisions on whether to turn on or turn off itself only
275 using local neighbor information. In centralized algorithms, a
276 central controller (a node or base station) informs every sensors
277 of the time intervals to be activated. There are many sensor node scheduling methods are proposed in \cite{wang2010clique}, where they are grouped into two main categories:round-based sensor node scheduling in which, sensor nodes will execute the scheduling
278 algorithm during the initialization of each round and group-based sensor node scheduling in which, each node will performs the scheduling algorithm only once after its deployment and after
279 the execution of scheduling algorithm, all nodes will be allocated into different groups.
280
281 \subsection{Network Connectivity}
282 Network connectivity refers to ensure that the WSN connected with the sink. The connected WSN should be guarantee that every sensor node in WSN can send the sensed data to other sensor nodes and to the sink using multihop communication. So, by using the sensing disk coverage model, each sensor node can communicate with each other using the communication range of the sensor node.
283
284
285 \subsection{Network Lifetime}
286 Various   definitions   exist   for   the   lifetime   of   a   sensor
287 network~\cite{die09}. The main definitions proposed in the literature are
288 related to the  remaining energy of the nodes or  to the coverage percentage. 
289 The lifetime of the  network is mainly defined as the amount
290 of  time during which  the network  can  satisfy its  coverage objective  (the
291 amount of  time that the network  can cover a given  percentage of its
292 area or targets of interest). In this work, we assume that the network
293 is alive  until all  nodes have  been drained of  their energy  or the
294 sensor network becomes disconnected, and we measure the coverage ratio
295 during the WSN lifetime.  Network connectivity is important because an
296 active sensor node without connectivity towards a base station cannot
297 transmit information on an event in the area that it monitors.
298
299 \section{ The DiLCO Protocol Description}
300 \label{pd}
301
302 In this section, we introduce a Distributed Lifetime Coverage Optimization protocol, which is called DiLCO. It is  distributed on each subregion in the area of interest. It is based on two efficient techniques: network
303 leader election and sensor activity scheduling for coverage preservation and energy conservation continuously and efficiently to maximize the lifetime in the network.  
304 The main features of our DiLCO protocol:
305 i)It divides the area of interest into subregions by using divide-and-conquer concept, ii)It requires only the information of the nodes within the subregion, iii) it divides the network lifetime into rounds, iv)It based on the autonomous distributed decision by the nodes in the subregion to elect the Leader, v)It apply the activity scheduling based optimization on the subregion, vi)  it achieves an energy consumption balancing among the nodes in the subregion by selecting different nodes as a leader during the network lifetime, vii) It uses the optimization to select the best representative set of sensors in the subregion by optimize the coverage and the lifetime over the area of interest, viii)It uses our proposed primary point coverage model, which represent the sensing range of the sensor as a set of points, which are used by the our optimization algorithm, ix) It uses a simple energy model that takes communication, sensing and computation energy consumptions into account to evaluate the performance of our Protocol.
306
307 \subsection{ Assumptions and Models}
308 We consider  a randomly and  uniformly deployed network  consisting of
309 static  wireless sensors. The  wireless sensors  are deployed  in high
310 density to ensure initially a high coverage ratio of the interested area. We
311 assume that  all nodes are  homogeneous in terms of  communication and
312 processing capabilities and heterogeneous in term of energy provision.
313 The  location  information is  available  to  the  sensor node  either
314 through hardware such as embedded GPS or through location discovery
315 algorithms.   
316 \indent We consider a boolean  disk coverage model which is the most
317 widely used sensor coverage model in the literature. Each sensor has a
318 constant sensing range $R_s$. All  space points within a disk centered
319 at  the sensor with  the radius  of the  sensing range  is said  to be
320 covered by this sensor. We also assume that the communication range $R_c \geq 2R_s$.
321 In  fact,   Zhang  and Zhou~\cite{Zhang05} proved that if the transmission range fulfills the
322 previous hypothesis, a complete coverage of a convex area implies
323 connectivity among the working nodes in the active mode.
324
325
326
327 %\begin{figure}[h!]
328 %\centering
329 %\begin{tabular}{cc}
330 %%\includegraphics[scale=0.25]{fig1.pdf}\\ %& \includegraphics[scale=0.10]{1.pdf} \\
331 %%(A) Figure 1 & (B) Figure 2
332 %\end{tabular}
333 %\caption{Unit Circle in radians. }
334 %\label{fig:cluster1}
335 %\end{figure}
336
337 %By using the Unit Circle in figure~\ref{fig:cluster1}, 
338 %We choose to representEach wireless sensor node will be represented into a selected number of primary points by which we can know if the sensor node is covered or not.
339 % Figure ~\ref{fig:cluster2} shows the selected primary points that represents the area of the sensor node and according to the sensing range of the wireless sensor node.
340
341 \indent Instead of working with the coverage area, we consider for each
342 sensor a set of points called  primary points. We also assume that the
343 sensing disk defined  by a sensor is covered if all the primary points of
344 this sensor are covered.
345 %\begin{figure}[h!]
346 %\centering
347 %\begin{tabular}{cc}
348 %%\includegraphics[scale=0.25]{fig2.pdf}\\ %& \includegraphics[scale=0.10]{1.pdf} \\
349 %%(A) Figure 1 & (B) Figure 2
350 %\end{tabular}
351 %\caption{Wireless Sensor Node Area Coverage Model.}
352 %\label{fig:cluster2}
353 %\end{figure}
354 By  knowing the  position (point  center: ($p_x,p_y$))  of  a wireless
355 sensor node  and its $R_s$,  we calculate the primary  points directly
356 based on the proposed model. We  use these primary points (that can be
357 increased or decreased if necessary)  as references to ensure that the
358 monitored  region  of interest  is  covered  by  the selected  set  of
359 sensors, instead of using all the points in the area.
360
361 \indent  We can  calculate  the positions of the selected primary
362 points in the circle disk of the sensing range of a wireless sensor
363 node (see figure~\ref{fig1}) as follows:\\
364 $(p_x,p_y)$ = point center of wireless sensor node\\  
365 $X_1=(p_x,p_y)$ \\ 
366 $X_2=( p_x + R_s * (1), p_y + R_s * (0) )$\\           
367 $X_3=( p_x + R_s * (-1), p_y + R_s * (0)) $\\
368 $X_4=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (1) )$\\
369 $X_5=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (-1 )) $\\
370 $X_6= ( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (0)) $\\
371 $X_7=( p_x + R_s *  (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (0))$\\
372 $X_8=( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $\\
373 $X_9=( p_x + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $\\
374 $X_{10}=( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
375 $X_{11}=( p_x + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
376 $X_{12}=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
377 $X_{13}=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $.
378
379  \begin{figure}[h!]
380 \centering
381  \begin{multicols}{3}
382 \centering
383 \includegraphics[scale=0.20]{fig21.pdf}\\~ ~ ~ ~ ~(a)
384 \includegraphics[scale=0.20]{fig22.pdf}\\~ ~ ~ ~ ~(b)
385 \includegraphics[scale=0.20]{principles13.pdf}\\~ ~ ~ ~ ~(c)
386 %\includegraphics[scale=0.10]{fig25.pdf}\\~ ~ ~(d)
387 %\includegraphics[scale=0.10]{fig26.pdf}\\~ ~ ~(e)
388 %\includegraphics[scale=0.10]{fig27.pdf}\\~ ~ ~(f)
389 \end{multicols} 
390 \caption{Wireless Sensor Node represented by (a)5, (b)9 and (c)13 primary points respectively}
391 \label{fig1}
392 \end{figure}
393
394 \subsection{The Main Idea}
395 The   area  of  interest   can  be  divided using the
396 divide-and-conquer strategy into smaller areas  called subregions and
397 then  our coverage  protocol  will be  implemented  in each  subregion
398 simultaneously. Our DiLCO protocol works in rounds fashion as shown in figure~\ref{fig2}.
