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index 08ab194a3105ffded45a1cadf830bca3d73fece1..02ee54e46774e9ba20d50cd7bf83f152a567b319 100644 (file)
@@ -27,7 +27,7 @@
 \title{Distributed Lifetime Coverage Optimization Protocol \\in Wireless Sensor Networks}
 
 \author{\authorname{Ali Kadhum Idrees, Karine Deschinkel, Michel Salomon, and Rapha\"el Couturier}
-\affiliation{FEMTO-ST Institute, UMR 6174 CNRS, University of Franche-Comte, Belfort, France}
+\affiliation{FEMTO-ST Institute, UMR 6174 CNRS, University of Franche-Comt\'e, Belfort, France}
 %\affiliation{\sup{2}Department of Computing, Main University, MySecondTown, MyCountry}
 \email{ali.idness@edu.univ-fcomte.fr, $\lbrace$karine.deschinkel, michel.salomon, raphael.couturier$\rbrace$@univ-fcomte.fr}
 %\email{\{f\_author, s\_author\}@ips.xyz.edu, t\_author@dc.mu.edu}
@@ -42,75 +42,193 @@ Optimization, Scheduling.}
   as possible a network failure due to battery-depleted nodes.  In this paper we
   propose a protocol, called Distributed Lifetime Coverage Optimization protocol
   (DiLCO), which maintains the coverage  and improves the lifetime of a wireless
-  sensor  network. As  a  first step  we  partition the  area  of interest  into
-  subregions using a classical  divide-and-conquer method. Our DiLCO protocol is
-  then distributed  on the sensor nodes in  each subregion in a  second step. To
-  fulfill  our   objective,  the   proposed  protocol  combines   two  effective
-  techniques:   a  leader   election   in  each   subregion,   followed  by   an
-  optimization-based node activity scheduling  performed by each elected leader.
-  This two-step process takes place periodically, in order to choose a small set
-  of nodes remaining  active for sensing during a time slot.   Each set is built
-  to ensure  coverage at  a low  energy cost, allowing  to optimize  the network
-  lifetime. More  precisely, a period  consists of four  phases: (i)~Information
-  Exchange,  (ii)~Leader   Election,  (iii)~Decision,  and   (iv)~Sensing.   The
-  decision process,  which result in  an activity scheduling vector,  is carried
-  out by a leader node through  the solving of an integer program. In comparison
-  with  some other  protocols, the  simulations  done using  the discrete  event
-  simulator OMNeT++ show that our approach  is able to increase the WSN lifetime
-  and provides improved coverage performance. }
+  sensor network. First, we partition the area of interest into subregions using
+  a classical divide-and-conquer method.  Our DiLCO protocol is then distributed
+  on  the sensor  nodes  in each  subregion in  a  second step.  To fulfill  our
+  objective, the  proposed protocol combines two effective  techniques: a leader
+  election in  each subregion, followed  by an optimization-based  node activity
+  scheduling  performed by  each elected  leader.  This  two-step  process takes
+  place periodically, in  order to choose a small set  of nodes remaining active
+  for sensing during a time slot.  Each set is built to ensure coverage at a low
+  energy  cost, allowing  to optimize  the network  lifetime. More  precisely, a
+  period  consists   of  four  phases:   (i)~Information  Exchange,  (ii)~Leader
+  Election,  (iii)~Decision,  and  (iv)~Sensing.   The decision  process,  which
+  results in  an activity  scheduling vector,  is carried out  by a  leader node
+  through  the solving  of an  integer program.  In comparison  with  some other
+  protocols,  the simulations done  using the  discrete event  simulator OMNeT++
+  show  that our  approach is  able to  increase the  WSN lifetime  and provides
+  improved coverage performance. }
 
