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no more rounds and no more iffalse.... and no more ali !!!
[Sensornets15.git] / Example2.tex
1 \documentclass[a4paper,twoside]{article}
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18
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22
23 \begin{document}
24
25 %\title{Authors' Instructions  \subtitle{Preparation of Camera-Ready Contributions to SCITEPRESS Proceedings} }
26
27 \title{Distributed Lifetime Coverage Optimization Protocol \\in Wireless Sensor Networks}
28
29 \author{\authorname{Ali Kadhum Idrees, Karine Deschinkel, Michel Salomon, and Rapha\"el Couturier}
30 \affiliation{FEMTO-ST Institute, UMR 6174 CNRS, University of Franche-Comte, Belfort, France}
31 %\affiliation{\sup{2}Department of Computing, Main University, MySecondTown, MyCountry}
32 \email{ali.idness@edu.univ-fcomte.fr, $\lbrace$karine.deschinkel, michel.salomon, raphael.couturier$\rbrace$@univ-fcomte.fr}
33 %\email{\{f\_author, s\_author\}@ips.xyz.edu, t\_author@dc.mu.edu}
34 }
35
36 \keywords{Wireless   Sensor   Networks,   Area   Coverage,   Network   lifetime,
37 Optimization, Scheduling.}
38
39 \abstract{One  of the fundamental  challenges in  Wireless Sensor  Networks (WSNs)  is the
40 coverage preservation and the extension of the network lifetime continuously and
41 effectively when  monitoring a  certain area (or  region) of interest.   In this
42 paper, a Distributed Lifetime Coverage Optimization protocol (DiLCO) to maintain
43 the  coverage  and  to improve  the  lifetime  in  wireless sensor  networks  is
44 proposed.   The  area of  interest  is first  divided  into  subregions using  a
45 divide-and-conquer  method and  then the  DiLCO protocol  is distributed  on the
46 sensor nodes  in each  subregion. The DiLCO  combines two  efficient techniques:
47 leader election  for each subregion, followed by  an optimization-based planning
48 of activity  scheduling decisions for  each subregion. The proposed  DiLCO works
49 into periods during which a small  number of nodes, remaining active for sensing,
50 is selected to ensure coverage so as to maximize the lifetime of wireless sensor
51 network.   Each  period  consists   of  four  phases:  (i)~Information  Exchange,
52 (ii)~Leader Election, (iii)~Decision, and (iv)~Sensing.  The decision process is
53 carried out  by a leader node,  which solves an integer  program.  Compared with
54 some existing protocols, simulation results  show that the proposed protocol can
55 prolong the network lifetime and improve the coverage performance effectively.}
56
57 \onecolumn \maketitle \normalsize \vfill
58
59 \section{\uppercase{Introduction}}
60 \label{sec:introduction}
61 \noindent 
62 Energy efficiency is very important issue in WSNs since sensors are powered by  batteries. Therefore, reducing energy consumption and extending network lifetime are the main challenges in the design of WSNs. One of  the major scientific research challenges in WSNs,  which has been  addressed by a  large amount of literature  during the last few  years, is the design  of energy efficient approaches  for coverage and connectivity~\cite{conti2014mobile}.
63 Coverage reflects how well a sensor field is monitored. The most discussed coverage problems in literature can be classified
64 into three types \cite{li2013survey}: area coverage (where every
65 point inside an area is to be monitored), target coverage (where the main objective is to cover only a finite number of discrete
66 points  called targets), and barrier coverage (the problem of preventing an intruder from entering a region of interest is referred to as the barrier coverage).
67  It is required to monitor the area of interest efficiently~\cite{Nayak04}, but in the same time  the power consumption should be minimized. Sensor nodes runs on batteries with limited capacities~\cite{Sudip03}  and it is impossible, difficult or expensive to recharge and/or replace batteries in  remote, hostile,  or  unpractical environments. Therefore, it is desired that the WSNs are deployed with high densities so as to exploit the overlapping sensing regions of some  sensor nodes to save energy by turning off some of them during the sensing phase to prolong the network lifetime.
68
69 In this paper we concentrate on the area coverage problem with the objective of
70 maximizing the  network lifetime by using DiLCO protocol to maintain the coverage and to improve  the  lifetime  in  WSNs. The  area of interest is divided into subregions using divide-and-conquer method and an activity scheduling for sensor nodes is planned by the elected leader in each subregion. In fact,  the nodes in a subregion can be seen as a cluster  where each node sends  sensing data to  the cluster head or  the sink node.  Furthermore, the  activities in a subregion/cluster can  continue even if another  cluster stops due  to too  many node  failures.  Our  DiLCO protocol considers periods, where  a period starts with a discovery phase to exchange information between sensors of the subregion, in order to choose in a suitable manner a sensor  node (the leader) to carry out the coverage strategy.  Our DiLCO protocol involves solving an integer program, which provides the activation of the sensors for the sensing phase of the current period.
71
72 The remainder of the paper is organized as follows. The next section reviews  the related  work  in  the field.  Section~\ref{sec:The DiLCO Protocol Description} is devoted to the DiLCO protocol Description. Section~\ref{cp}  gives the coverage model
73 formulation which is used to schedule the activation of sensors.
74 Section~\ref{sec:Simulation Results and Analysis} shows the simulation results.  Finally, we give concluding remarks and some suggestions for
75 future works in Section~\ref{sec:Conclusion and Future Works}.
