I ndo ne s i a n J o ur na l  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne e r i ng  a nd C o m p u t e r  Sc i e nc e   V o l.   11 ,  N o.   2 A ug us t   201 8 , p p 46 9 ~ 47 4   I S S N :  2502 - 4752,  D O I :  10. 11 591/ i j e e c s . v 11. i 2. pp 469 - 4 74          469       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c or e . c om / j our nal s / i nde x . php/ i j e e c s   Rela y  B a s ed P er f o r m a nce M et rics   o f  B luet o o t Sca t t ernet   Scheduling       K . R.   K an ag aval l i B.   S an k ar agom at h i   D ear t m en t  o f  C o m p u t er  S ci en ce ,   G o v er n m en t  A r t s  an d  S ci en ce C o l l eg e,  S i v ak a s i ,   T a m i l na du,  I n di a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   J an   3 1,  201 8   Re v i se d   Ap r   2 1 ,  201 8   A ccep t ed   A p r  3 0 ,  2 018     B lu e to o th   is  a n  e m e r g in g   m o b ile  a d - h o n et w o r k  t h at  accr ed i t s  w i r el e s s   c om m uni c a t i on t o c o nne ct  v ar i o u s  s h o r t  r an g e d ev i ces .   A  s i ng l e  hop ne t w or c a l l e d pi c o ne t  i s  t he   ba s i c  c o m m uni c a t i on t o pol og y  of  bl ue t oot h w hi c h   al l o w s  o n l y  ei g h t  act i v e d ev i ces   f o r  co m m u n i cat i o n  am o n g  t h e m  s ev en  ar e   act i v e s l a v es  co n t r o l l ed  b y  o n m as t er .  M u l t i p l e p i co n et s  ar e i n t er co n n ect ed   t hr o ug h a  c om m o n no de ,  k n ow n a s  R e l a y ,  t o f or m  a   m a s s i v e  ne t w or k  c a l l e as  S cat t er n et .  I t  i s  o b v i o u s  t h at  t h e p er f o r m an ce o f  S c at t er n et  s ch ed u l i n g  i s   hi g hl y  de pe nde nt  a n d d i r e c t l y  p r op or t i o na t e  w i t h t he  pe r f or m a n c e  of  t he   R e l a y  node .   I n c o nt r a r y ,  by  r e duc i ng  t he  n um be r   o f  R e la y s ,  it m a y  le a d  to   p o o r  p er f o r m an ce,  s i n ce ev er y   R el a y  h as  t o   p er f o r m  an d  s u p p o r t  s ev er al   pi c one t  c o nne c t i ons .   T he  pr i m a r y   f oc us  of  t hi s  s t udy  i s  t o obs e r v e  t he   p er f o r m an ce  m et r i cs  t h at  a f f ect s  t h e i n t er - p i co n et  s ch ed u l i n g  s i n ce t h e R el a y   node s  r o le  is  lik e  s w itc h  b e t w e e n   m u ltip le  p ic o n e ts .  I n  t h is  p a p e r ,  w e   a ddr e s s  a nd a na l y z e  t he  pe r f or m a nc e  i s s ue s  t o be  t a k e n i nt o c ons i d e r a t i on f or   ef f i ci en t  d at a f l o w  i n  S cat t er n et  b as ed  o n  R el ay  n o d e.   Ke y wo rd s :   B lu e to o th   P i co n et   S cat t er n et   R e l a y  N ode   S c he d ul i n g     C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   K . R .  K a na ga va l l i   D ear t m e n t  o f  C o m p u t er  S ci e n ce ,   G o v er n m en t   A r t s  an d  S ci e n ce  C o l l eg e,  S i v a k as i ,  T a m i l n ad u ,  I n d i a .   E m a il:  kr ka na ga _ va l l i @ ya ho o . c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   B l u e t oot h  i s  a   m ode r n  l o w  pow e r   w i r e l e s s  t e c hn ol ogy   w h i c h  pr ov i de s   f a v or a bl e  c o m m uni c a t i on   f or   m o b i l e d e v i ces  s u c h  as  cel l u l ar  p h o n es ,  p al m t o p ,  l ap t o p s  an d  an y  e l ect r o n i c d ev i ce  w h i ch  ar e al l  p o r t ab l e.   D ue  t o  t he  d e m a nd   f o r  ne t w o r ki n g b e t w e e n t he s e  d e vi c e s ,   B l u e t oot h  i s  a  pr o m i s i ng  pr opos e d s t a n da r d f or   s h o r tr a n g e ,  lo w  p o w e r   w ir e le s s  c o m m u n ic a tio n .  I t is  th e  b e s t f e a s ib le  c o m m u n ic a tio n  f o r  s h o r t r a n g e   m o b ile   a d h oc  n e t w or k i n g  i n  a ddi t i on   t o t h e  c a bl e  r e pl a c e m e n t  t e c h nol ogy  [ 1,  2] .   