I nte rna t io na l J o urna l   o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   3 J u n 201 8 ,   p p .   1 7 0 1 ~ 1 7 1 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 3 . p p 1 7 0 1 - 1710     1701       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   A Coo pera tive Ca che Ma na g e m en Sche m for IE EE 8 0 2 .15 .4  b a sed  Wireless  Se nso r Net w o rk s       P iy us h Cha ra n 1 ,   T a h s in U s m a n i 2 ,   Ra j ee v   P a ulu s 3 ,   Sy ed  H a s a n Sa ee d 4   1, 2, 4 De p a rtm e n o f   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   I n t e g ra Un iv e rsit y ,   L u c k n o w ,   In d ia   3 De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   S a m   Hig g in b o tt o m   Un iv e rsity   o f   Ag ri c u lt u re ,     T e c h n o lo g y   a n d   S c ien c e s,  A ll a h a b a d ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   1 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   8 ,   2 0 1 8     W irele ss   S e n so Ne tw o rk ( W S Ns b a se d   o n   t h e   IEE E   8 0 2 . 1 5 . 4   M A a n d   P HY   lay e sta n d a rd is  a   re c e n tr e n d   i n   t h e   m a rk e t.   It  h a g a in e d   tr e m e n d o u a tt e n ti o n   d u e   to   it lo w   e n e rg y   c o n su m p ti o n   c h a r a c teristics   a n d   lo w   d a ta   ra tes .   Ho w e v e r,   f o larg e n e tw o rk m in im izin g   e n e r g y   c o n su m p ti o n   is  stil l   a n   issu e   b e c a u se   o f   th e   d isse m in a ti o n   o f   larg e   o v e rh e a d th ro u g h o u t h e   n e tw o rk .   T h is  c o n su m p ti o n   o f   e n e rg y   c a n   b e   re d u c e d   b y   in c o r p o ra ti n g   a   n o v e c o o p e ra t iv e   c a c h in g   sc h e m e   to   m in i m ize   o v e rh e a d a n d   to   se rv e   d a ta   w it h   m in i m a late n c y   a n d   th e re b y   re d u c e   th e   e n e rg y   c o n su m p ti o n .   T h is  p a p e e x p lo re th e   p o ss ib il it ies   t o   e n h a n c e   th e   e n e rg y   e ff icie n c y   b y   in c o rp o ra ti n g   a   c o o p e ra ti v e   c a c h in g   stra teg y .   K ey w o r d :   A O DV   C o o p er ativ c ac h i n g   E n er g y   e f f icie n c y   I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   W SNs   Z i g B ee   Co p y rig h ©   2 0 1 In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   P iy u s h   C h ar an ,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,     I n teg r al  U n i v er s it y ,   L u c k n o w ,   P . O.   B as - Ha,   Dasau li,  K u r s R o ad ,   L u ck n o w - 2 2 6 0 2 6 ,   Uttar   P r ad esh ,   I n d ia.   E m ail:  p i y u s h @ i u l.a c. in       1.   I NT RO D UCT I O N   W ith   t h tr e m e n d o u s   r esp o n s r ec eiv ed   b y   t h W ir eles s   P er s o n al  A r ea   Net w o r k s   ( W P A N s ) ,   t h e   w ir ele s s   n et w o r k i n g   co m m u n it y   h as  b ee n   lo o k i n g   f o r   n e av en u e s   to   en ab le  w ir ele s s   co n n ec ti v it y   to   b ex ten d ed   to   n e w er   d i m e n s io n s   an d   ex p lo r w id r an g o f   ap p licatio n s .           Fig u r e   1 .   W ir eless   Sen s o r   Netw o r k   b ased   o n   I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4 / Z i g B ee   Dev ice s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   3 J u n 2 0 1 8   :   1 7 0 1     1710   1702   T h o p tim izat io n   o f   th T o tal   L i n k   C o s ca n   lead   to   an   ef f ic ien s e n s o r   n et w o r k   d esi g n   [ 1 ]   w h er e   i n   P o w er   C o n s u m p tio n   a n d   t h Qu alit y   o f   Ser v ice   ( Qo S)  ar th t w o   m aj o r   attr ib u tes  t h at   s h o u ld   b co n tr o lled   f o r   w h ic h   th r esear c h er   m u s f o cu s   o n   b o th   th e n er g y   co n s u m p tio n   an d   h ig h   r o u ti n g   ef f ic ien c y .     Z i g B ee   is   lo w   r ate -   w ir el ess   p er s o n al  ar ea   n et w o r k   ( L R - W P AN)   d ev ice  b ased   o n   th I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   s tan d ar d s .   A cc o r d in g   to   s t u d y   t h m o s i m p o r ta n t   s o u r ce s   o f   e n er g y   co n s u m p ti o n   in   s u c h   d ev ice s   ar tr an s m is s io n   a n d   r ec ep tio n   o f   d ata  p ac k et s   ag g r eg ated   to   th Si n k   No d e,   o v er h ea r i n g ,   id le  lis te n i n g   o f   m o tes,  co llis io n s   a n d   p ac k et  o v er h ea d s   ( m u l tip le  p ac k ets  g e n er ated   d u to   u n ica s t o r   m u lti ca s t) .   A cc o r d in g   to   Nar o tta m   C h a n d   [ 2 ] ,   p r o v id in g   co n ti n u o u s   in f o r m atio n   to   t h s i n k   w i th   u n in ter r u p ted   c o m m u n icatio n   is   b ig   c h alle n g i n   d esi g n in g   lar g e - s ca le  u b iq u ito u s   s en s o r   n et w o r k s .   C a ch in g   i s   o n o f   t h e   m o s ef f ec t iv w a y s   f o r   in cr ea s in   p er f o r m a n ce   an d   th c ac h s izes  i n   th r ec en y ea r s   h av w it n es s ed   s ig n i f ica n t in cr ea s in   v ar io u s   co m p u ti n g   s y s te m s .         2.   CO O P E RAT I VE   DATA C A CH I NG   I n   W ir eless   Se n s o r   Net w o r k s ,   C o o p er ativ C ac h i n g   h e lp s   n o d es  to   s h ar a n d   co o r d in ate  ca ch ed   d ata   to   lo w er   th co m m u n icatio n lin k   co s an d   to   ex p lo it  t h a g g r e g ate  ca ch s p ac o f   co o p er atin g   s en s o r s .   s en s o r   n o d b ased   o n   th I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   is   ac co m p an ied   w it h   f la s h   m e m o r y   t h at  ca ch es  t h f r eq u en tl y   ac ce s s ed   d ata  ite m s .   T h d ata  ca ch ed   in   t h f las h   m e m o r y   s atis f ies  th e   n o d es  o w n   r eq u e s t   b u al s o   ca ter s   th e   d ata  r eq u ests   p ass i n g   t h r o u g h   it  f r o m   o t h er   n o d es.  W h e n   a   d ata  m i s s   is   e n co u n ter ed   th e   n o d f ir s s ea r ch es   th d ata  i n   its   zo n /cl u s ter   b ef o r f o r w ar d in g   t h r eq u e s to   th n ex n o d th at   lies   o n   p a th   to w ar d s   t h d at a   s o u r ce .   T h p r o ce s s   o f   ca ch ad m is s io n   co n tr o ( C AC )   d ep en d s   o n   th d is ta n ce   cr iter ia  o f   th n o d f r o m   th e   s in k   n o d an d   g i v es  h i g h   p r io r it y   to   th n o d es  n ea r   to   t h s in k .   C ac h in g   p la y s   a n   i m p o r ta n r o le  in   r ed u ci n g   th n u m b er   o f   co m m u n icatio n s   f r o m   s e n s o r   n o d ( SN)   to   s in k   b y   ca ch i n g   t h u s e f u o r   f r eq u en tl y   ac ce s s ed   d ata.   C ac h i n g   i s   tec h n iq u w h ic h   p r o v id es  f as ter   d ata  ac ce s s   i n   an y   co m p u t in g   s y s te m .   