CC BY
30
PREGLED METRIKA RUTIRANJA ZA VISEKANALNE VISEINTERFEJSNE BEZICNE MESH MREZE
Marija Z. Malnar a b, Natasa J. Neskovic a
a Univerzitet u Beogradu, Elektrotehnicki fakultet, Beograd b Univerzitet u Beogradu, Saobracajni fakultet, Beograd
e-mail: m.malnar@sf.bg.ac.rs; natasha@etf.rs
DOI: 10.5937/vojtehg63-7448
OBLAST: telekomunikacije
VRSTA CLANKA: originalni naucni clanak
JEZIK CLANKA: srpski
Sazetak:
Bezicne mesh mreze - WMNs (Wireless Mesh Networks) pred-stavljaju noviji trend u bezicnim komunikacijama kojim se obezbeduju veca fleksibilnost, pouzdanost i bolje performanse nego standardnim bezicnim lokalnim mrezama. Imajuci u vidu sve vece potrebe korisnika za brzim i efikasnim prenosom podataka, povecanje protoka, ostvare-no uvoúenjem visekanalnih viseinterfejsnih - MCMI (Multi-Channel Multi-Interface) WMNs, predstavlja glavni izazov u projektovanju WMNs. Kako bi se ostvarile sto bolje mrezne performanse neophodno je definisati protokole i metrike rutiranja kojima se odreduje optimalna putanja izmedu izvorisnog i odredisnog cvora. S obzirom na to da WMN karakterise velika dinamika signala, posebno kada se realizuju u kompleksnim okruzenjima kakva su zatvoreni objekti, neophodno je definisati metrike rutiranja koje mogu da isprate brze promene uslova propagacije koje se desavaju na svakom pojedinacnom linku u mrezi. U ovom radu predstavljen je kriticki osvrt na najpoznatije metrike rutiranja za MCMI bezicne mesh mreze. Navedeni su osnovni kriterijumi za formiranje metrika rutiranja, kao sto su: interferencija, kolicina informa-cija, opterecenje linka, agilnost, stabilnost i sposobnost pracenja brzih promena na svakom linku. Opisani su i novi trendovi u razvoju metrika rutiranja za bezicne mesh mreze, kao i poredenje opisanih metrika u skladu sa prethodno pomenutim kriterijumima. Na kraju rada predsta-vljena su zakljucna razmatranja.
Kljucne reci: kanal, protokoli rutiranja, bezicne mesh mreze, rutiranje, metrike, interferencija.
* ZAHVALNICA: Autor se zahvaljuje za finansijsku podrsku, Ministarstvu prosvete, nauke i tehnoloskog razvoja Republike Srbije (naziv projekta: Razvoj novih metoda i alata za unapre-denje performansi, mrezne i ekonomske efikasnosti telekomunikacionih mreza naredne gene-racije, TR32025).
<4D
Uvod
Primena bezicnih komunikacija raste svakim danom i moze se reci da savremeno drustvo ne bi funkcionisalo bez njih. Potrebu za sve vecim ka-pacitetima bezicnih komunikacionih mreza povecavaju laptop uredaji, tablet racunari, mobilni telefoni i slicni uredaji. Usled porasta popularnosti bezicnih mreza, sve su aktuelniji zahtevi korisnika za velikim protocima po-dataka. Sa druge strane, cena bezicnih uredaja je u opadanju, pa i ta ci-njenica dodatno podstice sve vece razmene saobracaja bezicnim putem.
Bezicne mesh mreze - WMNs (Wireless Mesh Networks) predsta-vljaju noviji trend u bezicnim komunikacijama koji obezbeduje vecu fleksi-bilnost, pouzdanost i bolje performanse u poredenju sa standardnim bezicnim lokalnim mrezama. Mreze koje rade sa jednim radio-interfejsom (primopredajnikom) i na jednom radio-kanalu vise ne mogu da zadovolje sve vece zahteve korisnika za velikim protocima i brzim i efikasnim pre-nosom podataka. Zato se sve veca paznja posvecuje razvoju tzv. viseka-nalnih viseinterfejsnih mreza, u okviru kojih svaki cvor ima vise radio-in-terfejsa koji mogu da rade na vise radio-kanala.
Analize protokola i metrika rutiranja od velikog su teorijskog i praktic-nog znacaja za procenu performansi bezicnih komunikacionih sistema vec duzi niz godina. Protokoli rutiranja imaju vaznu ulogu u pronalazenju optimalne putanje, konfiguraciji mreze, odrzavanju mreze i kreiranju mre-zne topologije. Za odredivanje optimalne putanje od izvora do odredista protokoli rutiranja koriste razlicite metrike rutiranja.
Metrika rutiranja predstavlja pravilo po kojem se od vise formiranih putanja od izvorista do odredista podataka bira optimalna. Metrika se moze definisati za putanju - metrika putanje ili za link - metrika linka. Metrika putanje predstavlja „tezinu", odnosno „cenu" jedne putanje od izvora do odredista i zavisi od metrika linkova na toj putanji. Prilikom formi-ranja metrike rutiranja uzimaju se u obzir razliciti parametri linka: verovat-noca gubitka paketa, interferencija, kasnjenje, potrosnja snage i sl.
U ovom radu predstavljen je kriticki osvrt na metrike rutiranja u do-stupnoj literaturi, kao njihovo poredenje u zavisnosti od kriterijuma koje treba da zadovolje.
Osnovni pojmovi
Radi lakseg objasnjenja razlika izmedu metrika rutiranja, neophodno je prvo uvesti osnovne pojmove i komponente od kojih se sastoji jedna mesh mreza. Iz tog razloga, na slici 1 prikazan je primer jedne jednostavne mesh mreze. Na slici 1 cvorovi mreze oznaceni su slovima A, B, C,..., K. Svaka dva cvora koja su u medusobnom dometu povezana su „linijom",
odnosno linkom, na primer cvor A i cvor E povezani su linkom AE. Kod jednokanalnih mreza link izmedu dva cvora postoji ako su u medusob-nom dometu, dok je kod visekanalnih mreza neophodno da, osim da cvo-rovi budu u medusobnom dometu, rade i na istom kanalu.
