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.   11 ,  No.   1 ,  Febr uar y   2021 , pp.  458 ~ 470   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v11 i 1 . pp 458 - 470           458       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om   Social - si ne cosin e algo rith m - based  cross l ayer  re s ource  allocatio n in  wire less netw or k       Pra veen a  T . ,  Nag araj a  G .   S .   Depa rtment  o f  C om pute r  Scie n ce a nd  Engi n ee rin g,   RV Col le g e  o f  E ngin ee ring ,   In dia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Feb  26 , 20 20   Re vised  Ju l   2 2, 2020   Accepte d  Aug 13,  2020       Cross   lay er  res ourc e  al lo ca t ion   in  th e  wire le s s  net works   is  appr oac h ed   tra ditiona lly   e ither  b y   comm unic a ti ons  net wo rks  or  informati on  the o r y .     The   m aj or  issue  in  net working  is  the   al locati on   of  li m it ed  re source s  from     the   users  of  net work.  In  tr ad it ional  lay e red   net work,  th e  re source   are  al lo ca t ed  at   m edi um   ac ce ss   cont rol  (MA C)  and  the   net work  lay ers  uses    the   comm unic at i on  li nks  in  bi t  p i pes  for  d el iv eri n g  the  da ta   at  fixed  rate  wi th   the   o cc asion al  r andom   err ors.  Henc e,  th is  pap er  pre sen ts  th e   cro ss - lay er   resourc e  allocati on  in  wire le ss   net work  base d  on  the   proposed  socia l - sin e   cosine   a lgori th m   (SS C A).  The  proposed  SS C A  is  designe d  b y   in te gr at in g   socia l  ski  dr ive r   (SS D)  and  sine  cosine   al gori th m   (SCA ).   Als o,   for  furthe r   ref ini ng  the  reso urc e  al lo ca t ion  s che m e,   the   p rop osed  SS CA  uses   the   f it n ess   base d  on  ene rg y  and  fa irne ss   in  which  m ax - m in,  har d - fa irne ss ,   p roporti ona l   fai rne ss ,   m ixe d - bia s  and  the   m a ximum   through put  is  conside re d.   Based  o n   ene rg y   and  fa irn es s,  the   cro ss - layer  opti m izat ion  e nti t y   m ake s  the   dec ision  o n   resourc e  a ll o ca t i on  to  m it iga t e  th e  sum   rat e  of  ne twork.   The   p erf orm anc e  of   resourc e  allocati on  base d  on   pro posed  m odel   is  eva lu at ed   base d   on  ene r g y ,   throughput ,   and   the   fai rne ss .   T he  deve lop ed  m odel   ac h ie ves  t he  m axi m al  ene rg y   of  258213,   m axi m al   throughput   of  3. 703,   and  the   m axi m al   fai rne ss   of   0. 868,   respe c ti v e l y .     Ke yw or d s :   Cros s - la ye r op t i m iz ation   Energy   Re so urce al loc at ion   Sine c os ine  alg or it hm   So ci al  s ki driv er   This   is an  open   acc ess ar ticle un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Pr a veen a  T.,    Dep a rtm ent o f C om pu te r  Scie nce a nd E ng i ne erin g,   RV Colle ge  of  En gin eeri ng,    Be ng al uru,   Ka rn at a ka , In dia .   Em a il :  pr avee n at @r vce .e du.in       1.   INTROD U CTION   In   the  la st  few  decad es ,  the  wireless  com m un ic at ion s  ha ve  bee n  gro w n  rap i dly  in  the  wo rl dw i de.  Howe ver,  the   up c om ing   wi r el ess  com m un ic at ion   has  prov i ded  va rio us  ser vices  of  hi gh - qual it y  vo i ce  to     the  wireless   m ultim edia  fo r   e ver y wh e re  at   low  co st  [1 ] .  T he  wireless  network  is  al so   sa id  to  be  I nter na ti on al   Mob il e  Tel eco m m un ic at ion s  2000  (I MT - 2000)  f or   prov i din g  the  se rv ic es   us in g  m ult i m e dia  m ob il e  to  at ta in  t h e   h i g h   b i t   r a t e   o f   a b o u t   2 M b / s   [ 2 ] .   T o   f u l f i l l   u s e r   r e q u i r e m e n t s ,   t h e   s e r v i c e   p r o v i d e r   i n c l u d e s   v a r i o u s   t e c h n i q u e s ,   l i k e   c r o s s - l a y e r   d e s i g n   a n d   c o - o p e r a t i v e   r e l a y i n g   i n   t h e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m s .   T h e   c o - o p e r a t i v e   r e l a y i n g   i s   u t i l i z e d   t o   i m p r o v e   t h e   c o v e r a g e   o f   b a s e   s t a t i o n   ( B S )   a n d   t h e   s y s t e m   c a p a c i t y   i n   w i r e l e s s   co m m u n i c a t i o n   n e t w o r k   [ 3 ,  4 ].   W h i l e   v a r y i n g   t h e   c h a n n e l - s t a t e   i n f o r m a t i o n   ( C S I )   a n d   q u e u e - s t a t e   i n f o r m a t i o n   ( Q S I )   i n   w i r e l e s s   n e t w o r k ,   t h e   n o d e s   a c c e p t   t h e i r   r e c e p t i o n   a n d   t h e   t r a n s m i s s i o n   p a r a m e t e r s   w i t h   p o w e r   c o n s t r a i n t s   a n d   t h e   q u a l i t y   o f   s e r v i c e   ( Q o S )   n e e d s   [ 5 ] ,   b u t   s t i l l   t h e   c h a n n e l s   u n d e r g o   t i m e   v a r y i n g   m u l t i p a t h   f a d i n g .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   i n f l e x i b i l i t y   a n d   t h e   s u b - o p t i m a l i t y   r e s u l t s   i n   i n e f f i c i e n t   r e s o u r c e   i n   t h e   w i r e l e s s   n e t w o r k s   [ 6 ,  7 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       So ci al - sine  c os ine a l gorit hm - ba s ed  cro s s la yer res ou rce  a l locatio n  in  wi r el ess n et work   ( Pravee na T. )   459   The  res ource  m anag em ent  and  the  al l ocati on  are   ve ry  diff ic ult  for   t he   wireless   net w orks  w her e     the  sp ect ral  re so urces  a re  prov i ded  by  se ve ral  us e rs.   I n  the  la ye red   ne tworki ng   struc ture,   e ve ry  la ye r  is   op e rated  a s  we ll   as  design e d  separ at el y  [ 6].   So m e  of   the  r eso ur ce  al locat ion   sc hem es  e m plo ye d  fo r  m ob il e   com m un ic at ion   s yst em s  are  serv ic e   le vel  a gr eem ents  an d  the  Q oS   pa ra m et ers.   He re,   the  QoS  par a m et ers   con ta ini ng  ob je ct ive  m easur es,  li ke  tra nsfer   delay ,  pack et   loss  rati o,   guar anteed  bit  rate,   delay   va riat io n  a nd   so   on.  T hus,   the  im pr oved   s ubj ect ive   qual it y  per ce ptr on  is  ve ry  sig nific ant  to   the  pro vi der s  f or   m ai ntainin g  and  incre asi ng   the  cu stom er  needs.  Howe ve r,   the   res ourc e  al locat ion   i nc lud es  al gorith m s  and   strat eg ie s  in  order   to  c on tr ol   the  par am et er s,  li ke  channel  al locat ion ,  tra nsm it  po we r,   m odulati on   sc he m e,  data  ra te s,  error  cod i ng   schem e  and  so   on.  