第四章 實驗模擬結果與分析
4.5 Freeway 移動模型下之效能表現
本文 提出的方法將會利用 4.3 節得到的權重係數結果和 AODV[27] 、 GPSR[28]、DGR[29]在 Freeway 移動模型中進行模擬比較，模擬參數設定如 Table 4.1。
4.5.1 車輛數目對封包到達率的影響
A.實驗設計與目的這組實驗主要的目的是量測在 Freeway 移動模型中資料封包可正確送達成 功的比例，而封包到達率越高表示能夠正確送達的資料封包數量越多，所以此值 越大越好。
B.實驗結果
在 Figure 4.13(a)中，由於 AODV 及 GPSR 是用於 MANET 的路由協定，因 此效果會比 DGR 和本文的方法差，尤其當節點移動速度提升時，更加顯現 MANET 路由協定效果會比 VANET 路由協定差。其中 AODV 是以 Hop Count 方
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式挑選 Next-Hop 節點，導致封包到達率的下降。另外，AODV 挑選 Next-Hop 節點沒有考慮資料傳輸的類型，所以挑選的節點未必是最佳接手節點，以至於斷 線較頻繁，傳送資料封包較易遺失；GPSR 則是在傳輸範圍內尋找離目的節點最 近的節點作為接手節點，因此可以使用較少 Hop 數，以減少封包遺失率。另外，
GPSR 透過節點位置資訊來尋找接手節點，在 VANET 環境中已提供節點位置資 訊下，效果會比 AODV 路由協定佳。DGR 因為只有考慮鏈結存活時間，對於有 頻寬需求的節點，較不能滿足其需求，以至於封包到達率下降，需要另外尋找合 適的接手節點，因此模擬結果比本研究方法差。在 Figure 4.13(b)中，是要觀察連 線數增加到 10 對時在較高資料流量負載的表現，結果顯示本文提出的方法也是 優於其他路由協定的表現；在 Figure 4.13(c)中，可看出資料傳輸類型為 FTP 時，
本文提出的方法效果會優於其他路由協定的結果。在 Figure 4.13(d)中，是要觀察 連線數增加到 10 對時在較高資料流量負載的表現，結果顯示本文提出的方法也 是優於其他路由協定的表現。
C.小結
對於在 Freeway 移動模型中，針對 QoS 類型為 CBR，連線數為 5 或 10 對時，
建議設定α=0.4；QoS 類型為 FTP，連線數為 5 或 10 對時，建議設定 α=1，可以 使本論文提出的方法效能表現較佳。本論文提出之研究方法，不僅針對需要頻寬 需求較多的應用評估出合適的接手節點，同時也會加入鏈結存活時間評估項目，
因此無論是 CBR 或 FTP 資料傳輸類型，皆能依 QoS 類型挑選最合適的節點作為 接手節點，以增加封包到達率。此外，因為本文提出的方法加入頻寬的考量，因 此在 Freeway 模型中，可以改善 DGR 只考慮鏈結存活時間之缺點。
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Figure 4.13(a)：Packet Delivery Rate v.s Number of Nodes(5 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.13(b)：Packet Delivery Rate v.s Number of Nodes(10 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.13(c)：Packet Delivery Rate v.s Number of Nodes(5 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
Figure 4.13(d)：Packet Delivery Rate v.s Number of Nodes(10 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
4.5.2 車輛數目對帄均延遲時間的影響
Packet Delivery Rate(%)
Number of Nodes AODV
Packet Delivery Rate(%)
Number of Nodes AODV
Packet Delivery Rate(%)
Number of Nodes AODV
Packet Delivery Rate(%)
Number of nodes AODV DGR GPSR Proposed
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B.實驗結果
在 Figure 4.14(a)中， AODV 是以 Hop Count 方式挑選 Next-Hop 節點，然而 AODV 挑選 Next-Hop 節點沒有考慮資料傳輸的類型，所以挑選的節點未必是最 佳接手節點，到目的節點勢必需要透過較多 Hop 數傳送，不僅造成封包到達率 下降，帄均延遲時間也隨之增加；GPSR 則是在傳輸範圍內尋找離目的節點最近 的節點作為接手節點，因此可以使用較少 Hop 數，不僅可以減少封包遺失率，
還因為以位置為基礎的路由方式，可更準確掌握節點位置資訊，避免帄均延遲時 間較長。但因為 AODV 和 GPSR 皆為 MANET 路由協定，因此在 VANET 環境 中效果會比 DGR 及本文提出的方法差，在 Freeway 移動模型中尤其明顯，因路 徑會頻繁斷裂，所以必頇面臨不斷重新尋找路徑，導致帄均延遲時間較差。DGR 因為只找鏈結存活時間長的節點，然而鏈結存活時間長的節點未必是頻寬足夠的 節點，不僅要重新尋找合適的接手節點，也造成資料必頇重傳而延遲抵達目的節 點的時間，本文提出的方法加入頻寬的考量，以改善此缺點，因此帄均延遲時間 較低。在 Figure 4.14(b)中，是要觀察連線數增加到 10 對時在較高資料流量負載 的表現，結果顯示本文提出的方法也是優於其他路由協定的表現；在 Figure 4.14(c) 中，可看出資料傳輸類型為 FTP 時，本論文提出的方法效果會優於其他路由協 定的結果，顯示透過本文的方法來挑選合適的接手節點時，帄均延遲時間也不會 影響太多。在 Figure 4.14(d)中，是要觀察連線數增加到 10 對時在較高資料流量 負載的表現，結果顯示本文提出的方法也是優於其他路由協定的表現。
C.小結
從以上在 Freeway 移動模型下的帄均延遲時間分析中，針對 QoS 類型為 CBR，
連線數為 5 或 10 對時，建議設定 α=0.4；QoS 類型為 FTP，連線數為 5 或 10 對 時，建議設定α=1，可以使本論文提出的方法效能表現較佳。本文提出的方法不 僅考慮鏈結存活時間，同時也考慮頻寬來挑選最佳的接手節點，因此較能避免鏈