Slika 1 - Primer mesh mreze Figure 1 - Example of a mesh network Рис. 1 - Пример ячеистой сети
Pod pojmom putanje izmedu dva cvora podrazumeva se bilo koja putanja koja povezuje izvorisni cvor (koji inicira slanje paketa) i odredisni cvor (kojem izvorisni cvor zeli da posalje pakete). Na primer, ako bi cvor A, sa slike 1, bio izvorisni cvor koji zeli da komunicira sa odredisnim cvorom D, izmedu ova dva cvora moguce je naci vise putanja, od kojih su neke: A-I-J-K-D, A-I-C-D, A-E-B-C-D, A-E-F-C-D ili A-E-F-G-H-D. Zadatak protokola rutiranja je da pronade sve raspolozive putanje od izvorisnog do odredi-snog cvora. S druge strane, metrika rutiranja svakoj putanji dodeljuje tezi-nu (cenu) i ima zadatak da odredi koja je putanja optimalna, u zavisnosti od kriterijuma koji definisu metriku rutiranja. Neki od najvaznijih kirterijuma za kreiranje metrika navedeni su u sledecem poglavlju.
Kriterijumi za kreiranje metrika
Radi pronalazenja optimalne metrike, potrebno je definisati kriteriju-me o kojima treba voditi racuna kada se ona formira. Ti kriterijumi mogu da pomognu prilikom odluke o tome koja je metrika optimalna za datu si-tuaciju. Ipak, nijedna metrika ne moze da bude bolja od ostalih po svim kriterijumima (Bahl, et al., 2004, pp.39-46). Efikasna metrika treba da sa-drzi neki parametar koji predstavlja meru kvaliteta linkova kako bi se po-mocu nje izracunala optimalna putanja. Svaka metrika rutiranja ima svoje prednosti i nedostatke, koje zavise od kriterijuma za izbor optimalne pu-
tanje. Osim sto sluze odredivanju optimalne putanje od izvora do odredi-sta, metrike treba da obezbede i stabilnost mreze.
Najznacajniji kriterijumi koje treba uzeti u obzir prilikom formiranja metrike rutiranja su:
- interferencija koja nastaje kao posledica deljenja medijuma za pre-nos. U zavisnosti od toga pod kojim uslovima se javlja, interferencija se deli u tri kategorije: interferencija unutar saobracajnog toka (intra-flow), interferencija usled uticaja drugih tokova saobracaja (inter-flow) i ekster-na interferencija. Intra-flow interferencija javlja se kada vise linkova na jednoj putanji (u okviru jednog toka saobracaja), koji se nalaze u medu-sobnom dometu, radi na istom kanalu (Couto, et al., 2003, pp.134-146). S druge strane, inter-flow interferencija nastaje kada razliciti saobracajni tokovi, ostvareni medu cvorovima koji su u medusobnom dometu, rade na istom kanalu, tj. nadmecu se za medijum. Imajuci u vidu da na interflow interferenciju utice vise tokova saobracaja, nju je mnogo teze predvi-deti i kontrolisati nego intra-flow interferenciju. Za razliku od prethodne dve interferencije, eksterna interferencija se javlja usled uticaja prenosa bezicnog signala koji radi na istoj ucestanosti kao cvor koji detektuje eks-ternu interferenciju, ali koju stvaraju cvorovi iz neke druge spoljne mreze (Subramanian, et al, 2006, pp: 55-63);
- kolicina informacija, koja predstavlja meru koliko dodatnih informa-cija o linkovima (npr. verovatnoca uspesnog prenosa, nivo suma, optere-cenje linka i sl.) treba da prenose kontrolni paketi kako bi se na osnovu metrike odredila optimalna putanja. Ako bi kontrolni paketi prenosili pre-velik broj informacija potrebnih metrikama za odredivanje optimalne putanje, velicina kontrolnih paketa bila bi prevelika i doslo bi do zagusenja u mrezi. S druge strane, ako se kontrolnim paketima prenosi mali broj informacija, posledica moze biti da se na taj nacin biraju putanje koje ne daju optimalne performanse mreze. Zato je veoma vazno proceniti koja je mera kolicine informacija optimalna za formiranje metrike rutiranja;
- opterecenje linka, koje predstavlja meru iskoriscenja mreznih kapa-citeta. Da bi se metrikom postiglo ravnomerno iskoriscenje svih linkova u mrezi, neophodno je odrediti kapacitet svakog linka. Kapacitet linka moze se odrediti slanjem probnih paketa (radi merenja brzine prenosa podataka) ili koriscenjem informacije o raspolozivom protoku (npr. tip koriscene modu-lacione tehnike) sa fizickog sloja. Balansiranjem opterecenja u mrezi ostva-ruju se bolje performanse mreze. Kada bi se metrikom selektovala putanja koja se ostvaruje preko linkova sa najvecim kapacitetima, ali da se pritom ne proverava koliko su ti linkovi optereceni, doslo bi do neravnomerne ras-podele raspolozivih kapaciteta linkova i smanjenja performansi mreze. Umesto toga, metrika treba da koristi relevantne (real-time) informacije o zauzecu linkova, koje prikuplja od susednih cvorova i da na osnovu tih informacija donosi odluku koja je putanja optimalna;
- agilnost metrike, koja predstavlja njenu sposobnost da se brzo i efika-sno prilagodi promenama u mreznoj topologiji i promenama opterecenja mreze. Da bi neka metrika mogla da zadovolji uslove po pitanju agilnosti, br-zina kojom se dobijaju i osvezavaju podaci, dobijeni merenjima, mora biti ve-ca od brzine kojom se menja topologija ili opterecenje u mrezi. Ako se promene u mrezi desavaju brze nego sto se odvijaju merenja, metrika nece obezbediti pravu sliku o stanju u mrezi, pa samim tim nece biti pouzdana;
- stabilnost metrike, koja direktno utice i na stabilnost izabrane putanje, a samim tim i na ukupne performanse mreze. Izborom nestabilnih putanja utice se na smanjenje performansi mreze, pa je neophodno da se metrika putanje sto manje menja tokom vremena (Yang, et al., 2006, pp.3-5). Ako bi se vrednost metrike putanje cesto menjala, cesto bi se menjali i podaci o op-timalnim putanjama, sto bi uticalo na zagusenje mreze i smanjenje protoka;
- pracenje dinamike signala na svakom pojedinacnom linku. Imajuci u vidu da na propagaciju signala bezicnim putem uticu razliciti parametri, stanje svakog pojedinacnog linka menja se u toku vremena veoma brzo. Zbog toga je neophodno da metrika rutiranja prati te brze promene, kako bi se, u slucaju da kvalitet nekog od linkova na izabranoj putanji opadne u nekom trenutku, metrikom odabrala nova putanja koja se sastoji iz kvalitetnijih linkova.