T he  B l ue t o o t s ys t e m   o p e r a t e s   w ith   I n d u s tr ia l - S c ie n ti f ic - M ed i cal   ( I S M )  2 . 4   G H z   f r e que nc b a nd   w i t h  t h e   w or l d w i de  l i c e n s e   f r e e  ba n d w i dt h  of  1 M bps .  F r e qu e n c y  H oppi n g ( F H )  t e c hn i q u e  i s   us e d t o a v oi i n t er f er e n ce,  i n   w h i c h  at  ev er y  p ack et  t r an s m i s s i o n  t h e car r i er  f r eq u en c y  i s  c h a n g ed .   F or  B l u e t oot h  de f i n e d   h o p  car r i er s  ar e 7 9  w i t h  t h e s p aci n g  o f  1  MH z i n  I S M b an d .     B l u et o o t h   d ev i ces   m u s t   f o r m   n et w o r k s   b ef o r t h act u al   c o m m u n i cat i o n   ca n   s t ar t   [ 1 ] .   I n   s i m p l e s t   f o r m ,  th e   B lu e to o th  s p e c if ic a tio n   w ill a llo w   o n l y   e i g h t a c t iv e  n o d e s   o r  d e v ic e s  to  c o m m u n ic a te   w i th i n   it s   s m al l es t  an d  cen t r al i zed  n et w o r k i n g  u n i t  k n o w n  a s  p i co n et .  A m o n g  t h e m  o n e d ev i ce  h as  t h e r o l e o f  m a s t er   w h i c h  co n t r o l s  t h e acce s s   t o  t h e c h an n el ,   w h i l e t h e o t h er  s e v en  ar e s l a v e s .   A l l  t h e  co m m u n i cat i o n s  t a k e p l ace   u n d er  m as t er s  co n t r o l .  T h er e s h o u l d  b e o n l y  o n m as t er  t h a t  co n t r o l s  t h e c h a n n el  acce s s   w i t h i n  t h e p i co n et .   A t  a n y   g i v e n  i n s t an ce 7  s l a v e s  ar e act i v e,  an d  u p  t o  2 5 5  o t h er s  can  b e p ar k ed   w i t h  t h e co n d i t i o n  t h at  t h e y  ar s till n o tic in g  to  th e  c o m m u n ic a tio n  in  a  p ic o n e [ 1] .   E v e r y   pi c on e t   m a s t e r  r e gu l a t e s  a  f r e qu e n c y   h oppi ng  i s e q ue nc e ,   w h i c h t he  s l a ve s  s h o ul d  f o l l o w   f o r  b e i ng s ync hr o ni z e d   w i t h t he  p i c o ne t  c ha n ne l .   T he  m a s t e r  a nd   s l a ve s  a r e  c o m m u ni c a t i n g b e t w e e n t he m   us i n g t he  T i m e  D i vi s i o n D up l e x ( T D D )  s l o t s .  T he  c ha n n e l is  b e i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   4 69     474   470   di v i de d i n t o 625µ s  s l ot s .  B ot h  s y n c h r on ous  a n d a s y nc h r onou s  c onn e c t i on  c a n  be  s e t u i n  pi c on e t  be t w e e m as t er  a n d  s l av e.     T h e m as t er - to - s la v e  tr a n s m is s io n  s ta r t s  i n  e v e n   n u m b e r e d  s lo ts ,   w h i le  s la v e - to - m a st e r  t r a n s m i ss i o n   s t a r t s  i n  odd n um be r e s l o t s .  T h e c o m m u n i cat i o n   f r o m   M as t er  t o  s l av e i s  r ef er r ed  as  d o w n l i n k  an d  t h e   c om m uni c a t i on  f r o m  t h e   s l a v e  t m a s t e r  i s  r e f e r r e d a s  u pl i nk .   A  do w nl i n k pa c k e t   w i t h t h e  s u b s e qu e n t   u pl i nk  p ack et  i s  r ef er r ed  as  B l u et o o t h  f r a m e.   T h e   s la v e s   p o lle d   b y   t h e   m a s te r   b y   s e n d i n g   p ack et s   w i t h   a p p r o p r i at i d en t i f i cat i o n   an d   d at a.   T h s l av e s  can  r es p o n s e t o  t h m a s t er  o n l y   w h en  ad d r es s ed  b y  t h m a s t er .  D at a ar e t r an s m i t t e d  as   p a cket s   w hi c t a k e  1,  3 or  5 - s l o t s ,  i n c o ns e c u t i ve  s l o t s .  T he  f r e q ue nc y  r e m a i ns   u nc ha n ge d  d ur i n g t h e t r an s m i s s i o n  o f  p ac k et ;   ah ead  t h e t r an s m i s s i o n  o f  n ex t  p ack et  t h e f r eq u e n c y  i s  al t er ed  w h i c h  i s  cal l ed  f as t   h o p p i n g  an d  en h a n ce s  t h e   co m m u n i cat i o n   r el i ab i l i t y .   W h en   t h m a s t er   h a s   n o   d at a f o r   t h s l a v e,  i t   s en d s   zer o   p ay l o ad  1 - s lo t P O L L   p ack et  t o  t h e s l a ve  a nd  i n r e s p o ns e  1 - s l o t  N U L L  p ack et  s e n d s  b y  t h s l av e.  