第四章 模擬實驗與結果分析
4.2 結果與分析
4.2.1 不同場景間之封包傳輸率比較
國
立 政 治 大 學
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Na tiona
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(CBR)，一直到離開場景前第 240 秒時結束傳送。另外市區道路場景則是於 35 秒時，向 目的端發送固定位元率資料封包(CBR)，一直到離開場景前第 280 秒時結束傳送。實驗 的結果，以封包傳輸率(packet delivery ratio)、單位時間的傳輸量(throughput) 以及封包 的點對點傳遞延遲時間(end-to-end delay time)等指標來比較與分析。
4.2 結果與分析
4.2.1 不同場景間之封包傳輸率比較
高速公路的場景中，車輛平均速度都在 80 km/h 以上，車輛節點間的相對速度的差 異，取決於車輛行徑的方向，使得鄰近節點的傳輸效率會增加許多不確定性。相反的，
在市區道路上，則由於節點之間的相對速度與相對位置，變化較緩，較利於資料傳輸率 的提升。然而，受限於市區道路在交叉路口節點群聚的效應，當節點較多時，則容易因 廣播封包產生無線資料傳輸壅塞的問題。當把兩種場景放在一起做比較時，可以觀察單 獨使用某種繞徑方法，以及我們提出的整合模組繞徑層(RMIL)之間效能表現的差異。因 此，我們將不同車輛密度在不同場景的平均封包傳輸率的結果來做比較，如圖 4.3 及圖 4.4 所示。
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100 200 400 600
Delivery ratio (%)
Number of cars
Average Delivery Ratio (Freeway)
AODV
200 400 600 800 1000
Delivery ratio (%)
Number of cars
Average Delivery Ratio (Grid Streets)
AODV GPSR RMIL
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傳輸率都較市區街道場景低，這顯示高速車輛移動的環境對 ad-hoc network 環境不利的 影響。而且在我們的場景中，不同方向車道上的車輛有可能出現在任何車輛節點的無線 傳輸範圍時，節點之間的相對速度最高可能達 220 km 以上，這對 GPSR 以 position-based 的繞徑協定非常不利，因為以 greedy-forward 策略計算下一步節點位置的結果，瞬間就 可能因位置改變而造成最靠近目的端的節點卻遠離目的端，而需要重新獲取新的鄰近節 點的位置來重新計算。相對地，topology-based 的繞徑協定則因無線傳輸的距離夠遠(半 徑 250m)，節點因位置移動而造成無線傳輸的連接狀態(link state)改變，最快也可能在 8 秒以後(250 * 2 / 60 ≈ 8)，對於高速位置移動的情境應該能有較好的適應性。而在此場景
若以點對點(end-to-end)的封包傳遞延遲時間來觀察，使用 AODV 繞徑方法來傳送
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封包，常因尋找及建立路徑所花費的時間較多，使得平均封包延遲時間偏高，這一點也 反映在我們實驗的結果上。對照傳輸率來看，AODV 的封包延遲時間長短也大致與傳輸 率成反比，例如高速公路場景中從 100 到 400 個節點，平均傳輸率逐漸提升(圖 4.3)，從 36%提升至 56%，而平均延遲時間卻逐漸減少(圖 4.5)，從 0.362 秒降至 0.293 秒。至於 GPSR 的延遲時間除了相對較低外，延遲時間與傳輸率之間的關係，並沒有如 AODV 般 存在較為顯著的相關性。值得注意的是，觀察以 RMIL 傳遞封包時的延遲時間可發現在 高速公路場景與 AODV 呈現的趨勢大致相同，也就是延遲時間越長與傳輸率越低，而 在市區道路的場景中，以 RMIL 傳遞封包的延遲時間的趨勢分布，則表現和使用 GPSR 方法的情況相似，這顯示出 RMIL 兼具其他兩種繞徑協定的特性，而在不同場景下，大 致呈現出與其中表現較好一方相似的結果，參考圖 4.5 及圖 4.6。
此外，在高速公路的場景中，RMIL 雖然大致的表現與 AODV 相同，但在某些情況 (如 400 個節點的情況)，使用 RMIL 傳遞封包仍可以比 AODV 得到更好傳輸率表現，同 時延遲時間也較短，這表示 RMIL 在適當的時候，能利用另一個模組 GPSR 的協助來增 加傳輸的效能。而在在市區道路的場景中也有類似的情形，對照延遲時間與資料傳輸率，
RMIL 的表現顯示出兩種繞境方法互相搭配的綜合效果，能在不同節點數的環境中，維 持較佳的效能表現。
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100 200 400 600
End-to-end delay (sec.)
Number of cars
Average End-to-end Delay Time (Freeway)
AODV GPSR RMIL
0.781
200 400 600 800 1000
End-to-end relay (sec.)
Number of cars
Average End-to-end Delay Time (Grid Streets)
AODV GPSR RMIL
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表 4.6 各場景的平均延遲時間(秒)。
繞徑方法 高速公路場景 市區街道場景
RMIL 0.312 0.105
AODV 0.389 (-19.79%) 0.266 (-153.33%) GPSR 0.142 (54.49%) 0.070 (33.33%)
(*) 括號內為 RMIL 相對於 AODV、GPSR 延遲時間差異的比例。