Pregled metrika dostupnih u literaturi
Kako bi se metrikom rutiranja odredila optimalna putanja, izvorisnom cvoru koji „bira" putanju moraju biti na raspolaganju podaci o broju skoko-va, interferenciji, protoku i sl. U zavisnosti od kriterijuma koje uzimaju u obzir, metrike se mogu podeliti na dve grupe: metrika duzine putanje (hop count) i metrike koje uzimaju u obzir kvalitet linka (link-quality). U nastavku ovog poglavlja opisana je hop count metrika, i dat pregled naj-znacajnijih metrika koje uzimaju u obzir kvalitet linka.
Metrika duzine putanje (hop count)
Metrika duzine putanje (hop count) koristi se kod poznatih protokola rutiranja kao sto su DSR (Dynamic Source Routing) (Johnson, 2007), AODV (Ad hoc On demand Distance Vector) (Parkins, et al., 2003) i DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) (Parkins, Bhagwat, 2004, pp.234-244). Kod ove metrike optimalna putanja je ona sa najma-njim brojem skokova (najkraca putanja).
Hop count metrika je najjednostavnija. Veoma je stabilna, ne zahteva do-datne informacije o kvalitetu linka i omogucava efikasno pronalazenje putanje sa najmanjim brojem skokova. U mrezama ciji su cvorovi veoma mobilni, hop count metrika daje jednostavnije i brze rezultate, nego metrike koje zavise od
kvaliteta linka. Kada se koristi hop count metrika, kontrolni paketi koji odreduju putanju su mali, jer metrika ne zahteva dodatne informacije o linkovima, pa se samim tim i brze prenose. Medutim, hop count metrika sve linkove u mrezi posmatra na isti nacin, ne uzimajuci u obzir njihovo opterecenje, kao ni interfe-renciju. Imajuci u vidu da su cvorovi u bezicnim mesh mrezama uglavnom staticni, hop count metrika ne daje optimalne rezultate kod ovih mreza.
ETX (Expected Transmission Count) metrika
ETX (Expected Transmission Count) (Couto, et al., 2003, pp.419-434) predstavlja jednu od najznacajnih metrika rutiranja. ETX metrika je prva koja uvodi princip odredivanja optimalne putanje na osnovu kvaliteta linka (link-quality). Ona bira putanju za koju je potreban najmanji broj pre-nosa za uspesno slanje paketa od izvorisnog do odredisnog cvora.
ETX metrika za link racuna se koriscenjem forward i reverse vero-vatnoca uspesnog prenosa paketa podataka duz tog linka. Forward vero-vatnoca, pf, predstavlja verovatnocu da paket podataka uspesno stigne od cvora X koji je inicirao slanje, do cvora Y kojem je paket poslat. Kada cvor Y uspesno primi paket, on odgovara ACK (Acknowledgement) paketom. Reverse verovatnoca, pr, je verovatnoca da ispravan ACK paket stigne do cvora X. Cvor X smatra da je paket uspesno primljen samo ako dobije ACK, pa je verovatnoca uspesnog prenosa paketa pf pr.
Verovatnoce uspesnog prijema odreduju se pomocu LPP (Link Probe Packet) paketa na nacin opisan u (Couto, et al., 2003, pp.419-434). Svaki cvor difuzno salje LPP pakete, svakih t sekundi (npr. svake sekunde) i broji koliko je LPP paketa primio u poslednjih p sekundi (npr. 10 sekundi) od svakog njemu susednog cvora posebno.
Neka su X i Y dva susedna cvora, i countf (t-p, t) i countr(t-p, t) broj LPP paketa koje je Y primio od X i X primio od Y, respektivno, u intervalu (t-p, t). Tada su forward i reverse verovatnoce uspesnog prijema paketa u trenutku t, date formulama (1) i (2):
countf (t - — t)
Pf (t) =-—--(1)
— T
pr (t )= COUntr(t - — t) (2)
r —T
ETX metrika za link XV, izmedu cvorova X i Y je (Couto, et al., 2003, pp.419-434):
etXxy = —!— (3)
Pf • Pr
Metrika putanje p odredena je zbirom ETX metrika svih linkova l koji je cine, (4). Optimalna putanja je putanja sa najmanjom metrikom.
ETXp = Z ETX, (4)
lep
ETX metrika favorizuje putanje koje cine linkovi sa vecom verovat-nocom uspesnog prenosa paketa i manjom interferencijom, cak i ako te putanje imaju vise skokova. To znaci da ETX indirektno vodi racuna o inter-flow interferenciji. Linkovi sa vecom inter-flow interferencijom imaju veci broj izgubljenih paketa, pa samim tim i vece vrednosti ETX metrike. Primenom ETX metrike izbegavace se prethodno pomenuti linkovi, kad god je to moguce. Medutim, u formuli za ETX metriku ne figurise parame-tar koji zavisi od inter-flow interferencije, tj. ETX je ne meri direktno. Takode, ne postoji parametar koji zavisi od karakteristika radio-kanala na kojem radi link, sto znaci da ETX metrika ne razlikuje kanale u mrezi, tj. dizajnirana je za jednokanalne mreze i ne vodi racuna o intra-flow interferenciji. ETX metrika ne uzima u obzir opterecenje linka.
LAETT (Load Aware Expected Transmission Time) metrika
LAETT (Load Aware Expected Transmission Time) (Aiache, et al., 2008, pp.629-634) metrika linka izmedu cvorova X i Y, data formulom (5), meri ocekivano vreme potrebno za prenos podataka, vodeci racuna koliki je preostali kapacitet cvorova X i Y:
S
LAETTY = ETXxy • 7---T (5)
^ ^ ^ RXX + RXY ^
27xy
gde je ETTxy (Expected Transmission Time) metrika data formulom (6), S prosecna velicina paketa, yXY faktor kvaliteta linka definisan tabelom 1 (ra-stojanje predstavlja udaljenost izmedu cvorova Y i X), a RC (Remaining Capacity) raspolozivo opterecenje cvorova koje se racuna po formuli (7).
ETTxy = ETXXY • -¡T (6)
BXY
gde je ETXxy metrika data formulom (3), S prosecna velicina paketa, a BXY maksimalni raspolozivi protok linka XY.
N X
RCx = Bx - Z fxrt (7)
k =1
gde je NX ukupan broj interfejsa cvora X, fXYk je protok kroz k-ti link, koji se mnozi faktorom linka YXYk, a BXje ukupan maksimalni protok koji moze da se ostvari preko svih interfejsa cvora X.
