5. 基礎實驗分析
5.2 無線網路實驗
在本節中，我們將會說明在無線網路環境下，模擬實驗的參數以及網路節點的基本 設定，並在 5.2.2 中比較泛流式廣播，SBA 演算法、戳記法與預先戳記法在訊息總量靈 的改善效果。另外也會針對廣播節點節省比例、網路空間大小、傳輸範圍、資料長度與 傳輸時間實驗進行分析，並討論不同演算法在覆蓋率的部分的影響。
5.2.1 實驗設定 實驗設定 實驗設定 實驗設定
在無線網路的模擬實驗中，我們同樣使用了 NS2 做為模擬的環境，並且使用了 IEEE 802.11 作為 MAC 層的協定，網路的基礎大小為 1,000,000m2的空間中，節點個數由 25 到 29，每個節點的傳輸範圍為 250m。節點與節點之間的頻寬設為 1Mb/s，封包中的資 料大小則設為 512bytes。我們可透過表 5-12 查詢相關的參數與其意義。
表 表
表表 5-12 無線網路實驗參數設定無線網路實驗參數設定無線網路實驗參數設定無線網路實驗參數設定
5.2.2 節點減少傳輸比例 節點減少傳輸比例 節點減少傳輸比例 節點減少傳輸比例
在本節的實驗中，我們會針對泛流式演算法，自我修剪泛流式廣播，可調變廣播演 算法(SBA)，戳記法與預先戳記法等演算法進行實驗，網路的大小預設為 1,000,000m2， 節點數最小由 32，倍數遞增至 512 個節點，節點的分佈為隨機散佈。圖 5-18 為在基礎 設定下，網路中的節點廣播訊息百分比，我們以泛流式演算法中，需進行廣播的節點數 為 100%，並與其他演算法做比較。由圖中可以看出，泛流式演算法與自我修剪泛流式 演算法，及基本戳記法在無線網路中所達到相近，幾乎沒節省到節點的廣播。而進階戳 記與 SBA 的效果接近，且在節點分佈較為稀疏時，效果較為明顯，當節點變得稠密時，
節省的效果相對的下降。而混合戳記法則是明顯的改善了無線網路中節點節省廣播的效 果。而預先戳記法則略優於混合戳記法的效果。由圖中可得知，預先戳記法比起泛流式 演算法，自我修剪泛流式廣播，可調變廣播演算法(SBA)有著良好的改善效果，而相對 於混合式戳記法，也有著 5%~12%的改善能力
圖 5-19 為各種演算法在進行訊息傳遞時，撞碰發生的機率百分比。我們一樣以泛 流式演算法做為 100%的機率。預設的訊息長度皆為一個封包可承載的資料長度 256Bytes。可以由圖中看出，碰撞率的發生主要與網路中的訊息數量有關，也就是需要 廣播的節點越多，發生碰撞的機率越大。
參數 參數敘述 值
Simulator 模擬器版本 NS-2 v2.35
MAC Layer Protocol MAC 網路協定 MAC 802.11
N 節點總數量 25≤N≤29
Transmission Range 傳輸範圍 250m
Network Size 網路空間 1,000,000m2
Data Size 封包大小 512 Bytes
Bandwidth 連線頻寬 1Mb
由於泛流式演算法與基本戳記法有著同樣的效果，且由圖 5-18 中可看出自我修剪
Ratio of Forwarding Nodes
Number of Nodes
BF SP SBA Basic
Advance Hybrid Pre
圖圖圖
Ratio of Collision
Number of Nodes
BF SP SBA Basic
Advance Hybrid Pre
圖 圖
圖圖 5-19 訊息碰撞機率與節點關係圖訊息碰撞機率與節點關係圖訊息碰撞機率與節點關係圖 訊息碰撞機率與節點關係圖
0%
62500 125000 250000 500000 1000000
Ratio of Forwarding Nodes
Network Size(m2)
BF SP SBA Basic
Advance Hybrid Pre
圖 網路空間大小從 62500m2、125000m2，250000m2，500000m2到 1000000m2。實驗結果 如圖 5-20 所示，泛流式演算法、自我修剪泛流式與基本戳記法沒有節省到任何節點的 廣播，而混合式戳記法與預先戳記法在不同的網路空間大小中，仍維持著極佳的節點廣
播節省能力。而預先戳記法在節點數量較多時，效果會略優於混合戳記法，在 512 節點 時，大約改善了 5%左右的節點廣播。由圖 5-20 中我們可以得知，SBA 與基本戳記、
進階戳記等方法，皆會隨著網路中的節點數增加而快速地降低能力，而混合戳記法與預 先戳記法則較不受到節點數增加的影響。
圖 5-21 為 512 節點下，在不同網路空間大小中，各種演算法的碰撞情況。以泛流 式演算法為 100%的基準，由圖中可以看到，自我剪修泛流式廣播與基本戳記法的節點 廣播節省能力相近，且因記錄了沿途的節點資訊，可以防止訊息回流，發生碰撞的情況 較泛流式良好。SBA 與進階戳記法之間的節點節省比例與碰撞機率，也可透過圖 4-2 及圖 5-21 可發現結果相互呼應。
預先戳記法的碰撞機率受到節點廣播節省能力的影響，在預先戳記法中，網路中僅 需要少部分的節點廣播即可，因此發生碰撞的機率也相對應的變小，僅 3%的節點在廣 播訊息時發生了碰撞。改善幅度大幅地超越 SBA，與混合戳記法相近，約比混合戳記 法改善了 3%左右的碰撞發生的機率。我們實驗並分析在不同的網路空間大小中，各種 不同的演算法是否能維持良好的覆蓋率，結果如表 5-14 所示。經由實驗得知，在不同 的網路空間下，大部分的節點都能收到訊息，僅極少部分的節點因分佈或網路連接的問 題，以至於無法接收訊息，平均覆蓋率達 99%以上。
0%
20%
40%
60%
80%
100%
62500 125000 250000 500000 1000000
Ratio of Collisions
Network Size(m2)
BF SP SBA Basic
Advance Hybrid Pre
圖圖
圖圖 5-21 碰撞比例與網路空碰撞比例與網路空碰撞比例與網路空間大小關係圖碰撞比例與網路空間大小關係圖間大小關係圖 間大小關係圖
表 表
表表 5-14 空間大小與覆蓋率表空間大小與覆蓋率表空間大小與覆蓋率表空間大小與覆蓋率表
Network Size BF SP SBA Basic Advance Hybrid Pre
62500 99% 100% 100% 100% 100% 99% 99%
125000 100% 100% 100% 100% 100% 99% 99%
250000 100% 100% 100% 100% 100% 100% 99%
500000 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
1000000 100% 100% 100% 100% 100% 100% 99%