W ith   t h e   d is co v er y   o f   ca c h t h ac ce s s i b ilit y   o f   d ata  h as  b ee n   i n cr ea s ed   as  it  s to r es  d ata  to   b n ee d ed   in   f u tu r a n d   ca n   b r etr iev ed   s i m u l tan eo u s l y   w it h   th r eq u e s to   ac ce s s .   C ac h in g   [ 8 ]   h a s   m ad its   i m p ac in   th W ir ele s s   s en s o r   n et w o r k s   al s o .   P r o v id in g   co n s tan d ata  to   t h s in k   w i th   co n ti n u o u s   co r r e s p o n d en ce   is   m aj o r   task   i n   ex ec u tin g   ex ten s i v s ca le  s e n s o r   s y s te m s .   A   g r ea d ea o f   r esear ch   in   i n f o r m atio n   r o u ti n g   [ 3 ] [ 4 ] ,   d a ta  co m p r es s io n   [ 7 ]   an d   in - n et w o r k   d ata  a g g r e g ati o n   [ 5 ] [ 6 ]   h as  b ee n   d o n in   W SNs   a m id   late  y ea r s .   T h p r o b lem   o f   ef f icie n t   d ata  d is s e m i n atio n   h a s   b ee n   tr ied   to   s o lv to   ce r tain   e x ten b y   in co r p o r atin g   C o o p er ativ C ac h in g   i n   W ir eles s   Sen s o r   Net w o r k s .   T h o p tim a i m p le m e n tat io n   o f   ca ch in g   c an   lead   to   r ed u ce d   n et w o r k   tr af f ic  an d   en h an ce d   d ata  av ailab ilit y .       3.   RE L AT E WO RK   A   n u m b er   o f   s ch e m es  r elate d   to   ca ch in g   h a v b ee n   p r o p o s e d .   J in b ao   L et  al  [ 9 ]   p r o p o s es  ca ch in g   s ch e m f o r   th m u lti - s i n k   s en s o r   n et w o r k .   T h s en s o r   n et wo r k   f o r m s   s et  o f   n et w o r k   tr ee s   f o r   p ar ticu lar   s in k .   A   co m m o n   s u b tr ee   is   f o r m ed   o u o f   t h e s s et s   o f   tr ee s   an d   th r o o o f   th co m m o n   s u b tr ee   is   s elec ted   a s   th d ata  ca ch i n g   n o d to   r ed u ce   th co s t o f   co m m u n icatio n .   J .   Xu   et  al  [ 1 0 ]   p r o p o s ed   w aitin g   ca c h s c h e m w h ic h   an ticip ates  f o r   th d ata  o f   t h s a m cl u s te r   to   b ec o m a v ailab le  w it h i n   a   th r es h o ld   an d   th e n   a g g r e g ati n g   i w it h   t h p ac k et  f r o m   t h lo w er   cl u s ter   a n d   s en d i n g   it  to   t h s i n k   later ,   t h u s   r ed u c in g   t h n u m b er   o f   p ac k ets  tr av elli n g   i n   t h n et w o r k .   M d .   A .   R ah m a n   et   al  [ 1 1 ]   p r o p o s ed   an   ef f ec tiv ca ch in g   m ec h a n i s m   b y   n eg o ti atin g   d ata  b et w ee n   b ase  s ta tio n   an d   th s e n s o r s ,   d ev elo p in g   a n   ex p ec ta n c y   o f   d ata  ch an g an d   d ata  v a n i s h i n g .     A   co o p er ativ ca ch in g   s c h e m w as  p r o p o s ed   b y   T . P .   Sh ar m et  al  [ 1 2 ]   w h ic h   ex p lo its   co o p er atio n   a m o n g   v ar io u s   S Ns  in   d e f in ed   r eg io n .   A p ar f r o m   it s   o w n   lo ca s to r ag e,   a   n o d u s e s   s to r ag es   o f   n o d es  f r o m   o th er   clu s ter s   ar o u n d   it  to   f o r m   lar g er   ca ch s to r ag k n o wn   as  C u m u lati v C ac h e.   I n   th is   s ce n ar io   to k en   b ased   ca ch ad m is s io n   co n tr o l ( C A C )   s c h e m e   is   d ev is ed   w h er n o d h o ld i n g   th e   to k e n   c an   ca c h o r   r ep lace   d ata  ite m .   On o f   t h d r a w b ac k s   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  is   th at  m o r n u m b er   o f   p ac k et  o v e r h ea d s   is   g e n er ated   to   m ai n tai n   &   r o tate  t h to k e n .   T h en   la ter   N.   Di m o k a s   e a [ 1 3 ] [ 1 4 ] ,   h av id en t if ied   v ar io u s   tar g e ts   w h ic h   ar r eq u ir ed   to   b o p tim ized   s u ch   a s   en er g y   co n s u m p tio n ,   a cc ess   late n c y ,   n u m b er   o f   co p ies  o f   d ata  ite m s   to   b p lace d   at  d if f er en lo ca tio n s .   Di s ad v a n tag o f   s c h e m es   is   th at  n o d i m p o r tan ce   ( NI )   in d ex   c o n s id er s   n eig h b o r h o o d   o f   p ar ticu lar   n o d e.   So ,   o v er h ea d   to   f in d   NI   f o r   all  t h n o d es  co n s u m e s   e n er g y   w h ic h   i n   t u r n   r ed u ce s   th li f eti m o f   s en s o r   n et w o r k .   P .   Ku m ar   an d   N.   C h a u h a n   e al  [ 1 5 ]   p r o p o s ed   a   n o v el  p r o ac tiv ap p r o ac h   f o r   ca ch in g   d ata  in   MA NE T s   i n   w h ic h   t h e   d ata  o f   th e   leav in g   n o d is   ca ch ed .   I n   th i s   ap p r o ac h   all   n o d es  leav i n g   p ar tic u lar   zo n e   w il b r o ad ca s “L E A VE ”  m ess a g to   all  n e ig h b o r in g   n o d es.  T h d ata  th at  is   to   b ca ch ed   is   d ec id ed   b y   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     A   C o o p era tive  C a ch Ma n a g e men t S ch eme   fo r   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4   b a s ed   W S N s   ( P iyu s h   C h a r a n )   1703   Z o n Ma n ag er s   b ased   o n   th C ac h i n g   I n f o r m atio n   T a b le  ( C I T )   o f   th leav in g   n o d e.   T h ey   also   ex p lain ed   th at   g o o d   co o p er ativ ca ch m a n ag e m e n t te c h n iq u f o r   MA NE T s   s h o u ld   ad d r ess   th f o llo w i n g   is s u e s   a.   C ac h Di s co v er y   al g o r ith m   t h at  m a y   b e f f icie n e n o u g h   to   f etch   an d   d eli v er   r eq u e s ted   d ata  ite m s   f r o m   t h n ei g h b o r   n o d es.   b.   C ac h A d m is s io n   C o n tr o A l g o r ith m   is   r eq u ir ed   th at   is   a b le  to   d ec id w h ic h   d ata  i te m s   ca n   b ca ch ed   f o r   f u t u r u s e.   I n   co o p er ativ ca ch in g   t h is   d ec is io n   i s   tak e n   n o o n l y   co n s id er in g   th n ee d s   o f   th ca ch in g   n o d b u t a ls o   d ep en d s   o n   th n ee d s   o f   o th er   n o d es.   c.   T h er s h o u ld   b a   ca ch e   r ep lace m en al g o r ith m   to   r ep lace   t h ca c h ed   d ata  ite m s   w h en   t h ca ch i n g   s p ac e   is   n o t e n o u g h   to   ca ch t h n e w   o n e s .     d.   A   ca c h co n s is ten c y   al g o r ith m   to   e n s u r th at   th e   ca ch ed   d ata  ite m s   ar u p d ated   b ased   o n   t h ei r   T i m e - to - L i v ( T T L )   v alu e.         Fig u r e   2 .   R eq u is i tes  f o r   C o o p er ativ C ac h Ma n a g e m en t       4.   SYST E M   E NVIRO NM E NT   W co n s id er   W ir eless   Sen s o r   Net w o r k   co n s i s ti n g   o f   Se n s o r   No d es  ( SNs )   th at  ar b as ed   o n   th I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4 /Z ig B ee   d ev i ce s   an d   ar e   ca p ab le  o f   s en s in g   p h y s ical  d ata  w h ile  i n ter ac tin g   w it h   th e   en v ir o n m e n t.  B ased   o n   t h t y p o f   tr an s m is s io n   th e s n et wo r k s   ar cla s s i f ied   a s   o p er atin g   i n   ei th er   a)   P u s h   Mo d e,   o r   b )   P u ll  Mo d e.   