In   ge ner al ,  t he   sche du li ng  appr oach es   use   the  num ber   of   hops,  tra nsm issi on   distan ce,  d el ay , ch a nnel  con di ti on   [8 ] .    Cros s - la ye r  op tim iz at ion   is  br oa dly  util iz ed  fo r  pro vid i ng   QoS  pro visio ni ng   in  wireles s   m ultim edia  com m u nicat ion   [ 9,  10 ]   in   th e  wireless   m ul tim edia  com mu nicat io ns   [9,  10 ] .  The   cr os s - la ye r  sc hem e  works   with  co nve ntio nal  net work   m od el   t o  im pr ove  the  syst em   p erfor m ance,  but  the  desig n  pr i nciple  m ay   cause   high  com plexity   and   se ver al   op tim iz at ion   issues   [ 9 ,  1 1 ] .  Ac cordin gly,  the  eff ic ie nt  cr os s - la ye r  te chn iq ue s  are  introd uced  to  r edu ce   the   ad diti on al   requeste d  inf or m at ion   f r om   bo th  t he  pract ic al   and   t he  theo reti cal   po i nt  of   view  [9 ] .  C urr ently ,  the  cr oss - la ye r  arc hitec ture  is  de sig ne d  to  im pr ove  the  syst e m   perform ance  in  m od e r n   wireless  netw orks,   a nd  in  a dd it io n,   the  c r os s - la ye r  i nter act ion   patte r ns  are  sup ported   with  prot oc ol  sta ck   beyo nd  3G  m ob il e  c omm un ic at ion   syst em s  [ 12 - 1 3 ] .  I n  [1 4 ] ,  the   cr os s - la ye r   res ource  al loc at io n  wa s  est ablished  b y  consi der i ng bo th the d at a li nk  lay er and  t he ph ysi cal  lay er.   This  pa pe r  pre sents  an   ap pro ach  f or  cr os s  l ay er  res ource  a ll ocati on   based  on  SSC A.   Here,  the  cr os s - la ye r  desi gn  sha res  t he  in f or m at ion   t hroug h  l ay er  bo unda ries  f or  dete rm ini ng  the   data  rec ei ves  from   the  othe r   la ye rs.   He nce,  the  cr os s - la ye r   desig n  is  util i zed  f or   sh a rin g  the  sta tus,  para m et ers,   an d  the  ot her   i nform at io n  to  ot her  f our   la ye rs.   By   c hangin g  t he  c hannel  c onditi on s ,  t he  cr os s - la ye r  opti m izati on   e ntit y  updates     the  decisi on  on  the  basis  of  new   i nput  data .  In   t his  case,  t he  res ource  al l ocati on   strat eg y  is  per f or m ed  base d  on  pro pose d  S SCA,  w hich  is   desi gn e d  ne w ly   by  com bin ing  SS D  a nd  S SA .   Th e  fitne s s  f un ct io n  f or   best   resou rce  al loca ti on   is  evaluat ed  on  the  basis   of   e nergy  an d  fairn es s.  T he  fairn e ss  pa ram et ers,   l ike  m ax - m in ,   hard - fair ness,  m axi m u m  thr ough pu t,  pr oport ion al  f ai rn es s, a nd m axi m u m   thr oughput are   consi der e d.    The  m ajo r  c on t rib ution o f  th e  pap e r  is:   -   Propose d  SSC A - base d  reso urc e  allocatio n:  The  cr os s - l ay er  resour ce   al locat ion   fra m ewo r k  nam ed     SSCA - base d  a ll ocati on  is  pro po s ed   f or  al loc at ing   t he  resou rces  e ff ect ivel y.  The   locat io n  of  sea rc h  a ge nts   is u pd at e d usin g  the  f it nes s fu nction by c onsi der i ng f ai r ness  and e nergy.    The  pa per  is  arr a ng e d  acco rd i ng  to  f ollo wing  se ries:   s ect ion   2  el a borates  e xisti ng  m et h od s   of   resou rce  al locat ion   with  chall eng e s  of   m et ho ds   that  rem ain   as  m otivati on   for  resea rch.   The  syst e m   mo del  of   resou rce  al locat ion   is  portray ed  in  sect ion   3  and   the  dev el op e d  m et ho d  of  res ource  al lo cat ion   is  exp la ined  in   sect ion   4. Th e  resu lt s  of the  m e tho ds are  de li ber at ed  i n  sec ti on   5.   At last , se ct ion   6  c oncl ud e s the  work.       2.   MOTI VA TI O N   This  sect ion   presents  the  li te ratur e  s urvey  of   se ver al   m eth ods  util iz ed  f or   res ource  al locat ion   a nd     the ch al le ng es   of  the   e xisti ng  works ar e  discuss e d.     2.1.    Li tera t u re sur vey   Seve ral  m et ho ds   relat ed  t o  cr os s  la ye r   res ou rce  al locat io n  t echn i qu e s  are   descr i bed,  a nd  analy zed  as   fo ll ows :  Ma le ki  an d  Mi r j al il y  [1 5 ]   de velo pe d  c om pr ehe nsi ve  cr os s - la ye r  re source   al lo cat ion   a ppr oac h  for   pro vid in g fair ne ss,  r o bustness  and  balancin g, an d  the  thro ughput m axi m iz a ti on .  He re,  th e  powe r  co nsum ptio n  was  f ound  be tt er,  but  othe r  m et rics,  lik e  m ax - m in  and   pro portio nal  fair ne ss  was  not  co nsi der e d.    Tsen g ,   et   al .   [ 16 ]   dev el oped   sing le - in pu t  m ul ti ple - ou t put  (S IM O)   t hat  consi der  the  a ng le   betwee n  jamm er  and  cha nnel   ve ct or   i n  the   ante nn a   s patia l  dom ai n.   A fter  t ha t,  the  new  best  so luti on  for  a n t i - j a m m i n g   c r o s s   l a y e r   r e s o u r c e   a l l o c a t i o n   w a s   d e r i v e d .   H e r e ,   p e a k   s i g n a l - to - n o i s e   r a t i o   ( P S N R )   w a s   i m pr ov e d,   but  the  m et ho d  fa il ed  t o  consi der   oth e r   al go rit hm s  fo r  b et te r  syst e m   per f or m ance.  Jung ,   et   al .   [17 ]   pr es ente d  an  a ppr oach  was   introd uced   for   the  wireless   vid eo  tra nsm issi on .  He re ,  two  m et rics   wer e  co ns id ered   f or  m ea su ri ng    relat ive  diff e r ence  of   eac h  forw a r d  error  cor recti on  (FEC )  blo c k  to   qu al it y  of   use r  exp e rience .   Her e,     the  com pu ta ti on al   com plexi ty   was  gr eat ly   red uce d,   but  the  un e qu al   err or  protect ion   ( UEP)  re so urce   al locat ion   are  no t  co ns i der e d  fo r  hybri d  aut om atic  rep eat   request  tran sm issi on ,  a nd   m ulti cast   vid e o  pa ckets.   Kordbac he h ,  et   al.   [18 ]   em plo ye d  ro bu st  cro ss  la ye r   routing   a nd   the  rad i o  re so urce  al locat ion   in    the  wireless  ad - hoc  netw orks .   In   this  case,  th e  per f or m ance  gain  was  fou nd  bette r,   ho we ver,  the  op ti m i zat ion   pro blem  is still  dif ficult  bec au se  of  non - co nv exity .   Xu ,   et   al.   [19 ]   pr ese nted  secur it y - based  energy  eff ic i ent  f or  m ulti - ho m ing   net w orks.   Her e ,     the  secur it y - e na bled  res ource   al locat ion   wa s  fo rm ulate d  as  the  m axi m izati on   issue  of  dro pp i ng   probabil it y,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1,   Febr uar y  2021  :    458   -   470   460   pack et   de la y,   and   the  a vaila bi li ty  of   powe r  c on s um ption .  