Từ khoá import được sử dụng để thêm các khai báo trong các file mô tả khác. Sau khiđã import, người sửdụng có thểsửdụng tất cảcác thành phần đãđược định nghĩatrong file mô tả đó.
Chú ý khi thêm một file mô tả, chỉ có các thông tin khai báo được sửdụng. Cũngtương tự như vậy khi một file được thêm vào không có nghĩa là nó sẽ được dịch khifile chứa nó được dịch. Người sử dụng sẽ phải dịch tất cả các file chứ không phải chỉlà fileở mức cao nhất.
Có thể xác định một file thêm vào mà có hoặc không viết phần mởrộng. Ví dụ: import một chương trình thành công:
import “ethenet”; //import ethernet.ned
Hay cũng có thể sử dụng đường dẫn trong khi sử dụng từkhoá import hoặc tốt hơn là bạn sử dụng trình biên dịch của NED với tham số -I để đặt tên cho thư
mục chứa các file mà bạn muốn import.
3.2 Thực hành thí nghiệm mô phỏng 3.2.1 Cài đặt chương trình mô phỏng
a) Cài đặt Omnet++
Download gói OMNeT++ 4.1 win32về
Giải nén file zip vừa download vào thư mục định cài đặt OMNET (VD: C:\omnetpp)
Chạy file mingwenv.cmd trong thư mục omnetpp-4.1 giao diện dòng lệnh hiện ra.
Tại dấu nhắc $ gõ 2 lệnh sau:
$ ./configure $ make
Chương trình sẽ cài đặt tầm từ 10-50 phút, bao giờ thấy dòng “Now you
can type “omnetpp” to start the IDE”là phần cài đặt đã hoàn thành.
Lưu ý: trước khi cài nên cài đặt thư viện hỗ trợ Java runtime (JRE). Download: http://www.java.com
b) Import Mobility Framework
Trên Menu bar chọn Windows > Open Perspective > Simulation Trong cửa sổProject Explorer bấm chuột phải chọn Import
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Cửa sổ Import hiện ra chọn General>Existing Project into Workspace rồi next.
Hình 3-5: chọn đường dẫn đến Project muốn import
Trong mục “Select root directory” chọn đường dẫn tới thư mục sample Mục Project chọn các Project muốn import
Tick vao Copy project into Workspace để copy luôn các thư mục chứa Project vào Workspaceở đây tôi chọn Mobility.
Sau khi chọn nhấn Finishđểkết thúc quá trình import Dưới đây là import thành công một project
Hình 3-6: Import một chương trình thành công 3.2.2 Thực hiện thí nghiệm mô phỏng
Hệ thống giao diện chính chương trình chuyển giao mạng LTE sử dụng Mobility Framework trong file handoverLTE.ned
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Dưới đây là code của giao diện hệ thống chương trình, ở module này chúng ta sẽgọi lại các mudule con và đặtởcác tọa độkhác nhau.
networkHandoverLTE { parameters: doubleplaygroundSizeX; doubleplaygroundSizeY; submodules: UE: LTEUE { @display("p=50,130"); } eNodeA: LTE { @display("p=100,200"); } eNodeB: LTE { @display("p=500,200"); } channelcontrol: ChannelControl { playgroundSizeX = playgroundSizeX; playgroundSizeY = playgroundSizeY; @display("p=60,50"); } configurator: FlatNetworkConfigurator { @display("p=140,50"); } }
Để có được module trên thì tôi phải tạo ra những module con kết nối kết nối chúng với nhauthì dưới đây là các giao diện và code thực thiên kết nối giữa chúng.
