네트워크 시뮬레이션 공방

Riverbed Modeler 18.9.0 버전이 지난 2월15일자로 발표되었습니다(이전 버전에 관한 내용은 "Riverbed Modeler 18.8.0 발표" 참조). 이번에도 공지가 없어서 배포된 줄도 몰랐네요.
Release notes를 통해 변경 사항을 살펴보았습니다. 모델 업데이트는 3가지입니다.

- VLAN Model Enhancement - IEEE 802.1ah Support
- WLAN Model Enhancement - IEEE 802.11s Support
- TCP Model Enahcement - MPTCP IPv6 Support

VLAN 모델 개선 사항은 Provider Backbone Bridged Networks(IEEE 802.1ah)에 대한 지원입니다. 18.8.0 버전에서 VLAN 모델에 대한 업데이트가 시작되면서 향후 추가 구현이 예고("Riverbed Modeler 18.8.0 발표" 참조)되었던 부분들이 있었는데, Provider Backbone Bridged Networks(PBBNs)은 후속 버전에서 바로 반영되었네요.
WLAN 모델 개선 사항은 Mesh networking(IEEE 802.11s)에 대한 지원입니다. 요즘 무선랜 Mesh 기능이 많이 사용되는 추세인데, Riverbed Modeler에서도 이제 지원되네요. 11a, 11b, 11e, 11g, 11p, 11n, 11ac 기술에 적용되었다고 합니다.
TCP 모델에 대한 개선 사항은 MPTCP의 IPv6 지원입니다. MPTCP 자체는 18.7.1 버전("Riverbed Modeler 18.7.1 발표" 참조)에서 구현된 기능이고, 이제는 IPv6에서도 사용할 수 있게 되었다는 것입니다.

그 외에 버그 수정사항 4건중 1건으로 ICMP 모델에서 생성된 ping 패킷이 SITL 사용시 실제 패킷으로 제대로 변환되지 않는 문제가 수정되었다고 합니다. 나머지는 버그 수정사항 3건은 특별히 관심이 가는 내용이 아니라서 생략합니다.

어플리케이션 타이밍("어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정" 참조)을 조절하여 하나의 어플리케이션이 프로파일내에서 일정 시간 간격으로 반복 실행되도록 만들수 있음은 "어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"에서 살펴보았다.
어플리케이션 반복 실행을 설정할 때 주의해야할 또 하나의 사항은 Repetition Pattern이다. Repetition Pattern 속성 항목에는 Serial 또는 Concurrent를 설정해줄 수 있다("어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정" 참조).

"어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"에서 보인 결과들은 Repetition Pattern을 Serial로 설정했을 때의 결과이다.

다음은 어플리케이션 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초이고 Repetition Pattern은 Serial일 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 다시 보인 것이다.

반복되는 어플리케이션 실행(세션)이 이전 실행이 종료된후 300초의 Inter-repetition Time을 가지고 순차적으로 실행되는 것을 알 수 있다.
다음은 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초이고 Repetition Pattern은 Concurrent일 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 다시 보인 것이다.

반복되는 세션이 이전 세션의 실행 시작과 동시에 300초의 Inter-repetition Time을 가지고 실행되는 것을 알 수 있다.

"WiFi 모델에서의 통신 가능 거리(5) - MAC Throughput(1)"에서는 802.11b 11Mbps 환경에서 237Bytes 크기의 MAC 사용자 패킷을 전송할 때, MAC 사용자 계층의 패킷 전달률 관점에서 최대 통신 가능 거리는 어디까지인지를 살펴보았다. 이번에는 동일한 환경(802.11b 11Mbps)에서 1,500Bytes 크기의 MAC 사용자 패킷을 전송할 때, MAC 사용자 계층의 패킷 전달률 관점에서 최대 통신 가능 거리는 어디까지인지를 살펴보기로 하자.
동일한 환경이므로 변조방식(CCK11)과 프로세싱 게인(0dB)은 기존의 분석과 동일하다. 1,500Bytes의 MAC SDU 패킷을 전송할 때 송신 포트에서 내보내는 패킷의 크기는 1,500Bytes(MAC SDU 패킷) + 28Bytes(MAC 오버헤드) + 192usec * 11Mbps(PLCP 오버헤드) / 8 = 1,792Bytes(14,336bits)이다. (PLCP 오버헤드 계산에 대해서는 "WLAN PLCP 오버헤드 크기" 참조) MAC에서의 최대 전송 횟수는 기본값인 7이 적용된다.

이상의 정보로부터 BER별 MAC 사용자 패킷 전달률(Throughput)과 최대거리(distance)를 계산해보면 다음과 같이 예상할 수 있다.
- BER이 2.2x10^-5 일 때: MAC 사용자 패킷 전달률 99.99%, 이 때의 SNR은 7.75dB이므로 최대 거리는 약 966M.
- BER이 8.1x10^-5 일 때: MAC 사용자 패킷 전달률 92.78%, 이 때의 SNR은 7.25dB이므로 최대 거리는 약 1,024M.
- BER이 1.4x10^-4 일 때: MAC 사용자 패킷 전달률 63.58%, 이 때의 SNR은 7.0dB이므로 최대 거리는 약 1,053M.
- BER이 7.8x10^-4 일 때: MAC 사용자 패킷 전달률 0.01%, 이 때의 SNR은 6.25dB이므로 최대 거리는 약 1,149M.

이제 시뮬레이션을 통해 이 예측을 확인해 보자. 2대의 WLAN 터미널 스테이션 노드를 배치하고, Physical Characteristics은 "Direct Sequence"로, Data Rate (bps)는 "11Mbps"로 설정한다. 트래픽은 1,500Bytes 크기의 패킷을 1초마다 발생시켜 다른 WLAN 터미널 스테이션 노드로 전송하도록 설정하였다.
966M 거리에 두 노드를 배치하였을 때의 결과는 다음 그림과 같다. 앞의 예측(전달률 99.99%)과는 미세한 차이가 있는 결과(전달률 100%)이나, 오차범위 내로 볼 수 있다.

다음으로  1,024M 거리에 두 노드를 배치하였을 때의 결과는 다음 그림과 같다. 앞의 예측(전달률 92.78%)과는 미세한 차이가 있는 결과(전달률 약 93.50%)이나, 오차범위 내로 볼 수 있다.

다음으로  1,053M 거리에 두 노드를 배치하였을 때의 결과는 다음 그림과 같다. 앞의 예측(전달률 63.58%)과는 미세한 차이가 있는 결과(전달률 약 65.25%)이나, 오차범위 내로 볼 수 있다.

다음으로  1,149M 거리에 두 노드를 배치하였을 때의 결과는 다음 그림과 같다. 앞의 예측(전달률 0.01%)과는 미세한 차이가 있는 결과(전달률 약 0%)이나, 오차범위 내로 볼 수 있다.