399 \begin{figure}[ht!]
400 \centering
401 \includegraphics[width=95mm]{FirstModel.pdf} % 70mm
402 \caption{DiLCO protocol}
403 \label{fig2}
404 \end{figure} 
405
406 Each round  is divided  into 4 phases  : Information  (INFO) Exchange,
407 Leader  Election, Decision,  and  Sensing.  For  each  round there  is
408 exactly one set cover responsible  for the sensing task.  This protocol is
409 more reliable  against an unexpected node failure  because it works
410 in rounds. On the  one hand,  if a node  failure is  detected before
411 making the decision, the node will not participate to this phase, and,
412 on the other hand, if the  node failure occurs after the decision, the
413 sensing task of the network  will be temporarily affected: only during
414 the period of sensing until a  new round starts, since a new set cover
415 will take  charge of the  sensing task in  the next round.  The energy
416 consumption  and  some other  constraints  can  easily  be taken  into
417 account  since  the  sensors   can  update  and  then  exchange  their
418 information (including their residual energy) at the beginning of each
419 round.  However,   the  pre-sensing  phases   (INFO  Exchange,  Leader
420 Election,  Decision) are energy  consuming for  some nodes,  even when
421 they do not  join the network to monitor the  area. 
422 We define two types of packets to be used by our DiLCO protocol.
423 \begin{enumerate}[(a)] 
424 \item INFO packet: sent by each sensor node to all the nodes of it's subregion for information exchange.
425 \item ActiveSleep packet: sent by the leader to all the nodes in the same of it's subregion to inform them to be Active or Sleep during the sensing phase.
426 \end{enumerate}
427
428 There are four status for each sensor node in the network
429 \begin{enumerate}[(a)] 
430 \item LISTENING: Sensor is waiting for a decision (to be active or not)
431 \item COMPUTATION: Sensor applies the optimization process as leader
432 \item ACTIVE: Sensor is active
433 \item SLEEP: Sensor is turned off
434 \item COMMUNICATION: Sensor is transmitting or receiving packet
435 \end{enumerate}
436 Below, we describe each phase in more details.
437
438 \subsubsection{Information Exchange Phase}
439
440 Each sensor node $j$ sends its position, remaining energy $RE_j$, and
441 the number of neighbours  $NBR_j$ to all wireless sensor nodes in
442 its subregion by using an INFO packet and then listens to the packets
443 sent from  other nodes.  After that, each  node will  have information
444 about  all the  sensor  nodes in  the  subregion.  In  our model,  the
445 remaining energy corresponds to the time that a sensor can live in the
446 active mode.
447
448 %\subsection{\textbf Working Phase:}
449
450 %The working phase works in rounding fashion. Each round include 3 steps described as follow :
451
452 \subsubsection{Leader Election Phase}
453 This  step includes choosing  the Wireless  Sensor Node  Leader (WSNL),
454 which  will  be  responsible  for executing  the coverage  algorithm.  Each
455 subregion  in  the   area  of  interest  will  select   its  own  WSNL
456 independently  for each  round.  All the  sensor  nodes cooperate  to
457 select WSNL.  The nodes in the  same subregion will  select the leader
458 based on  the received  information from all  other nodes in  the same
459 subregion.  The selection criteria  in order  of priority  are: larger
460 number  of neighbours,  larger remaining  energy, and  then in  case of
461 equality, larger index. The pseudo-code for leader election phase is provided in Algorithm~1.
462 \begin{algorithm}                
463   \KwIn{all the parameters related to information exchange}
464   \KwOut{$node-id$ (: the id of the winner sensor node, which is the leader of current round)}
465   \BlankLine
466   \emph{Select the node(s) with higher $NBR_j$ and $ RE_j \geqslant E_{th}$} \; 
467   
468   \If{ there are more than two nodes with the same maximum $NBR_j$ }{
469          \If{ there are more than two nodes with the same maximum $NBR_j$ and the same $RE_j$}{
470                 \emph{ Select the node with higher id} \;
471          }       
472          \Else{
473              \emph{Select the node with maximum $RE_j$} \;
474          }
475    }
476    \Else{
477             \emph{ Select the node with higher $NBR_j$ } \;
478     }
479   
480   \emph{return node-id} \;
481 \caption{LEADER ELECTION}
482 \label{alg:LEADER}
483
484 \end{algorithm}
485
486 Where $E_{th}$ is the minimum energy needed to stay active during the sensing phase. As shown in Algorithm~1, the more priority selection factor is the number of $1-hop$ neighbours, $NBR j$, which can  minimize the energy consumption during the communication Significantly.  
487
488
489 \subsubsection{Decision phase}
490 The  WSNL will  solve an  integer  program (see  section~\ref{cp})  to
491 select which sensors will be  activated in the following sensing phase
492 to cover  the subregion.  WSNL will send  Active-Sleep packet  to each
493 sensor in the subregion based on the algorithm's results.
494
495
496 \subsubsection{Sensing phase}
497 Active  sensors  in the  round  will  execute  their sensing  task  to
498 preserve maximal  coverage in the  region of interest. We  will assume
499 that the cost  of keeping a node awake (or asleep)  for sensing task is
500 the same  for all wireless sensor  nodes in the  network.  Each sensor
501 will receive  an Active-Sleep  packet from WSNL  informing it  to stay
502 awake or to go to sleep  for a time  equal to  the period of  sensing until
503 starting a new round.
504
505 \subsection{DiLCO protocol Algorithm}
506 we first show the pseudo-code of DiLCO protocol, which is executed by each sensor in the subregion and then describe it in more detail. 
