Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 Decem ber   201 8 , p p.   474 5 ~ 4754   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 474 5 - 47 54           4745       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Cross L ayer Sol ution for  Energ y and Del ay Op timiza tion    in MAN ETs       Bhagy as hri  R Han ji 1 , Ra j ashre e She ttar 2   1 Depa rtment of  Com pute Scie n ce   Engi ne eri ng ,   Global   Ac ade m of  T ec hno log y India   2 Depa rtment of  Com pute Scie n ce   Engi ne eri ng ,   V Col l ege of Engi ne eri ng ,   Ind ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   1 , 201 8   Re vised  Jun   18 , 201 8   Accepte J ul   28 , 2 01 8       novel   m et hod  for  pac k et   forw a rding  in  MA NE Ts  has  be en  pro posed  in  th is  pape r.   node  in   the   net work  a cts   as  both  host  and  route r.   Ene rg uti lization   of  the   nod inc r ea ses  as  al l   node in  MA NET  op era t as  sourc e,  desti nation,   and  route to  for ward  pac ke ts  to  the   next   hop  ulti m at ely   to  re ac desti nation.   Route r exe cu te  var ie t y   of  fun ct ions  from   simpl pac k et   class ifi cation  for   forwardi ng  to  complex  pa y lo a rev ision.  As   the   num ber   o ta sks   and   complexi t y   in cr ea ses,  proc essing  ti m req uir ed   al so  inc re ase result ing  in   signifi c ant   proc e ss ing  del a y   in  ro ute rs.  Th propo sed  work  opti m i ze pac ke t   hea der   at   tr ansport  and  net work  lay er  b y   c alculat ing  Unique  Ide n ti fier  using  pai ring  fun ct ion   for  the   f ields  which  do  not   ch a nge  for  a   source desti nation   pai r.   Th is  te chn ique   opti m izes  the   proc essing  cost  of  ea ch  pa cke he a de r   the reb y   conse rvi ng  ene rg y   and  r educ ing  d ela y .   I al so  sim pli f ie s   the   ta sk  o f   s y stem  administ rat ion .   Thi pap er  el uc idates  an   ext ension  to  ba sic  AO DV  protoc ol ,   al lowi ng  routi ng  of  m ost  pac ket without   an  exp li cit  hea d er,  red uci ng  th o ver hea of  th e   pro toc ol  whil e   stil conse rv in it basic   prope rties.  The  proposed  m ethod  improves  the   n et work  p erf orm anc e   signifi c ant l y   co m par ed  to   AO DV ,   MTPR ,   and  S - AO DV   protoc ol.   Ke yw or d:   AOD V   Energy m anage m ent   MANET   Ov e r head re duct ion   Pairin f unct io n   Rou te   optim iz a ti on   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Bhagyas hr i R   Hanji,    Dep a rtm ent o f C om pu te Scie nce a nd E ng i ne erin g,   Global  A ca de m y of  Tec hnol og y,   Be ng al uru,   Ka rn at a ka,   India .   Em a il bh agya sh ri @g at .ac .in       1.   INTROD U CTION     Mob il A H oc   NET work   ( MANET is  a   sel f - go vernin gro up  of  sca tt ered   m ob il us ers w he re  ever node   op erates  as  s ourc e,  de sti nation,  and  al so  pas se on  pac kets  f or  ot her  no des,  hen ce   act as  a   router   al so T he  i dea   of  Mo bile  A Ho c   Net wor king  is  to   m ain ta in  rob us a nd  pro fici e nt  op e rati on  in   m ob ile   wireless  netw orks   by  i nclu ding  routin f unct ion al it into  m ob il nodes   [ 1] ,   [ 2].  MA NE T ha ve  gaine m uch   at te ntion   in   res earch  ai m ed  to  i m pr ove  thei basic  pe rfo rm a nce  a nd  pro vidi ng   Q ualit of   Ser vice  ( QoS).    Q oS   su pp or in  M AN E Ts  re qu i r es  m or har m on i ous  co op e r at ion   bet ween  la ye rs,   neces sit at ing   exch a ng of  inf or m at ion   be tween  la ye rs  r at her   tha c on ven ti onal   in de pende nt  la ye red   net wor arc hitec ture.   The r is  current  a nd  fu t ur e   nee for  dy nam ic   Ad   H oc   netw orki ng  te chnolo gy.  I ntern et   P r oto c ol  (I P is  t he  first   ch oice  of  t ran s port lay er pr oto c ol in wire an d wire le ss n et w orks . Gene rall y i t ha s b ee n ob s er ve that t he head er s iz of  the  pac ket  is  ab out  the  sa m siz of  the  pack et   or  bigg er  tha t he  payl oad   data.   