Master i InformationsteknologiSimulering af radionetværk

Kasper og Claus

Agenda Hovedideér og motivation Problemstilling og resultater Status af resultater Hvad kan man lære Det vigtigste bidrag af jeres arbejde Største problemer og de største succes'er Hvad er de uafklarede spørgsmål

Motivation og hovedideer Oplæg fra Terma Sammenligning af MAC algoritmer med flere

noder (max 30), på trådløse netværk Simple contra avancerede algoritmer Er simulering en mulighed frem for dyre og

komplicerede testopstillinger (hardware, opsamling af testdata, konfiguration)

Problemstilling og resultater 1 Hypotese: Er det muligt at lave en troværdig simulering

med op til 30 noder i et trådløst netværk? Kan man ud fra antallet af brugere bestemme

hvilken MAC algoritme, der er den mest hensigtsmæssige at benytte i nogle udvalgte scenarier?

Problemstilling og resultater 2 Proces1. Læs om MAC algoritmer, og læs/prøv

forskellige simuleringsværktøjer2. Designe testopstillinger3. Implementering i NS-34. Analyse af forventninger5. Udføre eksperimenterne6. Konkludere på resultater og sammenlign

med forventning

Design testopstilling1. Reproducerbar2. Objektivitet3. Præcis4. Statisk sund Det har været vores hensigt at opfylde

ovenstående punkter

Design og implementering af eksperimenter Terma: 30 noder Brændmænd: Tænkt scenarie der kunne være relevant Svært at vælge en afprøvningsstand, der er ikke rigtig

nogen standard, slet ikke med flere noder. MAC algoritmer der er valgt Aloha (simpel) CSMA CSMA/CA WIFI 802.11 (afprøvet) Scenario sunshine, hidden, Exposed

Implementering: er sket ved at tilføje og ændre i eksisterende kode

Hidden terminal

Exposed node problem

Beregning af throughput 3 generelle metoder til beregning• Instantaneous• Short term (node til node med agent ofte i routet netværk)

• Long term (fil der sendes, tiden tages)

• Vi benytter Instantaneous

Design og implementering af eksperimenter Opbygning NS- App Application

applikationslag, præsentationslag, sessionlaget, transportlaget

Internet Stacknetværkslag

NetDeviceDatalinklaget, fysiske lag

Design og implementering af eksperimenter NetDevice

Afgrænsning: Forholdsvis enkel implementering Propagations delay (Alle noder

modtager samtidigt) 1 Mbps mellem noder (konstant)

Minus:• QOS• Routing• FHSS • Mobility

Design og implementering af eksperimenter Sekvensdiagram For

CSMA

Resultater Det er ikke tydeligt i vores rapport men CBR

skulle gerne verificere at vores frame loss grafer er rigtige. Da andre også har lavet throughput målinger men ikke set på frame loss.

Throughput er vel egentligt nok til vurdering af en algoritme set fra en applikation. Frame loss er i den forbindelse irrelevant

Analyse af resultater 1Baggrund for ændring af sende interval:

10 noder der sender hvert 10 s: (1*(2200*8)b / 1Mb/s) * 100 % = 1,76 %

Analyse af resultater 2

Analyse af resultater 3

Viser den ideelle verden men imellem hver frame er der jo ACK, CW, SIFS og DIFS

Resultat: Frame loss sunshine

Analyse af resultater 4

Resultat : Frame loss hidden terminal

Bemærk: CSMA stigning er flyttet en node pga. retrans

Resultat : CBR sunshine

Forventning:Theoretical Maximum Throughput = (Packet Length * 8 * 1000000) / (Preamble + Header + ((Packet Length + 28) * 8 / Rate) + SIFS + Preamble + Header + (ACK * 8 / Rate) + DIFS + ((Backoff / 2) * Slot)) 2200 bytes pakke længde: 0,9411764705882350 Mbit/s

[10] An Analysis of the Backoff Mechanism used in IEEE802.11 Networks

Resultat : CBR hidden terminal

Hvad er status af jeres resultater? Som man ser på de efterfølgende grafer har vi

fundet en fejl, men måske er der flere Konstaterede fejl:1. Aloha bruger CS i forbindelse med

retransmission2. Ved CBR er der rettet så alle ARP kommer

igennem, og derved at alle noder kan sende data.

Status 1: Ny Aloha

Status 2: Ny Aloha

Sammenligning af Ny Aloha

Status 3: CBR with ARP fix

Status 4: CBR with ARP fix

Hvad kan man lære af jeres projekt? MAC algoritmer NS-3 simulering og best

practice/videnskabelighed Hypoteser behøver ikke være korrekt (Svært

for ingeniører) Skepsis overfor simulering Vi kan konstatere, at der ikke rigtig er nogle

faste afprøvningsmodeller.

Hvad er det vigtigste bidrag af jeres arbejde?

Lære af vores erfaringer Simulering er bare simulering. Svært at sammenligne simuleringer da model

og parameter næste altid er forskellige

Hvad er de største problemer og de største succes'er? Største problem er tid der er brugt på, Ubuntu, C++, SQLite,

Gnuplot og NS-3’s indlæsringskurve Generering at data er ekstremt tidskrævende. Lange

beregninger op til 17 timer. Skide irriterende når den står og regner på 5. time og man opdager en fejl i koden

At lære de kendte bugs og workarounds i NS-3 fx Noder må ikke starte fuldstændigt samtidigt, ARP request skal igennem, ellers kommer der slet ikke noget igennem bagefter

Finde og læse det rigtige Manglende overblik når man starter på sit projekt

Succes’er er nok at vi har fået viden omkring overstående Vi synes selv vi har lært noget. Vi har større viden om hvordan

MAC algoritmerne virker At det i vores projekt er lykkedes, at nå frem til nogle resultater

Hvad er de uafklarede spørgsmål? Hvad har frame-størrelsen egentlig af betydning

for algoritmerne. Ville mindre frames faktisk være en fordel for Aloha. Har det betydning for CSMA og CSMA/CA

Gennemløb, vi har kun 7 man burde have flere for at få et endnu bedre statistisk sundt resultat.

Afprøvning af eksperimenterne på rigtig hardware, med den forventning at disse resultater vil ligne resultaterne fra simuleringen.

CW længde -> Sæt CW efter antallet af noder

AfrundingHolder konklusionen?

Ved antagelse af at vores nye resultater er korrekte, så er hypoteserne opfyldt.Ud fra hvad vi har lært, er vi skeptiske overfor resultater baseret udelukkende på simulering.

CSMA

CSMA/CA

Frame opbygning

NS-3 Parameter