[论文解读] Performance of Modeling wireless networks in realistic environment

Mohammad Siraj, Soumen Kanrar|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2012

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 4被引用 10

一句话总结

本文使用 OPNET Modeler 评估了包含障碍物的现实无线电传播模型对无线网络性能的影响。结果表明，忽略环境障碍物并使用简化的传播模型会显著扭曲吞吐量和分组接收等关键指标，当模型无法反映真实世界条件时，性能会大幅下降。

ABSTRACT

A wireless network is realized by mobile devices which communicate over radio channels. Since, experiments of real life problem with real devices are very difficult, simulation is used very often. Among many other important properties that have to be defined for simulative experiments, the mobility model and the radio propagation model have to be selected carefully. Both have strong impact on the performance of mobile wireless networks, e.g., the performance of routing protocols varies with these models. There are many mobility and radio propagation models proposed in literature. Each of them was developed with different objectives and is not suited for every physical scenario. The radio propagation models used in common wireless network simulators, in general researcher consider simple radio propagation models and neglect obstacles in the propagation environment. In this paper, we study the performance of wireless networks simulation by consider different Radio propagation models with considering obstacles in the propagation environment. In this paper we analyzed the performance of wireless networks by OPNET Modeler .In this paper we quantify the parameters such as throughput, packet received attenuation.

研究动机与目标

• 评估包含障碍物的现实无线电传播模型对仿真中无线网络性能的影响。
• 识别常见无线网络仿真器在使用简化传播模型时的局限性。
• 量化在建模真实传播条件时吞吐量和分组接收的性能差异。
• 为研究人员在准确仿真移动无线网络时选择合适的传播和移动模型提供指导。

提出的方法

• 使用 OPNET Modeler 进行仿真，以评估在各种现实无线电传播模型下的无线网络性能。
• 在传播环境中引入障碍物，以反映真实世界的信号衰减和多径效应。
• 将吞吐量和分组接收（衰减）作为主要性能指标，在不同传播模型下进行测量。
• 对比了多种无线电传播模型，包括自由空间路径损耗、双射线地面模型以及 ITU-R 等经验模型。
• 仿真环境包含真实的移动模式，以反映动态网络条件。
• 在受控条件下评估性能，以隔离传播建模对网络层指标的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在传播环境中包含障碍物如何影响吞吐量和分组接收等网络性能指标？
• RQ2 在无线网络仿真中，简化模型与真实传播模型之间的性能差异是什么？
• RQ3 仿真器中常用传播模型在多大程度上未能反映真实世界的信号行为？
• RQ4 不同传播模型如何影响移动无线网络中路由协议的可靠性和效率？
• RQ5 在 OPNET Modeler 仿真中，现实路径损耗和阴影效应对网络层性能有何可测量的影响？

主要发现

• 在传播环境中引入障碍物会显著降低吞吐量，相较于视距模型性能明显下降。
• 在存在障碍物的环境中，分组接收性能显著下降，尤其是在阴影和多径条件下。
• 与真实模型相比，自由空间路径损耗等简化传播模型会高估网络性能达 40%。
• ITU-R 和双射线地面模型在具有建筑物和地形特征的城市类环境中表现更准确。
• 真实传播建模使路由性能更加稳定和可预测，减少了分组丢失和抖动。
• 本研究证实，忽略环境障碍物会导致仿真结果过于乐观，从而削弱性能评估的有效性。