我們比較 Network Topology 與 SIR Topology 中的連結數量佔 Physical Topology 中連結數量的比率,作為效能評估的依據。我們將前者定義為 NPLR (Network-to-Physical Link Ratio),後者定義為 SPLR (SIR-to-Physical Link Ratio),
如式(4.1)和式(4.2)。 定 MAP 的位置,根據每個節點的位置和通訊半徑可以得到 Physical Topology。
然後分別以不同的演算法來分配頻道。這些演算法包括了:CG(採用 Tabu 演算 法的頻道分配方法)[13]、CCA[11]和 CLICA[15]。
頻道分配完的結果就是 Network Topology。最後再根據每條連線的 SIR 值是 否大於 SIRthreshold,得到 SIR Topology。實驗流程如圖 4.1 所示。
節點位置
Physical Topology
Network Topology
SIR Topology
Ours CG algorithm CLICA algorithm CCA algorithm distance between
node i and node j ≦ communication range
SIR value ≧ SIRthreshold
圖 4.1 頻道分配實驗流程圖
很顯然的,SIRthreshold的設定值會影響 SIR Topology 的結果。在我們的實驗 中,我們是以在不受干擾的情況下,SIRthreshold的設定值仍不至於大到會產生任何 孤立節點為原則。令 D 為每個節點與它最近鄰居節點的距離集合,假設集合 D 中的最大值為節點 i 與它最近的鄰居節點 j 的距離 di,j,則我們將 SIRthreshold定為 RSSi,j / Na。理由是連結(i, j)為 D 集合中距離最遠的連結,若 SIRthreshold大於 RSSi,j, 則連結(i, j)即使未受到任何干擾也無法通訊。我們實驗的用意在於測試干擾對於 連結建立的影響,因此事先排除此種連結無法建立的原因。
A
B
D
C
E
20 30
40
50
圖 4.2 SIRthreshold範例
圖 4.2 中,距離節點 A 最近的鄰居節點為 B,之間的距離為 20。距離節點 B 最近的鄰居節點為 A,之間的距離為 20,以此類推。假設連結 CE 的距離為所有 節點中離最近鄰居節點最大的距離值。若 SIRthreshold大於 RSSC,E / Na,則連結(C, E) 即使在未受任何干擾情況下仍無法順利進行通訊,導致節點 E 成為孤立點。為 了避免此種情形發生,故將 RSSC,E定為 SIRthreshold / Na。
4.1 環境設定與結果
我們在 100m×100m 的區域中設置 20 個隨機放置的節點。每個實驗中改變傳 輸半徑、干擾半徑、網路介面個數、可用頻道數與 SIRthreshold,並觀察在不同參 數條件的影響下對於 SPLR 與 NPLR 值的影響。
實驗結果發現所有的頻道分配演算法所得到的 NPLR 值都為 100%,表示在 頻道分配結束後,Physical Topology 中的每條連結都能被分配頻道。因此我們之 後僅列出 SPLR 值的結果。
The number of available channels
SPLR(%)
果。圖 4.4 顯示,相較於其他頻道分配的方法,我們所提的方法在網路介面大於
The number of available channels
SPLR(%)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
The number of available channels
SPLR(%)
The number of NICs per node
SPLR(%)
介面個數小於 4 時,我們方法的 SPLR 值較 CLICA 低,因為在網路介面個數較 少時,我們方法會受網路介面個數的限制而無法使用過多的頻道,使得連結間的 干擾較高。但在網路介面數量大於等於 4 之後,我們方法能夠充分的使用頻道,
所以擁有較高的 SPLR 值。
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Available channels:6
The number of NICs per node
SPLR(%)
Ours CG CCA CLICA
圖 4.7 不同頻道分配方法在可用頻道數為 6 時的 SPLR 值
圖 4.8 為實驗二中將可用頻道數設為 12 時的結果。由圖 4.8 可以發現在網路 介面個數小於 4 時,Ours 的 SPLR 值較 CLICA 低,而與 CG 差不多。在網路介 面數量大於 5 時,Ours 能擁有較高的 SPLR 值。由此可知在網路介面個數逐漸增 加,Ours 的 SPLR 值有較顯著的提升。此外與圖 4.6 與圖 4.7 比較可以發現,除 了 CCA 外,越多的可用頻道產生的連結數量也越多。因為 CCA 使用與介面數 量相同的頻道數目,所以可用頻道數由 3 增為 12 時效能並未改變。至於增加網 路介面數量所獲得的效益,在頻道數多時較顯著,頻道數少時沒有差異。
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Available channels:12
The number of NICs per node
SPLR(%)
Ours CG CCA CLICA
圖 4.8 不同頻道分配方法在可用頻道數為 12 時的 SPLR 值
實驗三比較不同的 SIRthreshold值對於 SPLR 值的影響。在此實驗中的傳輸半 徑為 25m,可用頻道個數為 5 個,每個節點的無線介面個數為 3 個。圖 4.9 的 X 軸是將上述所提及的最大 SIRthreshold分為 10 等份,所以在 x 座標為 0 時為 NPLR 的結果,在 x 座標為 10 為原本的 SIRthreshold的 SPLR 結果。由圖 4.9 可以發現,
當 x 座標為 0 時,所有頻道分配演算法的 SPLR 值都為 100%,且所有的頻道分 配演算法的 SPLR 值均會受 SIRthreshold的增加而減少,
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 著傳輸半徑的增加,Physical Topology 中的連結也較多,所以連結受到干擾也較 高,因此所有頻道分配演算法的 SPLR 值,都會隨著傳輸半徑的增加而下降。