76
77 \section{\uppercase{Literature Review}}
78 \label{sec:Literature Review}
79 \noindent In this section, we summarize some related works regarding coverage lifetime maximization and scheduling, and distinguish our DiLCO protocol from the works presented in the literature. 
80 \iffalse
81 The work presented in~\cite{luo2014parameterized,tian2014distributed} tries to solve the target coverage problem so as to extend the network lifetime since it is easy to verify the coverage status of discreet target.
82 %Je ne comprends pas la phrase ci-dessus
83 The work proposed in~\cite{kim2013maximum} considers the barrier-coverage problem in WSNs. The final goal is to maximize the network lifetime such that any penetration of the intruder is detected.
84 %inutile de parler de ce papier car il concerne barrier coverage
85 In \cite{ChinhVu},  the authors propose a localized and distributed greedy algorithm named DESK for generating non-disjoint cover sets which provide the k-coverage for the whole network. 
86 Our Work in~\cite{idrees2014coverage} proposes 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 are considered only distributing the coverage protocol over two subregions.  
87
88 The work presented in ~\cite{Zhang} focuses on a distributed clustering method, which aims to extend the network lifetime, while the coverage is ensured.
89
90 The work proposed by \cite{qu2013distributed} considers the coverage problem in WSNs where each sensor has variable sensing radius. The final objective is to maximize the network coverage lifetime in WSNs.
91 \fi
92
93 \iffalse
94 Casta{\~n}o et al.~\cite{castano2013column} proposed a multilevel approach based on column generation (CG) to  extend the network lifetime with connectivity and coverage constraints. They are included  two heuristic methods  within the CG framework so as to accelerate the solution process. 
95 In \cite{diongue2013alarm}, diongue is proposed an energy Aware sLeep scheduling AlgoRithm for lifetime maximization in WSNs (ALARM) algorithm for coverage lifetime maximization in wireless sensor networks. ALARM is sensor node scheduling approach for lifetime maximization in WSNs in which it schedule redundant nodes according to the weibull distribution  taking into consideration frequent nodes failure.
96 Yu et al.~\cite{yu2013cwsc} presented a connected k-coverage working sets construction
97 approach (CWSC) to maintain k-coverage and connectivity. This approach try to select the minimum number of connected sensor nodes that can provide k-coverage ($k \geq 1$).
98 In~\cite{cheng2014achieving}, the authors are presented a unified sensing architecture for duty cycled sensor networks, called uSense, which comprises three ideas: Asymmetric Architecture, Generic Switching and Global Scheduling. The objective is to  provide a flexible and efficient coverage in sensor networks.
99
100 In~\cite{yang2013energy}, the authors are investigated full area coverage problem
101 under the probabilistic sensing model in the sensor networks. %They are designed $\varepsilon-$full area coverage optimization (FCO) algorithm to select a subset of sensors to provide probabilistic area coverage dynamically so as to extend the network lifetime.
102 In \cite{xu2001geography}, Xu et al. proposed a Geographical Adaptive Fidelity (GAF) algorithm, 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.
103
104 The main contributions of our DiLCO Protocol can be summarized as follows:
105 (1) The distributed optimization over the subregions in the area of interest, 
106 (2) The distributed dynamic leader election at each round by each sensor node in the subregion, 
107 (3) The primary point coverage model to represent each sensor node in the network, 
108 (4) 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,
109 (5) The improved energy consumption model.
110
111 \fi
112
113 \section{ The DiLCO Protocol Description}
114 \label{sec:The DiLCO Protocol Description}
115
116 \noindent 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 leader election and sensor activity scheduling for coverage preservation and energy conservation continuously and efficiently to maximize the lifetime in the network.  
117 \iffalse The main features of our DiLCO protocol:
118 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.
119 \fi
120 \subsection{ Assumptions and Models}
121 \noindent We consider  a randomly and  uniformly deployed network  consisting of
122 static  wireless sensors. The  wireless sensors  are deployed  in high
123 density to ensure initially a high coverage ratio of the interested area. We
124 assume that  all nodes are  homogeneous in terms of  communication and
125 processing capabilities and heterogeneous in term of energy provision.
126 The  location  information is  available  to  the  sensor node  either
127 through hardware such as embedded GPS or through location discovery
128 algorithms. We consider a boolean  disk coverage model which is the most
129 widely used sensor coverage model in the literature. Each sensor has a
130 constant sensing range $R_s$. All space points within a disk centered
131 at the sensor with the radius of the sensing range is said to be
132 covered by this sensor. We also assume that the communication range $R_c \geq 2R_s$.
133 In  fact,   Zhang  and Zhou~\cite{Zhang05} proved that if the transmission range fulfills the
134 previous hypothesis, a complete coverage of a convex area implies
135 connectivity among the working nodes in the active mode.
136
137 \indent Instead of working with the coverage area, we consider for each
138 sensor a set of points called  primary points~\cite{idrees2014coverage}. We also assume that the
139 sensing disk defined  by a sensor is covered if all the primary points of
140 this sensor are covered.
141
142 \iffalse
143 By  knowing the  position (point  center: ($p_x,p_y$))  of  a wireless
144 sensor node  and its $R_s$,  we calculate the primary  points directly
145 based on the proposed model. We  use these primary points (that can be
146 increased or decreased if necessary)  as references to ensure that the
147 monitored  region  of interest  is  covered  by  the selected  set  of
148 sensors, instead of using all the points in the area.