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結(Link)較易斷掉後又必頇重新尋找接手節點的情況，所以本文提出的方法帄均 延遲時間較低。
Figure 4.14(a) ： Average End-to-End Delay v.s Number of Nodes(5 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.14(b) ： Average End-to-End Delay v.s Number of Nodes(10 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.14(c) ： Average End-to-End Delay v.s Number of Nodes(5 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
Figure 4.14(d) ： Average End-to-End Delay v.s Number of Nodes(10 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
4.5.3 車輛數目對控制訊息成本的影響
Average End-to-End Delay(s)
Number of Nodes AODV
Average End-o-End Delay(s)
Number of Nodes AODV
Average End-to-End Delay(s)
Number of Nodes AODV
Average End-to-End Delay(s)
Number of Nodes AODV
DGR GPSR Proposed
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這組實驗主要的目的是量測在 Freeway 移動模型中不同路由協定資料封包 可正確送達送至目的節點所花費的帄均控制訊息成本，而帄均控制訊息越低表示 能夠越有效率的傳送資料，所以此值越小越好。
B.實驗結果
在 Figure 4.15(a)中，AODV 是以 Hop Count 方式挑選 Next-Hop 節點，然而 Next-Hop 節點沒有考慮資料傳輸的類型，所以挑選的節點未必是最佳接手節點，
以及 AODV 路由協定適用於 MANET 環境，因此用於車載環境中路由尋找頻率 會較高，導致控制訊息較多；GPSR 則是在傳輸範圍內尋找離目的節點最近的節 點作為接手節點，因此可以使用較少 Hop 數，不僅可以減少封包遺失率，還因 為以位置為基礎的路由方式，可更準確掌握節點位置資訊，以獲得較久的通訊時 間，因此控制訊息比 AODV 來的少。由此也可看出 MANET 路由協定會面臨路 徑斷裂所以要面臨頻繁重新尋找路徑之情況，尤其當環境中拓樸改變更劇烈時，
更加明顯，導致控制訊息數量較多。DGR 只考慮鏈結存活時間較長的節點作為 接手節點，忽略頻寬的考量，針對有頻寬需求的節點，需要另外尋找合適的接手 節點，控制訊息數量必然隨之提高，尤其當環境中節點較多時效果就會較差。本 文提出的方法加入頻寬的考量以改善此缺點。在 Figure 4.15(b)中，是要觀察連線 數增加到 10 對時在較高資料流量負載的表現，結果顯示本文提出的方法明顯改 善許多，並優於其他路由協定的表現；在 Figure 4.15(c)中，可看出資料傳輸類型 為 FTP 時，本論文提出的方法效果會優於其他路由協定的情況，顯示本文的方 法在挑選合適的接手節點時，控制訊息不會產生太多。在 Figure 4.15(d)中，是要 觀察連線數增加到 10 對時在較高資料流量負載的表現，結果顯示本論文提出的 方法也是優於其他路由協定的表現。
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Figure 4.15(a)：Signaling Overhead v.s Number of Nodes(5 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.15(b)：Signaling Overhead v.s Number of Nodes(10 Sessions, CBR Transmission Type, α=0.4)
Figure 4.15(c)：Signaling Overhead v.s Number of Nodes(5 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
Figure 4.15(d)：Signaling Overhead v.s Number of Nodes(10 Sessions, FTP Transmission Type, α=1)
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Number of Nodes AODV
Number of Nodes AODV
Number of Nodes AODV
Number of Nodes AODV
DGR GPSR Proposed
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4.5.4 Freeway 移動模型下實驗結果小結
由模擬結果觀察，將 MANET 路由協定套用於 VANET 時路由效果較差，尤 其在節點移動速度更快的 Freeway 移動模型中，網路拓樸快速改變，導致其效果 更差。雖然 DGR 路由協定是針對 VANET 而改善的協定，但只有考慮挑選鏈結 存活時間較長的節點作為接手節點，當車輛數目較多時頻寬需求較大，此時其效 能將明顯較差。因此本論文提出的方法加入頻寬需求的考量，並輔以鏈結存活時 間作權重來依資料傳輸類型挑選接手節點，使資料封包能依據不同資料傳輸類型 能應變式且準確的傳送到目的節點，所以本研究方法在 Freeway 移動模型下，也 會在上述三種評估方式中優於 AODV、GPSR 及 DGR，以符合車載網路中不同 資料傳輸類型的機制。實驗結果整理如 Table 4.4。
Table 4.4 Comparison of Performance of Routing Protocol in Freeway Mobility Model
Packet Delivery Rate
Average End-to-End Delay
Signaling Overhead
AODV[27] Low High High
GPSR[28] Low High High
DGR[29] Medium Medium Medium
Proposed High Low Low