The   protoc ol  head e rs  a r e   si gn ific a nt  f or  end - to - en co nnect ions  in volvin m ulti ple  hops  w her ea t he  protoc ol  he ader s   are   insi gnific ant  and   do   no ser ve  any  co ns tr uc ti ve  purpose  wh e ther are   no   interm ediat no des  a nd   c omm un ic at ing   nodes  are  c onnected   directl [ 3].  O pti m iz ing   the  pa cket   hea der  siz le ads  t i m pr ov em ent  in  e ff ic ie nt  res ource   util iz at ion  [4].    In  Rahul   Desai   et al aut hors  perform   com par at ive   analy s is  of  va rio us  e xisti ng  r ou ti ng  prot oco ls   su c as  DSD V,   A ODV,   A OMD V,   OL S an D SR   [5] .   An al ysi s hows   that  AOD a nd  D SR  ar bette r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   474 5   -   4754   4746   su it able  f or   hi gh   t raffic   net work   at   the  co st  of   la r ge  delay In   S.  S y es   et al aut hors  pro po se  m eth od  t i m pr ove  the  pe rfor m ance  of   AOD an D SR  reacti ve  routing   protoc ol  in  te rm s   of   del ay   and   over he ad   [ 6] .   The  li nk  resid ual  li fe  is  est im at e to  re duce  li nk   fail ur e   an vel ocity   of   m ov in no de  is  c on si dered  wh il e   choosi ng  the   ne xt  node  t forw a rd  da ta T he   aut hors  pro pose  a   m et ho to  fi nd  bette routin path   ha vi ng   m or energy  than  ot her   rout es  thr ough  th analy sis  of  aver a ge  e nerg and   m ini m u m   ener gy  of   paths   exten ding  the   netw ork  li feti m in  [7 ] A al gorithm   to  eff ect ively   m ana ge  the  c ons umpti on  of  band w idth  a nd  energy  by appl yi ng  m ob il e ag ents to  car ry th e d at a is  put f orwa rd b y a utho rs  in  [8].    The  m ob il agen will   m ov to  the  neig hbor   no de  with  t he  r ou te   re que st  pack et It  w il loo f or   node ’s  r oute   c ache  to   fi nd   t he   path   to  t he  de sti nation  node D ur i ng  this  s earch   proce ss  t he  m ob il age nt  will   op e rate  in  the   disco nn e ct ed  m od and   hence  will   no use   band width.  Th us   the  band width   a nd  po wer   a re   op ti m iz ed.   In   Rahul   e t.   al .   au thors  desc ribe  new   op ti m izati on   te ch niqu based   on  rei nfor cem ent  le arn i ng  wh e re  r outi ng   ta bles  are  re pl aced  by  est im at ion   ta bles  ca ll ed  as  Val ue s   [9] .   val ue are  base on  li nk   delay T he  res ults  sho that   the  nu m ber   of  pack et   dro ps  an delay   is  even  lo wh e the   net wor siz is  increase d.   I [10],  aut hors  pr ese nt   ne ide ntifie base m ulti ho IP   hea der   com pr essio desig n.  Fu rt her m or it   al so   res olv e pro blem with  pure   IP  ba sed   ad ho c   net wor ks   em erg ed   du to  IP   a ddres aut config ur at io serv ic e,   dist rib uted  nam ing   a nd  nam res olu ti on  an at   a pp li cat io la ye the   r ole  of   a IP   address as  an  identifie r . An  appr oach  to  lo w er n et w orkin g ov e r head  a nd  inv e sti gate the co nse que nce of  la rg e r   pack et   siz es is  fo c us e in  [1 1].    The  arti cl re views  diff e re nt   m et ho ds   to  reduce  ove rh e ad  by  ha ving  la rg f ram si ze,  interr upt  coalesci ng,  an co py  avo i da nce  by  pa ge  re m app in g,   inte grat ed  co py/c he cks um   and   hardw a re  com pu t at ion High  ba ndwi dth   in  the  syst e m   can  be  achie ved   by  re du ci ng  host  ove rh ea ds   by  a pp ly in op ti m iz a ti on above   and   belo the   require la ye r,   ide ntifyi ng   t he  net work   i nterf ace  s upport.   In te r net  En gi neer i ng   Tas Fo r ce  (I ET F)   ha de velo ped   tw I Pv6  ap plica bl head er  c om pr ession  sc hem e and   their  ap plica bili ty   to  Global   Inform at ion   Gri ( GIG)  in fr as tructu re  is  disc us se in   arti cl [12].  