速率調整(Rate Adjustment Management)

在這一節中，我們將介紹我們所提出的方法中速率控制的部分，當我們已經啟動InB

之後，如果擁塞的情況來是沒有減緩下來，我們就要進行第二階段的擁塞控制－速率控

制(Ra)。首先，我們要先計算從群集 i 的上游－即群集x到群集 i 的傳輸容量，由於當發

生congestion時，封包會把節點裡的剩餘的Buffer填滿，所以在群集 i 的Head node就必須

要估算當發生擁塞時，上游的群集x的Buffer量是否可以去應付無法傳送出去的封包

另外，我們要去計算在群集 i 中潛在可能的容量，原因是因為我們要知道在群集 i

Remaining potential capacity (PPC )：_i'

i' i i

圖3-5 ACCP控制流程圖(1)

圖3-6 ACCP控制流程圖(2)

第四章 模擬研究

4.1 模擬環境

在這一節中，我們將會說明我們的模擬環境，我們的模擬程式是使用Matlab來撰

寫；在傳送速率和Buffer容量的不同下，我們想觀察封包的遺失率，並比較某一節點若

使用了InB 及Ra以及把上述兩種方式結合的ACCP的效果，最後我們再把我們所提出的

方法與InS和HCCP比較。在傳送速率不同的模擬中，我們設定最高和最低的資料速率分

別為每秒11個和每秒3個封包，傳出時間則為每秒間5個封包，Buffer容量為5個封包，模

擬時間為三百秒。而在Buffer容量不同的情況下，我們設定最高和最低的Buffer容量分別

為12和6個封包，傳入的資料速率為每秒11個封包，傳出的資料速率則為每秒5個封包，

模擬時間為三百秒，圖4-1為我們的模擬網路拓樸。

圖4-1 模擬環境網路拓樸

4.2 網內儲存模擬結果

在這一節中，我們將探討我所提出的擁塞控制－ACCP的方法中，InB的部分，在圖

4-2中，我們可以明顯的看到雖然InB可以幫助我們暫時延緩擁塞的情形，但是只要傳入 和傳出的速率差距很大時，便會開始丟棄大量的封包，以至於無法將封包遺失率壓低；

而在圖4-3中，我們可以看到雖然增加Buffer容量可以降低，但是在節點中是無法一直增 圖4-2 InB傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-3 InB Buffer容量不同封包遺失率比較圖

加Buffer容量的，所以我們需要用速率控制來再降低封包遺失率。

4.3 速率控制模擬結果

在圖4-4和圖4-5中，我們可以看到採用速率控制在封包遺失率上可以降低許多，但

是這樣的做法會使得上游節點的傳出速率被迫降低，將會使得擁塞的情形會一直往上游

節點蔓延，而導致到最後可能整個無線感應器網路都會陷入擁塞的情況，所以我們需要

InB在發生擁塞之前就能夠先儲存傳送節點裡過多的封包，讓使用速率控制後的上游節 點的擁塞情形不會太過於嚴重。我們依照BufferSize的不同，把Ra依照Buffer Size量為5、

8、11三組不同的容量，在傳入速率不同的條件下去比較，其結果如圖4-6。

圖4-4 Ra傳入速率不同封包遺失率比較圖

在圖4-6中，我們可以看出在Buffer Size量為5、8、11時，封包的遺失率其實差異不

大，其原因是在速率控制中，只要節點裡的容量一旦發生不足時，即會通知上游節點把

網路流量降低，以減少封包的遺失。

我們把節點的buffer容量分別調整為5、8、11去分別執行模擬，其結果顯示於圖4-7、

4-8、4-9，我們可以看出，在節點的buffer容量為5的時候，其封包的遺失率大約在1.9到 2之間，而在節點的buffer容量為8、11時，我們可以看出封包遺失率只有稍微的差異，

是因為在節點的buffer容量調整為8之後，節點裡面的buffer就比較可以去容納過多的封

包，因此，在節點的buffer容量為8、11時，封包遺失的現象差距不大。

圖4-5 Ra Buffer Size容量不同下封包遺失率比較圖

從上面的模擬結果我們可以看出來在速率控制的過程中，Buffer Size的容量會影響

到封包遺失的程度不高，因為在速率控制的過程中，只要一超過Buffer Size的容量就會

通知上游節點降低傳送速率，所以Buffer Size的容量會影響到去啟動Ra的時間，對於封

包遺失的程度影響不多。

圖4-6 Ra在Buffer不同與傳入速率不同下封包遺失率比較圖

圖4-7 Ra在Buffer為5時與傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-8 Ra在Buffer為8時與傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-9 Ra在Buffer為11時與傳入速率不同封包遺失率比較圖

4.4 ACCP 模擬結果

在圖4-10中，我們把兩種擁塞控制的方式結合起來，我們看到在我們所提出的擁塞

控制方法－ACCP中，封包的遺失率雖然只有小幅度的減少，但是對於傳送節點裡的擁

塞程度及上游感應器節點的擁塞卻有顯著的幫助，而在圖4-11中，我們可以看到無論

Buffer容量增加多少，封包的遺失率始終都保持在0到2之間。

4.5 綜合比較

圖4-10 ACCP傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-11 ACCP Buffer容量不同封包遺失率比較圖

在這一節中，我們把ACCP與InS和HCCP相互做模擬比較。由圖4-12和4-13中，我們

可以看出ACCP能夠比InS更能夠去控制封包的遺失率，雖然在圖4-12中，我們可以發現

增加Buffer的容量可以幫助InS降低封包遺失率，但是卻沒有對其網路流量做控制，所以

整體下來的封包遺失率很高；而在ACCP中，由於我們在群集儲存中加入了速率控制，

所以能夠比InS更有效率的去控制擁塞。

在圖4-14和圖4-15中，我們可以發現ACCP能夠小幅度改善HCCP的封包遺失率，由於

圖4-12 ACCP與InS傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-13 ACCP與InS的Buffer容量不同封包遺失率比較圖 圖4-14 ACCP與HCCP傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-15 ACCP與HCCP的Buffer容量不同封包遺失率比較圖

我們在速率控制中加入群集儲存的觀念，所以我們能夠延緩去啟動速率控制的時間，同

時也延緩造成上游群集發生擁塞的時間，由圖4-15我們可以看出單一節點下與群集的容

量下，封包遺失率有顯著的改善。

我們把單一節點、InS、HCCP與ACCP一起比較分析，如圖4-16、圖4-17，我們可以

看出ACCP在傳送速率不同下，可以比InS、HCCP更有效率的去控制擁塞的情況，而在 圖4-16 ACCP與InS、HCCP以及單一節點在傳入速率不同封包遺失率比較圖

圖4-17 ACCP與InS、HCCP以及單一節點在容量不同封包遺失率比較圖

比較buffer容量不同的情況下，我們可以發現，雖然ACCP只比HCCP能夠稍微改善擁塞

的情況，但卻能夠大幅改善InS的封包遺失。

第五章

storage management)，去做網內儲存，這可以暫時地緩衝短時間的過多的封包。但是當 群集裡的儲存節點也無法再容納過量的封包時，速率控制就啟動讓流量減緩下來，並且

HCCP方法還好，在封包遺失率有小幅度的改善，因此也驗證所提出的方法之正確性與 有效性。

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