Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- isrm:laboratoare:04 [2019/03/12 23:10]
mbarbulescu [Modelul Two Ray Ground]
+++ isrm:laboratoare:04 [2019/03/14 21:05] (current)
mbarbulescu [Taskuri]
@@ Line 3: / Line 3: @@
 ===== Materiale ajutătoare =====
-  * Pentru cei curioși, mai ales pentru matematica din spate recomandăm, pentru acest laborator, capitolul 2 din cartea [[http://web.cs.ucdavis.edu/~liu/289I/Material/book-goldsmith.pdf|Wireless Communications - Andrea Goldsmith]]
+  * Pentru cei curioși, mai ales pentru matematica din spate, recomandăm, pentru acest laborator, capitolul 2 din cartea [[http://web.cs.ucdavis.edu/~liu/289I/Material/book-goldsmith.pdf|Wireless Communications - Andrea Goldsmith]]
+  * Celor curioși cu privire la bazele mecanismelor de retransmisie din TCP recomandăm [[http://www.pcvr.nl/tcpip/tcp_time.htm|capitolul 21 din TCP Illustrated]]
 ===== Modelul Two Ray Ground =====
@@ Line 30: / Line 31: @@
 ===== Modelul Shadowing =====
+Semnalul transmis printr-un canal wireless va experimenta variații aleatoare din cauza unor blocaje ale obiectelor aflate în calea semnalului. Puterea la receptor e influențată nu doar de distanță, dar și de obiectele întâlnite de semnal, unele fiind fixe altele mobile
+(exemplu: Wi-Fi indoor: este influențat de pereți, mobilă și oamenii din cameră, care se mișcă). Modelarea unui astfel de canal folosește modele statistice pentru a caracteriza atenuarea unui semnal care ajunge la receptor.
+Ce arme are un transmițător la dispoziție pentru a combate acest fenomen:
+  * puterea de transmisie (măsurată de obicei în ''dbm'' - în PCAP-uri Wifi sau ''iwconfig'' este ''Tx Power'')
+  * MCS-ul de transmisie - cu cât e mai //prost// cu atât e mai robust la shadowing, dar penalizarea e de performanță (nu vei avea throughput mare cu MCS mic)
+<note tip>
+Reamintim că MCS = modulation and coding scheme. Modulația definește modul de organizare a biților pe aer în simboluri pe aer (BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM) - a se citi //câți biți pot înghesui într-un simbol de date// și coding = tehnica de //codare// a datelor - cât de repede sau de încet se propagă datele astfel încât receptorul să poată decoda simbolurile de pe aer. Pentru a înțelege tehnica de //codare//: Imaginați-vă un curs în care profesorul vorbește foarte repede: pot toți studenții să îl urmărească?
+</note>
+Ce arme are un receptor la dispoziție pentru a combate acest fenomen:
+   * AGC (automatic gain control)
+   * capacitatea de a decoda un MCS mare (''802.11ac'' a introdus LDPC coding - o tehnică mai bună de codare a datelor decât cele tradiționale)
+Ce arme au atât transmițătorul cât și receptorul pentru a combate ambele fenomene: MIMO (Multiple Input, Multiple Output) - folosirea de mai multe antene la transmisie și recepție (la ''802.11ac'' avem un maxim de 4x4) și STBC (Space Time Block Coding) - o tehnică de a transmite mai multe copii a unui stream de date pe mai multe antene pentru a asigura fiabilitatea datelor transmise. Cele două capabilități sunt //advertised// de AP (access point) în beacon iar stațiile îi transmit AP-ului dacă le au în cadrul probe request-ului.
+În ns-2:
 <file>
@@ Line 48: / Line 68: @@