I n   p u s h   m o d e,   th e   s e n s o r   n o d es  a r s en s i n g   d ata  all   t h ti m e   a n d   o n ce   th e   d ata  i s   ag g r e g ated   it  i s   p u s h ed   to w ar d s   th Sin k   n o d o r   th P A C o o r d in ato r   w h ic h   later   i s   r es p o n s ib le  f o r   ta k i n g   C o n tr o d ec is io n s   f o r   th e   s y s te m .   I n   s u ch   s y s te m ,   ea c h   s en s o r   n o d its el f   is   So u r ce   o f   i n f o r m atio n .   W h er ea s ,   in   p u ll  m o d th d ata  is   s en s ed   o n l y   w h en   t h R eq u ester / Si n k   n o d ex p r ess es  an   in ter e s f o r   p ar ticu lar   d ata  at   an   i n s ta n t.  T h u s   w e   s ee   t h at  C ac h in g   m a y   n o t b m u ch   h elp f u l i n   P u s h   Mo d b ec au s all   t h e   s en s o r s   ar s en s i n g   d ata  a n d   all  th n ei g h b o r in g   n o d es  ar s o u r ce s   o f   in f o r m at io n .   T h ad h o o n   d e m a n d   d is tan ce   v ec to r   ( A ODV)   i s   o n s u ch   o n   d e m an d   r o u ti n g   p r o to co th at  m ak e s   all  th n o d es  to   w o r k   i n   P u ll   Mo d in   w h ich   all  r o u te s   ar d is co v er ed   o n l y   w h e n   n ee d ed   an d   ar m ai n tai n ed   as   lo n g   as   th e y   ar b ein g   u s ed   [ 1 6 ] .   A   d ata  r eq u est  in itiated   b y   s in k   is   f o r w ar d ed   h o p - by - h o p   alo n g   t h r o u tin g   p ath   a l o n g   w it h   b ea co n   s ig n al  u n t il  it  r ea ch es  t h s o u r ce   an d   th en   t h s o u r ce   s en d s   b ac k   th r eq u e s ted   d ata.   T h b e ac o n   s ig n al  m a k es   all  th r ad io s   in   it s   r o u ti n g   p ath   to   w ak e - u p   an d   ac k n o w l ed g th r eq u es m ad b y   t h Sin k /C o o r d in ato r .   C ac h i n g   in   s u ch   s y s te m   i m p r o v es  t h o v er all  s y s te m   p er f o r m a n ce   b y   r ed u ci n g   t h e   n u m b er   o f   p ac k et   o v er h ea d s   in   r eq u e s ti n g   i n f o r m atio n   f r o m   n ei g h b o r in g   n o d e s   an d   th d ata  av a ilab ilit y   is   i n cr ea s ed .     W SN  co n s is t s   o f   s e n s o r   n o d es  w h ic h   co m p r is es  o f   li m ited   ca ch s to r ag e. g .   f o r   m u lt i m ed ia  d ata,   th en   co o p er ativ ca ch in g   m a y   also   b u s ef u f o r   s h ar in g   t h ca ch ed   d ata  am o n g   t h n e ig h b o r in g   n o d es.  Si n ce   W SNs   co m p r is e s   o f   a   g r o u p   o f   n o d es  co m m u n icati n g   t h r o u g h   o m n i - d ir ec tio n al  a n te n n as  w i th   th s a m tr an s m is s io n   r a n g e.   T h u s ,   W SN  to p o lo g y   is   t y p icall y   r ep r esen ted   b y   g r ap h   G=   ( S,  E )   w h er is   t h s et  o f   s en s o r   n o d es  SN 1 ,   SN 2 ,   …. ,   an d               is   th s e o f   li n k s   b et w ee n   n o d es.  T h ex is te n ce   o f   li n k   ( SN i SN j )       E   also   m ea n s   ( SN j ,   SN i )       E   w h ic h   m ea n s   t h at  if   lin k   ex is b et w ee n   n o d i     an d   j   th e n   th s a m e   ex is t s   b et w ee n   n o d es  j   a n d   i .   Als o   n o d es  SN i   an d   SN j   ar w it h i n   th tr an s m i s s io n   r an g o f   ea ch   o th er ,   an d   ar ca lled   o n e - h o p   n ei g h b o r s .   T h s et  o f   o n e - h o p   n ei g h b o r s   o f   n o d SN i   i s   d en o ted   b y   S         an d   f o r m s   a   zo n e.   T h co m b in a tio n   o f   n o d es a n d   th eir   o n e - h o p   n eig h b o r s   f o r m s   w ir eless   s en s o r   n et wo r k .     Fo l lo w i n g   ass u m p tio n s   h a v a ls o   b ee n   m ad in   t h i s   S y s te m   E n v ir o n m e n t:   1)   T h co m m u n icatio n   lin k s   b etw ee n   Se n s o r   No d es  ar b id ir ec tio n al,   an d   t h s en s o r s   co m m u n icate   v ia   m u lti - h o p   tr an s m is s io n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   3 J u n 2 0 1 8   :   1 7 0 1     1710   1704   2)   T h W SN  is   h o m o g en eo u s   i. e.   th co m p u tatio n   an d   co m m u n icat io n   ca p ab i liti es  ar th s a m f o r   all  s en s o r   n o d es.   3)   E ac h   s en s o r   n o d is   a w ar o f   i ts   g eo g r ap h ical  co o r d in ates ( x ,   y )   u s i n g   s o m lo ca liza tio n   m e th o d .   4)   Sin ce   w ass u m th at  t h er is   li m ited   ca ch s to r ag an d   o n ce   th ca ch s p ac o f   n o d is   f u ll  th e n   th e   n o d w ill  s el ec t so m d ata  ite m s   to   r e m o v f r o m   t h ca c h e,   w h e n   it h a s   to   ca ch n e w   d ata.   5)   E ac h   n o d in   th zo n w il m a in tai n   T ab le  o f   C ac h I n f o r m atio n   d en o ted   as  T C I .   T h is   T C I   w il co n tai n   elem e n ts   w h er is   th n u m b er   o f   th d ata  item s .   T h er w ill  b f o u r   en tr i es  r elate d   to   ea ch   n o d w h ic h   w il l b as f o llo w s :   a.   T h f ir s en tr y   i s   d . a va il  th at  s h o w s   w h et h er   is   lo ca ll y   ca c h ed   at  n o d X .   T h is   is   b in ar y   t y p v al u e   an d   is   TRUE   i f   d ata  is   lo ca ll y   av ailab le.     b.   T h s ec o n d   en tr y   is   d . n eig h n o d an d   s h o w s   w h ic h   n ei g h b o r   n o d h as c ac h ed   d   c.   T h th ir d   en tr y   i s   d . a co u n t   w h ich   is   m ai n tai n ed   in   o r d er   to   co u n h o w   m an y   ti m es  i s   ca ch ed   b y   n eig h b o r   n o d es o f   n o d af te r   is   ca ch ed   b y   n o d X   d.   T h f in al  e n tr y   i s   d . ttl  s h o w s   t h TT ( ti m e - to - li v e)   v al u t h at  af ter   h o w   m u c h   ti m i s   e x p ir ed .   T h is   v alu i s   as s ig n ed   b y   t h d ata  s er v er .   T h en tr ies o f   T C I   ar s u m m ar ized   i n   T ab le  1 .       T ab le  1 .   E n tr ies o f   th T ab le  o f   C ac h in f o r m a tio n   ( T C I )   S l .   N o .   En t r y   N a me   M e a n i n g   I n i t i a l   V a l u e   1   d . a v a i l   sh o w w h e t h e r   d   i s l o c a l l y   c a c h e d   a t   t h e   r e q u e st i n g   n o d e   F A L S E   2   d . n e i g h n o d e   sh o w w h i c h   n e i g h b o r   n o d e   h a c a c h e d   d   n u l l   3   d . a c o u n t   sh o w s h o w   man y   t i me i s   c a c h e d   b y   n e i g h b o r s   n o d e   o f   n o d e   A   a f t e r   i s c a c h e d   b y   n o d e   A   z e r o   4   d . t t l   sh o w s a f t e r   h o w   mu c h   t i me   is   e x p i r e d .   a ssi g n e d   b y   t h e   d a t a   se r v e r       6)   B ef o r f o r w ar d i n g   t h r eq u est   f o r   d ata  to   a n   i n ter m ed iate  o n h o p   n ei g h b o r   i n   it s   r o u te   p ath ,   ea c h   n o d w il ch ec k   if   it  co n tai n s   t h r eq u ir ed   d ata  in   its   lo ca ca ch an d   if   it  h a s   th d ata  th e n   it  w il s en d   d ir ec tl y   an d   s to p   th e   f o r w ar d in g   el s it   w i ll  f o r w ar d   t h r eq u est   to   th o n h o p   n e ig h b o r   th at  i t k n o w s   h a s   ca c h ed   th d ata  ite m .       