IEEE 802.11b的連線速率最高可達11 Mbps,802.11a/g可達54 Mbps。為了將 封包遺失率維持在一定比例之下,實體層會動態地調整工作站的連線速率,因此,
聯結到同一部AP的各個WS可能依接收訊號強度與品質的不同而分別具有不同的 傳輸速率。以802.11b為例,連線速率可能為11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、與1 Mbps。
Heussen等人[6]發現在多重連線速率的網路環境裡,聯結至同一AP的所有工
作站中其連線速率較低的工作站將佔用無線頻道較久的時間,造成連線速率較高 的工作站會因為等待連線速率較低的工作站完成傳輸而犧牲自己原有速率的產出 量,進而導致整體效能大幅下降,此即效能異常現象 (Performance Anomaly)。以 圖2.4為例,假設有A、B兩部WS聯結至相同AP,其資料產生率 (Data Source Rate) 皆大於11 Mbps,且Frame大小為1500 Bytes。若是(a)的情況,兩部WS的連線速 率皆為11 Mbps,工作站A傳送一個Frame耗時1.09 ms,也就是說,工作站B只
需等待1.09 ms即可再次得到競爭無線頻道的機會,平均預期網路整體產出量約為
7.96 Mbps;若工作站A的連線速率降至1 Mbps,如(b),則工作站B需等待12 ms 才能再次競爭無線頻道,使得平均整體產出量將僅剩1.62 Mbps。
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圖 2.4 效能異常現象效能異常現象效能異常現象效能異常現象
由於效能異常現象對無線網路產出量的影響甚大,因此有學者提出改變MAC 層的特定參數[9]、[10]、[11],例如:Initial Contention Window Size、Frame Size、
Maximum Back-off Stage等,藉此降低效能異常現象所引發的效應。透過改變這些
參數,使得不同連線速率的 WS 具有不同的無線媒介使用優先權。舉例而言,將 連線速率較低之 WS 的 Initial Contention Window Size 加大,或者是讓它的 Maximum Back-off Stage大於IEEE 802.11標準中所規範之值,如此一來,該WS 存取無線媒介的機會將低於連線速率較高之WS。另一種做法是縮小連線速率較低
WS的Frame Size,使得速率較高之WS的等待時間相對減少。這些做法的目的皆
為了讓連線速率較高的 WS 具有較高之優先權,當速率較高之 WS 使用無線媒介 的機會或時間增加,則單一BSS中的產出量亦相對增加。
然而,舊有負載平衡機制較少考慮到效能異常現象的影響,這使得理論上雖 然可讓負載平衡,但實際上卻無法有效提升產出量或甚至導致產出量降低。以圖 2.5 為例,假設所有WS在任何時間點其傳送緩衝區內皆有資料存在,也就是 WS 為飽和 (Saturated) 狀態。若依照RSSI值選擇AP,WS 3將與AP 1聯結,但舊有 負載平衡機制為了讓兩AP間負載平均,將使WS 3與AP 2聯結,以NS2實際模 擬圖2.5之例子,兩種聯結情況的產出量如表2.1所示。從表2.1中可清楚地發現,
未考慮效能異常現象的負載平衡機制為了達到AP間負載的平衡而讓WS 3聯結至 AP 2,導致WS 4受到WS 3的拖累而使得WS 4本身及系統整體的產出量均大幅 下降,這證實了若忽略效能異常現象的影響,即使AP間的負載完全一致也不代表 整體產出量亦會相對提升。
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圖 2.5 負載平衡對效能的影響負載平衡對效能的影響負載平衡對效能的影響負載平衡對效能的影響
表表表
表 2.1 不同聯結不同聯結不同聯結方式下的產出量不同聯結方式下的產出量方式下的產出量 方式下的產出量
WS 1 WS 2 WS3 WS 4 整體產出量整體產出量 整體產出量整體產出量
RSSI 2.32 Mbps 2.29 Mbps 2.36 Mbps 6.85 Mbps 13.82 Mbps
傳統負載 傳統負載 傳統負載傳統負載 平衡機制平衡機制 平衡機制平衡機制
3.54 Mbps 3.52 Mbps 0.79 Mbps 0.82 Mbps 8.67 Mbps
學者Yigal等人[12]利用聯結控制的方式來分散負載且同時考慮多重速率的問
題;先依照每部WS的資料量及連線速率計算會造成AP多少負載,且在假設每部 WS 可同時聯結多部 AP 之下求得最佳的 Max-min Fairness 聯結方式,接著再以
Rounding 的方法找出一部 WS 只允許聯結一部 AP 的近似解,藉此達到負載的分
散。