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隨意路徑移動的行動節點的效能分析

在這一小節中,我們藉由隨意路徑移動模型(Random Waypoint model),

來選擇任意的速度任意的方向去移動,在這模型下,我們將針對不同節點數 以及不同的平均速度為橫軸,探討 LMA、DMAC 以及 IEEE 802.11 的整體 傳輸效率、資料封包傳輸延遲以及控制封包負載。

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Number of Nodes

Throughput (Kbps)

LMA−DB

Velocity (m/s)

Throughput (Kbps)

LMA−DB LMA DMAC 802.11

圖十九:隨意路徑移動模型下根據不同平均速度的整體傳輸效率(節點數=10)

首先是圖十八以及圖十九,整體傳輸效率的比較,我們所提出的已知位 置以及移動性的媒介收發控制層通訊協定將會分成有使用方向性信標的

LMADB(Location and Mobility Aware with Directional Beacon, LMA-DB)以及 沒有使用方向性信標的 LMA,使用方向性天線的 LMA 以及 DMAC 通訊協

Number of Nodes

End to End Delay (s)

5 10 15 20 25

Velocity (m/s)

End to End Delay (s) 加,所以方向性網路配置向量(Directional Network Allocation Vector, DNAV) 就顯得很重要,可以減少不必要的碰撞。從圖二十一來看,很明顯的高速之 下會使得傳輸延遲大幅地增加,尤其是使用方向性天線,更容易受到速度的 影響,可是藉由預測位置的機制,我們可以減緩資料封包傳輸延遲受速度的 影響,可以更有效率地傳送封包,當然有效率地避免碰撞也是可以抗拒快速 移動的環境所帶來的影響。

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Number of Nodes

Numbers of Control Packets/Successful Data Packets

LMA−DB

Velocity (m/s)

Numbers of Control Packets/Successful Data Packets

LMA−DB LMA DMAC 802.11

圖二十三:隨機路徑移動模型下不同平均速度的控制封包負載(節點數=10)

圖二十二考慮的是每傳送一個資料封包需要使用多少個控制封包,也就 是控制封包負載(Control Packet Overhead),如圖二十二所示,當 LMA 不使 用方向性信標的時候,只是把位置資訊附加到控制封包,並沒有多傳送控制 封包,所以控制封包的數目不會增加,再加上 LMA 藉由方向性聆聽的機制 比較不會產生碰撞,所以也不需要重送多餘的控制封包。如果是使用方向性 信標的 LMA-DB,雖然會有著比較好的整體效能表現,但是卻會在改變位 置或是改變移動速度的時候發送額外的控制封包,因此會增加整體的控制封 包數目,然而這是不可避免的,為了較好的傳輸效能我們就必須犧牲一些控 制封包。

圖二十三中顯示,控制封包負載在速度提升的時候會大幅地上升,因為 整個隨意行動無線網路的可靠性會因為節點們快速地移動而下降,所以

DMAC 會因為遮蔽問題而必須一直重送控制封包,使得控制封包負載隨著 平均速度而直線上升,然而我們所提出的 LMA-DB 能提供比較穩定的通訊 連結,比較不會因為平均速度增加而受影響,然而必須使用額外的方向性信 標的控制封包,整體的控制封包如圖二十三所示,另外,IEEE 802.11 是使 用全方向性天線,因此沒有遮蔽問題,所以控制封包數目不會受到太大影響。

第四節

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