Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能測試關(guān)鍵技術(shù)研究

12 ALT=>

可以得到路由協(xié)議的效率參數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)綜合性能評估

網(wǎng)絡(luò)綜合性能評估必須充分考慮不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景對網(wǎng)絡(luò)性能進行綜合評估。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)性能的影響主要有以下幾個方面：

(a) 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍：結(jié)點的數(shù)目和分布率(通常結(jié)點較多的情況下)決定了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，

(b) 網(wǎng)絡(luò)連通性：通常是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的平均鄰居數(shù)目，在圖論的意義下，也就是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的“度”[13]。

(c) 拓撲變化頻率：表征了網(wǎng)絡(luò)拓撲變化速率。

(d) 鏈路容量：有效的鏈路帶寬，即可利用的鏈路帶寬，標稱帶寬與可用帶寬的差別主要由于接入?yún)f(xié)議，編碼和數(shù)據(jù)幀封裝時導(dǎo)致的錯誤。

(e) 非對稱鏈路：網(wǎng)絡(luò)中非對稱鏈路數(shù)量會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響。同時，不同的路由協(xié)議在非對稱鏈路網(wǎng)絡(luò)中的工作效率也是不同的。

(f) 網(wǎng)絡(luò)流量模型：路由協(xié)議在平衡流量網(wǎng)絡(luò)或突發(fā)性網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)是不同的。

(g) 移動性：結(jié)點的移動特性對網(wǎng)絡(luò)的性能也會產(chǎn)生影響，例如在軍事上，通信結(jié)點一般都以集群的方式向某一方向或地域運動，所以同一集群各個結(jié)點之間移動的相關(guān)性較強，而不同集群之間的移動相關(guān)性則不是十分明顯。這一點對路由協(xié)議性能產(chǎn)生重要影響。

(h) 休眠結(jié)點數(shù)量：網(wǎng)絡(luò)中休眠結(jié)點數(shù)量多可以延長終端的待機時間，同時可以有效地減小網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的開銷。協(xié)議對休眠結(jié)點的處理方法以及效率也是影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素之一。

在特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中，可能會具有上述某些重要特征，不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用會對不同層次的協(xié)議有不同的性能要求。對同一層次的協(xié)議，不同的應(yīng)用也會對各個網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)有不同的要求。例如：協(xié)議A在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中性能非常好，協(xié)議B在小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中性能優(yōu)于A，如果應(yīng)用場合是一個小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該優(yōu)先選擇B協(xié)議。實際測量中的情況不是這個簡單，需要多方面的性能綜合考慮，可以根據(jù)應(yīng)用特點的不同，給網(wǎng)絡(luò)不同的性能測試內(nèi)容賦予不同的加權(quán)值，這樣可以更加客觀地反映網(wǎng)絡(luò)的性能，如表1所示。

其中，

12 ALT=>

所以加權(quán)值是歸一化參數(shù)。

如果各個參數(shù)之間具有相關(guān)性，如移動性和連通性之間相互影響，簡單地用加權(quán)值并不能科學(xué)地反映網(wǎng)絡(luò)性能差別，利用層次分析法[9]，可以更加準確地對不同網(wǎng)絡(luò)的性能進行評估。

網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境設(shè)計

1. 結(jié)點分布范圍與移動特性

分布范圍一般有三種模式：

(a) 均勻分布(隨機分布)

所有結(jié)點的地理位置是完全隨機的。在給定范圍內(nèi)，如30km*30km或50km*50km，結(jié)點可以在任何位置請求與其它結(jié)點進行通信，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)點以隨機的方式移動。

(b) 直線型分布

12 ALT=圖4：“星型”分布。>

直線型分布也是一種非常常用的結(jié)點分布形式，如車隊在高速公路行進中的情況就符合這種分布特征。實現(xiàn)的這種分布式特征的方法是，讓結(jié)點在一個狹長區(qū)域隨機移動。用這種方式下，結(jié)點之間的通信主要依靠直線拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。。

(c) 星型分布

在許多分區(qū)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，成員結(jié)點與群首通信組成了本地網(wǎng)絡(luò)，也稱為“群”或“簇”。這樣的網(wǎng)絡(luò)，結(jié)點分布是一種星形分布。如圖4所示：

分群網(wǎng)絡(luò)中，可以構(gòu)造多個星型分布的子網(wǎng)，這樣可以測試網(wǎng)絡(luò)在分群網(wǎng)絡(luò)的性能。

2. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的流量

網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的流量也會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響。在測試平臺中，針對不同的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)該配置不同的結(jié)點數(shù)據(jù)流量規(guī)則，以合理地對網(wǎng)絡(luò)性能進行測試。

(a) 均衡流量

這種方式下，各個結(jié)點流量均相同，從應(yīng)用層看，就是各個結(jié)點的業(yè)務(wù)類型相同或相近，需要提供相同的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)保障能力。

(b) 非均衡流量

在某些應(yīng)用場合，如軍事應(yīng)用中，各個結(jié)點之間所承擔(dān)的任務(wù)不同，結(jié)點的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求也不相同。例如，指揮官所在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點可能需要大容量的實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而單兵使用的通信結(jié)點可能數(shù)據(jù)量較小。對應(yīng)于分群網(wǎng)絡(luò)，群首結(jié)點的數(shù)據(jù)通信需求要遠大于成員結(jié)點。

本文小結(jié)

由于網(wǎng)絡(luò)的分布性，結(jié)點移動的不確定性和無線鏈路的不可靠性，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能測試成為目前無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的難點之一，本文討論了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)測試的體系結(jié)構(gòu)。同時認為由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用場合不同，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點對相關(guān)內(nèi)容進行測試，同時要對測試內(nèi)容綜合評估。網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)性能有重要影響，所以要針對具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景選擇網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行性能測試。只有各個方面的因素綜合考慮，并采用不同的測試環(huán)境和測試手段才能夠準確地評估Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。

參考文獻

[1]、 Elizabeth M.Royer and C-K Toh. A Review of Current Routing Protocols for Ad hoc Mobile Wireless Networks. IEEE Personal Communications Magazine, April 1999

[2]、V.Bharghavan,A.Demers,S.Shenker,and L.Zhang. MACAW:A Media Access Protocol for Wireless LANs. Proceeding of ACM SIGCOMM 1994

[3]、 J.Deng and Z.J.Haas. Dual Busy Tone Multiple Access: A New Medium Access Control for Packet Radio Networks. IEEE ICUPC'98, October 1998

[4]、Matthias Grossglauser, Davis Tse, Mobility Increases the Capability of Ad Hoc Wireless Networks, INFOCOM2001.

[5]、Zygmunt. J. Hass, A New Routing Protocol for the Reconfigurable Wireless Networks, http://www.ee.cornell.edu/~hass/wnl.html

[6]、 Josh Broch , David A Maltz, etc . A Performance Comparison Of Multi-Hop Wireless Ad Hoc Network Routing Protocols, MobiCom'98 1998 ACM