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

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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(jìn)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(gè)方面：

(a) 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍：結(jié)點(diǎn)的數(shù)目和分布率(通常結(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的“度”[13]。

(c) 拓?fù)渥兓l率：表征了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓俾省?p>(d) 鏈路容量：有效的鏈路帶寬，即可利用的鏈路帶寬，標(biāo)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(shí)導(dǎo)致的錯(cuò)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(shí)，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(diǎn)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(diǎn)一般都以集群的方式向某一方向或地域運(yùn)動，所以同一集群各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間移動的相關(guān)性較強(qiáng)，而不同集群之間的移動相關(guān)性則不是十分明顯。這一點(diǎn)對路由協(xié)議性能產(chǎn)生重要影響。

(h) 休眠結(jié)點(diǎn)數(shù)量：網(wǎng)絡(luò)中休眠結(jié)點(diǎn)數(shù)量多可以延長終端的待機(jī)時(shí)間，同時(shí)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(diǎn)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(gè)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(gè)小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該優(yōu)先選擇B協(xié)議。實(shí)際測量中的情況不是這個(gè)簡單，需要多方面的性能綜合考慮，可以根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)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，

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所以加權(quán)值是歸一化參數(shù)。

如果各個(gè)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(zhǔn)確地對不同網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評估。

網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境設(shè)計(jì)

1. 結(jié)點(diǎn)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(jī)分布)

所有結(jié)點(diǎn)的地理位置是完全隨機(jī)的。在給定范圍內(nèi)，如30km*30km或50km*50km，結(jié)點(diǎn)可以在任何位置請求與其它結(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)以隨機(jī)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(diǎn)分布形式，如車隊(duì)在高速公路行進(jìn)中的情況就符合這種分布特征。實(shí)現(xiàn)的這種分布式特征的方法是，讓結(jié)點(diǎn)在一個(gè)狹長區(qū)域隨機(jī)移動。用這種方式下，結(jié)點(diǎn)之間的通信主要依靠直線拓?fù)浣Y(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(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(diǎn)的流量

網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)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(diǎn)數(shù)據(jù)流量規(guī)則，以合理地對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。

(a) 均衡流量

這種方式下，各個(gè)結(jié)點(diǎn)流量均相同，從應(yīng)用層看，就是各個(gè)結(jié)點(diǎn)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(gè)結(jié)點(diǎn)之間所承擔(dān)的任務(wù)不同，結(jié)點(diǎn)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(diǎn)可能需要大容量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而單兵使用的通信結(jié)點(diǎn)可能數(shù)據(jù)量較小。對應(yīng)于分群網(wǎng)絡(luò)，群首結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信需求要遠(yuǎn)大于成員結(jié)點(diǎn)。

本文小結(jié)

由于網(wǎng)絡(luò)的分布性，結(jié)點(diǎn)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(diǎn)之一，本文討論了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)測試的體系結(jié)構(gòu)。同時(shí)認(rèn)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(diǎn)對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行測試，同時(shí)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(jìn)行性能測試。只有各個(gè)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(zhǔn)確地評估Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。

參考文獻(xiàn)

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

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[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