Seve ral  chall enges  nec essary  to  be  t houg ht  of   before   ap pl yi ng   hea de co m pr ession  to  a   par ti cular  de vi ce  is  al so   discuss e d.   no vel  pack et   forw a r ding   key ide ntific at ion sc hem e in optic al  p ac ket s witc hed n et work s  is prese nte in  [1 3].    Neit her   head e m od ific at ion   nor  la bel  distrib ution   prot oco is  re qu i red,  m aking   netw ork  m anag em ent  sim ple  and   al so  reduces  t he  c om po nen c os t.  In   H ooshi ar   a uth ors  put  f orwa rd   t unnelli ng  ba sed  route  op ti m iz a ti on w hich  re du ce pack et   ov e r head  an com m un ic at ion   delay   [ 14 ] By te con s ume t est ablish m ob il e comm un ic at i on  is the k ey  c om par ison  m etr ic  u sed . Th e r esults sh ow s th at   m or e p ay loads  are   transm itted  as  pack et s   sent  c on ta in   le ss  pac ket  ove rh ea d.  I Fahim   and  Vila s   auth ors   ai m   to  s peed  up  t he   data  transm issi on r edu ci ng  the  pa cket  pr ocessin ti m by  op ti m iz ing   the  c urren IP   pac ket  structu re  a nd  r edu ci ng   head e siz e   [15] In   Bow - Nan   et al.   auth or s   introdu ce  M A NET  I Hea de Com pr essio (MIP HC)  pro tocol   that  reduces   20  byte hea der  to  byte s   [16 ] Var i ou s   hea der   c om pr essio a nd   dec om pr ession  te ch niques  a r e   introd uced   ea rlie r,   but  com pr essing  a nd   decom pr essing  in volves  var io us   s te ps   to  be  pe rf or m ed  increasi ng   th e   processi ng tim e an e nergy c on s um ption .     In   M.  Ta m il ar a si   et .   a l.   a uthor reco m m end   to  co ns e rv batte ry  power   by  transm itti ng   pa ckets  wit m ini m u m   req uire ene rg gen e rati ng  le ss  ov e r head   a nd  delay   com par ed  t sta nd ard   DS R   [ 17] Thi s   p er form ance  is  achieve by  m od ify ing   pac ket  hea der   for m at   wh ic exc lud es  detai ls  of  interm ediat nodes   retai ning  only   so urce  a nd  de s ti nation  a ddres s.  Mi nim u m   T otal  Tra ns m iss ion   P ower  R ou ti ng   (MT PR)  wh ic con ce ntrates  on  en d - to - e nd   e nergy  eff ic ie nc sel ect in the  m ini m u m   ho path  has  been  addresse in  [ 18 ] - [ 19]   w hile  rem ai nin en er gy  of  no de  is  no t aken  into   acc ount  f or   decisi on  m aking .   L oc at ion   a nd  the   a ngular  disp la cem ent o nodes wh il e sele ct ing  the interm ediat e n od e s h as b ee co nsi der e in [20 ] .  Th is ens ures s ta ble  path  bet ween   s ource  an dest inati on   in  tu rn   reducin the  f r equ e nt  li nk - bre aks  an is  devel op e over  A ODV   protoc ol.  The   m et ho cal le sta ble  an re duced  li nk  br ea routin protoc ol  ( S - AOD V)  r edu ce the   pr oc ess  of   fin ding the  n e w path  oft enly .       Sele ct ing   m in i m u m   ho pa th,  sen ding  la rg er  pac ket  siz e,  us in head e com pr essi on  an deco m pr essi on  are  the  diff e r ent  m e tho ds  use to  reduce  head e ov e rh e ad.   C on ce ntrat ing   on   m ini m um  hop  paths   al ways  a tt e m pts  to  sel ect   nodes  ly in at   the  ce nter  and  their   i nvol vem ent  in  f orwardin data  i al so  consi der a bly  hi gh Inv olv in la rg er  or   var ia ble  pac ket  siz increases  the  per ce ntage  of   data  sent  pe a tt e m pt.  In  fa ulty   en vi ronm ent,  retra ns m issi on   of  l arg e packet com es  with  co st  an rec om pu ta ti on .   Com pressi ng  an dec om pr e ssing  re duces  t he  ov e rall   siz e   to  be  tra ns m itted  but  t he  overh ea i nvolv e with  c om pr essio and d ec om pr es sion st il l con ti nu e s.    The  pr opos e m et ho giv es  si m ple  and   e ff ect ive  s olu ti on  by  cal culat in uniq ue  num ber   base on   the  fiel ds  of h e ader  w hich  re m ai ns   uncha ng ed  f or  c omm un ic at ing   pai rs  in vo l ving v ery  le ss  com pu ta ti on.  