5.   CACH I N G   I CO O P E RAT I VE   Z O NE S ( CC Z )   C ac h i n g   i n   C o o p er ativ Z o n e s   ( C C Z )   is   a n   ad ap tiv e   tech n i q u f o r   d ata   r etr iev al   in   W SN s   b ased   o n   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4 .   I n   C C Z   ca ch i n g   tec h n iq u e,   it i s   b en e f icial  f o r   th S to   s h ar ca ch ed   d ata  w ith   its   o n h o p   n ei g h b o r s   lo ca ted   in   th zo n e.   SNs   th at  ar p ar t   o f   zo n o f   g iv en   n o d f o r m s   co o p er ativ ca c h s y s te m   f o r   th a t   p ar ticu lar   n o d s in ce   th lin k   co s o r   th co s o f   co m m u n i ca tio n   w i th   t h e m   i s   lo w   b o th   in   ter m s   o f   en er g y   co n s u m p tio n   an d   d ata  ex c h an g e.   Fig u r e   3   s h o w s   th b eh a v i o r   o f   C C Z   ca ch i n g   s tr ate g y   f o r   d ata  r e q u est.  Fo r   ea ch   r eq u est,  o n o f   t h f o llo w i n g   f o u r   Scen ar io s   h o ld s :   a.   Scen ar io   1 A   L o ca h it   is   s ai d   to   h av e   o cc u r r ed   w h e n   co p y   o f   t h r eq u e s ted   d ata  ite m   is   f o u n d   i n   t h e   lo ca ca ch o f   t h s e n s o r   n o d e.   I f   th e   d ata  ite m   i s   v alid ,   it  i s   u s ed   to   s er v t h q u er y   a n d   n o   f u r th er   co o p er atio n   is   r eq u ir ed .   b.   Scen ar io   2 A   Z o n e   h it  is   s aid   to   h a v en co u n ter ed   w h e n   t h r eq u ested   d ata  ite m   i s   f o u n d   in   t h ca c h o f   o n o r   m o r o n e - h o p   n eig h b o r s   o f   th r eq u ester .   Me s s ag e x ch a n g w it h in   t h ter r ito r y   o f   th r eq u e s ti n g   s en s o r   n o d ( lo ca l z o n e)   is   r eq u ir ed   d u r in g   th ca c h d is co v e r y .   c.   Scen ar io   3 A   R e m o te  h it   is   s a id   to   h av o cc u r r ed   w h e n   t h d ata  is   f o u n d   w it h   n o d b elo n g i n g   to   zo n e   o th er   th a n   th lo ca l z o n o f   t h r eq u ester   alo n g   t h r o u ti n g   p ath   to   th d ata  s o u r ce .   d.   Scen ar io   4 A   Glo b al  h it  is   s a id   to   h av e n co u n ter ed   w h e n   n o n o f   th n o d es  co u ld   h a v h elp ed   th e n   th e   r eq u est ed   d atu m   i s   s er v ed   b y   t h d ata  ce n ter   o r   th So u r ce   N o d e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     A   C o o p era tive  C a ch Ma n a g e men t S ch eme   fo r   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4   b a s ed   W S N s   ( P iyu s h   C h a r a n )   1705       Fig u r e   3 .   A   t y p ica l d ata  r eq u est b ein g   ad m i n is ter ed   b y   t h C C Z   P r o to co l       5 . 1 .   Ca che  dis co v er y   pro ce s s   C ac h i n g   i n   C o o p er ativ Z o n e s   ( C C Z )   u s e s   a n   al g o r ith m   f o r   C ac h Di s co v er y   w h er in   th n o d w h ic h   h a s   ca c h ed   th r eq u e s t ed   d atu m   i s   lo ca ted .   On ce   d ata  r eq u est  is   in i tiated   b y   s in k   n o d o r   P A N   co o r d in ato r ,   it  f ir s s ea r ch e s   t h d ata  in   its   o w n   ca c h e.   I f   t h d ata  is   f o u n d   i n   t h lo ca ca ch th e n   its   d . a va il   is   f o u n d   to   b e„ 1 o r   T R UE .   T h en   t h d ata  is   u s ed   b y   t h R e q u ester   f o r   f u r th er   p r o ce s s i n g .   Su c h   t y p o f   d at a   r etr iev al  is   ca l led   L o ca h it.   I f   lo ca ca ch m i s s   i s   en co u n ter ed   t h en   th r eq u e s i s   f o r w a r d ed   to   o n h o p   n eig h b o r   o f   t h R eq u e s ter   o r   th lo ca zo n o f   th e   r eq u este r .   I n   ca s t h zo n ca ch e   is   al s o   m i s s ed   t h e n   t h e   r eq u est  f o r   th r eq u ir ed   d ata  i s   f o r w ar d ed   to w ar d s   t h So u r ce   No d an d   if   t h d ata  i s   f o u n d   w h i le  r o u ti n g   in   an y   cl u s ter   as  in d icat ed   b y   t h C C Z   al g o r ith m ,   it  w ill  b r etu r n ed   to   th r eq u es ter ,   s u c h   t y p o f   r etr iev al  is   ca lled   r e m o te  h it.  Ot h er w is e   th d ata  i s   f e tch ed   a n d   r etu r n ed   b y   t h s o u r ce   n o d e,   w h ich   is   ca lled   Glo b a l   h it.     5 . 2 .   Ca che  a d m is s io n c o ntr o l   T h C ac h A d m is s io n   C o n tr o is   r esp o n s ib le  f o r   m a k i n g   a   d ec is io n   o f   w h e th er   to   ca c h p ar ticu lar   d ata  ite m   at   Se n s o r   No d o r   n o t.  A n   ef f icie n ca c h m a n ag e m e n e n s u r es   ca ch i n g   d a ta  ite m   n ea r   to   t h e   Sin k   No d e/P AN  C o o r d in ato r   o r   th R eq u es ter   s o   t h at   it  is   ea s il y   ac ce s s ib le.   So ,   C ac h in g   also   d ep en d s   o n   t h e   Dis ta n ce   Fu n ctio n   o f   n o d f r o m   t h R eq u ester ,   w h ic h   is   ca l cu lated   as:                                       ( 1 )     W h er e,             r ep r esen ts   t h Di s tan ce   Fu n ctio n   o f   n o d f r o m   t h R eq u ester /S in k           is   t h d is ta n ce   b et w ee n   n o d       f r o m   th R eq u es ter /Si n k           is   t h Net w o r k   Size  o r   to tal  n o .   o f   No d es in   t h Net w o r k     A   p ar tic u lar   d ata  ite m   ca ch ed   is   b ased   o n   t h Di s tan ce   Fu n ctio n       .   I f   th       >   Th r esh o ld ,   th e n   t h d ata  s h o u ld   b ca ch ed   in   th at  p ar ticu lar   n o d e.   I f   t h       <   Th r esh o ld ,   th en   t h d ata  s h o u ld   n o b ca ch ed .   T o   av o id   m u ltip le  ca c h ed   d ata  ite m s   a   ti m w i n d o w   co n ce p i s   in co r p o r ated   w h ic h   w i ll  n o c ac h t h d ata  i f   t h e   clu s ter   h a s   ca ch ed   v al u in   t h ti m w i n d o w   t w W h en   a   d ata  p ass in g   th r o u g h   n o d is   ca ch ed   in   t h at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   3 J u n 2 0 1 8   :   1 7 0 1     1710   1706   p ar ticu lar   n o d th en   i s ets  ca ch e_ tag =1   in   t h d ata  p ac k et  an d   th f ield   d . n eig h n o d e   w ill   ch an g its   v al u to   th No d Nu m b er   o f   t h ca ch e d   n o d e.       5 . 3 .   Ca che  co ns is t ency   T h C ac h C o n s i s te n c y   e n s u r es  th at  s en s o r   n o d es  ar s er v ed   w it h   v al id   an d   f r e s h   d at an d   n o   ex p ir ed   d ata  is   s er v ed   f o r   d ata  r eq u ests .   T w o   co m m o n l y   u s ed   ca ch co n s i s ten c y   m o d els  ar th w ea k   co n s is ten c y   an d   t h s tr o n g   co n s is ten c y   m o d els.  