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RICARDO MORENO C. Departamento de Ingeniería Electrónica en Telecomunicaciones SANGOLQUÍ, 2012 EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN.

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1 RICARDO MORENO C. Departamento de Ingeniería Electrónica en Telecomunicaciones SANGOLQUÍ, 2012 EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3 EN AMBIENTES INALÁMBRICOS BAJO EL ESTÁNDAR IEEE

2 AGENDA INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN RESULTADOS

3 INTRODUCCIÓN (1/2) El Network Simulator ns-3 y su principales ventajas respecto a ns-2. - Mayor cantidad de modelos a simular. (Wifi, Wimax, Ethernet, etc.) Simulación Simple y Robusta. - Resultados más fiables y reales. - No se utilizan secuencia de comandos oTcl para controlar la simulación (Combinación C++ oTcl) Las simulaciones de red ahora pueden ser implementadas en C++ puro y Python. - ns-3 tiene modelos para todos los elementos que conforman una red. (Desde una tarjeta de red Ethernet hasta un complejo dispositivo inalámbrico)

4 INTRODUCCIÓN (2/2) Network Simulator ns-3 y sus ventajas en redes inalámbricas. - Es un estándar bastante estable a la hora de hacer pruebas. - Mayor escalabilidad y menos uso de recursos. - Modelos de canales más sofisticados soportando simulación de manera paralela y distribuida. - Integración con nuevos módulos (Wifi, WiMax, GPRS, CDMA) - Manejo de múltiples interfaces. (IPv4, Protocolos de Internet, sockets, devices y drivers ) - Alta flexibilidad y generación de archivos de rastreo. ( Wireshark )

5 AGENDA INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN RESULTADOS

6 MARCO TEÓRICO (1/3) EL SIMULADOR NS-3 ANÁLISIS AUXILIAR ENRUTAMIENTOINTERNET-PILADISPOSITIVOSAPLICACIONES NODOMOVILIDAD GENERALSIMULACIÓN NÚCLEO

7 MARCO TEÓRICO (2/3) EL ESTÁNDAR IEEE Estándar internacional que define las características de una red de área local inalámbrica (WLAN). Familia IEEE IEEE aIEEE bIEEE gIEEE n

8 MARCO TEÓRICO (3/3) ESTRUCTURA DE LAS TOPOLOGÍAS IEEE Ad-hocInfraestructura

9 AGENDA INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN RESULTADOS

10 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN (1/3) DISEÑO DE LA RED TIPO INFRAESTRUCTURATIPO AD-HOCTIPO FIJO – MÓVIL Estándar Inalámbrico IEEE – b Canal, Frecuencia y Tasas de Transmisión

11 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN (2/3) MODELOS DE PROPAGACIÓN FixedRssLossModel FriisPropagationLossModel LogDistancePropagationLossModel

12 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN (3/3) TRÁFICO UDP DIRECCIONAMIENTO IPV4 ENRUTAMIENTO MOVILIDAD

13 AGENDA INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN RESULTADOS

14 ANÁLISIS DE RESULTADOS (1/13) Escenario Tipo Infraestructura Parámetros de Simulación Topología de la Red CARACTERÍSTICASVALORES Número de Nodos Fijos5 Tecnología de la Capa FísicaDSSS a 11 Mbps Tasa de Transmisión8 Mbps Intensidad de Recepción de Señal-60 dBm Tamaño de Paquetes Enviados64000 B Estándar InalámbricoIEEE b Frecuencia de Transmisión2.4 GHz Modelo de PropagaciónFixedRssLossModel Distancia Promedio hacia el AP30 m Tráfico GeneradoUDP Tiempo de Simulación120 seg.

15 ANÁLISIS DE RESULTADOS (2/13) Escenario Tipo Infraestructura Throughput de la Red RESULTADOS DEL THROUGHPUT DE LA RED CalculadoMedido 6,896 Mbps6,776 Mbps

16 ANÁLISIS DE RESULTADOS (3/13) Escenario Tipo Infraestructura Delay de la Red

17 ANÁLISIS DE RESULTADOS (4/13) Escenario Tipo Infraestructura Análisis de Paquetes de Datos durante la Simulación Flujo Fuente Destino

18 ANÁLISIS DE RESULTADOS (5/13) Escenario Tipo Ad-hoc Parámetros de Simulación Topología de la Red CARACTERÍSTICASVALORES Número de Nodos Móviles3 Tecnología de la Capa FísicaDSSS a 11 Mbps Tasa de Transmisión8 Mbps Tamaño de Paquetes Enviados5000 B Estándar InalámbricoIEEE b Frecuencia de Transmisión2.4 GHz Modelo de PropagaciónFriisPropagationLossModel Distancia Promedio entre nodos10 m Tráfico GeneradoUDP Velocidad de los nodos0,5 m/s Tiempo de Simulación120 seg.

