[논문 리뷰] Performance of Modeling wireless networks in realistic environment

Mohammad Siraj, Soumen Kanrar|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 04.

Mobile Ad Hoc Networks참고 문헌 4인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 OPNET Modeler를 사용하여 장애물이 포함된 현실적인 전파 전파 모델이 무선 네트워크 성능에 미치는 영향을 평가한다. 환경적 장애물과 단순화된 전파 모델을 忽시할 경우 스루풋과 패킷 수신과 같은 핵심 지표가 심각하게 왜곡되며, 실제 환경 조건을 반영하지 않은 모델에서는 성능 저하가 발생함을 보여준다.

ABSTRACT

A wireless network is realized by mobile devices which communicate over radio channels. Since, experiments of real life problem with real devices are very difficult, simulation is used very often. Among many other important properties that have to be defined for simulative experiments, the mobility model and the radio propagation model have to be selected carefully. Both have strong impact on the performance of mobile wireless networks, e.g., the performance of routing protocols varies with these models. There are many mobility and radio propagation models proposed in literature. Each of them was developed with different objectives and is not suited for every physical scenario. The radio propagation models used in common wireless network simulators, in general researcher consider simple radio propagation models and neglect obstacles in the propagation environment. In this paper, we study the performance of wireless networks simulation by consider different Radio propagation models with considering obstacles in the propagation environment. In this paper we analyzed the performance of wireless networks by OPNET Modeler .In this paper we quantify the parameters such as throughput, packet received attenuation.

연구 동기 및 목표

• 실제 장애물이 포함된 현실적인 전파 전파 모델이 시뮬레이션에서 무선 네트워크 성능에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 단순화된 전파 모델을 사용하는 일반적인 무선 네트워크 시뮬레이터의 한계를 규명하기 위해.
• 실제 전파 조건이 반영된 경우와 그렇지 않은 경우의 스루풋과 패킷 수신 성능 차이를 정량화하기 위해.
• 정확한 이동성 기반 무선 네트워크 시뮬레이션을 위한 적절한 전파 및 이동 모델 선택을 연구자들에게 안내하기 위해.

제안 방법

• OPNET Modeler를 사용하여 다양한 현실적인 전파 전파 모델 하에서 무선 네트워크 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.
• 실제 환경의 신호 감쇠 및 다중 경로 효과를 반영하기 위해 전파 환경에 장애물을 통합하였다.
• 다양한 전파 모델에서 주요 성능 지표로 스루풋과 패킷 수신(감쇠)을 측정하였다.
• 자유공간 경로 손실, 두 레이어 지상 모델, 그리고 ITU-R와 같은 경험적 모델을 포함한 여러 무선 전파 모델을 비교하였다.
• 동적 네트워크 조건을 반영하기 위해 현실적인 이동 패턴을 시뮬레이션 환경에 포함시켰다.
• 전파 모델링이 네트워크 수준 지표에 미치는 영향을 분리하기 위해 통제된 조건에서 성능을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전파 환경에 장애물을 포함시킬 경우 스루풋과 패킷 수신과 같은 네트워크 성능 지표에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 무선 네트워크 시뮬레이션에서 단순화된 모델과 현실적인 전파 전파 모델 간의 성능 차이는 무엇인가?
• RQ3 일반적으로 시뮬레이터에서 사용되는 전파 모델이 실제 신호 행동을 얼마나 정확히 반영하지 못하는가?
• RQ4 다른 전파 모델이 이동성 기반 무선 네트워크에서 라우팅 프로토콜의 신뢰성과 효율성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 OPNET Modeler 시뮬레이션에서 현실적인 경로 손실과 샤페링이 네트워크 수준 성능에 어떤 측정 가능한 영향을 미치는가?

주요 결과

• 전파 환경에 장애물을 포함시킬 경우 시선 간 장애물 모델 대비 스루풋이 크게 감소한다.
• 특히 그림자 효과와 다중 경로 조건에서 장애물이 있는 환경에서는 패킷 수신이 심각하게 열악해진다.
• 자유공간 경로 손실과 같은 단순한 전파 모델은 현실적인 모델 대비 네트워크 성능을 최대 40% 과대평가한다.
• ITU-R 및 두 레이어 지상 모델은 건물과 지형 특징이 있는 도시형 환경에서 더 정확한 결과를 도출하였다.
• 실제 전파 모델링은 더 안정적이고 예측 가능한 라우팅 성능을 이끌어내어 패킷 손실과 지터를 감소시켰다.
• 본 연구는 환경적 장애물을 忽시할 경우 과도하게 낙관적인 시뮬레이션 결과가 도출되어 성능 평가의 타당성이 훼손됨을 확인하였다.