评价模型2:漫游模型.
在模型2中定制了一个处于区域II中的边长为a的正方形区域,移动节点在该区域中自A点开始,经过连续的随机直线运动,最终到达B点,运动过程中无停留,如图2所示.
我们在文献[10]中修正了NS2中随机直线运动的定义,描述如下:
节点随机选择运动速率和运动时间,运动速率v满足(0,max v)中的均匀分布,运动时间t满足(0,2a/max v)中的均匀分布.而后节点随机地在正方形区域内选择目标点,并以v向目标点做匀速直线运动,直到t超时.如果
刘敏 等:异构无线网络中垂直切换算法的评测与改进 1655
节点在t超时前到达目标点,则重新随机选择目标点,并以v向新的目标点做匀速直线运动,直到t超时.若t超时,节点将重新随机生成运动速率和运动时间.通过计算可知,节点速率的期望值为max v/2.在实际的模型仿真时,我们选择了两档速率,分别是max v=2m/s和max v=20m/s.其中,max v=2m/s时速率的期望为1m/s,代表了人的步行速度.而max v=20m/s时的速率期望为10m/s(36km/h),代表了城市交通工具的平均速度.
正方形区域的位置满足节点在随机运动时,在WiFi信号佳的范围内停留时间的期望,与在GPRS信号佳的范围内停留时间的期望正好相等.假定正方形的一条对角线的延长线穿过圆心.设正方形顶点的坐标为{(u,u),(u+a,u),(u+a,u+a),(u,u+a)},通过蒙特卡洛(Monte Carlo)方法可以得到常见ϕ,a的u数值解.
O
(u+a,u)
(u,u)
d=ϕ
AP
II.W
II.G
B
y
x
A
v=3max v
v=max v/4
v=max v/2
v=3max v/4
θ=π/4
O
P(ρ,θ)
AP(WiFi)
R
x
II.W
I
II.G
Fig.1 Evaluation model 1 illustration Fig.2 Evaluation model 2 illustration
图1 评价模型1的示意图图2 评价模型2的示意图
3 现有垂直切换算法的性能评测与分析
基于所提出的仿真评价模型,本文对标准的迟滞电平算法[2,6](hysteresis based algorithm,简称HY)和驻留定时器算法[2,3](dwelling-timer based algorithm,简称DW)进行了性能评测和分析.在仿真实验中,选择RSS作为切换算法的判定指标,认为当GPRS和WiFi网络的RSS相等时,两种网络所提供的QoS相同.DRSS是指WiFi和GPRS的接收信号强度差(DRSS=RSSWiFi−RSSGPRS),hy为HY算法中的迟滞电平值.
若无特别说明,仿真模型的默认参数如下:WiFi的覆盖半径为R=150m,AP的坐标为(0,0).假设当移动节点
与AP的距离d=d+时,DRSS=hy;d=d−时,DRSS=−hy;d=ϕ时,DRSS=0.显然有−+=ddϕ,且0<d+<ϕ<d−.在仿真实验中,
设d+=120m,d−=135m,则由计算可得ϕ=127.279m.模型2中的采样频率F=20次/s.DW算法中的驻留定时器tdw设为5s.
3.1 仿真评测指标
为了衡量垂直切换算法的优劣,我们在文献[11,12]中定义了“命中率”和“平均乒乓次数”两个评价指标.
“命中”是指根据算法选择的网络为节点当前最佳的网络选择.“命中率(matching ratio,简称MR)”是指单位时间内算法累计命中的时间长度.就本质而言,命中率反映了链路的服务质量(QoS),命中