第六章 孤點優先圖形演算法與 Improved Hamming Distance Algorithm 效能之分析
6.3 數據分析
本節將進行上述比較結果之數據分析
6.1 環境與參數說明
此章節我們將比較原始之 Hamming Distance Based Algorithm 以及本論文提 出之 Imoroved Hamming Distance Algorithm 和孤點優先圖形演算法，各演算法 的重傳吞吐量、封包傳輸成功率、重傳回合數以及丟棄封包數量。表 6-1 為參
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數設定之詳細內容，window size 我們將設定為 6、8、10、12，而終端節點數也 設定為 6、8、10、12，並且比較在不同封包成功到達率為 50%、70%、90%的 情況下，場景為重傳 100 個封包和 10000 個封包的比較。接下來的章節中將顯 示出比較結果，其中 HD 代表 Hamming Distance Based Algorithm；IHD 代表 Improved Hamming Distance Based Algorithm；IPG 代表孤點優先圖形演算法。
表 6-1 實驗參數、場景設定
Window Size
6、8、10、12Mobile Terminal
6、8、10、12Packet Successful Delivery Ratio
50%、70%、90%Scenario
one hundred retransmitted packets、
10000 retransmitted packets
6.2 孤點優先圖形演算法之效能比較
6.2.1 重傳吞吐量
圖 6-1 為三種演算法之每個回合平均成功重傳的吞吐量，圖 6-1(a)-(f)分別 為封包成功到達率為 50%、70%、90%，並且重傳 100 個和 10000 個封包的情 形；圖 6-1(g)-(j)為比較不同封包成功到達率對重傳吞吐量的影響；圖 6-1(k)-(l) 為固定 window size 大小，比較不同使用者數量對重傳吞吐量的影響。由圖 6-1(a)-(f)可以發現孤點優先圖形演算法的重傳吞吐量明顯較其他兩者差，造成 此現象是因為孤點優先圖形演算法在挑選封包時選擇孤點優先，並無考慮到吞 吐量的大小，導致無法挑選到最好的編碼組合造成吞吐量較低的情況，而圖中
42
也可以看出在封包成功到達率為 50%時，Improved Hamming Distance Algorithm 隨著 window size 和使用者數量的增大，和原始 Hamming Distance Based Algorithm 的差距越大；而在封包成功到達率為 70%和 90%時，兩者幾乎無差異。
而從圖 6-1(g)-(j)可以發現，因為封包成功到達率越高，需要重傳的封包較少會
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
43
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
44
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD
The number of packet
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
The number of packet
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
45
The number of packet
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
The number of packet
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
46 Hamming Distance Algorithm 也比原始的 Hamming Distance Based Algorithm 有 較好的封包傳輸成功率，並且也是隨著 window size 和使用者數量的增大，有更 顯著的改善，而在封包成功到達率為 90%時，所有重傳封包皆可以在下一個 transmission slot 中，將封包重傳完畢，故封包傳輸成功率在各種情況下皆為百 分之百。而從圖 6-2(g)-(j)可以發現，因為封包成功到達率越低，需要重傳的封
12*6 12*8 12*10 12*12
The number of packet
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
47
會因為不同的封包成功到達率有不同的趨勢結果。圖 6-1(k)-(l)可以觀察到在較 大 window size 的 情況下可以明顯發 現本論文提出的 Improved Hamming Distance Algorithm 以及孤點優先圖形演算法相較於原始的 Hamming Distance Based Algorithm 皆能有較好的封包傳輸成功率。
圖 6-2(a) 封包傳輸成功率(50%-100 個封包)
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
48
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
49
圖 6-2(f) 封包傳輸成功率(90%-10000 個封包)
圖 6-2(g) 封包成功到達率比較
-封包傳輸成功率(6 Window Size*6 Mobile Terminal)
圖 6-2(h) 封包成功到達率比較
-封包傳輸成功率(8 Window Size*8 Mobile Terminal)
0
6*6 8*8 10*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD
packet delivery ratio
Packet Successful Delivery Ratio
HD
packet delivery ratio
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
50
圖 6-2(i) 封包成功到達率比較
-封包傳輸成功率(10 Window Size*10 Mobile Terminal)
圖 6-2(j) 封包成功到達率比較
-封包傳輸成功率(12 Window Size*12 Mobile Terminal)
圖 6-2(k) 封包傳輸成功率(固定 Window Size=6、packet delivery ratio = 70%)
0.75
packet delivery ratio
Packet Successful Delivery Ratio
HD
packet delivery ratio
Packet Successful Delivery Ratio
HD
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
51
圖 6-2(l) 封包傳輸成功率(固定 Window Size=12、packet delivery ratio = 70%)
6.2.3 重傳回合數
圖 6-3 為三種演算法重傳 100 個封包以及 10000 個封包所需要的回合數，
圖 6-3(a)-(f)分別為封包成功到達率為 50%、70%、90%，並且重傳 100 個和 10000 個封包的情形；圖 6-3(g)-(j)為比較不同封包成功到達率對重傳回合數的影響；
圖 6-3(k)-(l)為固定 window size 大小，比較不同使用者數量對重傳回合數的影響。
由圖 6-3(a)-(f)可以發現孤點優先圖形演算法在封包成功到達率為 50%及 70%時，
不論 window size 的大小，皆需要相近的回合數，並不會隨著 window size 變大 而減少重傳回合數。而相較於孤點優先圖形演算法，Hamming Distance Based Algorithm 以及 Improved Hamming Distance Algorithm 會隨著 window size 的遞 增，重傳回合數也會隨之遞減，兩演算法的重傳回合數差異不大，但是 Improved Hamming Distance Algorithm 還是略優於 Hamming Distance Based Algorithm，而 在封包成功到達率為 90%時，三種演算法的重傳回合數皆相近。而從圖 6-3(g)-(j)