T he  m e tho d  fail ed  to  so l ve  the   m ulti - eves  pro blem .   Senth il kum ar  and   Me e naks hi  [3 ]   de velo ped   t he  ap proach   for  res ource  al locat io n  strat egy  f or  m ulti - destinat io n  rel ay   syst e m s   in  the  cel lular  do wn li nk.  T he  Q oS   re quirem ents  util iz e d  in  t his  w ork  is  m i nim u m   data  rate  re quirem ents,  m axim u m   delay   thr esh old,  a nd   t he  zer o  over flow s .   Howe ver,  the  m et ho d  did   not   analy ze  both  dow nlink  an d  upli nk  pe rfo rm a n ce.  X u  a nd  Zh ua ng  [ 20 ]   presente d  cro ss - la ye r  res ource   al locat ion   f or   the  het eroge ne ou s   wireless  ne twork .  Her e ,  the  re source   a ll ocati on   was   su bject e d  to   s erv ic e   ou ta ge  pro babi li t y,  co ns trai nts  in   delay ,  syst em   rati o  ba ndwi dth ,   and  the   total   powe r  c ons um pt ion .    The  e nergy  ef fici ency  was  i ncr ease d  in  t hi s  work,  but  the  cr os s - ti er  inte rf e re nce  wa s  no t  c onsider ed  f or   band width  al locat ion  at   th e   heter oge ne ou s  wireless   acc ess.  Tse ng ,  et   al.   [ 21 ]   pres ented   an   ap pr oach  f or  resou rce  al locat ion   cr os sin g  the  app li cat io n  an d  physi cal   la ye rs  fo r  upl ink   MU - MIM O  OFDMA  sy stem s.   This  a ppr oac h  achie ves  bette r  im pr ovem e nt  in   ave ra ge   pea k - si gnal - to - noise - rati o  ( PSN R ),   but  t he  us e r   gro up i ng w as   no t a naly zed .     2.2 .     Chall enges   The  c halle nge   that  has   bee n  identifie d  by  analy zi ng   t he  pr e vious  c ross   la ye r  res ourc e  al locat ion  te chn iq ues  are   li ste d  be lo w.   -   The  c halle nges   face d  by  cr oss - la ye r  desig n  is  the  c oex ist e nce  pro blem ,  wh ic h  m eans  it   is  ver y   com ple x  for  integ rati ng  var i ou s  c r os s - l ay er  desig ns   to   un if orm ,  becau se  of  the  s pec ific   com m un icati on   sta ndar d  of   each c ro s s - la ye r desig n [ 13 ].   -   Anothe r  chall e ng e  fa ced  by  cro ss  la ye r  des ign   is  ov e r hea d  cause d  by  cr os s  la ye r  sign a li ng .  T he  cro s s - la ye r  sh a red th e inform at ion  a m on g  the  node s is v e ry c om pl ex  a nd ch al le ngin g [ 13 ].   -   Stand a r dizat ion   pr ov i des  the   un i qu e   ve hicle   to  sm oo th  s ever al   c ro s s - la ye r  desig n  s ol u ti ons  in  m obil e  com m un ic at ion   net works,  but  the  sp eci ficat ion ,  in vestig at ion ,  dev el opm ent,  and   t he  sta nd a rd iz at io n  of   cro ss - la ye r  ent it ie s  fail ed  to  m eet   the  req ui rem ent  of   cro s s - la ye r  optim i zat ion s  as  wel l  as  the  dyna m ic  interact ion patt ern s  b et ween p ro t o col lay ers  rem ai ns  open c halle ng e  [ 12 ].   -   Un li ke  si ng le - carrier  netw ork,   the  m ulti - carrier  netw ork   serv es  var i ous  us ers  at   the   par ti cular  ti m e;  therefo re,  t he m ul ti - carrier  sc hedulin g desig n for the  bu rsty t raffic  is the  hec ti c chall eng e  [ 6 ].   -   In  [ 15 ] ,   Com pr e he ns ive  cr oss - la ye r  resou r ce  al locat ion  m od el   is  dev i sed  for  fau lt   t olera nt  to po l ogy  con t ro l  i n  t he  wireless  m esh  netw orks.  H er e,  the   m et ho d  fail ed  to   c on si der  the   fair nes s  an d  t he  e ne r gy   m od el  tog et he r  for   res ource al locat ion   am on g  the  m ulti ple l ay ers.       3.   SY STE M MO DEL   This  sect io n  pr esents  the   syst e m   m od el   f or  cro ss   la ye r  res ource  al locat io n  in   CDM A - ba sed  wireless   as - hoc  netw ork.   Let   us   c onsider  the   ene r gy  co ns trai ne d  Cognit ive  Ra dio   or t hogonal   fr e qu e ncy  div isi on   m ul ti ple  acce ss  (CR  OFDMA)  with   M   com m un ic at ing   pai rs.   Here,  both  t he  tra ns m it te r  u   and  the  receive r   v   are  represente d  as  n K , . . . , 2 , 1 : .  If   v u ,  then   the  transm issio n  syst em   is  c on si der e d  as  the  tim e   slott ed  O FD M A  syst em   at   t he  par ti cular   ti m e  interval L .  H ere,  th e  slot  s ynch ronizat ion  is  at ta ined  usi ng   beaconin g  a pp ro ac h.  F or   e ve r y  tim e  slot,  the  pa rtic ular  ti m e   inter val  is  gi ve n  for  ac hieving  sync hro nizat ion   t o  perform   sp ect ru m   detect ion   a nd   r eso urce  al locat ion .  H ow ever,  inter - ca rri er  interfere nc e  (I CI )  pro du c ed  by   the  fr e qu e ncy  offset  of   side  lob e s  per ta ini ng  to  the  trans m itter u .  In   the  ph ysi cal   la ye r,   the  fr eq ue ncy - ba s e d  Ra yl ei gh   fa ding  c hannel  is  c on si der e d  f or   div id i ng  w hole   sp ect r um   into  N   subcar riers  for  gu a ra nteei ng   ever y  s ubcar rier  by  e xperie nc ing   Ra yl ei gh  fad i ng.  T he  s ubcar rier  set   pr e sent  in  t ran sm i tt er  an d  recei ve r  pai r   u   is  de note d  a s,   N G u , . . . , 2 , 1 .  Let   us  c ons ider  u l v u G l M v u H H , , , : , ,  wh ic h  r epr ese nts     the  subca rr ie r  f adin g  c o - e ff ic i ent  m at rix,   where,  the   te rm   l v u H , de no te s  t he  s ub - channel  c oeffici ent  gain  fro m   u to  v   at  the s ub ca rr ie r   l , and  is e xpress ed  as,      2 , , e I H l v u l v u   (1)     wh e re,  the  te r m   e I l v u , ref e r  to  the  trans fer   functi on.  He re,  the  te r m   H us es  the  bl oc k  fa ding  cha nnel   of siz e   L that  rem ai ns   inv aria nt  thr oug h  bl ocks  an d  t he  unc orrelat ed  ove r  su cce ss ive  blo c ks.  Th e  no ise   c onsid ere d  her e  is  ad diti ve   wh it e  ga us si an  noise   ( A WG N )  with  the  var ia nce  2 , l u at   receiver  u ov e r  sub carrier  l .  The n,  the  tra ns m iss ion   powe r  a ll ocati on   m atr ix  is   in dicat ed  as  u l u l u G l K u q q Q , ; 0 ,   for    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       So ci al - sine  c os ine a l gorit hm - ba s ed  cro s s la yer res ou rce  a l locatio n  in  wi r el ess n et work   ( Pravee na T. )   461   the  entire  us e rs   in  K ov e r  avail a ble  subcar rier  set   u K u G V   ,  wh ere  t he   te r m   l u q de no te s   the  power   al lo cat ed  to s ub ca rr ie r  at  tran sm it te r  u . For ea ch  transm it te r,  the  powe r  v ect or is  give n by,     N u u u u g g g g ,. .. , , : 2 1   (2)     The  e ne rg y  c onsu m ption  pe r   inf or m at ion   r at e  to  ac hieve   high  e nergy  e f fici ency  f or  th e  tran sm i tt er   receiver  pai r  at  each  ti m e slot is de no te d by,     u u G l l u G l s u l u u u u a g g a g E : ,   (3)     wh e re,   the  te r m   l u a ref er   to  t he  data  rate  of  th l subcar rier.   