T h m a s t er  an d  t h e ad d r es s ed   s l av u s e t h e s a m e co m m u n i c at i o n  ch a n n e l ,  n o t  at  t h s a m t i m e [ 1 ,  3 ] .     I f   m an y  b l u et o o t h  d ev i ce s  e x i s t  i n  a  s a m e ar ea  an d  e x ceed  t h e l i m i t  o f  p i co n et ,  a  l ar g er  n e t w o r k   w i ll  b e  f o r m e d  th a t h a s   m u ltip le  p i c o n e t k n o w n  a s   S c a tte r n e t.   A   B lu e to o th  d e v ic e  c a n  p a r tic ip a te  in   m o r e  th a n  o n e   p i co n et .  A  d ev i ce t h at  i s  a  m e m b er  o f   m o r e t h an  o n e p i co n et  i s  r ef er r ed  as   br i dge  or  r e l ay  no de .   T h er e i s   c e r ta in  r e s tr ic tio n  o n  s c a tte r n e t s c h e dul i ng  i n  t h e  pr e s e n c e  of  br i dg e  n ode s  a n d ot h e r  s l a v e s  [ -   7 ].   A t  a n y   t i m e,  a r el a y  ca n  act i v e i n  o n l y  o n e p i co n et .  T h er ef o r e,  t h e co m m u n i cat i o n   w i t h  o t h er   pi c on e t s  i s  bl oc k e d.   W h en  t h e r el a y   h as   f i n i s h ed  i t s  s er v i c e f o r  t h e p ar t i c u l ar  t i m e i n  t h e cu r r e n t p ic o n e t; it   s w i t c h es   t o  t h n ex t   p i co n et .   I t   cau s es  d el a y   an d   d ecr eas es   t h p er f o r m an ce  o f   t h e  n e t w o r k .   T h i s   i s s u i s   kno w n a s  a n i n t e r - pi c on e t  s c he du l i ng  pr obl e m .  T h e r e  h a v e  be e n   m a ny  pr ot oc ol s  de v e l op e d f or  i n t e r - p i co n et   c om m uni c a t i ons .   T h e s o u r ce a n d  d es t i n at i o n  d ev i ces   m a y  b e i n  d i f f er e n t  p i co n et s   n eed   m an y  h o p s  t o  t r an s f er  t h e d at a,   b ecau s e s cat t er n et  i s  a  m u l t i - hop c om m un i c a t i o n   n e t w or k .   A   num be r  of  r e s e a r c h  pa pe r s  pr op os e d f or  r ou t i ng  p ack et s  f r o m  s o u r ce t o  d es t i n at i o n .  C o n s i d er ab l e a m o u n t  o f   w o r k  h as  b een  d o n e i n   t h e ar ea o f  b r i d g e   s w itc h in g  a m o n g  p ic o n e ts  t h a t is  in te r - p i c o ne t  s c he d ul i n g.  A n i ne f f i c i e nt  i nt e r - pi c one t  s c h e du l i ng   m a y   d eg r ad t h s y s t e m   p er f o r m a n ce.  H o w e v er ,   t h B l u et o o t h   s p eci f i cat i o n   d o es   n o t  s p eci f i cal l y   p r es cr i b an y   in te r - p ic o ne t  s c he d ul i n g s c he m e .   T h e s o l u t i o n s  o f  t h e p r o b l em s  ar e l e f t  o p en  t o  r es e ar ch er s .  T h er ef o r e,   d i f f er e n t  t ec h n i q u es   h av e b een  d ev el o p ed  f o r  i n t er - pi c on e t  c om m uni c a t i on  [ 8,  9] .   T h e ai m  o f  t h e p ap er  i s  t o  ev a l u at e t h e p er f o r m an ce  m et r i c s  o f  r el a y  b as ed  i n t er - p i c o ne t  s c he d ul i n a nd  t o  gi ve  s o m e  i ns i g ht  i nt o  t he  p r o b l e m  o f  d e s i g ni ng e f f i c i e nt  a nd  p r a c t i c a l   s ch e m e s .   A n al y t i c p er f o r m an c e   e v a lu a tio n  o f  in te r - p i c o ne t   s c he d ul i n g a l go r i t h m s   ha s   gr e a t  i m p o r t a nc e ,  s i nc e  i t   m a y p r o vi d e  i n s i ght  o n t he i r   de s i gn  a n d opt i m i z a t i o n.   T h is  p a p e r  is  o r g a n iz e d  a s  f o llo w s .  S e c tio n  2  g i v e s  b r ie f  i n tr o d u c tio n  to  th e  B lu e to o t h   s c a tte r n e t   t ech n o l o g y   w h i l e s ect i o n  3  p r es en t s  p er f o r m a n ce  m et r i cs .  I n  s ect i o n  4 ,   w e an al y s e  t h s i m u l at i o n  r e s u l t s .  W s u m m ar i ze t h w o r k  i n  s ect i o n  5 .       2.   B ACK G R O UND   A  p i co n et   m a y  co n t ai n  a  m a x i m u m  o f  ei g h t  d ev i ces .  I f  t h n u m b er  o f  d ev i ce s  e x ceed s  ei g h t ,  t h en  t o   co v er  al l  d ev i ce s  at  l ea s t  t w o   p i co n et s  ar e r eq u i r ed .  