This   nu m ber   is  incorp or at ed  in  first  data  pack et   and   is  no te dow at   al interm ediat e   no de that  will   be  us e thr oughout  the session. A ll   the  seco nd a ry  no des  will   be  ide ntifie by  this nu m ber   a nd   ac cordin gly  for w ard i ng  decisi on  is  m a de.   Th pro posed  m et ho ga ins  inf or m at ion   thr ough  interl ay er  com m u nicat ion   an pro vid e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Cross  La yer  Soluti on fo r E ne rg and Del ay Op ti miz atio …  ( Bhagy as hri  R  Hanji )   4747   op ti m iz ed  path  with  resp ect   two  pa ram et e rs  nam el ene rg an delay   and   is  buil ov e A O DV   r eact ive  routin g pro toc ol, nam ed  as Optim iz ed  AODV ( O - A ODV ).         2.   PROP OSE D   METHO D       Faste netw orks  tra ns m i m or pack et a nd   at   the  sam tim e   transm it   m or payl oad   byte of   sp eci fied   pac ke siz per  uni tim e,  increasing   both  per - pa cket  an pe r - byte   over hea on  the   host Huge   portio of   e nergy  and   ti m is  consum ed  during   the  tra ns m i ssion   or   rec epti on   of   pack et   w hich  is  us e on ly   for   the  data  adm in ist rati on   pur pose  i.e.  fo pr oc essing  of   hea de rs  an trai le rs  [2 1].  T prolo ng   the  ser vice  tim of  dev ic es  ef fici ent  us ag of   e n erg is  req ui sit e.  series  of   pa ckets  exc hange betwee the  sam e   pair  of   so urce  de sti nation  I ad dr ess es,  port  ad dr es ses  and   us in the  sam transpor la ye proto col  can  be  trea te i the  sim i la m ann e by  a   in te rm ediat node  for  for wardin once  the   deci sio is  m ade  base on  first     pack et   [ 22] So   instea of  se nd i ng   the  sam e   rep eat ed  data  fiel ds th os fi el ds   can  be  re pl aced  by  an  ide ntifie fiel d.  T he p rop os e m et ho d,  O - AOD V wor ks  i tw ste ps:     Firstl y   when   th data  is   recei ve from   hig he r   la ye r,   pr im ary  pac ket  is  c reat ed  with  al t he  necessa ry   cal culat ion do ne  a nd   sent  t lowe la ye f or   furthe proces sing   a nd  tra nsm issi on Nex t,  al data  receive will   fit  into  seco nd ary  pac kets  wi th  com pact  he ader  ad de a nd  se nt  to   lo we la ye for  tra nsm issi on   as  show i Figure  1.  T he  head e of  pr i m ary  pack et   is  gr eat er  t han   s econda ry  pac ke head e r.   E ve ry  interm ediate  node   wh ic first  rec ei ves  the  pr im ary  pack et   sto r es  al the  details  in  it ro utin ta ble  to  further   ide ntify  the  flow.   The  sec onda ry p acket  receive ne xt w il l be  check e d wit the uniq ue  ide nt ifie if m a tc hed  it  w il l be f or warde furthe to  ne xt  node.   T his  m eth od  le ads  t le ss  processi ng   t i m and   the  he ader   siz is  al so   com pact  reducin the ove rh ea d d at wh ic is ca rr ie d wit h eve r y packet  ulti m at el y redu ci ng  the en e r gy con su m ption           Figure  1 .  Pr im ary an d Seco ndary  Packet tr a ns m issi on       Pr im ary  and   seconda ry  pac ke fo rm at are  detai le in  F i gure  2.  Fe fi el ds   rem ai con sta nt  f o a   com m un ic at ion   ses sio bet ween  tw node s.  F or  e xam ple,  the  source   and  destinat io port  i UDP   hea der   rem ai ns   con st ant.  T hese   tw fiel ds   a re  t aken  as   in pu t   an uniq ue  i den ti fier   is  ca lc ulate d.   Sourc a nd   destinat io IP   Addresses  rem ai sam in  IP  head e f or   c omm un ic at ing   pair.   T hese  tw fiel ds   a re  ta ke as  input  an U niq ue   A ddress   Pair  I de ntific at ion   Nu m ber   i cal culat ed  a nd  sto red.  Versi on,  I nter net  Head e r   Len gth Ty pe   of   ser vice,  Id e ntific at ion,   Flags,   Tim e   to  Live P r oto c ol  rem ai ns   uncha nged .   Eve ry   c omm un ic at ion   sta rts   with   pri m ary  pack et   wh ic c on ta i ns  al the  fiel ds  al ong  with  un i qu e   ide ntifie rs.  Eve ry  interm ediat n od e form ing   the  path  sto res  th detai ls  in  ro ut ing   ta ble  w hich  will   be  furth er  us e to  ide nt ify   al seco nd a ry  pac kets.  