149
150 \indent  We can  calculate  the positions of the selected primary
151 points in the circle disk of the sensing range of a wireless sensor
152 node (see figure~\ref{fig1}) as follows:\\
153 $(p_x,p_y)$ = point center of wireless sensor node\\  
154 $X_1=(p_x,p_y)$ \\ 
155 $X_2=( p_x + R_s * (1), p_y + R_s * (0) )$\\           
156 $X_3=( p_x + R_s * (-1), p_y + R_s * (0)) $\\
157 $X_4=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (1) )$\\
158 $X_5=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (-1 )) $\\
159 $X_6= ( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (0)) $\\
160 $X_7=( p_x + R_s *  (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (0))$\\
161 $X_8=( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $\\
162 $X_9=( p_x + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $\\
163 $X_{10}=( p_x + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
164 $X_{11}=( p_x + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2}), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
165 $X_{12}=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (\frac{\sqrt{2}}{2})) $\\
166 $X_{13}=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $.
167
168  \begin{figure}[h!]
169 \centering
170  \begin{multicols}{3}
171 \centering
172 %\includegraphics[scale=0.20]{fig21.pdf}\\~ ~ ~ ~ ~(a)
173 %\includegraphics[scale=0.20]{fig22.pdf}\\~ ~ ~ ~ ~(b)
174 \includegraphics[scale=0.25]{principles13.pdf}%\\~ ~ ~ ~ ~(c)
175 %\includegraphics[scale=0.10]{fig25.pdf}\\~ ~ ~(d)
176 %\includegraphics[scale=0.10]{fig26.pdf}\\~ ~ ~(e)
177 %\includegraphics[scale=0.10]{fig27.pdf}\\~ ~ ~(f)
178 \end{multicols} 
179 \caption{Wireless Sensor Node represented by 13 primary points}
180 %\caption{Wireless Sensor Node represented by (a)5, (b)9 and (c)13 primary points respectively}
181 \label{fig1}
182 \end{figure}
183
184 \fi
185
186 \subsection{The Main Idea}
187 \noindent The   area  of  interest   can  be  divided using the
188 divide-and-conquer strategy into smaller areas  called subregions and
189 then  our coverage  protocol  will be  implemented  in each  subregion
190 simultaneously. Our DiLCO protocol works in periods fashion as shown in figure~\ref{fig2}.
191 \begin{figure}[ht!]
192 \centering
193 \includegraphics[width=75mm]{FirstModel.pdf} % 70mm
194 \caption{DiLCO protocol}
195 \label{fig2}
196 \end{figure} 
197
198 %Modifier la figure pour faire apparaitre des periodes et dans le schema en bleu, indiquer sensing round au lieu de sensing tout seul.
199
200 Each period  is divided  into 4 phases  : Information  (INFO) Exchange,
201 Leader  Election, Decision,  and  Sensing.  For  each  period there  is
202 exactly one set cover responsible for the sensing task. This protocol is
203 more reliable  against an unexpected node failure  because it works
204 in periods. On the  one hand,  if a node failure is detected before
205 making the decision, the node will not participate to this phase, and,
206 on the other hand, if the  node failure occurs after the decision, the
207 sensing task of the network  will be temporarily affected: only during
208 the period of sensing until a new period starts, since a new set cover
209 will take charge of the sensing task in the next period.  The energy
210 consumption and some other constraints can easily be taken into
211 account since the sensors can update and then exchange  their
212 information (including their residual energy) at the beginning of each
213 period.  However,   the  pre-sensing  phases   (INFO  Exchange,  Leader
214 Election,  Decision) are energy  consuming for  some nodes,  even when
215 they do not  join the network to monitor the  area. 
216 We define two types of packets to be used by our DiLCO protocol.
217 %\begin{enumerate}[(a)]
218 \begin{itemize} 
219 \item INFO packet: sent by each sensor node to all the nodes inside a same subregion for information exchange.
220 \item ActiveSleep packet: sent by the leader to all the nodes in its subregion to inform them to be Active or Sleep during the sensing phase.
221 \end{itemize}
222 %\end{enumerate}
223
224 There are five status for each sensor node in the network :
225 %\begin{enumerate}[(a)] 
226 \begin{itemize} 
227 \item LISTENING: Sensor is waiting for a decision (to be active or not)
228 \item COMPUTATION: Sensor applies the optimization process as leader
229 \item ACTIVE: Sensor is active
230 \item SLEEP: Sensor is turned off
231 \item COMMUNICATION: Sensor is transmitting or receiving packet
232 \end{itemize}
233 %\end{enumerate}
234 %Below, we describe each phase in more details.
235 Algorithm 1 gives a brief description of the protocol applied by each sensor node (denoted by $s_j$ for a sensor node indexed by $j$).
236 Initially, the sensor node checks its remaining energy in order to participate in the current period. Each sensor node determines its position and its subregion based Embedded GPS  or Location Discovery Algorithm. After that, all the sensors collect position coordinates, remaining energy $RE_j$, sensor node id, and the number of its one-hop live neighbors during the information exchange. 