T he  powe r  al locat e d  over   th l su bca rr ie r  f or  th u transm itter is r epr ese nted  as  l u g , a nd the te rm   s u g sign i fies the  rece iving p ower .       4.   PROP OSE D RESO URCE  ALLOC ATIO N ALGO RIT HM   This  sect io n  il lustrate s  the  pro posed  SSCA   al go rit hm   fo r   resour ce  al l oc at ion   in  wirele ss  netw ork.   The  c ro s s - la ye r  opti m iz at ion   is  the  com bin at ion  of  j oi nt  sche du li ng  a nd   res ource  al locat ion   i n  wi reles s   netw ork  al ong  with  m edium   acce ss  co ntr ol  (MAC) ,  ph ysi c al   la ye r  an d  th e  ap plica ti on   l ay er  are  i nclu de d  in   the  un ifie d  cro ss - la ye r  optim iz ation .  He re,  the  cr os s - la ye r  op ti m izati on   al gorith m   gets  que ue   sta te   inf or m at ion   ( QS I )  a nd   c ha nn el   sta te   interfe ren ce  (CS I)   f r om   MAC   and   ph ysi cal   la ye r.   Con se qu e ntly ,    the  oth e r  input  par am et ers,   li ke  energy  and  fa irness ,  the  cr oss - la ye r  optim i zat ion   entit y  m akes  the  decisi on  o n  resou rce  al loca ti on   to   m axi m i ze  the  s um   rate  of  net wor k.   By   var yi ng  the   cha nn el   c ondi ti on s,  t he  c ross - la ye r   op ti m iz ation   e ntit y  updates  the  decisi on   bas ed  on  ne w  in put  data.  Her e ,  t he  no vel  res ou rce  al locat io n  s trat egy   i s   d e v e l o p e d   u s i n g   t h e   p r o p o s e d   S S C A ,   w h i c h   w i l l   b e   n e w l y   d e s i g n e d   b y   i n t e g r a t i n g   S S D   [ 2 2 ]   a n d   S S A   [ 2 3 ].  A l s o ,   f o r   f u r t h e r   r e f i n i n g   t h e   r e s o u r c e   a l l o c a t i o n   s c h e m e ,   t h e   p r o p o s e d   S S C A   u s e s   t h e   f i t n e s s   b a s e d   o n   e n e r g y   [ 19 ]  and  f ai r ness  w her e  t he  h a r d - f ai rn ess ,  pro por ti on al   fair ness ,   m ixed - bias  m ax - m in,  an d  m axim u m   thro ughp ut  is  con sidere d.  T he   blo c k  dia gr a m   of   the  pro pose d  S SCA - ba sed  res ource  a ll ocati on   i n  th e  wireless   net work  is   sh ow n  in   Fi gur e   1.           Figure  1. Sc he m at ic  v ie w  of t he  c ro s s lay er  r eso ur ce al lo cat ion   us i ng the  pro posed     so ci al - sine  co si ne  al go rithm     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1,   Febr uar y  2021  :    458   -   470   462   4.1.   Cro s s la yer  optimi z at ion   Cros s - la ye r  optim iz at ion   m od el   co ns ist s  of  di ff e ren t  la y ers  a nd  di ff e r ent  pa ram et ers.   T he  th ree  la ye rs  prese nt  i n  t he  c ro s s - la ye r  op ti m iz ation.   T he  a da ptive m od ulati on   a nd  c odin g  (A M C)  a nd  CSI - re f eren c e   sign al   (CS I - RS )  feedbac k  are  avail able  i n  ph ysi cal   layer,  w her eas  the  s ub carrier  assi gnm ent,  adap ti ve   power  con t ro l,  a ut oma ti c  rep eat   re quest   ( ARQ ),   f orwa rd  er ror  c orrecti on  ( FEC) ,  an d  qu al it y  of  ser vice  in   the   MAC  la ye r  al on g  wit h  the  ada ptive  transm issi on   ra te   in  the  network   la ye r.   I n  tra diti o nal  OSI,  the  stric t  bounda ries  are prese nt am ong  the lay ers i n  w hich  the  da ta  are  pro vid e d  in the give n partic ula r  la ye r  and  e ve ry lay er g i ves   the  in dep e nde nt  so l utio n  w it h  the  own  op ti m iz ed  ada ptati on ,   but  i t  is  ver y  c om plex  to  fu l f il l  all     the  re quirem en ts,  li ke  data  rat e,  bit  e rror  rat e,  an d  t he  la te ncy  f or  va rio us  ser vices.  I n  t he  dynam ic   wireless   netw orks,  the   QSI  a nd  CS I  va ry  wit h  t he  ti m e,  hen c e  the  netw ork  node  a da pts  the  receptio n  a nd    the tra ns m issi o n param et ers  to sati sfy t he power  constrai nt  an d   the  Q oS   ne eds [ 5 ,  24 ] .        4.2 .   Prop os ed  s ocial - sine c os ine   algorithm  for  resource  a ll oc at i on   The  pr opos e d  SSCA  is  the  co m bin at ion   of   S SD   with SSA.  The  SS D  al gor it h m   is  insp ired  by  va rio us   evo l ution a ry  optim iz at ion   app r oac hes  to  m i nim iz e  the  SV Ms  par am et er s  with  the  aim   t o  en han ce  the  syst e m   perform ance.  The  m ai n  aim  of   SS D  is  to  searc h  in  the  sp ace  f or  op ti m al  or   ne ar - op ti m al   so l utions.     This  m et ho d  is   ver y  e ff ic ie nt  for  gen e rati ng  i m pr oved   feat ur es   to  ta c kle  m ul ti - obj ect ive   optim iz at ion   issues.   More ov e r,   the   m et ho d  can  so lve  the  highly   non - li nea r   prob le m s  wit h  com plex  co ns trai nts .  The   SC A   al gorithm   is  the  popula ti on - ba sed  optim iz ati on  an d  t her e   is  no  gu a ra ntee  f or  fin ding  t he  so luti on  with  s ing l e   run.   T his  ap proach   is  util iz e d  f or   c reati ng  var io us   rand om   s olu ti on s  a nd   fluctuate  th e m   towar ds  th e  bes t   so luti on  base d  on   sine  f unct ion .  Her e ,  vari ou s  ra ndom   a nd   a dap ti ve  va riables  are  c om bin ed  in  or der   to   e m ph asi ze  the   exp l oitat ion   and   e xplo rati on  of  the  sea r ch  sp ac e.  T he   m erit s  of   the   al go rit hm   ar e  that    the  al g or it hm   ex hib it s  bette r  c onve rg e nc e  sp ee d,  m ini m al   err or,  a nd  m ini m a l  com pu ta ti on al   tim e.     Hen ce , in te gr at ing   SS D  in  SSA  produces  b et te r  so l ution wit h  the  im pr ov e d sy stem  p erfo r m ance.   The  de velo pe d  SSCA  for  cr oss  la ye r  reso ur ce  al locat ion   is  il lustrate d  in  t his  sect ion .  T he   pr op os e d  SSCA  is  the  c om bin at ion   of  SSD   [2 2 ]   wit h  SS A  [ 2 3 ] ,  a nd   t hus  at ta ins   the  ad va ntage s  of   SS D  in  S SA .     The  SS D  al gorithm   is  insp ir ed  by  var i ou s   ev olu ti onary   op ti m iz ation   a ppr oach es   to   m ini m iz e  the  SV Ms   par am et ers  wit h  t he  ai m   to  enh a nce   the  syst e m   per f or m an ce.  