507
508 \begin{algorithm}                
509  % \KwIn{all the parameters related to information exchange}
510 %  \KwOut{$winer-node$ (: the id of the winner sensor node, which is the leader of current round)}
511   \BlankLine
512   \emph{Initialize the sensor node and determine it's position and it's subregion} \; 
513   
514   \If{ $RE_j \geq E_{th}$ }{
515      \emph{ Send and Receive INFO Packet to and from other nodes in the subregion}\;
516       \emph{ Collect information and construct the list L for all nodes in the subregion}\;
517       \emph{ $s_j.status$ = LISTENING}\;
518        \If{ the received INFO Packet = No. of nodes in it's subregion -1  }{
519          \emph{ LeaderID $\leftarrow$ \bf Algorithm~\ref{alg:LEADER}}\;
520          \If{ $ s_j.ID = LeaderID $}{ 
521                 \emph{Execute Integer Program Algorithm (Gbest) }\;
522                 \For{$k\leftarrow 1$ \KwTo No. of nodes in subregion}{
523                     \If{$ s_j.ID \neq L_k$ }{
524                          \If{$ Gbest_k = 1$ }{
525                                    \emph{ Send ActiveSleep() Packet with status = ACTIVE  }\;
526                           }
527                           \Else{\emph{Send ActiveSleep() Packet with status = SLEEP}\;}
528                 }
529                 \Else{
530                         \If{$ Gbest_k = 1$ }{
531                             \emph{ $s_j.status$ = ACTIVE}\; 
532                             \emph{UPDATE Remaining Energy $RE_j $}\;
533                         }
534                         \Else{ 
535                               \emph{ $s_j.status$ = SLEEP}\;
536                               \emph{UPDATE Remaining Energy $RE_j $}\;
537                                  }
538                   }
539                           
540             }     
541            
542          }
543          \Else{ 
544                 \emph{Wait ActiveSleep() Packet from the Leader}\;
545                  \If{received ActiveSleep().status = ACTIVE  }{ 
546                   \emph{ $s_j.status$ = ACTIVE}\; 
547                   \emph{UPDATE Remaining Energy $RE_j $}\;
548                  }
549                  \Else{
550                   \emph{ $s_j.status$ = SLEEP}\;
551                   \emph{UPDATE Remaining Energy $RE_j $}\;
552                  }
553          }  
554        }
555
556    }
557    \Else { Exclude me from entering in the current round}
558    
559  %   \emph{return X} \;
560 \caption{DiLCO($s_j$)}
561 \label{alg:DMRCLOP}
562
563 \end{algorithm}
564
565 The DiLCO protocol work in rounds and executed at each sensor node in the network , each sensor node can still sense data while being in
566 LISTENING mode. Thus, by entering the LISTENING mode at the beginning of each round,
567 sensor nodes still executing sensing task while participating in the leader election and decision phases. More specifically, The DiLCO protocol algorithm works as follow: 
568 Initially, the sensor node check it's remaining energy in order to participate in the current round. Each sensor node determines it's position and it's subregion based Embedded GPS  or Location Discovery Algorithm. After that, All the sensors collect position coordinates, current remaining energy, sensor node id, and the number of its one-hop live neighbors during the information exchange. It stores this information into a list L.
569 The sensor node enter in listening mode waiting to receive ActiveSleep packet from the leader to take the decision. Each sensor node will execute the Algorithm~1 to know who is the leader. After that, if the sensor node is leader, It will execute the integer program algorithm ( see section~\ref{cp}) to optimize the coverage and the lifetime in it's subregion. After the decision, the optimization approach will select the set of sensor nodes to take the mission of coverage during the sensing phase. The leader will send ActiveSleep packet to each sensor node in the subregion to inform him to it's status during the period of sensing, either Active or sleep until the starting of next round. Based on the decision, the leader as other nodes in subregion, either go to be active or go to be sleep during current sensing phase. the other nodes in the same subregion will stay in listening mode waiting the ActiveSleep packet from the leader. After finishing the time period for sensing, all the sensor nodes in the same subregion will start new round by executing the DiLCO protocol and the lifetime in the subregion will continue until all the sensor nodes are died or the network becomes disconnected in the subregion.
570
571 \section{Coverage problem formulation}
572 \label{cp}
573
574 \indent   Our   model   is   based   on  the   model   proposed   by
575 \cite{pedraza2006} where the objective is  to find a maximum number of
576 disjoint  cover sets.   To accomplish  this goal,  authors  proposed an
577 integer program, which forces undercoverage and overcoverage of targets
578 to  become  minimal at  the  same  time.   They use  binary  variables
579 $x_{jl}$ to indicate  if sensor $j$ belongs to cover  set $l$.  In our
580 model,  we  consider  binary  variables $X_{j}$,  which  determine  the
581 activation of  sensor $j$ in the  sensing phase of the  round. We also
582 consider  primary points  as targets.   The set  of primary  points is
583 denoted by $P$ and the set of sensors by $J$.
584
585 \noindent  For  a primary  point  $p$,  let  $\alpha_{jp}$ denote  the
586 indicator function of whether the point $p$ is covered, that is:
587 \begin{equation}
588 \alpha_{jp} = \left \{ 
589 \begin{array}{l l}
590   1 & \mbox{if the primary point $p$ is covered} \\
591  & \mbox{by sensor node $j$}, \\
592   0 & \mbox{otherwise.}\\
593 \end{array} \right.
594 %\label{eq12} 
595 \end{equation}
596 The number of active sensors that cover the primary point $p$ is equal
597 to $\sum_{j \in J} \alpha_{jp} * X_{j}$ where:
598 \begin{equation}
599 X_{j} = \left \{ 
600 \begin{array}{l l}
601   1& \mbox{if sensor $j$  is active,} \\
602   0 &  \mbox{otherwise.}\\
603 \end{array} \right.
604 %\label{eq11} 
605 \end{equation}
606 We define the Overcoverage variable $\Theta_{p}$ as:
607 \begin{equation}
608  \Theta_{p} = \left \{ 
609 \begin{array}{l l}
610   0 & \mbox{if the primary point}\\
611     & \mbox{$p$ is not covered,}\\
612   \left( \sum_{j \in J} \alpha_{jp} * X_{j} \right)- 1 & \mbox{otherwise.}\\
613 \end{array} \right.
614 \label{eq13} 
615 \end{equation}
616 \noindent More precisely, $\Theta_{p}$ represents the number of active
617 sensor  nodes  minus  one  that  cover the  primary  point  $p$.\\
618 The Undercoverage variable $U_{p}$ of the primary point $p$ is defined
619 by:
620 \begin{equation}
621 U_{p} = \left \{ 
622 \begin{array}{l l}
623   1 &\mbox{if the primary point $p$ is not covered,} \\
624   0 & \mbox{otherwise.}\\
625 \end{array} \right.
626 \label{eq14} 
627 \end{equation}
628
629 \noindent Our coverage optimization problem can then be formulated as follows
630 \begin{equation} \label{eq:ip2r}
631 \left \{
632 \begin{array}{ll}
633 \min \sum_{p \in P} (w_{\theta} \Theta_{p} + w_{U} U_{p})&\\
634 \textrm{subject to :}&\\
635 \sum_{j \in J}  \alpha_{jp} X_{j} - \Theta_{p}+ U_{p} =1, &\forall p \in P\\
636 %\label{c1} 
637 %\sum_{t \in T} X_{j,t} \leq \frac{RE_j}{e_t} &\forall j \in J \\
638 %\label{c2}
639 \Theta_{p}\in \mathbb{N} , &\forall p \in P\\
640 U_{p} \in \{0,1\}, &\forall p \in P \\
641 X_{j} \in \{0,1\}, &\forall j \in J
642 \end{array}
643 \right.
644 \end{equation}
645
646
647
648 \begin{itemize}
649 \item $X_{j}$  : indicates whether or  not the sensor  $j$ is actively
650   sensing in the round (1 if yes and 0 if not);
651 \item $\Theta_{p}$  : {\it overcoverage}, the number  of sensors minus
652   one that are covering the primary point $p$;
653 \item $U_{p}$  : {\it undercoverage},  indicates whether or  not the primary point
654   $p$ is being covered (1 if not covered and 0 if covered).
655 \end{itemize}
656
657 The first group  of constraints indicates that some  primary point $p$
658 should be covered by at least one  sensor and, if it is not always the
659 case,  overcoverage  and  undercoverage  variables  help  balancing  the
660 restriction  equations by taking  positive values.  There are  two main         
661 objectives.  First, we limit the overcoverage of primary points in order to
662 activate a minimum number of sensors.  Second we prevent the absence of monitoring on
663  some parts of the subregion by  minimizing the undercoverage.   The
664 weights  $w_\theta$  and  $w_U$  must  be properly  chosen  so  as  to
665 guarantee that  the maximum number  of points are covered  during each
666 round.