237 Then all the sensor nodes in the same subregion will select the leader based on the received informations. The selection criteria for the leader in order  of priority  are: larger number  of neighbours,  larger remaining  energy, and  then in  case of equality, larger index. After that, if the sensor node is leader, it will execute the integer program algorithm (see section~\ref{cp}) which provides a set of sensors planned to be active in the sensing round. As leader, it will send an Active-Sleep packet to each sensor in the same subregion to indicate it if it has to be active or not. On the contrary, if the sensor is not the leader, it will wait for the Active-Sleep packet to know its state for the sensing round.
238
239
240
241 \iffalse
242 \subsubsection{Information Exchange Phase}
243
244 Each sensor node $j$ sends its position, remaining energy $RE_j$, and
245 the number of neighbours  $NBR_j$ to all wireless sensor nodes in
246 its subregion by using an INFO packet and then listens to the packets
247 sent from  other nodes.  After that, each  node will  have information
248 about  all the  sensor  nodes in  the  subregion.  In  our model,  the
249 remaining energy corresponds to the time that a sensor can live in the
250 active mode.
251
252 \subsubsection{Leader Election Phase}
253 This  step includes choosing  the Wireless  Sensor Node  Leader (WSNL),
254 which  will  be  responsible  for executing  the coverage  algorithm.  Each
255 subregion  in  the   area  of  interest  will  select   its  own  WSNL
256 independently  for each  round.  All the  sensor  nodes cooperate  to
257 select WSNL.  The nodes in the  same subregion will  select the leader
258 based on  the received  information from all  other nodes in  the same
259 subregion.  The selection criteria  in order  of priority  are: larger
260 number  of neighbours,  larger remaining  energy, and  then in  case of
261 equality, larger index. 
262
263 \subsubsection{Decision phase}
264 The  WSNL will  solve an  integer  program (see  section~\ref{cp})  to
265 select which sensors will be  activated in the following sensing phase
266 to cover  the subregion.  WSNL will send  Active-Sleep packet  to each
267 sensor in the subregion based on the algorithm's results.
268
269
270 \subsubsection{Sensing phase}
271 Active  sensors  in the  round  will  execute  their sensing  task  to
272 preserve maximal  coverage in the  region of interest. We  will assume
273 that the cost  of keeping a node awake (or asleep)  for sensing task is
274 the same  for all wireless sensor  nodes in the  network.  Each sensor
275 will receive  an Active-Sleep  packet from WSNL  informing it  to stay
276 awake or to go to sleep  for a time  equal to  the period of  sensing until
277 starting a new round. Algorithm 1, which
278 will be executed by each node at the beginning of a round, explains how the
279 Active-Sleep packet is obtained.
280
281 \fi
282
283
284 \iffalse
285 \subsection{DiLCO protocol Algorithm}
286 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. 
287 \fi
288
289 \begin{algorithm}[h!]                
290  % \KwIn{all the parameters related to information exchange}
291 %  \KwOut{$winer-node$ (: the id of the winner sensor node, which is the leader of current round)}
292   \BlankLine
293   %\emph{Initialize the sensor node and determine it's position and subregion} \; 
294   
295   \If{ $RE_j \geq E_{R}$ }{
296       \emph{$s_j.status$ = COMMUNICATION}\;
297       \emph{Send $INFO()$ packet to other nodes in the subregion}\;
298       \emph{Wait $INFO()$ packet from other nodes in the subregion}\; 
299       %\emph{UPDATE $RE_j$ for every sent or received INFO Packet}\;
300       %\emph{ Collect information and construct the list L for all nodes in the subregion}\;
301       
302       %\If{ the received INFO Packet = No. of nodes in it's subregion -1  }{
303       \emph{LeaderID = Leader election}\;
304       \If{$ s_j.ID = LeaderID $}{
305         \emph{$s_j.status$ = COMPUTATION}\;
306         \emph{$\left\{\left(X_{1},\dots,X_{k},\dots,X_{J}\right)\right\}$ =
307           Execute Integer Program Algorithm($J$)}\;
308         \emph{$s_j.status$ = COMMUNICATION}\;
309         \emph{Send $ActiveSleep()$ to each node $k$ in subregion} \;
310         \emph{Update $RE_j $}\;
311       }   
312       \Else{
313         \emph{$s_j.status$ = LISTENING}\;
314         \emph{Wait $ActiveSleep()$ packet from the Leader}\;
315         % \emph{After receiving Packet, Retrieve the schedule and the $T$ rounds}\;
316         \emph{Update $RE_j $}\;
317       }  
318       %  }
319   }
320   \Else { Exclude $s_j$ from entering in the current sensing phase}
321   
322  %   \emph{return X} \;
323 \caption{DiLCO($s_j$)}
324 \label{alg:DiLCO}
325
326 \end{algorithm}
327
328 \iffalse
329 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
330 LISTENING mode. Thus, by entering the LISTENING mode at the beginning of each round,
331 sensor nodes still executing sensing task while participating in the leader election and decision phases. More specifically, The DiLCO protocol algorithm works as follow: 
332 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.
333 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.