 \onecolumn \maketitle \normalsize \vfill
 
 \section{\uppercase{Introduction}}
 \label{sec:introduction}
+
 \noindent 
 Energy efficiency is  a crucial issue in wireless  sensor networks since sensory
-consumption,  in order  to maximize  the network  lifetime, represent  the major
+consumption, in  order to  maximize the network  lifetime, represents  the major
 difficulty when designing WSNs. As a consequence, one of the 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}.   Coverage reflects how well a
-sensor field is  monitored.  The most discussed coverage  problems in literature
-can  be classified into  three types  \cite{li2013survey}: area  coverage (where
-every point inside an area is  to be monitored), target coverage (where the main
-objective is to  cover only a finite number of  discrete points called targets),
-and  barrier coverage (to  prevent intruders  from entering  into the  region of
-interest). On the one  hand we want to monitor the area  of interest in the most
-efficient way~\cite{Nayak04}. On the other hand we want to use as less energy as
-possible.  Sensor nodes  are  battery-powered  with no  means  of recharging  or
-replacing, usually due to environmental (hostile or unpractical environments) or
-cost reasons.  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.
+sensor  field is  monitored. On  the one  hand we  want to  monitor the  area of
+interest in the most efficient way~\cite{Nayak04}.  On the other hand we want to
+use  as little energy  as possible.   Sensor nodes  are battery-powered  with no
+means  of recharging  or replacing,  usually  due to  environmental (hostile  or
+unpractical environments)  or cost reasons.   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.
 
 In this  paper we design  a protocol that  focuses on the area  coverage problem
 with  the objective  of maximizing  the network  lifetime. Our  proposition, the
-DiLCO protocol,  maintains the coverage and  improves the lifetime  in WSNs. The
-area of  interest is  first divided into  subregions using  a divide-and-conquer
-algorithm and  an activity scheduling  for sensor nodes  is then 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 Distributed Lifetime
-Coverage Optimization (DILCO) protocol  considers periods, where a period starts
-with  a  discovery phase  to  exchange information  between  sensors  of a  same
-subregion, in order to choose in a suitable manner a sensor node (the leader) to
-carry out the coverage strategy. In each subregion the activation of the sensors
-for the  sensing phase of the current  period is obtained by  solving an integer
-program.
+Distributed  Lifetime  Coverage  Optimization  (DILCO) protocol,  maintains  the
+coverage  and improves  the lifetime  in  WSNs. The  area of  interest is  first
+divided  into subregions using  a divide-and-conquer  algorithm and  an activity
+scheduling  for sensor  nodes is  then  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
+same  subregion, in order  to choose  in a  suitable manner  a sensor  node (the
+leader) to carry out the coverage  strategy. In each subregion the activation of
+the sensors for  the sensing phase of the current period  is obtained by solving
+an integer program.  The resulting activation vector is  broadcast by a leader
+to every node of its subregion.
 
 The remainder  of the  paper continues with  Section~\ref{sec:Literature Review}
 where a  review of some related  works is presented. The  next section describes
 the  DiLCO  protocol,  followed   in  Section~\ref{cp}  by  the  coverage  model
 formulation    which    is    used     to    schedule    the    activation    of
 sensors. Section~\ref{sec:Simulation Results  and Analysis} shows the simulation
-results. The paper  ends with conclusions and some  suggestions for further work
+results. The paper  ends with a conclusion and some  suggestions for further work
 in Section~\ref{sec:Conclusion and Future Works}.
 