667  
668
669 \section{Simulation Results and Analysis}
670 \label{exp}
671 \subsection{Simulation framework, energy consumption model and performance metrics}
672 In this subsection, we conducted  a series of simulations to evaluate the
673 efficiency and the relevance of our protocol DiLCO,  using the  discrete event
674 simulator  OMNeT++  \cite{varga}. The simulation parameters are summarized in
675 Table~\ref{table3}
676
677 \begin{table}[ht]
678 \caption{Relevant parameters for network initializing.}
679 % title of Table
680 \centering
681 % used for centering table
682 \begin{tabular}{c|c}
683 % centered columns (4 columns)
684       \hline
685 %inserts double horizontal lines
686 Parameter & Value  \\ [0.5ex]
687    
688 %Case & Strategy (with Two Leaders) & Strategy (with One Leader) & Simple Heuristic \\ [0.5ex]
689 % inserts table
690 %heading
691 \hline
692 % inserts single horizontal line
693 Sensing  Field  & $(50 \times 25)~m^2 $   \\
694 % inserting body of the table
695 %\hline
696 Nodes Number &  50, 100, 150, 200 and 250~nodes   \\
697 %\hline
698 Initial Energy  & 500-700~joules  \\  
699 %\hline
700 Sensing Period & 60 Minutes \\
701 $E_{thr}$ & 36 Joules\\
702 $R_s$ & 5~m   \\     
703 %\hline
704 $w_{\Theta}$ & 1   \\
705 % [1ex] adds vertical space
706 %\hline
707 $w_{U}$ & $|P^2|$
708 %inserts single line
709 \end{tabular}
710 \label{table3}
711 % is used to refer this table in the text
712 \end{table}
713
714 25 simulation runs are performed with different network topologies. The results presented hereafter are the average of these 25 runs. 
715 We  performed  simulations for five different densities varying from 50 to 250~nodes. Experimental results are obtained from  randomly generated networks in which  nodes are deployed over a  $(50 \times 25)~m^2 $ sensing field. More precisely, the deployment is controlled at a coarse scale in order to ensure that the deployed nodes can cover the sensing field with the given sensing range.\\
716   
717 Our DiLCO protocol is declined into five versions: DiLCO-2, DiLCO-4, DiLCO-8, DiLCO-16, and DiLCO-32, corresponding  to $2$, $4$, $8$, $16$ or $32$ subregions (leaders).  
718
719 We use an energy consumption model proposed by~\cite{ChinhVu} and based on ~\cite{raghunathan2002energy} with slight modifications.
720 The energy consumption for sending/receiving the packets is added whereas the part related to the sensing range is removed because we consider a fixed sensing range.
721 % We are took into account the energy consumption needed for the high computation during executing the algorithm on the sensor node. 
722 %The new energy consumption model will take into account the energy consumption for communication (packet transmission/reception), the radio of the sensor node, data sensing, computational energy of Micro-Controller Unit (MCU) and high computation energy of MCU. 
723 %revoir la phrase
724
725 For our energy consumption model, we refer to the sensor node (Medusa II) which uses Atmels AVR ATmega103L microcontroller~\cite{raghunathan2002energy}. The typical architecture of a sensor is composed of four subsystems : the MCU subsystem which is capable of computation, communication subsystem (radio) which is responsible for
726 transmitting/receiving messages, sensing subsystem that collects data, and the power supply which  powers the complete sensor node ~\cite{raghunathan2002energy}. Each of the first three subsystems can be turned on or off depending on the current status of the sensor. Energy consumption (expressed in milliWatt per second)  for the different status of the sensor is summarized in Table~\ref{table4}. The energy needed to send or receive a 1-bit is equal to $0.2575 mW$.
727
728 \begin{table}[ht]
729 \caption{The Energy Consumption Model}
730 % title of Table
731 \centering
732 % used for centering table
733 \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}
734 % centered columns (4 columns)
735       \hline
736 %inserts double horizontal lines
737 Sensor mode & MCU   & Radio & Sensing & Power (mWs) \\ [0.5ex]
738 \hline
739 % inserts single horizontal line
740 Listening & ON & ON & ON & 20.05 \\
741 % inserting body of the table
742 \hline
743 Active & ON & OFF & ON & 9.72 \\
744 \hline
745 Sleep & OFF & OFF & OFF & 0.02 \\
746 \hline
747 Computation & ON & ON & ON & 26.83 \\
748 %\hline
749 %\multicolumn{4}{|c|}{Energy needed to send/receive a 1-bit} & 0.2575\\
750  \hline
751 \end{tabular}
752
753 \label{table4}
754 % is used to refer this table in the text
755 \end{table}
756
757 For sake of simplicity we ignore the energy needed to turn on the
758 radio, to start up the sensor node, the transition from mode to another, etc. 
759 %We also do not consider the need of collecting sensing data. PAS COMPRIS
760 Thus, when a sensor becomes active (i.e., it already decides it's status), it can turn its radio off to save battery. DiLCO protocol uses two types of packets for communication. The size of the INFO-Packet and Status-Packet are 112 bits and 24 bits respectively. 
761 The value of energy spent to send a 1-bit-content message is obtained by using the equation in ~\cite{raghunathan2002energy} to calculate the energy cost for transmitting messages and we propose the same value for receiving the packets.
762
763 The initial energy of each node is randomly set in the interval $[500-700]$.  Each  sensor  node will  not participate in the next round if its remaining energy is less than $E_{th}=36 Joules$, the minimum energy needed for the node to stay alive during one round. This value has been computed by multiplying the energy consumed in active state (9.72 mWs) by the time in second for one round (3600 seconds). According to the interval of initial energy, a sensor may be alive during at most 20 rounds.\\ 
764
765 In the simulations, we introduce the following performance metrics to evaluate the efficiency of our approach: 
766
767 \begin{enumerate}[i)]
768   
769 \item {{\bf Coverage Ratio (CR)}:} the coverage ratio measures how much the area of a sensor field is  covered. In our case, we treated the sensing fields as a grid, and used each grid point as a sample point
770 for calculating the coverage. The coverage ratio can be calculated by:
771 \begin{equation*}
772 \scriptsize
773 \mbox{CR}(\%) = \frac{\mbox{$n^t$}}{\mbox{$N$}} \times 100.
774 \end{equation*}
775 Where: $n^t$ is the number of covered grid points by the active sensors of all subregions during round $t$ in the current sensing phase and $N$ is total number of grid points in the sensing field of the network.
776 %The accuracy of this method depends on the distance between grids. In our
777 %simulations, the sensing field has been divided into 50 by 25 grid points, which means
778 %there are $51 \times 26~ = ~ 1326$ points in total.
779 % Therefore, for our simulations, the error in the coverage calculation is less than ~ 1 $\% $.
780
781 \item{{\bf Number of Active Sensors Ratio(ASR)}:} It is important to have as few active nodes as possible in each round,
782 in  order to  minimize  the communication  overhead  and maximize  the
783 network lifetime. The Active Sensors Ratio is defined as follows:
784 \begin{equation*}
785 \scriptsize
786 \mbox{ASR}(\%) =  \frac{\sum\limits_{r=1}^R \mbox{$A_r^t$}}{\mbox{$S$}} \times 100 .