334 \fi
335
336
337 \section{Coverage problem formulation}
338 \label{cp}
339
340 \indent   Our   model   is   based   on  the   model   proposed   by
341 \cite{pedraza2006} where the objective is  to find a maximum number of
342 disjoint  cover sets.   To accomplish  this goal,  authors  proposed an
343 integer program, which forces undercoverage and overcoverage of targets
344 to  become  minimal at  the  same  time.   They use  binary  variables
345 $x_{jl}$ to indicate  if sensor $j$ belongs to cover  set $l$.  In our
346 model,  we  consider  binary  variables $X_{j}$,  which  determine  the
347 activation of  sensor $j$ in the  sensing round. We also
348 consider  primary points  as targets.   The set  of primary  points is
349 denoted by $P$ and the set of sensors by $J$.
350
351 \noindent  For  a primary  point  $p$,  let  $\alpha_{jp}$ denote  the
352 indicator function of whether the point $p$ is covered, that is:
353 \begin{equation}
354 \alpha_{jp} = \left \{ 
355 \begin{array}{l l}
356   1 & \mbox{if the primary point $p$ is covered} \\
357  & \mbox{by sensor node $j$}, \\
358   0 & \mbox{otherwise.}\\
359 \end{array} \right.
360 %\label{eq12} 
361 \end{equation}
362 The number of active sensors that cover the primary point $p$ is equal
363 to $\sum_{j \in J} \alpha_{jp} * X_{j}$ where:
364 \begin{equation}
365 X_{j} = \left \{ 
366 \begin{array}{l l}
367   1& \mbox{if sensor $j$  is active,} \\
368   0 &  \mbox{otherwise.}\\
369 \end{array} \right.
370 %\label{eq11} 
371 \end{equation}
372 We define the Overcoverage variable $\Theta_{p}$ as:
373 \begin{equation}
374  \Theta_{p} = \left \{ 
375 \begin{array}{l l}
376   0 & \mbox{if the primary point}\\
377     & \mbox{$p$ is not covered,}\\
378   \left( \sum_{j \in J} \alpha_{jp} * X_{j} \right)- 1 & \mbox{otherwise.}\\
379 \end{array} \right.
380 \label{eq13} 
381 \end{equation}
382 \noindent More precisely, $\Theta_{p}$ represents the number of active
383 sensor  nodes  minus  one  that  cover the  primary  point  $p$.\\
384 The Undercoverage variable $U_{p}$ of the primary point $p$ is defined
385 by:
386 \begin{equation}
387 U_{p} = \left \{ 
388 \begin{array}{l l}
389   1 &\mbox{if the primary point $p$ is not covered,} \\
390   0 & \mbox{otherwise.}\\
391 \end{array} \right.
392 \label{eq14} 
393 \end{equation}
394
395 \noindent Our coverage optimization problem can then be formulated as follows
396 \begin{equation} \label{eq:ip2r}
397 \left \{
398 \begin{array}{ll}
399 \min \sum_{p \in P} (w_{\theta} \Theta_{p} + w_{U} U_{p})&\\
400 \textrm{subject to :}&\\
401 \sum_{j \in J}  \alpha_{jp} X_{j} - \Theta_{p}+ U_{p} =1, &\forall p \in P\\
402 %\label{c1} 
403 %\sum_{t \in T} X_{j,t} \leq \frac{RE_j}{e_t} &\forall j \in J \\
404 %\label{c2}
405 \Theta_{p}\in \mathbb{N} , &\forall p \in P\\
406 U_{p} \in \{0,1\}, &\forall p \in P \\
407 X_{j} \in \{0,1\}, &\forall j \in J
408 \end{array}
409 \right.
410 \end{equation}
411
412
413
414 \begin{itemize}
415 \item $X_{j}$  : indicates whether or  not the sensor  $j$ is actively
416   sensing in the round (1 if yes and 0 if not);
417 \item $\Theta_{p}$  : {\it overcoverage}, the number  of sensors minus
418   one that are covering the primary point $p$;
419 \item $U_{p}$  : {\it undercoverage},  indicates whether or  not the primary point
420   $p$ is being covered (1 if not covered and 0 if covered).
421 \end{itemize}
422
423 The first group  of constraints indicates that some  primary point $p$
424 should be covered by at least one  sensor and, if it is not always the
425 case,  overcoverage  and  undercoverage  variables  help  balancing  the
426 restriction  equations by taking  positive values.  There are  two main         
427 objectives.  First, we limit the overcoverage of primary points in order to
428 activate a minimum number of sensors.  Second we prevent the absence of monitoring on
429  some parts of the subregion by  minimizing the undercoverage.   The
430 weights  $w_\theta$  and  $w_U$  must  be properly  chosen  so  as  to
431 guarantee that  the maximum number  of points are covered  during each
432 round.
