Medidas de desempeño para ruteo

En la siguiente tarea será necesario simular tráfico en ns-2/3.

• Averiguen cómo se genera tráfico con distintas propiedades y cómo pueden monitorear las medidas de desempeño(mencionadas en esta clase) en su simulador.

Para generar tráfico se siguen los siguientes pasos:

• Se implementa una subclase de la clase Application.
• Instanciar una o varios sockets dentro de esa aplicación.
• Iniciar la programación de eventos cuando se llama StartApplication.
• Parar la programación de eventos cuando StopApplication es llamada.
• Se crean paquetes y se envían en cada evento.

En el código se utiliza la clase "FlowMonitorHelper" para poder monitorear los estados de los nodos, y obtener algunas medidas de desempeño como

• Tx Bytes
• Rx Bytes
• Tx Packets
• Rx Packets
• Lost Packets
• Delay
• Jitter
• Hop Count

Aquí un ejemplo de generación de tráfico:

	print "Create Applications."
	port = 9
	onoff = ns.applications.OnOffHelper("ns3::UdpSocketFactory",
	ns.network.Address(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address("10.1.1.2"), port)))
	onoff.SetConstantRate (ns.network.DataRate ("500kb/s"))
	app = onoff.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(0)))
	# empieza la aplicacion
	app.Start(ns.core.Seconds(1.0))
	sink = ns.applications.PacketSinkHelper("ns3::UdpSocketFactory",
	ns.network.Address(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address.GetAny(), port)))
	app = sink.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(1)))
	app.Start(ns.core.Seconds(0.0))
	# se envian paquetes
	onoff.SetConstantRate (ns.network.DataRate ("100kb/s"))
	onoff.SetAttribute("Remote",
	ns.network.AddressValue(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address("10.1.1.1"), port)))
	app = onoff.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(3)))
	app.Start(ns.core.Seconds(1.1))
	app = sink.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(0)))
	app.Start(ns.core.Seconds(2.0))

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Y para las medidas de desmpeño:

• Incluir un miniexperimento sobre esto.

Para hacer el mini-experimento utilicé generé trafico CBR. Es la tasa de velocidad constante que divide el total de la capacidad del ancho de banda y se encarga de ese paquete con un flujo constante de tráfico. Se puede emplear como simulación de redes LAN o con enlaces punto a punto. Es bueno para hacer transmisiones de tiempo real como vídeo y voz.

Para esto primero hice un archivo que es el que va a generar el tráfico, lo llamé entrada.txt.

Aquí esta el generador:

