本文首先介紹了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)協(xié)議的主要特點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性提出了性能測(cè)試的體系結(jié)構(gòu)。圍繞體系結(jié)構(gòu)中的不同測(cè)試內(nèi)容，提出相關(guān)的測(cè)試方法，并詳細(xì)討論了網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估手段和測(cè)試環(huán)境的設(shè)計(jì)。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)移動(dòng)通信需求的不斷增加，移動(dòng)通信系統(tǒng)，如個(gè)人筆記本計(jì)算機(jī)，掌上型PDA設(shè)備等得到了迅速普及。但目前多數(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)是集中式控制的(有中心的)，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要基于預(yù)先架設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。這兩個(gè)特點(diǎn)使得有中心的移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)有些特殊場(chǎng)合來(lái)說并不適用。例如，戰(zhàn)場(chǎng)上部隊(duì)快速展開和推進(jìn)、發(fā)生地震或水災(zāi)后的營(yíng)救。這些場(chǎng)合的通信不能依賴于任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。此時(shí)，需要系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)臨時(shí)快速自動(dòng)組網(wǎng)，結(jié)點(diǎn)要能移動(dòng)。

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。它使用無(wú)線通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)互相作為其鄰居(在其直接通信范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn))的路由器，通過結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間的通信。它又被稱為多跳網(wǎng)絡(luò)(multi-hop network)、無(wú)固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)(infrastructure less network)或自組織網(wǎng)絡(luò)(self-organized network)[1]。

由于Ad

12 ALT="圖1：網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)延的測(cè)試方法。"> hoc網(wǎng)絡(luò)工作在分布式移動(dòng)環(huán)境中，并且網(wǎng)絡(luò)帶寬非常有限，所以要盡量減少通信對(duì)端的交互信息數(shù)量。多跳特性是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)顯著標(biāo)志。由于結(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信距離有限，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)不一定都在其它所有結(jié)點(diǎn)的直接通信范圍之內(nèi)，而且受電磁干擾，地形干擾或天氣影響，結(jié)點(diǎn)的通信距離也會(huì)有所改變。所以當(dāng)結(jié)點(diǎn)并非直接可達(dá)時(shí)，需要中間結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)通信。也就是說從源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)是多跳(multi-hop)連接的。

傳統(tǒng)的基于有線網(wǎng)絡(luò)的共享廣播信道接入技術(shù)(ALOHA、CSMA系列)只能在共享的信道上使用。而Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有多跳性，不是共享網(wǎng)絡(luò)。所以Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的信道接入?yún)f(xié)議要充分考慮多跳帶來(lái)的隱終端、暴露終端和公平性等問題[2,3]。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的。結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性造成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，這對(duì)接入?yún)f(xié)議和路由協(xié)議都提出了新的要求。首先接入?yún)f(xié)議要能夠感知到結(jié)點(diǎn)移動(dòng)造成的鏈路通斷，并把這些信息報(bào)告給路由協(xié)議。路由協(xié)議要根據(jù)鏈路狀態(tài)的變化修改自己的路由表。傳統(tǒng)的基于固定網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議顯然不能直接用于拓?fù)渥兓l繁的 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。所以Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議成了研究的焦點(diǎn)。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性也會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的性能[4]，這需要相應(yīng)的機(jī)制來(lái)解決。

由于影響Ad Hoc性能的因素很多，并且錯(cuò)綜復(fù)雜，僅僅考慮有限的測(cè)試指標(biāo)并不能夠反映網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)性能, 所以Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試系統(tǒng)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的分析與理解，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性確定測(cè)試內(nèi)容，有針對(duì)性地選擇測(cè)試方法，進(jìn)而構(gòu)建與具體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試體系結(jié)構(gòu)

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要包括網(wǎng)絡(luò)接入層協(xié)議(MAC)和路由協(xié)議。不同層次的協(xié)議由于所完成的功能不同，所以具有不同的測(cè)試指針。在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，要合理評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能必須充分考慮不同層次的協(xié)議在性能上的差別。同時(shí)，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用來(lái)說，各個(gè)層次協(xié)議性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響也不盡相同。

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試按照網(wǎng)絡(luò)功能層次進(jìn)行區(qū)分，主要分為以下三個(gè)方面的內(nèi)容：通信終端物理性能測(cè)試，接入層協(xié)議測(cè)試和路由協(xié)議測(cè)試。

1. 通信終端物理性能測(cè)試

通信終端種類很多，包括數(shù)字電臺(tái)、PDA、移動(dòng)筆記本電腦等等。不同的無(wú)線終端由于硬件配置不同，其物理性能也不盡相同。物理性能測(cè)試內(nèi)容主要包括：