433
434
435
436
437 \section{\uppercase{Simulation Results and Analysis}}  
438 \label{sec:Simulation Results and Analysis}
439 \noindent \subsection{Simulation Framework}
440 In this subsection, we conducted a series of simulations to evaluate the
441 efficiency and the relevance of our DiLCO protocol, using the discrete event
442 simulator OMNeT++  \cite{varga}. The simulation parameters are summarized in
443 Table~\ref{table3}.
444
445 \begin{table}[ht]
446 \caption{Relevant parameters for network initializing.}
447 % title of Table
448 \centering
449 % used for centering table
450 \begin{tabular}{c|c}
451 % centered columns (4 columns)
452       \hline
453 %inserts double horizontal lines
454 Parameter & Value  \\ [0.5ex]
455    
456 %Case & Strategy (with Two Leaders) & Strategy (with One Leader) & Simple Heuristic \\ [0.5ex]
457 % inserts table
458 %heading
459 \hline
460 % inserts single horizontal line
461 Sensing  Field  & $(50 \times 25)~m^2 $   \\
462 % inserting body of the table
463 %\hline
464 Nodes Number &  50, 100, 150, 200 and 250~nodes   \\
465 %\hline
466 Initial Energy  & 500-700~joules  \\  
467 %\hline
468 Sensing Period & 60 Minutes \\
469 $E_{th}$ & 36 Joules\\
470 $R_s$ & 5~m   \\     
471 %\hline
472 $w_{\Theta}$ & 1   \\
473 % [1ex] adds vertical space
474 %\hline
475 $w_{U}$ & $|P|^2$
476 %inserts single line
477 \end{tabular}
478 \label{table3}
479 % is used to refer this table in the text
480 \end{table}
481
482 We  performed  simulations for five different densities varying from 50 to 250~nodes. Experimental results are the average obtained from 25 randomly generated networks (25 for each network density) 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 a high coverage ratio.\\
483
484 We first concentrate on the required number of subregions making effective our protocol. Thus 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).  
485
486 We use an energy consumption model proposed by~\cite{ChinhVu} and based on ~\cite{raghunathan2002energy} with slight modifications.
487 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.
488 % We are took into account the energy consumption needed for the high computation during executing the algorithm on the sensor node. 
489 %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. 
490 %revoir la phrase
491
492 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
493 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}. 
494
495 \begin{table}[ht]
496 \caption{The Energy Consumption Model}
497 % title of Table
498 \centering
499 % used for centering table
500 \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}
501 % centered columns (4 columns)
502       \hline
503 %inserts double horizontal lines
504 Sensor mode & MCU   & Radio & Sensing & Power (mW) \\ [0.5ex]
505 \hline
506 % inserts single horizontal line
507 Listening & ON & ON & ON & 20.05 \\
508 % inserting body of the table
509 \hline
510 Active & ON & OFF & ON & 9.72 \\
511 \hline
512 Sleep & OFF & OFF & OFF & 0.02 \\
513 \hline
514 Computation & ON & ON & ON & 26.83 \\
515 %\hline
516 %\multicolumn{4}{|c|}{Energy needed to send/receive a 1-bit} & 0.2575\\
517  \hline
518 \end{tabular}
519
520 \label{table4}
521 % is used to refer this table in the text
522 \end{table}
523
524 For the sake of simplicity we ignore the energy needed to turn on the
525 radio, to start up the sensor node, the transition from one status to another, etc. 
526 %We also do not consider the need of collecting sensing data. PAS COMPRIS
527 Thus, when a sensor becomes active (i.e., it already decides its 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. 
528 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.
529 The energy needed to send or receive a 1-bit is equal to $0.2575 mW$.
530
531 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 mW) 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.\\ 
532
533
534 In the simulations, we introduce the following performance metrics to evaluate the efficiency of our approach: 
535
536 %\begin{enumerate}[i)]
537 \begin{itemize}
538   
539 \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
540 for calculating the coverage. The coverage ratio can be calculated by:
541 \begin{equation*}
542 \scriptsize
543 \mbox{CR}(\%) = \frac{\mbox{$n$}}{\mbox{$N$}} \times 100.
544 \end{equation*}
545 where  $n$ is the number of covered grid points by the active sensors of all subregions during the current sensing phase and $N$ is total number of grid points in the sensing field of the network. In our simulation $N = 51 \times 26 = 1326$ grid points.
546 %The accuracy of this method depends on the distance between grids. In our
547 %simulations, the sensing field has been divided into 50 by 25 grid points, which means
548 %there are $51 \times 26~ = ~ 1326$ points in total.
549 % Therefore, for our simulations, the error in the coverage calculation is less than ~ 1 $\% $.
550
551 \iffalse
552
553 \item{{\bf Number of Active Sensors Ratio(ASR)}:} It is important to have as few active nodes as possible in each round,
554 in  order to  minimize  the communication  overhead  and maximize  the
555 network lifetime. The Active Sensors Ratio is defined as follows:
556 \begin{equation*}
557 \scriptsize
558 \mbox{ASR}(\%) =  \frac{\sum\limits_{r=1}^R \mbox{$A_r^t$}}{\mbox{$S$}} \times 100 .
559 \end{equation*}
560 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.
561
562 \fi
563
564 \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
565 is alive  until all  nodes have  been drained of  their energy  or the
566 sensor network becomes disconnected . Network connectivity is important because an
567 active sensor node without  connectivity towards a base station cannot
568 transmit information on an event in the area that it monitors.
569  
570
571 \item {{\bf Energy Consumption}:}
572
573  Energy Consumption (EC) can be seen as the total energy consumed by the sensors during the $Lifetime95$ or $Lifetime50$ divided by the number of periods. The EC can be computed as follow: \\
574  \begin{equation*}
575 \scriptsize
576 \mbox{EC} = \frac{\sum\limits_{m=1}^{M_L} \left( E^{\mbox{com}}_m+E^{\mbox{list}}_m+E^{\mbox{comp}}_m  + E^{a}+E^{s} \right)}{M_L},
577 \end{equation*}
578
579 %\begin{equation*}
580 %\scriptsize
581 %\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{$D$}}.
