네트워크 시뮬레이션 공방

어제(2011년10월22일, 한국시간) OPNET Modeler 17.1 PL1 버전이 발표되었습니다(이전 버전에 관한 내용은 "OPNET Modeler 16.1 PL1 발표" 참조). 먼저 User Forum에 올라온 안내는 다음과 같습니다.

- New Web 2.0 analytical reporting framework for simulation results
- Enhancements to define, deploy, and manage node trajectories
- LTE TDD operation and MIMO antenna diversity
- 802.11n 20/40 MHz operation with enhanced channel sensing
- IGMP Snooping for IPv4 multicast traffic
- Support for TCP settings from additional operating systems such as iOS, Android, Windows Server 2008, Windows Vista, Mac OS, and FreeBSD
- New search functionality spanning code base, model attributes, and simulation statistics
- Productivity enhancements to OPNET Debugger (ODB) and Process Editor, such as suspend/resume tracing, and better UI to include external files
- SITL Communication with real BGP peers
- HLA 1516e and support for HLA on 64-bit machines

새로운 프로토콜 모델의 추가보다는 기존 기능의 개선이 주된 사항으로 보입니다. Release note를 통해 조금 더 자세히 살펴보았습니다.
LTE는 역시 꾸준하게 업데이트되고 있네요. TDD 방식이 지원되게 되었는데, 개인적인 예상보다는 상당히 빠른 것 같습니다. 현재 상용망 구축중인 LTE 장비들이 대부분 FDD 방식이라서 TDD는 당분간 지원되지 않을 것으로 생각했는데, 제 예상이 틀렸네요. MIMO는 DL: 1x2, 2x1, 2x2, 4x1, 4x2, UL: 1x2, 1x4 경우에 대해서 지원된다고 합니다.
WLAN 모델은 802.11n 40MHz 채널을 지원하게 되었네요. (802.11n 20MHz 채널은 16.1에서부터 지원하던 것입니다. 공지 사항만 보면 마치 20MHz 채널도 17.1에서 지원하게 된것처럼 보이기도 합니다만...) 그리고, WLAN와 ZigBee의 Co-existence 시뮬레이션이 가능해졌다고 합니다. 이를 위해서는 두 모듈간에 서로의 패킷에 대한 인식이 가능하고, 중복되는 주파수에 의한 interference가 반영되어져야 하는데, 이제 지원되는 모양입니다.
TCP 모델에 있어서는 몇가지 OS별 기본 프로파일이 추가되었다는 점을 강조하고 있는데, 해당 OS는 Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Linux 2.6, FreeBSD 8.2, Mac OS X, iPhone, iPad, Andriod입니다. 하지만, OS별로 TCP 기능이 다른 것은 아니니, OS별 TCP 파라미터 기본 설정값을 파악해서 반영한 것일 겁니다. 엔지니어 관점에서는 크게 의미있는 부분은 아닙니다만, 마케팅시에는 유용하겠네요. 엔지니어 관점에서는 오히려 Duplicate SACK이 지원된다는 점이 더 중요할 것 같습니다.
ODB 기능과 UI가 개선되었다는데, 설명만 봐서는 피부에 와닫지 않는군요. 직접 사용해봐야 제대로 알 수 있는 부분일 것 같습니다.
Wireless 모듈에서 이동경로(trajectory) 관리에 대한 기능이 많이 개선된 것 같습니다. OPNET에서 제공하는 기능이 상대적으로 부족하다고 생각하던 부분이었던지라 개선되었다고 하니 다행입니다만, 아직 다른 툴들과의 연동에서는 부족한 것 같습니다. STK의 궤적정보는 가져와서 사용할 수 있다고 합니다.
TIREM 모듈에 있어서는 Fog level, Temperature, Rain Rate, Rain Height를 추가적인 파라메터로 사용할 수 있게 되었다고합니다. 상당히 중요한 부분인 것 같은데, 설명이 부족해서 현재로서는 더 이상의 사항을 파악하기 힘드네요.
SITL 모듈에 있어서는 실제 BGP Packet Payload에 대한 처리가 가능해져서 실제 라우터와의 BGP 정보 교환이 가능해졌다고 하네요. 
HLA 모듈이 64비트 윈도우에서 사용가능하게 되었다는 점은 꽤 중요한 사항으로 생각됩니다. (64비트 윈도우에서의
OPNET 설치에 관해서는 "64비트 버전의 OPNET을 위한 VIsual Stuido 2008 환경변수 설정 및 주의사항" 참조) MAK RTI와 pRTI 모두 지원된다고 합니다.