12 ALT="圖2：路由重建時(shí)間的計(jì)算方法。">

* 數(shù)據(jù)發(fā)送速率：即終端設(shè)備可支持的最大傳輸帶寬，對(duì)于多信道系統(tǒng)而言，還需要測(cè)試最大可用帶寬。

* 傳播距離：即設(shè)備的通信范圍，主要與終端的發(fā)送功率，接收門限(信噪比)有關(guān)。多跳網(wǎng)絡(luò)中，傳播距離會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系產(chǎn)生重大的影響，也是MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)通常需要考慮的問題[2][3]，也是影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量的因素之一。

* 差錯(cuò)控制能力：無(wú)線信道通常是不可靠信道，所以需要相應(yīng)的差錯(cuò)控制能力，保證在一定的信道誤碼率下，可以完成正常數(shù)據(jù)通信。

2. 網(wǎng)絡(luò)接入層性能測(cè)試

網(wǎng)絡(luò)接入層(MAC)解決了隱終端和暴露終端的問題[2][3]。MAC層協(xié)議的性能會(huì)直接影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。MAC層協(xié)議是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)，也是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通信的第一步，只有高效、公平、有序地組織網(wǎng)絡(luò)中的所有通信結(jié)點(diǎn)的鏈路層通信能力，才能保證上層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議(路由協(xié)議)的正常運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)接入層性能測(cè)試內(nèi)容主要有：

* 接入時(shí)延：結(jié)點(diǎn)從有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到數(shù)據(jù)的實(shí)際發(fā)送的時(shí)間間隔。是反映單個(gè)結(jié)點(diǎn)接入效率的重要參數(shù)，但是不能反映網(wǎng)絡(luò)整體性能。

* 網(wǎng)絡(luò)吞吐量：接入?yún)f(xié)議的性能還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)吞吐量上，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的碰撞會(huì)導(dǎo)致所有的發(fā)送方都要退避一段時(shí)間，然后重新發(fā)送數(shù)據(jù)，這就必然對(duì)系統(tǒng)的吞吐量產(chǎn)生影響。

* 優(yōu)先級(jí)：網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)按照優(yōu)先級(jí)排序，優(yōu)先級(jí)高的結(jié)點(diǎn)比優(yōu)先級(jí)低的結(jié)點(diǎn)有更低的平均接入時(shí)延，這一點(diǎn)在同時(shí)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中顯得尤為重要。

* 公平性：優(yōu)先級(jí)然保證了優(yōu)先級(jí)高的結(jié)點(diǎn)有更低的接入時(shí)延，但是網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議還必須同時(shí)保證優(yōu)先級(jí)低的結(jié)點(diǎn)不會(huì)“餓死”，同等優(yōu)先級(jí)的結(jié)點(diǎn)還要有相同或接近的接入時(shí)延參數(shù)。

3. 路由協(xié)議性能測(cè)試

路由協(xié)議的任務(wù)是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，為結(jié)點(diǎn)之間的通信提供及時(shí)準(zhǔn)確的路由信息，保證報(bào)文按照協(xié)議所提供的路徑正確到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)有Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn)，性能測(cè)試主要包括以下幾個(gè)方面：

* 端到端時(shí)延與吞吐量：路由協(xié)議所處理的是源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)之間的路徑選擇信息，所以源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)之間(端到端)的行為最直接的測(cè)試內(nèi)容就是時(shí)延和吞吐量。但是，這兩個(gè)參數(shù)都與MAC層協(xié)議的效率直接相關(guān)。

* 路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間(也稱為路由重建時(shí)間)：直接說明了路由算法的效率，即從無(wú)法根據(jù)路由表得到路由到得到可用路由的時(shí)間。需要注意的是，這個(gè)測(cè)試參數(shù)適用于需求驅(qū)動(dòng)路由算法(反應(yīng)式)[1][5]和具有事件觸發(fā)更新功能的路由表驅(qū)動(dòng)型路由算法(先應(yīng)式)[1][6]。

* 路由表收斂時(shí)間：對(duì)于路由表驅(qū)動(dòng)型路由算法而言，路由協(xié)議在運(yùn)行期間，路由表從初始狀態(tài)到路由表穩(wěn)定狀態(tài)通常會(huì)有一個(gè)自動(dòng)更新的過程，這個(gè)時(shí)間通常稱為路由表收斂時(shí)間。

* 路由協(xié)議的效率：任何路由協(xié)議在運(yùn)行過程中，都要有一定的路由協(xié)議開銷，用于在結(jié)點(diǎn)之間維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅰ?duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)帶寬非常有限，協(xié)議開銷直接影響網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。所以路由協(xié)議的效率也是我們重點(diǎn)考慮的測(cè)試參數(shù)之一。