582 %\end{equation*}
583
584 where $M_L$ corresponds to the number of  periods.  The total  energy consumed by  the sensors
585 (EC) comes through taking into consideration four main energy factors. The first
586 one ,  denoted $E^{\scriptsize \mbox{com}}_m$, represent  the energy consumption
587 spent  by  all  the  nodes   for  wireless  communications  during  period  $m$.
588 $E^{\scriptsize  \mbox{list}}_m$, the  next  factor, corresponds  to the  energy
589 consumed by the sensors in LISTENING  status before receiving the decision to go
590 active or  sleep in  period $m$. $E^{\scriptsize  \mbox{comp}}_m$ refers  to the
591 energy needed  by all  the leader nodes  to solve  the integer program  during a
592 period. Finally, $E^a_{m}$ and $E^s_{m}$  indicate the energy consummed by the whole network in the sensing round.
593
594 \iffalse 
595 \item {{\bf Execution Time}:} a  sensor  node has  limited  energy  resources  and computing  power,
596 therefore it is important that the proposed algorithm has the shortest
597 possible execution  time. The energy of  a sensor node  must be mainly
598 used   for  the  sensing   phase,  not   for  the   pre-sensing  ones.   
599  
600 \item {{\bf Stopped simulation runs}:} A simulation
601 ends  when the  sensor network  becomes
602 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.
603
604 \fi
605
606 \end{itemize}
607 %\end{enumerate}
608
609
610 %\subsection{Performance Analysis for differnet subregions}
611 \subsection{Performance Analysis}
612 \label{sub1}
613 In this subsection, we study the performance of our DiLCO protocol for  different number of subregions (Leaders).
614 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 do not take into account the DiLC0-1 protocol in our simulation results because it requires  high execution time to solve the integer program and thus it is too costly in term of energy.
615
616 Our method is compared with other two approaches. The first approach, called DESK and proposed by ~\cite{ChinhVu}  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. 
617
618
619 \subsubsection{Coverage Ratio} 
620 In this experiment, Figure~\ref{fig3} shows the average coverage ratio for 150 deployed nodes.  
621 \parskip 0pt    
622 \begin{figure}[h!]
623 \centering
624  \includegraphics[scale=0.45] {R/CR.pdf} 
625 \caption{The Coverage Ratio}
626 \label{fig3}
627 \end{figure} 
628
629 Figure~\ref{fig3} shows that DESK and GAF provide a
630 a little better coverage ratio compared to DiLCO in the first thirty periods. This is due to the fact that our DiLCO protocol versions  put in sleep mode some sensors through optimization process (which slightly decreases the coverage ratio) while there are more active nodes  with DESK or GAF. With DiLCO-2 (respectively DiLCO-4), the coverage ratio decreases rapidly to reach zero value in period ... (respectively in period ....) whereas other methods guarantee a coverage ratio greater than $50\%$ after this period. We believe that the results obtained with these two methods can be explained by a high consumption of energy
631 and we will check this assumption in the next paragraph. Concerning DiLCO-8, DiLCO-16 and DiLCO-32, these methods seem to be more efficient than DESK and GAF because they can provide the same level of coverage (except in the first periods, slightly lower) for a greater number of periods. Unlike other methods, their strategy enables to activate a restricted number of nodes, and thus extends the lifetime of the network.
632 %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 periods. Coverage ratio decreases when the number of periods increases due to dead nodes. Although  some nodes are dead,
633 %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
634 %slightly more efficient than other protocols, because they subdivides
635 %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.%
636
637
638
639 \subsubsection{The Energy Consumption}
640 Based on previous results in figure~\ref{fig3}, we keep DiLCO-16 and  DiLCO-32  and we compare their performances in terms of energy consumption with the two other approaches. We measure the energy consumed by the sensors during the communication, listening, computation, active, and sleep modes for different network densities.  Figure~\ref{fig95} illustrates the energy consumption for different network sizes.
641 % for $Lifetime95$ and $Lifetime50$. 
642 We denote by $DiLCO-/50$ (respectively  $DiLCO-/95$) as the amount of energy consumed during which the network can satisfy an area coverage greater than $50\%$ (repectively $95\%$) and we refer to the same definition for the two other approaches.
643 \begin{figure}[h!]
644 \centering
645 \includegraphics[scale=0.45]{R/EC.pdf} 
646 \caption{The Energy Consumption}
647 \label{fig95}
648 \end{figure} 
649
650 The results show that DiLCO-16/50, DiLCO-32/50, DiLCO-16/95 and DiLCO-32/95 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. 
651
652
653 %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. 
654 %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.  
655
656
657 \subsubsection{Execution Time}
658 We observe the impact of the network size and of the number of subregions on the computation time. We report the average execution times in seconds needed to solve the optimization problem for the different approaches and various numbers of sensors. 
659 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 $\left( \frac{35330}{2} \times \frac{1}{6}\right)$ and reported on Figure~\ref{fig8}.
660
661 \begin{figure}[h!]