Sec onda r pack et f ollow   t he  pri m ar pack et   co nta ining   c om pacted  pac ket  hea der   a nd   increase payl oad   m ai ntaining   sam fr agm e nt  siz at   the  l ow e la ye rs.   bit  wh en  is  us ed  to  in dicat the   first/m idd le   fr a gm ents  and   la s fr agm ent  when  set   to  0.     Fi rst  fiel P/S  bi is  us ed  to  i ndic at Pr i m ary  Packet   (P /S=1 a nd Se conda ry Pac ket ( P/S= 0).   Packet  hea der  structu re  is  m od ifie as  sh ow in  F ig ure  3,   s as  to  w ork  acco r ding  to  the  requirem ents.  The  am ou nt  of  data  sto red   in  routin ta bl al so   dif fer to  suppo rt  the   requirem ents.  Th e   incom ing   pac ket  is  fir st  ch ecked  f or  pri m ary  or   sec onda ry  with   th first  fiel ( P/S)  a nd  the  pack et   i s   processe acc ordin gly.  F or   ever pr im ary   pack et   receiv ed  m os of   th detai ls  al ong  with  i de ntific at io Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   474 5   -   4754   4748   nu m ber   for  th sessio a re  s tore in  e ach  t up l a nd  the   s econda ry  inc om ing   pac kets  are  only   ch eck ed  f or   m at ching  i den t ifie an d f orwa rd e acc ordin gl y.           Figure  2. Pr im ary an sec onda ry Pac ket H ea der Fiel ds                 cl ass   rt _e ntry {   ns a ddr_ rt_ ds t ;   ns a ddr_  r t _s r c;   u_ i nt32_  r t _uid;   u_ i nt16_   rt _pid;   u_ i nt8_t   rt_ ps ;   ………… ….     recv - pkt   (P ac ke t *p)   {   Head e r _LS*  r  =  H ea de r_ L S :: acc ess( p) ;   Head e r _I P *   i  =  H ea de r_IP  ::  access( p) ;   Head e r _P P *  pp =  Hea der_P P  ::  access( p) ;   Head e r _S P *  pp =  Hea der_S P  ::  access( p) ;   ………… ……… ………… ……… ………   If(pp _p s   ==   1)      Process  the  r e cei ved   pac ket  as prim ary pack et   Else      Process  the  r e cei ved   pac ket  as seco ndary  pa cket   ………… ……… ………… ……… ……….   }     Figure  3. Mo dified pac ket h ea der str uctur e  a nd it s pro ce ssing       The  m at he m atical   cal culat ion   (t heoreti cal )   for  sta nd a r protoc ol  head e ove rh ea is  as  sho wn   i Table  1.  I I P v4   ve rsion,  fiel ds   li ke  ve rsion,  In te r net  Hea der   Le ngth,   T ype  of  Ser vice I den ti ficat io n,  flags protoc ols  rem a ins  uncha nged .   The  value de pict  th at   fo th pr im ary  pack et   the  ov er hea is  increase wh il e   for  seco nd a ry  pack et the  ov erh ea is  decr e ased.  At  the  en the  ov e rall   cal culat ion   sho ws  that  the  pro po s ed   m et ho pe rform bette r.   For   exam ple  if  sy stem   transm it s   50,   10 a nd  200  IPv 4/UDP   pac kets  i a   s ession  wh ic h wil l have o ne prim ary Packet a nd 49,  99,19 sec onda ry p ac kets  res pecti vely       Table  1 . O verh ead calc ulati on for  sta ndar d protoc ol h ea de r wit hout  op ti on s & pa dd i ng   Proto co Header   Total Pack et  Header Si ze   Pack et  Heade Siz e   Ov erhead   Ov erall  ef f icien cy   calculatio n   Pri m a r y   Seco n d ary   Pri m a r y   Seco n d ary   Header Ove rhead   Av erage   IPv4 /TCP   4 0  bytes   6 7  bytes   2 7  bytes   6 7 .5%  ( )   6 7 .5%  ( )   1 0  pack ets   7 7 .5%   65% - 7 0 %  ( )   2 5  pack ets   7 1 .5%   5 0  pack ets   6 9 .5%   1 0 0  pack ets   6 8 .5%   2 0 0  pack ets   68%   IPv4 /UDP   2 8  bytes   4 0  bytes   1 2  bytes   4 2 .8 % (↑)   4 2 .8%  ( )     1 0  pack ets     5 2 .85 %   35% - 4 0 %  ( )   2 5  pack ets   4 6 .85 %   5 0  pack ets   4 4 .85 %   1 0 0  pack ets   4 3 .85 %   2 0 0  pack ets   4 3 .35 %       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Cross  La yer  Soluti on fo r E ne rg and Del ay Op ti miz atio …  ( Bhagy as hri  R  Hanji )   4749   Pairin f un ct io [ 23 ]   is  re ve rsible  pr ocess   to  uniq uely   encode  tw non - ne gative  nu m ber i nto   a   sing le   uniq ue  nu m ber C on si der   tw po sit iv integers  a nd  b,  PairF unc  [ a,  b]  yi el ds   sing le   posit ive  intege r   un iq uely   ass ociat ed  with  t he  input  pair Inver se  functi on   UnPairF un c[c]   ou t pu ts  th po sit ive  inte ger   pair      [a,  b]  relat ed   to  gen e rati on   of   [ 24 ] ,   [25].  