CHAPTER 4: REGRESSION ANALYSIS
4.2 D ATA
Neste apítulo foram des ritas as duas te nologias que ompõem o erne deste
trabalho: oserviço de VoIP e o padrãode redes WLAN IEEE 802.11a.
Ini ialmente, foram apresentados os prin ipais omponentes e medidas de
qualidadedoserviço de vozsobre IP.Emseguida,foifeitauma explanaçãosobre as
amadasMACe PHY de nidas pelo padrãode redes WLAN IEEE 802.11a.
Ao nal do apítulo, foram apresentados os problemas rela ionados à
onvergên ia destas duas te nologias. Dentre estes problemas, o me anismo de
ontrole de admissão para o serviço de VoIP em redes IEEE 802.11 foi identi ado
omo um ni ho a ser explorado, dado o reduzido volume de publi ações sobre o
tema.
O apítuloa seguir des reve a modelagemda ferramenta de simulação de redes
Capítulo
3
Modelagem do Sistema e Ferramenta
de Simulação
As redes de omuni ações modernas apresentam um grau de omplexidade
elevado. Esta omplexidade é re etida, por exemplo, na aleatoriedade intrínse a
dos diversos eventos rela ionados ao fun ionamento destas redes, tornando sua
análiseteóri a uma tarefa demasiadamente omplexa. Neste ontexto, a simulação
omputa ionalsurge omo umaalternativaà soluçãodeste problema. Destaforma,
através de simulações que emulam o fun ionamento das redes, é possível se obter
umamelhor ara terizaçãodoseudesempenhoeavaliaroresultadode propostasde
melhorianamesma.
Atualmente existem diversas ferramentas de simulação de redes WLAN
largamente utilizadas e disponíveis no mer ado tais omo o QualNet [43℄,
OPNET [44℄, ou mesmo as de ódigo aberto omo o ns-2 [45℄. No entanto,
devido à ne essidade de integração deste módulo om a ferramenta multi-sistêmi a
desenvolvida no ontexto do projeto UFC.10, a utilização destas ferramentas foi
des artada.
Portanto, omoobjetivodeprovermeiosparaarealizaçãodosestudospropostos
nesta dissertação, e, ao mesmo tempo, atender às ne essidades estratégi as do
projeto UFC.10, o autor deste trabalho parti ipou ativamente do desenvolvimento
de uma ferramenta de simulação de redes WLAN. Esta ferramenta tem omo o
objetivo avaliar de maneira quantitativa e qualitativa o desempenho das referidas
redesem um enárioo mais próximopossívelda realidade.
Uma primeira versão da ferramenta de simulação de redes WLAN foi
baseada num modelo de simulação estáti o, des rito em [46℄, no qual o número de
usuários one tadosaosistemaera xo,ouseja,nãohaviaopro essodenas imento
e morte dos mesmos. Foi utilizado ainda um modelo simples de geração de
tráfego om pa otesdetamanho xo. Assumiu-seque ada terminalgeravapa otes
aleatoriamente e independentemente. O número de pa otes gerados num dado
intervalodetemposeguiaumadistribuiçãodePoissone, onseqüentemente, otempo
entre hegadas onse utivas exponen ialmente distribuído. Estudos e resultados
preliminaressão relatados em[47℄.
No entanto, esta versão estáti a se mostrou inadequada para a realização dos
estudosque estariamporvir. Por exemplo,elanão permitiaarealização doestudo
dinâmi osobreo ontroledeadmissãodosusuáriosnosistema. Alémdisso,omodelo
de geraçãode tráfego era bastante limitadoe não modelavade maneirasatisfatória
o omportamentode um usuárioreal.
Desta forma, a ferramenta de simulação sofreu um pro esso de remodelagem e
seguiu novamente todo o i lo de desenvolvimento passando pela implementação,
teste e validação da mesma. Desta vez a ferramenta foi desenvolvida em
linguagemC++ dado o seu melhor desempenho omputa ionalquando omparada
ao Matlab
. Além disso, ela foi modelada utilizando-se on eitos de programação
orientada a objetos. Isto possibilitou um desenvolvimento onsistente, geral,
extensível e reutilizável do ódigo tornando-a uma poderosa ferramenta de
simulação.
