模擬設計 E 之結果-比較對 Spruce 原設計進行量測結果

模擬設計 E 的設計目的是比較對 Spruce 原設計進行量測結果評估 方式改良前後之結果差異。我們改良 Spruce 原設計，若 packet pair 量測出的頻寬使用率>100%，則我們將該組 packet pair 的網路可用頻 寬量測結果視為當時頻寬已完全被使用，並將該組 packet pair 的量 測結果視為 0；在評估量測結果時，若有 30%的 packet pairs 沒有被 完整的送到接收端，則我們認為當時的網路可用頻寬已幾乎全部使用，

而不是如原 Spruce 的設計以部份 packet pairs 的量測值來評估得出 當時的網路使用率。以避免過於高估當時的網路可用頻寬。

我們將模擬設計 E 的模擬結果整理於表 36 至表 50 以及圖 18 至圖 31。我們在模擬設計 E 的實驗結果證實，我們對 Spruce 原設計所進行 的量測結果評估方式改良，對於網路可用頻寬的量測正確性將會較原 設計更為準確。並且在頻寬使用率較高的模擬案例中，我們改良後的 實作也能夠較準確的量測出當時的剩餘網路可用頻寬。

表 36、模擬設計 E 之模擬結果匯整

使用之網路分類 背景流量類型 背景流量類型

A-F 平均差異 平均差異

A A 3.34% 5.72%

B A 2.69% 4.96%

A B 2.80% 1.40%

B B 3.19% 1.25%

A C 2.16% 3.51%

B C 2.77% 4.05%

A D 0.99% 0.68%

B D 0.63% 0.30%

A E 3.87% 4.79%

B E 2.89% 4.42%

A F 2.06% 1.16%

B F 3.31% 2.92%

已 使

2 261.274 8 567.626 2 424.356 4 499.215 8 324.784 0

4 1876.57 均差異 2 10000 4 90333.4 8 75815.8 2 51446.3 9 27448.1 0 12334.3 5 10054.3 3335.9 00 95180 46 80694.8 86 71661 37 41187 15 20129.2 35 10662.2

34 0

已 使

8 21.028 3 35.021 9 61.842 8 34.506 2 66.816 4 105.989 4 161.407 均差異

4 9034.26 5 7585.37 5 5170.74 9 2753.2 6 1308.26 2 1069.78 268.9 00 9553 64 8030.8 73 6585.2 46 4163.8 25 2389.6 61 976.8

82 0

已 使

6 238.097 8 488.74 6 280.265 6 572.097 0 2726.54 2 338.093 6 3573.75 均差異 2 10000 4 90362.7 9 75856.8 7 51583.5 4 27294.3 5 12648.7 6 10123.5 2802.0 00 95314.6 79 83718.4 86 75412.8 53 48321.6 37 26343 72 20424.6

53 0

已 使

2 27.896 3 26.191 2 53.686 7 112.869 6 50.821 6 210.050 2 501.675 均差異

6 9005.64 1 7556.99 4 5160.37 3 2804.02 7 1346.95 9 1104.17 318.6 00 9557.4 43 8196.8 97 7253 76 4191 27 2833.8 51 1860.4

76 0

已 使

8 251.29 6 322.751 4 329.314 6 111.963 2 966.466 8 420.444 2 2938.36 均差異 8 10000 1 92579.7 9 81561.3 4 63075.7 6 44582.0 6 33375.3 5 25938.4 2157.0 00 95401.2 73 88564.2 31 75978.8 79 55604.6 05 38624.8 36 29476.2 43 22545.4 05

已 使

4 20.598 4 12.5 6 36.018 2 46.278 8 54.094 8 162.828 2 89.449 均差異

1 9260.59 1 8138.02 5 6281.23 4 4441.80 7 3322.1 4 2579.75 276.8 00 9543.8 96 8512.8 23 7273 38 5595 08 4364.4 19 3013.4 55 2492.4 88

已 使

2 179.332 4 373.908 6 708.969 2 1586.91 6 846.42 4 2087.09 6 8327.32 均差異 7 10000 1 89485.9 5 73591.1 7 47048.2 8 20364.0 2 10117.7 7 10056.6 986.3 00 95498.2 91 82173 11 72717.8 25 42025.4 09 23695.2

72 0

已 使 4 48.185 2 41.805 6 121.619 8 52.198 4 894.81 6 301.360 均差異

1 8955.5 5 7391.6 5 4751.20 7 2125.30 8 1131.32 7 1089.37 63.1 00 9536.2 57 8555 66 6716.2 01 3510.4 08 2575.2

22 0

已 使

8 133.032 2 242.428 8 321.660 8 823.710 4 844.261 3 569.680 4 1611.82 均差異 7 10000 8 91988.4 8 79890.4 6 59763.6 4 39600.4 6 27365.8 6 19182.0 3872.8 00 95285 44 88623 45 77424.2 64 52501.2 48 38633.2 82 26211.6 03 21462.8 87

已 使

2 38.919 8 48.976 6 59.264 8 26.442 2 38.127 2 297.10 2 115.994 均差異

5 9212.74 7 8030.49 4 5974.99 4 3981.54 3 2760.82 4 1988.05 288.5 00 9565.2 49 8901.8 99 7553.2 93 5458.6 44 3507 25 2470.2 55 1970.2 53

已 使

4 202.041 6 1151.07 0 427.630 4 567.161 4 945.946 6 2737.25 7 6524.54 均差異 6 10000 8 90102.2 1 75110.5 8 49863.1 5 24503.0 4 12476.5 4 10653.