T he  m ai n  a i m   of   S SD  is  t o  sea rc h  in   the   sp ace   for  optim al  o r  near - opti m al  s olu ti ons.  T his m et ho d  is ver y  eff ic ie nt f or ge ner at in g  im pr ov e d  feat ur es t o  ta ckle  m ul ti - obj ect ive   op ti m iz a ti on   issues.  M or e ov er,  the  m et ho d  can  so l ve  th e   highly   non - li near   pro blem s   with   com plex  co ns trai nts.  T he  SC A  al gorithm   is  the  popula ti on - base d  opti m i zat ion   a nd   t here  is  no   guara nt ee  for  fin ding  the  s olu ti on   with  sin gle  run.   This  appr oach   is  util iz ed  fo r  c rea ti ng   va rio us   ra ndom   so luti ons  a nd   fluctuate  t hem   towa rd s   the  be st  s olu ti on  bas ed  on  sine  fun ct ion .   He re,  va rio us   ra ndom   and  ada ptive  va riables   are  com bin ed  in  orde r  to  e m ph asi ze  the  exp l oitat ion   a nd   e xplorati on  of   the  sea rch  sp ace.  T he  m erit s  of    the  al gorithm   are  that  the  al go rithm   exh ibit s  bette r  conve rg e nce  spe ed,   m ini m al  err or,  an d  m ini m al  com pu ta ti on al   tim e.  Hen ce ,   integ rati ng  S SD   i n  SS A  produces   bette r   so luti on  with   the  im pr ov e d  syst e m   perform ance.  The  a dv a ntage s  of   th e  pro pos ed  m et ho d  are  bette r  co nver ge nce  spe ed ,  m i nim a l  err or,  m i nim a l   com pu t at ion  ti m e and  it   pro duces  bette r  s ol ution wit h t he  im pr ov e d  syst e m  p erf orm ance.     4.2.1 .   So lu tio n  encodi ng   The  s olu ti on  e ncodin g  is  t he  represe ntati on   that  is  ide ntifie d  with  the   de ve lop e d  m od el .  Assum e  d nu m ber   of   t r ansm itters  an d  m nu m ber   of  subcar riers  f ro m   wh ic h  s op tim al   so luti on  is  c ho se n  by    the  dev el op e d  m od el   su ch  th at   s value  rangin g  from b s 1 ,  res pec ti vely .  Her e,  th e  so luti on  requ ires  for  decidin g w hi ch  tran sm it te r  to b e all ocate d  in   wh ic h  s ubcar rier.      4.2.2 .   Ob jecti ve  m od el li ng   The  fitnes s  functi on   is  eval uated   in  order  to  ob ta in  the   bette r  resu lt .   The  optim al  so luti on  i s   determ ined  fro m   the  pr evio us  it erati on   as  ea ch  so luti on  to  ob ta in  the  bette r  lo cat ion.  Th e  obj ect ive  fun ct ion  of the  de velo pe d  a ppr oach is  form ulate d  in t erm s o f  e nergy, and  fair ness,  and  is e xpresse d by,     R u u u F D f 1 1   (4)     wh e re,  the  te r m   u D denotes  the   transm i tt er  u ,  the  fairn ess  is   rep rese nted   as  u F an d  the  nu m ber   of   transm itter is ind ic at ed  as  R .   a.   Fairnes s  f or   re so urce  al locat i on :   T he  fai rn e ss  par am et ers,   li ke  h ar d - fair ne ss u J ,  m ax - m in  fairn ess u P ,  pro port ion al   fa irness u B , m ixed - bias u T   and the m axim u m  thr oughput  u X [2 5 ]  are  gi ven   belo w,    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       So ci al - sine  c os ine a l gorit hm - ba s ed  cro s s la yer res ou rce  a l locatio n  in  wi r el ess n et work   ( Pravee na T. )   463   b.   Hard - fair ness:   It  is  al s o  te r m ed  as  rou nd  r ob i n  (RR) - ba sed  res ource   al locat ion.  It  is  util iz ed  f or  al locat ing   tim e   or   fr e quency  betwee n  the  pote ntial   cand id at es  with  resp e ct   to  any  m et ri c.  Si m ple   tim e  div isi on  m ultip le xing  ( TDM )  is  the  best  exam ple  fo r  RR   scheduler  wh e re  eve ry  node  is  gi ven   as     the tim e slot to  tran sm it  in  the  r e gu la r  inter va ls. Th e  exp ress ion   f or   ha rd f ai rn ess  is  denote d  as ,     u s e r s of C o u n t A J S u   (5)     wh e re,  the ter m   S A ind ic at es the  m axi m u m  n um ber  o f use rs who e qual ly  shared  the  res our ces.   c.   Ma x - m in  fair ne ss:  In   Ma x - m in  fair ness,  the  le ss  num ber   of  res ource s  al locat ed   to   eve ry  no d e  i s   increase d.   I n  ot her   w ords,   th e  gap   is  m inim iz ed  a m on g  m axi m u m   and   m ini m u m   nu m ber   of   assigne d  resou rces to  ea ch user .      u u g u c P l bu m i n m a x   (6)     wh e re,   the   tra nsm it   power  of   relay   helping  t he  source   u on  s ub ca rr ie r    is  de no te d  a s   ( ) ,  a nd  the  data  rat e   is represe nted as  u c .   d.   Pr op or ti onal   f ai rn ess:  It   im plem ents  t i m e - ena bled  fairness  and   pro vid es  the  go od  tra deoff   am ong  fairn e ss  a nd  ne twork   th rou ghpu t  with   res pe ct   to  m ax - m in  fairn e ss.   He re,   the  nodes   with  th e  lo we r  data  rate  ta ke  m or e  tim e  than  those   with  the   hi gher  data  rates ,  wh ic h  le ads  t o  reduce d  net w ork  th rou ghput .   The pr oport io na l fairn e ss is e xpresse d  a s,     h u B 1   (7)     wh e re,  t he  te r m   rep rese nts  t he  c har act erist ic   wh ic h  pri ori ty   is  assigne d  to  0 ,  an d  the  pro portio nalit y   factor i s in dica te d  as  h ,  0 h .   e.   Mi xed - bias:   Mi xed - bias  ai m s   to  al locat e   the  portion   of  total   capaci ty   avail able  at   the  node  th rou gh  strongly  biase d  poli cy ,  and   rests  are  em pl oyed  as  the  fa irer  poli cy .  Th e  expressio n  of  m ixed - bias  is  giv e n by,      2 1 1 p p u W W T   (8)     wh e re,  the ter m s  1 p and  2 p rep rese nts the  prop or ti on al it y fact or,   0 , 2 1 p p and  0 .   f.   Ma xim u m   thro ug hput:   It  is  con ce r ned  onl y  with  re sourc es  al locat ion  f or   m axim iz ing   the  th rou ghpu t.  Her e , th e  no de t hat trans m it s m or e d at a,  gets  access to  r es ources  f ir st t o o btain  high s um - thr ough pu t.     4.2.3.   Algori t h mi c st eps  of  the  dev el op ed  S SCA - b as e d  allocati on   The  pro po se d  SSCA  is  desi gned   by  inte gr a ti ng   SC A  in  S SD .  He re,  t he  update  e qu at io n  of   SSD  is   m od ifie d  us in g  the  up date  equ at io n  of   SC A  al gorithm .  The  m od ific at ion   m akes  the  so luti on  up date  to  be   m or e  eff ic ie nt,  and   it   fu rthe r  i m pr oves  the  conve rg e nce  of  the  op ti m iz a ti on   al gorithm .  