662 \centering
663 \includegraphics[scale=0.45]{R/T.pdf}  
664 \caption{Execution Time (in seconds)}
665 \label{fig8}
666 \end{figure} 
667
668
669 Figure~\ref{fig8} shows that DiLCO-32 has very low execution times in comparison with other DiLCO versions, because the activity scheduling is tackled by a larger number of leaders  and each leader solves an integer problem with a limited number of variables and constraints. Conversely, DiLCO-2 requires to solve an optimization problem with half of the network nodes and thus presents  a high execution time. Nevertheless if we refer to figure~\ref{fig3}, we observe that DiLCO-32 is slightly less efficient than DilCO-16 to maintain as long as possible high coverage. Excessive subdivision of the area of interest prevents to ensure good coverage especially on the borders of the subregions.
670
671 %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.
672
673
674 \subsubsection{The Network Lifetime}
675 In figure~\ref{figLT95}, network lifetime is illustrated for different network sizes. The term $/50$ (respectively  $/95$) next to the name of the method refers to the amount of time during which the network can satisfy an area coverage greater than $50\%$ ($Lifetime50$)(repectively $95\%$ ($Lifetime95$)) 
676
677 \begin{figure}[h!]
678 \centering
679 \includegraphics[scale=0.45]{R/LT.pdf}  
680 \caption{The Network Lifetime}
681 \label{figLT95}
682 \end{figure} 
683
684
685 As highlighted by figure~\ref{figLT95}, the network lifetime obviously
686 increases when the size of the network increases. For the same level of coverage, DiLCO outperforms DESK and GAF for the lifetime of the network. If we focus on level of coverage greater than $95\%$, The subdivision in $16$ subregions seems to be the most appropriate. 
687
688
689 % with  our DiLCO-16/50, DiLCO-32/50, DiLCO-16/95 and DiLCO-32/95 protocols
690 % that leads to the larger lifetime improvement in comparison with other approaches. By choosing the best 
691 % suited nodes, for each round, to cover the area of interest and by
692 % letting the other ones sleep in order to be used later in next rounds. Comparison shows that our DiLCO-16/50, DiLCO-32/50, DiLCO-16/95 and DiLCO-32/95 protocols, which are used distributed optimization over the subregions, are 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 protocol in each node and subdividing the sensing field into many subregions, which are managed
693 % independently and simultaneously, is the most relevant way to maximize the lifetime of a network.
694
695
696
697
698 \section{\uppercase{Conclusion and Future Works}}
699 \label{sec:Conclusion and Future Works}
700 In this paper, we have  addressed the problem of the coverage and the lifetime
701 optimization in wireless  sensor networks. This is a key issue as
702 sensor nodes have limited resources in terms of memory,  energy and
703 computational power. To cope with this problem, the field of sensing
704 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.
705 The proposed protocol combines two efficient techniques:  network
706 leader election and sensor activity scheduling, where the challenges
707 include how to select the  most efficient leader in each subregion and
708 the best representative set of active nodes to ensure a high level of coverage.
709 We have compared this method with two other approaches using many metrics as coverage ratio, execution time, lifetime.
710 Some experiments have been performed to study the choice of the number of
711 subregions  which subdivide  the  sensing field,  considering different  network
712 sizes. They show that as the number of subregions increases, so does the network
713 lifetime. Moreover,  it makes  the DiLCO protocol  more robust  against random
714 network  disconnection due  to node  failures.  However,  too  much subdivisions
715 reduces the advantage  of the optimization. In fact, there  is a balance between
716 the  benefit  from the  optimization  and the  execution  time  needed to  solve
717 it. Therefore, the subdivision in $16$ subregions seems to be the most appropriate. 
718 \iffalse
719 \noindent In this paper, we have  addressed the problem of the coverage and the lifetime
720 optimization in wireless  sensor networks. This is a key issue as
721 sensor nodes have limited resources in terms of memory,  energy and
722 computational power. To cope with this problem, the field of sensing
723 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.
724 The proposed protocol combines two efficient techniques:  network
725 leader election and sensor activity scheduling, where the challenges
726 include how to select the  most efficient leader in each subregion and
727 the best representative active nodes that will optimize the network lifetime
728 while  taking the responsibility of covering the corresponding
729 subregion. The network lifetime in each subregion is divided into
730 rounds, each round consists  of four phases: (i) Information Exchange,
731 (ii) Leader Election, (iii) an optimization-based Decision in order to
732 select the  nodes remaining  active for  the  last phase,  and  (iv)
733 Sensing.  The  simulations show the relevance  of the proposed DiLCO
734 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
735 dealing with large and dense wireless sensor networks, a distributed
736 approach like the one we are proposed allows to reduce the difficulty of a
737 single global optimization problem by partitioning it in many smaller
738 problems, one per subregion, that can be solved more easily.
739
740 In future work, we plan to study  and propose a coverage optimization protocol, which
741 computes  all active sensor schedules in one time, using
742 optimization  methods. \iffalse The round  will still consist of 4 phases, but the
743   decision phase will compute the schedules for several sensing phases
744   which, aggregated together, define a kind of meta-sensing phase.
745 The computation of all cover sets in one time is far more
746 difficult, but will reduce the communication overhead. \fi
747 \fi
748 \section*{\uppercase{Acknowledgements}}
749 \noindent As a Ph.D. student, Ali Kadhum IDREES would like to gratefully acknowledge the University of Babylon - IRAQ for the financial support and Campus France for the received support.
750
751
752
753
754
755 %\vfill
756 \bibliographystyle{apalike}
757 {\small
758 \bibliography{Example}}
759
760
761 %\vfill
762 \end{document}
763