 \section{\uppercase{Literature Review}}
 \label{sec:Literature Review}
-\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. Some algorithms have been developed in ~\cite{yang2014energy,ChinhVu,vashistha2007energy,deschinkel2012column,shi2009,qu2013distributed,ling2009energy,xin2009area,cheng2014achieving,ling2009energy} to solve the area coverage problem so as to preserve coverage and prolong the network lifetime.
+
+\noindent In  this section, we  summarize some related works  regarding the coverage
+problem  and distinguish  our DiLCO  protocol from  the works  presented  in the
+literature.
+
+The most discussed coverage  problems in literature
+can  be classified into  three types  \cite{li2013survey}: area  coverage \cite{Misra} where
+every point inside an area is  to be monitored, target coverage  \cite{yang2014novel} where the main
+objective is to  cover only a finite number of  discrete points called targets,
+and  barrier coverage \cite{Kumar:2005}\cite{kim2013maximum} to  prevent intruders  from entering  into the  region of interest. In \cite{Deng2012} authors transform the area coverage problem to the target coverage problem taking into account the intersection points among disks of sensors nodes or between disk of sensor nodes and boundaries. 
+{\it In DiLCO  protocol, the area coverage, i.e. the coverage  of every point in
+  the sensing  region, is transformed  to the coverage  of a fraction  of points
+  called primary points. }
+
+
+The major  approach to extend network  lifetime while preserving  coverage is to
+divide/organize the  sensors into a suitable  number of set  covers (disjoint or
+non-disjoint),  where each  set completely  covers a  region of  interest,  and to
+activate these set  covers successively. The network activity  can be planned in
+advance and scheduled  for the entire network lifetime  or organized in periods,
+and the set of  active sensor nodes is decided at the  beginning of each period \cite{ling2009energy}.
+Active node selection is determined based on the problem requirements (e.g. area
+monitoring,  connectivity,  power   efficiency). For instance, Jaggi et al. \cite{jaggi2006}
+address the problem of maximizing network lifetime by dividing sensors into the maximum number of disjoint subsets such that each subset can ensure both coverage and connectivity. A greedy algorithm is applied once to solve this problem and the computed sets are activated in succession to achieve the desired network lifetime. 
+Vu \cite{chin2007}, Padmatvathy et al. \cite{pc10}, propose algorithms working in a periodic fashion where a cover set is computed at the beginning of each period.
+{\it Motivated by these works, DiLCO protocol  works in periods, where each  period contains a preliminary
+  phase  for information  exchange and  decisions, followed  by a  sensing phase
+  where one cover set is in charge of the sensing task.}
+
+Various   approaches,   including   centralized,  or distributed
+algorithms, have been proposed to extend the network lifetime.
+%For instance, in order to hide the occurrence of faults, or the sudden unavailability of
+%sensor nodes, some distributed algorithms have been developed in~\cite{Gallais06,Tian02,Ye03,Zhang05,HeinzelmanCB02}. 
+In       distributed      algorithms~\cite{yangnovel,ChinhVu,qu2013distributed},
+information  is   disseminated  throughout   the  network  and   sensors  decide
+cooperatively by communicating with their neighbors which of them will remain in
+sleep    mode   for    a   certain    period   of    time.     The   centralized
+algorithms~\cite{cardei2005improving,zorbas2010solving,pujari2011high}     always
+provide nearly or close to optimal  solution since the algorithm has global view
+of the whole  network. But such a method has the  disadvantage of requiring high
+communication costs,  since the  node (located at  the base station)  making the
+decision needs information from all the sensor nodes in the area and the amount of information can be huge.
+{\it  In order to be suitable for large-scale network,  in the DiLCO  protocol,  the area  coverage  is divided  into several  smaller
+  subregions, and in  each  one, a  node called the leader is  in charge for
+  selecting the active sensors for the current period.}
+
+A large  variety of coverage scheduling  algorithms has been  developed. Many of
+the existing  algorithms, dealing with the  maximization of the  number of cover
+sets, are heuristics.  These heuristics  involve the construction of a cover set
+by including in priority the sensor  nodes which cover critical targets, that is
+to  say targets  that  are covered  by  the smallest  number  of sensors \cite{berman04,zorbas2010solving}.  Other
+approaches  are based  on  mathematical programming  formulations~\cite{cardei2005energy,5714480,pujari2011high,Yang2014} and  dedicated
+techniques (solving with a branch-and-bound algorithms available in optimization
+solver).  The problem is formulated  as an optimization problem (maximization of
+the  lifetime  or  number  of  cover  sets) under  target  coverage  and  energy
+constraints.   Column  generation techniques,  well-known  and widely  practiced
+techniques for solving  linear programs with too many  variables, have also been 
+used~\cite{castano2013column,rossi2012exact,deschinkel2012column}. {\it  In DiLCO  protocol,  each leader,  in  each subregion,  solves an  integer
+  program with a double objective  consisting in minimizing the overcoverage and
+  limiting  the  undercoverage.  This  program  is inspired  from  the  work  of
+  \cite{pedraza2006}  where the  objective is  to maximize  the number  of cover
+  sets.}
+
+% ***** Part which must be rewritten - Start
+
+% Start of Ali's papers catalog => there's no link between them or with our work
+% (use of subregions; optimization based method; etc.)
+\iffalse
+Diongue  and  Thiare~\cite{diongue2013alarm}  proposed  an  energy  aware  sleep
+scheduling  algorithm  for lifetime  maximization  in  wireless sensor  networks
+(ALARM).  The proposed approach permits to schedule redundant nodes according to
+the weibull distribution.  This work did not analyze the  ALARM scheme under the
+coverage problem.
+
+Shi et al.~\cite{shi2009} modeled the Area Coverage Problem (ACP), which will be
+changed  into a  set coverage  problem. By  using this  model, they  proposed an
+Energy-Efficient central-Scheduling  greedy algorithm, which  can reduces energy
+consumption and increases network lifetime, by selecting a appropriate subset of
+sensor nodes to support the networks periodically.
+
+In ~\cite{chenait2013distributed},  the authors presented  a coverage-guaranteed
+distributed  sleep/wake scheduling  scheme so  ass to  prolong  network lifetime
+while guaranteeing network coverage. This scheme mitigates scheduling process to
+be more stable by avoiding  useless transitions between states without affecting
+the coverage level required by the application.
+
+The work  in~\cite{cheng2014achieving} 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.
+
+In~\cite{ling2009energy},  the  lifetime  of  a  sensor  node  is  divided  into
+epochs. At  each epoch,  the base station  deduces the current  sensing coverage
+requirement  from application  or user  request. It  then applies  the heuristic
+algorithm in order to produce the set  of active nodes which take the mission of
+sensing during the current epoch.  After  that, the produced schedule is sent to
+the sensor nodes in the network.
+
+% What is the link between the previous work and this paragraph about DiLCO ?
+
+
+
+Yang et al.~\cite{yang2014energy} investigated  full area coverage problem under
+the probabilistic  sensing model in the  sensor networks. They  have studied the
+relationship between the coverage of two adjacent points mathematically and then
+convert  the problem of  full area  coverage into  point coverage  problem. They
+proposed $\varepsilon$-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.
+
+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.
+\fi
+% Same remark, no link with the two previous citations...
+
+% ***** Part which must be rewritten - End
+
+\iffalse
+
+Some algorithms have been developed in ~\cite{yang2014energy,ChinhVu,vashistha2007energy,deschinkel2012column,shi2009,qu2013distributed,ling2009energy,xin2009area,cheng2014achieving,ling2009energy} to solve the area coverage problem so as to preserve coverage and prolong the network lifetime.
 