Pairin f unct ion   a re  bi je ct ion an is   i m po rtant  in   log ic com pu ta ti on   and   m at he m at ics  on   the  w hole   [2 6].    Ba sic   pr ope rtie of  pairing   f un ct ion a re  I nje ct ion ,   Ind uction  a nd   on t as  gi ven   i eq uatio ( 1) ,   (2 a nd  ( 3)   re sp ect ively I nject ive  functi on   m aps  disti nct  input   argum ents  to  disti nct  ou tp ut  va lues.  T wo  p ai rs  ge ner at in t he  sam identifie is  po ssi ble  on ly   w he both  pai r s   are ide ntica l. Onto  o s urjecti ve  fun ct io m aps  eve ry possi ble v al ue  to a t l east  one arg um e nt.     2 2 1 1 2 , 1 2 1 , b a b a b b a a               ( 1)     b a b b a a , ,                   ( 2)       c b a b a , 0                   ( 3)     Eq uation  ( 4)  s ta te that  the  f un ct io ge ner a te uniq ue  num ber   as  ou t put  f or  any   gi ve pair  of  integer  num ber ( Inu m 1 I nu m 2 as  i nput.  T he  outp ut  gen e rated  is  e qu al   on ly   if  tw pairs  of  in put  are  equ al .   Eq uation  ( 5)   st at es  that  giv e nu m ber   K   a input,  the th two  i ntegers  ( I num 1 Inu m 2 )   can  be   ge ner a te as  ou t pu t.  T he pairi ng fu nction s at isfie s equati on  (4)  a nd (5).     4 3 2 1 4 3 2 1 , ,   , , , I n u m I n u m I n u m I n u m t h e n I n u m I n u m I n u m I n u m     (4)       K I n u m I n u m   t h a t   s u c h   NX N   I n u m I n u m   p a i r   a   is   t h e r e   N f o r   e a c h   K 1 1 2 2 , ,                                              (5)     The  Ca nt or   Pa iring   f unct io is  pr im i ti ve  recu rsi ve  pairi ng  f un ct io de fi ned   by  equat io n   ( 6)   an ( 7)  be low.   Both  eq uatio ns  descr ibe  th f un ct io use t pro duce  U niq ue  s ource  de s ti nation  Pair  I de ntifie ( UP I ta king  Inum 1,  Inu m 2   a s in pu values   and  N   as t he  se t of val ues.         2 1 , : : I n u m I n u m N N X N             (6)     2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 : , I nu m I nu m I nu m I nu m I nu m I nu m I nu m                     ( 7)     The  li m i ta ti on   of  Ca nt or   pai rin f unct ion  is  that  the   ra nge  of  e ncode resu lt   do e sn ' al ways  sta y   within  the  li m i ts  of   2N   bit  int eger.  If   the  i nputs  are  tw N - bit  integers th en  there  a re  2 ( 2 N - 1)   com bin at io of  possible  in puts. W it Pi ge on  Hole  Pr i nci ple  we  nee a ou t pu t of  siz e at  le ast   2 ( 2 N - 1)  w hich  is  e qu al   t o   2 2N - 2 N   in  ot her  wo r ds   siz equ al   to  2N   bi nu m ber Ma lth ew  Sz udzi m et ho us e in  [18]  ov e rc om es  the  above  li m i ta ti o a nd   is  de fine by  e quat ion  (8)  be lo w.   Inu m 1   an I num 2   are  tw key  in pu i ntegers  ba sed  on  wh ic uniq ue  num ber  is cal c ulate a nd r et urne d.     0 ,                : 2 ? 2 1 2 2 1 1 1 1 2 1 I n u m I n u m w h e r e I n u m I n u m I n u m I n u m I n u m I n u m I n u m I n u m I n u m        ( 8)     Figure  3,   il lus trat diff e re nt  un i qu num ber   key  gen e rate re pr e sente by  dot  on  the   gr a ph  f or  arou nd   500  pai of  num ber t aken   a ke y a nd   key2 T he  nu m ber incl uded  i pa irs  w hich  a re  te ste are  as   sm a ll   as  two  dig it   num ber   ti ll   twel ve  dig it   nu m ber s.  At  the   oth e e nd   w he giv e key  value,  the ke y1  an key2  m ay  also  be gene rated  e asi ly .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   474 5   -   4754   4750       Figure  3. U nique  Id e ntifie r ge ner at e f or   500 dif fer e nt s ourc e - destinat i on pai rs       3.   RESU LT S   A ND  DI SCUS S ION     The  e xperim ent  is  carrie out   in  NS - 2.3 5[2 7] Si m ulati on   a rea  ta ke is  15 00 m   1500m   consi sti ng   of   50  m ob il node s.    