Tabela 1 - Vrednosti faktora kvaliteta linka yxy Table 1 - Values for the link quality factor yxy Таблица 1 - Значения Q-фактора (добротности) yxy
Rastojanje (m) >1600 >800 >560 >480 >400
Faktor linka yxy 4 3 2 1
Metrika putanje p racuna se kao suma svih metrika linkova l koji je cine (8):
LAETTp = ^ LAETTl
le p
(8)
LAETT metrikom racuna se potrebno vreme za uspesan prenos paketa u zavisnosti od preostalog raspolozivog kapaciteta cvorova. Ako su cvorovi veoma optereceni, imace male RC vrednosti, pa ce povecati ukupnu metriku linka. Na taj nacin vrsi se raspodela opterecenja u mrezi. Medutim, i LAETT metrika indirektno uracunava inter-flow interferenciju, dok se intra-flow interferencija ne uzima u obzir.
EETT (Exclusive Expected Transmission Time) metrika
EETT (Exclusive Expected Transmission Time) (Jiang, et al., 2007, pp. 1550-1553) metrika rutiranja, osim vremena potrebnog za uspesan prenos paketa, uracunava i uticaj intra-flow interferencije. Neka se po-smatra putanja p, od izvorisnog cvora S do odredisnog cvora D i neka je XYjedan od linkova na toj putanji. Ako je IS(XY) broj uzastopnih linkova na putanji p koji interferiraju sa linkom XY (ukljucujuci i sam link), i ako je ETTxy dato formulom (6), EETT linka XY definise se kao:
EETTXY = ^ ETT (9)
ieIS (XY)
Metrika putanje p racuna se kao suma svih metrika linkova l koji je cine:
EETTp = ^ EETTt
le p
(10)
Da bi se lakse objasnila metrika, dat je primer na slici 2, na kojoj su prikazane dve putanje od cvora S do cvora D. Neka je uvedena pretpo-
со о
о >
ю о
(N
Ш
QÉ 3
о
О <
О
X
О ш
I-
^
а: <
(Л <
о
sz
>о
X ш
о >
stavka da je ETT metrika za svaki link, kod obe putanje, ista i iznosi a. Osim toga, na slici je oznaceno na kom kanalu rade pojedini linkovi. Ako se posmatra prva putanja, prvi i drugi link na putanji rade na kanalu 1, a treci i cetvrti na kanalu 2. Posto linkovi medusobno interferiraju, smanjuje im se raspolozivi protok. Na osnovu izraza za EETT metriku, (9), metrike sva cetiri linka su po 2a (slika 2). Kod druge putanje prvi i peti link rade na kanalu 1, a drugi i cetvrti na kanalu 2. Medutim, nijedna dva susedna linka ne rade na istom kanalu, pa je intra-flow interferencija ove putanje manja. Svi linkovi na drugoj putanji imaju isto EETT koje iznosi a. Na osnovu formule za metriku putanje (10), za optimalnu putanju bice izabrana druga putanja, jer ima manju EETT (5a), u odnosu na prvu (koja ima EETT 9a).
Slika 2 - Primer odredivanja EETT metrike za razlicite putanje Figure 2 - Counting the EETT metric for different paths Рис. 2 - Подсчет EETT- метрик для различных путей
EETT metrika efikasno resava problem intra-flow interferencije, dok inter-flow interferenciju racuna indirektno kroz ETT metriku. EETT metri-kom se ne uracunava opterecenje linka.
WCETT (Weighted Expected Transmission Time) metrika
WCETT (Weighted Cumulative Expected Transmission Time) (Dra-ves, et al., 2004, pp.114-128) jeste prva metrika kod koje se metrika putanje ne racuna prostim sabiranjem metrika linkova. Takode, WCETT metrikom se, prilikom formiranja cene putanje, uzima u obzir upotreba odgovarajuceg kanala na svakom pojedinacnom linku, tj. WCETT metrika je formirana za rad sa visekanalnim mrezama.
Formulom (11) dat je izraz za WCETT metriku putanje p, koju cine linkovi l:
WCETTp =(1 ETTl + £maxXp (c ) (11)
le p
gde je ETT metrika data formulom (6), k broj kanala na kojima radi mre-za, Xp(c) metrika data formulom (12), a fi je parametar koji uzima vred-nost izmedu 0 i 1.
Da bi se u metriku putanje p uracunao i uticaj infra-flow interferenci-je, za svaki kanal c, na putanji p, definise se Xp(c), kao:
Xp (c) = 2 ETT,1 < c < k (12)
ie p
gde i predstavlja link na putanji p koji radi na kanalu c.
Prvi sabirak u formuli (11) predstavlja sumu ETT metrika linkova na putanji, i odreduje koliko je ukupno kasnjenje prilikom prenosa paketa. Drugi sabirak zavisi od najvece sume Xp(c), tj. od zbira ETT metrika linkova koji rade na najvise koriscenom kanalu putanje p. To znaci da ce putanja koja koristi vise razlicitih kanala imati manju maksimalnu vred-nost Xp(c), a, suprotno tome, putanje koje imaju puno linkova koji rade na istom kanalu imace vecu maksimalnu vrednost Xp(c). Podesavanjem parametra fi regulise se da li je vazniji uticaj prvog ili drugog sabirka, tj. da li je bitnije da je manje kasnjenje od izvora do odredista (prvi) ili da je ma-nja infra-flow interferencija (drugi sabirak).
iAWARE (Interference Aware Routing) metrika
iAWARE (Interference Aware Routing) (Subramanian, et al., 2006, pp.55-63) metrika uracunava efekte promene verovatnoce gubitka paketa, inter-flow i intra-flow interferenciju. Ako je ETT za link XY dat formulom (6), iAWARE metrika linka XY racuna se kao:
ETT
iAWARE XY =-^ (13)
IRxy
U formuli (13), IRxy(X) predstavlja odnos SINRxy(X) (signal/(sum + interferencija)) i SNRxy(X) (signal/sum) linka XY, na strani cvora X. Ako nema interferencije, SINR i SNR ce biti isti, pa ce IR biti 1.
= SINR„(X)
XY SNR^ (X)
ako se uzme u obzir bidirekcionalnost linka, IRXY za link XY definise se kao:
IRxy = min(/Rxy (X), IRxy (Y)) (15)
Konacno, iAWARE metrika putanje p racuna se kao:
iAWAREp = (1 -p)- ZiAWAREl + pmaxYp (c) (16)
le p
gde je Yp(c) dato formulom (17), a p je parametar kojim se regulise da li je bitnije kasnjenje u prenosu (prvi sabirak) ili intra-flow interferencija (drugi sabirak).
Da bi se u metriku putanje uracunao i uticaj intra-flow interferencije, za svaki kanal c, na putanji p, definise se Yp(c), kao:
YP (c) = ZiAWAREt, 1 < c < k (17)
ie p
gde su i linkovi na putanji p koji rade na kanalu c, a k broj raspolozivih kanala u mrezi.
iAWARE metrika racuna efekte promena gubitaka na linku, razlike u brzini prenosa i intra-flow i inter-flow interferenciju. Kada link ima vecu vrednost IR nego ETT, iAWARE metrika ce biti manja, bice favorizovan link koji ima manje ETT, ali vecu interferenciju. iAWARE metrikom se ne vodi racuna o opterecenju linka.
