圖4.2為實驗一中兩種不同選擇機制之整體產出量比較圖。由圖中可明顯地發 現，於實驗一中這種效能異常現象較顯著的網路情況中，未考慮其它WS之連線 速率的做法，其產出量將低於我們所提出之完全資訊聯結選擇機制。為了仔細探 究其原因，我們個別檢視每組設定之產出量差異。
0.2 0.33 0.66 1 1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5x 105
使使使使使使使WS個個個個個WS之之之
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information
圖圖
圖圖 4.2 兩種選擇機制效能比較兩種選擇機制效能比較兩種選擇機制效能比較兩種選擇機制效能比較
圖4.3至圖4.5為兩種不同選擇機制在實驗一中的三組設定裡各個WS之產出 量的差異，同時，我們也與以RSSI值挑選AP的作法互相比較。為了方便觀察，
我們將所有WS依其獲得之產出量以遞增方式重新排列並照排列順序給予每部WS 新的Index值。
0 5 10 15 20 25 30 0
5 10 15x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information RSSI
圖圖
圖圖 4.3 使用選擇機制之使用選擇機制之使用選擇機制之使用選擇機制之 WS 個數佔整體個數佔整體個數佔整體個數佔整體 1/3
0 5 10 15 20 25 30
0 5 10 15x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information RSSI
圖圖
圖圖 4.4 使用選擇機制之使用選擇機制之使用選擇機制之使用選擇機制之 WS 個數佔整體個數佔整體個數佔整體個數佔整體 2/3
0 5 10 15 20 25 30 0
5 10 15x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information RSSI
圖圖
圖圖 4.5 所有所有所有所有 WS 皆使用選擇機制皆使用選擇機制皆使用選擇機制皆使用選擇機制
由圖中可發現，當使用選擇機制 WS 的個數逐漸增加，我們所提出的完全資 訊選擇機制在Index值接近30 時略差於非完全資訊機制。我們推測，這是因為非 完全資訊選擇機制中，逐一加入的 WS 將選擇連線速率較高且已聯結 WS 個數較 少之AP 聯結，通常是編號2、4、或 6、7 的AP。然而，由於此機制無法得知其 它WS之連線速率，使得WS即使與連線速率最高之AP聯結，也無法保證將獲得 較高之產出量。而當靠近實驗範圍中心的四部AP的聯結WS愈來愈多時，新加入 的WS經由機制評估後，發現選擇外圍之AP將獲得較高之利益，便與連線速率較 低之AP聯結。然而，這種情況必須直到中央的AP已聯結非常多WS時才會發生，
因此使用此機制的大部分 WS 產出量均較差，而少部分聯結至外圍的 WS 又獲得 與其它WS相差甚大的產出量。
反觀完全資訊選擇機制的做法，由於已知效能異常現象的影響，因此極有可 能在中央的AP僅有少數WS聯結時，新加入的WS即選擇與外圍AP聯結。如此，
不但使得本身得到較高之產出量，亦讓網路中央的AP負載減輕。仔細比較Index 值為1到24的WS，如圖4.6到圖4.8所示，使用完全資訊選擇機制的WS，其產 出量均高於另二者。
0 5 10 15 20
0 5 10 15 20
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
隨著使用選擇機制的 WS 愈來愈多，此現象已逐漸獲得改善，當使用選擇機制的 WS個數超過一半時，已不再存在產出量為零之WS。
0 50 100 150 200
0 2 4 6 8 10 12x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information
圖圖圖
圖 4.11 使使使使用選擇機制之用選擇機制之用選擇機制之用選擇機制之 WS 個數為個數為個數為個數為 10 部部部 部
0 50 100 150 200
0 2 4 6 8 10 12x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information
圖圖
圖圖 4.12 使用使用使用選擇機制之使用選擇機制之選擇機制之 WS 個數為選擇機制之 個數為個數為 70 部個數為 部部部
0 50 100 150 200 0
2 4 6 8 10 12x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information
圖圖
圖圖 4.13 使使使使用選擇機制之用選擇機制之用選擇機制之用選擇機制之 WS 個數為個數為個數為個數為 130 部部部部