a) Đâylà giao diện module kết nối các kênh với nhau
Hình 3-8: giao diện kênh kết nối simpleChannelControl
{
parameters:
boolcoreDebug = default(false);// debug switch for core framework
meters)
doubleplaygroundSizeY =default(400);// y size of the playground (in meters)
doublepMax @unit("mW") =default(20mW);// maximum sending power used for this network (in mW)
doublesat @unit("dBm") =default(-110dBm);// signal attenuation threshold (in dBm)
doublealpha =default(2);// path loss coefficient
doublecarrierFrequency @unit("Hz") =default(2.5GHz);// carrier frequency of the channel (in Hz)
intnumChannels =default(1);// number of radio channels (frequencies)
stringpropagationModel =default("PathLossReceptionModel")
@enum("","PathLossReceptionModel","TwoRayGroundModel","RiceMode l","RayleighModel","NakagamiModel","FreeSpaceModel","LogNormalShad owingModel");
@display("i=misc/sun");
@labels(node);
}
Code trên được khai báo với phương thức tĩnh, dùng đ ểkết nối các kênh giữa UE và eNode.
b) Module configurator
Hình 3-9:giao điện configurator
Dưới đây là code giao diện của configurator
simpleFlatNetworkConfigurator {
parameters:
stringnetworkAddress =default("192.168.0.0");// network part of the address (see netmask parameter)
stringnetmask =default("255.255.0.0");// host part of addresses are autoconfigured
@display("i=block/cogwheel_s");
@labels(node);
}
Module này có chức năng cấu hình địa chỉ Ip cho UE và eNode kết nối với nhau.
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Hình 3-10: giao diện module UE
Module này là sự kết hợp của nhiều module con lại như NetworkLayer module này có chức năng vận chuyển các tcp, udp, pingđến wan.NotificationBoard có chức năng cập nhật vị trí thay đổi khi UE di chuyển.Mobility có nhiệm vụ cập nhật vị trí di chuyển của UE. Dưới đây là code giao diện kết nối của UE với các module. moduleLTEUE { parameters: @node(); @labels(node,ethernet-node,wireless-node); @display("i=device/cellphone2");
intnumTcpApps =default(0);
intnumUdpApps = default(0);
stringtcpAppType = default("");
stringudpAppType =default("");
boolIPForward = default(false);
stringroutingFile =default("");
stringmobilityType =default("NullMobility");
inoutpppg[] @labels(PPPFrame-conn); inoutethg[] @labels(EtherFrame-conn); inputradioIn @directIn;
submodules: notificationBoard: NotificationBoard { parameters: @display("p=60,70"); } interfaceTable: InterfaceTable { parameters: @display("p=60,150"); } routingTable: RoutingTable { parameters: IPForward = IPForward; routerId =""; routingFile = routingFile; @display("p=60,230"); }
tcpApp[numTcpApps]: <tcpAppType>likeTCPApp {
parameters: @display("p=163,67"); } tcp: TCP { parameters: @display("p=163,154"); }
udpApp[numUdpApps]: <udpAppType>likeUDPApp {
parameters: @display("p=272,67"); } udp: UDP { parameters: @display("p=272,154"); } pingApp: PingApp { parameters: @display("p=343,200"); } networkLayer: NetworkLayer { parameters: proxyARP =false; @display("p=248,247;q=queue"); gates:
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
ifIn[(sizeof(pppg)+sizeof(ethg))+1]; ifOut[(sizeof(pppg)+sizeof(ethg))+1]; }
ppp[sizeof(pppg)]: PPPInterface {
parameters:
@display("p=205,350,row,90;q=txQueue"); }
eth[sizeof(ethg)]: EthernetInterface {
parameters: @display("p=298,350,row,90;q=txQueue"); } wlan: Ieee80211NicSTA { parameters: @display("p=120,350;q=queue"); }
mobility: <mobilityType>like BasicMobility {
