第四章 模擬實驗
4.1 單一頻道環境 .1 模擬環境 .1 模擬環境
我們所使用的模擬器是Qualnet[14]。我們分別在單一頻道與多重頻道中做網路 模擬實驗。單一頻道網路的拓樸如下:
GMR
Node 2
Node 3
Node 4
Node 5
Node 6
Node 7
Node 8 Node 9
Node 10
Node 11 Node 12
Node 13
Node 14
Node 16
Node 15 Wireless link
圖4.1: 單一頻道中的網路拓樸情形
圖4.1中GMR與Node 2之間的距離約為150公尺，虛線代表是無線聯繫。MAC
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layer中使用的是802.11，在Physical layer用的是802.11a。我們分別與AODV，DSR，
Bellman-ford，HWMP四種的網路通訊協定(Network Protocol)比較。由於我們的方法 是在附近節點有IP位址時，此節點才能當Relay agent的角色。所以網路上所有的節 點之位址分配與路由路徑將會以GMR為樹根階層式(hierarchical)的方式完成。
我們使用在2.3提到的第一種方法計算HWMP的Ca值，由於802.11a介面會根據 收到訊號強度的大小自動調整傳輸速率，每個連結的r值(傳輸速率)也會不同。表4.1 是節點與節點之間所測得的速率。表4.2是計算出來節點與節點之間的Ca值。
節點/Rate 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 X 36 36 12 12 12
2 X 24 36 24 9 12
3 X 36 24 9
4 X 36 24 24 6 9 5 X 36 24 24 6 9
6 X 24 24 6 9
7 X 24 24 24
8 X 36 24 24 6
9 X 36 24 24 6
10 X 36 24
11 X 24
12 X 24 24
13 X 36 24
14 X 24 9
15 X
16 X
表4.1: 節點與節點之間連結的傳輸速率
HWMP的演算法(目地端節點在WMN外) I. GMR一開始送出通知的廣播訊息。
II. 每個節點收到通知訊息後，累加與上一個節點的Ca值。
III. 每個節點選擇最小累加的Ca值，並把上一個節點為父節點。
IV. 每個節點依Ⅱ，Ⅲ的做法，最後完成以GMR為樹根的樹狀結構。
HWMP的演算法(目地端節點在WMN內)
I. 節點送出RREQ，並在經過的節點中，累加與前一個節點的Ca值。
II. 最後，目地端節點選擇最小累加的Ca值，並送回RREP。
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節點/Ca 1 2 3 4 5 6 7 8
1 X 0.000861 0.000854 0.001002 0.001002 0.001005 2 X 0.000915 0.000856 0.000921 0.001937 0.001003
3 X 0.000861 0.00092
4 X 0.001015 0.000966 0.000917
5 X 0.00086 0.000984
6 X
7 X 0.000917
8 X
9
10
11
12
13
14
15
16
(a)
節點/Ca 9 10 11 12 13 14 15 16
1
2
3 0.001095 0.001096 4 0.002632 0.001002 5 0.000918 0.002641 0.001095 6 0.000917 0.000919 0.002637 0.001095 7 0.00092 0.000915 8 0.000858 0.000915 0.000919 0.002645 9 X 0.00065 0.000919 0.000919 0.002645
10 X 0.00092 0.00092
11 X 0.00092
12 X 0.00092 0.001002
13 X 0.000858 0.000929
14 X 0.00092 0.001093
15 X
16 X
(b)
表4.2: 所有連結之Ca值
Path[2->GMR] 路徑 Ca Path[9->GMR]
1 2-GMR 0.00086053 1 9->5->GMR 0.001920672 2 2->3->GMR 0.00176862 2 9->3->GMR 0.001948701 3 9->8->2->GMR 0.002721323 Path[3->GMR] 4 9->6->GMR 0.001921694
1 3->GMR 0.00085414 5 9->10->6->GMR 0.002571352 2 3->2->GMR 0.00177531
Path[10->GMR]
Path[4->GMR] 1 10->6->GMR 0.001924301 1 4->GMR 0.00100235 2 10->9->5->GMR 0.00257033 2 4->2->GMR 0.00171638 3 10->3->GMR 0.00194122 3 4->5->GMR 0.00201725
Path[11->GMR]
Path[5->GMR] 1 11->7->4->GMR 0.002888582 1 5->GMR 0.00100239 2 11->4->GMR 0.003634832 2 5->2->GMR 0.00178195 3 11->12->4->GMR 0.002924111 3 5->3->GMR 0.00171542 4 11->7->2->GMR 0.003717075