S cat t er n et  i s   f o r m ed  b y  i n t er co n n ect i n g  s e v er al  p i co n et s A n y  d ev i ce  i n  t h e  n et w o r k  ca n  p l a y  t h r ee d i f f er en t  r o l es   m as t er ,  s l a v e o r  r el a y   w i t h i n  p i co n et .   A  d ev i ce t h at   co o r d i n at es  t h f u n c t i o n   w i t h i n  t h e p i co n et  a n d   h as  t h e c o m p l et e  k n o w l ed g e o f  p i co n et  i s  cal l ed  Ma s t er .   S l a ve s  a r e  c o m m u ni c a t e d  o nl y t hr o u g h t he   m a s t er .  R el a y  n o d e co n n ect s  t h e p i co n et s  t o   f o r m  t h e s cat t er n et .   T h r o u g h  t h e r el a y   n o d e o n l y  p ack et s   w i t h i n  t h e s cat t er n et  ar e t r an s m i t t ed  f r o m  o n e p i co n et  t o  an o t h er .     S cat t er n et  f o r m ed  b y  i n t er co n n ect i n g  t w o  p i co n et s  P 1  an d   P 2  i s  s h o w n  i n  t h e F i g u r e 1 .   T h e t er m   S  =  {P 1 ,  P 2 d en o t es  t h e s cat t er n et   w h er e P 1  an d   P 2  ar p i co n et s .  B o t h  p i co n et s  h a v e o n e m as t er  each  a n d  f o u r   an d  f i v e s l a v es  r e s p ect i v el y .   P i co n et  P 1  h as  4  d ev i ces ,  o n e i s   m a s t er ,  3  s l av e s  o u t  o f  t h i s  2  n o d es  ar e r el a y   n ode s  de n ot e d by   P 1 =  { m 1,   s 11,  r 1,  r 2} .   P i co n et  P 2  h as  f i v e n o d es   w i t h  o n m as t er  an d  3  s l av n o d es  an d  2   r el a y  n o d es ,   P 2 =  { m 2,  s 21,  s 22,  s 23,  r 1,  r 2} .   R e l a y   n ode s  r 1 a n d r 2 a r e  pa r t i c i pa t i n g   i n  t w o pi c on e t s   s i m ul t a ne o u s l y ,   R  =  {  r1 , r2 }  . O n e p o s s i b l e r o u t e p at h  f o r  d at a t r an s m i s s i o n  f r o m  s l a ve  n ode ( s 11)  i n  t h e   pi c on e t  P 1 t o s l a v e  n ode ( s 22)   i n  pi c on e t  P 2 i s  de n ot e d a s  s 11     m1      r1   m2     s 22.   M as t er  i n  each  p i co n et  a s s i g n s  a u n i q u A ct i v e M e m b er   A d d r es s  ( A M _ A d d r )  t o  each  ac t i v e s l a v e.   A s   m e n tio n e d  a b o v e ,  B lu e to o th  f o llo w s  T i m e - D iv i si o n - D upl e x  a c c e s s   s c h e m e  t o di v i de   1 s e c on d i n t o 1600   t i m s l o t s  o f  6 2 5  µs .  U n d er  t h e co n t r o l  o f   m a s t er ,  t h e e v en  t i m s l o t  i s  r es er v ed  f o r   m as t er  t o  t r an s m i t  p ack et   to  its  s la v e .  S la v e  t h a t r e c e i v e s  p a c k e f r o m   m a s te r  in  e v e n   s lo t h a s  th e  r ig h t to  tr a n s m it  p a c k e t to   m a s te r  in   th e   n e x t  o d d  s lo t.  A  r e la y   th a t  s i m u l ta n e o u s l y  p a r tic ip a te s  i n   m u l tip le  p ic o n e t s  s w i tc h e s  a m o n g  p ic o n e t s  a n d   s ync hr o ni z e s   w i t h t he  ho p p i n g  s e q ue nc e  o f  e a c h p i c o ne t  t o   w hi c h i t  s w i t c he s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       R e l ay  B as e d P e r f or m anc e  M e t r i c s  of  B l ue t oot h Sc at t e r ne t  Sc he dul i ng   ( K . R . K anagav al l i )   471       F i g u r e 1 .  S cat t er n et  S t r u ct u r e       T h e  B l u e t oot h  t e c hn ol ogy  s t a n da r d [ 1]  h a s   n ot   y e t   s pe c i f i e d t h e   w a y   h o w   t h e  br i dge s  s h ou l d   s ch ed u l e t h e i r  v i s i t s   i n  d i f f er en t  p i co n et s .  T h i s   i s  c u r r en t l y  a s u b j ect  o f  i n t e n s e r e s ear ch  ef f o r t .   T h er e ar e   s o m e i s s u es  t h at   m ak s cat t e r n et  ap p l i cat i o n   u n r el i ab l e ,   e ve n t ho u g h t he  f u nc t i o na l i t y   o f  s c a t t e r ne t   w o r k s   w el l .  