All  the  nodes  a re  i niti al iz ed  to  100J   and  no des  a re  arb it ra rily   po si ti on e with   Ra ndom   Wayp oin M obil ity  Mod el   wit m ob il it in  the  ra nge o 0m/ to  5m /s.  250m   is  ta ken   as  c omm un ic at ion   rang e   and   data  rate  as  2Mbps.    A O DV   is  us e as  fun dam ental   ro uting   protoc ol  and   IEEE  80 2.11   as  m edium  acce ss   con t ro protoc ol.  T he  m et ho disc u sse is   m easur e in  t erm of   pac ke ov e rh ea d,   pa cket  proce ssin ti m e,   energy  sa ve duri ng   this  proc ess  and   pe rce ntage  of   e xtra  pa yl oad   sent.  Th m et ho is  com par ed  with  A ODV ,   S - A O DV  an pro ves  po sit iv el good  in  te r m of   the  th re m e tric packet   ov e r head,  pa cket  pr ocessi ng  tim e   and   e ne rg c onsu m ption   c on sidere f or   e va luati on Pack et   ov e r head   is  de fine as  the  pro portio of  num ber   of   byte in  hea der   to  payl oa le ng th .   Pac ket  processi ng   ti m is  m easur ed  as  the  tim the  node  e nters  at   input  interface   of  a   nod t t he  ti m wh e t he  pa cket  is  put  ou at   the  ou t put  interface T ota energy  c onsum ed  is   cal culat ed  as t he diffe re nce  be tween  rem ai ni ng en e r gy and  init ia l energ y.     The  grap hs   in  Figure  a nd   sh ows  that  the   nu m ber   of  pa yl oad   transm it t ed  are  m or by  to  5%   in  A ODV  with   IP v4/U DP   a nd  IPv 4/TCP.  G raph  re su lt   is  s how f or   50  pa ckets  to  200  pack et al ong  X - a xis  and  num ber   of  byte of  payl oad   sent  al ong  Y - a xis.  Payl oad  car ried   in   pri m ary  packet   will   be  1460byte s   (15 18 - 40 - 18)  and   sec onda ry   pack et   will   be   1488   byte ( 1518 - 12 - 18)  f or   I Pv4  pack et s.  Payl oad   ca r ried  in  pr im ary  pack et   will   be  1433  byte ( 1518 - 67 - 18)   an s eco ndary  pac ket  wi ll   con ta in  1473   byte ( 1518 - 27 - 18)   for IPv4/TC P .           Figure  4. Payl oa Se nt in  AO DV an d O - A O DV w it h IP v4/ UDP   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Cross  La yer  Soluti on fo r E ne rg and Del ay Op ti miz atio …  ( Bhagy as hri  R  Hanji )   4751       Figure  5. Payl oa d   Se nt in  AO DV an d O - A O DV w it h IP v4/ TCP       Figure  6,  a nd  s hows  t he  gr a phic al   resu l ts  ob ta ine f or  Rou ti ng  loa d,  Energy  Co nsu m pt ion   an En to  E nd  de la of   the   pr opos e m et ho d,   O - A ODV  c om par ed  to   A ODV,   MT PR,   an S - A O D V.   T he   pr im ary  pack et   head e f or  IP / UD is  increas ed  to  40   byte wh ic is  hi gh e the re gu la pack et   header  of   28  byte s,  at   the  sa m tim the  seco nd a ry  pac ket  hea der   is  reduce to  12   byte s.  As  the   rati of   pr im ary  to   seco nd a ry  pac kets  in  ge ner al   is  ta ke as  1:  (N - 1),  w her e   is  the   total   nu m be of  pac kets  se nt,  ( N - 1)  is  th e   nu m ber   of   se c onda ry  pac kets  fo ll ow i ng   pr im ary  pack e the  r ou ti ng  ov e r head   is  re du ce reas on a bly  as   dep ic te d i n Fi gure  6.           Figure  6. N orm al iz ed  Rou ti ng L oa d Vs  Num ber  o f Pac ket s       Energy  co nsu m pt ion   is  al so   reduce ap pro pr ia te ly   as  sh own  in  F igure  7.   A ve r age  ene rg consum ption   a the  e nd  of  sim ula ti on   is  ca lc ulate a nd  f ound  t be  im pro ved  by   6%   to  8%   le ss  e ne r gy   consum ption   than  S - A O DV   m et ho d.   Fi gur sh ows  tha end   to  en de la is   al so   red uce as  the  pack e t   proces si ng   ti m is  reduce as the  num ber   of f ie lds  to b c he cked   is  m ini m a l.  On  an  a ve rage  arou nd  3 t 5%   i m pr ovem ent  i sho wn  with   r espect  to   delay T he  processi ng  tim is  redu ced  wh ic a dd to  t he  im pr ov e m ent   in ove rall  d el a y.   