Si n ce   W SNs   ar ch ar ac ter ized   b y   m u ltih o p   en v ir o n m en t,   li m ited   b an d w id t h   a n d   en er g y   co n s tr ain ts   s o   t h w ea k   co n s i s ten c y   m o d el  i s   m o r s u itab le .   T h C C Z   ca c h i n g   ap p r o ac h   u s es  a   s i m p le  w ea k   co n s i s ten c y   m o d el  b ase  o n   t h T i m e - to - L i v ( T T L ) ,   in   wh ich   SN   ca c h co p y   u p - to - d ate  i f   its   T T L   h as  n o ex p ir ed .   On ce   th T T L   o f   d atu m   e x p ir es,  t h n o d co n s id er s   f o r   th r ep lace m e n t o f   t h ca ch ed   d at a.   W h en   f r es h   co p y   o f   th s a m d ata  p ass e s   b y   Sen s o r   N o d e,   th SN  u p d ates  its   T T L   an d   ca ch ed   d ata  item   is   r e f r esh ed .         5 . 4 .   Ca che  re pla ce m ent   po licy   T h C C Z   i s   co o p er ativ ca ch in g   tech n iq u e   t h at  e n ab les  d ata  r ep lace m e n t   in   t h ca ch o n ce   t h e   T T L   v alu o f   th d ata  ex p ir es.   Hen ce   w r ea ch   to   a   co n clu s i o n   th at  th C ac h R ep lace m e n Facto r                f o r   d ata  ite m   d i   at  s en s o r   n o d N i   d ep en d s   o n   th f o llo w i n g   t h r ee   f ac to r s :   a.   P o p u lar ity   (       ) T h p r o b ab ilit y   o f   d ata  ite m ,   d i   b ein g   ac ce s s e d   b y   h o s r ep r esen ts   t h P o p u lar it y   o f   th at  d ata,   w h ic h   is   co m p u ted   a s :                                                                       ( 2 )     b.   W h er e,   d . a co u n t i     is   th m e an   ac ce s s   co u n t o f   d ata  ite m   d i   b ein g   ac ce s s ed   b y   h o s t n o d e.   c.   Dis ta n ce         is   t h d is ta n ce   b et w ee n   t h ca c h i n g   n o d N i   a n d   th e   R eq u ester / Sin k   No d an d   i s   t h e   m ea s u r o f   t h n u m b er   o f   h o p s   b et w ee n   R eq u ester   No d an d   th ca ch i n g   n o d e .   d.   C o n s is te n c y             So m eti m es  th e   c ac h ed   d ata  is   n o ac ce s s ed   at  all  b y   t h r eq u e s ter   i n   s u c h   ca s to   m ai n tai n   th co n s i s te n c y   o f   t h s y s te m   t h T i m e - to - L i v v alu o f   d ata  ite m   is   co n s i d er ed .   W h en   th e             v alu o f   d ata  is   ex p ir ed   th d ata  it e m   w ill b r e m o v ed   f r o m   th C ac h e.     B ased   o n   th ese  attr ib u te s   t h C ac h R ep lace m e n Facto r                f o r   d ata  item   d i   is   co m p u ted   as :                                                          ( 3 )     T h m o r th          v alu is   t h m o r is   th u til it y   v alu o f   th d ata  i te m   d i   to   b k ep in   th ca ch e.   T h ca ch w il l g et  u p - to - d ate  w it h   f r es h   d ata  o n ce   th          v al u o f   d ata  d i   is   f o u n d   t h least.  T h C C Z   al g o r ith m   u s es a   h eu r i s tic  ap p r o ac h   th at  r e m o v es  ca ch ed   d ata  item ,   d i   h av i n g   lea s          u n ti f r ee   ca ch s p ac is   s u f f icien t   en o u g h   to   ac co m m o d ate  f r es h   d ata  th at  is   r ea d y   to   b ca ch ed .       6.   SI M UL AT I O A ND  ANA L YSI S   6 . 1 .   Si m ula t io m o del   T h Sim u lat io n   o f   th p r o p o s ed   C C Z   al g o r ith m   is   ca r r ied   o u o n   NS - 2   ( v er s io n   2 . 3 2 ) .   T h r o u tin g   p r o to co l   u s ed   is   A OD [ 1 ] ,   [ 16 ] - [ 1 9 ]   t o   r o u te  th d ata  tr af f ic  in   t h W ir eless   Se n s o r   Net w o r k   b ased   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4   MA C   a n d   P HY   p r o to co l a n d   th e   f r ee   s p ac p r o p ag atio n   m o d el  as   t h r ad io   p r o p ag atio n   m o d el.   T h n u m b er   o f   n o d es  is   1 6 ,   d ep lo y ed   i n   a   s e n s o r   f ield   r e g io n   o f   1 0 0 * 1 0 0   m 2 .   T h w i r eless   b a n d w id th   is   2 5 0 k b p s   th at  r ep r esen ts   th e   m ax i m u m   a m o u n o r   b its   o f   d ata  th at  ca n   b tr an s f er r ed   in   ti m p er io d ,   n o r m all y   i n   o n s ec o n d .   W h av e   s i m u lated   AODV   w it h   C C Z   ca c h i n g   tec h n iq u e   in   t w o   a n al y tical   m o d els   wh er i n   w e   co n s id er   th n o d es  to   b co n n ec ted   in   ST AR   co n n ec tio n   an d   in   th o t h er   n et w o r k   m o d el;  th n o d es  ar co n n ec ted   in   Gr id .   I n   Star   ( C lu s ter   b ased )   n e t wo r k ,   1 6   s en s o r   n o d es  b ased   o n   I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   P HY  s tan d ar d   ar co n s id er ed   w h ic h   ar all  F u ll   Fu n ctio n   d e v ices  ( F FDs )   a n d   a r ac co m p an ied   w ith   f i x e d   am o u n o f   ca c h e   m e m o r y   to   s to r th s e n s ed   d ata  as sh o w n   i n   Fi g u r 4 .   I n   Gr id   b ased   n et w o r k ,   s i x tee n   s e n s o r   n o d es  ar p lace d   eq u id is tan i n   a n   ar ea   o f   1 0 0 m   * 1 0 0 m ,   an d   all  d ev ices  ar I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   P HY  an d   MA C   co m p lia n t,  a s   s h o w n   i n   Fi g u r 5 .   A ll  d ev i ce s   ar ass o ciate d   w it h   s o m f ix ed   a m o u n t o f   ca ch to   s to r an d   u p d ate  it  w ith   f r esh   d ata.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     A   C o o p era tive  C a ch Ma n a g e men t S ch eme   fo r   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4   b a s ed   W S N s   ( P iyu s h   C h a r a n )   1707         Fig u r e   4 .   Star   b ased   Net w o r k   Mo d el     Fig u r e   5 .   Gr id   b ased   Netw o r k   Mo d el       T ab le  2 .   R ad io   C h ar ac ter is tics   O p e r a t i o n   En e r g y   D i ssi p a t e d   T r a n smit   P o w e r   3 1 mW   R e c e i v e   P o w e r   3 5 mW   I d l e   P o w e r   3 0 mW       T ab le  3 .   Sim u latio n   P ar am e ter s   P a r a me t e r   D e f a u l t   V a l u e   R a n g e   N u mb e r   o f   N o d e s   1 0 0   1 ~ 1 0 0   N u mb e r   o f   D a t a   I t e ms   5 0 0     P a y l o a d   S i z e   6 4 b y t e s     P H Y   a n d   M A C   L a y e r   I EEE8 0 2 . 1 5 . 4     C h a n n e l   F r e q u e n c y   2 . 4 G H z     B a n d w i d t h   ( k b p s)   2 5 0     W a i t i n g   i n t e r v a l   ( t w )   10s     T TL   3 0 0 s   1 0 0 ~ 3 0 0 s   C a c h e   S i z e     ( K B )   8 0 0   2 0 0 ~ 1 4 0 0   T r a f f i c   Ty p e   C B R     R o u t i n g   P r o t o c o l   A O D V     B e a c o n   O r d e r   3     S u p e r f r a me   O r d e r   2         I n   g en er al  th e   I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4   b ased   s en s o r   n o d ca n   b i n   o n o f   t h ese   m o d es:   I d le,   T r an s m it   Mo d e,   o r   R ec eiv Mo d e.   