一种AdHoc网络时延估算模型

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. 实验仿真
在物理层， 使用直接序列 0 9:%% 2 进行扩频， 9:%% 的相关 参数如表 + 所示。
S ,+OONPN +T )NON7+GHIJ7KLJ+I UIPJINNFJIP +T VWC)1 VNJXJIP "$$0!R Y
【!?8*=%:*】ZN KIKOQ[N L8N \NQ NONGNILM L8KL JITOHNI7N 6NOKQ +T 36 4+7 INL]+F\1 KI6 ^F+^+MN K 6NOKQ N_KOHKLJ+I G+6NO +T 0$#; "" & ‘KMN6 36 4+7 INL]+F\; )8N G+6NO JM _KOJ6KLN6 ‘Q 7+G^KFJIP IHGNFJ7KO FNMHOL KI6 MJGHOKLJ+I FNMHOL; )8JM G+6NO 7KI ‘N HMN6 L+ N_KOHKLN 6NOKQ +T 36 4+7 INL]+F\ KI6 PHJ6N INL]+F\ ^OKIIJIP; 【@#&<,=/8】36 4+7 INL]+F\1 0$#; ""1 MO+] G+_JIP1 6NOKQ
" 引言
36 4+7 网络是一组自治的移动节点或终端的集合 1 这些 节点之间通过形成一个多跳的临时性无线自治网络以无中 心的方式来维持通信。在 36 8+7 网络中 1 每一个节点同时承 担主机和路由器两种角色 1 整个网络的控制通过各个节点之 间进行分布式的控制。因为节点通信范围的限制1 两个要交 换信息的主机可能不能直接进行通信 1 因而需要其他节点帮 助转发数据包 1 通过多跳路径到达目的节点。 当前 36 4+7 网 络 9+: 保障的研究逐渐成为热点 1 而时延对于主要用于实时 业务的网络来说尤为重要。由于 36 4+7 网络的多跳性和无 线网络的特点 1 网络节点密度 1 网络 规模和信道传输带宽等对系统时延 影响很大。
表 + 9:%% 相关参数 1..4 LM@N "!" LM@N +"5 LM@N ++" LM@N O ;:J H?<E?I +48 LM@N O ;:J H?<E?I ++" LM@N O ;:J H?<E?I + "N 38"N "5"N +"5"N
在路由层， 笔者使用 R%# (. ) 路由协议， R%# 协议在节点利 用缓存保留备份路由， 当原路由发生断裂时， 就调用缓存里面 的其他路由， 极大的减小路由重建的时间。 仿真时间为 "8SMQ， 通过仿真得出在这种慢移动的 节点的最大移动速度为 +S & N， 情况下路由发生中断概率很小， 数据包的传输率在 66U 以上， 符合模型的要求。 仿真网络范围 388 - 388S ， 节点传输半径为 平均跳数为 +* 4 跳V 信道传输率为 +FLAN 。 "38S， 图 . 为固定数据源的个数为 +4 个， 改变发包速率情况下 的时延。图 1 为固定发包速率为 . 个 & 秒， 改变源的个数情况 下的时延。从图 .、 图 1 可以看出当源的个数较少， 发包速率 较小的情况下， 模型计算出的结果和仿真结果十分吻合。 当源 的个数较多， 发包速率较大的时候， 由冲突造成的时延增加， 导致理论计算出的结果比仿真结果要小， 但误差很小。
如图 + 所示， 让 / - 0/1234 5 !,6234 5 0,17,8#( # 为传 播时延， 一个数据包被成功的发送需要的时间为 / 9: - ’9% 5 %;<% 5 # 5 69% 5 %;<% 5 # 5 / 5 # 5 %;<% 5 # 5 ,6$ 5 #;<% 5 # 系统的服务速率为： "+ 9: $.! " $" （+ > $ ） ". （3 ） 012
收稿日期： #$$% & $’ & ## 。 由 ()) *+,+-+ 公司基金项目资助。 詹 义 . 男 "/!0 年生 1 硕士研究生。研究方向为移动通信、 路由技术、 接入技术。 王春江：男 "/!2 年生， 博士研究生。研究方向为无线通信网、 路由技术、 接入技术。 3*45, 网、 刘元安：男， 北京邮电大学博士生导师。 高锦春：女， 北京邮电大学副教授。
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了冲突占用的时间。 图 " 表示采用 #$% & ’$% 和不采用 #$% & ’$% 的一次冲突所占用的时间。
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7= 5 $ $.!
