PDF de programación - MODELADO DE SERVICIOS

SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO

PARA REDES MÓVILES AD-HOC MEDIANTE

HERRRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3

MODELADO DE SERVICIOS

Contenidos

1. Introducción
2. Servicio telefónico
3. Servicios móviles
4. Servicios de distribución de audio y video
5. Servicios de datos
5. Servicios de datos

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

2

Definición de Servicio de Telecomunicación

• Conjunto de facilidades y medios (físicos y lógicos) gestionados
por un proveedor de servicio que éste pone a disposición de los
usuarios, con unas normas de acceso y utilización, para
satisfacer las necesidades de telecomunicaciones de los
clientes

• Elementos necesarios:

• Elementos físicos (equipos, medios de transmisión, etc.) y
lógicos (protocolos, señalización)
• Proveedor de servicios
• Clientes o usuarios del servicio
• Información que se intercambia

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

3

Clasificación de los servicios (ITU)

Servicios Portadores

Proporcionan la capacidad necesaria para la transmisión de señales
entre puntos de terminación de red (PTR) normalizados (pueden usar
redes conmutadas o no conmutadas). Ej: ADSL

Servicios Finales o Teleservicios

Proporcionan la capacidad completa para la comunicación entre
usuarios, incluidas las funciones del equipo terminal, según
procedimientos específicos de cada servicio. Ej: Videoconferencia
procedimientos específicos de cada servicio. Ej: Videoconferencia

PTR

Red

PTR

Terminal

Servicio portador

Terminal

Teleservicio

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

4

Tráfico

Información originada por un servicio de telecomunicación

y entregada hacia la red que lo transporta



Aplicación

Aplicación

Terminal 1

Nodo 1

Nodo n

Terminal 2

Las características del tráfico dependen del servicio y del

modo en que los datos son transportados
• Conmutación de circuitos vs. paquetes
• Servicios de voz, video, datos, etc.

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

5

Definición del modelo de tráfico

Abstracción matemática, más o menos compleja, que

trata de representar alguna o varias características
estadísticas de un tipo de tráfico real

Utilidad: análisis, diseño y/o optimización de redes y

servicios mediante
• resultados de simulación con modelos de tráfico
• análisis matemático (ej. Tª de colas para tráfico de Poisson)
• análisis matemático (ej. Tª de colas para tráfico de Poisson)

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

6

Servicio telefónico

Telefonía básica: comunicación de voz entre terminales

telefónicos conectados a PTR de la RTB

Rango de frecuencias audibles: 20Hz-20kHz

• El canal vocal telefónico se limita a 300-3400Hz

Transmisión analógica en el bucle de abonado y digital en

el resto

El servicio telefónico básico incluye:

• Número telefónico perteneciente a la red pública
• Número telefónico perteneciente a la red pública
• Instalación de un PTR (la alimentación del teléfono proviene

de la central local)

• Buzón de voz
• Facturación detallada

Posibilidad de contratar servicios suplementarios

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

7

Red inteligente

En los sistemas de comunicación previos a la Red

Inteligente (RI), todos los elementos residen en los
sistemas de conmutación

Servicios resultantes:

• Poca flexibilidad
• No existe acceso a datos centralizados

RED INTELIGENTE: Plataforma basada en la interconexión
RED INTELIGENTE: Plataforma basada en la interconexión

de nodos, donde residen aplicaciones informáticas,
centrales de conmutación y sistemas de bases de datos
en tiempo real, para proveer la generación de servicios
• Arquitectura de red orientada a servicios
• Facilita el desarrollo, control y gestión de dichos servicios

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

8

Otros servicios asociados a la Red Telefónica

Transmisión de datos (servicios portadores)

• Módem en banda vocal hasta 56kbps
• Módem ADSL hasta 6.1Mbps
• Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)

o Acceso básico (BRI): 144kbps (o hasta 2 canales de voz)
o Acceso primario (PRI): 2Mbps (o hasta 30 canales de voz)

Transmisión de imágenes

• Fax: transmisión de imagen digital a » 9600 bps (Grupo III)

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

9

Voz sobre IP (VoIP)

Objetivo: transmisión de voz usando IP como

portadora de la voz
• La voz es codificada y transmitida sobre redes de

conmutación de paquetes y no sobre redes de
conmutación de circuitos

Además de digitalizar la voz es necesario ofrecer
todas las funciones propias de una red telefónica:
• Señalización (llamada)
• Servicios suplementarios: reenvío de llamadas,

mensajería, etc.