T he  ste ps   f ollo wed   i n  the d e velo pe d  al gorithm  are  il lustrate d belo w:    Step  1 :  I niti al i zat ion :  The   fir st  ste p  of  the  pro po se d  S SC A  al gorithm   is  the  init ia li zat i on   of  the  posit ion   of  search  a ge nts  in  w hich,   t he  total   nu m ber   of   a gen ts  a re  identifie d  by  the  us e r.   T he  l ocati on   of  age nts  is   represe nted  as ,     z X t v 1 ;   (9)     wh e re ,  t X rep rese nts the  ag e nts  po sit io n  at   ti m e t , and  t he nu m ber o f varia bles are de no te d  a s .   Step  2 :  O bj e ct ive  f un ct io n  e valuati on:  The   fitness  is  cal culat ed  f or  ea ch  s olu ti on  on   the  basis  of   f it ness  functi on  de picte d  in  (4).   T he  fitness  f unct io n  is  co ns ide re d  as  the  m axim iz at ion   functi on ,  a nd  s olu ti on   wit h  m axi m u m  f it ness  is co ns i der e d  as  the  best s ol ution .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1,   Febr uar y  2021  :    458   -   470   464   Step  3 :  Update   the  so luti on  ba sed  on  SSC A   al go rithm :   Af te r  evaluati ng  the  obj e ct ive  f un ct io n,   t he  sol ution   unde rgoes p os i ti on   update  on  the b a sis o f SS CA.  T he u pd at e eq uation o f S SD   velocit y  t k   is ex pr es sed  as,     t t t k X X 1   (10)     w he n   5 . 0 2 m ,     t t t t t t X m X m e X X 1 1 1 s i n s i n   (11)     t t t t t t X m m X m e m e X X 1 1 1 1 1 s i n s i n s i n s i n   (12)     t t t t m m e m m e X X 1 1 1 1 1 s i n s i n s i n s i n 1   (13)     wh e re,   the  te r m   k denotes  the   velocit y  of  X ,  a nd  the   un if orm l y  distrib uted   ra ndom   nu m ber s   are  i nd ic at e d   as  1 m and   2 m rangin g  fr om   0  t o  1.   The  te rm   repre sents  the  best  so luti on  of  th agen t,  an d  the  te r m   ind ic at es  th e  m ean  gl ob al   s olu ti on  for  w hole   popula ti on .   The   a bove  e quat ion  s hows   the  update  e qu at ion   of  SSD,  w hic h  is   integ rated  with  update  e qu at ion   of  SCA .  H ence,  t he  upda te   equ at io n  of  SCA  by  ta king  the   conditi on  5 . 0 4 Y is ex pr ess ed  b y,       t t t v t X Y Y Y X X 3 2 1 1 s i n   (14)     a ssu m e  t t X I ,     t t t v t X Y Y Y X X 3 2 1 1 s i n   (15)     t t t v t X Y Y Y Y Y X X 2 1 2 3 1 1 s i n s i n   (16)     t t v t Y Y Y Y Y X X 2 3 1 2 1 1 s i n s i n 1   (17)     t t v t Y Y Y X Y Y X 2 3 1 1 2 1 s i n s i n 1 1   (18)     w h e r e ,   t h e   t e r m     r e p r e s e n t s   t h e   l o c a t i o n   o f   c u r r e n t   s o l u t i o n   a t   ℎ   i t e r a t i o n ,     r e f e r   t o   t h e   t a r g e t   p o s i t i o n ,   d e n o t e s     t h e   a b s o l u t e   v a l u e ,   a n d   t h e   r a n d o m   n u m b e r s   a r e   d e n o t e d   a s   1 ,   2 ,    3   a r e   t h e   r a n d o m   n u m b e r s ,   r e s p e c t i v e l y .     S ubsti tuti ng (1 8) in  (13 ),     t t t t v t m m e m m e Y Y Y Y Y X X 1 1 1 1 2 1 2 3 1 1 1 s i n s i n s i n s i n 1 s i n 1 s i n   (19)     t t t t v t m m e m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y X X 1 1 1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 1 1 s i n s i n s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n 1 s i n 1   (20)     1 1 2 1 2 3 1 1 1 1 1 2 1 1 1 s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n s i n s i n 1 s i n 1 m m e Y Y Y Y Y m m e m m e Y Y X X t t t t v t   (21)     1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 1 1 1 s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n s i n 1 s i n s i n 1 1 m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y m m e X t t t t   (22)     1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n s i n 1 s i n s i n 1 s i n 1 m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y m m e Y Y X t t t t   (23)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       So ci al - sine  c os ine a l gorit hm - ba s ed  cro s s la yer res ou rce  a l locatio n  in  wi r el ess n et work   ( Pravee na T. )   465   1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n s i n 1 s i n s i n s i n m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y Y Y m m e X t t t t   (24)     1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 s i n s i n 1 s i n 1 s i n s i n s i n s i n s i n s i n s i n 1 m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y m m e Y Y X t t t t   (25)   wh e re,   1 = − .  H er e,  the   te rm   o denotes   cu rr e nt  it erati on,   Z ref er   to   the   m axi m al   it era ti ons ,     x represe nts the c onsta nt.     3 X X X t   (26)     wh e re,   ∅ , ,   de note s  the   th ree   best   so l uti ons,   an d     re pr e sents   the  b est   s olu ti on. 1 0 ; 1 t t e e   the v al ue of   2 1 , m m ran gi ng fro m   0  t o 1 .   w he n  5 . 0 2 m ,     1 1 2 1 2 3 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 c o s c o s 1 s i n 1 s i n c o s c o s s i n c o s c o s s i n 1 m m e Y Y Y Y Y m m e Y Y m m e Y Y X t t t t   (27)   The  te rm     refe rs  to   the   a bili ty   of   SSCA   for  bette r  s ol ution.   T he   ab ov e   e qu at io n  sp eci fies     the  update d  eq uation  of   t he  pro posed  S SCA ,  wh ic h  in  tu rn  us ed  to  perf orm   cro ss  la ye r  resou rce  al locat io n  eff ect ively .    Step  4 :   Com pute   the  feasi bili t y:   Af te r  e valua ti ng   the  upda te d  po sit io n,   t he  obj ect ive  f un ct ion   of  each  so l utio n  is com pu te d  a nd   the   s olu ti on  yi el din g  m axim u m  f it ness  is consi der e d  as   best s olu ti on.    Step  5 :  Term inati on :  The  ste ps  from   2  to  4  a re  re peated  un t il   the  sp eci fied   it erati on   m et   o r  the  be st  so lut ion   is   ob ta ine d. Al gorithm  1  r ep rese nts the  p se udo  cod e   of  de velo ped  SSC A  al gorithm .     Algori th m  1.   Pseudo c od e  of  the  dev el oped   SSCA - base d al locat ion   Input: Position of search agents  z X t 1 ;   Output: Best position   Procedure:   Begin   Initialize the agent’s position and velocities   Assume the fitn ess function is minimum   While the stopping criteria are failed to met do   For all agents do   Calculate the fitness function using equation (4)   Arranged the agents using fitness value   Compute the mean global solution and previous best solution   Update th e agent’s location using equation (27)   End if   End for   Check the feasibility of the solutions   Return the best solution   1 t t   End while   Optimal solution is obtained   End       5.   