I n   t h s i m u latio n   w s et  t h B O= 3   an d   t h SO=2 ,   f o r   w h ich   th e   Du t y   C y cle   co m es   o u t o   b e:   Du t y   c y c le=   2 - (BO - S O)   2 - (3 - 2)  2 - 1 2 -       0 . 5   o r   5 0 %.  s en s o r   n o d w it h   v er y   lo w   d u t y   c y cle   g o es to   s leep   m o d u n til a  b ea co n   s ig n al  ar r iv e s   ag ai n   to   w a k u p   th r ad io .   T h d ata  ite m s   ar u p d ated   at  th s o u r ce   n o d es.  T h s o u r ce   s er v es   th e   r eq u es ts   o n   F ir s t - C o m e - First - Ser v ( FC FS )   B asis .   O n ce   t h n o d s en d s   t h d ata  ite m   t o   s in k   n o d th T T L   v alu e   o f   th d ata  is   al s o   p ig g y b ac k ed   alo n g   w it h   it  to   th r eq u ester /s in k .   A s   s o o n   as  t h T T L   ex p ir es,  th s e n s o r   n o d h as  to   u p d ate  its   ca ch s p ac w it h   n e w   r e f r esh ed   d ata  eith er   f r o m   th s o u r ce   o r   f r o m   o th er   n o d es  ( w h ic h   h av m ai n tai n ed   th e   d ata  in   its   ca c h e)   b ef o r s er v in g   th q u er y .   T h r ad io   p ar am eter s   a n d   th s i m u lat io n   p ar a m eter s   ar ill u s tr ated   in   T ab le  2   an d   T a b le  3   r esp ec tiv el y .     6 . 2 .   P er f o r m a nce  m et rics   T h f o llo w i n g   t h r ee   p er f o r m a n ce   m etr ic s   h a v b ee n   e v alu a t ed :   Av er ag Q u er y   L aten c y   (         ) T h q u er y   late n c y             ca n   b d ef in ed   as  th ti m in ter v al  b et w ee n   q u er y   s en b y   a   r eq u ester   a n d   th r esp o n s r ec eiv ed   b ac k   b y   th e   r eq u ester / s in k .   T h a v e r ag q u er y   late n c y   is   th q u er y   late n c y             a v er ag ed   o v er   all  th g e n er ated   q u er ies.   B y te  Hi R atio       T h b y te  h it  r atio       is   d ef in ed   as  th r atio   o f   to tal  b y te s   o f   d ata  r etr iev ed   f r o m   th ca ch to   th to tal  n u m b er   o f   r eq u ested   d ata  b y te s   b y   t h s in k /r eq u e s ter   n o d e.   T h b y te  h it  r atio       in cl u d e s   b y te s   r etr iev ed   f r o m   lo ca h i k n o w n   as  L o ca B y te  Hi t                b y te s   r etr iev ed   f r o m   zo n h i k n o w n   as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   3 J u n 2 0 1 8   :   1 7 0 1     1710   1708   Z o n B y te  Hit                an d   th b y tes   r etr iev ed   f r o m   r em o te  h it  k n o w n   as  R e m o te  B y te  Hit                   . I is   to   b n o ted   th at  b y te s   r etr iev e d   f r o m   Glo b al  h it  is   f r e s h l y   s e n s ed   d ata  an d   ca n n o b co n s id er ed   to   h av e   b ee n   r etr iev ed   f r o m   t h ca ch e.   T o tal  E n er g y   C o n s u m p tio n                  T h to tal  en er g y   co n s u m p ti o n   is   d ef i n ed   as  th a m o u n t   o f   en er g y   co n s u m ed   b y   ea c h   I E E E   8 0 2 . 1 5 . 4 /Z ig B ee   s en s o r   n o d es  d u r in g   tr a n s m is s io n ,   r ec ep tio n   an d   s leep   m o d e.   T h u n it o f   e n er g y   co n s u m p tio n   f o r   th s i m u latio n   i s   co n s id er ed   in   m W h .                                                                              ( 4 )     6 . 3 .   Resul t s   Fig u r 6   s h o w s   t h ef f ec o f   v ar y in g   ca ch s izes  o n   t h e   Av er ag Q u er y   L aten c y   f o r   b o th   th an al y tical  n et w o r k   m o d els  t h at  is   Star C l u s ter   co n n ec te d   Net w o r k   an d   th Gr id   B a s ed   Net w o r k .   T h s i m u lat io n   r ev ea l s   th at  t h av er ag q u er y   la ten c y   (         )   d ec r ea s es  w it h   in cr ea s i n   C ac h S ize  as  m o r n u m b er   o f   r eq u e s ts   i s   s a tis f ied .   T h is   is   d u to   t h f ac t h at  m o r r eq u ir ed   d ata  item s   ca n   b e   f o u n d   in   th lo ca ca ch as  t h ca ch s ize  i n cr ea s es.  T h av er ag q u er y   late n c y   in   th Gr id /P ee r - to - P ee r   C o n n ec ted   Net w o r k   is   less   a s   co m p ar ed   to   t h Star /C l u s ter   B ased   Net w o r k .   T h u s ,   o n   an   all  t h p er f o r m an c o f   C C Z   ca c h i n g   alg o r ith m   i n   Gr id   C o n n ec ted   Net w o r k   o u tp er f o r m s   th a n   t h e   Star   C o n n ec ted   Net w o r k .         Fig u r e   6 .   Av er ag q u er y   laten c y   w it h   d if f er en t c ac h s ize     Fig u r e   7 .   B y te  h it r atio   w it h   d if f er en t c ac h e   s iz e       Fig u r 7   s h o w s   th e f f ec o f   v ar y i n g   C ac h Size  o n   th B y te  Hit  R atio .   B o th   t h s c h e m es  t h at  ar e   Star   C o n n ec ted   Net w o r k   an d   th Gr id   C o n n ec ted   Net w o r k   ex h ib it  b etter   b y te  h it  r atio   w i th   in cr ea s in g   ca ch e   s ize.   W h en   t h ca ch s ize  is   s m all  t h en   d ata   is   co n tr ib u ted   m o r b y   zo n h it  an d   r e m o te  h it  b u as  s o o n   as  w e   in cr ea s t h ca c h s ize   th e   co n tr ib u tio n   b y   lo ca h its   b ec o m s ig n i f ica n t.  T h is   i s   b ec au s m o r n u m b er   o f   d ata  ite m s   ar f o u n d   in   t h lo ca ca ch as  th ca ch g ets  lar g er .   T h lo ca b y te  h it   r atio   in cr ea s e s   w i th   t h in cr ea s e   in   ca ch s ize  b ec au s w i th   lar g er   ca ch s to r ag m o r d ata  ca n   b ca ch ed   lo ca ll y .   A cc o r d in g   to   t h s i m u latio n   r esu lt s   th B y te  Hi R atio   o f   Gr id   C o n n ec ted   Net w o r k   is   b etter   th an   th at  o f   th S tar /C lu s ter   C o n n ec te d   Net w o r k .   Fig u r 8 ( a)   s h o w s   th r es u lt s   o f   to tal  en er g y   co n s u m p tio n   b y   n o d es  i n   t h n et w o r k   co n n ec ted   in   Star   (C lu s ter )   co n n ec tio n   a s   s h o wn   i n   F i g u r 4 .   T h en er g y   co n s u m p t io n   b y   th n o d es  i s   ev alu ated   w h en   o n l y   A O DV  is   e v alu a ted   an d   also   f o r   th ev alu a tio n   o f   A O DV  p r o to co l w i th   C C Z   co o p er ativ ca ch in g   al g o r ith m .     I n   F i g u r 8 ( a) ,   f o r   d if f er en t   d ata  r ate  th a is   p ac k et s   p er   s ec o n d   th e n er g y   co n s u m p tio n   i n   n o d es  i s   ev alu a ted   w h e n   th s i m u lat io n   is   co n d u cted   w ith   AODV   a n d   F ig u r 8 ( b )   esti m ates  t h e n er g y   co n s u m p tio n   wh e n   t h AODV   r o u ti n g   p r o to co is   co m b i n ed   w i th   t h C C Z   ca c h in g   alg o r it h m .   So   w e   s ee   th at   w h en   d ata  r ate  is   5   p ac k ets  p er   s ec o n d   th en   th e n er g y   co n s u m p tio n   b y   n o d es  is   les s   w h en   AODV   is   co m b i n ed   w it h   th e   ca ch in g   al g o r ith m ; it  i s   b ec au s th d ata  is   r etr iev e d   b y   th r eq u ester   f r o m   n ea r b y   ca ch in g   n o d e.   