 Se dă scriptul {{isrm:laboratoare:src:shadow2.tcl| shadow2.tcl}} care folosește 802.11b, MCS=2Mbps cu modelul shadowing și definește următoarea topologie:
-S1--dist--D1 ...10000m ... S2--dist--D2. Scriptul acceptă parametrii -dist pentru a seta distanța sursă-destinație, și -tries pentru a seta numărul maxim de încercări. Cele două perechi nu se influențează reciproc din cauza distanței mari, iar S1->D1 folosește UDP, în timp ce S2->D2 folosește TCP. Practic se rulează două experimente pentru aceeași distanță de comunicare, si acelasi regim de retransmisii. Scriptul afișează debitul în bps obținut de cele 2 fluxuri, dar generează și fișierul shadow2.tr care poate fi analizat pentru a contoriza pachetele în diverse ipostaze.
+<file>
+S1--dist--D1 ...10000m ... S2--dist--D2.
+S1 = sursa 1, D1 = destinația 1, primește pachete doar de la S1 prin UDP
+S2 = sursa 2, D2 = destinația 2, primește pachete doar de la S2 prin TCP
+</file>
+Scriptul acceptă parametrii ''-dist'' pentru a seta distanța sursă-destinație (în metri), și ''-tries'' pentru a seta numărul maxim de încercări de transmitere a cadrului. Cele două perechi nu se influențează reciproc din cauza distanței mari, iar ''S1->D1'' folosește **UDP**, în timp ce ''S2->D2'' folosește **TCP**. Practic se rulează două experimente pentru aceeași distanță de comunicare, si acelasi regim de retransmisii. Scriptul afișează debitul în ''bps'' obținut de cele 2 fluxuri și generează  fișierul ''shadow2.tr'' care poate fi analizat pentru a contoriza pachetele în diverse scenarii.
+Exemplu de rulare:
+<code bash>
+student@isrm-vm:~/lab-04$ ns ./shadow2.tcl -tries 4 -dist 100
+Starting Simulation...
+loss-monitor for flow 0
+nlost_ 568
+npkts_ 3155
+bytes_ 4669400
+lastPktTime_ 25.194375494945955
+expected_ 3723
+sending time : 25.0
+Throughput 0 1474016.0 bps
+loss-monitor for flow 2
+sending time: 25.0 lastack: 2413 srtt: 313
+datab: 3702560  retr: 143080
+Throughput 2 1127353.6000000001
+</code>
 ===== Plan de organizare a datelor intermediare =====
@@ Line 86: / Line 135: @@
     * tries=1 de ce TCP nu obține debit maxim, chiar în condiții optime (livrare 100%)?
     * de ce scade capacitatea UDP când crește numărul de încercări? (({{:isrm:laboratoare:04:unq-sent.png?direct&200|}} ))
+===== Soluția laboratorului =====
   - Scripturile folosite și graficele obținute sunt disponibile în Media Manager/[[http://ocw.cs.pub.ro/courses/?tab_files=files&do=media&ns=isrm%2Flaboratoare%2F04| Rezultate]]
-<hidden>
+Mai jos le aveti scrise:
+<spoiler>
 <solution>
-Test cu tab de rezolvare
+<code bash>
-</solution>
+#!/bin/bash
-</hidden>
+#
+# acest script creează 2 fișiere de date: thr și pdr cu date în funcție de distanță (coloana 1)
+# thr conține pentru fiecare distanță debitul/throughput în Mbps obținut pentru tries=1,4,10 de TCP și UDP
+# pdr conține pentru fiecare distanță numărul de pachete primite/trimise de MAC, și unice primite/trimise de MAC.
+#     fiecare grup de 4 numere este repetat pentru tries=1,4,10
+#
+# după rularea acestui script se rulează 'gnuplot shadow2.plot.txt' pentru a obține toate graficele
+#
+d=50
+echo "# dist UDP0 TCP0 UDP4 TCP4 UDP10 TCP10" > thr
+echo "# dist (macrecv macsent unqsent unqrecv)0 (...)4 (...)10" > pdr
