论文研究-Ad Hoc网络MAC协议退避算法仿真与比较 .pdf

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Ad Hoc网络MAC协议退避算法仿真与比较,姜振辉,邢瑞阳,二进制指数退避算法(Binary Exponential Backoff,BEB)有利于提高网络吞吐量,但是存在不公平性问题,本文对BEB算法进行了仿真,并从公平性��
国科技论又在线 http://www.paper.edu.cn 实验仿真分析 实验环境及参数描述 木文采用比较典型的四节点拓扑结构对BEB算法和QBFA算法进行仿真和比较,拓扑 结构如图3-1所示: 图3-1四节点扑结构 在图3-1中,节点0向节点1发送数据,节点2向节点3发送数据。因为节点0和节点 2互为隐含节点,所以链路0->1和链路2->3存在竞争关系。 本实验环境及参数设定如下:在 linux redhat9平台下,采用NS2的2.30版本进行仿 真。仿真带宽设定为2Mbps,仿真时间设定为10秒。其它参数采用NS2默认的数据。业务 类型采用CBR( Constant bit ratc),在仿真过程中以同定速率持续发送数据。CBR速率设定 为180 packct/s,数据分组长度设定为1000ytcs NS2可以直接进行BEB算法的仿真,只需在TCL脚本中将MAC协议的参数设定为 Mac802.11即可;对于QBFA算法的仿真,则需要在NS2源代码中修改mac-802.1.h, mac-802.1l.cc两个文件中的退避算法,使其实现QBFA算法即可。 性能指标衡量 对于公平性的衡量,本文采用的公平性指数( Fairness index,FI)定义为网络中最大链 路吞吐量和最小链路吞吐量的比值: Imax 由公式⑤可以看出,FI≥1,而理想情况下,FI=1,此吋,每条链路具有相同的吞吐量, 每个节点之间是完全公平的。HI越大,节点抢占信道的能力悬殊越大,每个节点之间不公 平性越明显;反之,FI越小,则说明网络中各个节点可以更加公平地利用信道资源。 本文采用公式⑥来计算每条链路的网络吞吐量 Num× Packetsize Throughput Timc 其中Time为一段时间,Num为链路中Time时间内接收节点收到的数据分组数量, Packetsize为数据分组大小。 实验结果及分析 图3-2是对应不同算法不同链路的吞吐量比较图,图3-3是QBA算法的公平性指数图。 3 国科技论又在线 http://www.paper.edu.cn 1匕 B2 1hE 图3-2吞吐量比较图 F1ne多snex3FF)1 图3-3公平性指数图 结果分析:图3-2中,BEB算法在四节点拓扑结构中表现出极大的不公平性。链路0->1 的网络吞吐量半均约为175KB/s,而链路2->3的內终吞吐量为0KB/s,用公式⑤可以算 得公平性指数为无穷大。在仿真期间,节点3没有收到节点2发送的任何一个数据分组。整 个信道完全被节点0占据,节点2则完全“饿死”。具体原因如下所述:节点2收到节点1的 CTS分组,知道此时信道不空闲,延迟自己的发送。当节点0发送完毕后,CW值被设置为 CW,因为节点2的αw值较大,则节点0再次优先发送数据,每次重复这种现象,则最 终出现链路0->1独占信道的现象。 QBFA算法则表现出了公平性。链路0->1的网终吞吐量约为100KB/s,链路2->3的 网络吞吐量约为70KB/s,用公式⑤可以算得公平性指数约为1.4,这表明了链路0->1和 链路2->3可以比较公平地占用信道。 由此可见,QBFA算法在公半性方面优于BEB算法。并且,在QBFA算法下,链路0>1 的吞吐量和链路2->3的吞吐量之和与在BEB算法卜链咯0∽1的吞吐量和链路2->3的昋吐 量之和相差无几,这表明QBFA算法在保证了节点之间公平性的同时,并没有降低网络吞 吐量 4 国科技论又在线 http://www.paper.edu.cn 结论 本文对IEE802.IMAC协议采用的BEB算法和另个退避算法QBFA算法进行了详 细措述,并从公平性和网络昋吐量两方面进行了仿真分析,仿真结果表明,BEB算法虽然 有利于提高网络吞吐量,但是存在不公平性问题,并且在网络竞争激烈的情况下会出现节点 “饿死”的情况,而QBFA算法则不仅保证了公平性,同时保证了网终吞吐量。 参考文献 [1]陈林星曾曦曹毅,移动 Ad hoc网络—一自组织分组无线网络技术,电子工业出版亡,ISBN: 7-12102112-9,2006 [2 Chanxia Wu, Junhuan Feng, and Pingzhi Fan, On a New Queue Backoff Fair Algorithm for Ad I loc Networks Paralell and Distributed Computing, Applications and Technologies, IEEE Press(03EX684), ISBN: 0-7803-7840-7 Pp335-339, August2003 3」罗锫,移动 Ad lloc网络MAC协议性能分析及改过,中国学位论文全文数据厍,2014 「4江莉, Ad hoc网络MAC层公平性分析及改进,中国学位论文全文数据厍,2004 「5]徐雷吗庞博赵耀,NS与网络模拟,人民邮电出版社,ISBN:7-115-1867-1,2003 Jiang zhenhui, xing Ruiyang wang Wenweto 1. Computer Science and Technology College, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing (100876) 2. Fifly-fourth Institute of General Stalf Department, Beijing (100083) 3. Unit No 61541 of People's Liberation Army, Beijing (100094) Binary Exponential Backoff (BEB) has an advantage in increasing the network throughput, but it can bring unfair problems among different nodes. This paper simulates BEB on NS2 software, and compares equity and network throughput of beB and Queue Backoff Fair Algorithm (QBFA)It demonstrates that Qbfa improves fairness and does not decrease network throughput Ad Hoc network BEB; QBFA: NS2; equity; network throughput

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