Este apítuloestá estruturado daseguintemaneira. As ara terísti asgerais da
ferramenta de simulação são apresentadas na seção 3.1. Emseguida, na seção 3.2,
são abordadas as questões rela ionadas à modelagem do anal de rádio, tais omo,
modelode propagação,interferên ia,dimensionamentode obertura,dentre outros.
A modelagem da fonte de tráfego, in luindo os detalhes de modelagem do serviço
de voz sobreIP, édes ritanaseção 3.3. Finalmente,na seção3.4, são apresentados
algunsresultados de validaçãoda ferramentade simulação.
3.1 Cara terísti as Gerais da Ferramenta de Simulação
Aferramentade simulaçãode redesWLAN,ousimplesmenteWLANSim,éuma
ferramenta dinâmi a orientada a eventos dis retos [48℄ baseada no padrão IEEE
802.11 [25℄. Nesta ferramenta de simulação foi implementado o me anismo bási o
uso de um me anismode deferimentoexponen ialdes ritona seção 2.2.
O WLANSim tem omo objetivo ara terizar melhor, permitir a avaliação
mais aprofundada do sistema WLAN e prover graus de liberdade ne essários à
implementaçãodefun ionalidadesdegerên iadere ursosderádioavançadas. Desta
forma,oWLANSimestámaisfo adonapartesistêmi adarede,in luindooesquema
dea essoaomeioegerên iadosusuáriosedotráfego,emenosdire ionadoàquestões
rela ionadasà propagaçãoe efeitos provo ados pelo anal rádio-móvel.
Uma ferramenta de simulação da amadaPHY foi desenvolvida separadamente
omoobjetivodeavaliaras ara terísti asrelativasaoenla ederádiode nidaspelo
IEEE 802.11a [26℄ e prover urvas de desempenho que são utilizadas omo dados
de entrada no WLANSim. Maiores detalhes sobre a ferramenta de simulação de
amadaPHY podem ser en ontrados naseção 3.2.3.
3.1.1 Estrutura do Simulador
Aestruturafun ionaldaferramentadesimulaçãoderedesWLANéapresentada
na gura 3.1. A entrada de dados orresponde aos parâmetrosde on guração que
são ini ializados de formaa on gurar e ontrolar a exe ução das simulações, e.g.,
taxa de nas imento de usuários, mobilidade, modelos de tráfego, parâmetros da
amadas MAC e PHY, et . O blo o Sistema WLAN ontrola o geren iador de
eventos, ospontos de a essoe suas estações. Ogeren iador de eventos éaprin ipal
entidade fun ional da ferramenta de simulação. Ele é responsável por ontrolar o
uxo dalistade eventos e disparara exe uçãode ada um deles, nodevido tempo,
durantetodoo períodode simulação.
3.1.2 Geren iamento de Eventos
A ferramenta de simulação de redes WLAN segue um modelo de simulação
orientada aeventos dis retos [48℄. Umadas propriedadesfundamentaisdos eventos
é o seu tempo de exe ução que indi a o instante de tempo de simulação no qual
esteeventodeveser pro essado. Umavezquetodasasmudançasde estadoo orrem
apenasnostemposde exe uçãogravadosnoseventos, osperíodosde inatividadesão
omitidos.
O geren iador de eventos é ilustrado na gura 3.2. Os eventos são ordenados
em função dos seus tempos de exe ução. Ogeren iador aptura o primeiroevento,
i.e., aquele que possui o menor tempo de exe ução, e transfere o ontrole para a
. . .
. . .
. . .
PSfragrepla ements Parâmetros Configuração SistemaWLAN AP STA STA AP Geren iador deEventos Eventos Interfa e Enla e Sistema Fun ionalidades deRRMFigura 3.1: Estrutura Fun ional da Ferramenta de Simulação de redes WLAN.
de introduzi-lo orretamentena sua listaordenada de eventos.
Posto que ada evento é auto-exe utável, o geren iador de eventosé indiferente
aotipo de evento que está sendo pro essado. Esta ara terísti aprovê uma grande
exibilidade ao geren iador, uma vez nenhuma mudança no seu fun ionamento é
ne essária no aso de in lusão de um novo tipode evento emuma versão futura da
ferramenta.