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

10

Características del tráfico de voz

Voz sobre conmutación de circuitos
La intensidad de tráfico de voz se suele medir en Erlangs

1 Erlang = 1 circuito en uso durante 1 hora

N Erlangs

º

=

( )
NumLlamadas DuraciónMediaLlamada s

3600

s

Duración de la llamada

Tendencia exponencial negativa
Tendencia exponencial negativa
Valor medio típico: 2 o 3 minutos

Se suele aplicar la fórmula de Erlang-B para

determinar la probabilidad de bloqueo:

c

( , )
E c I

B

=

I
!
c
I
∑
k=
0

c

k

k

!

c: nº de circuitos
I: Intensidad de tráfico en Erlangs

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

11

Características del tráfico de voz

Voz sobre conmutación de paquetes
El tráfico de voz (sobre paquetes) se caracteriza por tener

períodos de conversación (ON) y silencio (OFF)

Throughput

Tasa constante (CBR)

ON

OFF

ON

OFF

Conversación Silencio
Normalmente se modela mediante 2 estados (ON y OFF)
Normalmente se modela mediante 2 estados (ON y OFF)

Conversación

Silencio

tiempo

Tiempo de permanencia en cada estado sigue una distribución

estadística exponencial f(t) de media t0

EJEMPLO

0(
t ON

=
)
OFF

227

ms

» 30%

ON

OFF

» 70%

0(
t OFF

=
) 596
ON

ms

( )
tf

=

1
t

0

-

exp


t
t

0





Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

12


fi
fi
Características del tráfico de voz

Voz sobre conmutación de paquetes
Durante el período ON, se suele modelar asumiendo constantes

los dos parámetros básicos que controlan la fuente:
Tamaño medio de paquete
Tiempo medio entre paquetes

OFF

ON

OFF

ON

OFF

Tiempo entre paquetes

Tamaño de paquete

Tamaño de

paquete (bytes)

Tiempo entre
paquetes (ms)

Throughput

Calidad subjetiva

(kbps)

(MOS: 1-5)

Codificador

G. 711 (PCM)

G. 726

160
80

RPE-LTP (GSM) 32.5 (260 bits)

G. 729
G. 723.1

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

20
20

20
20
20
20
30

Loja - 2014

64
32
13
8
5.3

4.1
3.85
3.5
3.92
3.65

13

Requisitos de calidad del servicio de voz

Velocidad garantizada

• Depende de la tasa binaria generada por el codificador

Calidad de la voz

• Bit Error Rate (BER) < 10-6 (ITU G.113)

Retardo bajo

• Para telefonía de calidad: <200 ms extremo a extremo

(ITU G.114)
(ITU G.114)

Mínimo jitter (variación del retardo)

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

14

Reducción del jitter en redes de paquetes

Forma de minimizar el efecto del jitter

• Pequeño buffer a nivel de aplicación (0-75ms)
• Amortigua las variaciones del retardo
• Proporciona una tasa constante a su salida
• Paquetes con retardo demasiado alto son descartados

data

data

data

data

data

data

data

data

data

Buffer

(0-75ms)

jitter

Velocidad constante

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

15

Requisitos de retardo entre extremos (ITU G.114)

Excelente

Bueno

Tolerable
Tolerable

Mala

Muy mala

0

100

200

300

400

500

Retardo (ms)

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

16

Servicios móviles

• Radiobúsqueda (paging)
• Radio Móvil Privada y sistemas troncales (trunking)
• Servicios móviles vía satélite
• Telefonía Móvil
• SMS
• MMS
• MMS

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

17

Radiobúsqueda (paging)

El sistema envía un aviso a un usuario en particular o

grupo de usuarios
• El aviso puede consistir en un bip, cadena de caracteres

Servicio unidireccional
Los primeros sistemas datan de los años 60
Existen sistemas de cobertura reducida, local o amplia
Se basa en una red de estaciones emisoras
Se basa en una red de estaciones emisoras
Receptores sencillos, baratos y de bajo consumo

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

18

Radio Móvil Privada y Sistemas Troncales

Servicio de radiotelefonía de grupo cerrado de usuarios
Bidireccional (semidúplex o full-dúplex)
Conexión directa entre terminales móviles
Requiere disciplina de uso
Alcances reducidos
Sistema troncal (trunking)

• Varios grupos cerrados de usuarios comparten
• Varios grupos cerrados de usuarios comparten

infraestructuras y recursos radio

Simulación de Protocolos de
Enrutamiento para MANET con
ns-3

Loja - 2014

19

Servicios móviles vía satélite

Servicios móviles marítimo y aeronáutico

• Primeros servicios vía redes terrestres a baja frecuencia
• Actualmente: redes de satélites en órbita de gran cobertura

(INMARSAT, IRIDIUM, GLOBALSTAR, ODYSSEY)

Servicios de control de fl