第三章 數值分析
3.2 網路修復時間(rehealing time)
3.2.2 Case 2
= { | > } +
= λ + 1
λ( + ) (3- 9)
由(3-8)式與(3-9)式,可得到訊息由 Src 傳送至 Dst 之時間,此時間總合 即為網路修復時間,再利用此 Case 發生之機率,如(3-6)式,可求得 Case 1 的 網路修復時間,如(3-10)式。
{ | > } = × { → | > 2 , > } + { → | > 2 , > }
= λ × 1
λ( + ) +
λ + 1
λ( + ) (3- 10)
3.2.2 Case 2
圖 3-4 Case 2 訊息傳送圖。車輛 Z 之定義為 Src 通訊範圍中西向車道最西邊 之車輛。(a)表示為 Src 通訊範圍中,對向車道有車,而該車所屬之車輛群集仍
送至 Z,再由 Z 傳至該群集最西邊之車輛 Z2,但無法立即傳至 Dst,訊息傳送方
函數,如(3-13)式。
圖 3-5 Case 2 中,對向車道群聚長度延伸圖。車輛 Z 之定義為 Src 通訊範圍 中西向車道最西邊之車輛;Y 之定義為 Z 與 Src 之通訊範圍左緣之距離,為指數 分佈之隨機變數;U 之定義為 Z 與 Z 之西邊的第一輛車(即為車輛 Z2)之距離,
亦為指數分佈;V 為群集長度,定義於 3.1 節中。(a)表示為 Z 為該群聚最西邊 之車輛,即 Z 與 Z2 之間距大於 R。(b)表示為 Z 之西方仍一車可傳遞訊息,即 Z 與 Z2 屬於同一群集,且 Z2 為該群集最西邊之車輛,Z2 無法與 Z3 通訊。(c)
表示為 Z 之西邊仍有至少兩車可傳遞訊息,亦即 Z2 之西方還有延伸之群集長度 V。
( |Case 2) = 1 − 0 < < 2
0 ℎ
(3- 12)
(s | > ) = s > 0
0 ℎ (3- 13)
( ) = > 0
0 ℎ (3- 14)
3.2.2.1 Case 2.1 = 0
圖 3-6 Src 與 Dst 之通訊範圍無相互交集之示意圖。車輛 Z 之定義為 Src 通訊 範圍中西向車道最西邊之車輛;(a)表示為 Z 位於 Src 之西側通訊範圍 R 內;(b)
則表示 Z 位於 Src 之東側通訊範圍 R 內。
先由導致 Case 2.1 情況之機率思考,換句話說,此情形發生在 Src 通訊範圍
R,此時 U 之討論亦如非交集所述,如(3-18)式。
, = ( |Case 2) ∙ (s | > ) s (3- 17)
,
= ( |Case 2) ∞ ( )
′ ∙ (s | > ) s (3- 18)
圖 3-7 Src 與 Dst 之通訊範圍相互重疊有交集之示意圖。
最後,可得到此 Case 2.1 中,Src 通訊範圍中之對向車道存在一車 Z,而 Z 車為其所屬群聚中最西邊之車,且 Z 未能與 Dst 通訊之機率 ,為上述交集 與非交集之所有情形合併,即(3-15)式、(3-16)式、(3-17)式與(3-18)式之 總和,如(3-19)式。
= , + , + , + ,
=(3-15)+(3-16)+(3-17)+(3-18)
= ∞ (s | > )∙ ( |Case 2) s
+ ∞ (s | > )∙ ( |Case 2) ∙ ( ) s
∞
+ ( |Case 2) ∙ (s | > ) s
+ ( |Case 2) ∞ ( )
′ ∙ (s | > ) s (3- 19)
Case 2.1 之網路修復時間為訊息由 Z 傳至 Dst 之時間,如圖 3-6 與 3-7 中之粉 紅色雙箭號 D 所示,則 Z 進入 Dst 通訊範圍內所需動之距離為D = S − R + Y,
其網路修復時間可由(3-19)式與相對速度原理,得到其距離之期望值,如(3-20)
式。
E T , | > = 1 +
× ∞ (s − R + y) (s | > )
∙ ( |Case 2)
+ ∞ ∞ (s − R + y) (s | > ) ( |Case 2)
∙ ( ) s
+ ( s − R + y) ( |Case 2) ( s | > ) s
+ ∞ ( s − R + y) ( s | > )
′
∙ ( |Case 2) ( ) s } (3- 20)
3.2.2.2 Case 2.2 > 0
此環境中,車輛 Z 之西方至少還有一輛車可以傳送,如圖 3-5(b)與(c)
之 Z2,以確保N > 0,換句話說,在 Z2 西邊必定存一包含 Z2 之車輛群聚,而群 聚長度為 V,雖然有群集延伸訊息可傳送之距離,但仍必須滿足該延伸依然無法 與 Dst 通訊之條件。在此情況下,對 的範圍討論可由 R 至無窮大,這是因為在 0 到 R 的範圍中,在 Src 範圍內西向車道最西邊之車輛已定義為 Z,並於 3.2.2.1 節的N = 0 之 Case 中討論過,若 Z 車西邊仍存在一群集,則該群集中之任何一 車皆已位於 Dst 之通訊範圍內,此情況之網路修復時間為零,如圖 3-4(b),因 與前一節環境中定義相矛盾,故不應被包含在該 Case 計算之環境中。而在本節 中,為了分析 Case 2.2 之網路修復時間,必須針對 Z 車之位置進行討論,由 Z 車 之通訊範圍是否與 Dst 有交集,來作為判斷 Z2 位置之依據,機率分別為 , 及
, 。
當 Z 與 Dst 之通訊範圍未重疊,如圖 3-8(a),由於 Z2 往西延伸之群集仍不 可與 Dst 直接通訊,Z2 亦不能在 Dst 之通訊範圍內,因此,群集長度 V 之上限為 S − R − U,而 S 之範圍則介於 2R − Y與 ∞ 之間,U 與 Y 範圍之討論則如前一 節所述,機率 , 可表示為(3-21)式。
, = ∞ ( | > )
∙ ( |Case 2) ∙ ( ) ∙ ( ) ∙ s (3- 21)
若 Z 與 Dst 之通訊範圍有交集,由於 Z2 與 Dst 無法通訊,因此,U 之範圍 介於0~(S − R), S 之範圍則由 R~(2R − Y),而 V 之上限值與未交集之情況同
為 S − R − U,其機率 , 為(3-22)式。
, = ( | > ) ∙ ( )
∙ ( |Case 2) ∙ ( ) ∙ ( ) ∙ s (3- 22)
接著,可藉由合併上述兩機率式,(3-21)式與(3-22)式,可得到 Case 2.2 之機率 為(3-23)式。
= , + , (3- 23)
圖 3-8 Z 與 Dst 之通訊範圍相互關係圖。車輛 Z 之定義為 Src 通訊範圍中,西 向車道最西邊之車輛;(a)表示為 Z 與 Dst 之通訊涵蓋範圍無交集。(b)則表示
Z 位於 Dst 之通訊範圍涵蓋範圍重疊,綠色斜線部分為其交集範圍。
而 Case 2.25 之網路修復時間分析,採用對向車道最西邊之轉傳車進入 Dst