Laboratorio di Reti di Comunicazione e Internet (MOD1)

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1 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettronica e Informazione Laboratorio di Reti di Comunicazione e Internet (MOD1) Prof. Musumeci Prof. Tornatore Lezione n : 4

2 Es. 3: rit. attesa in coda con traffico di Poisson Il buffer considerato è molto profondo: approssima il comportamento di un nodo con buffer infinito Si può prevedere il risultato dell esercizio ricordando la teoria (M/D/1) A Wt = T t 2(1 A) D t = W t + T t = A 2(1 A) T T t = tempo di trasmissione A = λ T t = traffico medio offerto D t = tempo medio di permanenza nel nodo W t = tempo medio di attesa nella coda t + T t = 2 2(1 A A Tt ) 2

3 Es. 3: rit. attesa in coda con traffico di Poisson Si consideri una rete con tre nodi: <delay> = 1 ms C=10 Mb/s C=80 kb/s Si colleghi una sorgente di Poisson al nodo di sinistra e un LossMonitor al nodo di destra e li si connetta: packet size L = 1000 bytes; λ = 5 (pacchetti/s). Si calcoli il ritardo medio dei pacchetti in coda al nodo centrale (lunghezza buffer associato al link di destra = 1000 pacchetti); tempo di simulazione 20 s. USARE nscript 3

4 Esercizio 3b Mantenendo invariato μ si tracci la curva traffico-ritardo usando i seguenti valori di traffico: A = 0.2; A = 0.4; A = 0.6; A = 0.8; A = 0.9; A = Suggerimenti operativi: Lanciare un ciclo di simulazioni che, dopo aver ricalcolato λ, stampino in un file nomefile le coppie traffico-ritardo simulato, nonché la valutazione teorica del ritardo col modello M/D/1 (file a tre colonne); Duplicare nomefile in due file uguali nomefile1 e nomefile2; cancellare da nomefile1 e nomefile2 rispettivamente la seconda e la terza colonna; Si possono tracciare su un grafico le due curve carico-ritardo con il comando: xgraph nomefile1 nomefile2 4

5 Esercizio 3b Abbiamo bisogno di uno strumento di simulazione con le caratteristiche seguenti Possibilità di lanciare simulazioni assegnando da riga di comando il valore di alcune variabili Possibilità di calcolare funzioni statistiche (medie) Possibilità di misurare i ritardi di accodamento nel nodo centrale Possibilità di produrre un file globale che raccolga i risultati di tutte le simulazioni per tracciare un grafico traffico-ritardo Questo strumento si può costruire in due fasi: 1. Preparazione di un primo file Tcl usando nscript 2. Modifica del file Tcl prodotto prima di lanciare le simulazioni 5

6 Svolgimento con nscript: Creazione nodi e duplex links: set Node0 [$ns node] In verde è riportata la sequenza di istruzioni Tcl generata automaticam ente da nscript per ogni oggetto creato ed editato Esercizio 3b set Node1 [$ns node] set Node2 [$ns node] $ns duplex-link $Node0 $Node1 10Mb 1ms DropTail set DuplexLink0 [$ns link $Node0 $Node1] $ns queue-limit $Node1 $Node $ns duplex-link $Node1 $Node2 80kb 1ms DropTail set DuplexLink1 [$ns link $Node1 $Node2] $ns queue-limit $Node1 $Node2 $buffer_len Creazione agent UDP0 (per Node0) e LossMonitor0 (per Node2) e relative connessioni set UDP0 [new Agent/UDP] $ns attach-agent $Node0 $UDP0 set LossMonitor0 [new Agent/LossMonitor] $ns attach-agent $Node2 $LossMonitor0 $ns connect $UDP0 $LossMonitor0 Con nscript è possibile scrivere dei nomi di variabile e delle espressioni al posto dei valori numerici negli attributi degli oggetti 6