	import ns.applications
	import ns.bridge
	import ns.core
	import ns.csma
	import ns.internet
	import ns.network
	import ns.mobility
	import ns.visualizer
	import ns.flow_monitor
	def main(argv):
	cmd = ns.core.CommandLine()
	cmd.NumNodesSide = True
	cmd.AddValue("NumNodesSide", "Grid side number of nodes (total number of nodes will be this number squared)")
	cmd.Results = "1"
	cmd.AddValue("Results", "Write XML results to file")
	cmd.Plot = True
	cmd.AddValue("Plot", "Plot the results using the matplotlib python module")
	cmd.Parse(argv)
	print "Crea nodos"
	terminals = ns.network.NodeContainer()
	terminals.Create(5)
	csmaSwitch = ns.network.NodeContainer()
	csmaSwitch.Create(1)
	csmaSwitch2 = ns.network.NodeContainer()
	csmaSwitch2.Create(1)
	print "Construye la topologia"
	csma = ns.csma.CsmaHelper()
	csma.SetChannelAttribute("DataRate", ns.network.DataRateValue(ns.network.DataRate(5000000)))
	csma.SetChannelAttribute("Delay", ns.core.TimeValue(ns.core.MilliSeconds(2)))
	# Crea los links de cada terminal al switch
	terminalDevices = ns.network.NetDeviceContainer()
	switchDevices = ns.network.NetDeviceContainer()
	switchDevices2 = ns.network.NetDeviceContainer()
	#se unen los cuatro nodos al primer switch
	for i in range(4):
	link = csma.Install(ns.network.NodeContainer(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(i)), csmaSwitch))
	terminalDevices.Add(link.Get(0))
	switchDevices.Add(link.Get(1))
	#se une un nodo al segundo switch
	link = csma.Install(ns.network.NodeContainer(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(2)), csmaSwitch2))
	terminalDevices.Add(link.Get(0))
	switchDevices2.Add(link.Get(1))
	link = csma.Install(ns.network.NodeContainer(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(4)), csmaSwitch2))
	terminalDevices.Add(link.Get(0))
	switchDevices2.Add(link.Get(1))
	#se crean los puentes para enviar los paquetes
	switchNode = csmaSwitch.Get(0)
	bridgeDevice = ns.bridge.BridgeNetDevice()
	switchNode.AddDevice(bridgeDevice)
	switchNode2 = csmaSwitch2.Get(0)
	bridgeDevice2 = ns.bridge.BridgeNetDevice()
	switchNode2.AddDevice(bridgeDevice2)
	for portIter in range(switchDevices.GetN()):
	bridgeDevice.AddBridgePort(switchDevices.Get(portIter))
	for portIter in range(switchDevices2.GetN()):
	bridgeDevice2.AddBridgePort(switchDevices2.Get(portIter))
	# se agrega el internet a las terminales
	internet = ns.internet.InternetStackHelper()
	internet.Install(terminals)
	# Se agregan las direcciones iP
	print "Se asignan direcciones IP"
	ipv4 = ns.internet.Ipv4AddressHelper()
	ipv4.SetBase(ns.network.Ipv4Address("10.1.1.0"), ns.network.Ipv4Mask("255.255.255.0"))
	ipv4.Assign(terminalDevices)
	#para dibujar los nodos
	mobility = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility.SetPosition(ns.core.Vector(95, 5, 0))
	terminals.Get(0).AggregateObject(mobility)
	mobility = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility.SetPosition(ns.core.Vector(120,35, 0))
	terminals.Get(1).AggregateObject(mobility)
	mobility = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility.SetPosition(ns.core.Vector(60,35, 0))
	terminals.Get(2).AggregateObject(mobility)
	mobility = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility.SetPosition(ns.core.Vector(100,65, 0))
	terminals.Get(3).AggregateObject(mobility)
	mobility = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility.SetPosition(ns.core.Vector(10,35, 0))
	terminals.Get(4).AggregateObject(mobility)
	mobility1 = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility1.SetPosition(ns.core.Vector(90,45, 0))
	csmaSwitch.Get(0).AggregateObject(mobility1)
	mobility2 = ns.mobility.ConstantPositionMobilityModel()
	mobility2.SetPosition(ns.core.Vector(40,40, 0))
	csmaSwitch2.Get(0).AggregateObject(mobility2)
	# se crea una aplicacion para enviar paquetes UDP del nodo cero al nodo 1.
	print "Create Applications."
	port = 9
	onoff = ns.applications.OnOffHelper("ns3::UdpSocketFactory",
	ns.network.Address(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address("10.1.1.2"), port)))
	onoff.SetConstantRate (ns.network.DataRate ("500kb/s"))
	app = onoff.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(0)))