0 50 100 150 200
0 2 4 6 8 10 12x 105
WS Index
throughput (bps)
Complete Information Incomplete Information
圖圖
圖圖 4.14 全部全部全部全部 WS 皆使用選擇機制皆使用選擇機制皆使用選擇機制皆使用選擇機制
與實驗一相同，我們針對實驗二中的四組設定分別探討，如圖4.11 到圖 4.14 所呈現。我們發現，在此實驗中完全資訊選擇機制對於效能的提升略差於非完全 資訊選擇機制，且隨著使用選擇機制的WS逐漸增加，兩者之間的差距更加明顯。
造成這種結果的原因是因為實驗二的設定中，每部WS與AP間的連線速率差距較 小，效能異常現象的影響較不顯著。因此完全資訊選擇機制中避免效能異常現象 的效果有限。此外，由於 WS 不考慮其餘 WS 產出量是否受影響，只極力選擇預 期獲得最大產出量之AP聯結，可能導致其它WS的效能受限。然而，這也呼應了 我們在第二章介紹賽局理論時所提到的一個重點，當每位參與者皆力圖使自己獲 得最大利益時，對於整體利益而言卻並非最佳，也就是個人理性與團體理性的衝 突。但也因為完全資訊選擇機制中 WS 彼此競爭的特性，使得 WS 間的公平性較 非完全資訊選擇機制高出許多，如圖4.15所示。
10 70 130 200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
使使使使使使使WS個個
Fairness Index
Complete Information Incomplete Information
圖圖圖
圖 4.15 使用不同選擇使用不同選擇使用不同選擇使用不同選擇機制對公平性的差異機制對公平性的差異機制對公平性的差異 機制對公平性的差異
第五章 第五章 第五章
第五章 結論 結論 結論 結論
近年來，無線通訊已成為人們生活中不可或缺的一部分，一些公共場所如機 場、學校、公司、旅館、餐廳…等，皆架設無線基地台提供使用者隨時隨地都可 享受網際網路的服務。網路環境從有線到無線的發展，讓使用者在使用網路也由 有限轉為無限。
然而，隨著使用者的日益增加，無線網路的資源已逐漸不敷使用。為了舒緩 這個問題，其中一種做法是增建網路中的無線基地台，藉此讓使用者獲得更多的 可用頻寬。可惜的是，現行無線網路中WS是依據每部AP的RSSI值做為選擇AP 的指標，如此可能導致多數WS只與少數AP聯結，使得這些少數的AP負載過重 而降低與之聯結WS的產出量，其餘只有少數WS聯結或完全閒置的AP其頻寬又 遭到浪費。
過去已有許多學者針對負載不均的問題提出相關研究，但這些研究大都忽略 了在多重連線速率下所存在的效能異常現象，這使得即便負載已完全平衡，但網 路產出量卻不見得能獲得有效的提昇。
在本論文中，我們以賽局理論針對舊有的無線基地台選擇機制加以探討。此 外，在綜合考量各個 WS 資料產出率不同所造成的影響，以及多重連線速率環境 中可能產出的效能異常現象之下，我們提出了兩種有別於舊有做法的聯結選擇機 制，分別為「完全資訊靜態重覆聯結選擇機制」與「完全資訊動態單次聯結選擇 機制」。針對完全資訊靜態重覆賽局，我們更加以證明此賽局中必存在納許平衡。
在考慮效能異常現象的影響下，WS選擇預期聯結後能夠得到最高產出量之AP聯 結。期望透過賽局中參與者彼此競爭的特性提升 WS 間的公平性，並藉由 WS 選 擇預期產出量最高之AP聯結的做法，試圖提升網路之產出量。
在實驗中，我們比較了完全資訊與非完全資訊聯結選擇機制在不同網路環境 中整體產出量及公平性的差異。我們發現，在效能異常現象較顯著的網路環境中，
非完全資訊聯結選擇機制由於無法得知其它WS各以何速率與AP聯結，因此整體 效能較低於完全資訊聯結選擇機制所得之產出量。而在 WS 平均分散的網路環境 中，由於各 WS 之連線速率較接近，效能異常現象的影響較無法彰顯，使得完全 資訊選擇機制的產出量略低於非完全資訊選擇機制之產出量。但在完全資訊選擇 機制中，由於WS彼此競爭，力圖選擇與預期得到產出量最大的AP聯結，這使得 每部 WS 所獲得之頻寬較為接近，公平性也相對較高。然而，這也證實了整體效 能與公平性無法兼顧，若一味地追求極大化整體產出量，可能讓AP獨好連線速率 和資料產生率較高的 WS 而使得公平性降低。若極力讓 WS 間盡量維持公平，又 會使得產能下降。因此，設計無線基地台聯結選擇機制時不應只單獨考慮單一目 標，而是應該試圖取得兩者之平衡點。
參考文獻
Computer Symposium(NCS), 2003.[3] L.-H. Yen and T.-T. Yeh. “SNMP-based approach to load distribution in IEEE 802.11 networks,” in Proc. IEEE VTC 2006-Spring, Melbourne, Australia, May 2006, pp. 1196-1200.
