第四章 效能分析
4.4. 節點電力消耗量
Expression (29)
57
Expression (30)
Mobile IP
Expression (31) Mobile IP + NEMO
Mobile IP + NEMO 中，各個移動節點不發送換手流程相關的控制訊息，故移動節點 電力消耗量如 Expression (32)所示。而 MRBody除了接收並轉送移動節點的感測資料外，
在換手階段會分別傳送與接收兩個控制訊息，分別為 Rtr. Sol、Rtr. Adv、BU 與 BA。故 MRBody的電力消耗量如 Expression (33)所示。
MNN
DataTransm issionTime s EC
DT
Expression (32)
Expression (33)58
PMIPv6
PMIPv6 中，各個移動節點的電力消耗量如 Expression (34)所示，其中移動節點在換 手階段分別傳送與接收一個控制訊息，分別為 Rtr. Sol 與 Rtr. Adv。
Expression (34)
PMIPv6 + NEMO
PMIPv6 + NEMO 中，各個移動節點不發送換手流程相關的控制訊息，故移動節點電 力消耗量如 Expression (35)所示。而 MRBody除了接收並轉送移動節點的感測資料外，在 換手階段會分別傳送與接收一個控制訊息，分別為 Rtr. Sol 與 Rtr. Adv。故 MRBody的電力 消耗量如 Expression (36)所示。
MNN
DataTransm issionTime s EC
DT
Expression (35)
Expression (36)
PMIP-MIP
PMIP-MIP 中，各個移動節點的電力消耗量如 Expression (39)所示。其中移動節點在 Intra-LMA 換手階段分別傳送與接收一個控制訊息，分別為 Rtr. Sol 與 Rtr. Adv；在 Inter-LMA 換手階段分別傳送與接收兩個控制訊息，分別為 Rtr. Sol、Rtr. Adv、BU 與 BA。
電力消耗量分別如 Expression (37)與 Expression (38)所示。
CT CR
Expression (37)59
Expression (38)
MNN
IntraMNNLMA 1
InterMNNLMA Expression (39) Proposed Scheme
在本論文提出的方法中，各個移動節點不發送換手流程相關的控制訊息，故移動節 點電力消耗量如 Expression (40)所示。而 MRBody除了接收並轉送移動節點的感測資料外，
無論在 Intra-LMA 或 Inter-LMA 換手過程中，MRBody 皆不參與發送換手控制訊息，故 MRBody的電力消耗量如 Expression (41)所示。
MNN
DataTransm issionTime s EC
DT
Expression (40)
DT DR
MR
DataTransm issionTime s EC EC
Body
Expression (41)C. 實驗結果：
如 Figure 37 ~ Figure 40 為觀察感測資料傳輸間隔時間分別為：5、10、30、60、120、300 秒時，對於移動節點與 MRBody電力消耗量的影響，其中橫軸為資料傳輸間隔時間(TDT_Interval)，
縱軸為電力消耗量。在 Figure 37 ~ Figure 39 可發現使用 NEMO 概念與未使用 NEMO 概念的 方法在移動節點耗電量的差別，主要原因為未使用 NEMO 概念則移動節點會察覺在不同的服 務範圍移動。其中 Mobile IP 每次換手時需傳送與接收 Rtr. Sol、Rtr. Adv、BU、BA 控制訊息；
PMIPv6 僅需要傳送接收 Rtr. Sol 與 Rtr. Adv；PMIP-MIP 則在 Intra-LMA Mobility 傳送接收 Rtr.
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Sol 與 Rtr. Adv，Inter-LMA Mobility 傳送與接收 Rtr. Sol、Rtr. Adv、BU、BA 控制訊息。因此 在能源消耗上 Mobile IP＞PMIP-MIP＞PMIPv6。而 Mobile IP + NEMO、PMIPv6 + NEMO 與 Proposed 由於使用到 NEMO 概念，因此 MNN 不會發覺與參與火車列車在基地台間移動換手。
故其能源消耗僅與 MNN 資料發送頻率有關。從 Figure 40 為計算 MRBody的電力消耗量。由於 Mobile IP、PMIPv6 與 PMIP-MIP 並未使用 NEMO 概念，沒有 MRBody的設計，因此不參與討 論。當火車列車移動發生換手時，Mobile IP + NEMO 中 MRBody必須傳送與接收 Rtr. Sol、Rtr.