Path[12->GMR] 12->8->4-GMR 0.002834259 Path[6->GMR] 1 12->4->GMR 0.002004124 1 6->GMR 0.00100503 2 12->7>4->GMR 0.002883849 2 6->3->GMR 0.00177413 3 12->11->7->4->GMR 0.003803836 3 6->5->GMR 0.00186243 4 12->8->2->GMR 0.002778511
5 12->13->5->GMR 0.003017665 Path[7->GMR] 6 12->16->13->5->GMR 0.00566299
1 7->4->GMR 0.00196883 7 12->5->GMR 0.003643648 2 7-->2->GMR 0.00279733 8 12->8->5->GMR 0.00290157 3 7->8->GMR 0.00277992 Path[13->GMR]
1 13->5->GMR 0.002097679 Path[8->GMR] 2 13->12>4->GMR 0.00292411
1 8-->2->GMR 0.00186326 3 13->8->2->GMR 0.002782295 2 8->4>GMR 0.00191908 4 13->9->5->GMR 0.002839233 3 8-->5->GMR 0.00198632 5 13->14->6->GMR 0.002957989 4 8->7->4->GMR 0.00288549
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Path[14->GMR] Path[16->GMR]
1 14->6->GMR 0.002100171 1 16->12->4->GMR 0.003006282 2 14->9->5->GMR 0.002839233 2 16->13->5->GMR 0.003027041 3 14->13->5->GMR 0.002955496 3 16->8->2->GMR 0.004508585 4 14->10->6->GMR 0.002696935 4 16->9->5->GMR 0.00458422 5 14->15->10->6>GMR 0.003616683 5 16->14->6->GMR 0.003193444
Path[15->GMR]
1 15->10->6->GMR 0.002843812 2 15->14->6->GMR 0.003019919
表4.3:GMR到各節點所有可能路徑的Ca總值
最後HWMP根據表4.2的結果，形成以GMR為樹根的樹狀結構，如圖4.2所示。
GMR Node 2
Node 3
Node 4 Node 5
Node 6
Node 7
Node 8 Node 9 Node 10
Node 11 Node 12 Node 13
Node 14
Node 16
Node 15 Wireless link
圖4.2:HMWP之以GMR為樹根的樹狀節構
4.1.2 實驗流程
我們在每次實驗中從Node 2到Node 16中，以亂數選出兩個Nodes，以CBR的方 式往GMR傳送五秒鐘的資料。然後重複此流程共20次 ，實驗歷時100秒鐘結束。CBR 的資料速率(Source Data Rate)分別用1,2,4,6,8,..到32Mbp，重複同樣實驗。每個封包 的大小固定為512 Bytes。平均產出量(Throughput)為實驗20次的平均值。我們這邊分 別與AODV、DSR、Bellman-Ford、HWMP的通訊協定來做比較。
4.1.3 實驗結果
由圖4.3可以看的出來我們的方法與DSR、HWMP有差不多的產出量，而比 AODV與Bellman-ford稍好一些。這是因為AODV與DSR會以Hop較小為到GMR的路 徑選擇，Bellman-ford以最短路徑為選擇，HWMP以到GMR路徑Ca總值最小的為選 擇。而我們是以最先傳回DHCP Offer的Relay agent為父節點，所以比AODV與 Bellman-ford好一點。
0.5 1 1.5 2 2.5
2.4 x 106
3 x 107 0.8
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
Source Data Rate
GMR Throughput
AODV HWMP Bellman-ford DSR
Our Approach
圖4.3:我們方法與AODV、DSR、Bellman-Ford，HWMP在單一頻道環境產出量的比
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我們亦設計實驗來探討當WMC與WMC進行點對點資料傳送時的產出量，我們 每5秒鐘以亂數選擇兩對節點，以CBR進行節點到節點的封包傳送，總供進行100秒 鐘。節點分別使用1,2,4,6,8,..到32Mbps的資料速率。圖4.4顯示我們方法的產出量比 其它方法低，這邊的產出量是每個節點的平均產出量。由圖中可以看出我們方法所 產生的曲線都在其它方法的下方，這是因為我們的方法是以GMR為樹狀結構的網 路，所以每個節點在進行點對點封包傳送的時後。會先把封包傳送到GMR，再由 GMR轉傳到其它節點，這樣會導致封包傳遞路徑較長。
107
106 107
101 102 103 104 105
AODV Hwmp Bellman−ford DSR Our Approach 106
Client Data Rate
Client Average Throughput
圖4.4:同一個時間內，兩對節點進行點對點傳送資料
4.2 多頻道環境