（5 ）
业务从发送到接收的时延为： ? - * - ?: （5 ） （6 ） （+ ） 的结果带入公式 得： 将公式 7 ?9: . * . " % (%>!.*.) .9 .!.’
系统的利用率为： $（4 ）
由 ! " # & + 模型可知， 数据包平均等待队长为 / 7= （! ） 图 . 不同发包速率下的时延 （下转第 66 页 ）
平均每一跳时延为 / ・ !"・
流量发生器端口 # 充当学习端口， J 充当测试端口， .充 当监视端口。首先， 清空被测设备的地址表。然后， 流量发生 器端口 # 以低于设备地址学习速率的速度连续发送一定数 图 ) 线端阻塞的测试配置 （[&8U78$ H8<>>B8<） QL Y 前向压力 根据 \[.11/Y 定义 O 前向压力是设备试图增强其转发 性能而背离或违背标准协议的一种方法。 以太网交换机可能 会在两种情况下实施前向压力。在冲突环境下， 以太网交换 机通过禁用或中断二进制退让算法来强占传输介质； 在拥塞 环境下，以太网交换机通过减少最小帧间隙，以超过介质允 许的极限速率的方式发送数据帧来缓解过载状态， 释放饱和 的输出队列。 前向压力是以一种不公平的方式获得对信道的 占有权。实际网络中应杜绝这种行为。 前向压力的测试方法也很简单。 流量发生器的两个端口 使 以高于线速的 Y0] 同时向被测设备一个端口发送数据帧， 其拥塞。观察被测设备是否以超线速转发数据帧， 若存在这 种现象， 表明设备存在前向压力行为。 QL X 地址缓存能力和地址学习速率 根据 \[.11/Y 定义， 地址缓存能力是指在无泛洪或丢帧 的情况下，设备正确转发数据帧时所支持的每个端口 ( 每个 地址学习速率是 模块 ( 每个设备缓存的最大 A#. 地址数目。 指在无泛洪或丢帧的情况下，设备能够学习新的 A#. 地址 所支持的最大学习帧速率。 地址缓存能力反映设备对交换网 络规模的适应情况，若地址表深度越大，则设备支持的站点 数越大， 对网络的适应能力越好。过小的地址表将会影响网 络的性能。 地址学习速率反映设备对交换网络变化的适应能 力。快速的地址学习速率更能适应网络崩溃后的重启、 大量 用户站点同一时间登录网络这类突发事件。 测试配置如图 1 所示。
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（6 ）
5+
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（+8 ）
（+8 ） 利用公式 ， 在各个参数确定的情况下， 可以对业务的平 均时延进行估算，可以看出当信道传输率很大的时候，9: 会 （6 ） 公式 化简为 很小， 括号内可以近似为 " ， 图 " 冲突过程 文献 ( " ) 给出了冲突发生的概率公式， 由于一次冲突与 一次数据包传输相比时间很短，而且发生概率很小，引起的 时延可以忽略。 "* " 排队模型 当系统的带宽不变，节点发送数据包的大小不变，分布 服从参数为 ! 的泊松分布时，因为每个数据包服务时间一 定， 可将这种情况等效成一个 ! " # & + 排队模型。当传输半 径内有 $ 个这样节点发送数据，由于泊松分布的可叠加性， 可以等效成数据包到达服从参数为 $!，每个包服务时间一 定 ! " # & + 排队模型。 对于这个排队模型的求解关键是要定出参数 ! 和服务 速率 "。现在考虑在面积为 % 范围内随机分布着 & 个节点， 节点的传输半径是 ’( 有 ! 个节点是业务源， 每个源每秒发 送 ) 个数据包，每对链接的平均跳数为 *( 信道传输率为 +。 整个网络平均每秒发送和接收数据包的个数为： ,," - !- *- ) 每秒发送和接收数据包： ".!.*.) !& 每个节点传输半径范围内节点的个数为： $& . ! . ’" % （. ） （" ） （+ ） 每个节点平均每秒发送数据包的个数为整个网络平均
算模型1 并通过仿真对其进行了验证。通过此模型可以对不同网络情况的时延进行估算 1 从而有效地指导网络规划。 【关键词 】36 4+7 网络
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