parameters: @display("p=58,301"); } connectionsallowunconnected: fori=0..numTcpApps-1{ tcpApp[i].tcpOut-->tcp.appIn++; tcpApp[i].tcpIn<--tcp.appOut++; } tcp.ipOut-->networkLayer.tcpIn; tcp.ipIn<--networkLayer.tcpOut; fori=0..numUdpApps-1{ udpApp[i].udpOut-->udp.appIn++; udpApp[i].udpIn<--udp.appOut++; } udp.ipOut-->networkLayer.udpIn; udp.ipIn<--networkLayer.udpOut; networkLayer.pingOut-->pingApp.pingIn; networkLayer.pingIn<--pingApp.pingOut;
// connections to network outside
fori=0..sizeof(pppg)-1{
pppg[i]<-->ppp[i].phys;
ppp[i].netwOut-->networkLayer.ifIn[i]; ppp[i].netwIn<--networkLayer.ifOut[i];
}
fori=0..sizeof(ethg)-1{
ethg[i]<-->eth[i].phys;
eth[i].netwOut--> networkLayer.ifIn[sizeof(pppg)+i]; eth[i].netwIn<--networkLayer.ifOut[sizeof(pppg)+i]; }
radioIn-->wlan.radioIn; wlan.uppergateOut-->
networkLayer.ifIn[sizeof(pppg)+sizeof(ethg)]; wlan.uppergateIn<--
networkLayer.ifOut[sizeof(pppg)+sizeof(ethg)]; }
d) Module eNode
Hình 3.10 giao diện eNode
eNode có thể kết nối với UE hoặc là các module máy chủ khác. Dưới đấy là code của eNode
moduleLTE { parameters: @node(); @labels(node,wireless-node); @display("i=device/antennatower"); gates:
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++ submodules: notificationBoard: NotificationBoard { parameters: @display("p=79,74"); }
wlan: Ieee80211NicAP {// see also Ieee80211NicAPSimplified
parameters: @display("p=110,179;q=queue"); } mobility: NullMobility { parameters: @display("p=144,70"); } connectionsallowunconnected:
radioIn-->{ @display("m=s"); }-->wlan.radioIn; }
e) Thiết lập thông sốfile omnetpp.ini
File omnetpp.ini có chức năng nói với chương trình mô phỏng cái mạng bạn muốn mô phỏng (vâng, 1 vài mạng có thể sống trong cùng chương trình mô phỏng), bạn có thể đưa ra các tham số cho mô hình, quy định chính xác các seed cho việc sinh sốngẫu nhiên,… dưới đây là code file omnetpp.ini
[General]
network= HandoverLTE# khai bao mang muon chay
tkenv-plugin-path= ../../../etc/plugins #debug-on-errors = true *.playgroundSizeX =600 *.playgroundSizeY =400 **.debug =true **.coreDebug =false
# channel physical parameters
*.channelcontrol.carrierFrequency =2.5GHz *.channelcontrol.pMax =2mW
*.channelcontrol.sat = -110dBm
*.channelcontrol.alpha =2 ## he so suy hao duong
*.channelcontrol.numChannels =5 # eNode **.eNodeA.wlan.mac.address ="10:00:00:00:00:00" **.eNodeB.wlan.mac.address ="20:00:00:00:00:00" **.eNodeA.wlan.mgmt.ssid ="eNodeA" **.eNodeB.wlan.mgmt.ssid ="eNodeB"
**.eN*.wlan.mgmt.beaconInterval =100ms **.wlan.mgmt.numAuthSteps =4
**.mgmt.frameCapacity =10
# mobility// thiet bi di dong
**.UE*.mobilityType ="LinearMobility" **.UE*.mobility.speed =14mps **.UE*.mobility.angle =0 **.UE*.mobility.acceleration =0 **.UE*.mobility.updateInterval =100ms # channels// kenh **.eNodeA.wlan.radio.channelNumber =2 **.eNodeB.wlan.radio.channelNumber =3
**.UE.wlan.radio.channelNumber =0# just initially -- it'll scan # configuration// cau hinh
**.wlan.agent.activeScan =true
**.wlan.agent.channelsToScan =""# "" means all
**.wlan.agent.probeDelay =0.1s **.wlan.agent.minChannelTime =0.15s **.wlan.agent.maxChannelTime =0.3s **.wlan.agent.authenticationTimeout =5s **.wlan.agent.associationTimeout =5s **.mac.address ="auto" **.mac.maxQueueSize =14 **.mac.rtsThresholdBytes =4000B **.mac.bitrate =20Mbps
**.wlan.mac.retryLimit =7#so luong toi da cho moi tin nhan thu lai
**.wlan.mac.cwMinData =7 **.wlan.mac.cwMinBroadcast =31 **.radio.bitrate =20Mbps **.radio.transmitterPower =2.0mW **.radio.thermalNoise = -110dBm **.radio.sensitivity = -85dBm **.radio.pathLossAlpha =2 **.radio.snirThreshold =4dB
3.2.3 Chạy chương trình và phân tích kết quả
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Hình 3-11: giao diện chương trình mô phỏng
f) Khung chức năng chạy mô phỏng.