[4] H. Velayos, V. Aleo, and G. Karlsson, “Load balancing in overlapping wireless LAN cells,” in Proc. IEEE ICC, Sept. 2004, pp. 3833-3836.
[5] L.-H. Yen, T.-T. Yeh, and K.-H. Chi, “Load balancing in IEEE 802.11 networks,” IEEE Internet Computing, vol. 13, pp.
30-38, Jan-Feb, 2009.
[6] M. Heusse, F. Rousseau, G. Berger-Sabbatel, and A. Duda, “Performance anomaly of 802.11b,” in Proc. INFOCOM 2003, San Francisco, CA, USA, 2003, pp. 836-843.
[7] P. Bahl, M. T. Hajiaghayi, K. Jain, and L. Qiu, “Cell breathing in wireless LANs: algorithms and evaluation,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol.6, pp. 164-178, Feb. 2007.
[8] E. Garcia, D. Viamonte, R. Vidal and J. Paradells. “Achievable bandwidth estimation for stations in multi-rate IEEE 802.11 WLAN cells,” in IEEE WoWMoM’07, Helsinki Finland, June 2007.
[9] D.-Y. Yand, T.-J. Lee, K. Jang, J.-B. Chang, and S. Choi. “Performance enhancement of multirate IEEE 802.11 WLANs with geographically scattered stations,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 5, no. 7, pp.906-919, 2006.
[10] G. R. Cantieni, Q. Ni, C. Barakat, and T. Turletti. “Performance analysis under finite load and improvements for multirate 8002.11,” Computer Communications, vol. 28, no. 10, June 2005.
[11] H. Kim, S. Yun, I. Kang, and S. Bahk. “Resolving 802.11 performance anomalies through QoS differentiation,” IEEE Communications Letters, vol. 9, no. 7, pp. 655-657, July 2005.
[12] Y. Bejerano, S.-J. Han, and L. Li. “Fairness and load balancing in wireless LANs using association control,” in Proc.
MOBICOM, 2004, pp. 315-329.
[13] Y. Xiao, X. Shan, and Y. Ren “Game theory models for IEEE 802.11 DCF in wireless ad hoc networks,” IEEE Communications Magazine, vol. 43, pp. S22-S26, Mar. 2005.
[14] L. Chen and J. Leneutre, “On the power and rate control in IEEE 802.11 WLANs – A game theoretical approach,” in Proc.
ICCCN, 2008, pp. 450-456.
[15] F. Cali, M. Conti, and E. Gregori, “IEEE 802.11 wireless LAN: capacity analysis and protocol enhancement,” in Proc.
INFOCOM, 1998.
[16] “The network simulator –ns-2,” http://www.isi.edu/nsnam/ns/.