 
 Yang et al.~\cite{yang2014energy} investigated full area coverage problem
@@ -137,7 +255,7 @@ The work in~\cite{cheng2014achieving} presented a unified sensing architecture f
 a sensor node is divided into epochs. At each epoch, the
 base station deduces the current sensing coverage requirement
 from application or user request. It then applies the heuristic algorithm in order to produce the set of active nodes which take the mission of sensing during the current epoch.  After that, the produced schedule is sent to the sensor nodes in the network. 
-
+\fi
 
 \iffalse
 
@@ -155,7 +273,7 @@ coverage. They are proposed a low-complexity heuristic algorithm to obtain full
 achieve increased sensing lifetime of the network. 
 
 
-\fi
+
   
 
 
@@ -163,10 +281,10 @@ In \cite{xu2001geography}, Xu et al. proposed a Geographical Adaptive Fidelity (
 
 The main contributions of our DiLCO Protocol can be summarized as follows:
 (1) The distributed optimization over the subregions in the area of interest, 
-(2) The distributed dynamic leader election at each round by each sensor node in the subregion, 
+(2) The distributed dynamic leader election at each period by each sensor node in the subregion, 
 (3) The primary point coverage model to represent each sensor node in the network, 
 (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, and (5) The improved energy consumption model.
-
+\fi
 \iffalse
 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.
 %Je ne comprends pas la phrase ci-dessus
@@ -178,9 +296,9 @@ Our Work in~\cite{idrees2014coverage} proposes a coverage optimization protocol
 The work presented in ~\cite{Zhang} focuses on a distributed clustering method, which aims to extend the network lifetime, while the coverage is ensured.
 
 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.
-\fi
 
-\iffalse
+
+
 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. 
 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.
 Yu et al.~\cite{yu2013cwsc} presented a connected k-coverage working sets construction
@@ -228,7 +346,7 @@ consumptions into account to evaluate the performance of our protocol.
 
 \noindent  We consider  a sensor  network composed  of static  nodes distributed
 independently and uniformly at random.  A high density deployment ensures a high
-coverage ratio of the interested area at the starting. The nodes are supposed to
+coverage ratio of the interested area at the start. The nodes are supposed to
 have homogeneous characteristics from a  communication and a processing point of
 view, whereas they  have heterogeneous energy provisions.  Each  node has access
 to its location thanks,  either to a hardware component (like a  GPS unit), or a
@@ -294,7 +412,7 @@ $X_{13}=( p_x + R_s * (0), p_y + R_s * (\frac{-\sqrt{2}}{2})) $.
 
 \fi
 
-\subsection{The main idea}
+\subsection{Main idea}
 \label{main_idea}
 
 \noindent We start  by applying a divide-and-conquer algorithm  to partition the
@@ -310,27 +428,27 @@ executed   simultaneously  in   each   subregion.
 
