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耸珠郜
4 years ago
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1 第四章模擬實驗與結果分析 4.1 模擬實驗的設計與假設本實驗使用 NS-2(Network Simulater ver. 2.29) 進行模擬, 我們另外使用 WiMAX_v2.3 module[13], 這是一個 NS-2 的 WiMAX 模組由於 WiMAX_v2.3 module 為目前 NS-2 上有支援 WiMAX QoS 設計的模組, 因此我們將利用它來做為我們實驗的環境, 最後我們將在本章比較驗證實驗的結果 The MAC simulation architecture of IEEE 圖 4.1 The MAC simulation architecture of IEEE [13]

2 由圖 4.1[13], 我們知道這個 WiMAX Module 已經具備基本 MAC layer 的所有功能, 如 connection admission control bandwidth request bandwidth allocation 及 scheduling, 只不過具備的功能都是以簡單的演算法運作系統模擬參數設定表 4.1 Parameters Used in the MAC and Physical Layers[13] 由表 4.1[13] 我們知道, 系統在 MAC layer 以及 PHY layer 已經有一般化的設定, 因此使用符合 standard 的 WiMAX module 將會是我們最好的選擇

3 4.1.3 Scenario 我們設計了一個範圍為 1m*1m 的 WiMAX 環境, 並且實驗 5 個 scenario, 首先第一個 scenario 為 8 個 node,8 個 node 依序建立不同類別的 traffic, 例如編號 1~4 對應 UGS rtps nrtps BE 連線編號 5~8 也一樣對應到 UGS rtps nrtps BE 連線 Topology 如圖 4.2 所示, 模擬時間為 1 秒, 並各別傳送產生的 traffic 第二個 scenario 為 3 個 node, 依序建立不同類別的 traffic, 例如編號 1~5 對應 rtps rtps rtps nrtps BE 連線編號 6~1 也一樣對應到 rtps rtps rtps nrtps BE 連線, 以此類推 11~3 分別如上規則,topology 如圖 4.3 所示第三個 scenario 為 3 個 node 建立 42 條連線依序建立不同類別的 traffic, 編號 1~1 分別為 rtps rtps rtps nrtps BE 連線循環, 而編號 11~3 則 2*rtPS 2*rtPS 2*rtPS nrtps BE 連線循環, 目的是為了加重系統的 loading,topology 如圖 4.4 所示第四個 scenario 為 5 個 node, 並且這 5 個 node 個別建立 5 條 traffic 分別為 UGS ertps rtps nrtps BE 連線, 因此系統將有 5*5=25 條連線, 主要目的是為了了解 SS scheduling 的有效性,topology 如圖 4.5 所示第五個 scenario 為 1 個 node 建立 6 條連線, 各個 node 各別建立 5*rtPS 連線以及 1*BE 連線, 目的是為了加重系統的 rtps 負載, 來觀察 BE 是否因此而 starvation,topology 如圖 4.6 所示

4 圖 nodes in scenario 1 圖 nodes in scenario 2

5 圖 nodes in scenario 3 圖 nodes in scenario 4

6 圖 nodes in scenario 實驗步驟與方法我們設計的實驗有一個實驗組及一個對照組, 實驗組為我們提出的方法, 稱之為 dynamic polling interval function (), 對照組為 WiMAX Standard 我們將計算系統的 total throughput 各連線的 average throughput rate 以及 fairness 評估方法我們使用 throughput average throughput rate fairness 做為我們評比的依據 4.2 模擬結果及分析我們從圖 4.7~11 的 average throughput rate 可以發現, 實驗組的數據均比對照組高, 表示其頻寬使用度較好, 尤其在此實驗中, 以 function 運作的 nrtps 以及 BE 連線可以得到相當不錯的 average throughput rate, 另外我們觀察到圖中的 rtps average throughput rate 皆在 WiMAX_v2.3 standard 之上, 因此我們得知使用 function 模式可以得到與 WiMAX_v2.3 standard 相近似的 rtps averager throughput rate, 這說明了雖然我們在追求

7 Fairness 上有優先考量 low priority connection 但是並沒有因此犧牲 rtps 的 QoS 等級要求, 在 averager throughput rate 上我們發現對於那些低優先權的連線, 我們至少可以提升 56Kbit/s 效能, 因此我們認為在 bandwidth request 以及 Fairness 的設計上的確有滿足原本設計的構想我們再觀察圖 4.12~16 的 Fairness, 我們發現 Fairness 的值都.1 上下, 在 Fairness 上至少可以獲得 3% 以上的改善, 因此我們認為在我們設計下的 bandwidth allocation 及 scheduling 的確可以有效的反應出 Fairness 另外, 我們可以從圖 17~21 得出, 在 total throughput 至少可以獲得 2% 以上的改善, 因此我們認為我們所提出的 function 的確可以很有效的請求頻寬以及獲得頻寬根據以上的實驗結果, 我們發現使用我們的 MAC co-function ( function) 的設計, 系統可得到較高的 throughput, 並且發現即使提高了 Fairness, 並不會降低 rtps 的 QoS 要求, 因此我們所提出的設計, 的確可以有效提升系統效能以及公平性

8 Kbits/s Average Throughput BE_ nrtps_ rtps_ UGS_ BE_ nrtps_ rtps_ UGS_ rtps rtps std nrtps_ BE_ 5 nrtps BE 圖 4.7 average throughput in Scenario Average Throughput BE_ nrtps_ rtps_ rtps_std BE_ nrtps_ rtps_ 14 Kbit/s rtps_ BE_ nrtps_ 4 nrtps_ BE_ 圖 4.8 average throughput in Scenario2

9 Kbit/s Average Throughput BE_ nrtps_ rtps_ BE_ nrtps_ rtps_ rtps_ rtps_std nrtps_ BE_ nrtps_ BE_ 圖 4.9 average throughput in Scenario Average Throughput BE_ nrtps_ rtps_ ertps_ UGS_ BE_ nrtps_ rtps_ ertps_ UGS_ rtps rtps Kbit/s 1 nrtps BE BE 5 nrtps 圖 4.1 average throughput in Scenario4

10 12 1 BE_ BE_ Average Throughput rtps_ rtps_ 8 rtps_ rtps_ Kbit/s 6 4 BE_ 2 BE_ 圖 4.11 average throughput in Scenario Fairness.6 degree sec 圖 4.12 Fairness in Scenario1

11 Fairness degree sec 圖 4.13 Fairness in Scenario Fairness degree sec 圖 4.14 Fairness in Scenario3

12 .6.5 Fairness.4 degree sec 圖 4.15 Fairness in Scenario Fairness.3 degree sec 圖 4.16 Fairness in Scenario5

13 Total Throughput 12 1 throughput(kbyte) % 提升圖 4.17 Total Throughput in Scenario1 Throughput(Kbytes) Total Throughput 3% 提升圖 4.18 Total Throughput in Scenario2

14 16 14 Total Throughput 12 Throughput(Kbytes) % 提升圖 4.19 Total Throughput in Scenario Total Throughput Throughput(Kbytes) % 提升圖 4.2 Total Throughput in Scenario4

15 25 2 Total Throughput Throughput(Kbytes) % 提升圖 4.21 Total Throughput in Scenario5

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Microsoft PowerPoint - Aqua-Sim.pptx Peng Xie, Zhong Zhou, Zheng Peng, Hai Yan, Tiansi Hu, Jun-Hong Cui, Zhijie Shi, Yunsi Fei, Shengli Zhou Underwater Sensor Network Lab 1 Outline Motivations System Overview Aqua-Sim Components Experimental