	# empieza la aplicacion
	app.Start(ns.core.Seconds(1.0))
	sink = ns.applications.PacketSinkHelper("ns3::UdpSocketFactory",
	ns.network.Address(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address.GetAny(), port)))
	app = sink.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(1)))
	app.Start(ns.core.Seconds(0.0))
	#se lee el trafico del archivo de entrada simulando CBR como video o voz
	traffic = [line.strip() for line in open("entrada.txt")]
	for i in traffic:
	caracteristicas = i.split(',')
	nodo_inicial = int(caracteristicas[0])
	nodo_destino = int(caracteristicas[1])
	tiempo_inicio = float(caracteristicas[2])
	tiempo_final = float(caracteristicas[3])
	ip = ''+str(caracteristicas[4])+''
	data_rate = ''+(str(caracteristicas[5])+'kb/s').strip()
	onoff.SetConstantRate(ns.network.DataRate(data_rate))
	onoff.SetAttribute("Remote",
	ns.network.AddressValue(ns.network.InetSocketAddress(ns.network.Ipv4Address(ip), port)))
	app = onoff.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(nodo_inicial)))
	app.Start(ns.core.Seconds(tiempo_inicio))
	app = sink.Install(ns.network.NodeContainer(terminals.Get(nodo_destino)))
	csma.EnablePcapAll("csma-bridge", False)
	app.Stop(ns.core.Seconds(tiempo_final))
	flowmon_helper = ns.flow_monitor.FlowMonitorHelper()
	monitor = flowmon_helper.InstallAll()
	monitor = flowmon_helper.GetMonitor()
	monitor.SetAttribute("DelayBinWidth", ns.core.DoubleValue(0.1))
	monitor.SetAttribute("JitterBinWidth", ns.core.DoubleValue(0.1))
	monitor.SetAttribute("PacketSizeBinWidth", ns.core.DoubleValue(20))
	print "Empieza la simulacion"
	ns.core.Simulator.Run()
	ns.core.Simulator.Destroy()
	def print_stats(os, st):
	print >> os, " Tx Bytes: ", st.txBytes
	print >> os, " Rx Bytes: ", st.rxBytes
	print >> os, " Tx Packets: ", st.txPackets
	print >> os, " Rx Packets: ", st.rxPackets
	print >> os, " Lost Packets: ", st.lostPackets
	if st.rxPackets > 0:
	print >> os, " Mean{Delay}: ", (st.delaySum.GetSeconds() / st.rxPackets)
	print >> os, " Mean{Jitter}: ", (st.jitterSum.GetSeconds() / (st.rxPackets-1))
	print >> os, " Mean{Hop Count}: ", float(st.timesForwarded) / st.rxPackets + 1
	if 0:
	print >> os, "Delay Histogram"
	for i in range(st.delayHistogram.GetNBins () ):
	print >> os, " ",i,"(", st.delayHistogram.GetBinStart (i), "-", \
	st.delayHistogram.GetBinEnd (i), "): ", st.delayHistogram.GetBinCount (i)
	print >> os, "Jitter Histogram"
	for i in range(st.jitterHistogram.GetNBins () ):
	print >> os, " ",i,"(", st.jitterHistogram.GetBinStart (i), "-", \
	st.jitterHistogram.GetBinEnd (i), "): ", st.jitterHistogram.GetBinCount (i)
	print >> os, "PacketSize Histogram"
	for i in range(st.packetSizeHistogram.GetNBins () ):
	print >> os, " ",i,"(", st.packetSizeHistogram.GetBinStart (i), "-", \
	st.packetSizeHistogram.GetBinEnd (i), "): ", st.packetSizeHistogram.GetBinCount (i)
	for reason, drops in enumerate(st.packetsDropped):
	print " Packets dropped by reason %i: %i" % (reason, drops)
	monitor.CheckForLostPackets()
	classifier = flowmon_helper.GetClassifier()
	if cmd.Results is None:
	for flow_id, flow_stats in monitor.GetFlowStats():
	t = classifier.FindFlow(flow_id)
	proto = {6: 'TCP', 17: 'UDP'} [t.protocol]
	print "FlowID: %i (%s %s/%s --> %s/%i)" % \
	(flow_id, proto, t.sourceAddress, t.sourcePort, t.destinationAddress, t.destinationPort)
	print_stats(sys.stdout, flow_stats)
	else:
	print monitor.SerializeToXmlFile(cmd.Results, True, True)
	if cmd.Plot is not None:
	import pylab
	delays = []
	for flow_id, flow_stats in monitor.GetFlowStats():
	tupl = classifier.FindFlow(flow_id)
	if tupl.protocol == 17 and tupl.sourcePort == 698:
	continue
	delays.append(flow_stats.delaySum.GetSeconds() / flow_stats.rxPackets)
	pylab.hist(delays, 20)
	pylab.xlabel("Delay (s)")
	pylab.ylabel("Number of Flows")
	pylab.show()
	print "Finaliza"
	if __name__ == '__main__':
	import sys
	main(sys.argv)

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Datos obtenidos:

El archivo de entrada contiene varios renglones y cada uno contiene la información de un envío en el siguiente orden:

nodo_inicio, nodo_final, tiempo_inicio, tiempo_termino, ip, data_rate

Archivo de entrada