5.2 模擬環境簡介
5.2.3 工具軟體版本與用途
式過於費 定檔案再 執行模擬 說明如表
圖
具軟體版本 本論文中，
費時且不具 再經人工檢 擬工作與蒐 表 7：
圖 5、模擬
本與用途 由於模擬 具可行性 檢核，並以
蒐集模擬
-26-擬實驗環境
擬案例與總 性，因此我
以批次方 擬結果。本
境軟硬體架
總模擬次數 我們以程式 方式使用 N
本論文所使
架構圖
數較多，使 式的方式產
NCTUns 的 使用的工具
使用人工執 產生所需的 的 standal
具軟體版本
執行的方 的模擬設 one 模式 本與用途 方 設 式 途
-27-
表 7、工具軟體版本與用途
工具軟體及版本 用途說明
MS Visual Studio 2010
1. 製作各種情境之流量產生程式的設定檔 2. 改良 Spruce 之程式撰寫工具
gcc Fedora 上編譯 Spruce 之編譯程式
Shell script
1、產生模擬平台之流量設定檔 2、批次執行模擬工作
3、匯整所有模擬結果
MS Excel 2010 整理與分析模擬結果，並繪製圖表 Visio 2007 繪製流程圖
5.3 neck link
數
ngle hop 我們在模擬 router 2
先將各種不
的 single link 是
2. 拓樸 拓樸 樸型式來 具進行量
樸 B
樸 B 是拓樸 來探討在多 量測的結果
樸 A 的延伸 多個 link 果。拓樸
-29-伸，我們預 k 都有背景 B 的型式
圖 7、拓
預計使用這 景流量時 式請參見圖
拓樸 B
這個 mul
，使用網路 圖 7。
ti hops 的 路可用頻寬
的網路拓 寬量測工 拓 工
-30-
5.3.2 網路分類
在本論文中，我們將在前述不同的網路拓樸與不同的鏈路頻寬組合，
分組成為模擬時所會使用的網路分類，做為在模擬環境中進行網路可 用頻寬量測時使用。在本論文所定義的模擬案例中，我們將會使用的 網路分類說明如表 8：
表 8、網路分類表 網路
分類
拓樸
型式 鏈路頻寬 網路可用頻寬
量測方向 A 拓樸 A 1<->2 100Mbps
其他：雙向 1Gbps 6->5 B 拓樸 A 1<->2 10Mbps
其他：雙向 1Gbps 6->5 C 拓樸 B 1<->2、2<->7、7<->8 100Mbps
其他：雙向 1Gbps 12->5 D 拓樸 B 1<->2、2<->7、7<->8 10Mbps
其他：雙向 1Gbps 12->5
E 拓樸 B
1<->2、7<->8 100Mbps 2<->7 10Mbps
其他：雙向 1Gbps
12->5
-31-
5.3.3 背景流量類型
在本論文所研究的模擬案例中，我們也計畫探討不同網路背景流量 類型對於量測結果的比較。我們所使用的背景流量包含 TCP 與 UDP，並 探討 UDP 中不同 packet 傳送間隔分配與 packet size 分配對於網路可 用頻寬量測結果的影響。在文獻[29]的結果中，統計八大區域平均下 行的 packet size 是 789 bytes，我們所採用的 packet size 分配也將 以 789 bytes 為平均值。此外，我們所使用的背景流量類型也將包含 self-similar UDP 以及 TCP 與 UDP 混合的流量。參考文獻[27][28]的 資料，我們設定在所模擬的 TCP 與 UDP 混合背景流量中，UDP 所佔的比 例是背景流量的 11%。在本論文中，我們所定義的背景流量類型請參見 表 9。
表 9、背景流量類型表 背景流
量類型 通訊協定 Packet
傳送間隔分配
Packet size 分配
A UDP constant constant
B UDP uniform uniform
C UDP uniform exponential D UDP exponential uniform E UDP exponential exponential F UDP(self-similar) -- --
G UDP(greedy) greedy exponential
H TCP(greedy) -- --
I UDP(self-similar) 佔流量
11% ，搭配 TCP(greedy) -- --