RESU LT S   A ND  DI SCUS S ION S     The  a naly sis  of   c ross - la ye r   resou rce   al locat ionusi ng   t he  pr opos e d  SSCA - base d  al locat ion   i s   el aborated i n  t his secti on to  prove t he  ef fecti ven e ss  of the  pro posed  m od el .     5.1 .     Experim en ta l  set - up   The  pro posed   m et ho d  is  e xe cuted   in  4GB  RAM,  W i ndows  8  OS  with   In te l  c or e   i - 3  process or  an d   the im ple m ent at ion  is  done  in  MATL AB.     5.2.   Eva lu at i on   m etrics   T h e   p e r f o r m a n c e   r e v e a l e d   b y   t h e   d e v e l o p e d   a p p r o a c h   i s   e v a l u a t e d   u s i n g   e n e r g y ,   t h r o u g h p u t   a n d   t h e   f a i r n e s s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1,   Febr uar y  2021  :    458   -   470   466   5.3.   Co m pa r ati ve m eth od s   The  pe rfor m ance  increased  by   the  dev el ope d  m e tho d  is  ev al uated  by  c om par ing   the  propos e d  wit h  existi ng  m et ho ds ,   li ke  w at erfi ll ing   m et ho d  [ 1 6 ] ,   Sec ur it y  a war e   ene rg y   ef fici ent  al locat ion  [ 19 ] ,  dist ribu te d  energy ef fici en t al locat ion   [2 4 ] , r es pecti vely .      5.3.1 .   Analysis ba sed  on n um ber of  users   Figure  2  s how s  the  c om par at iv e  of  t he  devel op e d  S SCA - base d  al locat io n  with  resp ect   to  e nergy ,   thr oughput  an d  the  fair ness   with  resp ect   to  us ers.   Fi gure  2 ( a )  repre sents  the  com par at ive  a naly sis  of    the  pro pose d  S SCA - base d  al locat ion  in  te rm s  of  ene rg y.   Wh en  t he  c ount  of   us e r  is  2,  th e  energy  ob ta i ned   by   the  existi ng   w at erf il li ng   m eth od,  S ecu rity   awar e  e nergy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd   distri bu te d  ene rg y  e ff ic ie nt  al locat ion   is  3294 3W,  3315 7W,  an d  31 168W,  w hile  the  pro po se d  SSC A - base d  al locat ion   obta ine d  bette r   energy  of  3 21 73,  res pecti ve ly .   Wh e n  the  co unt  of   use r  is  6,  the  energy  obta ined  by  the  pr opos e d  SSC A - base d  al locat ion   is  3829 3W,  w hile  the  pe rcen ta ge  of   im pr ovem e nt  re ported  by  the  pro posed  m et ho d  in  c ompari s on   with  the  exiti ng   w at erf il li ng   m e tho d,  an d  secu rity   awar e  energy  effi ci en t  al locat i on,  distrib uted   ener gy   eff ic ie nt all oca ti on  is  3567 8W,  3792 0W, a nd 33 999W,  re sp ect ively .   Figure  2 ( b)   re pr ese nts  the  c om par at ive  analy sis  of   the  pro po s ed  S SCA - ba sed  al locat io n  in  te rm s  of   thr oughput  by   var yi ng  the  us ers .  Wh e n  the  co un t  of   use r  is  6,   the  thr ough pu t  obt ai ned   by  the  existi ng   w at erf il li ng   m et hod,   Secu rity   awar e   ene r gy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd  distribu te d  e nergy  e ff ic ie nt  al locat ion is   3 . 2 1 3 m b p s ,   3 . 2 4 1 m b p s ,  a n d   3 . 2 4 7 m b p s ,   w h i l e  t h e   p r o p o s e d  S S C A - b a s e d  a l l o c a t i o n   o b t a i n e d   b e t t e r   thr ough p ut  of   3.292m bp s,  res pecti vely .  Wh e n  the  c ount  of  us er   is  8,  the  t hro ughput  ob ta ined  by  the  pr opos e d  S SCA - base d  al locat ion   is   3.445m bp s,   w hile  the  pe rce ntage   of  im pr ov em ent  re ported  by  the   pro posed   m et ho d  i n   c o m p a r i s o n   w i t h   t h e   e x i t i n g   w at erf il li ng   m e t h o d ,   S e c u r i t y   a w a r e   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n ,   a n d   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n   i s   3 . 3 2 0 m b p s ,   3 . 3 9 2 m b p s ,   a n d   3 . 4 1 4 m b p s ,   r e s p e c t i v e l y .   W h e n   t h e   n u m b e r   o f   u s e r   i s   1 0 ,     t h e   t h r o u g h p u t   o b t a i n e d   b y   t h e   p r o p o s e d   S S C A - b a s e d   a l l o c a t i o n   i s   3 . 6 0 8 m b p s ,   w h i l e   t h e   p e r c e n t a g e   o f   i m pr ovem ent  rep ort ed  by  the  pro po se d  m et ho d  in  c om par ison   with  the  exi ti ng   w at er fill ing   m e tho d,  Sec ur it y  awar e   ene r gy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd  distri bu te d  e nergy  e ff ic ie nt  al locat ion   is   3.3 96m bp s ,  3.5 40 m bps,  a nd  3.577m bp s,  r es pecti vely .   Figure  2 ( c )  re presents  t he  co m par at ive  analy sis  of   the  pro po s ed  SSCA - ba sed  al locat io n  in  te rm s  of  fairn e ss  by  vary ing   t he  us er s.   Wh e n  the   c ount  of   us e r  is   6,   the  fair ness   obta ined   by  the   existi ng  w at e rfi ll ing   m e t h o d ,   S e c u r i t y   a w a r e   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n ,   a n d   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n   i s   0 . 7 6 0 ,   0 . 7 7 0 ,   a n d   0 . 7 8 8 ,   w h i l e   t h e   p r o p o s e d   S S C A - b a s e d   a l l o c a t i o n   o b t a i n e d   b e t t e r   f a i r n e s s   o f   0 . 8 4 9 ,   r e s p e c t i v e l y .   W h e n   the  co un t   of   us e r  is  8,   t he  f ai rn e ss  obta ined  by  the  existi ng  w at er fill ing   m et ho d,  S ec ur it y  aw are  e nergy  ef f ic ie nt   al locat ion ,  a nd  distribu te d  en erg y  ef fici ent  al locat ion   is  0.776,  0.855,  a nd  0.8 60,  w hile  the  propose d  SSCA - base d  al locat ion   obta ined  bette r  fairn ess  of   0.861,  re sp ect i vely .  W he n  th e  count  of   us e r  is  10 ,  the  fai rn es s   ob ta ine d   by  t he  e xisti ng   w at erf il li ng   m eth od,   secu rity   awar e  e ne rg y  eff ic ie nt  al loc at ion ,  a nd  dist rib uted   energy  ef fici en t  al locat ion   is   0.805,  0.8 63,  and  0.8 66,   w hi le   the  pro pose d  S SCA - ba sed   al locat ion  obt ai ned  bette r  fai rn e ss  of 0.8 68, res pe ct ively .     5.3.2 .   Anal ys is  ba se d  on   tr ansmi tt ers   Figure  3  s ho ws  t he  c om par at ive  of  the  dev el op e d  SS CA - base d  al lo cat ion   i n  te rm s  of  e nergy,   thr oughput  a nd  the   fai rn es s  with  resp ect   to   transm it te rs.   Figure  3 ( a )  re pr ese nts  t he  c om par at ive  an al ysi s  of  the  pro po s ed  SSCA - base d  a ll oca ti on   in  te rm s  of   energy.  