MIC (Metric of Interference and Channel-switching) metrika
MIC (Metric of Interference and Channel-switching) (Yang, et al., 2006, pp.3-5) sastoji se od dve metrike IRU (Interference aware Resource Usage) koja u metriku putanje unosi uticaj inter-flow interferencije i CSC (Channel Switching Cost) koja unosi uticaj intra-flow interferencije.
IRU metrika linka izmedu cvorova X i Y, koji radi na kanalu c, defini-sana je kao:
IRUxy (c) = ETTxy (c) - Nxy (c) (18)
gde je ETTXY(c) metrika data formulom (6), a NXY(c) ukupan broj cvorova koji stvaraju interferenciju linku XY na kanalu c. NXY(c) se racuna kao:
Nxy (c) = Nx (c)u Ny (c) (19)
gde su NX(c) i NY(c) broj suseda cvorova X i Y, respektivno, koji sa njima interferiraju tokom emitovanja na kanalu c.
<5D
CSC komponenta metrike za cvor X racuna se na sledeci nacin: CSC k, CH (prev(X ))# CH (X) 0 ^ = K CH(xrev(X)) = CH(X)' 0< ^ (20)
gde je prev(X) prethodni cvor cvora X na putanji koja se posmatra, a CH(X) kanal koji cvor X koristi za prenos podataka do sledeceg cvora na putanji. Veza ^<w2 omogucava da, kada cvor X emituje podatke na is-tom kanalu po kojem su mu podaci i stigli od prethodnog cvora, prev(X), CSC metrika bude veca nego kada susedni cvorovi na putanji koriste razlicite kanale. Na taj nacin, putanja sa manjom intra-flow interferenci-jom imace manju vrednost CSC.
Kombinacijom IRU i CSC definise se MIC metrika putanje p kao:
micp = N ETT £IRU' + £ cscx (21)
Nn • ETTmin lep Xep
gde je Nn broj cvorova u mrezi, ETTmm najmanji ETT na putanji, l predsta-vlja linkove putanje p, a X cvorove na putanji p.
MIC metrika podrzava koriscenje vise radio-kanala na putanji, i, kroz CSC komponentu, ukljucuje uticaj intra-flow interferencije u metriku putanje. Kroz IRU komponentu, u metriku putanje ukljucena je inter-flow inter-ferencija. Medutim, MIC metrika podrazumeva da svi linkovi imaju isti ni-vo interferencije, nezavisno da li u nekom trenutku postoji prenos preko tog interferirajuceg linka ili ne. Pored toga, CSC racuna intra-flow interfe-renciju samo kod susednih linkova.
PowerETX (power Expected Transmission
Count) metrika
Kada se racuna ETX metrika za neki link, za njega se odreduje vero-vatnoca uspesnog prenosa paketa tokom odredenog perioda. Medutim, kako protok na pojedinacnim linkovima zavisi od trenutnog saobracajnog opterecenja u kompletnoj mrezi, verovatnoca uspesnog prenosa paketa moze znatno da osciluje tokom vremena. Moze se desiti da usled razlici-tih uticaja na stanje linka (npr. gubitak LoS uslova izmedu predajnika i prijemnika, promena polozaja prepreka, i sl.) jedan isti link u jednom tre-nutku ima malu, a u nekom drugom trenutku veliku verovatnocu gubitka paketa. Do ove pojave dolazi usled brzih promena u kvalitetu linka tokom vremena, koje su posebno izrazene u zatvorenom prostoru, gde veliki uticaj na propagaciju signala ima sama struktura objekta kroz koji se signal prostire izmedu bezicnih cvorova u mrezi.
d3>
Radi pracenja brzih promena koje se desavaju na svakom linku u mrezi, definisana je powerETX metrika za link XY, izmedu cvorova X i Y, data formulom (22) (Malnar, et al., 2014, pp.41-51).
powerETXxy = axy ■ ETXxy
(22)
gde je Эху koeficijent, definisan tabelom 2, za link XY, a ETX metrika tog linka data formulom (3).
Tabela 2 - Vrednosti koeficijenata u zavisnosti od nivoa snage na ulazu u prijemnik (Malnar, et al., 2014, pp.41-51). Table 2 - Coefficient values depending on the received signal power Таблица 2 - Значения коэффициентов в зависимости от уровня мощности на входе
Interval [dBm] Koeficijent ai Interval [dBm] Koeficijent ai
[- 81, -75) a7 [- 60, -55) a3
[- 75, -70) a6 [- 55, -50) a2
[- 70, -65) a5 [- 50, -45) a1
[- 65, -60) a4 > - 45 a0
Kao sto se moze primetiti iz tabele 2, koeficijenti a su klasifikovani u osam kategorija, u zavisnosti od nivoa snage signala na linku za koji se odreduje powerETX metrika. Minimalna snaga za koju je vrsena klasifika-cija iznosi -81dBm, sto odgovara karakteristikama opreme koja je kori-scena za merenje. Izmedu koeficijenata ai definisana je sledeca relacija (Malnar, et al., 2014, pp.41-51):
a < a < ... < a-.
(23)
Na osnovu relacije (23), linkovima kod kojih je snaga signala na pri-jemu manja dodeljuje se veci koeficijent, a linkovima na kojima je snaga signala na prijemu veca dodeljuje se manji koeficijent. U radu (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) pokazano je da odabir vrednosti koeficijenta ne utice znatno na performanse mreze, vec je bitno da se zadrzi medusobni od-nos koeficijenata definisan izrazom (23), kako bi se u metrici favorizovali linkovi sa vecim nivoom snage signala na prijemu. Ako se posmatraju dva linka sa istim ETX, bolji link bice onaj koji u tom trenutku ima veci ni-vo snage signala na prijemu, i na taj nacin se vodi racuna o trenutnom stanju svakog linka.
Za koeficijente Sj uzete su vrednosti: a0=0,4, a1=0,5, ..., a7=1,1 (Malnar, et al., 2014, pp.41-51). Podela je izvrsena za vrednosti u opsegu od -81 dBm do -45 dBm (sto odgovara parametrima koriscene opreme u mrezi u kojoj su sprovedena merenja). Poredenjem rezultata simulacija sprove-denih za razlicite sirine intervala (nivoa snage na ulazu u prijemnik) kojima se dodeljuje jedna vrednost koeficijenta a, autori u (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) dosli su do zakljucka da je optimalna sirina intervala 5 dB.
