Download - Simuladores UMTS
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Simuladores UMTS
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Necesidad: Simuladores
Desarrollo vertiginoso actual de las tecnologías de comunicación y competencia. Se necesitan herramientas que permitan:
Abaratar costes de diseñoMejorar la calidad Reducir el time-to-market. Realizar pruebas antes de pasar al sistema real.
Por otro lado, los objetivos de nuestra red UMTS son:Proporcionar un amplio rango de serviciosCon una calidad suficienteAl máximo número de usuariosCon el mínimo de costes de red
La complejidad de la red UMTS implica que una optimización eficiente difícilmente puede ser realizada en una red real en funcionamiento.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Objetivos de un Simulador
• Simplifique el proceso de desarrollo: herramientas graficas, protocolos predefinidos, herramientas de análisis, depuradores…
• Modelado conforme a los parámetros a medir
• Escalable y configurable.
• Poder diferenciar cuales son las simplificaciones del modelo y su alcance.
• Posibilidad de definir distintos escenarios.
• Arquitectura abierta: permita el desarrollo de protocolos propios o especificaciones particulares.
• Velocidad de simulación. Rendimiento.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Diversificación y ResultadosCAUSAS
• Complejidad de las tecnologías. Diferentes parámetros a medir y su naturaleza• Simplificar los modelos usados y aumentar velocidad simulación.• Otras cuestiones. Gran variedad de fabricantes y organizaciones con intereses particulares• Diferenciación y valor añadido en sistemas comerciales.
CONSECUENCIA
• Heterogeneidad de resultados agravada por falta de es escenarios de referencia.• Imposibilita la comparación de forma directa de los diferentes estudios realizados.
SOLUCION
Varias iniciativas: COST273 MORANS3GPP TR25.942 y TR101.112
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Tipos de Simuladores
Simulador de Red (System Level): analizar tráfico generado en la red, QoS handovers, control de admisión, gestión de carga…
Simulador nivel de Enlace (Link level): protocolos nivel enlace, control de errores...
Simulador capa física: cobertura, potencia, células, análisis de obstáculos. Ej. UMTSProbe
Simulador protocolos: verificar, analizar y optimizar protocolos. Ej.: UMTSProSIM (Ascom), protocolos de la red de acceso (AN)
Simulador de terminal: simulador de aplicaciones
Específicos: gestión carga, gestión de recursos...
Generadores de escenarios: Ej BonnMotion
Otros: GIS (geographic information system) Ej. Arcview
Simuladores integrados: con varias funciones de las anteriores. Ej. OPNET: permite simular la red UMTS, protocolos, parámetros de capa física, etc.
Simuladores/emuladores Hardware: sustituir un elemento de la red por el emulador para comprobar la funcionalidad de los restantes elementos.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Elementos clave a simular en UMTS
Propagación. Predicción de cobertura, análisis de obstáculos, pérdidas de propagación. Interferencias y otros efectos simuladores capa física, simuladores nivel enlace, simuladores específicos de células de cobertura
Tráfico. Tráfico generado, QoS Simuladores de red
Estación Base activa, Handover. simuladores de red y enlace
Control de potencia. simuladores capa física, enlace
Control de carga Simuladores de red
Simular comportamiento de elementos específicos como la UTRAN, UMSC …
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Evaluación de QoS
Dos grupos: en nivel de enlace y en el nivel de sistema o red.
Sin embargo, QoS de una comunicación entre otras necesita modelar las interacciones entre las comunicaciones y los algoritmos del nivel de sistema.
Finalmente podemos realimentar el análisis a nivel de enlace con los resultados del nivel de sistema para obtener unos patrones de BER mas realistas.
LINK LEVELSIMULATOR
Quality TABLESCIR vs BER or BLER
Error Pattern BER
NETWORK LEVELSIMULATOR
Capacity evaluation, Statistical outputs
+ Link level CIR parameters
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Evaluación de QoS
Aproximaciones dinámicas (“time based”) y estáticas (“snapshot”)
Aproximaciones basadas en el tiempo: proporcionan modelos dinámicos, que permiten analizar en detalle por ej. el cambio de la estación base activa del dispositivo.
Inconveniente: compromiso ente la frecuencia de las muestras y la duración de la simulación.
