МЕТОД АДАПТАЦІЇ ПРОТОКОЛУ BATMAN  ДЛЯ BLE L3 MESH МЕРЕЖ

Олексій Джусь; Михайло Лобур

doi:10.28925/2663-4023.2026.32.1206

Автор(и)

Олексій Джусь Національний університет «Львівська Політехніка» https://orcid.org/0009-0004-0030-6162
Михайло Лобур Національний університет «Львівська Політехніка» https://orcid.org/0000-0001-7516-1093

DOI:

https://doi.org/10.28925/2663-4023.2026.32.1206

Ключові слова:

BATMAN, BLE mesh, маршрутизація, IoT, flooding, OGM, гібридний протокол, безпроводова мережа.

Анотація

У роботі розглянуто проблему адаптації децентралізованого протоколу маршрутизації BATMAN для використання в BLE L3 mesh-мережах, що є актуальним напрямом розвитку безпороводових IoT-систем із обмеженими ресурсами. Проведено аналіз існуючих підходів до організації маршрутизації в BLE Mesh, а також досліджено особливості функціонування BATMAN і його сучасної реалізації BATMAN-adv. Встановлено, що класична модель протоколу, орієнтована на L2-рівень і підтримку двонаправлених з’єднань, не може бути безпосередньо перенесена в BLE-середовище через обмеження технології, зокрема відсутність нативного unicast, малий розмір advertising-пакетів і відсутність підтвердження доставки. Запропоновано підхід до адаптації BATMAN для BLE L3, що базується на використанні контрольованого flooding як механізму передачі даних і службових повідомлень OGM. Розроблено структури пакетів, що інкапсулюються в advertising-повідомлення, а також механізм оцінювання якості маршрутів на основі статистики отриманих OGM. Особливу увагу приділено вибору оптимальних параметрів scanning та advertising, які суттєво впливають на ефективність роботи мережі та рівень втрат пакетів. У роботі також запропоновано гібридну модель маршрутизації, яка поєднує проактивний і реактивний підходи. Виконано комп’ютерне моделювання з використанням Python-скриптів, що дозволило дослідити поведінку мережі при різних конфігураціях параметрів, включаючи кількість вузлів, мобільність і інтенсивність трафіку. Результати показали, що гібридний режим забезпечує більш стабільну затримку передачі даних і значно зменшує обсяг службового трафіку порівняно з чисто проактивними та реактивними протоколами. Зокрема, у збалансованих мережах обсяг службового трафіку зменшується до 1,4 разів відносно проактивного підходу та до 22 разів відносно реактивного. Отримані результати підтверджують можливість ефективної адаптації протоколу BATMAN для BLE mesh-мереж із збереженням його основних переваг – децентралізації, масштабованості та стійкості до змін топології. Запропонований підхід може бути використаний як основа для побудови енергоефективних і надійних IoT-мереж нового покоління.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Singh, U., Sharma, S. K., Shukla, M., & Jha, P. (2024). Blockchain-based BATMAN protocol using mobile ad hoc network (MANET) with an ensemble algorithm. International Journal of Information Security, 23(3), 1667–1677. https://doi.org/10.1007/s10207-023-00804-w

Kiran, K., Kaushik, N. P., Sharath, S., Shenoy, P. D., Venugopal, K. R., & Prabhu, V. T. (2018). Experimental evaluation of BATMAN and BATMAN-Adv routing protocols in a mobile testbed. In 2018 IEEE Region 10 Conference (TENCON) (pp. 1538–1543). https://doi.org/10.1109/TENCON.2018.8650222

Yilmaz, I., Jagadeesan, A. P., Zhang, J., Rischke, J., Nguyen, G. T., & Fitzek, F. H. P. (2025). Evaluation of end-to-end connection recovery after traffic path disruption in BATMAN mesh networks. In 2025 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) (pp. 1–5). https://doi.org/10.1109/WCNC61545.2025.10978701

