Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/88536
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dc.creatorTiago Bluemel Cardoso
dc.date.accessioned2022-09-09T02:28:26Z-
dc.date.available2022-09-09T02:28:26Z-
dc.date.issued2015-07-14
dc.date.submitted2015-07-30
dc.identifier.othersigarra:35443
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10216/88536-
dc.descriptionO desenvolvimento de novos protocolos de comunicação começa tipicamente com recurso a um simulador de redes, como o ns-3, onde as variáveis que influenciam o cenário da rede são facilmente controladas para criar condições de teste específicas e reproduzíveis. Os resultados da simulação são então analisados e usados para ajustar e melhorar o protocolo. Posteriormente a esta fase, o protocolo deve também ser testado em ambiente real de forma a serem obtidos resultados mais precisos e credíveis. Para isso, o código anteriormente desenvolvido para simulação tem que ser reimplementado num sistema real. Este processo conduz a um aumento do tempo de desenvolvimento e da hipótese de introdução de erros na implementação. A prototipagem rápida é um processo de desenvolvimento de protocolos que tenta resolver este problema através da reutilização do código de simulação ns-3 em sistemas reais. Esta reutilização é possível porque o ns-3 disponibilizada funcionalidades de emulação que permitem que os nós simulados comuniquem com o exterior da simulação. No entanto, a emulação degrada o desempenho dos nós o que limita a quantidade de tráfego de rede que pode ser processada. Neste trabalho, propomos uma abordagem para reduzir os problemas de desempenho associados à prototipagem rápida que consiste em migrar as operações do plano de dados para fora do ns-3. Há dois planos de operações num nó de rede: controlo e dados. O plano de controlo é responsável por descobrir e manter as rotas de rede e assegurar a conetividade. O plano de dados usa a informação das rotas gerada pelo plano de controlo para encaminhar os pacotes de rede. Numa rede típica, a maioria do tráfego corresponde a dados. Mover o plano de dados para fora do ns-3 pode, então, reduzir o custo associado ao processamento deste tipo de tráfego. De forma a validar a solução proposta, estendemos os protocolos Wireless Metropolitan Routing Protocol (WMRP) e Optimized Link State Routing (OLSR) para usarem a arquitetura desenvolvida, testámos o seu desempenho em ambientes reais e verificámos a quantidade de código que foi reutilizada entre a simulação e o sistema real.
dc.description.abstractThe development of new protocols for communication systems usually starts in a network simulator, such as ns-3, where the variables that influence the network scenario can be easily controlled to create specific and reproducible test conditions. The results of such simulations are then analyzed and used to tweak and improve the protocol. After this phase, the protocol must also be tested in a real environment to obtain more accurate and credible results. To do this, the simulation code must be ported to a real system. This process of porting code from the simulation to the implementation of the protocol leads to an increase in development time and in the chance of introducing errors. Fast prototyping is a protocol development process that attempts to solve this problem by reusing ns-3 simulation code for the implementation. This is possible because ns-3 provides emulation capabilities that allow nodes inside the simulator to communicate with those outside through an emulated network device. The problem with this approach is that emulation introduces overhead to packet processing which degrades the node's performance limiting the amount of network traffic that can be processed. We propose an approach to reduce the performance problem associated with fast prototyping that consists in migrating the data plane operations processing to outside of ns-3. In a network node, there are two planes of operation: control and data. The control plane is responsible for discovering and maintaining network routes and ensuring connectivity. The data plane uses the routing information generated by the control plane to forward network packets. In a well designed network, most of the traffic corresponds to data. By moving the data plane operations outside of ns-3 the overhead associated with this kind of traffic is greatly reduced. To validate our proposed solution, we extended the Wireless Metropolitan Routing Protocol (WMRP) and Optimized Link State Routing (OLSR) protocols to use the developed architecture, tested their performance in real environments and verified the amount of code reuse between the simulator and the real system.
dc.language.isoeng
dc.rightsopenAccess
dc.subjectEngenharia electrotécnica, electrónica e informática
dc.subjectElectrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
dc.titleImproving ns-3 Emulation Performance for Fast Prototyping of Network Protocols
dc.typeDissertação
dc.contributor.uportoFaculdade de Engenharia
dc.identifier.tid201321670
dc.subject.fosCiências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
dc.subject.fosEngineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
thesis.degree.disciplineMestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação
thesis.degree.grantorFaculdade de Engenharia
thesis.degree.grantorUniversidade do Porto
thesis.degree.level1
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