Adv、BU、BA 控制訊息；PMIPv6 + NEMO 需要傳送接收 Rtr. Sol 與 Rtr. Adv；提出的方法中，
MRBody不會察覺火車列生發生移動。故在 MRBody的能源消耗上 Mobile IP + NEMO＞PMIPv6 + NEMO＞Proposed Scheme。
Figure 41 ~ Figure 44 為觀察火車車速對 MNN 與 MRBody能源消耗的影響，表示在固定的 模擬時間內，火車列車行經的基地台越多，所需換手次數越多。Figure 41 ~ Figure 43 觀察到 未使用 NEMO 概念的 MNN 能源花費與火車車速成線性正比關係；Figure 44 亦可發現當火車 車速變快時，Mobile IP + NEMO 與 PMIPv6 + NEMO 之 MRBody在固定時間內的能源消耗亦越 高，但本論文提出的方法由 LMATrain（MRTrain）執行換手程序，MRBody不會發覺和參與基地 台間移動換手，因此能源消耗不受影響。
Figure 45 ~ Figure 48 為計算各種大小的基地台通訊範圍對電力消耗的影響，亦即在固定 的模擬時間內，MNN 與 MRBody所花費的電力消耗量。由 Figure 45 ~ Figure 47 觀察得知，當 基地台通訊範圍大小越小，亦即基地台相隔距離越小，模擬時間內換手次數越多時，未使用 NEMO 概念的 MNN 能源消耗越高；由 Figure 48 亦可發現當換手次數變多時，Mobile IP + NEMO 與 PMIPv6 + NEMO 之 MRBody能源消耗亦越高，但本論文提出的方法之 MRBody不會 發覺與參與基地台間移動換手，因此能源消耗不受影響。
Figure 49 ~ Figure 52 為計算各種大小的基地台通訊範圍重疊區大小對能源消耗的影響，
亦即在固定的模擬時間內，MNN 與 MRBody所花費的能源。當通訊範圍覆蓋區變大，則基地 台與基地台的距離變小，模擬時間內換手次數變多時，未使用 NEMO 概念的 MNN 能源消耗
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越高；Mobile IP + NEMO 與 PMIPv6 + NEMO 之 MRBody能源消耗亦越高，但本論文提出的方 法之 MRBody不會發覺與參與基地台間移動換手，因此能源消耗不受影響。
Figure 37 : Energy Consumption of MNN for Various Interval (ρ = 0.2)
Figure 38 : Energy Consumption of MNN for Various Interval (ρ = 0.5)
Figure 39 : Energy Consumption of MNN for Various Interval (ρ = 0.8)
Figure 40 : Energy Consumption of MRBody for Various Interval
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Figure 41 : Energy Consumption of MNN for Various Velocity (ρ = 0.2)
Figure 42 : Energy Consumption of MNN for Various Velocity (ρ = 0.5)
Figure 43 : Energy Consumption of MNN for Various Velocity (ρ = 0.8)
Figure 44 : Energy Consumption of MRBody for Various Velocity
63
Figure 45 : Energy Consumption of MNN for Various BS Communication Range (ρ = 0.2)
Figure 46 : Energy Consumption of MNN for Various BS Communication Range (ρ = 0.5)
Figure 47 : Energy Consumption of MNN for Various BS Communication Range (ρ = 0.8)
Figure 48 : Energy Consumption of MRBody for Various BS Communication Range
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Figure 49 : Energy Consumption of MNN for Various Overlay Region (ρ = 0.2)
Figure 50 : Energy Consumption of MNN for Various Overlay Region (ρ = 0.5)
Figure 51 : Energy Consumption of MNN for Various Overlay Region (ρ = 0.8)
Figure 52 : Energy Consumption of MRBody for Various Overlay Region
D. 小結：
本組實驗可從 MNN 電力消耗量觀察到，使用 NEMO 機制可以使得 MNN 減少大量的電 力消耗。而從 MRBody的電力消耗量可以觀察到 Host-Based 與 Network-Based 耗電量的差異：
PMIPv6 + NEMO 的 MRBody不用自行發送更新註冊訊息給 LMA，因此電力消耗比 Mobile IP +
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本節實驗目的為觀察各種不同的移動性網路管理方法，從外部節點 CN（Corresponding Node）傳送資料給移動節點（MNN）所需的傳輸延遲時間。
B. 流程方法：
封包傳輸延遲時間計算公式如 Expression (42)所示[5, 22-24]。其中 Processing Delay Time 為檢視封包表頭並決定送往哪個介面以及 Check-Bit 錯誤檢測的時間；Queuing Delay 為封包 在佇列中等待被傳送的時間，與當前壅塞（Congestion）程度有關，而每個封包的 Queuing Delay Time 較為複雜難以估計，故本論文中暫忽略不計；Transmission Delay（TDT_T）為傳送整個封 包所需的時間，即為封包大小（Packet Size）除以網路頻寬（Bandwidth）；Propagation Delay 為在傳輸介質中，從來源端傳播至目的端的時間，與傳播距離與傳輸介質有關。公式為：傳 輸距離（D）除以波的傳播速率（Wave Propagation Speed，Denote as S），其中在無線網路中 S = C（光速= 3×108 m/s），在有線網路中 S = 0.59 ~ 0.77C，如 Table 9 [22]。由於 Processing Delay 與 Propagation Delay 相較於 Transmission Delay 相當小[5]，因此本論文僅計算 Transmission Delay 做為比較的依據。其中資料由來源節點傳送至目的節點的傳輸延遲時間計算方式如 Expression (43)所示。
Delay
Expression (42)