787 \end{equation*}
788 Where: $A_r^t$ is the number of active sensors in the subregion $r$ during round $t$ in the current sensing phase, $S$ is the total number of sensors in the network, and $R$ is the total number of the subregions in the network.
789
790 \item {{\bf Network Lifetime}:} we define the network lifetime as the time until the coverage ratio drops below a predefined threshold. We denoted by $Lifetime95$ (respectively  $Lifetime50$) as the amount of  time during which  the network  can  satisfy an area  coverage greater than $95\%$ (repectively $50\%$). We assume that the network
791 is alive  until all  nodes have  been drained of  their energy  or the
792 sensor network becomes disconnected . Network connectivity is important because an
793 active sensor node without  connectivity towards a base station cannot
794 transmit information on an event in the area that it monitors.
795  
796
797 \item {{\bf Energy Consumption}:}
798
799  Energy Consumption (EC) can be seen as the total energy consumed by the sensors during the $Lifetime95$ or $Lifetime50$ divided by the number of rounds. The EC can be computed as follow: \\
800  \begin{equation*}
801 \scriptsize
802 \mbox{EC} =  \frac{\mbox{$\sum\limits_{d=1}^D \left( E^c_d + E^l_d + E^a_d + E^s_d + E^p_d \right)$ }}{\mbox{$D$}}   .
803 \end{equation*}
804
805 %\begin{equation*}
806 %\scriptsize
807 %\mbox{EC} =  \frac{\mbox{$\sum\limits_{d=1}^D E^c_d$}}{\mbox{$D$}} + \frac{\mbox{$\sum\limits_{d=1}^D %E^l_d$}}{\mbox{$D$}} + \frac{\mbox{$\sum\limits_{d=1}^D E^a_d$}}{\mbox{$D$}} + %\frac{\mbox{$\sum\limits_{d=1}^D E^s_d$}}{\mbox{$D$}}.
808 %\end{equation*}
809
810 Where: D is the number of rounds during $Lifetime95$ or $Lifetime50$. 
811 The total energy consumed by the sensors (EC) comes through taking into consideration four main energy factors, which are $E^c_d$, $E^l_d$, $E^a_d$, $E^s_d$ and $E^p_d$.
812 The energy consumption $E^c_d$ for wireless  communications  is  calculated by taking into account the  energy spent by  all the nodes while  transmitting and
813 receiving  packets during round $d$. The $E^l_d$ represents the energy consumed by all the sensors during the listening mode before taking the decision to go Active or Sleep in round $d$. $E^a_d$ and $E^s_d$  refer to energy consumed in the active mode or in the sleeping mode. The $E^p_d$ refers to energy consumed by the computation (processing) to solve the integer program.
814
815 %\item {Network Lifetime:} we  have defined the network  lifetime as the  time until all
816 %nodes  have  been drained  of  their  energy  or each  sensor  network monitoring  an area has become  disconnected.
817
818
819
820 \item {{\bf Execution Time}:} a  sensor  node has  limited  energy  resources  and computing  power,
821 therefore it is important that the proposed algorithm has the shortest
822 possible execution  time. The energy of  a sensor node  must be mainly
823 used   for  the  sensing   phase,  not   for  the   pre-sensing  ones.   
824   
825 \item {{\bf Stopped simulation runs}:} A simulation
826 ends  when the  sensor network  becomes
827 disconnected (some nodes are dead and are not able to send information to the base station). We report the number of simulations that are stopped due to network disconnections and for which round it occurs.
828
829 \end{enumerate}
830
831
832
833 \subsection{Performance Comparison for differnet subregions}
834 \label{sub1}
835 In this subsection, we are studied the performance of our DiLCO protocol for a different number of subregions (Leaders).
836 The DiLCO-1 protocol is a centralized approach on all the area of the interest, while  DiLCO-2, DiLCO-4, DiLCO-8, DiLCO-16 and DiLCO-32 are distributed on two, four, eight, sixteen, and thirty-two subregions respectively. We did not take the DiLCO-1 protocol in our simulation results because it need high execution time to give the decision leading to consume all it's energy before producing the solution for optimization problem.
837
838 \subsubsection{Coverage Ratio} 
839 In this experiment, Figure~\ref{fig3} shows the average coverage ratio for 150 deployed nodes.  
840 \parskip 0pt    
841 \begin{figure}[h!]
842 \centering
843  \includegraphics[scale=0.5] {R1/CR.pdf} 
844 \caption{The impact of the number of rounds on the coverage ratio for 150 deployed nodes}
845 \label{fig3}
846 \end{figure} 
847
848 It can be seen that the DiLCO protocol (with 4, 8, 16 and 32 subregions) gives nearly similar coverage ratios during  the first thirty rounds.  
849 DiLCO-2 protocol gives near similar coverage ratio with other ones for first 10 rounds and then decreased until the died of the network in the round $18^{th}$ because it consume more energy with the effect of the network disconnection. 
850 As shown in the figure ~\ref{fig3}, as the number of subregions increases ,  the coverage preservation for area of interest increases for a larger number of rounds. Coverage ratio decreases when the number of rounds increases due to dead nodes. Although  some nodes are dead,
851 thanks to  DiLCO-8,  DiLCO-16 and  DiLCO-32 protocols,  other nodes are  preserved to  ensure the coverage. Moreover, when  we have a dense sensor network, it leads to maintain the  coverage for a larger number of rounds. DiLCO-8,  DiLCO-16 and  DiLCO-32 protocols are
852 slightly more efficient than other protocols, because they subdivides
853 the area of interest into 8, 16 and 32~subregions if one of the subregions becomes disconnected, the coverage may be still ensured in the remaining subregions.
854
855 \subsubsection{Active Sensors Ratio} 
856  Figure~\ref{fig4} shows the average active nodes ratio for 150 deployed nodes.
857 \begin{figure}[h!]
858 \centering
859 \includegraphics[scale=0.5]{R1/ASR.pdf}  
860 \caption{The impact of the number of rounds on the active sensors ratio for 150 deployed nodes }
861 \label{fig4}
862 \end{figure} 
863 The results presented in figure~\ref{fig4} show  the increase in the number of subregions led to increase in the number of active nodes. The DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols have a larger number of active nodes but it preserve the coverage for a larger number of rounds. The  advantage of the DiLCO-16, and DiLCO-32 protocols are that even if a network is disconnected in one subregion, the other ones usually continues the optimization process, and this extends the lifetime of the network.
864
865 \subsubsection{The percentage of stopped simulation runs}
866 Figure~\ref{fig6} illustrates the percentage of stopped simulation runs per round for 150 deployed nodes. 
867 \begin{figure}[h!]
868 \centering
869 \includegraphics[scale=0.43]{R1/SR.pdf} 
870 \caption{The percentage of stopped simulation runs compared to the number of rounds for 150 deployed nodes }
871 \label{fig6}
872 \end{figure} 
873
874 It can be observed that the DiLCO-2  is the approach which stops first because it applied the optimization on only two subregions for the area of interest that is why it is first exhibits network disconnections.
875 Thus, as explained previously, in case of the DiLCO-16 and DiLCO-32 with several subregions the optimization effectively continues as long as a network in a subregion is still connected. This longer partial coverage optimization participates in extending the network lifetime. 
876
877 \subsubsection{The Energy Consumption}
878 We measure the energy consumed by the sensors during the communication, listening, computation, active, and sleep modes for different network densities and compare it for different subregions.  Figures~\ref{fig95} and ~\ref{fig50} illustrate the energy consumption for different network sizes for $Lifetime95$ and $Lifetime50$. 
