NS2 速率控制

无线网络实验106：速率控制（rate control）

1、简介

   该练习旨在探讨在多跳网络中速率控制和载波侦听阈值的变化如何影响空间重用（以及总吞吐量）。

接收端能够成功接收数据所要求的信号干扰噪声比（Signal-to-Interference Noise Ratio,SINR）依赖于使用的传输速率。带宽为B的信道理想容量可以有香农定理给出：W=Blog(1+SINR),可推导出SINR(reqd)>=(2^(W/B)-1)。然而，最常用的调制机制都采用比理想值更大的SINR。因为NS2无法建模累积干扰（cumulative interference），我们在其限制（以牺牲准确性为代价）下进行实验，并使用接收器灵敏度（receiver sensitivity，RXThresh）和捕捉阈值（capture threshold,CPThresh）（注释1）代替。前者给出了接收并解码一个分组所必需的最小接收信号电量。后者指明了相对信号级别，在该级别时将无法接收新分组，我们将其解释为最小SINR。我们使用如下灵敏度值（取自Cisco Aironet350适配器）：

 

 表1 速率：接收器灵敏度 

 Rates（Mbps） SINR(dBm) 1 -94 2 -91 5.5 -89 11 -85

    

   对于capture threshold，我们使用如下最小值。SINR值（取自Wee et al, Understanding Wireless LAN performance trade-offs, Comm. Systems Design, Nov. 2002）:

 

表2 速率：接收器灵敏度  

 Rates（Mbps） SINR(dB) 1 -2.92 2 -1.59 5.5 -5.98 11 -6.99

 

    当使用物理载波侦听时，需要发送分组的节点必须评估信道。如果检测到信道上的能量大于载波侦听阈值，该节点就认为信道忙，并推迟发送。较小的载波侦听阈值（CSThresh）意味着即使其他节点离正在发送数据的节点很远，他们仍然会认为信道忙，并推迟发送。相反，较大的载波侦听阈值意味着只有离发送节点很近的节点才会检测到信道忙。载波侦听范围（CSRange）指的是从发射器到其他节点能够检测到信道忙的最大距离，所以CSThresh和CSRange两者的关系是相反的。较大的CSRange意味着有更多的空间被发送者“保留”作为“警戒区”，以避免干扰/冲突。较小的CSRange意味着可以并发更多的发送行为，但冲突的机会也更大。

    注意到更大的传输速率意味着要求接收器有更大的RXThresh，并减少了覆盖范围。捕捉阈值的增加可以增加对冲突的灵敏度。较低的速率有更大的抗干扰能力，但占用信道的时间更长。

   

   下面是该练习的背景：较小的CSRange意味着更大的并发和更多的干扰。我们希望探讨能否通过降低传输速率（提高抗干扰能力）来弥补上述不足。

 

注释1：Capture threshhold

    在下面这种情况下我们就说capture threshhold为10db：

    如果一个节点不久前收到一个能量级别为Pa的分组a，而后有个能量级别为Pb的分组到达，则在确定能否捕捉到该包之前需要进行比较：

10*log（Pa） - 10*log（Pb） > 10db, 或者等价于Pa/Pb>10

 

2、Ns2实验指导

（1）下载脚本。

（2）脚本为“rcs_sim.tcl”。该脚本建立了一个由100个节点构成的分布在10X10网格中的网络，每个网格边长为150米。使用了802.11b协议，并关闭了RTS/CTS机制（通过将RTSthreshold设置为一个合适的大值）。在随机选择的源-目的节点对间建立起25个CBR会话。该脚本的参数是TX-Rate(bps)、RxThresh（Watts）、CPThresh（比例值，无单位）和CSThresh（Watts）。脚本用法为：

ns rcs-sim.tcl -rate {rate (Mbps)} -rxthresh {rcv_threshold} -cpthresh {capture-threshold} -csthresh {carrier-sense threshold (W)}

（3）Tx-Rate取值可以是1.0Mbps、2.0Mbps、5.5Mbps和11Mbps，相应的RXThresh值和CPThresh值取表2中的值。对于每一个RXThresh值，使用CSThresh=0.9*RXThresh、0.5*RXThresh、0.1*RXThresh、0.05*RXThresh。注意适当转换单位。

（4）运行所有TX-rate+RXThresh和CSThresh组合的仿真。获得每轮的总计CBR吞吐量。在一张图中画出针对每个（RXThresh/CSThresh）的吞吐量与TX-rate关系图。