[논문 리뷰] Simulating device-to-device communications in OMNeT++ with SimuLTE: scenarios and configurations

Giovanni Nardini, Antonio Virdis외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 16.

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)Engineering인용 수 21

한 줄 요약

이 논문은 OMNeT++용 SimuLTE 프레임워크를 확장하여 LTE 네트워크에서 기기 간(D2D) 통신의 시스템 수준 시뮬레이션을 가능하게 하며, 일대일 및 일대다 D2D 링크를 모두 지원한다. D2D가 INET 프레임워크 내에서 플러그인 NIC로 통합될 수 있음을 보여주며, 구성 가능한 시나리오와 현실적인 무선 자원 공유 모델을 통해 차량 통신 네트워크, IoT 및 M2M 응용 분야의 연구를 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• SimuLTE 프레임워크를 사용하여 OMNeT++ 환경 내에서 기기 간(D2D) 통신을 정확하게 시뮬레이션할 수 있도록 하는 것.
• 다양한 응용 시나리오를 위한 일대일 및 일대다 D2D 통신 모델을 모두 지원하는 것.
• 기존의 LTE/LTE-Advanced 시뮬레이션과 호환되는 INET 프레임워크 내에서 플러그인 네트워크 인터페이스 카드(NIC)로서 D2D 기능을 통합하는 것.
• IoT 및 차량 통신 네트워크와 같은 신규 응용 분야에서 D2D 성능을 평가하기 위한 구성 가능한 시나리오와 파라미터 설정을 제공하는 것.
• LTE 기반 이동통신 네트워크에서 D2D가 보조 통신 모드로서 실현 가능하고 유용함을 보여주는 것.

제안 방법

• OMNeT++ 시뮬레이션 환경 내에서 D2D 통신 모델을 포함하도록 SimuLTE 프레임워크를 확장하는 것.
• 기존 INET 프레임워크 구성 요소(예: Wi-Fi)와 호환되는 추가적인 NIC 레이어로서 D2D 기능을 통합하는 것.
• LTE 물리 계층 메커니즘을 활용하여 일대일 및 일대다 D2D 전송 모드를 모두 지원하는 것.
• 공유 스펙트럼 환경에서 실제적인 D2D 운영을 모델링하기 위해 무선 자원 공유 및 간섭 조율을 구현하는 것.
• 사용자 정의 가능한 이동성 및 트래픽 모델을 사용하여 차량 통신 네트워크, IoT 및 M2M 응용 분야의 시뮬레이션 시나리오를 구성하는 것.
• OMNeT++ 및 INET 프레임워크 스택을 사용하여 D2D 시뮬레이션 모델의 상호 운용성과 확장성을 보장하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SimuLTE 프레임워크를 사용하여 OMNeT++ 환경 내에서 D2D 통신을 효과적으로 모델링하고 시뮬레이션할 수 있는 방법은 무엇인가요?
• RQ2 LTE 네트워크에서 일대다 D2D 통신을 지원하기 위해 필요한 핵심 설정 파라미터와 시나리오는 무엇인가요?
• RQ3 플러그인 NIC로서 D2D 기능이 OMNeT++에서 LTE 기반 이동통신 네트워크 시뮬레이션에 미치는 영향은 무엇인가요?
• RQ4 IoT, M2M 또는 차량 통신 네트워크와 같은 응용 분야에서 D2D 통신이 측정 가능한 성능 향상을 제공할 수 있는 분야들은 어디인가요?
• RQ5 시스템 수준의 LTE 시뮬레이터 내에서 D2D 간섭 및 자원 할당을 모델링할 때의 실질적 과제는 무엇인가요?

주요 결과

• SimuLTE 프레임워크는 OMNeT++ 시뮬레이션 환경 내에서 일대일 및 일대다 D2D 통신 모드를 성공적으로 지원한다.
• D2D 기능은 플러그인 NIC로서 효과적으로 통합되어 Wi-Fi와 같은 기존 INET 프레임워크 구성 요소와 원활한 공존을 가능하게 한다.
• 프레임워크는 공유 스펙트럼 환경에서 성능 평가에 필수적인 실제적인 D2D 무선 자원 공유 및 간섭 모델링을 가능하게 한다.
• 구성 가능한 시뮬레이션 설정을 통해 차량 통신 네트워크, IoT 및 M2M 통신과 같은 다양한 응용 시나리오를 지원한다.
• SimuLTE를 사용한 LTE 네트워크에서 D2D의 시스템 수준 평가의 실현 가능성을 입증하며, 향후 LTE-Advanced로의 확장 가능성도 보여준다.
• 연구자들이 다양한 네트워크 조건에서 D2D 성능을 탐색할 수 있도록 재사용 가능하고 확장 가능한 시뮬레이션 프레임워크를 제공한다.