879
880 \begin{figure}[h!]
881 \centering
882 \includegraphics[scale=0.5]{R1/EC95.pdf} 
883 \caption{The Energy Consumption for Lifetime95}
884 \label{fig95}
885 \end{figure} 
886
887
888 The results show that  DiLCO-16 and DiLCO-32 are the most competitive from the energy consumption point of view but as the network size increase the energy consumption increase compared with DiLCO-2,  DiLCO-4 and DiLCO-8. The other approaches have a  high energy  consumption  due  to  the energy consumed during the different modes of the sensor node.\\
889  
890 As shown in Figures~\ref{fig95} and ~\ref{fig50} , DiLCO-2 consumes more energy than the other versions of DiLCO, especially for large sizes of network. This is easy to understand since the bigger the number of sensors involved in the integer program, the larger the time computation to solve the optimization problem as well as the higher energy consumed during the communication.  
891 \begin{figure}[h!]
892 \centering
893 \includegraphics[scale=0.5]{R1/EC50.pdf} 
894 \caption{The Energy Consumption for Lifetime50}
895 \label{fig50}
896 \end{figure} 
897 In fact,  a distributed  method on the subregions greatly reduces the number of communications, the time of listening and computation so thanks to the partitioning of the initial network in several independent subnetworks. 
898
899 \subsubsection{Execution Time}
900 In this experiment, we study the the impact of the size of the network on the excution time of the our distributed optimization approach. Figure~\ref{fig8} gives the average execution times in seconds for the decision phase (solving of the optimization problem) during one round. They are given for the different approaches and various numbers of sensors. 
901 The original execution time is computed on a laptop DELL with intel Core i3 2370 M (2.4 GHz) processor (2 cores) and the MIPS (Million Instructions Per Second) rate equal to 35330. To be consistent with the use of a sensor node with Atmels AVR ATmega103L microcontroller (6 MHz) and a MIPS rate equal to 6 to run the optimization resolution, this time is multiplied by 2944.2 $\left( \frac{35330}{2} \times 6\right)$ and reported on Figure~\ref{fig8} for different network sizes.
902
903 \begin{figure}[h!]
904 \centering
905 \includegraphics[scale=0.5]{R1/T.pdf}  
906 \caption{Execution Time (in seconds)}
907 \label{fig8}
908 \end{figure} 
909
910
911 We can see from figure~\ref{fig8}, that the DiLCO-32 has very low execution times in comparison with other DiLCO versions, because it distributed on larger number of small subregions.  Conversely, the DiLCO-2 which requires to solve an optimization problem considering half  the nodes  in each subregion presents  high execution times.
912
913 The DiLCO-32 has more suitable times in the same time it turn on redundent nodes more.  We think that in distributed fashion the solving of the  optimization problem in a subregion can be tackled by sensor nodes. Overall, to be able to deal  with very large networks,  a distributed method is clearly required.
914
915
916 \subsubsection{The Network Lifetime}
917 In figure~\ref{figLT95} and \ref{figLT50}, network lifetime, $Lifetime95$ and $Lifetime50$ respectively, are illustrated for different  network sizes. 
918
919 \begin{figure}[h!]
920 \centering
921 \includegraphics[scale=0.5]{R1/LT95.pdf}  
922 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime95$}
923 \label{figLT95}
924 \end{figure} 
925 We see that the DiLCO-2 results in execution times that quickly become unsuitable for a sensor network as well as the energy consumed during the communication seems to be huge because it is distributed over only two subregions.
926
927 As highlighted by figures~\ref{figLT95} and \ref{figLT50}, the network lifetime obviously
928 increases when the size of the network increases, with  our DiLCO-16 protocol
929 that leads to the larger lifetime improvement. By choosing the best 
930 suited nodes, for each round, to cover the area of interest and by
931 letting the other ones sleep in order to be used later in next rounds,
932 our DiLCO-16 protocol efficiently extends  the network lifetime because the benefit from the optimization with 16 subregions is better than the DiLCO-32  with 32 subregion.  DilCO-32 protocol puts in active mode a larger number of sensor nodes especially near the bordes of the subdivisions.
933
934 Comparison shows that the DiLCO-16 protocol, which uses 16 leaders, is the best one because it is used less number of active nodes during the network lifetime compared with DiLCO-32. It also  means that distributing the protocol in each node and subdividing the sensing field into many subregions, which are managed independently and simultaneously, is the most relevant way to maximize the lifetime of a network.
935 \begin{figure}[h!]
936 \centering
937 \includegraphics[scale=0.5]{R1/LT50.pdf}  
938 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime50$}
939 \label{figLT50}
940 \end{figure} 
941
942 \subsection{Performance Study for Primary Point Models}
943 \label{sub2}
944 In this subsection, we are studied the performance of the DiLCO~16 approach for a different primary point models. The objective of this comparison is to select the suitable primary point model to be used by our DiLCO protocol. 
945
946 In this comparisons, our DiLCO-16 protocol are used with five models which are called Model~1( With 5 Primary Points), Model~2 ( With 9 Primary Points), Model~3 ( With 13 Primary Points), Model~4 ( With 17 Primary Points), and Model~5 ( With 21 Primary Points). 
947 \subsubsection{Coverage Ratio} 
948 In this experiment, we Figure~\ref{fig33} shows the average coverage ratio for 150 deployed nodes.  
949 \parskip 0pt    
950 \begin{figure}[h!]
951 \centering
952  \includegraphics[scale=0.5] {R2/CR.pdf} 
953 \caption{The impact of the number of rounds on the coverage ratio for 150 deployed nodes}
954 \label{fig33}
955 \end{figure} 
956 It is shown that all models provides a very near coverage ratios during the network lifetime, with very small superiority for the models with higher number of primary points.
957 Moreover, when the number of rounds increases, coverage
958 ratio produced by Model~3, Model~4 and Model~5 decreases in comparison with Model~1 and Model~2 due to the high energy consumption during the listening to take the decision after finishing optimization process for larger number of primary points. As shown in figure ~\ref{fig33}, Coverage ratio decreases when the number of rounds increases  due to dead nodes. Although  some nodes are dead,
959 thanks to  Model~2, which is slightly more efficient than other Models, because it is balanced between the number of rounds and the better coverage ratio in comparison with other Models.
960
961 \subsubsection{Active Sensors Ratio} 
962  Figure~\ref{fig44} shows the average active nodes ratio for 150 deployed nodes.
963 \begin{figure}[h!]
964 \centering
965 \includegraphics[scale=0.5]{R2/ASR.pdf}  
966 \caption{The impact of the number of rounds on the active sensors ratio for 150 deployed nodes }
967 \label{fig44}
968 \end{figure} 
969
970 The  results presented  in figure~\ref{fig44}  show the  superiority of
971 the proposed  Model 1, in comparison with the other Models. The
972 model with less number of primary points uses less active nodes than the other models, which uses a more number of primary points to represent the area of the sensor. According to the results that presented in figure~\ref{fig33}, we observe that although the Model~1 continue to a larger number of rounds, but it has less coverage ratio compared with other models.The advantage of the Model~2 approach is to use less number of active nodes for each round compared with Model~3,  Model~4 and Model~5, and this led to continue for a larger number of rounds with extending the network lifetime. Model~2 has a better coverage ratio compared to Model~1 and acceptable number of rounds.