A ODV MTPR S-AO DV O -AODV No rm al iz ed  Rou ti ng   Load Packets  No rm al iz ed    Rou ti ng     Load Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   474 5   -   4754   4752       Figure  7. Ene r gy Co nsum ptio n Vs  Nu m ber   of Pac kets           Figure  8. En t E nd  Delay Vs  Num ber  of P a ckets       4.   CONCL US I O N     The  w ork  in  this  pa per   f oc usse on   no ve m e tho to  l essen  pac ket  processi ng   ti m e.  Delay   is   beco m ing   m ore  an m or no te worthy  as   ne tworks   put  i nto   pr act ic c omplex  prot oco ls   r unning  on  routers .   Mi ni m iz ing   host  ov e rh e ad  i handlin packet and   t heir  da ta   a chieve  bette pe rfor m ance.  O ptim iz ed  pa cket   head e tra ns m it m or payl oads  with  s m al le head er and   re duce proces sin tim increasing   the  eff ect ive ness  of  the  existi ng  netw ork.     T he   pr im ary  packet   is  sent  with   regular  head e an fe a ddit ion al   fiel ds wh i c will   be  proces sed  by  al interm ediat no de store  the  ne cessary  detai ls  require to  furthe r   forw a r al the  secondary  pac kets  belo ngin to  the  sa m c omm un ic at ion   session.  The  pro posed  wor sh ows   i m pr oved   pe rfor m ance  with   resp ect   to  t he  t hr ee   m et rics  rou ti ng  ov e rh ea d,  e nergy  c on s um ed  an e nd  t e nd   delay Th w or is  car ried   out   with  IPv4   a dd ressin a nd  ca be  exte nded  t I Pv6  a ddress ing .   The   idea  be hind  O -AODV S-AO DV MTPR A ODV Ener gy  Con su m ption Packe ts  Ener gy  Con su m ed  O -AODV S-AO DV MTPR A ODV Packe ts  End - To - En Delay En d - to - End  Delay   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Cross  La yer  Soluti on fo r E ne rg and Del ay Op ti miz atio …  ( Bhagy as hri  R  Hanji )   4753   cal culat ing   U ni qu Addr e ss  P ai Id e ntific at ion   N um ber   us ing   t he  IP   a ddr esses  can  be  m od i fied  to  incl ud t he   Sour ce   IP  A dd ress  a nd  the  Start  tim of   the   session  w he pr im ary  pack et   is  ge ner at e d.   This  a dds  sec uri ty   as  the Uniq ue N um ber  g ene rate d wil l be  valid  for on ly   on e  se ssion com m un ic at ion       REFERE NCE S   [1]   S.  Corson,J.  Mac ker , "M obile  Ad  Hoc  Networki ng(MA NE T)  Ro uit ng  protoc ol  P erf orm anc Iss ues  and  eva luatio Considera ti ons , " Net work Worki ng  Group,RFC: 2501,1999.   [2]   Le Chen , "P roto col for  Supporting    Quali t y   of  Servic in  Mobi le   Ad  Hoc  Net works , Ph.d  The sis,Unive rsit y   of  Roche ster , New  York,2006.   [3]   Sass an  Aham adi , "The   IEEE  802 . 16m   Converge n ce   Sub - 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                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   474 5   -   4754   4754   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS              Bhag y ashri   R   Hanji  recei v ed  he B. E   and   Mtech  degr e from   V isvesvar a y a   T echnological   Univer sit y ,   Bela gavi .   She  is  cur ren tly   work ing  towar ds  her   Ph.   D.  degr ee  deal ing  with  improving  the  Quali t y   of  Serv ic e   in  Mobil Ad  Hoc  net works .   S he  is  cur ren t l y   working  as   As sista nt  profe ss or  at Global Ac a dem y   of   T ec hno log y ,   B enga lu ru.                     Dr.  Raj ashr ee   S het t ar   is  cur r ent l y   working  as  Profess or,   Dept.   o Com pute Science ,   R .   Coll ege  of  Enginee ring ,   B enga l uru.   Her   rese a rc work  foc uses  on  Know le dge  Discove r y   in  Sem i - struct ur ed  Dat a”.    She  h as  aro und  45  pu bli c at ions  in   var i ous  Inte rna ti ona l   Journals  and  Confer e nc es.   She  has  aut hore book  on  “S eque nt ia Patter Mining  from  W eb  Log  Data Con ce pts,   Te chn ique an Applic ations  of  W eb  Us age   Mining” ,   pub l ished  b y   LAMBERT  Aca demic  Publi shin g   compan y ,   Ger m an y   and co - authored  book  cha p te rs       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.