F i r s t  t h e b r i d g e u n i t  can  ch an g e t h e r o l e as  ei t h er   m a s t er  o r  s l av e S eco n d ,  an  i s s u e  t h at  t h e B l u et o o t h   s pe c i f i c a t i o n   doe s  n ot   de a l i ng w i t h  w he n  m ul t i pl e   pr of i l e s  a r e   be i n r un  s i m ul t a n e o u s l y  on   on e   d ev i ce .   T he   q u al i t y  o f  a s cat t er n et  can  b e m eas u r ed  b y   m a n y  p er f o r m an ce  m et r i cs .   A   m as t er  co n t r o l s  t h e f l o w  o f  p ack et s  b et w ee n  t h s l a v es  o f  i t s  p i co n et .  I t  co n s u m es   h i g h er  en er g y .   H en ce,  i t  i s  p r ef er r ed  t o   m i n i m i ze t h n u m b er  o f   m a s t er s  i n  a s cat t er n e t . S i m ila r l y ,  th e  n u m b e r  o f  b r id g e s   s h a ll   b e m i n i m i zed  b ecau s e a b r i d g e n o d e s ch ed u l e s  i t s   t as k s  b et w ee n  t h e p i co n et s  i t  b el o n g s  t o ,  an d  t h u s ,  b r i d g m a y  co n s u m m o r e en er g y .   M o r e s p eci f i cal l y ,  a n  M / S  b r i d g m a y  ca u s e d e g r ad at i o n  i n  t h e t h r o u g h p u t  o f  i t s   pi c on et ,  as  al l  act i v i t i es  i n  i t s   p i co n et s  ar e p o s t p o n ed   w h e n  t h at  b r i d g e s er v e s  as  a s l a v e.       3.   P E RF O RM ANCE  M E T RI C S   T h e p r i m ar y   m et r i cs   w h av e   t ak en  i n t o  co n s i d er at i o n  t o  e v al u at e p er f o r m an ce  o f  t h s c h ed u l i n g  ar L i nk B r e a ka ge  R e c o ve r y ,   L i n k R e p a i r i n g,  L i n k B r eak ag e P r ed i ct i o n  an d  R el a y  R ed u ct i o n .   T h e d es cr i p t i o n  o f   t h e p ar a m et er s  i s  b r i ef ed :     3 . 1 .  L i n k  B rea k a g e R eco v er y   T h e r el ay  n u r t u r e s  co n n ec t i o n  b et w ee n  d i f f er en t  p i co n et s .    T h m o b i l i t y  o f  t h e r el a y  d i s co n n ect s   s cat t er n et s   w h i ch  i s  d ef i n ed  as  L i n k  b r eak ag e   t h at  a f f ec t s  t h e d at a t r an s m i s s i o n  o f  s ca t t er n et s .  H e n ce t h e   B l u et o o t h  d ev i ces   f o l l o w  b r o ad cas t   m ec h an i s m s  t o  r e - b u ild  b r o k e n  lin k s   w h ic h  is  c a lle d   L in k   R e c o v e r y .     A l l  av ai l ab l e r el a y   n o d es  i n f o r m at i o n  i s  s t o r ed  i n   R el a y   co n n ect i o n  t ab l e.  Mas t er  co n s t r u ct s  t hi s   t ab l e b y  u s i n g  t h e i n f o r m at i o n  s en t  b y  t h e r el a y  n o d e.  I f  an y  r el ay  f ai l s ,   m a s t er  ch o o s es  t h e al t er n at i v e r el a y   u s i n g  th i s  ta b le  to  m a k e  t h e  tr a n s m is s io n .  F o r  in s ta n c e ,  r e la y  r 1  f a ils ,  r e c o v e r y  p r o to c o l c o n s tr u c t th e   al t er n at i v e p at h  s 1 1      m1      r2   m2     s2 2   b y  r e p l a c i ng r 1   w i t h r 2 .  T he   p r o ced u r e f o r  l i n k  r eco v er y   i s :     if   cu r r en t  r el a y   n o d r i   fa i l s   t h en       f o r e a ch   p ic o n e p   in  s c a tte r n e s   do           f o r ea ch   d ev i ce  d   i p   do                  s e nd  b r o a d c a s t i ng  m e s s a ge            en d  f o r  ea ch        en d  f o r ea ch     r eco n s t r u ct  r el a y  co n n ect i o n  t ab l e   e nd i f     W h ile  p e r f o r m i n g   w i th  t h is   p r o to c o l it is  in f e r r e d  th a t f o r  s m a ll s c a le  s c a t te r n e t t h i s  p r a c tic e   p er f o r m s  v er y   w el l   w h i l e co m p ar i n g  t o  t h at  o f  l ar g e s cal e s c at t er n et .   T h e m a i n  r eas o n  i s  t h at  f o r   l ar g e s cal e   s cat t er n et  t h e t i m e co n s u m p t i o n  i s   m o r e,   m ai n t en a n ce co s t  o f  r el a y   n o d e i s  h i g h ,  ex t r r es o u r ce u t i l i zat i o n   an d  h i g h er  co n s u m p t i o n  o f  A M _ ad d r .   T h e r el ay  n o d e m ai n t en a n ce co s t  i s  h i g h  s i n ce t h e b r o ad cas t i n g   i n cr eas es   t h e co n t r o l  o v er h ea d s ,  d ecr eas e t h e p ack et  d el i v e r y  r at e a n d  t h n et w o r k  r el i ab i l i t y  i n  a b l u et o o t h   s cat t er n et .       