仿真研究：多信道节点下SDBA和BEB算法吞吐量和时延对比分析

1）仿真平台搭建

选用NS2作为仿真平台构建一个模拟网络模型，对MAC协议性能进行仿真。根据紫外光非直视传输特性，对仿真软件中的双径传播模型进行修改，构建紫外光通信链路模型。根据文献［26］对原有的无线节点模型进行修改，改为紫外光多信道节点模型，如图9.9所示。

该模型对物理层、链路层的模型组件如：逻辑链路控制（LLC）、队列接口（IFQ）、信道接入协议（MAC）、网络接口（NetIF）和信道（Channel）等进行了重新的配置。Addr dmux为多路地址分配器，port dmux为多路接口分配器，rtagent表示路由代理，地址解析协议（ARP）解析出数据包使用的接口号，接着传入相应的接口及信道。重要参数设置如表9.2所示。

图9.9　紫外光多信道节点模型

表9.2　重要仿真参数设置

2）仿真分析(www.xing528.com)

分别采用SDBA和BEB两种退避算法吞吐量对比，如图9.10所示。新算法的吞吐量明显高于传统BEB算法。传统的BEB算法在仿真初期吞吐量较大，但随着网络中业务的增加，竞争窗口变化不合理导致网络冲突加剧，随着时间的变化吞吐量呈现下降趋势。SDBA算法可以较好地应对网络业务的增加，一定程度上避免了网络冲突，所以随着网络业务的增加，吞吐量也逐渐上升，最后基本达到一个稳定状态。并且在退避过程中，SDBA算法减小了DIFS开销，也使吞吐量提高。在飞机编队大量传输业务情况下，网络吞吐量的提高显得尤为必要。

图9.10　SDBA与BEB吞吐量对比

图9.11为采用SDBA和BEB两种退避算法的时延对比图，由图可知，SDBA的时延明显小于BEB算法。

图9.11　SDBA与BEB时延对比

SDBA算法采用分段改变竞争窗口的方法，大大减小了发生冲突的可能性，使节点数目较多的情况下，网络拥塞状况明显改善，发送成功率增加，从而使时延减小。并且由于网络中的节点数目较多时，节点信道侦听后等待DIFS带来的开销较大，新算法在信道空闲时无须等待一个DIFS，直接进行数据传输，可以使时延明显降低。这对于高速运动飞机间的紫外光实时通信的需求具有重要价值。