19 ANÁLISIS DE RESULTADOS (6/13) Escenario Tipo Ad-hoc Throughput de la Red RESULTADOS DEL THROUGHPUT DE LA RED CalculadoMedido Mbps5.105 Mbps

20 ANÁLISIS DE RESULTADOS (7/13) Escenario Tipo Ad-hoc Delay de la Red

21 ANÁLISIS DE RESULTADOS (8/13) Escenario Tipo Ad-hoc Análisis de Paquetes de Datos durante la Simulación Flujo Fuente Destino

22 ANÁLISIS DE RESULTADOS (9/13) Escenario Tipo Fijo – Móvil Parámetros de Simulación Topología de la Red CARACTERÍSTICAS VALORES Número de Nodos Fijos 1 Número de Nodos Móviles1 Tecnología de la Capa FísicaDSSS a 11 Mbps Tasa de Transmisión8 Mbps Tamaño de Paquetes Enviados2250 B Estándar InalámbricoIEEE b Frecuencia de Transmisión2.4 GHz Modelo de PropagaciónLogDistancePropagationLossModel Velocidad de Nodo Móvil Velocidad 11 m/s3.6 km/h Velocidad 22.5 m/s9 km/h Velocidad 35 m/s18 km/h Tráfico GeneradoUDP Tiempo de Simulación150 seg.

23 ANÁLISIS DE RESULTADOS (10/13) Escenario Tipo Fijo – Móvil Throughput de la Red RESULTADOS DEL THROUGHPUT DE LA RED VelocidadThroughput CalculadoThroughput Medido 1 m/s7,1828 Mbps6,7722 Mbps 2.5 m/s7,0257 Mbps6,7088 Mbps 5 m/s7,0266 Mbps6,4697 Mbps CÁLCULO DEL ERROR Velocidad (m/s)Error (%) 15,718 2,54,510 57,926

24 ANÁLISIS DE RESULTADOS (11/13) Escenario Tipo Fijo – Móvil Throughput de la Red respecto a la DistanciaParámetro RSSI ( Received Signal Strenght Indication )

25 ANÁLISIS DE RESULTADOS (12/13) Escenario Tipo Fijo – Móvil Delay de la Red

26 ANÁLISIS DE RESULTADOS (13/13) Escenario Tipo Fijo – Móvil Análisis de Paquetes de Datos durante la Simulación

27 COMPARATIVA DE RESULTADOS (1/6) Escenario Tipo Ad-hoc en ns-2 Parámetros de SimulaciónTopología de la Red CARACTERÍSTICASVALORES Número de Nodos Móviles3 Tecnología de la Capa FísicaChannel/WirelessChannel Tamaño de Paquetes Enviados5000 B Modelo de PropagaciónPropagation/TwoRayGround Distancia Promedio entre nodos10 m Tráfico GeneradoUDP Tiempo de Simulación120 seg.

28 COMPARATIVA DE RESULTADOS (2/6) Escenario Tipo Ad-hoc en ns-2 Escenario Tipo Ad-hoc en ns-3 Throughput de la Red

29 COMPARATIVA DE RESULTADOS (3/6) Escenario Tipo Ad-hoc en ns-2 Escenario Tipo Ad-hoc en ns-3 RESULTADOS DEL THROUGHPUT DE LA RED CalculadoMedido Mbps4.980 Mbps RESULTADOS DEL THROUGHPUT DE LA RED CalculadoMedido Mbps5.105 Mbps

30 COMPARATIVA DE RESULTADOS (4/6) PARÁMETROS QUE VARÍAN EN LA SIMULACIÓN AD-HOC. ParámetroNS-2NS-3 Canal Inalámbrico FijoVariable Modelo de Antenas SíAutoconfigurable Calidad de Servicio NoSí (nQoS) Movilidad Por CoordenadasModelos Predefinidos Tráfico Generado para c/nodo Aplicación implementada sobre la Red Resultados Generación de archivos.nam y.tr Pyviz y Wireshark (.pcap)

31 COMPARATIVA DE RESULTADOS (5/6) DESEMPEÑO RESPECTO AL TIEMPO E. Weingärtner, H. Lehn, and K. Wehrle, A performance comparison of recent network simulators,IEEE International Conference on Communications 2009.

32 COMPARATIVA DE RESULTADOS (6/6) DESEMPEÑO RESPECTO A LA MEMORIA E. Weingärtner, H. Lehn, and K. Wehrle, A performance comparison of recent network simulators,IEEE International Conference on Communications 2009.

33 CONCLUSIONES El simulador ns-3, representa una mejor alternativa para realizar estudios de investigación en comunicaciones inalámbricas, demostrando una arquitectura altamente flexible, permitiendo contribución de terceros para el diseño de nuevos modelos y la posibilidad de incorporarlos en el código fuente de ns-3 obteniendo un ámbito de continuo crecimiento. La implementación de estándares como WiFI, modelos de movilidad y protocolos de enrutamiento hacen de ns-3 un simulador muy adecuado para simular redes de manera eficiente y precisa.

34 CONCLUSIONES El análisis de cada escenario de simulación ha permitido obtener resultados superiores a los que se puede obtener con otro simulador, interpretando resultados mediante la utilización de programas externos como Wireshark y Pyviz. Los resultados en base a los datos obtenidos ciertamente garantizan que éstos son cercanos a datos reales. Esto se demuestra en cálculos como el Throughput, en los cuales los valores se acercan a los del estándar IEEE

35 GRACIAS POR SU ATENCIÓN


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