Hình 3-12: Giao diện người điều khiển của chương trình mô phỏng
Hình 3-13: UE gửi gói tin đến eNode
Hình 3-14: eNode gửi tin cho UE
c) Gửi các kênh hoa tiêu đến các eNode lân cận.
Hình 3-15: UE các kênh hoa tiêu cho eNode
d) Chuẩn bị chuyển giao UE gửi gói tin ack liên tục đến eNodeB và nhận được đáp ứng của eNode.
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Hình 3-16: UE chuẩn bịchuyển giao
Chuyển giao thành công
Hình 3-17: chuyển giao thành công
Giao diện lớp vật lý của UE lớp này có nhiệm vụgửi nhận gói tin từeNode.
Hình 3-18: Giao diện lớp vật lý của UE
eNode và ngược lại.
Hình 3-19: giao diện lớp vật lý eNode
Kết quả mô phỏng được ghi vào file elog những thời điểm gửi gói tin, thời gian gửi gói tin mất bao nhiêu, thời gian chuyển kênh, từ UE đến eNode và ngược lại,như hình dưới đâylà thời điểm chuyển giao giữa các gói tin.
Hình 3-20: Thời điểm gửi nhận gói tin ghi vào file elog
Kết quảthời gian trễtrong quá trình chuyển giao của UE được thểhiện hình dưới đây, với thời gian trễlà xấp xỉ0,86s.
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Hình 3-21: biểu đồthểhiện thời gian trễkhi chuyển giao.
Thời gian trung bình thực hiện chuyển giao
Hình 3-22: Thời gian trung bình thực hiện chuyển giao
eNodeB nguồn gởi một bản tin “mobility from E-UTRA” đến UE.
UE nhận được bản tin, ngắt kết nối vô tuyến với eNodeB nguồn và thiết lập kết nối mới với eNodeB đích. Trong suốt thời gian này đường truyền dữ liệu bị ngắt.
Giao diện người điều khiển sẽcung cấp các nút để điều khiển hoạt động của mô hình mạng. Ngoài ra còn cho biết thông tin về lịch trình các sự kiện, cấu trúc của mạng, quá trình xử lý,…
Qua kết quảmô phỏng với những thông số, có thểthấy quá trình chuyển giao trong mạng LTE với tốc độdi chuyển của UE là 14m/s thì tỉlệtrễlà 0,86s.
Với kết quảnày chất lượng dịch vụcủa mạng LTE là khá tốt, đáp ứng được với yêu cầu sửdụng internet tốc độcao.
3.3 Kết luận
Chương này đã giới thiệu về phần mềm mô phỏng mạng Omnet++ cũng như
Mobility Framework nắm được cơ bản quan hệgiữa các module, cấu hình các file, cài đặt phần mềm, import.. . Thực hiện mô phỏng quá trình chuyển giao trong mạng LTE trên Omnet++, phân tích kết quả quá trình chuyển giao đưa ra được kết quả chuyển giao.Giao diện người điều khiển sẽ cung cấp các nút để điều khiển hoạt động của mô hình mạng. Ngoài ra còn cho biết thông tin về lịch trình các sự kiện, cấu trúc của mạng, quá trình xửlý.
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết quả đạt được.
Công nghệ LTE là một công nghệ còn khá mới, đã vàđang đư ợc triển khai trên toàn thế giới. Tuy nhiên, với khả năng truyền tải tốc độ cao sử dụng băng tần hiệu quả, cùng với những yêu cầu ngày càng tăng vềchất lượng và sự đa dạng dịch vụngày càng trở nên rõ ràng nhằm cung cấp những dịch vụtốt nhất, thuận tiện nhất cho khách hàng. Nhu cầu sửdụng các dịch vụtruy cập Internet tốc độcao dành cho các thiết bị di động sẽngày càng phát triền. Vì vậy nghiên cứu vềLTE sẽlà một đòi hỏi thiết yếu, là cơ sởcho việc triến khai thực tế.