W he n  the  c ount  of  tra ns m i tt er  is  5,   the  energy   ob ta ine d  by  t he   existi ng  w at erf il li ng   m et h od,  S ecu rity   awar e   ene r gy  e ff ic ie nt  al locat ion ,   a nd  distri bu te d  energy  ef fici ent  al locat io n  is  3333 6W,  31604W,  a nd  31420W,  w hile  the  propose d  S SCA - base d  al l ocati on   ob ta ine d  bette r   energy  of   31709W,   res pecti ve ly .  W he n  th e  count  of   tra nsm itter  is  20,  th e  energy  ob ta i ned  by   the  pro po se d  SSCA - base d  al locat ion   is  39110W,  wh il e  the  per ce ntage  of  i m pr ovem ent  rep ort ed  by     the  pro posed  m et ho d  in  c omparis on   with  th e  exiti ng   w at er fill ing   m et ho d,  and   Secu rity   awar e  e nergy  ef fici ent   al locat ion ,  d ist rib uted  e nergy  eff ic ie nt all oca ti on  is  3582 3W,  3866 2W, a nd 39 557W,  re sp ect ively .   Figure  3 ( b)   re pr ese nts  the  c om par at ive  analy sis  of   the  pro po s ed  S SCA - ba sed  al locat io n  in  te rm s  of   thr oughput  by   var yi ng   the  t ran sm it te rs.   Wh en  the  c ount   of   transm it te r   is  10 ,  the  thr oughput  obta ined  by    the  existi ng   w at erf il li ng   m eth od,  S ecu rity   awar e  e nergy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd   distri bu te d  ene rg y  e ff ic ie nt  al locat ion   is  3.019m bp s,   3.0 39m bp s,  a nd  3. 134m bp s,  w hile  the  pr opos e d  SSCA - ba sed   al locat ion   ob ta ined  bette r  thr ough pu t  of  3.2 18m bp s ,  res pecti ve ly .  Wh en  t he  count  of  transm it te r  is  15 ,  the  thr oughput  obta ine d  by  the  pro pos ed  SSC A - base d  al locat ion   is   3.265m bp s,  wh il e  the  pe rc entage   of   im pr ovem ent  rep ort ed  by     the  pro posed  m et ho d  in  co m par ison   with   the  exiti ng  w at erf il li ng   m eth od,  Secu rity   awar e  e nergy  eff ic ie nt   al locat ion ,  a nd   distrib uted  e ne rg y  ef fici ent  a ll ocati on   is  3.0 97 m bp s ,  3.1 57 m bp s,  an d  3.2 08m bp s,  re sp ect ively .   Wh e n  the  num b er  of  transm itter  is  25 ,  the  thr ough pu t  obta ined  by  the  pro posed  S SCA - base d  al locat ion   i s   3.609  m bp s,  wh il e  the  pe rc entage  of   im pr ovem ent  rep ort ed  by  the  propose d  m et ho d  in  com par is on   with     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       So ci al - sine  c os ine a l gorit hm - ba s ed  cro s s la yer res ou rce  a l locatio n  in  wi r el ess n et work   ( Pravee na T. )   467   the  e xiti ng   w a te rf il li ng   m et ho d,  Sec uri ty   awar e   ene r gy  e ff ic ie nt  a ll ocat ion ,   an d  distri bu te d  e nergy  e ff ic ie nt   al locat ion  is  3.444m bp s,  3.49 7m bp s,  a nd  3.5 57 m bp s , r e sp e ct ively .   Figure  3 ( c )  re presents  t he  co m par at ive  analy sis  of   the  pro po s ed  SSCA - ba sed  al locat io n  in  te rm s  of  fairn e ss  by  va r yi ng   the  tra nsm itters.  Wh en  the  co un t  of  tra ns m itter  is  15 ,  the  fair ness  obt ai ned   by  the  ex ist ing   w at erf il li ng   m e t h o d ,   S e c u r i t y   a w a r e   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n ,   a n d   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n   i s   0 . 7 8 5 ,   0 . 8 0 3 ,  a n d   0 . 8 0 9 ,   w h i l e   t h e  p r o p o s e d   S S C A - b a s e d   a l l o c a t i o n  o b t a i n e d  b e t t e r  f a i r n e s s   o f  0 . 8 1 1 .  W h e n   t he  c ou nt  of   transm itter  is  20,  the   fai rn es s  obta ine d  by  the  existi ng  w at erf il li ng   m eth od,   Sec ur it y  awar e   ene rg y   eff ic ie nt  a l l o c a t i o n ,   a n d   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o n   i s   0 . 7 9 5 ,   0 . 8 1 1 ,   a n d   0 . 8 1 2 ,   w h i l e   t h e   d e v e l o p e d   m o d e l   o b t a i n e d   f a i r n e s s   o f   0 . 8 1 8 ,   r e s p e c t i v e l y .   W h e n   t h e   c o u n t   o f   t r a n s m i t t e r   i s   2 5 ,   t h e   f a i r n e s s   o b t a i n e d   b y   t h e   exi sti ng   w at erf il li ng   m et hod,   Sec uri ty   awar e  e nergy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd   distri bu te d  ene r gy  eff ic ie nt  al locat ion   is  0.824, 0 .83 7,  a nd 0.85 5,   w hile t he devel ope d  S SCA - base d al locat ion   obta ined fai r ness o f 0. 868.           (a)       (b)       (c)     Figure  2. Com par at ive   analy s is of the  de velo ped m et ho d,   a)  en e rg y,  b) th r oughput, c ) fai rn ess           (a)       (b)       (c)     Figure  3. Com par at ive   analy s is of the  de v el oped  m et ho d,   a)  en e rg y,  b) th r oughput, c ) fai rn ess       5.3.3 .   Analysis  ba se d  on   sub carrie rs   Figure  4  il lustr at es  the  com par at ive  of  the   de velo ped  SSC A - base d  al locat i on   with  res pec t  to  ene rg y,   thr oughput  a nd  the   fai rn es s  with  resp ect   to   subcar riers .  F igure  4 ( a )  repr esents  the   c omparati ve   analy sis  of    the  propose d  SSCA - base d  a ll ocati on   i n  te rm s  of   e nergy.   Wh e n  the   c ount   of  s ubcar r ie r  is  16,  t he  energy  ob ta ine d  by  t he   existi ng  w at erf il li ng   m et h od,  S ecu rity   awar e   ene r gy  e ff ic ie nt  al locat ion ,   a nd  distri bu te d  ene r gy  ef fici ent  al locat io n  is  2120 0W,  18025W,  a nd  18433W,  w hile  the  propose d  S SCA - base d  al l ocati on   ob ta ine d  b e t t e r   e n e r g y   o f   2 2 0 9 8 W ,   r e s p e c t i v e l y .   W h e n   t h e   c o u n t   o f   s u b c a r r i e r   i s   1 2 8 ,   t h e   e n e r g y   o b t a i n e d   b y     t h e  p r o p o s e d   S S C A - b a s e d  a l l o c a t i o n   i s  1 3 4 3 7 7 W ,  w h i l e   t h e  p e r c e n t a g e  o f   i m p r o v e m e n t  r e p o r t e d  b y   the  pro posed   m et ho d  in  co m par ison   with   the  exiti ng   w at erf il li ng   m eth od,  a nd   Sec uri ty   awar e  ene rg y  eff ic ie nt  al locat ion ,   distrib uted ene rg y e ff ic ie nt al locat ion  is  12 9883 W,   1252 26W,  a nd  127958 W,   res pecti vel y.   Figu re  4 ( b)   re pr ese nts  the  c om par at ive  analy sis  of   the  pro po s ed  S SCA - ba sed  al locat io n  in  te rm s  of   thr oughput  by   var yi ng  t he  s ub ca rr ie rs.   W hen  the  c ount   of   subca rr ie r   is  32,  the   thr oughput  ob ta i ned  by     the  existi ng   w at erf il li ng   m eth od,  S ecu rity   awar e  e nergy  eff ic ie nt  al loca ti on ,  a nd   distri bu te d  ene rg y  e ff ic ie nt  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.