973
974
975 \subsubsection{The percentage of stopped simulation runs}
976 In this study, we want to show the effect of increasing the primary points on the number of stopped simulation runs for each round. Figure~\ref{fig66} illustrates the percentage of stopped simulation
977 runs per round for 150 deployed nodes. 
978
979 \begin{figure}[h!]
980 \centering
981 \includegraphics[scale=0.5]{R2/SR.pdf} 
982 \caption{The percentage of stopped simulation runs compared to the number of rounds for 150 deployed nodes }
983 \label{fig66}
984 \end{figure} 
985
986 As shown in Figure~\ref{fig66}, when the number of primary points are increased, the percentage of the stopped simulation runs per rounds is increased. The reason behind the increase is the increase in the sensors dead when the primary points increases. We are observed that the Model~1 is a better than other models because it conserve more energy by turn on less number of sensors during the sensing phase, but in the same time it preserve the coverage with a less coverage ratio in comparison with other models. Model~2 seems to be more suitable to be used in wireless sensor networks.
987
988
989 \subsubsection{The Energy Consumption}
990 In this experiment, we study the effect of increasing the primary points to represent the area of the sensor on the energy consumed by the wireless sensor network for different network densities.  Figures~\ref{fig2EC95} and ~\ref{fig2EC50} illustrate the energy consumption for different network sizes for $Lifetime95$ and $Lifetime50$.
991 \begin{figure}[h!]
992 \centering
993 \includegraphics[scale=0.5]{R2/EC95.pdf} 
994 \caption{The Energy Consumption with $95\%-Lifetime$}
995 \label{fig2EC95}
996 \end{figure} 
997  
998 \begin{figure}[h!]
999 \centering
1000 \includegraphics[scale=0.5]{R2/EC50.pdf} 
1001 \caption{The Energy Consumption with $Lifetime50$}
1002 \label{fig2EC50}
1003 \end{figure} 
1004
1005 We see from the results presented in Figures~\ref{fig2EC95} and \ref{fig2EC50}, The energy consumed by the network for each round increases when the primary points increases, because the decision for optimization process will takes more time leads to consume more energy during the listening mode. The  results show  that the Model~1 is  the  most  competitive  from  the energy consumption point of view but the worst one from coverage ratio point of view. The other Models  have a high energy  consumption  due  to the increase in the primary points, which are led to increase the energy consumption during the listening mode before producing the solution by solving the optimization process. In fact, we see that the Model~2 is a good candidate to be used by wireless sensor network because It preserve a good coverage ratio and a suitable energy consumption in comparison with other models. 
1006
1007
1008 \subsubsection{Execution Time}
1009 In this experiment, we study the impact of the increase in primary points on the excution time of our DiLCO protocol. Figure~\ref{figt} gives the average execution times in seconds for the decision phase (solving of the optimization problem) during one round.  
1010
1011 \begin{figure}[h!]
1012 \centering
1013 \includegraphics[scale=0.5]{R2/T.pdf}  
1014 \caption{The Execution Time(s) vs The Number of Sensors }
1015 \label{figt}
1016 \end{figure} 
1017
1018 They  are given for  the different primary point models and
1019 various numbers of sensors. We can see from Figure~\ref{figt}, that the Model~1 has  lower execution time in comparison with other Models, because it used smaller number of primary points to represent the area of the sensor.  Conversely, the other primary point models  presents  higher  execution  times.
1020 Moreover, the Model~2 has more suitable times, coverage ratio, and saving energy ratio leads to continue for a larger number of rounds extending the network lifetime. We  think that a good primary point model, this one that balances between the coverage ratio and the number of rounds during the lifetime of the network.
1021
1022 \subsubsection{The Network Lifetime}
1023 Finally, we will study the effect of increasing the primary points on the lifetime of the network. In Figure~\ref{fig2LT95} and in Figure~\ref{fig2LT50}, network lifetime, $Lifetime95$ and $Lifetime50$ respectively, are illustrated for different network sizes. 
1024
1025 \begin{figure}[h!]
1026 \centering
1027 \includegraphics[scale=0.5]{R2/LT95.pdf}  
1028 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime95$}
1029 \label{fig2LT95}
1030 \end{figure} 
1031
1032
1033 \begin{figure}[h!]
1034 \centering
1035 \includegraphics[scale=0.5]{R2/LT50.pdf}  
1036 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime50$}
1037 \label{fig2LT50}
1038 \end{figure} 
1039
1040
1041 As  highlighted by figures~\ref{fig2LT95} and \ref{fig2LT50}, the network lifetime obviously
1042 increases when  the size  of the network  increases, with  our Model~1 that leads to the larger lifetime improvement.
1043 Comparison shows that the Model~1, which uses less number of primary points , is the best one because it is less energy consumption during the network lifetime. It is also the worst one from the point of view of coverage ratio. Our proposed Model~2 efficiently prolongs the network lifetime with a good coverage ratio in comparison with other models.
1044  
1045 \subsection{Performance Comparison for Different Approaches}
1046 Based on the results, which are conducted from previous two subsections, ~\ref{sub1} and \ref{sub2}, we are  found that Our DiLCO-16, and DiLCO-32 protocols with Model~2 are the best candidates to be compared with other two approches. The first approach, called DESK that proposed by ~\cite{ChinhVu}, which is a full distributed coverage algorithm. The second approach, called GAF ~\cite{xu2001geography}, consists in dividing the region into fixed squares.   During the  decision phase,  in  each square,  one sensor  is chosen to remain on during the sensing phase time. 
1047
1048 \subsubsection{Coverage Ratio} 
1049 In this experiment, Figure~\ref{fig333} shows  the average coverage ratio for 150 deployed nodes. 
1050  
1051 \parskip 0pt    
1052 \begin{figure}[h!]
1053 \centering
1054  \includegraphics[scale=0.5] {R3/CR.pdf} 
1055 \caption{The coverage ratio for 150 deployed nodes}
1056 \label{fig333}
1057 \end{figure} 
1058
1059 It is shown that DESK and GAF provides a
1060 a little better coverage ratio with 99.99\% and 99.91\% against 99.1\% and 99.2\% produced by DiLCO-16 and DiLCO-32 for the lowest number of rounds. This is due to the fact that our DiLCO protocol versions  put in sleep mode redundant sensors using optimization (which lightly decreases the coverage ratio) while there are more nodes are active in the case of DESK and GAF.
1061
1062 Moreover, when the number of rounds increases, coverage ratio produced by DESK and GAF protocols decreases. This is due to dead nodes. However, Our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols maintains almost a good coverage. This is because it optimize the coverage and the lifetime in wireless sensor network by selecting the best representative sensor nodes to take the reponsibilty of coverage during the sensing phase and this will leads to continue for a larger number of rounds and prolonging the network lifetime; although some nodes are dead, sensor activity scheduling of our protocol chooses other nodes to ensure the coverage of the area of interest. 
1063
1064 \subsubsection{Active Sensors Ratio} 
1065 It is important to have as few active nodes as possible in each round,
1066 in  order to  minimize the energy consumption and maximize the network lifetime. Figure~\ref{fig444} shows the average active nodes ratio for 150 deployed nodes. 
1067
1068 \begin{figure}[h!]