Konacno, powerETX metrika putanje p, koja se sastoji od linkova l, odredena je formulom (24). Optimalna putanja je putanja koja ima najma-nju metriku.
powerETX = Z powerETX t (24)
lep
PowerWCETT (power Weighted Expected Transmission Time) i powerMIC (power Metric of Interference and Channel-switching) metrike
Princip zasnovan na powerETX metrici primenjen je i na metrike WCETT i MIC. Na taj nacin formirane su powerWCETT i powerMIC metrike (date formulama (25) i (27), respektivno) (Malnar, et al., 2014, pp.41-51).
powerWCETTp = (l- p) powerETT\ + p max Xp (c) (25)
lep l-c-k
gde je fi parametar koji uzima vrednosti izmedu 0 i 1, k broj kanala na kojima radi mreza, Xp(c) definisano formulom (12), dok se powerETT metrika za link XY racuna na osnovu powerETX metrike za link XY i formule (6), na sledeci nacin:
S
powerETTXY = powerETXXY----(26)
BXY
gde je S prosecna velicina paketa, a BXY maksimalni raspolozivi protok linka XY.
PowerMIC metrika definisana je formulom:
MCp = N-1 ETT ' Z powerlRUi + Z CSCx (27)
Nn • powerETTmin lep Xep
pri cemu je Nn broj cvorova u mrezi, powerETTmin najmanji powerETT na putanji p, CSC metrika definisana formulom (20), dok se powerlRU racu-na na sledeci nacin:
powerIRUXY (c) = powerETTY (c) • NXY (c) (28)
gde je powerETT metrika za link XY definisana formulom (26), a NXY(c) dato formulom (19).
CiD
CO
o
X
o >
LO
o CM
D¿ UJ
a.
Z)
o
o <
o
X
o
LU
H >-
a. <
H
<
CD ■O
X LU H O
O >
Uporedna analiza opisanih metrika
U tabeli 3 dat je pregled metrika po osnovnim kriterijumima koji su opisani i definisani na pocetku rada: interferencija, opterecenje cvorova, agilnost, stabilnost i sposobnost da prati brze promene na svakom poje-dinacnom linku. Na osnovu tabele moze se zakljuciti da svaka metrika ima ogranicenja po nekom kriterijumu.
Metrika duzine putanje (hop count) ne uzima u obzir parametre kao sto su interferencija i kvalitet linka, ali je jednostavna, ne zahteva dodat-ne informacije i ima visok stepen agilnosti.
ETX metrika je prva metrika koja u izbor optimalne putanje unosi pa-rametar koji opisuje kvalitet linka (link-quality). Bira putanje sa vecom ve-rovatnocom uspesnog prenosa paketa i ne vodi racuna o kapacitetu linka. S obzirom na to da odredivanje ETX metrike zahteva periodicno sla-nje dodatnih LPP paketa, ETX (i sve njene modifikacije) nema dobru agilnost. ETX ne vodi racuna o opterecenju linka, indirektno vodi racuna o inter-flow i ne vodi se racuna o intra-flow interferenciji.
LAETT metrika uvodi balansiranost opterecenja u mrezi, vodi racuna o opterecenju i kvalitetu linka. Kao i ETX, samo indirektno uracunava inter-flow interferenciju, dok ne ukljucuje intra-flow interferenciju. Zbog sla-nja probnih paketa ima mali stepen agilnosti.
EETT metrika racuna intra-flow interferenciju, a indirektno racuna i inter-flow interferenciju.
WCETT racuna uticaj intra-flow interferencije; biraju se putanje na kojima se rede koriste isti kanali. Kao i prethodne metrike, WCETT samo indirektno meri inter-flow interferenciju, nije agilna i ne vodi racuna o opterecenju linkova.
iAWARE metrikom proverava se da li ima generisanog saobracaja, jer se susedni cvorovi samo tada medusobno ometaju. Racuna intra-flow i inter-flow interferenciju i direktno meri interferenciju od susednih cvorova.
MIC metrika pokusava da prevazide ogranicenja WCETT metrike di-rektnim racunanjem intra-flow i inter-flow interferencije, ali se intra-flow interferencija racuna samo izmedu susednih linkova. Ne vodi racuna o opterecenju linkova i nema sposobnost agilnosti.
Zanimljivo je da navedene metrike ne mogu da isprate veliku dinami-ku promena stanja svakog pojedinacnog linka, koja je karakteristicna za bezicne mesh mreze, posebno kada se realizuju unutar objekata. Zbog toga su autori, u svojoj prethodnoj publikaciji (Malnar, et al., 2014, pp.41-51), predlozili tri metrike: powerETX, powerWCETT i powerMIC, koje nadok-naduju ovu manu prethodnih metrika.
Tabela 3 - Poredenje metrika Table 3 - Metrics comparison Таблица 3 - Систематизированные метрики
Inter-flow Intra-flow Optere-cenje Agil-nost Stabil-nost Dina-mika
Hop count Ne Ne Ne Da Da Ne
ETX Ne Da Ne Ne Ne Ne
LAETT Ne Da Da Ne Ne Ne
EETT Da Da Ne Ne Ne Ne
WCETT Da Da Ne Ne Ne Ne
i AWARE Da Da Ne Ne Ne Ne
MIC Da Da Ne Ne Ne Ne
powerETX Ne Da Ne Ne Ne Da
powerWCETT Da Da Ne Ne Ne Da
powerMIC Da Da Ne Ne Ne Da
Na slici 3 prikazana je uporedna analiza sest metrika u zavisnosti od protoka korisnickih podataka, dok je na slici 4 data uporedna anliza po ostvarenom srednjem kasnjenju s kraja na kraj.
300
250
л 200
I t50 о.
too
50
o> hID
fv Г-(M
O) IN
m
СETX mpowerETX nWCETT npowerWCETT □ MIC npowerMIC
Slika 3 - Uporedna analiza metrika po ostvarenom protoku korisnickih podataka (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) Figure 3 - Comparative analysis of the metrics by the throughput of user data Рис. 3 - Системный анализ реализованного пользовательского траффика
Rezultati su dobijeni simulacijom mreze koja se sastoji od 12 staticnih cvorova, rasporedenih na prostoru dimenzija 141,7 m * 66,1 m, tako da ostvaruju optimalno radio- pokrivanje u zatvorenom prostoru. Simulirano ok-ruzenje odgovara prizemlju zgrade Elektrotehnickog fakulteta Univerziteta u Beogradu. Detaljan opis okruzenja, kao i parametara propagacionog modela koriscenog za simulacije moze se naci u (Malnar, et al., 2014, pp.41-51).