 As  shown  in Figure~\ref{fig2},  the  proposed  DiLCO  protocol is  a  periodic
 protocol where  each period is  decomposed into 4~phases:  Information Exchange,
-Leader Election ,  Decision, and Sensing. For each period  there will be exactly
+Leader Election,  Decision, and Sensing. For  each period there  will be exactly
 one  cover  set  in charge  of  the  sensing  task.   A periodic  scheduling  is
 interesting  because it  enhances the  robustness  of the  network against  node
 failures. First,  a node  that has not  enough energy  to complete a  period, or
 which fails before  the decision is taken, will be  excluded from the scheduling
 process. Second,  if a node  fails later, whereas  it was supposed to  sense the
-region  of interest,  it will  only  affect the  quality of  coverage until  the
-definition of a new cover set  in the next period.  Constraints, like the energy
+region of  interest, it will only affect  the quality of the  coverage until the
+definition of  a new  cover set  in the next  period.  Constraints,  like energy
 consumption, can be easily taken into consideration since the sensors can update
 and exchange their  information during the first phase.  Let  us notice that the
 phases  before  the sensing  one  (Information  Exchange,  Leader Election,  and
 Decision) are  energy consuming for all the  nodes, even nodes that  will not be
 retained by the leader to keep watch over the corresponding area.
 
-During the execution of the DiLCO protocol, two kinds of packets will be used:
+During the execution of the DiLCO protocol, two kinds of packet will be used:
 %\begin{enumerate}[(a)]
 \begin{itemize} 
 \item INFO  packet: sent  by each  sensor node to  all the  nodes inside  a same
   subregion for information exchange.
 \item ActiveSleep packet:  sent by the leader to all the  nodes in its subregion
-  to inform them to be stay Active or to go Sleep during the sensing phase.
+  to inform them to stay Active or to go Sleep during the sensing phase.
 \end{itemize}
 %\end{enumerate}
 and each sensor node will have five possible status in the network:
@@ -449,7 +567,7 @@ sensor in the subregion and then describe it in more detail.  \fi
 \end{algorithm}
 
 \iffalse
-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
+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
 LISTENING mode. Thus, by entering the LISTENING mode at the beginning of each round,
 sensor nodes still executing sensing task while participating in the leader election and decision phases. More specifically, The DiLCO protocol algorithm works as follow: 
 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.
@@ -465,7 +583,7 @@ objective is  to find a  maximum number of  disjoint cover sets.   To accomplish
 this goal,  the authors proposed  an integer program which  forces undercoverage
 and overcoverage of targets to become minimal at the same time.  They use binary
 variables $x_{jl}$ to  indicate if sensor $j$ belongs to cover  set $l$.  In our
-model, we  consider binary  variable $X_{j}$ which  determine the  activation of
+model, we consider that the binary variable $X_{j}$ determines the activation of
 sensor $j$  in the sensing  phase. We also  consider primary points  as targets.
 The set of primary points is denoted by $P$ and the set of sensors by $J$.
 
@@ -500,10 +618,9 @@ We define the Overcoverage variable $\Theta_{p}$ as:
 \end{array} \right.
 \label{eq13} 
 \end{equation}
-\noindent More precisely, $\Theta_{p}$ represents the number of active
-sensor  nodes  minus  one  that  cover the  primary  point  $p$.\\
-The Undercoverage variable $U_{p}$ of the primary point $p$ is defined
-by:
+\noindent More  precisely, $\Theta_{p}$ represents  the number of  active sensor
+nodes minus  one that  cover the primary  point~$p$. The  Undercoverage variable
+$U_{p}$ of the primary point $p$ is defined by:
 \begin{equation}
 U_{p} = \left \{ 
 \begin{array}{l l}
@@ -523,7 +640,7 @@ U_{p} = \left \{
 %\label{c1} 
 %\sum_{t \in T} X_{j,t} \leq \frac{RE_j}{e_t} &\forall j \in J \\
 %\label{c2}
-\Theta_{p}\in \mathbb{N} , &\forall p \in P\\
+\Theta_{p}\in \mathbb{N}, &\forall p \in P\\
 U_{p} \in \{0,1\}, &\forall p \in P \\
 X_{j} \in \{0,1\}, &\forall j \in J
 \end{array}
@@ -609,7 +726,7 @@ node typically  consists of  four units: a  MicroController Unit, an  Atmels AVR
 ATmega103L in  case of Medusa II,  to perform the  computations; a communication
 (radio) unit able to send and  receive messages; a sensing unit to collect data;
 a power supply  which provides the energy consumed by  node. Except the battery,
-all the other unit  can be be switched off to save  energy according to the node
+all the other unit  can be switched off to save  energy according to the node
 status.   Table~\ref{table4} summarizes  the energy  consumed (in  milliWatt per
 second) by a node for each of its possible status.
 