Trong bản đồán này, em đã trình bày về xu hướng công nghệ, quá trình phát triển của mạng thông tin di động 1G, 2G, 3G, LTE và cấu trúc mạng LTE các kĩ thuật sử dụng trong hệ thống mạng LTE. Trình bày các khái niệm chung về quá trình handover của hệthống di động, trình bày chi tiết về quá trình handover trong hệthống thông tin di động 4G với phần miêu tảtập trung vào quá trình chuyển giao dọc giữa các mạng trong hệ thống 4G. Mô phỏng được quá trình chuyển giao trong mạng LTE, phân tích được kết quả sau khi mô phỏng với tỉ lệ trên nhiễu thấp phù hợp đểtriển khai trong thực tế.
4.2 Hướng phát triển của đềtài.
Tiếp tục tìm hiểu vềquá trình chuyển giao và tính hiệu năng của nó. Tối ưu hóa hệthống mạng LTE trong hệthống thông tin di động.
4.3 Hạn chếcủa đềtài.
Chưa tính được hiệu năng của mạng LTE.
Do thời gian có hạn lên chưa thể so sánh được chuyển giao giữa các mạng với nhau
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] John Wiley& Sons, LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access; Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens
Netwworks,Filand.
[2] John Wiley & Sons,Ltd 2007,WCDMA for UMTS-HSPA Evolution and LTE,
Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia, Filand
[3] John Wiley & Sons, LTE-The UMTS LongTerm Evolution : From Theory to
Practice; 2009 ,LtdStefania Sesia, Issam Toufik and Matthew Baker.
[4] Cambridge University Press; LTE for 4G Mobile Broadband Air Interface Technologies and performance;America, FAROOQ KHAN Telecom R&D
Center Samsung Telecommunications
[5] Vijay K.Garg; IS-95 CDMA and CDMA 2000 cellular/PCS systems implementation; Prentice hall PTR, Upper saddle river NT07458,2000
[6] Christian Mehlf uhrer, Martin Wrulich, Josep Colom Ikuno, DagmarBosanska,
Markus Rupp; SIMULATING THE LONG TERM
EVOLUTIONPHYSICALLAYER; InstituteofCommunicationsandRadio-
FrequencyEngineering Vienna University of Technology;Gusshausstrasse 25/389, A-1040Vienna, Austria
[7] R1-074850;Ericsson;Uplink Power Control for E-UTRA-Range and Representation of P0; 3GPP TSG-RAN WG1 #51;Jeju, Korea, November 05-
09,2007.
[8] Bilal Muhammad; Closed loop power control for LTE uplink; BlekingeInstitute
of Technology School of Engineering; November 2008
[9] Abdul Basit, Syed; Dimensioning of LTE Network;Helsinki University
[10] User Equipment (UE) radio transmission and reception(FDD) (Release 7) [11]http://khudothimoi.com/dulieu/ban-do-quy-hoach/350-ban-do-cac-quan-
tphcm.html
[12]http://en.wikipedia.org/wiki/4G
[13]http://www.thongtincongnghe.com/article/3121
[14]http://www.3gpp.org/LTE
[15] 3GPP Long-Term Evolution / System Architecture Evolution Overview
September 2006; Alcatel.
[16] Philip Solis Practice Director, Wireless Connectivity Aditya Kaul SeniorAnalyst, Mobile Networks Nadine Manjaro Associate Analyst Jake
Tìm hiểu mạng LTE và mô phỏng quá trình chuyển giao trên Omnet++
Saunders
VicePresident,Forecasting;ProspectsforHSPA,LTE,andWiMAX;ABIresearch.
[17] TS.NguyễnPhạm Anh Dũng.Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G, Nhà xuất bản Thông tin và truyền thông.
[18] XiupeiZhang,JangsuKim, and Heung-Gyoon Ryu;Multi-Access Interference in LTE Uplink with Multiple Carrier Frequency Offsets; Departmentof Electronic
Engineering, Chungbuk National University, Cheong Ju, Korea 316-763; 2009 IEEE.