Fo r   Star /C l u s ter   n et w o r k ,   t h av er a g e n er g y   co n s u m p ti o n   b y   n o d es  w it h   o n l y   A O D r o u tin g   alg o r ith m   w as  3 . 1 9 m W h .   An d   w h e n   A O DV  r o u t in g   p r o to co is   u s ed   w it h   t h C C Z   ca c h in g   alg o r it h m   t h e n   th av er a g en er g y   c o n s u m p ti o n   is   2 . 4 3 m W h .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     A   C o o p era tive  C a ch Ma n a g e men t S ch eme   fo r   I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4   b a s ed   W S N s   ( P iyu s h   C h a r a n )   1709   Fo r   Gr id   Netw o r k ,   t h av er ag en er g y   co n s u m p tio n   b y   n o d es  w it h   o n l y   AODV   r o u ti n g   alg o r it h m   w a s   2 . 1 3 m W h .   An d   w h en   A O DV  r o u ti n g   p r o to co is   u s ed   w it h   th e   C C Z   ca c h i n g   alg o r it h m   t h en   th e   av er a g e   en er g y   co n s u m p tio n   i s   1 . 9 2 m W h .         ( a)     ( b )     Fig u r e   8 . ( a )   E n er g y   co n s u m p t io n   in   s tar /clu s ter   n et w o r k , ( b )   E n er g y   co n s u m p t io n   i n   g r id   n et w o r k       7.   CO NCLU SI O N   I n   t h is   p ap er   t w o   an al y tica m o d els  in   w h ich   t h n o d es  ar o r g an ized   a s   cl u s ter   ( s tar )   a n d   g r id   ( p ee r - to - p ee r )   b ased   n et w o r k s   ar an al y ze d   in   b ea co n - e n ab led   m o d e   in   w h ich   t h B ea co n   Or d er   is   3   an d   th e   Su p er f r a m Or d er   is   2 .   T h d u t y   c y cle   f o r   s u c h   s y s te m   i s   5 0 an d   t h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   t w o   n et w o r k   m o d el s   ar ev al u ate d   w it h   A ODV  r o u t in g   p r o to co alo n g   w it h   C o o p er ativ C ac h i n g   al g o r it h m   k n o w n   as   th e   C ac h i n g   in   C o o p er ativ Z o n e s   ( C C Z ) .   T h is   co o p er ativ ca ch in g   tec h n iq u s u p p o r ts   ef f ic ien t   d ata  d is s e m in a tio n   a n d   q u er y   p r o ce s s in g .   A n   e f f ec t iv e   ca ch m a n ag e m e n s c h e m e   is   p r o p o s ed   th at  co m p r is e s   o f   ca ch e   d is co v er y ,   ca ch ad m is s io n   co n t r o l,  ca ch e   r ep lace m en p o lic y   a n d   t h T T L   b ased   ca ch co n s is te n c y   m o d el.   T h C C Z   alg o r it h m   e n s u r es   th a t a   q u er y   i s   s er v ed   f r o m   t h n ea r est ca c h o r   s o u r ce .   Si m u la tio n   r e s u l ts   s h o w   th a th C C Z   ca ch i n g   s ch e m p er f o r m s   b etter   in   g r i d   b ased   o r   p ee r - to - p ee r   n e t w o r k   m o d el  th an   th e   clu s ter   b ased   o r   s tar   n et w o r k   m o d el.       RE F E R E NC E S   [1 ]   Ch a ra n   P ,   Us m a n T ,   P a u lu a n d   S a e e d   S H,   P e rf o rm a n c e   Ev a lu a ti o n   o f   A OD V   P ro to c o f o En e rg y   Co n su m p ti o n   a n d   Q o S   i n   IEE 8 0 2 . 1 5 . 4   Ba se d   W irele ss   S e n so r   Ne tw o rk   Us in g   Qu a lNe S i m u lato r” ,   W ire les s   S e n so r Ne two rk v o l.   8 ,   n o .   8 ,   p p .   166 - 1 7 5 ,   2 0 1 6 .     [2 ]   Ch a n d   N,  Co o p e ra ti v e   Da ta  C a c h in g   in   W S N” ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o Co m p u ter ,   El e c tric a l,   Au to ma ti o n ,   Co n tro a n d   In f o rm a ti o n   En g in e e rin g ,   v o l.   6 ,   n o .   3 ,   p p .   2 8 7 - 2 9 1 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   A   T rip a th i ,   P   G u p ta,  A d it y a   T riv e d a n d   Ra h u Ka la,  W irele s s   S e n so No d e   P lac e m e n Us in g   H y b rid   G e n e ti c   P r o g ra m m in g   a n d   G e n e ti c   A l g o rit h m s” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o In telli g e n I n f o rm a ti o n   T e c h n o lo g ies v o l.   7 ,     no .   2 ,   p p .   6 3 - 8 3 ,   2 0 1 1 .   [4 ]   A   A b b a si  a n d   M   Yo u n is,   A   S u rv e y   o n   Clu ste rin g   A lg o rit h m fo W irele ss   S e n so Ne tw o rk s ,   ACM   J o u rn a l   o f   Co mp u ter   C o mm u n ica ti o n s v o l.   3 0 ,   n o .   1 4 - 1 5 ,   p p .   2 8 2 6 - 2 8 4 1 ,   2 0 0 7 .   [5 ]   T P   S h a rm a ,   R.   Jo sh a n d   M   M isr a ,   Du a Ra d io   Ba se d   Co o p e ra ti v e   Ca c h in g   f o W irele ss   S e n so Ne tw o rk s ,   IEE In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Ne t wo rk in g ,   p p .   1 - 7 ,   2 0 0 8 .   [6 ]   F a so l o ,   M   R o ss i,   J   W id m e a n d   M   Z o rz i,   In - Ne tw o rk   Ag g r e g a ti o n   T e c h n i q u e f o W irele ss   S e n so Ne tw o rk s:  S u rv e y ,   IEE W ire les s Co mm u n ica ti o n s v o l.   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   7 0 - 8 7 ,   2 0 0 7 .   [7 ]   Kim u ra   a n d   S   L a ti f i,   A   S u rv e y   o n   Da ta  Co m p re ss io n   in   W irel e ss   S e n so Ne tw o rk s ,   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   I n fo rm a ti o n   T e c h n o l o g y C o d i n g   a n d   Co m p u t in g , v o l.   2 ,   p p .   8 - 1 3 ,   2 0 0 5 .   [8 ]   HB  Ja n g ,   A   Ka sh i f ,   M   P a rk ,   a n d   S W   Ch u n g ,   Re li a b le  Ca c h e   M e m o r y   De si g n   f o S e n so Ne tw o rk s” ,   3 rd   In te rn a t io n a C o n fer e n c e   o n   C o n v e rg e n c e   a n d   Hy b ri d   I n fo rm a ti o n   T e c h n o lo g y , v o l.   1 ,   p p .   6 5 1 - 6 5 6 ,   2 0 0 8 .   [9 ]   L i,   S   L a n d   J   Zh u ,   Da ta  Ca c h in g   Ba se d   Qu e ries   in   M u lt i - S i n k   S e n so Ne tw o rk s” ,   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   M o b il e   Ad - h o c   a n d   S e n so r Ne tw o rk s ,   p p .   9 - 1 6 ,   2 0 0 9.   [1 0 ]   Xu ,   K   L i,   S h e n   a n d   L iu ,   A n   En e rg y - E ff icie n W a it in g   Ca c h in g   A lg o rit h m   in   W irele ss   S e n so Ne tw o rk ,   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Em b e d d e d   a n d   Ub i q u it o u s Co m p u ti n g ,   v o l.   1 ,   p p .   3 2 3 - 3 2 9 ,   2 0 0 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   3 J u n 2 0 1 8   :   1 7 0 1     1710   1710   [1 1 ]   M d   A   Ra h m a n   a n d   S   Hu ss a in ,   Eff e c ti v e   C a c h in g   in   W irele s S e n so Ne tw o rk ,   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Ad v a n c e d   In f o rm a ti o n   Ne tw o rk in g   a n d   Ap p li c a t io n s W o rk sh o p s ,   v o l.   1 ,   p p .   4 3 - 4 7 ,   2 0 0 7 .   [1 2 ]   T P   S h a rm a ,   RC  Jo sh i,   M a n o j   M isra ,   Co o p e ra ti v e   Ca c h in g   f o h o m o g e n o u w irel e ss   s e n so r   n e tw o rk s” ,   In ter n a t io n a J o u rn a o C o mm u n ica ti o n   Ne two rk s a n d   Distrib u ted   S y stme s v o l.   2 ,   n o .   