1069 \centering
1070 \includegraphics[scale=0.5]{R3/ASR.pdf}  
1071 \caption{The active sensors ratio for 150 deployed nodes }
1072 \label{fig444}
1073 \end{figure} 
1074
1075 The results presented in figure~\ref{fig444} show the superiority of the proposed DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols, in comparison with the other approaches.  We can observe that DESK and GAF have 37.5 \% and 44.5 \% active nodes and our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols competes perfectly with only 17.4 \%, 24.8 \% and 26.8 \%  active nodes for the first 14 rounds. Then as the number of rounds increases our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols have larger number of active nodes in comparison with DESK and GAF, especially from round $35^{th}$ because they give a better coverage ratio than other approaches. We see that the DESK and GAF have less number of active nodes beginning at the rounds $35^{th}$ and $32^{th}$ because there are many nodes are died due to the high energy consumption by the redundant nodes during the sensing phase. 
1076
1077 \subsubsection{The percentage of stopped simulation runs}
1078 The results presented in this experiment, is to show the comparison of our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols with other two approaches from the point of view the stopped simulation runs per round.
1079 Figure~\ref{fig666} illustrates the percentage of stopped simulation
1080 runs per round for 150 deployed nodes. 
1081 \begin{figure}[h!]
1082 \centering
1083 \includegraphics[scale=0.5]{R3/SR.pdf} 
1084 \caption{The percentage of stopped simulation runs compared to the number of rounds for 150 deployed nodes }
1085 \label{fig666}
1086 \end{figure} 
1087 It can be observed that the DESK is the approach, which stops first because it consumes more energy for communication as well as it turn on a large number of redundant nodes during the sensing phase. Our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols have less stopped simulation runs in comparison with DESK and GAF because it distributed the optimization on several subregions in order to optimize the coverage and the lifetime of the network by activating a less number of nodes during the sensing phase leading to extend the network lifetime and coverage preservation.The optimization effectively continues as long as a network in a subregion is still connected.
1088
1089 \subsubsection{The Energy Consumption}
1090 In this experiment, we study the effect of the energy consumed by the wireless sensor network during the communication, computation, listening, active, and sleep modes for different network densities and compare it with other approaches. Figures~\ref{fig3EC95} and ~\ref{fig3EC50} illustrate the energy consumption for different network sizes for $Lifetime95$ and $Lifetime50$. 
1091
1092 \begin{figure}[h!]
1093 \centering
1094 \includegraphics[scale=0.5]{R3/EC95.pdf} 
1095 \caption{The Energy Consumption with $95\%-Lifetime$}
1096 \label{fig3EC95}
1097 \end{figure} 
1098
1099 \begin{figure}[h!]
1100 \centering
1101 \includegraphics[scale=0.5]{R3/EC50.pdf} 
1102 \caption{The Energy Consumption with $Lifetime50$}
1103 \label{fig3EC50}
1104 \end{figure} 
1105
1106 The results show that our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols are the most competitive from the energy consumption point of view. The other approaches have a high energy consumption due to activating a larger number of redundant nodes as well as the energy consumed during the different modes of sensor nodes. In fact,  a distributed  method on the subregions greatly reduces the number of communications and the time of listening so thanks to the partitioning of the initial network into several independent subnetworks. 
1107
1108 \subsubsection{The Network Lifetime}
1109 In this experiment, we are observed the superiority of our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols against other two approaches in prolonging the network lifetime. In figures~\ref{fig3LT95} and \ref{fig3LT50}, network lifetime, $Lifetime95$ and $Lifetime50$ respectively, are illustrated for different network sizes.  
1110
1111 \begin{figure}[h!]
1112 \centering
1113 \includegraphics[scale=0.5]{R3/LT95.pdf}  
1114 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime95$}
1115 \label{fig3LT95}
1116 \end{figure}
1117
1118
1119 \begin{figure}[h!]
1120 \centering
1121 \includegraphics[scale=0.5]{R3/LT50.pdf}  
1122 \caption{The Network Lifetime for $Lifetime50$}
1123 \label{fig3LT50}
1124 \end{figure} 
1125
1126 As highlighted by figures~\ref{fig3LT95} and \ref{fig3LT50}, the network lifetime obviously
1127 increases when the size of the network increases, with our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols
1128 that leads to maximize the lifetime of the network compared with other approaches. 
1129 By choosing the best suited nodes, for each round, by optimizing the coverage and lifetime of the network to cover the area of interest and by letting the other ones sleep in order to be used later in next rounds, our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols efficiently prolonges the network lifetime. 
1130 Comparison shows that our DiLCO-16 and DiLCO-32 protocols, which are used distributed optimization over the subregions, is the best one because it is robust to network disconnection during the network lifetime as well as it consume less energy in comparison with other approaches. It also means that distributing the algorithm in each node and subdividing the sensing field into many subregions, which are managed
1131 independently and simultaneously, is the most relevant way to maximize the lifetime of a network.
1132
1133 \section{Conclusion and Future Works}
1134 \label{sec:conclusion}
1135
1136 In this paper, we have  addressed the problem of the coverage and the lifetime
1137 optimization in wireless  sensor networks. This is a key issue as
1138 sensor nodes have limited resources in terms of memory,  energy and
1139 computational power. To cope with this problem, the field of sensing
1140 is divided into smaller subregions using the concept of divide-and-conquer method, and then a DiLCO protocol for optimizing the coverage and lifetime performances in each subregion.
1141 The proposed protocol combines two efficient techniques:  network
1142 leader election and sensor activity scheduling, where the challenges
1143 include how to select the  most efficient leader in each subregion and
1144 the best representative active nodes that will optimize the network lifetime
1145 while  taking the responsibility of covering the corresponding
1146 subregion. The network lifetime in each subregion is divided into
1147 rounds, each round consists  of four phases: (i) Information Exchange,
1148 (ii) Leader Election, (iii) an optimization-based Decision in order to
1149 select the  nodes remaining  active for  the  last phase,  and  (iv)
1150 Sensing.  The  simulations show the relevance  of the proposed DiLCO
1151 protocol in terms of lifetime, coverage ratio, active sensors ratio, energy consumption, execution time, and the number of stopped simulation runs due to network disconnection. Indeed, when
1152 dealing with large and dense wireless sensor networks, a distributed
1153 approach like the one we are proposed allows to reduce the difficulty of a
1154 single global optimization problem by partitioning it in many smaller
1155 problems, one per subregion, that can be solved more easily.
1156
1157 In future work, we plan to study  and propose a coverage optimization protocol, which
1158 computes  all active sensor schedules in one time, using
1159 optimization  methods. The round  will still consist of 4 phases, but the
1160   decision phase will compute the schedules for several sensing phases
1161   which, aggregated together, define a kind of meta-sensing phase.
1162 The computation of all cover sets in one time is far more
1163 difficult, but will reduce the communication overhead.
1164 % use section* for acknowledgement
1165 %\section*{Acknowledgment}
1166
1167
1168
1169
1170 %% \linenumbers
1171
1172 %% main text
1173 %\section{}
1174 %\label{}
1175
1176 %% The Appendices part is started with the command \appendix;
1177 %% appendix sections are then done as normal sections
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1179
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1182
1183 %% If you have bibdatabase file and want bibtex to generate the
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1188
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1190 %% TeX file.
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1192   \bibliography{elsarticle-template-num}
1193   
1194 \end{document}
1195
1196 %%\bibitem{}
1197
1198 %\end{thebibliography}
1199 %\end{document}
1200 \endinput
1201 %%
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