@@ -654,22 +771,35 @@ ActiveSleep  packet. To  compute the  energy  needed by  a node  to transmit  or
 receive such  packets, we  use the equation  giving the  energy spent to  send a
 1-bit-content   message  defined   in~\cite{raghunathan2002energy}   (we  assume
 symmetric  communication costs), and  we set  their respective  size to  112 and
-24~bits. The energy required to send or receive a 1-bit is equal to $0.2575 mW$.
+24~bits. The energy required to send  or receive a 1-bit-content message is thus
+ equal to 0.2575 mW.
 
 Each node has an initial energy level, in Joules, which is randomly drawn in the
-interval  $[500-700]$.   If  it's  energy   provision  reaches  a   value  below
-$E_{th}=36$~Joules, the minimum  energy needed for a node  to stay active during
-one period,  it will no  more participate in  the coverage task. 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 active during at most 20 rounds.
+interval  $[500-700]$.  If  its  energy  provision reaches  a  value below  the
+threshold  $E_{th}=36$~Joules, the  minimum energy  needed  for a  node to  stay
+active during one period, it will no longer take part in the coverage task. This
+value  corresponds  to the  energy  needed by  the  sensing  phase, obtained  by
+multiplying the energy consumed in active  state (9.72 mW) by the time in seconds
+for one period (3,600 seconds), and  adding the energy for the pre-sensing phases.
+According to  the interval of initial energy,  a sensor may be  active during at
+most 20 rounds.
 
 In the simulations,  we introduce the following performance  metrics to evaluate
 the efficiency of our approach:
 
 %\begin{enumerate}[i)]
 \begin{itemize}
+\item {{\bf Network Lifetime}:} we define the network lifetime as the time until
+  the  coverage  ratio  drops  below  a  predefined  threshold.   We  denote  by
+  $Lifetime_{95}$ (respectively $Lifetime_{50}$) the amount of time during which
+  the  network can  satisfy an  area coverage  greater than  $95\%$ (respectively
+  $50\%$). We assume that the sensor  network can fulfill its task until all its
+  nodes have  been drained of their  energy or it  becomes disconnected. Network
+  connectivity  is crucial because  an active  sensor node  without connectivity
+  towards a base  station cannot transmit any information  regarding an observed
+  event in the area that it monitors.
   
+    
 \item {{\bf Coverage Ratio (CR)}:} it measures how well the WSN is able to 
   observe the area of interest. In our case, we discretized the sensor field
   as a regular grid, which yields the following equation to compute the
@@ -679,7 +809,7 @@ the efficiency of our approach:
 \mbox{CR}(\%) = \frac{\mbox{$n$}}{\mbox{$N$}} \times 100.
 \end{equation*}
 where  $n$ is  the number  of covered  grid points  by active  sensors  of every
-subregions during  the current  sensing phase  and $N$ is  total number  of grid
+subregions during  the current  sensing phase  and $N$ is the total number  of grid
 points in  the sensing field. In  our simulations, we have  a layout of  $N = 51
 \times 26 = 1326$ grid points.
 %The accuracy of this method depends on the distance between grids. In our
@@ -701,7 +831,7 @@ Where: $A_r^t$ is the number of active sensors in the subregion $r$ during round
 \fi
 
 \item {{\bf  Energy Consumption}:}  energy consumption (EC)  can be seen  as the
-  total   energy   consumed   by   the   sensors   during   $Lifetime_{95}$   or
+  total amount of  energy   consumed   by   the   sensors   during   $Lifetime_{95}$   or
   $Lifetime_{50}$, divided  by the number of periods.  Formally, the computation
   of EC can be expressed as follows:
   \begin{equation*}
@@ -710,9 +840,9 @@ Where: $A_r^t$ is the number of active sensors in the subregion $r$ during round
       + E^{a}_m+E^{s}_m \right)}{M},
   \end{equation*}
 
-where $M$  corresponds to the number  of periods.  The total  energy consumed by
+where $M$  corresponds to the number  of periods.  The total amount of energy consumed by
 the  sensors (EC)  comes  through  taking into  consideration  four main  energy
-factors. The  first one , denoted $E^{\scriptsize  \mbox{com}}_m$, represent the
+factors. The  first one, denoted $E^{\scriptsize  \mbox{com}}_m$, represents the
 energy consumption  spent by  all the nodes  for wireless  communications during
 period $m$.   $E^{\scriptsize \mbox{list}}_m$,  the next factor,  corresponds to
 the  energy consumed by  the sensors  in LISTENING  status before  receiving the
@@ -721,25 +851,17 @@ refers to the energy needed by all the leader nodes to solve the integer program
 during a period.  Finally, $E^a_{m}$ and $E^s_{m}$ indicate  the energy consumed
 by the whole network in the sensing phase (active and sleeping nodes).
 