-32-
5.3.4 已使用之頻寬分類
在本論文的模擬情境中，我們對於 bottleneck link 上已使用的頻 寬比例進行分類與編號，在我們所設計的模擬案例裡，我們將對各個 模擬設計在各種不同已使用頻寬比例的情境下，執行網路可用頻寬偵 測所得到的量測結果進行分析，本論文中所定義的已使用頻寬之分類 說明如表 10：
表 10、已使用之頻寬分類表 已使用之
頻寬分類 說明 定義
A 全部頻寬未使用 使用率 0 %
B 幾乎全部頻寬未使用 使用率 10 %
C 已使用少量頻寬 使用率 25 %
D 已使用一半頻寬 使用率 50 %
E 已使用大量頻寬 使用率 75 %
F 幾乎已使用全部頻寬 使用率 90 %
G 已使用全部頻寬 使用率 100 %
H 已使用頻寬隨時間不同變化
模擬過程：
0-3 秒使用率 25%
3-6 秒使用率 75%
6 秒之後使用率 50%
5.3..5 背景 在本 量路徑以 所述，網
網路分 A、
C、D
景流量路徑 本論文的模 以及網路可 網路分類與
表 分類
B
、E
圖 8、拓 背景
ABW
徑與量測路 模擬環境中 可用頻寬量 與背景流量
表 11、背景
4->3 4->3
拓樸、背景 景流量(4->3
W 量測(6->
-33-路徑 中，我們對
量測路徑 量路徑、
景流量路 背景流量
、11->9、
景流量與可 3)
>5)
對不同的網 徑，背景流
量測路徑
徑與量測 量路徑
、10->6
可用頻寬量
網路分類配 流量路徑與
徑說明如圖
測路徑表
6->5 12->
量測路徑
配置不同的 與量測路徑
圖 8 及圖
量測路 5
>5
徑圖-1
的背景流 徑如表 11
9：
路徑 流
圖 9、拓 背景
ABW 量
拓樸、背景 景流量(4->3
量測(12->5
-34-景流量與可 )
背景流
5)
可用頻寬量 背
流量(10->6
量測路徑 背景流量(11
6)
徑圖-2 1->9)
-35-
5.4 模擬設計
在本論文的規畫中，我們將想要探討的數個主題分別定義成不同的 模擬設計，以比較 Spruce 原設計與我們改良後實作的結果。在每個模 擬設計中，Spruce 的程式將分別設定為組別 0 及組別 1 兩組，以這兩 組不同設定的模擬結果進行比較與分析。各模擬設計的設計目的、說 明、以及在該設計中所使用之 Spruce 設定分別說明如下：
1. 模擬設計 A
模擬設計 A 是為了比較對 Spruce 原設計進行效能改良前後之執行 時間，確認效能改良成效。關於模擬設計 A 的設計目的與說明請見表 12；
模擬設計 A 所使用之 Spruce 設定請見表 13：
表 12、模擬設計 A 之設計目的與說明 模擬設計編號 A
設計目的 比較對 Spruce 原設計進行效能改良前後之模擬執行所需 時間，確認效能改良成效。
模擬設計說明 為了確認我們對 Spruce 所進行的效能改良確實有效，我 們將原 Spruce 的設計與改良後的實作在各種不同的情境 下進行模擬，以確認效能改良的有效性以及改善程度
表 13、模擬設計 A 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔
1 ✔ ✔
-36-
2. 模擬設計 B
模擬設計 B 是在模擬設計 A 確認了我們對 Spruce 效能改良的成效 之後，進一步確認對 Spruce 原設計進行效能改良前後量測結果的正確 性。關於模擬設計 B 的設計目的與說明請見表 14；模擬設計 B 所使用 之 Spruce 設定請見表 15：
表 14、模擬設計 B 之設計目的與說明 模擬設計編號 B
設計目的 確認對 Spruce 原設計進行效能改良前後量測結果的正確 性。
模擬設計說明 在確認我們對原 Spruce 所進行的效能改良確實有效後，
我們還要對效能改良前後的量測結果差異進行比較，確認 效能改良後量結果與原設計的差異程度。
表 15、模擬設計 B 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔
1 ✔ ✔
-37-
3. 模擬設計 C