이외에도 여러가지 추가/변경된 사항들이 있지만, 현재 관심이 가는 내용이 아니라서 생략합니다.

지난 11월4일에 OPNET Modeler의 세번째 16.0 버전인 PL6가 발표되었습니다. (이전 버전에 관한 내용은 "OPNET Modeler 16.0 PL4 발표" 참조) 마이너 업그레이드인데도 불구하고 LTE 모델은 상당한 변화가 있는 모양입니다. 역시나, 최근의 주된 업데이트 대상은 LTE가 맞는 것 같습니다. 먼저 User Forum에 올라온 안내는 다음과 같습니다.

- LTE Specialized Model update, including the following significant features:
    Channel Quality Indicator (CQI) and rate adaptation
    Channel dependent scheduling
    Initial cell selection
    Energy consumption model
    Single-cell downlink broadcast
- TCP model extensions to support segmentation and re-assembly of real application packets
- Wireless Network Deployment Wizard enhancements to support LTE and TDMA network creation

각 변경사항을 Release notes를 통해 좀더 살펴보겠습니다.

CQI report가 지원됨에 따라 해당 링크의 BLER을 일정 수준으로 계속 유지시켜줄수 있는 link rate adaptation 기능이 제공된다고 합니다. 즉, UE가 보고해주는 채널 상태(CQI report)에 따라, 적용되는 MCS를 변경하는 것입니다. 이런 기능을 AMC라고 표현하는 경우가 많은 것 같은데, 굳이 link rate adaptation으로 표현한 이유가 궁금하네요. (LTE의 고집인가요?)

Channel dependent scheduling은 무선 채널의 현재 상태를 스케줄링시에 고려요소로 사용하는 것을 의미합니다. 일종의 Cross-layer scheduling이라고 불 수 있겠네요. 다만, release notes의 설명에 의하면 채널의 상태에 따라 리소스 할당량을 조절하는 기능은 고려되어 있지 않고, 각 단말이 사용하는 subband를 조절해주는 기능만이 반영되어 있는 것으로 보여집니다. WiMAX에서의 Band AMC와 유사한 기능이라고 볼 수 있을 것 같습니다. (Band AMC가 다른 통신 방식에서도 일반적으로 사용되는 명칭인지는 모르겠습니다)

Initial cell selection은 조금 의아합니다. UE가 eNodeB와 연결되기 위해서 수행되는 cell search, synchronization, measurement, selection 절차를 말하는 것 같은데, 이 기능이 이번에 추가된 거라면 기존에는 이 기능없이 어떻게 동작했었다는 것인지 좀 당황스럽네요.

Energy consumption model은 UE와 eNodeB가 소비한 전력을 측정해서 배터리의 수명을 예측해주는 기능을 말합니다. 전력 소모량을 측정하는 기능의 경우, 사용자들이 필요에 따라 구현해서 사용하는 경우는 봤어도 이렇게 정식 모듈에 구현되는 것은 보지 못했던 것 같아서 상당히 새롭게 느껴집니다.

Downlink broadcast and multicast는 말 그대로 multicast 혹은 broadcast 패킷이 EPC 노드에 도착했을 때, 모든 eNodeB 및 UE로 전달되는 기능을 말합니다. 물론 multicast 패킷의 경우 해당 multicast group에 속하지 않은 노드에서는 폐기됩니다.

TCP 모델의 확장은 OPNET이 TCP를 사용하는 실제 어플리케이션과 통신할 수 있도록 해주기위한 것입니다.
OPNET TCP 모델에 사용된 oms_sar 패키지에서 TCP 패킷 페이로드에 이미지나 텍스트와 같은 실제 데이터를 싣거나 다룰 수 있게 되었으며, SITL과 HLA를 사용하는 경우에 이러한 기능이 활용될 수 있다고 합니다. SITL에서 일반적으로 많이 쓰이는 Real-Sim-Real 형태의 구성에서는 OPNET의 TCP 모델과 실제 TCP 구현물이 통신할 일이 거의 없으므로, 새로운 기능은 주로 Real-Sim 형태의 구성을 위한 것으로 보입니다. (Real-Sim-Real 형태의 구성이 주로 사용됐던 것도, Real-Sim 형태의 구성이 실질적으로는 매우 어렵다는 이유가 큰 부분이었으므로 앞으로는 Sim-Real 형태에 대한 SITL 사용이 증가할 것 같습니다)
HLA의 경우, TCP 레벨에서 직접 HLA를 통해 외부 시뮬레이터와 연동시켜야하는 경우가 있을지 약간 의문이긴 합니다. 하지만 기술적으로는 충분히 적용 가능하리라고 생각됩니다.

