Link-level Measurements from an 802.11b Mesh Network

Link-level Measurements from an 802.11b Mesh Network

   這篇paper主要在38-node unban multi-hop 802.11b network下，分析封包遺失的原因，這個network在Cambridge Massachusetts，範圍包含六千平方公尺，每一個node代表一棟上面裝有omni-directional antenna的房子。利用Distribution of Delivery Probabilities去分析影響packet loss的原因，主要探討的因素依序為Time Variation of Loss Rate，Effect of Signal-to-Noise Ratio，Effect of Transmit Bit-Rate，Interference from 802.11 Sources，Effect of Multi-path。

Time Variation of Loss Rate:

   有四條delivery probabilities 為50% 的link被選出來做為Time Variation of Loss Rate的分析，如圖一，圖越下面variation越小。這邊的deviation計算利用Allan deviation= ，圖二為這四條link在不同時間間隔所計算出的Allan deviation，可以發現時間間隔越大，Allan deviation會被平滑的越小。圖三是ALL LINK的Allan Deviation of Loss Rate的累積圖表，可以發現High Deviation of Loss Rate占的比率很少，說明大部分的Loss Rate都是穩定的。

                                                                              圖一                    

                                                                                                                                                       圖二                    

                                                                                                                                                      圖三

Effect of Signal-to-Noise Ratio:

   由The Prism 2.5 specification，packet error rate 介於10% and 90%時，range of S/N 是3dB。圖四，是由模擬器所模擬出S/N對Delivery Probability的影響。說明S/N對於Delivery Probability有正向的作用，但由圖五在dB>3的情況下，還是有蠻多的packet的情況出現，說明S/N不是造成packet loss的唯一因素。

                                                                                    圖四                       

                                                                                                                                                        圖五

Effect of Transmit Bit-Rate:

   圖六代表每一個link在不同的transmit bit-rate的throughput，由這個圖可以發現link為11Mbit/s，儘管他的loss rate比5.5Mbit/s還高，但是throughput卻比較高，但這也不代表高的11Mbit/s就擁有高的throughput，還是不少1Mbit/S的link，throughput比11Mbit/s還要多。由以上的現象我們可以觀察到，bit-rate的選擇不能直接地去預測，而是必須徹底在每一個bit-rate去測量他的throughput。

                                                                                    圖六

Interference from 802.11 sources

    這邊在探討在同一個channel或是overlapping channel發送不是roofnet的封包(Foreign Packets)，是否會影響Roofnet的Loss Rate，由實驗發現答案是不會的，由圖七可以發現，Foreign Packets/Second的大小並沒有和Lost Packets/Second有任何明顯的相關性。

                                                                                 圖七

Effect of multi-path:

  這一個接收系統可以分辯出到達時間差小於250nanoseconds 的original signal和 reflected signal，所以只要時間差小於250 nanoseconds就對original的接收不會造成太大的影響，但在實際上reflect signal的delay大都大於microsecond。以圖八來看說明reflected sign確實造成了packet loss，這是一個two-ray的模擬情況，這個例子傳輸速率是1Mbps，在Delay為1 microseconds下，模擬出的reflected signal被衰減9dB，造成10%的packet loss rate，率減為7dB則造成90%的packet loss rate。但我們也可以發現只要delay時間夠小，reflected signal其實不會對original signal造成什麼影響，接下要問那什麼會影響delay的時間，答案是可以說是傳輸距離，雖然他不是直接的原因，但因為傳輸距離夠長，就可以產生足夠長的delay去影響original signal的接收。由圖九可以看出傳輸距離愈長，則delivery probabilities愈小。

                                                                              圖八

                                                                              圖九

這篇PAEPER在roofnet的network下探討了許多影響傳輸的原因，S/N和傳輸的距離確實會造成一些影響，但是卻不是主要或是直接的因素，主要的因素在於multi-path fading，因此在一個城市裡roofnet 的network，multi-path是非常需要去解決的問題。