我們認為當在使用公式 6 決定探測的 packet pair 中之 intra pair gap δin 時，packet size L 應該是真正在 link 上傳輸的資料大小，
所以該要以考慮 Ethernet header 之後的 packet size 代入公式 6 來 決定δin。模擬設計 C 的設計目的就是比較 Spruce 原設計與使用考慮 Ethernet header 之 intra pair gap 的實作對量測結果的影響。關於 模擬設計 C 的設計目的與說明請見表 16；模擬設計 C 所使用之 Spruce 設定請見表 17：
表 16、模擬設計 C 之設計目的與說明 模擬設計編號 C
設計目的 比較 Spruce 原設計與使用考慮 Ethernet header 之 intra pair gap 的實作對量測結果的影響
模擬設計說明 我們想要了解在考慮了 Ethernet header 之後，由於使用 了不同的δin 大小，對於使用原 Spruce 之 intra pair gap 設計與使用考慮 Ethernet header 之 intra pair gap 在 量測結果的差異
表 17、模擬設計 C 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔ ✔
1 ✔ ✔ ✔
-38-
4. 模擬設計 D
模擬設計 D 的設計目的是比較使用不同 inter pair gap 分配對量 測結果的影響。關於模擬設計 D 的設計目的與說明請見表 18；模擬設 計 D 所使用之 Spruce 設定請見表 19：
表 18、模擬設計 D 之設計目的與說明 模擬設計編號 D
設計目的 比較使用不同 inter pair gap 分配對量測結果的影響 模擬設計說明 原 Spruce 設計 inter pair gap 是配置為 exponential 分
配，我們想要探討如果改用相同平均值的 uniform 分配在 各種不同情境下量測的結果差異
表 19、模擬設計 D 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔ ✔ ✔
1 ✔ ✔ ✔ ✔
-39-
5. 模擬設計 E
模擬設計 E 的設計目的是為了比較對 Spruce 原設計進行量測結果 評估方式改良前後之結果差異。關於模擬設計 E 的設計目的與說明請 見表 20；模擬設計 E 所使用之 Spruce 設定請見表 21：
表 20、模擬設計 E 之設計目的與說明 模擬設計編號 E
設計目的 比較對 Spruce 原設計進行量測結果評估方式改良前後之 結果差異
模擬設計說明 在觀察原 Spruce 設計執行的結果後，發現對於量測結果 的評估有不合理之處。在本模擬設計中，我們將比較在各 種情境下，原 Spruce 設計與我們對結果的評估方式改良 後的差異
表 21、模擬設計 E 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔ ✔ ✔
1 ✔ ✔ ✔ ✔
-40-
6. 模擬設計 F
模擬設計 F 的設計目的是為了比較量測過程中, 可用頻寬若發生變 化對量測結果的影響。關於模擬設計 F 的設計目的與說明請見表 22；
模擬設計 F 所使用之 Spruce 設定請見表 23：
表 22、模擬設計 F 之設計目的與說明 模擬設計編號 F
設計目的 比較量測過程中可用頻寬變化對量測結果的影響
模擬設計說明 我們想要針對量測過程中，若可用頻寬發生變化的情形對 於量測結果的影響進行探討
表 23、模擬設計 F 所使用之 Spruce 設定
組別 Spruce 原
設計 效能改良
計算δin 時考慮 Ethernet
header
使用之 inter pair gap
分配
使用改良 後之量測 結果評估
0 ✔
1 ✔ ✔ ✔ ✔
-41-
7. 模擬設計 G
模擬設計 G 的設計目的是研究 Spruce 在 multi hops 環境下的量測 結果。關於模擬設計 G 的設計目的與說明請見表 24；模擬設計 G 所使 用之 Spruce 設定請見表 27：
表 24、模擬設計 G 之設計目的與說明 模擬設計編號 G
表 24、模擬設計 G 之設計目的與說明 模擬設計編號 G