性能測(cè)試的基本方法

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)試的主要內(nèi)容已經(jīng)在第二節(jié)中進(jìn)行了闡述，由于物理層的測(cè)試內(nèi)容只涉及到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信。而且，無(wú)線終端設(shè)備廠商一般會(huì)事先提供相應(yīng)的物理層參數(shù)，所以下面討論的性能測(cè)試方法只與網(wǎng)絡(luò)接入層和路由協(xié)議有關(guān)。

1. 接入層協(xié)議性能測(cè)試方法

(a) 接入時(shí)延測(cè)試

12 ALT="表1：給網(wǎng)絡(luò)不同的性能測(cè)試內(nèi)容賦予不同的加權(quán)值可以更加客觀地反映網(wǎng)絡(luò)的性能。">

結(jié)點(diǎn)對(duì)所有到達(dá)發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包用時(shí)間戳進(jìn)行標(biāo)記，在該數(shù)據(jù)可以發(fā)送后，即滿足下列條件，收到CTS數(shù)據(jù)幀并且是緩沖區(qū)最先要發(fā)送的報(bào)文，再記錄下數(shù)據(jù)可以成功發(fā)送的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間與時(shí)間戳記錄的時(shí)間相減即接入時(shí)延，在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，通常計(jì)算結(jié)點(diǎn)所有數(shù)據(jù)包的平均時(shí)延。接入時(shí)延測(cè)試如圖1所示：

(b) 優(yōu)先級(jí)測(cè)試

網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)先級(jí)可以分為結(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)和報(bào)文優(yōu)先級(jí)。在統(tǒng)計(jì)意義下，優(yōu)先級(jí)的測(cè)試要依賴于平均接入時(shí)延的計(jì)算。如果是對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行區(qū)分，性能測(cè)試就計(jì)算不同結(jié)點(diǎn)的平均接入時(shí)延。如果網(wǎng)絡(luò)只支持報(bào)文優(yōu)先級(jí)，就要對(duì)不同類型的報(bào)文進(jìn)行區(qū)分，分別計(jì)算平均接入時(shí)延。對(duì)于同時(shí)支持結(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)和報(bào)文優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，測(cè)試要更加復(fù)雜。

(c) 公平性測(cè)試

公平性測(cè)試的依據(jù)主要是平均網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)延，優(yōu)先級(jí)高的結(jié)點(diǎn)比優(yōu)先級(jí)低的結(jié)點(diǎn)具有更小的平均接入時(shí)延。同時(shí)，不同優(yōu)先級(jí)結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)延差距要相對(duì)明顯。例如，最高優(yōu)先級(jí)結(jié)點(diǎn)與最低優(yōu)先級(jí)結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)延差距不到5%，就說明MAC層的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)機(jī)制是失敗的。

2. 路由協(xié)議性能測(cè)試方法

路由協(xié)議所有的性能測(cè)試參數(shù)都需要在多跳網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際測(cè)量得到，要根據(jù)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)合理運(yùn)用路由協(xié)議的性能測(cè)試方法。需要特別指出的是，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的參數(shù)會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響 [4]，上述問題將在第4節(jié)進(jìn)行討論。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要有如下幾方面的特征[8]：

*分布式特征：該特征是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)最突出的特征。

*無(wú)環(huán)路：路由協(xié)議的重要約束條件之一，可以簡(jiǎn)單地采用TTL(生存時(shí)間)來(lái)對(duì)“兜圈子”的報(bào)文進(jìn)行控制，但是考慮協(xié)議的效率通常采用更好的辦法。

*需求驅(qū)動(dòng)(反應(yīng)式)：路由協(xié)議并不主動(dòng)維護(hù)路由表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無(wú)法得到目的結(jié)點(diǎn)路由后，需求驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議發(fā)送路由請(qǐng)求信息。

*路由表驅(qū)動(dòng)(先應(yīng)式)：路由協(xié)議主動(dòng)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)洌〞r(shí)更新路由表，有的協(xié)議還有更新觸發(fā)功能，可以更快地發(fā)現(xiàn)新的可用路由。

*安全問題：安全性是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)面臨的另一個(gè)大難題。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線通信技術(shù)，容易被監(jiān)聽和干擾。加上Ad hoc網(wǎng)絡(luò)一般被使用在特殊場(chǎng)合(軍事、救災(zāi)等)，安全問題更加突出。在無(wú)線鏈路安全性非常脆弱的情況下，路由協(xié)議的安全性對(duì)于網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

*休眠期：電源能量對(duì)于基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的終端非常重要，路由協(xié)議需要支持設(shè)備的休眠功能，不要在休眠期仍然進(jìn)行路由信息的交互。