2058.1 00 95362 21 80768.6 52 65818 18 37785 05 23141 55 8176

1 45

已 使

5 24.433 1 18.708 6 11.414 4 62.472 8 211.917 4 700.549 均差異

6 8994.45 3 7549.32 9 5068.80 4 2402.65 9 1338.08 3 1147.45 331.2 00 9541.4 57 8205 28 7071.2 05 4258 53 1978 82 1604.6 58 922.8 22

-69-

在模擬設計 E 中，我們也將背景流量使用 Greedy UDP、Greedy TCP 以及 UDP 與 TCP 混合流量的模擬案例加入模擬。模擬實驗所得到的 Spruce 量測結果整理如表 49、表 50 及圖 30、圖 31。

觀察量測結果發現，在 Greedy UDP 的背景流量下，Spruce 無法正 確的進行網路可用頻寬量測，量測結果會錯誤的認定當時可用頻寬尚 有 60-95%；而在 Greedy TCP 或 UDP 混合 TCP 的背景流量，不論當時實 際加載的背景流量大小為何，Spruce 原設計所量測出的可用頻寬都只 有 10-15%；而我們改良對量測結果評估方式後的實作所測出的網路可 用頻寬則大約在當時 TCP 流量的一半左右，我們認為由於 TCP 具有流 量控制的特性，因此我們改良後的實作所得到的結果應該較原設計的 結果合理。

表 49、網路分類 A—模擬設計 E—背景流量類型 G、H、I 之模擬結果

網路分類 A 模擬

設計

E 背 景 流 量

類型

G、H、I C (kbps) 100000

已 使 用 頻 寬 分 類 / 背 景 流 量 類型

可 用 頻 寬 (kbps)

(1)組別 0 實 際 可 用

頻 寬

(kbps)

(2) 組 別 0 量測結 果 (kbps)

組別 0 量 測 結 果 標 準差

(3)組別 1 實 際 可 用

頻 寬

(kbps)

(4) 組 別 1 量測結 果 (kbps)

組別 1 量 測結果標 準差

差 異

=|(1)-(2)|

減

|(3)-(4)|

G / G 0 7666.525 62146.4 34724.95 7660.958 66475.6 37169.09 -4334.77 G / H 0 9324.239 16999.2 8821.821 9324.45 46863.2 6977.222 -29863.79 G / I 0 58282.65 11744.2 8715.725 58284.72 40061 2532.881 28314.73

圖

圖 30、網路路分類 A——模擬設計

-70-計 E—背景景流量類型型 G、H、I 之模擬擬結果圖

已 使

2 293.856 4 716.56 6 201.91

計 E—背景

6 931.623 6 1086.21 9 5900.92

景流量類型

36 9330.4 17 4810.6 21 4692.8

型 G、H、

-72-

5.6.6 模擬設計 F 之結果-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 F 的設計目的是希望探討在量測過程中可用頻寬變化對於 量測結果的影響。我們的模擬設計使用各種不同的背景流量類型，討 論量測過程中平均頻寬使用率為 50%，但可用頻寬在量測期間會發生變 動的情境。在量測開始的前三秒，我們加載 25%頻寬使用率的背景流量，

三到六秒則提高背景流量至頻寬使用率的 75%，六秒之後則維持在頻寬 使用率的 50%，藉由這樣的設計來了解頻寬變動對於量測結果的影響。

我們將模擬設計 F 的實驗結果整理如表 51、表 52、圖 32 及圖 33。

在使用網路分類 A 的模擬案例中，相較於原 Spruce 設計，使用我們改 良後的 Spruce 實作對於網路可用頻寬量測結果的正確性提升了 7.42%；

同樣的，在使用網路分類 B 的模擬案例中，使用我們改良後的 Spruce 實作所得到的量測結果正確性也提高了 8.27%。在前述模擬案例 E 中，

我們改良後的實作在背景流量為已使用頻寬約 50%時，量測結果的誤差 大約在 3-12%，但在模擬設計 F 中，量測結果的誤差通常在 11-18%之 間，顯然在量測過程中頻寬發生變動的情形會降低 spruce 量測結果的 準確性。

表 51、網路分類 A—模擬設計 F—背景流量類型 A、B、C、D、E 之 模擬結果

網路分類 A 模擬

設計

F 背 景 流 量

類型

A、B、C、

D、E

C (kbps) 100000

背 景 流量

可 用 頻 寬 (kbps)

(1)組別 0 實 際 可 用

頻 寬

(kbps)

(2) 組 別 0 量測結 果 (kbps)

組別 0 量 測 結 果 標 準差

(3)組別 1 實 際 可 用

頻 寬

(kbps)

(4) 組 別 1 量測結 果 (kbps)

組別 1 量 測結果標 準差

差 異

=|(1)-(2)|

減

|(3)-(4)|

A 50000 48224.16 27474.2 4336.734 48224.27 30750.8 1088.299 3276.49 B 50000 48282.51 19632.2 3990.515 48282.71 37002.4 2236.403 17370.01 C 50000 60539.52 43914.2 896.8897 60539.5 42708 362.3796 -1206.18 D 50000 43430.82 17658.6 844.3917 43430.87 29133.2 2665.961 11474.55 E 50000 56984.4 36314.4 627.463 56984.4 42489.8 1456.839 6175.40 結果： 平均差異 7418.05

差異% 7.42%