+while [ $d -le 250 ]; do
+    echo "$d "
+    echo -n "$d " >> thr
+    echo -n "$d " >> pdr
+    tries=0
+    for tries in 1 4 10; do
+	ns ./shadow2.tcl -tries $tries -dist $d | grep Throughput | awk '{udp=$3; getline; printf("%5.3f %5.3f ", udp/1e6, $3/1e6);}' >> thr
+	macsent=$(cat shadow2.tr  | grep MAC | grep '^s' | grep cbr | awk '$3 <= 25.0' |   wc -l)
+	macrecv=$(cat shadow2.tr  | grep MAC | grep '^r' | grep cbr | awk '$3 <= 25.0' |   wc -l)
+	unqsent=$(cat shadow2.tr  | grep MAC | grep '^s' | grep cbr | awk '$3 <= 25.0 {print $47}' | uniq -c| wc -l)
+	unqrecv=$(cat shadow2.tr  | grep MAC | grep '^r' | grep cbr | awk '$3 <= 25.0 {print $47}' | uniq -c| wc -l)
+	echo -n "$macrecv $macsent $unqsent $unqrecv " >> pdr
+	tries=$(($tries+1))
+    done
+    echo "" >> thr
+    echo "" >> pdr
+    d=$(($d+10))
+done
+</code>
+<code gnuplot>
+set term png
+set xlabel 'Distance[m]'
+set ylabel 'Throughput[Mbps]'
+set key left
+set grid
+set yrange [0:*]
+set xtics 20
+set xrange [50:250]
+set key top right
+set out 'thr-udp.png'
+plot\
+ './thr' using 1:2 t 'tries=1' w l lw 3, \
+ '' using 1:4 t 'tries=4' w l lw 3, \
+ '' using 1:6 t 'tries=10' w l lw 3
+set out 'thr-tcp.png'
+plot\
+ './thr' using 1:3 t 'tries=1' w l lw 3, \
+ '' using 1:5 t 'tries=4' w l lw 3, \
+ '' using 1:7  t 'tries=10' w l lw 3
+#######################################################
+#probabilitatea de reușită în maximum r încercări
+# unque_recv/unique_sent
+f(x)=1-(1-x)**r
+set ylabel 'PDR(packed delivery ratio)'
+set out 'mac-pdr.png'
+set key right top # bottom left
+set xrange [*:300]
+plot\
+ './pdr' using 1:($5/$4) t 'simulation tries=1 (PHY)' w l lw 3, \
+ '' using 1:($9/$8) t 'simulation tries=4' w l lw 3, \
+ r=4 '' using 1:(f($5/$4)) t 'analysis tries=4' w p pt 5, \
+ '' using 1:($13/$12)  t 'simulation tries=10' w l lw 3, \
+ r=10 '' using 1:(f($5/$4))  t 'analysis tries=10' w p pt 4
+set key left bottom
+set ylabel 'Unique frames sent'
+set out 'unq-sent.png'
+plot\
+ './pdr' using 1:($4) t 'tries=1' w l lw 3, \
+ '' using 1:($8) t 'tries=4' w l lw 3, \
+ '' using 1:($12)  t 'tries=10' w l lw 3
+set ylabel 'UDP Throughput [Mbps]'
+set out 'udp-cap.png'
+set key top
+set xrange [0:1]
+set xtics 0.1
+set xlabel 'PHY delivery ratio'
+plot \
+ './thr' using ($2/1.7):2 t 'tries=1' w l lw 3, \
+ './thr' using ($2/1.7):4 t 'tries=4' w l lw 3, \
+ '' using ($2/1.7):6 t 'tries=10' w l lw 3
+set ylabel 'TCP Throughput [Mbps]'
+set key top left
+set out 'tcp-cap.png'
+plot \
+ './thr' using ($2/1.7):3 t 'tries=1' w l lw 3, \
+ './thr' using ($2/1.7):5 t 'tries=4' w l lw 3, \
+ '' using ($2/1.7):7 t 'tries=10' w l lw 3
+</code>
+Rularea laboratorului:
+<code bash>
+student@isrm-vm:~/lab-04$ chmod a+x run.sh
+student@isrm-vm:~/lab-04$ ls
+mac-pdr.png  pdr  run.sh  shadow2.plot.txt  shadow2.tcl  shadow2.tr  tcp-cap.png  thr  thr-tcp.png  thr-udp.png  udp-cap.png  unq-sent.png
+student@isrm-vm:~/lab-04$ ./run.sh
+student@isrm-vm:~/lab-04$ gnuplot shadow2.plot.txt
+</code>
+</solution>
+</spoiler>

isrm/laboratoare/04.1552425016.txt.gz · Last modified: 2019/03/12 23:10 by mbarbulescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top

Differences

Cursuri

Laboratoare

Resurse