3. 2.   L i nk  R e pa i r i ng   L i nk  R e p a i r i n I nt e r - pi c on e t   C o m m un i c a t i on  t e c h n i q u e   ove r c om e s   t h e   pr obl e m s   oc c u r r e by   l i nk   b r eak ag e b y  r ep ai r i n g  b r o k en   l i n k s  [ 1 0 ] .  U n l i k t h e ab o v m et h o d  o f  b r o ad cas t  r o u t e r ec o v er y ,  i t  r ep ai r s  t h e   lin k s   w h ic h  a r e  b r o k e n .  I f  th e  m a s te r  d e te c ts  th a t th e  r e la y   n o d e  is  u n r e a c h a b le  d u e  to  b r o k e n  lin k ,  th e n  it  s t ar s  r o u t e r ep ai r  p r o ces s .   I n t hi s   f a s hi o n,  p r i m a r i l y e ve r m a s t e r  no d e  i s   m a i nt a i ni n g t he  i nf o r m a t i o n o f  r e l a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   4 69     474   472   n o d es  an d  i t   s av e s  t h e r el a y  I D ,  d eg r ee an d  cl o ck  o f f s et .  T h en  a r ep ai r   m es s a g e i s  s e n t ,   w h i c h  i s   u n i cas t ,   f o r   r e p a ir in g  th e  b r o k e n  li n k s  th a t  a r e  c a u s e d  b y  r e la y  n o d e   m o b ilit y .  T h is  s c e n a r io  is  ill u s tr a te d  a s :     if   cu r r en t  r el a y   n o d r i   fa i l s   t h en        s e nd  u n ic a s m e s s a g e  to  s o u r c e  to  s to p  tr a n s m is s io n        s el ect  t h e b ack  u p  r eal y   n o d e        s e nd  r ep ai r  m e s s a g e t o  s o u r ce an d  d es t i n at i o n  d ev i ce        r e s ta r t th e  c o m m u n ic a tio n   w it h   n e w  r e la y   e nd i f     T h m es s a g f l o o d i n g  i s  av o i d ed  s i n ce t h e r e p ai r   m e s s a g es  ar e u n i - c a s t  a nd  t hu s   m i ni m i z e s  t he   c on t r ol  ov e r h e a d.   D u e  t o t he  r e a s on  of  ut i l i z i ng  opt i m um  num be r   of  r e l a y s ,  i t  s a v e s  t h e  e n e r gy   f or   da t a   c om m uni c a t i on  i n  bl u e t oot h  s c a t t e r n e t  a n d t h e  t h r ough pu t  i s  h i gh  s i n c e  t h e  l e s s  pos s i bi l i t y   of  pa c k e t   l o s s.       3. 3.   L i n k  B rea k a g e P red i ct i o n   T h p r o ces s   b y   p r ed i ct i n g   t h p o s s i b l l i n k   b r eak ag e   b ef o r t h l i n k   f ai l u r o ccu r s  i s   t h m et h o d   kno w n a s  L i n k B r e a ka ge  P r e d i c t i o n [ 1 1 ] .   T he  p r e d i c t i o n o f  l i nk b r e a ka ge  i s  d o ne  ba s e d  o n t he  s i g na l   s tr e n g th .   A  ta b le  i s   m ai n t ai n e d  b y  eac h   m as t er  an d  b r i d g w h i c h   w i l l  r eco r d  al l  d ev i ces   co n n ect ed   w i t h  i t .   A n   i n i t i al   v al u e i s   d ef i n ed  f o r  t h s i g n a l   s t r en g t h .   W h en  t h v al u f o r   m as t er  o r   r el ay  n o d d ecr eas es   t h en   t o   av o i d  t h e l i n k  b r eak a g e,  a n e w  d ev i ce  w i l l  b e s el ect ed  as   m a s t er  o r  r el ay .       if   s i g na l  s t r e ngt h o f  c ur r e nt  r e l a y  no d e   r i   is  lo w   t he n      r ne w   s e ar c h_r e l ay _l i s t ( m i )      if     r ne w   n o t  N U L L   t he n          s e t   r ne w   a s  t he  c ur r e nt  r e l a y no d e        e l se          r o le _ s w itc h ( s la v e _ lis t |  m a s te r _ lis t)       e nd i f     e nd i f     W he n t he   s i g n al   s t r en g t h  o f   m as t er  i s  g o i n g  t o  d ecr eas e,  t h en  an y o n e  o f  t h e  s l a v w i l l  b e s el ect ed  t o  ac t  as  a   m as t er .    I n  t h cas e,   w h e n   t h r el a y   n o d e s   l i n k   i s   g o i n g   t o  b r eak ,   t h en   a n y o n o f   t h e r el a y   n o d w i l l  b e   s el ect ed  t o  act  a s  r el a y  n o d e.    I n  t h e ab o v e ca s e ,  i f  t he r e  i s   no  r e l a y   no d e ,  t he n r o l e - s w i tc h  o p e r a tio n   w il l b e   p er f o r m ed .  