*非對(duì)稱鏈路支持：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱性必然會(huì)導(dǎo)致非對(duì)稱性路由，路由協(xié)議必須能夠在源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)之間建立非對(duì)稱路由，這樣就增加了協(xié)議的復(fù)雜性。

根據(jù)路由協(xié)議的特點(diǎn)，提出路由協(xié)議性能測(cè)試方法。

(a) 路由協(xié)議端到端時(shí)延

測(cè)量主機(jī)之間時(shí)鐘同步是端到端測(cè)量重要的技術(shù)基礎(chǔ)。利用GPS、PSTN、CDMA等網(wǎng)絡(luò)的外部時(shí)鐘源來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量主機(jī)間同步。雖然精度高，但費(fèi)用昂貴且在測(cè)量主機(jī)數(shù)量很大時(shí)難于實(shí)現(xiàn)。一般端到端時(shí)延測(cè)量可以通過RTT(Round Trip Time)獲得，但是由于無(wú)線鏈路廣泛存在著鏈路非對(duì)稱的情況，所以需要測(cè)量端到端的單向時(shí)延。[10][11][12]對(duì)單向時(shí)延的測(cè)量提出了基于某種最優(yōu)化目標(biāo)來(lái)確定測(cè)量參數(shù)的方法。根據(jù)不同的要求，提出相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)，利用線性規(guī)劃模型進(jìn)行求解，最終到達(dá)提高單向時(shí)延參數(shù)精度的目的。

(b) 路由發(fā)現(xiàn)時(shí)間

12 ALT="圖3：“直線型”結(jié)點(diǎn)分布。">

當(dāng)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)當(dāng)前維護(hù)的路由條目失效或無(wú)法為目的結(jié)點(diǎn)提供可用路由時(shí)，會(huì)主動(dòng)發(fā)出路由請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)中的鄰居結(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)路由請(qǐng)求的內(nèi)容或者轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求，或者向源結(jié)點(diǎn)報(bào)告可用路由，或者什么都不做[1][7]。從發(fā)送路由請(qǐng)求到得到可用路由的時(shí)間就是路由重建時(shí)間，如圖2所示。

(c) 路由協(xié)議的效率

網(wǎng)絡(luò)中路由信息占信息傳輸總量的百分比。對(duì)于路由協(xié)議的效率參數(shù)，可以利用外部測(cè)量的方法，即在網(wǎng)絡(luò)中加入監(jiān)聽結(jié)點(diǎn)并分析數(shù)據(jù)內(nèi)容的方法來(lái)計(jì)算路由協(xié)議效率。但是這種方法的開銷較大，如果對(duì)協(xié)議本身進(jìn)行修改，本地計(jì)算可以大大減少網(wǎng)絡(luò)開銷。在路由協(xié)議中，在路由維護(hù)信息送到發(fā)送緩沖區(qū)之前進(jìn)行修改：

#IFDEF CACULATE_EFFECIECY

int num_of_routing_message++

#ENDIF

這樣利用下面的公式：

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(píng)估

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

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)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(duì)稱鏈路：網(wǎng)絡(luò)中非對(duì)稱鏈路數(shù)量會(huì)對(duì)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(duì)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(dòng)性：結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能也會(huì)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(dòng)，所以同一集群各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)的相關(guān)性較強(qiáng)，而不同集群之間的移動(dòng)相關(guān)性則不是十分明顯。這一點(diǎn)對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(huì)具有上述某些重要特征，不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用會(huì)對(duì)不同層次的協(xié)議有不同的性能要求。對(duì)同一層次的協(xié)議，不同的應(yīng)用也會(huì)對(duì)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(chǎng)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(cè)量中的情況不是這個(gè)簡(jiǎn)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(cè)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(dòng)性和連通性之間相互影響，簡(jiǎn)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(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評(píng)估。

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)

1. 結(jié)點(diǎn)分布范圍與移動(dòng)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(qǐng)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(dòng)。

(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(zhǎng)區(qū)域隨機(jī)移動(dòng)。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(cè)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(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響。在測(cè)試平臺(tái)中，針對(duì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測(cè)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(chǎng)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(duì)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(dòng)的不確定性和無(wú)線鏈路的不可靠性，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試成為目前無(wú)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(cè)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(chǎng)合不同，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)要對(duì)測(cè)試內(nèi)容綜合評(píng)估。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有重要影響，所以要針對(duì)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(cè)試。只有各個(gè)方面的因素綜合考慮，并采用不同的測(cè)試環(huán)境和測(cè)試手段才能夠準(zhǔn)確地評(píng)估Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。

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