-\item {{\bf Network Lifetime}:} we define the network lifetime as the time until
-  the  coverage  ratio  drops  below  a  predefined  threshold.   We  denote  by
-  $Lifetime_{95}$ (respectively $Lifetime_{50}$) the amount of time during which
-  the  network can  satisfy an  area coverage  greater than  $95\%$ (respectively
-  $50\%$). We assume that the sensor  network can fulfill its task until all its
-  nodes have  been drained of their  energy or it  becomes disconnected. Network
-  connectivity  is crucial because  an active  sensor node  without connectivity
-  towards a base  station cannot transmit any information  regarding an observed
-  event in the area that it monitors.
 
 \iffalse 
-\item {{\bf Execution Time}:} a  sensor  node has  limited  energy  resources  and computing  power,
-therefore it is important that the proposed algorithm has the shortest
-possible execution  time. The energy of  a sensor node  must be mainly
-used   for  the  sensing   phase,  not   for  the   pre-sensing  ones.   
+\item {{\bf  Execution Time}:}  a sensor node  has limited energy  resources and
+  computing power, therefore it is important that the proposed algorithm has the
+  shortest possible execution  time. The energy of a sensor  node must be mainly
+  used for the sensing phase, not for the pre-sensing ones.
  
-\item {{\bf Stopped simulation runs}:} A simulation
-ends  when the  sensor network  becomes
-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.
+\item {{\bf Stopped simulation runs}:} A simulation ends when the sensor network
+  becomes 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.
 
 \fi
 
@@ -755,7 +877,7 @@ In this subsection, we first focus  on the performance of our DiLCO protocol for
 different numbers  of subregions.  We consider partitions  of the WSN  area into
 $2$, $4$, $8$, $16$, and $32$ subregions. Thus the DiLCO protocol is declined in
 five versions:  DiLCO-2, DiLCO-4,  DiLCO-8, DiLCO-16, and  DiLCO-32. Simulations
-without  partitioning  the  area  of  interest,  case  which  corresponds  to  a
+without  partitioning  the  area  of  interest,  cases  which  correspond  to  a
 centralized  approach, are  not presented  because they  require  high execution
 times to solve the integer program and therefore consume too much energy.
 
@@ -768,23 +890,23 @@ chosen to remain active during the sensing phase.
 \subsubsection{Coverage ratio} 
 
 Figure~\ref{fig3} shows  the average coverage  ratio for 150 deployed  nodes. It
-can  be seen  that both  DESK and  GAF provide  a little  better  coverage ratio
+can  be seen  that both  DESK and  GAF provide  a   coverage ratio which is slightly better
 compared to DiLCO  in the first thirty periods. This can  be easily explained by
 the number of  active nodes: the optimization process  of our protocol activates
 less nodes  than DESK  or GAF, resulting  in a  slight decrease of  the coverage
 ratio. In case of DiLCO-2  (respectively DiLCO-4), the coverage ratio exhibits a
-fast decrease with  the number of periods and reaches zero  value in period {\bf
-  X} (respectively {\bf Y}), whereas the  other versions of DiLCO, DESK, and GAF
-ensure a coverage  ratio above 50\% for subsequent periods.  We believe that the
-results obtained with  these two methods can be explained  by a high consumption
-of energy and we will check this assumption in the next subsection.
+fast decrease  with the number  of periods and  reaches zero value  in period~18
+(respectively 46), whereas  the other versions of DiLCO, DESK,  and GAF ensure a
+coverage ratio above  50\% for subsequent periods.  We  believe that the results
+obtained with these two methods can be explained by a high consumption of energy
+and we will check this assumption in the next subsection.
 
 Concerning  DiLCO-8, DiLCO-16,  and  DiLCO-32,  these methods  seem  to be  more
 efficient than DESK  and GAF, since they can provide the  same level of coverage
 (except in the first periods where  DESK and GAF slightly outperform them) for a
 greater number  of periods. In fact, when  our protocol is applied  with a large
 number of subregions (from 8 to 32~regions), it activates a restricted number of
-nodes, and thus allow to extend the network lifetime.
+nodes, and thus enables the extension of the network lifetime.
 