4 ,   2 0 0 9 .   [1 3 ]   N   Di m o k a s,   D   Ka tsa ro s,  L   T a s siu las   a n d   M a n o lo p o u lo s,  Hig h   P e rf o rm a n c e ,   L o Co m p lex it y   Co o p e ra ti v e   Ca c h in g   f o W irele s S e n so N e tw o rk s ,   S p rin g e In ter n a t io n a l   J o u rn a o W ire les Ne two rk s ,   v o l.   1 7 ,   n o .   3 ,     p p .   7 1 7 - 7 3 7 ,   2 0 1 1 .   [1 4 ]   Di m o k a s,  D   Ka tsa ro a n d   M a n o l o p o u l o s,   Co o p e ra ti v e   Ca c h in g   in   W irele ss   M u lt im e d ia  S e n so Ne tw o rk s” ,   S p rin g e r Jo u r n a l   o f   M o b il e   Ne tw o rk   Ap p li c a ti o n s ,   p p .   3 3 7 - 3 5 6 ,   2 0 0 8 .   [1 5 ]   P   Ku m a r,   Ch a u h a n ,   L Aw a sth i,   Na ro tt a m   Ch a n d ,   P ro a c ti v e   a p p ro a c h   f o Co o p e ra ti v e   Ca c h in g   in   M o b il e   A d h o c   Ne tw o rk s ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Co m p u ter   S c ien c e   Iss u e s , v o l.   7 ,   Iss u e   3 ,   n o .   8 ,   p p .   2 1 - 2 7 ,   2 0 1 0 .   [1 6 ]   Ch a ra n   P ,   Us m a n T   a n d   S a e e d   S H,  A   Co m p re h e n siv e   S tu d y   o f   V a rio u o n   De m a n d   Ro u ti n g   P ro to c o ls  f o r   M A NE T s” ,   In ter n a ti o n a J o u r n a l   o El e c tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n   E n g in e e rin g , v o l.   4 ,   p p .   1 - 1 2 ,   2 0 1 5   [1 7 ]   CE  P e rk in &   EM   R o y e r,   A d   h o c   o n - d e m a n d   d istan c e   v e c to ro u ti n g ,   Pro c e e d i n g o IEE w o rk sh o p   o n   mo b il e   c o mp u ti n g   sy ste ms   a n d   a p p li c a ti o n s ,   p p .   9 0 - 1 0 0 ,   1 9 9 9 .   [1 8 ]   S   A sh o k   Ku m a r,   S u re sh   Ba b u ,   Na g a ra ju ,   A   P e d a   G o p i,   A n   E m p iri c a Crit iq u e   o f   On - D e m a n d   Ro u ti n g   P r o to c o ls  a g a in st  Ru sh in g   A tt a c k   in   M AN ET ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u t e En g in e e rin g   v o l.   5 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 0 2 - 1 1 1 0 ,   2 0 1 5 .       [1 9 ]   De n g y u a n   X u ,   S h ix u n   W u ,   Be n n i u   Zh a n g ,   X ia o q i n   Qi n ,   P o w e Ba lan c e   AO DV   A lg o rit h m   o f   W S in   A g ricu lt u re   M o n i to ri n g ,   T EL KOM NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n   Co m p u t in g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l ) ,   v o l.   1 1 ,   n o .   4 ,     p p .   8 1 1 - 8 1 8 ,   2 0 1 3 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O R S       Pi y u sh   Cha r a n   is  w o rk in g   a s   A ss istan P ro f e ss o in   t h e   De p a rtm e n o f   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   o f   I n teg ra Un iv e rsit y ,   L u c k n o w .   He   re c e i v e d   B. Tec h .   De g re e   in   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   in   2 0 1 0   a n d   re c e iv e d   M . T e c h .   D e g re e   in   W irele s s   Co m m u n ica ti o n   En g in e e ri n g   f ro m   th e   D e p a rt m e n o f   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   in   2 0 1 2   f ro m   S a m   Hig g in b o t to m   Un iv e rsit y   o f   Ag ricu lt u re ,   T e c h n o lo g y   a n d   S c ien c e (S HU AT S ),   A ll a h a b a d ,   In d ia.  He   is  a   M e m b e o f   IEE E,   US A ,   M e m b e o f   A CM ,   US A   a n d   L i f e   M e m b e r   o IS T E,   In d ia.  He   is   c u rre n tl y   p u rsu in g   P h . D.  in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   f ro m   In teg ra Un iv e rsity .   His  re se a rc h   is  f o c u se d   o n   W irele ss   S e n so rs  a n d   S e n so r   Ne tw o rk s,  M o b il e   A d - Ho c   Ne tw o rk s,  V A N ET s.   E - m a il p i y u sh @iu l. a c . i n         Ta h si n   Us m a n i   is  c u rre n tl y   w o rk in g   a P ro f e ss o o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   De p a rtme n in   In teg ra Un iv e rsit y .   He   r e c e i v e d   B. Te c h .   De g re e   in   El e c tro n ics   &   T e le c o m m u n ica ti o n   En g g .   in   1 9 7 3   f o ll o w e d   b y   a   M . T e c h .   De g re e   in   El e c tro n ics   En g in e e rin g   in   1 9 7 5 .   He   re ti re d   a Ex e c u ti v e   Dir e c to o f   I T I,   L td .   (G o v t.   o f   In d ia  Co rp o ra te  S e c to r)  in   Ja n u a ry ,   2 0 1 1 .   He   re c e iv e d   h is  P h . d e g re e   in   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   f ro m   A ll a h a b a d   Un iv e rsit y   in   2 0 1 2 .   His  re se a rc h   is  f o c u se d   o n   S o lar  En e rg y   Co n se rv a ti o n   a n d   Eff e c ti v e   u ti li sa ti o n   o f   S o lar  E n e rg y ,   S o lar  P a n e ls,   S o lar  S y st e m s,  El e c tro n ic  c ircu it a n d   S y st e m s,  W irel e ss   S e n so rs an d   M o b il e   A d - Ho c   Ne tw o rk s.   E - m a il tu s m a n i@iu l. a c . in         Ra je e v   Pa u l u s   is   w o r k in g   a a   A s st.  P ro f .   in   th e   De p a rtm e n o f   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   in   S HU AT S ,   A ll a h a b a d .   He   re c e iv e d   h is  M . T e c h .   De g re e   in   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   f ro m   M o ti lal  Ne h ru   Na ti o n a In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,   A ll a h a b a d ,   In d ia  a n d   re c e iv e d     P h . D.  De g re e   f ro m   th e   D e p a rtme n o f   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   o f   S a m   Hig g in b o t to m   Un iv e rsit y   o f   A g ricu lt u re ,   T e c h n o lo g y   a n d   S c ien c e s,  A ll a h a b a d ,   In d ia.  His  re se a rc h   is  f o c u se d   o n   W irele ss   S e n so rs  Ne tw o rk a n d   Co m p u ter   Ne tw o rk s.   E - m a il :   ra jee v . p a u lu s@ sh iats.e d u . in         S y e d   H a s a n   S a e e d   is   c u rre n tl y   w o rk in g   a P ro f e ss o &   He a d   o f   th e   De p a rtm e n in   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e ri n g   De p a rt m e n a In teg r a Un iv e rsity .   He   d id   h is  B. T e c h   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Zak ir  Hu ss a in   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   c a m p u s   c o ll e g e   o f   A li g a rh   M u slim   Un iv e rsity   ( A M U),  A li g a rh ,   Uttar  P ra d e sh   in   y e a 1 9 9 2   a n d   r e c e iv e d   P h f ro m   In te g ra Un iv e rsit y ,   Lu c k n o w   in   y e a 2 0 1 0 .   His  re se a r c h   is  f o c u se d   o n   S e n so rs  a n d   T ra n sd u c e rs,  El e c tro n ic circ u it s   a n d   S y ste m s,  W irele ss   S e n so rs an d   M o b il e   A d - Ho c   Ne tw o rk s.    E - m a il ss a e e d @iu l. a c . in       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.