Simulación puramente estática: requiere una menor carga computacional.Basada en método Monte-Carlo: posiciones discretas aleatorias de la estación móvil en la red
Existen soluciones intermedias
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Simuladores Software
Integrados
Redes y protocolos
Simulación de niveles enlace y físico
Aplicaciones de apoyo al diseño y a la simulación
Multipropósito y Recogida de datos
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Integrados
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
OPNET Modeler
Integrados
Modelado orientado a objetosEntorno gráficoMódulos de componentes de red
Módulo WirelessLibrería UMTS
Modelado geográfico y de movilidad
APIs
Librería de protocolos y aplicación
(Voz, HTTP, TCP, IP, OSPF, BGP, EIGRP, RIP, RSVP, Frame Relay, FDDI, Ethernet, ATM, 802.11 Wireless LANs, MPLS, PNNI, DOCSIS, UMTS, IP Multicast, Conmutación de paquetes,…)
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
OPNET Modeler
Integrados
Creación de modelos de componentes wireless de forma detallada Efectos de la propagación para comunicaciones Wireless
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
QualNET - Scalable Networks
Integrados
QualNet Library: colección de modelos de redQualNet Simulation EngineQualNet Graphical User InterfaceScenario DesignerAnimatorProtocol DesignerAnalyzer
Gama de herramientas que interactúan entre sí
Consiguen dar solución a redes complejas
Interfaz de alto nivel.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Multipropósito y Recogida de Datos
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Atoll - Forsk
Multipropósito y Recogida de Datos
Diseño del ciclo de vida completo de entornos wireless
diseño inicialampliacionesoptimización
GSM/TDMAGPRS/EDGEW-CDMA/UMTSCdmaOne/CDMA2000Enlaces de microondas
Provee una base de datos de redes UMTS.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Multipropósito y Recogida de DatosTEMS - Ericsson
Interfaz gráfica
Permite:
planteamientoimplementaciónoptimizacióntoma de datosanálisis
de diversas redes wireless, entre las que se encuentra UMTS (3G)
Capacidad de toma de datos de red mediante un terminal móvil.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Multipropósito y Recogida de DatosTEMS - Ericsson
Presenta una base datos de mapas a diferentes niveles
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Redes y protocolos
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Redes y protocolosOMNET++
Entorno de simulación basado en eventos
Módulos, creados con C++
Se relacionan mediante un lenguaje de alto nivel: NED.
SimulaciónSalvaguardado de datosAnálisis
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Redes y protocolosOMNET++
Ejemplo de simulación para una red que usa “Aloha”
Esquema gráfico de la red Gráficos de salida
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Redes y protocolosUMTS Protocol Simulator - ascom
permite la:• verificación• análisis • evaluación • optimización
de los protocolos de la red de acceso
diseño modular
interfaz grafica
Algoritmos relevantes de la AN:• control de admisión• control de congestión• scheduling • control de potencia• conmutación dinámica de canales• negociación de QoS • gestión de sesiones• gestión de movilidad
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Simulación de niveles enlace y físico
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
NPS/i - MCT – UMTS simulator - VTT
Simulación de niveles enlace y físico
NPS/i indoor planning tools diseñado para Nokia Networks (1995 - 1999)
Planificación de radio de sistemas celulares en espacios cerrados.
• Planificación de redes dentro de edificaciones• Investigación de modelos de propagación.
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
NPS/i - MCT – UMTS simulator - VTT
Simulación de niveles enlace y físico
Cálculo de predicciones de cobertura de microcélulas.
Algoritmo para el renderizado tridimensional:• Patrón de radiación de antenas• Reflexiones con elementos del entorno• Penetraciones en contrucciones y a través de muros• Difracciones y pérdidas de propagación
MCT microcell planning tool diseñado para Sonera (1996)
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
NPS/i - MCT – UMTS simulator - VTT
Simulación de niveles enlace y físico
UMTS Simulator (2001)
Simulación de varios tipos de movilidad. Por ejemplo:• modelos estacionarios • aleatorios• movimiento a lo largo de carreteras
QoS (re)negociaciónDL schedulingllamadas limitadas en tiempoexclusión de célulacambio de tamaño de la célulaclases de accesoSHO umbral y ajuste de retrasoAjuste activo máximo establecidoSSDT
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
WaveSight - WaveCall
Simulación de niveles enlace y físico
Objetivo: predecir la propagación de onda de radio en redes de comunicaciones móviles en ambientes urbanos.
Se toman en consideración características físicas de las ciudades:
- Edificios- Calles- Terreno
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Simulación de niveles enlace y físicoEurane + NS2 - WMC
Complementa al simulador de eventos NS2
Implementa 3 nodos adicionales: Radio Network Controller (RNC)Basestation (BS)User Equipment (UE)
Estos nodos, agregan los siguientes canales de transporte:FACH RACH DCH HS-DSCH (MAC-hs)
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Apps. apoyo al diseño y simulación
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
ArcView – ArcGIS
Apps. apoyo al diseño y simulación
Ofrece capacidades avanzadas de visualización, consulta y análisis de información geográfica.
Se apoya en tres aplicaciones:
ArcMapArcCatalogArcToolbox
• Permite almacenar numerosos tipos de datos: vectorial, raster, CAD, tablas, topología, información calibrada, etc.
• Reside en un sistema gestor de base de datos estándar
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
ArcView – ArcGIS
Apps. apoyo al diseño y simulación
Diferentes niveles de capas que se utilizan, para la generación de mapas 2D y 3D
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Apps. apoyo al diseño y simulaciónBonnMotion
BonnMotion ha sido desarrollado en Java.
• Crea y analiza escenarios de movilidad.
• Los escenarios pueden ser exportados para que puedan ser simulados mediante NS2 y GlomoSim/QualNet.
Ventajas: • permite el modelado de sistemas a bajo nivel• entorno multiplataforma• libre distribución
Inconvenientes: • No ofrece interfaz gráfica
Simuladores UMTS
Miguel Andrés · Carlos Bueno
Conclusiones
Elección del software:
• tener claro en qué aspecto se va a trabajar• aspecto económico• nivel de detalle de los resultados• capacidad de análisis