模擬環境與網路架構

本研究模擬使用 NS-2（Network Simulator 2） [15]與 CGU-III WiMAX v2.03[16]模組來進行 WiMAX 網路下行頻寬分配之效能模擬實驗，並於 Cygwin[17]環境下進行編譯。本研究之網路拓樸架構是以 IEEE 802.16d 網路協定為基礎，建立在一個 BS 服務多個 SS 所組成的 Point-to-Multipoint

（PMP）模式，如圖 4-1。

SS

SS

…

圖 4-1 本研究之網路拓樸架構

本研究模擬實驗之 SS 數量為 10 至 100 個，每個 SS 在模擬期間隨機 進入網路中運作，並且各產生一條 VoIP 交通服務流。而對於每一條連線

所產生一連串的 VoIP 封包是模擬運作於 12.2kb/s 的 AMR 語音編碼且使 用簡易的 on-off 馬可夫模型（Markov model）[18]。在連線處於主動通話

（active speech/on）期間，網路交通服務流將每 20 毫秒產生 44 個位元組 的 VoIP 封包。而當連線進入非主動（inactive/off）通話期間，網路交通 於每 160 毫秒產生 21 個位元組的 VoIP 封包。在模擬通話的效能評估方 面，語音活動因子（Voice activity factor）為 40%。

本實驗模擬了 PHY 層與 MAC 層，相關模擬參數請參考表 4-1。由 於本研究的主要目的是希望比較在 MAC 層裡不同 DL 封包排程器之演算 法的效能，因此模擬情境假設為無干擾之無線訊號環境，並且假設傳輸 延遲（propagation delay）時間為 1 毫秒，並忽略處理延遲（processing delay）。

而在封包佇列方面，我們做以下兩項假設：

 每個連線所擁有的佇列設有其最大值。如超出所設定之最大值，封包 將不再允許進入佇列並將之丟棄。

 佇列之封包傳送方式是採取 FIFO 機制用以傳送各個佇列裡所停留的 封包。

表 4-1 模擬環境參數表

parameters Value

PHY OFDMA

Duplexing mode TDD Frame length（ms） 5 Bandwidth（Mbps） 20

DL modulation QPSK1/2 No. of DL symbol per frame 36

No. of DL subchannels 60 Physical queue length（packets） 15

propagation delay （ms） 1 4.2. 效能評估之分析方法

在效能評估中為了驗證及比較排程演算法效能，本實驗做了三項表 現數據分析比較：

 平均封包延遲時間（Average delay）： ITU-T G.114 建議語音封包之 最大單向延遲為 150 毫秒。在本模擬實驗中，封包延遲時間（d）包 括 A 端點到 BS 及 BS 到 B 端點來回的傳輸延遲時間（Tprop），以及在 BS 端上 VoIP 封包進入佇列至封包得到傳輸機會而送出佇列這段期間

（Tq），如（4）所示。

（4）

 封包遺失率（Packet loss rate）：Cisco 定義 VoIP 之封包遺失率應小於 1%（語音編碼使用 G.729）。本實驗將封包遺失定義為當封包將佇列 填滿時，隨後繼續產生的封包，因佇列滿了而無法進入佇列，則此封 包會隨之丟棄所造成封包的遺失。而封包遺失率（pkt loss rate）則由 遭丟棄之封包（pktdrop） 除以總產生出的封包（pkttotal）得之，如（5）。

（5）

而總產生出的封包（pkttotal）等於以進入佇列之封包（pktenq）加上遭 丟棄之封包（pktdrop），即 。

 系統吞吐量（System throughput）：吞吐量為網路通道底下，在某段時 間裡網路交通的總流量，是最適合用來評估網路效能的方法之一。本 模擬實驗也將之用來評估不同的排程演算法之間的效能比較。