3.3 Contention Window Size with Rate Adaption
0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
Throughput With MTU Adaption
Rate:11Mbps Rate:11M(0~10) 1M(10~20) 2M(20~30) 5.5M(30~40)
Throughput (bps)
Time (SEC)
然而根據上述的實驗結果可以發現，當調降傳送所使用的訊框大小時，會因為過大比例 的標頭檔浪費，造成系統最大傳輸效能的下降。為了因應這個情況，另一種達到時間平 衡的方式被提出，以控制低速使用者通道存取的機率來取代了調降傳輸訊框時間的方法，
這個概念，這個方式將不會改變低速使用者的傳輸時間，在每次得到通道存取之後，都 可以傳輸完整的訊框大小，不需要對訊框做出分割動作，也就不會造成額外的標頭檔浪 費，但是相對的低速站點的通道存取機會將會依速率比例調降，相較於高速使用者有較 少的傳送次數來達到時間平衡的效果。
然而在分散式協調功能的架構當中，站點的通道存取機會與 所使用 Contention Window Size 相關。因此假如我們依照無線區域網路中各工作站間的速率比值來決定使 用者在訊框傳送資料前所需要使用的隨機倒退 Window Size 大小，就可以利用通道存取 機會來達到站點間的通道時間配置:
CW New =Rmax
Rnow∗ CW Min (17)
由於隨機倒退時間的取樣，會在 0 到 Contention Window Size 之間，採用均勻取樣 機計算出的隨機整數來代表傳送所需前置等待的時槽個數，所以當傳送所使用的 Contention Window Size 依據速率高低而增加一定倍數時，站點實際所需等待的平均時 槽數 E[Nbc]隨之增加對應的倍數，
E Nbc = CW New
2 =CW Min ∗ Rmax
2 ∗ Rnow (18)
因此當假設高速工作站與低速工作站之間的速率差為五倍時，在 Contention Window Size Adaption 的方法下，低速使用者要使用起始設定五倍的 CW 值來進行隨機倒退過程，
而如同式(18)，低速使用者平均隨機倒退時間也將會是高速使用者的五倍，在一段足夠 長的觀察時間之下，可以視為平均高速使用者經過五次傳送的隨機倒退時間之後，低速 使用者才能將一次的隨機倒退計時器做歸零。也就是說在短時間的觀察下，低速率使用 者依舊佔用了較長的通道傳輸時間來完成訊框的傳送，但是把觀察時間拉長後，高低速 使用者的傳輸次數比值將會與速率成正比，高低速使用者間會漸漸趨向於通道時間平衡 性。
接下來，我們將 Contention Window Size Adaption 的方法，帶入計算各速率使用者
間的通道使用比率與吞吐量的計算:
從(19)到(23)的推導過程中得到結果，驗證了動態競爭窗口調整法則也是可以有效 檔浪費，但是相對地使用過大的 Contention Window Size 依舊會帶來一些傳輸上的缺陷。
因為 Contention Window Size 在 802.11 的架構當中同時也代表通道的擁擠程度，以 802.11b 物理層傳輸速率為例，802.11b 所支援的傳輸速率有 1m,2m,5.5m,11m 四種，在 這個情況下，RmaxRnow這個關係式的最大值將會是 11，也就是說在這個使用這個方法，傳輸 速率為 1Mbps 站點的 Initial Contention Window Size 的預設值將改為 341 個 Slot Times，
這會使得當系統只擁有低密集度的傳輸流量，或是在大多數的站點都操作在低速率的狀 態之下，使用 Contention Window Adaption 的方法，勢必會有過多的無謂通道閒置浪費 在二位元隨機倒退的過程當中。
3.3.1 動態調整 CW 值機制實驗
接下來，我們將會使用模擬方式來驗證在使用動態 CW 法則下高低速率使用者間的 High Speed STA
Trans
Different Transmission Time But unfair Access Probability Still Achieve Time Fairness
傳輸量關係，實驗配置如同圖 3-2，一開始無線網路中加入兩個 11Mbps 的 802.11b 使 用者，隨著時間每經過 10 秒，其中的紅線工作站將會以 11M->1M->2M->5.5M 的方式 來變化傳輸速率，模擬目的為觀察當系統從單速率進入多速率環境產生時，高低速使用 者間吞吐量的相互關係。
圖 3-6 動態 CW 值調整機制模擬圖
將圖 3-6 與圖 3-4 的兩種公平機制做比較，可以發現由於動態 CW 值調整方式不會 對低速使用者造成更多的標頭檔浪費，整體系統總合傳輸吞吐量就不會受到額外影響，
經由兩圖可以明顯比較出，當低速站點加入系統時，MTU 調整機制的浪費過多的傳輸 資源在標頭檔的時間浪費當中，當系統隨著越多低速率工作站點加入時，也會越早進入 系統的飽和狀態，因而降低了高速使用者的系統吞吐量，在圖 3-4 的 10 秒到 40 秒期間，
高速使用者雖然因為低速使用者的速率上升，也稍稍提升了吞吐量，但卻依舊沒有辦法 達到預設的傳輸量 2Mbps；
相較於動態 CW 值調整方法，在低速站點加入的 10 秒到 40 秒期間，高速幾乎完全 取得通道競爭的優勢，擁有絕對優先權的結果使得高速使用者的吞吐量在整個模擬過程 中都能夠穩定地達到需求的傳輸速率，並不會受到其他低速使用者的傳輸速率改變而跟
0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
AC_VI In Multi-Rate Environment
Rate:11Mbps Rate:11M(0~10) 1M(10~20) 2M(20~30) 5.5M(30~40)
Time (SEC) Throughput (bps)
有更好的傳輸吞吐量，無線低速使用者是操作在 1Mbps，2Mbps 或是 5.5Mbps 之下，CW 值調整機制都相對擁有更好的系統吞吐量。分析其效能增益除了來自於避免了 MTU 機 制下的系統 OverHead 之外，還因為 CW 值調整機制中的低速使用者選用較大 CW 值，
能夠減小工作站間資料碰撞機會，同樣也帶來效能提升。