第五章 模擬結果與效能分析
5.2 結果與分析
圖 5-1 呈現了三種換手策略在不同的移動速度下所造成的換手 延遲，我們可以看出 MN 在不同的移動速度下，選擇性掃描演算法將 平均的換手延遲都降低到只有原本 IEEE 802.11 標準的 37％ - 40％
左右，但幾乎保持在 100 ms 以上的延遲對於某些需要無縫式的 (
seamless
)應用服務仍然有所不足，例如在文獻[28]之中就指出 VoIP 的使用環境下不容許存在超過 50 ms 的換手延遲。而對於主從式合作機制的量測情形，我們可以發現平均換手延遲
降低到僅僅只需 13 ms 左右而已，這也使得 VoIP 的服務品質得以確 保。而會有如此明顯的改善其實並不使人意外，主要的原因就在於佔 有 90％以上影響因素的探測延遲已經被我們所提出的主從式合作機 制所消除了。
圖 5-1：三種換手策略在不同的 mobility 下所產生的平均延遲
另一個值得我們注意的是 MN 的移動速度對平均換手延遲的影 響，從圖 5-1 中的 IEEE 802.11 標準與選擇性掃描演算法都出現了類 似的情形即“當 MN 的 mobility 上升到一定程度時，平均的換手延遲 會出現些許的下降＂，我們對此一特殊的現象所能想到的合理解釋
為：隨著 MN 移動速度的逐漸提高，其與 AP 間所傳輸之管理訊框的遺 失情形就會越來越嚴重，因此 MN 在進行換手過程中可能會發生“由 於在 MinChannelTime 的時間內收不到 AP 所回傳的探測回應訊框就直 接切換到下一個通道進行探測，即便 MN 可能會在 MaxChannelTime 結 束前收到探測回應訊框＂的狀況，因此探測延遲反而會因為 IEEE 802.11 對媒介存取控制的機制而降低；相反地，當 MN 的移動速度較 為緩慢時反而能順利地與 AP 互相傳輸管理訊框，進而使單一通道的 等待時間從 MinChannelTime 延長到 MaxChannelTime；另外可想而知 的是隨著 mobility 的提高，MN 能順利換手的機率必定會逐漸降低，
但由於我們將模擬的結果著重在 mobility 對平均換手延遲的影響 上，因此這部分將不做更深入的討論。
基於 MC 所轄的 WLAN 已達穩態的條件下，因此幾乎不須進行掃描 的主從式合作機制在換手延遲的改善上有著相當不錯地表現，但當 MN 的 mobility 到達一定程度時，同樣可能會使 MN 與新 AP 間的管理 訊框產生遺失，此外由於優先權快取會使用計時器來限制重新連結延 遲的時間，因此有可能會造成 MN 在限定的 6 ms 內無法與 RSSI 最高 的 AP 完成重新連結，使得 MN 須對第二順位的 AP 再次執行相同的動 作，這也稍微地導致了換手延遲的增加。
最後我們提高 MC 所轄網域內的 AP 的密度(
density
)，並在固定 MN 移動速度的情況下觀察不同的 AP 數量對換手延遲所產生的影響，而相關的結果依 MN 的移動速度(1 m/s、10 m/s 與 15 m/s)分別顯示 在圖 5-2、圖 5-3、及圖 5-4 中。從 IEEE 802.11 標準與選擇性掃描 演算法中我們可以看出在相同的 mobility 下，由於 AP 數量的上升使 得 MN 在 MinChannelTime 中收到 AP 回送之探測回應訊框的機率提 高 ， 因 此 MN 在 單 一 通 道 的 等 待 時 間 也 會 因 此 而 延 長 至 MaxChannelTime，進而使得換手延遲相應地升高。
圖 5-2：三種換手策略在不同的 density 下所產生的平均延遲 (此時 MN 的 mobility 為 1 m/s)
mobility of MN = 1 m/s
此外當 MN 的移動速度提高到 10 m/s 與 15 m/s 的時候，IEEE 802.11 標準與選擇性掃描演算法的平均換手延遲仍舊會有稍微下滑 的現象，而這也符合我們之前所預測的結果。
另一方面，主從式合作機制對平均換手延遲的改善上並未因 AP 數量的上升而受到太大的影響，依舊維持著相當不錯的水準；但也由 於 MN 內部的 cache 容量有限，而在無法儲存所有 AP 之相關資料的情 況下會因為 FIFO 替換策略而將未來可能再度使用的資訊予以清除，
如此一來 cache miss 的可能性就會隨著 AP 數量的上升而提高，進而 使得 MN 在執行換手過程時可能必須先向 MC 下載最新的相關資訊，但 相較於動輒高達數百毫秒的換手延遲，這僅僅數毫秒的額外負擔並不 是本論文所探討的重點。
圖 5-3：三種換手策略在不同的 density 下所產生的平均延遲 (此時 MN 的 mobility 為 10 m/s)
圖 5-4：三種換手策略在不同的 density 下所產生的平均延遲 (此時 MN 的 mobility 為 15 m/s)
mobility of MN = 10 m/s
mobility of MN = 15 m/s
第六章
結論與未來展望
在本篇論文中我們為了要降低換手延遲，因此我們提出了所謂的 主從式合作機制(client-server cooperative mechanism)來替代 IEEE 802.11 標準的換手程序；內文中我們詳細地敘述整個換手的流 程並且說明了如何大幅地降低因換手所產生的延遲，而從模擬的數據 可看出我們得到了原先預期的結果；當 MN 的移動速度低於 15 m/s 時，我們藉由使用優先權快取(圖 4-4)成功地將平均換手延遲降低到 只有 13 ms 左右(圖 5-1)。
在我們的方法中關於快取所使用的 FIFO 替換策略，雖然在製作 上較為簡單但實際上在眾多的選擇中並非是最佳的替換策略；其他可 用來提升快取命中率(
hit rate
)的替換策略有最近最少使用(least
recently used
簡稱 LRU)、二次機會(second-chance
)以及改良式二 次機會(enhanced second-chance
)...等等，這些都是可以使整體效 能再往上提升的可能方法。此外對於換手對象的選擇上我們還有相關的考量，譬如擁有最佳 RSSI 的 AP 未必會是最好的換手對象，原因在於信號較強的 AP 所處 的 channel 可能比信號較弱的 AP 要來得擁擠，也就是 MN 不易取得通 道的控制權來進行傳輸；因此若能把 AP 的負載狀況一起作為選擇換 手對象時的考量，則對於使用者的 QoS 應該會有正面的幫助。
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作者簡介
個人資料
姓名：邱裕文 (Yu-Wen Chiu) 生日：民國 67 年 10 月 29 日 出生地：台灣省台北縣
求學過程
95 年 7 月 畢業於國立台灣科技大學 電子工程研究所 90 年 6 月 畢業於私立中原大學 電子工程系