无线网络性能分析

目前,针对无线网络网络性能评价指标,可以有不同的分类:有针对各层的如MAC层、网络层等。请大家各抒已见，无论是收集的还是自己创新的都要尽量写出它的定义及使用方法。本人总结了一些网络路由层的网络性能评价参数，希望对大家有用：
1 端到端时延
端到端时延指在应用层数据报文从发送方发出到接收方收到的时间之差。它包含了在链路上的传播延时、报文的排队延时、数据报文处理延时、在中间节点的转发延时、报文的重传延时等。传播延时是包通过介质传输所需的时间，它与传输距离成正比，转发延时是网络节点对报文的处理和转发所需的时间，包括差错检测和路由选择等。排队延时是网络节点在处理或转发报文时，需要在队列中等待的时间。重传延时包括超时或冲突造成的报文重传时间，同网络的连接状况相关。
1.1 端到端平均时延
平均时延是移动自组网中经常采用的一个网络性能度量参数。它指的是网络中应用层各节点平均的端到端时延。它比端到端时延更能准确的反映网络的实际应用状况。一般采用如下公式进行计算,其中N 表示成功传输的分组数,rt 表示分组到达目的节点的时间,st 表示分组产生时间:

2 丢包率
丢包率是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率，通常在吞吐量范围内测试。丢包率与数据包长度以及包发送频率相关。数据包在传送过程中，可能由于节点队列溢出、报文冲突、路由失败、超时等原因而丢失。丢包率ρ=D/N，N指报文发送过程中的总报文数量，D指发送过程中丢失的数据报文数量，它反映了应用层报文的丢失状况，同时也反映了路由协议和MAC层协议的性能指标。
为了评估网络的丢包率，一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等。贝努利模型是基于独立同分布的，即假定每个数据包在网络上传输时被丢弃的概率是不相关的，因此它比较简单但预测的准确度以及可靠性都不太理想。但是，由于先进先出的排队方式的采用，使得包丢失之间有很强的相关性，即在传输过程中。包被丢失受上一个包丢失的影响相当大。假定用随机变量xi代表包的丢失事件，Xi=0表示包丢失，而Xi=1表示包未丢失。则第i个包丢失的概率为p[xi|xi—l，xi一2,…Xi—n]，Xi一1，Xi一2，…Xi—n取所有的组合情况。当N=2时，该Markov链退化为著名的Gilbert模型。隐马尔可夫模型是对马尔可夫模型的改进。
3 网络吞吐量
网络吞吐量的定义为在一个时隙内成功发送的数据包数量。一般指链路上所有通信数据总的传输速率，有时也可以表示某特定业务的数据传输速率。在已知传输成功概率Ps ( n) 和活动节点数量n 情况下,网络吞吐量表示为:

（1）        平均吞吐量指节点单位时间内在应用层成功接收的报文数量。通常以每秒传送的比特数bps表示。在移动自组网中，由于流量模式和拓朴结构的原因，各节点的吞吐量是不相同的。测定协议根据使用的带宽优化应用的结果怎么样。
（2）       其测试方法是：在测试中以一定速率发送一定数量的帧，并计算待测设备传输的帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试，直至得出最终结果。吞吐量测试结果以比特/秒或字节/秒表示。
4 控制开销
控制开销指的是数据包路由过程中发送的控制包数量。通常有以下两种计算方法：
（1）        评估协议在有效带宽里面数据报文的效果和控制报文延时的效果和报文的转化比率。
（2）        处理的控制报文数量与处理的数据报文和控制报文总数的比率。通常计算公式如：  。  表示控制包的数量，它通常包括路由请求、路由回应、路由错误等控制包。  表示网络中处理的数据包和控制包的总数。
5 网络生存时间(Lifetime)
由于Ad Hoc网中设备主要依靠电池供电，主机能源有限的固有特性，如何节省节点能源，延长网络寿命成为衡量网络性能的一个重要评价指标。现在国内外出现的大量节能路由中网络生存时间通常被定义为在整个网络中第一个节点或者第k个节点死亡时的时间。
6 数据包成功到达率

数据包成功到达率指的是在成功到达目的节点的数据包与所有发送的数据包总和的比率。一般在应用层进行统计，采用公式如：  ，其中 表示成功接收的包的数量， 表示发送包的数量。

7 路由负荷(Routing Load)
路由负荷=路由包的数目/数据包的数目

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