Wireless Network Deploment Wizard를 사용하시는 분들이 많으신지 모르겠습니다만(사용되니까 계속 지원하고 있는 것이겠죠?), LTE와 TDMA도 이제 지원된다고 합니다. TDMA는 14.5 PL8 버전에서부터, LTE는 16.0 PL1 버전에서부터 정식으로 포함되었으므로, 가장 최근에 지원된 프로토콜들이라는 공통점이 있습니다.

이외에도 몇 가지 수정된 사항들이 있지만, 특별히 관심가는 내용이 아니라서 생략합니다.

지난 연말(2009년 12월)에 Modeler 16.0.A 버전이 발표되었습니다. 요즘은 새롭게 추가되는 모델 feature에 큰 관심이 없던터라 바로 살펴보지는 않았었는데, 티스토리 블로그 오픈(?)을 기념하여 한번 살펴봅니다. 먼저, User forum에 올라온 주요 특징은 다음의 사항들입니다.

- New WiMAX model features
- Enhancements to the LTE model, including eNodeB uplink scheduler and enriched set of LTE statistics
- Support for modeling vendor-specific HAIPE device behavior in the HAIPE model


WiMAX나 LTE는 요즘 많은 관심을 받고있는 분야이니까 반가운 소식이기는 한데, 이 정보만으로는 뭐가 개선되었는지 알수가 없네요. Release note에서 관련된 항목들을 다시 살펴보았습니다. 먼저 WiMAX 모델,
- Partial Usage of Subchannels (PUSC)
- Multiple Input/Multiple Outout (MIMO)
- 802.16j
- IPv6 for WiMAX
- MAP over PHY support
- UL Burst Transmission delay

꽤나 의미있는 개선이 이루어진 것 같습니다. PUSC는 관심 사항이 아니라 패스. MIMO는 기존에 DL STC 2x1만 지원되던 것이 DL/UL STC 2x2까지로 확장되었네요. 그외에 receive diversity 1x2도 지원된다는데 이건 정확히 무엇을 의미하는 건지 애매하네요. 나중에 코드를 살펴봐야 할듯.
802.16j가 벌써 지원된다길래 내심 놀랐는데, 역시나 아직까지 기능상에 제약이 많네요. Centralized 모드에서 UL 링크에 대한 transparent operating만 지원된다고 합니다. 802.16j 기능이 구현되고 있다는 정도를 아는 선에서 만족해야할 듯.
IPv6 for WiMAX는 상당히 유용한 업데이트네요. WiMAX모델에서 IPv6가 동작하지 않는다는 사실은 그동안 아는 분들은 다 아시는 버그(?)였는데, 이제서야 고쳐진 모양입니다.
MAP over PHY는 이번 WiMAX 모델 업데이트에서 제일 중요한 사항일 것 같습니다. 그동안 OPNET WiMAX 모델의 치명적인 단점으로 늘 공격받던 사항이니까요. 많이 늦은 감이 있지만, 다행입니다.
UL burst transmission delay도 상당히 어이없던 모델 설계상의 문제였는데 이번 수정에 반영되었네요. UL MAP 에서 grant해준 resource는 실제로는 다음번 frame에 대한 것이니까요. 그래도 자존심이 있는지 무조건 한 프레임 뒤에 반영되도록 하지 않고, parameter로 변경가능하게만 해놨네요.

다음으로 LTE 모델,
- Increased data rates and high efficiency
- Increased signal range
- Increased spectrum flexibility
- Interoperability with legacy networks

이 설명만 보고는 여전히 어떤 사항들이 개선되었는지 구체적으로 파악할 수가 없네요. 어쩔 수 없이 소스 코드를 살펴봐야할 듯.

이외에도 여러가지 수정된 사항이 있지만, 특별히 관심가는 내용이 없어서 생략합니다.