Hortelano, D., Olivares, T., Ruiz, M., Garrido-Hidalgo, C., & López, V. (2017). From sensor networks to Internet of Things: Bluetooth Low Energy as a standard for this evolution. Sensors, 17(2), 372. https://doi.org/10.3390/s17020372

Darroudi, S., & Gomez, C. (2017). Bluetooth Low Energy mesh networks: A survey. Sensors, 17(7), 1467. https://doi.org/10.3390/s17071467

Baert, M., Rossey, J., Shahid, A., & Hoebeke, J. (2018). The Bluetooth mesh standard: An overview and experimental evaluation. Sensors, 18(8), 2409. https://doi.org/10.3390/s18082409

Darroudi, S. M., Gomez, C., & Crowcroft, J. (2020). Bluetooth Low Energy mesh networks: A standards perspective. IEEE Communications Magazine, 58(4), 95–101. https://doi.org/10.1109/MCOM.001.1900523

Wang, L., Li, J., & Li, M. (2024). A rapid flooding approach based on adaptive delay and low-power sleep for BLE mesh networks. IEEE Access, 12, 65323–65332. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3398348

Villa, D., Lin, C.-K., Kuenzi, A., & Lang, M. (2022). Bluetooth Low Energy mesh network for power-limited, robust and reliable IoT services. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.04050

Belli, A., Esposito, M., Raggiunto, S., Palma, L., & Pierleoni, P. (2025). Relaying mechanisms in BLE mesh networks: A method for improving latency and reliability. IEEE Internet of Things Journal, 12(12), 22282–22297. https://doi.org/10.1109/JIOT.2025.3550831

Mohammed, H. S., Mustafa, H. K., & Abdulkareem, O. A. (2025). Enhancing wireless sensor networks with Bluetooth Low Energy mesh and ant colony optimization algorithm. Algorithms, 18(9), 571. https://doi.org/10.3390/a18090571

Lin, J., Liu, Z., & Dai, J. (2019). Research and optimization of wireless mesh network routing protocol with multiple criteria. In 2019 IEEE Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC) (pp. 72–78). https://doi.org/10.1109/IAEAC47372.2019.8997932

Fehnker, A., Chaudhary, K., & Mehta, V. (2018). Improving the B.A.T.M.A.N. protocol through formal modelling and analysis. In A. Dutle et al. (Eds.), NASA formal methods (pp. 164–178). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77935-5_12

Chache, F. M., Maxon, S., Narayanan, R. M., & Bharadwaj, R. (2021). QoS extension to a B.A.T.M.A.N.-based LoRa mesh network. In 2021 IEEE Military Communications Conference (MILCOM) (pp. 43–48). https://doi.org/10.1109/MILCOM52596.2021.9653022

M, D. (2019). Performance evaluation of routing algorithm for MANET based on machine learning techniques. Journal of Trends in Computer Science and Smart Technology, 1(1), 25–38. https://doi.org/10.36548/jtcsst.2019.1.003

Sliwa, B., Falten, S., & Wietfeld, C. (2019). Performance evaluation and optimization of B.A.T.M.A.N. V routing for aerial and ground-based mobile ad hoc networks. In 2019 IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Spring) (pp. 1–7). https://doi.org/10.1109/VTCSpring.2019.8746361

Klein, A., Braun, L., & Oehlmann, F. (2012). Performance study of the B.A.T.M.A.N. protocol in the context of asymmetric links. In 2012 IEEE WoWMoM (pp. 1–7). https://doi.org/10.1109/WoWMoM.2012.6263783

Anas, N. M., Hashim, F. K., Mohamad, H., Baharudin, M. H., & Sulong, M. P. (2015). Performance analysis of outdoor wireless mesh network using B.A.T.M.A.N. advanced. In 2015 IEEE SNPD (pp. 1–4). https://doi.org/10.1109/SNPD.2015.7176189

Nordic Semiconductor. (n.d.). Is it possible to scan and advertise at the same time? https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/75305/is-it-possible-to-scan-and-advertise-at-the-same-time