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

* 路由表收斂時間：對于路由表驅(qū)動型路由算法而言，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)通常會有一個自動更新的過程，這個時間通常稱為路由表收斂時間。

* 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?。對于無線網(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)考慮的測試參數(shù)之一。

性能測試的基本方法

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

1. 接入層協(xié)議性能測試方法

(a) 接入時延測試

12 ALT=表1：給網(wǎng)絡(luò)不同的性能測試內(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)對所有到達(dá)發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包用時間戳進(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)送的報文，再記錄下數(shù)據(jù)可以成功發(fā)送的時間。這個時間與時間戳記錄的時間相減即接入時延，在系統(tǒng)測試時，通常計算結(jié)點(diǎn)所有數(shù)據(jù)包的平均時延。接入時延測試如圖1所示：

(b) 優(yōu)先級測試

網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)先級可以分為結(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和報文優(yōu)先級。在統(tǒng)計意義下，優(yōu)先級的測試要依賴于平均接入時延的計算。如果是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)按照優(yōu)先級進(jìn)行區(qū)分，性能測試就計算不同結(jié)點(diǎn)的平均接入時延。如果網(wǎng)絡(luò)只支持報文優(yōu)先級，就要對不同類型的報文進(jìn)行區(qū)分，分別計算平均接入時延。對于同時支持結(jié)點(diǎn)優(yōu)先級和報文優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)，測試要更加復(fù)雜。

(c) 公平性測試

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

2. 路由協(xié)議性能測試方法

路由協(xié)議所有的性能測試參數(shù)都需要在多跳網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際測量得到，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)的移動性等對網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的參數(shù)會產(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。

*無環(huán)路：路由協(xié)議的重要約束條件之一，可以簡單地采用TTL(生存時間)來對“兜圈子”的報文進(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(反應(yīng)式)：路由協(xié)議并不主動維護(hù)路由表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無法得到目的結(jié)點(diǎn)路由后，需求驅(qū)動路由協(xié)議發(fā)送路由請求信息。

*路由表驅(qū)動(先應(yīng)式)：路由協(xié)議主動維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)?，定時更新路由表，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)面臨的另一個大難題。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)使用無線通信技術(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合(軍事、救災(zāi)等)，安全問題更加突出。在無線鏈路安全性非常脆弱的情況下，路由協(xié)議的安全性對于網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

*休眠期：電源能量對于基于移動網(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。

*非對稱鏈路支持：無線網(wǎng)絡(luò)的非對稱性必然會導(dǎo)致非對稱性路由，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)議性能測試方法。

(a) 路由協(xié)議端到端時延

測量主機(jī)之間時鐘同步是端到端測量重要的技術(shù)基礎(chǔ)。利用GPS、PSTN、CDMA等網(wǎng)絡(luò)的外部時鐘源來實(shí)現(xiàn)測量主機(jī)間同步。雖然精度高，但費(fèi)用昂貴且在測量主機(jī)數(shù)量很大時難于實(shí)現(xiàn)。一般端到端時延測量可以通過RTT(Round Trip Time)獲得，但是由于無線鏈路廣泛存在著鏈路非對稱的情況，所以需要測量端到端的單向時延。[10][11][12]對單向時延的測量提出了基于某種最優(yōu)化目標(biāo)來確定測量參數(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)提高單向時延參數(shù)精度的目的。

(b) 路由發(fā)現(xiàn)時間

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法為目的結(jié)點(diǎn)提供可用路由時，會主動發(fā)出路由請求，網(wǎng)絡(luò)中的鄰居結(jié)點(diǎn)會根據(jù)路由請求的內(nèi)容或者轉(zhuǎn)發(fā)路由請求，或者向源結(jié)點(diǎn)報告可用路由，或者什么都不做[1][7]。從發(fā)送路由請求到得到可用路由的時間就是路由重建時間，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。對于路由協(xié)議的效率參數(shù)，可以利用外部測量的方法，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)容的方法來計算路由協(xié)議效率。但是這種方法的開銷較大，如果對協(xié)議本身進(jìn)行修改，本地計算可以大大減少網(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：