U radu (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) pokazano je da se powerETX metrikom ostvaruje 78% bolji protok (slika 3) i 42,5% manje kasnjenje s kraja na kraj (slika 4) nego primenom ETX metrike. Na taj nacin, powerETX metrika, kao i ETX metrika, nema dobru agilnost, indirektno vodi ra-
CID
cuna o inter-flow interferenciji, ne vodi racuna o intra-flow interferenciji, ali za razliku od ETX metrike prati brze promene u stanju svakog pojed-nacnog linka na trasi.
45
40
35
'vt
E.
30
Ф
c1 25
Z' ra ú£ 20
Ф
В 15
TJ
£
СП 10
5
0
o
со
í\l
o m
□ ЛГУ üpowerETX Q WCETT QpowerWCETT □ MIC QpowerMIC
Slika 4 - Uporedna analiza metrika po ostvarenom srednjem kasnjenju s kraja na kraj
(Malnar, et al., 2014, pp.41-51) Figure 4 - Comparative analysis of the metrics by the average end to end delay Рис. 4 - Системный анализ метрик по среднему запаздыванию „end to end"
Kao i WCETT metrika, i powerWCETT metrika racuna uticaj intra-flow interferencije, indirektno meri inter-flow interferenciju, nije agilna i ne vodi racuna o opterecenju linkova. Medutim, powerWCETT metrikom prati se dinamika promene stanja svakog linka, te i ona pokazuje pobolj-sanje po pitanju protoka (68%) i po pitanju kasnjenja (24,7%) u odnosu na WCETT metriku (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) (slike 3 i 4).
Konacno, powerMIC metrika ukljucuje intra-flow i inter-flow interferencije, ali, kao i MIC, intra-flow interferenciju racuna samo izmedu su-sednih linkova. Ne vodi racuna o opterecenju linkova, nema sposobnost agilnosti, ali vodi racuna o dinamici promene stanja linkova. PowerMIC metrikom ostvaruje se 47% veci protok (slika 3) i 57,2% manje kasnjenje (slika 4), nego koriscenjem MIC metrike (Malnar, et al., 2014, pp.41-51).
Na osnovu analiza sprovedenih u radu (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) po pitanju protoka powerMIC metrika pokazala je 19% bolje rezultate nego powerWCETT, a powerWCETT 20% bolje nego powerETX (slika 3). Dok je po pitanju kasnjenja powerWCETT metrika dala 9,1% manje kasnjenje nego powerETX, powerMIC metrika pokazuje 50,5% manje kasnjenje nego kada se primenjuje powerWCETT (slika 4). Na osnovu pret-hodnog, moze se zakljuciti da je powerMIC metrika dala najbolje rezultate i po pitanju protoka i po pitanju kasnjenja s kraja na kraj.
Kako je naglaseno (Malnar, et al., 2014, pp.41-51) unapredene su ETX, WCETT i MIC, jer su to najcesce koriscene metrike, dok je modifi-kacija primenjena na njima moguca i za bilo koju drugu metriku koja u se-bi sadrzi ETX metriku.
Zakljucak
Imajuci u vidu sve vece potrebe korisnika za brzim i efikasnim preno-som podataka, neophodno je povecanje protoka u bezicnim mrezama, sto se ostvaruje uvodenjem visekanalnih viseinterfejsnih WMN. Kako bi se ostvarile sto bolje mrezne performanse neophodno je definisati protokole i metrike rutiranja kojima se odreduje optimalna putanja izmedu izvorisnog i odredisnog cvora. Imajuci u vidu da kvalitet bezicnog linka predstavlja jed-nu od najvaznijih karakteristika bezicnih mreza, metrike koje opisuju kvalitet linka imaju veoma vaznu ulogu u dizajniranju optimalnog protokola rutiranja u bezicnim mrezama Svakom linku potrebno je dodeliti odgovarajucu metriku, kako bi protokol rutiranja dobro funkcionisao.
Osim toga, bezicne mesh mreze, kao i sve bezicne mreze, karakteri-se velika dinamika signala na ulazu u prijemnik, posebno kada se realizuju unutar objekata. Kod vecine metrika rutiranja obicno se o toj ocekivanoj, velikoj dinamici signala ne vodi racuna. Ovakav pristup moze imati za po-sledicu da sprovedena analiza ne daje realnu sliku performansi mreze.
U ovom radu predstavljeni su klasifikacija i kriticki pregled metrika rutiranja koje se najcesce razmatraju u literaturi i cije se ideje najcesce koriste za realizaciju novih metrika rutiranja, dat je njihov opis i, konacno, izvrsena je njihova uporedna analiza.
Literatura
Aïache, H., Lebrun, L., Conan, V., & Rousseau, S. 2008. A load dependent metric for balancing Internet traffic in Wireless Mesh Networks, Mobile Ad Hoc and Sensor Systems. U: IEEE Conference on Mobile Ad Hoc and Sensor Systems, Atlanta., str.629-634
Bahl, P., Adya, A., Padhye, J., & Walman, A. 2004. Reconsidering wireless systems with multiple radios. SIGCOMM Comput. Commun. Review, 34(5), str.39-46. doi:10.1145/1039111.1039122
De Couto, S., Aguayo, D., Bicket, J., & Morris, R. 2003. A high-throughput path metric for multi-hop wireless routing. Wireless Networks, 11(4), str.419-434. doi:10.1145/1039111.1039122
Draves, R., Padhye, J., & Zill, B. 2004. Routing in Multi-Radio, Multi-Hop Wireless Mesh Networks. U: ACM International Conference on Mobile Computing and Networking, Philadelphia., str.114-128
Jiang, W., Liu, S., Zhu, Y., & Zhang, Z. 2007. Optimizing Routing Metrics for Large-Scale Multi-Radio Mesh Networks. U: International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Shanghai., str.1550-1553
Johnson, D. 2007. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4. RFC 4728. Microsoft Research.
Malnar, M., Neskovic, N., & Neskovic, A. 2014. Novel power-based routing metrics for multi-channel multi-interface wireless mesh networks. Wireless Networks, 20(1), str.41-51. doi:10.1007/s11276-013-0587-8
Parkins, C., Belding-Royer, E., & Das, S. 2003. Ad Hoc On demand Distance Vector (AODV) routing, IETF Experimental RFC 3561.
