[論文レビュー] Simulating device-to-device communications in OMNeT++ with SimuLTE: scenarios and configurations

Giovanni Nardini, Antonio Virdis+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 2016

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)Engineering被引用数 21

ひとこと要約

本論文は、OMNeT++向けのSimuLTEフレームワークを拡張し、LTEネットワークにおけるデバイスツーデバイス（D2D）通信のシステムレベルシミュレーションを可能にするものである。本フレームワークは、ワンツーワンおよびワンツーマンイーやD2Dリンクをサポートしており、INETフレームワーク内にプラグインNICとして統合可能であり、自動車ネットワーク、IoT、M2Mアプリケーション分野における研究を可能にする。シナリオのカスタマイズと現実的な無線リソース共有モデルが可能である。

ABSTRACT

SimuLTE is a tool that enables system-level simulations of LTE/LTE-Advanced networks within OMNeT++. It is designed such that it can be plugged within network elements as an additional Network Interface Card (NIC) to those already provided by the INET framework (e.g. Wi-Fi). Recently, device-to-device (D2D) technology has been widely studied by the research community, as a mechanism to allow direct communications between devices of a LTE cellular network. In this work, we present how SimuLTE can be employed to simulate both one-to-one and one-to-many D2D communications, so that the latter can be exploited as a new communication opportunity in several research fields, like vehicular networks, IoT and machine-to-machine (M2M) applications.

研究の動機と目的

• OMNeT++環境内でのデバイスツーデバイス（D2D）通信の正確なシミュレーションを可能にするため、SimuLTEフレームワークを用いる。
• 多様なアプリケーションシナリオに対応するため、ワンツーワンおよびワンツーマンD2D通信モデルをサポートする。
• 既存のLTE/LTE-Advancedシミュレーションと互換性を持つ、INETフレームワーク内にプラグインNICとしてD2D機能を統合する。
• IoTおよび自動車ネットワークなどの新規アプリケーションにおけるD2D性能評価を可能にする、カスタマイズ可能なシナリオとパrameter設定を提供する。
• LTEベースのセルラーネットワークにおけるD2Dの補完的通信モードとしての実現可能性と実用性を示す。

提案手法

• OMNeT++シミュレーション環境内に、D2D通信モデルを含むSimuLTEフレームワークを拡張する。
• Wi-Fiなどの既存のINETフレームワークコンponentsと互換性を持つ追加NICレイヤーとしてD2D機能を統合する。
• LTE物理層メカニズムを用いて、ワンツーワンおよびワンツーマンD2D送信モードをサポートする。
• 共有スペクトル内での現実的なD2D動作をモデル化するため、無線リソース共有とインタフェンス調整を実装する。
• カスタマイズ可能な移動性およびトラフィックモデルを用いて、自動車ネットワーク、IoT、M2Mアプリケーション用のシミュレーションシナリオを構成する。
• OMNeT++およびINETフレームワークスタックを用いることで、D2Dシミュレーションモデルの相互運用性と拡張性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、SimuLTEフレームワークを用いてOMNeT++環境内に効果的にD2D通信をモデル化・シミュレートできるか？
• RQ2 LTEネットワークにおけるワンツーマンD2D通信をサポートするために必要な主要な設定パrameterとシナリオは何か？
• RQ3 D2DをプラグインNICとして統合することで、OMNeT++におけるLTEベースのセルラーネットワークのシミュレーションにどのような影響を与えるか？
• RQ4 IoT、M2M、または自動車ネットワークなどのアプリケーション分野において、D2D通信が測定可能な性能向上をもたらす分野はどこか？
• RQ5 システムレベルLTEシミュレータ内で、D2Dインタフェンスとリソース割り当てをモデル化する際の実用的課題は何か？

主な発見

• SimuLTEフレームワークは、OMNeT++シミュレーション内において、ワンツーワンおよびワンツーマンD2D通信モードを効果的にサポートしている。
• D2D機能は、Wi-Fiなどの既存のINETフレームワークコンponentsとシームレスに共存可能なプラグインNICとして効果的に統合されている。
• フレームワークは、共有スペクトルシナリオにおける性能評価に不可欠な、現実的なD2D無線リソース共有とインタフェンスのモデル化を可能にしている。
• カスタマイズ可能なシミュレーション設定を通じて、自動車ネットワーク、IoT、M2M通信を含む多様なアプリケーションシナリオをサポートしている。
• 本実装は、LTEネットワークにおけるD2Dのシステムレベル評価の実現可能性を示しており、LTE-Advancedへの拡張も可能である。
• 本研究は、さまざまなネットワーク環境下でのD2D性能を調査するための再利用可能で拡張可能なシミュレーションフレームワークを提供している。