 \parskip 0pt    
 \begin{figure}[t!]
@@ -857,8 +979,8 @@ 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. In fact excessive  subdivision of the  area of interest
-prevents   to  ensure   good  coverage   especially  on   the  borders   of  the
+possible high  coverage. In fact an excessive  subdivision of the  area of interest
+prevents it  to  ensure a  good  coverage   especially  on   the  borders   of  the
 subregions. Thus,  the optimal number of  subregions can be seen  as a trade-off
 between execution time and coverage performance.
 
@@ -882,9 +1004,9 @@ network lifetime.
 As  highlighted by  Figure~\ref{figLT95},  when the  coverage  level is  relaxed
 ($50\%$) the network lifetime also  improves. This observation reflects the fact
 that  the higher  the coverage  performance, the  more nodes  must be  active to
-ensure the  wider monitoring.  For a  same level of  coverage, DiLCO outperforms
+ensure the  wider monitoring.  For a  similar level of  coverage, DiLCO outperforms
 DESK and GAF for the lifetime of  the network. More specifically, if we focus on
-the larger level  of coverage ($95\%$) in case of  our protocol, the subdivision
+the larger level  of coverage ($95\%$) in the case of  our protocol, the subdivision
 in $16$~subregions seems to be the most appropriate.
 
 % with  our DiLCO-16/50, DiLCO-32/50, DiLCO-16/95 and DiLCO-32/95 protocols
@@ -897,7 +1019,7 @@ in $16$~subregions seems to be the most appropriate.
 \label{sec:Conclusion and Future Works} 
 
 A crucial problem in WSN is  to schedule the sensing activities of the different
-nodes  in order to  ensure both  coverage of  the area  of interest  and longest
+nodes  in order to  ensure both  coverage of  the area  of interest  and longer
 network lifetime. The inherent limitations of sensor nodes, in energy provision,
 communication and computing capacities,  require protocols that optimize the use
 of  the  available resources  to  fulfill the  sensing  task.   To address  this
@@ -905,20 +1027,19 @@ problem, this paper proposes a  two-step approach. Firstly, the field of sensing
 is  divided into  smaller  subregions using  the  concept of  divide-and-conquer
 method. Secondly,  a distributed  protocol called Distributed  Lifetime Coverage
 Optimization is applied in each  subregion to optimize the coverage and lifetime
-performances.   In a subregion,  our protocol  consists to  elect a  leader node
+performances.   In a subregion,  our protocol  consists in  electing a  leader node
 which will then perform a sensor activity scheduling. The challenges include how
 to  select   the  most  efficient  leader   in  each  subregion   and  the  best
 representative set of active nodes to ensure a high level of coverage. To assess
 the performance of our approach, we  compared it with two other approaches using
 many performance metrics  like coverage ratio or network  lifetime. We have also
-study the  impact of the  number of subregions  chosen to subdivide the  area of
+studied the  impact of the  number of subregions  chosen to subdivide the  area of
 interest,  considering  different  network  sizes.  The  experiments  show  that
-increasing the  number of subregions allows  to improves the  lifetime. The more
-there  are   subregions,  the  more   the  network  is  robust   against  random
-disconnection resulting from dead nodes.  However, for a given sensing field and
-network size  there is an optimal  number of subregions.  Therefore,  in case of
-our simulation  context a  subdivision in $16$~subregions  seems to be  the most
-relevant. The optimal number of subregions will be investigated in the future.
+increasing the  number of subregions improves  the lifetime. The  more subregions there are,  the  more robust  the  network  is   against  random  disconnection
+resulting from dead nodes.  However, for  a given sensing field and network size
+there is an optimal number of  subregions.  Therefore, in case of our simulation
+context  a subdivision in  $16$~subregions seems  to be  the most  relevant. The
+optimal number of subregions will be investigated in the future.
 
 \iffalse
 \noindent In this paper, we have  addressed the problem of the coverage and the lifetime
@@ -953,9 +1074,10 @@ difficult, but will reduce the communication overhead. \fi
 
 \section*{\uppercase{Acknowledgements}}
 
-\noindent  As  a Ph.D.  student,  Ali Kadhum  IDREES  would  like to  gratefully
+\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.
+Campus France for  the received support. This paper is  also partially funded by
+the Labex ACTION program (contract ANR-11-LABX-01-01).
 
 %\vfill
 \bibliographystyle{apalike}