Cj9>
Parkins, C., & Bhagwat, P. 2004. Highly dynamic Destination Sequenced Distance Vector Routing (DSDV) for mobile computers. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications review, 24(4), str.234-244. doi:10.1145/190809.190336
Subramanian, A., Buddhikot, M., & Miller, S. 2006. Interference Aware Routing in Multi-Radio Wireless Mesh Networks. U: IEEE International Workshop on Wireless Mesh Networks, Reston., str.55-63
Yang, Y., Wang, J., & Kravets, R. 2006. Load-balanced routing for mesh networks. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, 10(4), str.3-5. d -oi:10.1145/1215976.1215979
ОБЗОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАРШРУТИЗАЦИИ ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МУЛЬТИ-ИНТЕРФЕЙСНЫХ ЯЧЕИСТЫХ СЕТЕЙ
ОБЛАСТЬ: телекоммуникации
ТИП СТАТЬИ: оригинальная научная статья
ЯЗЫК СТАТЬИ: сербский
Резюме:
Беспроводные ячеистые сети - WMNs (Wireless Mesh Networks) являются новой тенденцией в области беспроводной связи, которые предоставляют большую гибкость, надежность и лучшую производительность, чем стандартные беспроводные локальные сети. Учитывая растущий спрос на быстрый и эффективный способ передачи данных, увеличение траффика осуществлено путем введения многоканальных мульти-интерфейсных ячеистых сетей -MCMI (Multi-Channel Multi-Interface) WMNs. Для того, чтобы достичь максимально возможной производительности сети необходимо определить протоколы маршрутизации и метрик, которые определяют оптимальный путь между источником и узлом назначения. Учитывая, что WMN характеризуется высокой динамикой сигнала, особенно при реализации в сложных условиях (например в закрытых помещениях), необходимо определить показатели маршрутизации, которые не могут справиться с быстрыми изменениями условий распространения, которые происходят на каждой линии в сети. Эта статья представляет собой критический обзор наиболее известных метрик MCMI маршрутизации для беспроводных ячеистых сетей. Таковы основные критерии формирования маршрутизации по таким показателям, как помехи, объем информации, загруженность линии, маневренность, стабильность и способность отслеживать быстрые изменения в каждом узле. Описаны новые тенденции в развитии показателей маршрутизации для беспроводных ячеистых сетей, а также сравнения метрик, описанных в соответствии с вышеупомянутыми критериями. В заключении автор представляет итоговые замечания.
Ключевые слова: канал, протокол маршрутизации, беспроводная ячеистая сеть, маршрутизация, метрика, интерференция
SURVEY OF ROUTING METRICS FOR MULTI CHANNEL MULTI INTERFACE WIRELESS MESH NETWORKS
FIELD: Telecommunications ARTICLE TYPE: Original scientific paper ARTICLE LANGUAGE: Serbian
Summary:
WMNs (Wireless Mesh Networks) represent a new trend in wireless communications, providing greater flexibility, reliability and better network performances than standard WLANs (Wireless Local Area Networks). Having in mind a need for more efficient and faster data transmission, one of the greatest challenges in designing WMNs is to provide greater throughput. This is done by introducing networks the nodes of which have multiple interfaces that can work on one of multiple channels (the channel is chosen by a predefined algorithm), so-called Multi-Channel Multi-Interface (MCMI) WMNs. In order to provide better network performances, it is necessary to define routing protocols and metrics used to find and select the optimal route from the source to the destination node. Since WMNs are characterised by a high dynamic range of the received signal level, especially when they are realized in complex environments such as indoors, it is necessary to define routing metrics that can follow these fast changes in propagation conditions that occur in each link in the network.
This paper presents a critical review of the most well-known routing metrics for MCMI-WMNs. The paper is organised as follows:
Introduction
In this section, it is pointed that the need for wireless communications is growing in the modern society. Since wireless networks are widely used, the overall wireless communication is greatly increased. In order to provide greater throughput of user data, it is very important to select the optimal route between the source and the destination node. Therefore, a great attention is dedicated to creating an optimal routing protocol and routing metrics. Routing protocols have an important role in finding paths form the source to the destination nodes, and the routing metrics have the task to select the optimal route form multiple routes.
Criteria for creating metrics
In order to find the optimal metric, it is necessary to define criteria to be taken into account when the metric is formed. These criteria are: interference (intra-flow, inter-flow and external), the amount of information, link load, agility, stability and ability to track rapid changes at every link in the network. In this section, each of the criteria is defined and it is explained what a metric should have in order to satisfy the defined criteria.
Overview of the metrics available in the literature
In this section, the metrics available in the literature are described. Based on the criteria taken into account, metrics are divided into two categories: hop count metric and link-quality metrics. Link-quality metrics described in this paper are: ETX (Expected Transmission Count), LAETT (Load Aware Expected Transmission Time), EETT (Exclusive Expected Transmission Time), WCETT (Weighted Cumulative Expected Transmission Time), iAWARE (Interference Aware Routing), MIC (Metric of Interference and Channel-switching), powerETX, powerWCETT, and power-MIC. The rest of this section is organised into the following sub-sections:
Hop count metric
ETX (Expected Transmission Count) metric LAETT (Load Aware Expected Transmission Time) metric EETT (Exclusive Expected Transmission Time) metric WCETT (Weighted Cumulative Expected Transmission Time) metric iAWARE (Interference Aware Routing) metric MIC (Metric of Interference and Channel-switching) metric powerETX (power Expected Transmission Count) metric powerWCETT (power Weighted Cumulative Expected Transmission Time), and powerMIC (power Metric of Interference and Channel-switching) metrics
In each of the sub-sections, a detailed description of a particular metric is given as well as its basic characteristics. The metric forming formulas are given as well.
Comparative analysis of the described metrics
In this section, the comparative analysis of the previously described metrics is given. Besides, the comparative analysis in the terms of throughput of user data and average end to end delay is provided, based on the results given in the literature. The analysis is performed on six metrics: ETX, WCETT, MIC, powerETX, powerWCETT and powerMIC. The first three metrics are chosen since they are most frequently used in the literature, and the other three metrics are formed based on the first three by introducing a parameter that follows fast changes in the state of each link independently.
Conclusion
In the final section, the concluding remarks are given. This section represents an overview of the entire paper, as well as the reasons why this subject was chosen as a topic of this paper.
Key words: channel; Routing protocols; Wireless mesh networks; routing; Metrics; interference.
Datum prijema clanka / Paper received on / Дата получения работы: 26. 12. 2014.
Datum dostavljanja ispravki rukopisa / Manuscript corrections submitted on / Дата
получения исправленной версии работы: 13. 02. 2015.
Datum konacnog prihvatanja clanka za objavljivanje / Paper accepted for publishing on / Дата окончательного согласования работы: 15. 02. 2015.
<6D