T h e p r o ced u r e f o r   b r eak ag e p r ed i ct i o n  i s  s h o w n   ab o v e.       4.   P E RF O RM ANCE  S T U DY   T h e  pe r f or m a n c e  of  di f f e r e n t   s c h e d u l i n g pr ot oc ol s  h a s  t o be  r e - a s se s se d ,  c o n s i d e r i n g  t h e   a f or e m e n t i on e d m e tr ic s  o f  I n te r - p ic o n e t c o m m u n ic a tio n   m e c h a n i s m . T h e  s i m u la tio n  is  i m p le m e n te d  u s i n g   N S w i t h  B l u e t oot h  e x t e n s i o n.  T h e  pe r f or m a n c e  of  a bov e   m e n t i on e m e t r i c s  a r e  a n a l y z e d w i t h   R oun d R obi a lg o r ith m  to  s e e   w h e t h e r  o r  n o t its  o b j e c tiv e  f o r  e f f ic ie n t  in te r - p ic o n et   s ch ed u l i n g  ca n  b e ach i ev ed .  T h e   s i m u l at i o n  p ar a m et er s  ar e g i v en  i n   T ab l e 1 .     4. 1 D e l ay i n  n e t w or k   L i nk B r e a ka ge  R e c o ve r y  ( L B R )  us e s  b r o a d c a s t i ng  m e t ho d  t o  r e c o ve r  t he  b r o ke n l i n k s   w hi c i s  t he   t i m e  c o n s um i ng  pr oc e s s .   L i nk  r e pa i r i ng  us e s  r e pa i r  pr oc e du r e t o  r ep ai r  t h e l i n k .   L i n k   B r eak ag e P r ed i ct i o n   ( L B P )  d oe s  n ot  u s e  a ny  r e br oa dc a s t   m e c h a n i s m   f or  f i n di ng  t h e  n e w  r ou t e  f or  br ok e n  l i nks  s o i t   m i n i m i z e s  t he   to ta l d e la y .   F i g u r e  2 s h o w s  t he  n e t w or k  de l a y   f or  a bov e   m e n t i on e m e t r i c s .   A s  t h e   t ot a l   n um be r  of   n od e s i n   t h e s cat t er n et  i n cr ea s es ,  t h e  n et w o r k  d el a y  i n cr eas es  ac co r d i n g l y .   L i n k   R ep ai r i n g  a n d  L i n k  B r eak ag e   P r e d ic tio n  m i n i m iz e s  th e   n e t w o r k  d e la y   w h ile  tr a n s m it tin g  t h e  p a c k e ts .       T a b le   1 .  S im u la tio n  p a r a m e te r s   P a r a m et er s   V a lu e   N u m b e r  o f  n o d e s     1 5     7 5   N u m b e r  o f  n o d e s     8 0 m  x  8 0   m   N u m b e r  o f  n o d e s     1 0  m   T ra ffi c  m o d e l   Co n s t a n t   b i t  r a t e  ( CB R)   P ack e t  t y p e   DH3 ,  DH5   S c h e du l i n g a l g or i t h m   RR   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i     I SSN :   2502 - 4752       R e l ay  B as e d P e r f or m anc e  M e t r i c s  of  B l ue t oot h Sc at t e r ne t  Sc he dul i ng   ( K . R . K anagav al l i )   473   4 . 2  T hr o ug hput   T h r o u g h p u t  r ef er s  t o  t h e a v er ag e r at e o f  s u cces s f u l   m e s s a g es  d el i v er ed  o r  n u m b er  o f  b y t es  r ecei v ed   b y  a B l u et o o t h  d ev i ce p er  t i m e u n i t .   A s  t h n u m b er  o f  r el ay s  i n cr eas e,  t h er e i s  al s o  an  i n cr eas ed  p r o b ab i l i t y   of  pa c k e t  l os s .   D u r i n g t r a ns m i s s i on l i n k br e a k a g e  af f ect s  t h e t h r o u g h p u t  o f  t h e  s cat t er n et  as  s h o w n  i n     F i g ur e   3 ,  L R  i s   m o r e  e f f e c t i ve  t ha n o t he r   m e t r i c s  i n t e r m s  o f  t hr o ug hp u t .             F i gu r e  2.  N e t w or k  de l a y  vs  N um be r  of   n ode s       F i gu r e  3.  T h r ou g h pu t   v s  N um be r  of  n ode s       4. 3 P ac k e t  L os s   T h e f ai l u r o f  p a c k e ts   to  a r r iv e  a th e ir  d e s tin a tio n  d u r in g  tr a n s m i s s io n  is  k n o w n  a s  p a c k e t lo s s .   F i g u r 4   i l l u s t r at e s   t h av er a g p ack et   l o s s   r at f o r   d i f f er e n t   n u m b er   o f   n o d es .   I n   L B R ,   f ai l u r o f   t h l i n k   cr eat es  h ea v y  p ack et  l o s s .   L i n k  r ep ai r i n g  an d  b r eak a g e p r ed i c t i on  r e du c e s   n o of   pa c k e t  l os s  du r i ng  tr a n s m is s io n .       5.   