12*6 12*8 12*10 12*12
packet delivery ratio
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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封包成功到達率越低對孤點優先演算法越不利。圖 6-3(k)-(l)可以觀察到在較小 window size 的情況下，使用者數量並不影響三種演算法的重傳吞吐量，而在較 大 window size 的情況下可以發現不論使用者的多寡皆不利於孤點優先圖形演
6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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圖 6-3(f) 重傳回合數(90%-10000 個封包)
圖 6-3(g) 封包成功到達率比較-重傳回合數(6 Window Size*6 Mobile Terminal)
圖 6-3(h) 封包成功到達率比較-重傳回合數(8 Window Size*8 Mobile Terminal)
0 500 1000 1500 2000
6*6 8*8 10*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD
Packet Successful Delivery Ratio
HD
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
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圖 6-3(i) 封包成功到達率比較-重傳回合數(10 Window Size*10 Mobile Terminal)
圖 6-3(j) 封包成功到達率比較-重傳回合數(12 Window Size*12 Mobile Terminal)
圖 6-3(k) 重傳回合數(固定 Window Size=6、packet delivery ratio = 70%)
0
Packet Successful Delivery Ratio
HD
Packet Successful Delivery Ratio
HD
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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圖 6-3(l) 重傳回合數(固定 Window Size=12、packet delivery ratio = 70%)
6.2.4 丟棄封包數量
Improved Hamming Distance Algorithm 相 較 於 Hamming Distance Based Algorithm 在較大 window size 時丟棄較少的封包，比較不適合在 window size 小 的狀況運行，另外在封包到達成功率為 70%重傳 100 個封包時以及封包到達成12*6 12*8 12*10 12*12
Transmission slot
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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數量下降，並且在較大 window size 且封包成功到達率較低的情況下，本論文提 出的 Improved Hamming Distance Algorithm 和孤點優先圖形演算法相較於原始 的 Hamming Distance Based Algorithm 丟棄較少的封包。圖 6-1(k)-(l)可以觀察到 不論 window size 以及使用者數量的多寡，在封包成功到達率為 70%且重傳 100
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
58
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD
6*6 8*8 10*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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圖 6-4(f) 丟棄封包數量(90%-10000 個封包)
圖 6-4(g) 封包成功到達率比較-丟棄封包數量(6 Window Size*6 Mobile Terminal)
圖 6-4(h) 封包成功到達率比較-丟棄封包數量(8 Window Size*8 Mobile Terminal)
0
6*6 8*8 10*10 12*12
The number ofoverpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD
The number of overpass packets
Packet Successful Delivery Ratio
HD
The number of overpass packets
Packet Successful Delivery Ratio
HD IHD IPG
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圖 6-4(i) 封包成功到達率比較-丟棄封包數量(10 Window Size*10 Mobile Terminal)
圖 6-4(j) 封包成功到達率比較-丟棄封包數量(12 Window Size*12 Mobile Terminal)
圖 6-4(k) 丟棄封包數量(固定 Window Size=6、packet delivery ratio = 70%)
0
The number of overpass packets
Packet Successful Delivery Ratio
HD
The number of overpass packets
Packet Successful Delivery Ratio
HD
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
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圖 6-4(l) 丟棄封包數量(固定 Window Size=12、packet delivery ratio = 70%)
6.3 數據分析
表 6-2 HD、IHD、IPG 演算法優缺點比較表
HD Algorithm IHD Algorithm IPG Algorithm
優點 適合 window size 較小 window size
重傳吞吐量較低
根據 6.2 重傳吞吐量、封包傳輸成功率、重傳回合數以及丟棄封包數量各 項結果顯示，孤點演算法雖然在重傳吞吐量上無法有較好的表現，但是有較穩 定的封包傳輸成功率以及重傳回合數，並且在 window size 越大的環境，丟棄的 封包數量較少。而綜觀所有結果的平均 Improved Hamming Distance Algorithm 相對 Hamming Distance Based Algorithm 以及孤點優先演算法有較好的重傳效率
0
12*6 12*8 12*10 12*12
The number of overpass packets
Window Size*Mobile Terminal
HD IHD IPG
62
以及封包傳輸成功率。
因此若希望有較高的重傳吞吐量時，建議優先選擇 Improved Hamming Distance Algorithm，而希望有較高的封包傳輸成功率以及較少封包被丟棄時，
建議選擇孤點優先圖形演算法，另外在 window size 小的狀況下，因為 Improved Hamming Distance Algorithm 的重傳吞吐量、封包傳輸成功率、重傳回合數皆與 原始的 Hamming Distance Based Algorithm 無太大差異，但是丟棄較多的封包，
因此 window size 小的狀況下較適合使用 Hamming Distance Based Algorithm，可 參考表 6-2HD、IHD、IPG 演算法優缺點比較表。
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