CO NCL U S I O N   I n  t h i s  p ap er ,   w h a v e p r es e n t ed  v ar i o u s  p er f o r m a n ce  m et r i cs  b as ed  o n  r el a y   n o d e t o  es t ab l i s h   s c h e dul i ng  a l g or i t hm   f or  a   m ul t i - h o p   w i r e l e ss  a d - h oc  n e t w or k ba s e d on  B l u e t oot h t e c h n ol ogy .  W e   a l so   an al y ze t h e e f f ec t  o f  co n s i d er i n g  t h e s e p er f o r m a n ce  m et r i c s  o n  d i f f er en t   n u m b er  o f   n o d es  i n  t er m s  o f  r el a y   p er f o r m a n ce p ar a m et er s .  T h e i n t er - p ic o n e t s c h e d u li n g  in  th e  s c a tte r n e t to p o lo g y   h a s  to  c o n s id e r  th e s e   p er f o r m a n ce  m et r i cs  t o  p r o v i d e an  ef f i ci e n t c o m m u n ic a tio n .           F i gu r e  4.   P a c k e t  L os s   R a t i o V s  N um be r  of  N ode s       R EF ER EN C ES   [ 1]   B lu e to o th   S p e c ia l I n te r e s t G r o u p   ( S I G ) ,  s t d 20 14 ,  w w w . bl ue t oot h . c om   [ 2]   J a r i V a l i m a k i ,  “ B l ue t oot h a n d A H oc  N e t w or k i ng .   [ 3]   V o j is la v B . M is ic ,  J e le n a M is ic ,  “   P o ll in g  a n d  B r i d g e  S c h e d u lin g  A l g o r ith m s  in  B lu e to o t h ,   T ech n i ca l  r ep o r t   T R 0 3/ 04 ,  20 03.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   25 02 - 4752   I nd o ne s i a n J  E l e c  E ng  &  C o m p  S c i ,   V o l.   11 , N o .   2 A ug us t  2018   :   4 69     474   474   [ 4]   L i r onH a r - S ha i ,  R one n K of m a n,  G i l  Z us s m a a n a nd A dr i a n S e g a l l ,   I n t er - P i c one t   Sc he d ul i n g i n  B l ue t oot S ca t t er n et s ,   P r o c .  O P NE T W OR K 2 0 0 2 A ug .  200 2.   [ 5]   M an i s h  K al i a,  S u m i t G ar g ,  R aj ee v  S h o r ey ,  “S cat t er n et  S t r u ct u r e a n d  I n t er - P i c one t  C om m uni c a t i on  i n t he  B l ue t o ot h   S y s t e m ”,  I B M  I n d i a R es ear ch  L a b .   [ 6]   R a m a na  R e dd y ,  E t   A l . ,   " A n E f f i c i e nt  A l g or i t hm  F or  S c he dul i ng   I n B l ue t o ot P i c one t s  A nd S c a t t e r ne t s , "   W i re l e ss  N et w o r ks ,  20 10 ,; 1 6 : p p.  17 99 - 1 816 .   [ 7]   S h ei k h  T ah i r  B ak h s h , H al ab i h as b u l l ah ,  S ab een T ah i r ,  “ D y n a m i R el a y   m an ag e m en t  p r o t o co l  f o r  e f f i ci en t  i n t er - pi c one t  s c he dul i ng  i n  B l ue t oot h S c a t t e r ne t ,   C om pu t e r s  an d E l e c t r i c al  E n gi ne e r i n g ,    20 12 ;   pp .  6 26 -   642   [ 8]   J oha n s s o n . P ,  K ap o o r . R ,  K azan t zi d i s . M ,  G er l a. M , ” R en d ezv o u s  S ch ed u l i n g  i n  B l u et o o t h   S cat t er n et s ”,   I E E E   I nt e r nat i o nal  C on f e r e nc e  on C om m uni c at i o ns ,  20 02 ;   pp. 31 8 - 32 4.   [ 9]   C hor ng - H or ng  Y a ng ,  C ha o - W e i  C h ou ,  J i a nn - Ho r o n g  L i n ,  Hsi e n - L en i g   T s ai  ,  “ S e m i - D is tr ib u te d  S c a tte rn e t  Re - f o r m a tio n  f o r  i m p r o v in g  B lu e to o t h  N e tw o r k   A v a ila b ility ,   I nt e r nat i on al   J our nal   of  E m e r gi ng T r e n d s  of  T e c hn ol o gy   i C om put e r  Sc i e nc e ,  20 14 ; 3( 3) : pp . 19 6 - 20 2.   [ 1 0]   S ab een T ah i r ,  A ba s M d S a i d ,  S he i k h T a hi r B a k hs h, ” L i n k  R ep ai r i n g  f o r  I n t er - P i c one t  C om m uni c a t i o n T e c hni que  i n   B l u et o o t h  S cat t er n et ”,   I nt e r n at i on al  J o ur na l  of   C om put e r   an d E l e c t r i c al  E n gi ne e r i ng , 20 12 ; 4( 4) :   p p. 582 - 5 87.   [ 1 1]   S ab een T ah i r , A b as M d S ai d , ”R o u t e B r eak a g e P r ed i ct i o n   P r o t o co l  f o r  B l u et o o t h  N et w o r k  R eco v er y ”,   L a t es t  A d va n ces   i n I n f or m at i o n Sc i e nc e   an d A p pl i c at i o ns ,  20 12 ;   pp. 24 2 -   24 7.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.