7 Esercizio 3b Creazione di una application Poisson collegata a UDP0 set Poisson0 [new Application/Traffic/Exponential] $Poisson0 set burst_time_ 0s $Poisson0 set rate_ 1000M $Poisson0 set packetsize_ 1000 $Poisson0 set idle_time_ $interarrival $Poisson0 attach-agent $UDP0 Creazione Timer (in Utilities) collegato a Poisson0: Timer0: 0.0 -> start Timer1: $sim_time -> stop Inserire un oggetto QueueMonitor dalla cartella Utilities: Impostare i campi From Node e To Node, rispettivamente a Node1 e Node2 (ovvero sul link che intendiamo monitorare); Impostare Delay Stats a on; Impostare Delay Samples Name a delay0 7

8 Esercizio 3b Inserire un oggetto ResultPrinter dalla cartella Utilities: Nel campo File scrivere il nome del file che conterrà i risultati (esercizio3b_delay.dat); Impostare Time a [expr $sim_time-0.001]; In Result 1 name scrivere $load; In Result 1 object scrivere delay0; In Result 1 variable scrivere mean. Modificare l istante di fine simulazione scrivendo in End Time: [expr $sim_time+1] Salvare il file ed esportarlo 8

9 Esercizio 3b Modifica del file Tcl prodotto da nscript: Aprire file esercizio3.tcl Inserire all inizio del file: if {$argc == 4} { set buffer_len [lindex $argv 0] set load [lindex $argv 1] set transient [lindex $argv 2] set sim_time [lindex $argv 3] } else { puts "Usage: $argv0 <buffer_len> <traffic_load> <transient_duration> <simulation_duration>" exit 1 } Inserire prima di $Poisson0, set idle_time_ $interarrival: set mu [expr / [expr 1000 * 8]] set lambda [expr $mu * $load] λ set interarrival [expr 1.0 / $lambda] A = µ set md1 [expr $load / [expr $mu * 2 * [expr 1 - $load]]] 9

10 Esercizio 3b Nella proc ResultPrinter0_proc: Modificare set ResultPrinter0_file [open esercizio3_delay.dat a] Modificare la riga global ns in global ns load md1 Cancellare puts $ResulPrinter0_file Modificare puts $ResultPrinter0_file $load $var1 $md1 Inserire alla fine (prima di $ns run): $ns at $transient $delay0 reset Lanciare la simulazione usando i parametri: <buffer_len> = 1000 <traffic_load> = {0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 0.9; 0.99} <transient_duration> = 0 <simulation_duration> = 20 10

11 Esercizio 3b Risultato: Simulazione con NS 0,8 0,7 Ritardo medio (s) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 Traffico 11

12 Esercizio 3b Confronto con la teoria delle code: Come 6 mai questa notevole differenza? 5 Ritardo medio (s) Simulazione con NS Valori ottenuti analiticamente ,2 0,4 0,6 0,8 1 Traffico 12

13 Esercizio 3c Si tracci di nuovo la curva con una lunghezza di simulazione di 1000s (simulation_duration): dopo 200s di simulazione si resetti il contatore statistico dei ritardi (transient_duration). Bisogna sempre essere certi che il sistema simulato si trovi in condizioni di EQUILIBRIO STATISTICO. Nel nostro caso il buffer (inizialmente vuoto) per un certo periodo di transitorio si riempie fino ad arrivare ad un valore medio di regime che dipende solo dal traffico offerto. Nel transitorio la variabile di stato # di pacchetti in coda è tempo-variante. Bisogna eliminare l effetto del transitorio sulla misura della media finale 13

14 Esercizio 3c Risultato: 6 5 Ritardo medio (s) Simulazione 1000s (200s transitorio) Valori ottenuti analiticamente ,2 0,4 0,6 0,8 1 Traffico 14

15 Esercizio 4 Disegnare con Nscript la topologia: CBR 0 1 Mbit/s CBR 2 2 Mbit/s UDP0 1 3 Mbit/s, 15 ms UDP2 LossMonitor0 2,5 Mbit/s, 5 ms 5 5 Mbit/s, 10 ms LossMonitor1 2 LossMonitor2 UDP 1 CBR 1 4 Mbit/s 15

16 Esercizio 4 Lunghezza di tutte le code = 2; Lunghezza dei pacchetti = 1000 Byte; Timer delle sorgenti: CBR0 start = 0s; stop = 8 s CBR1 start = 0.5s; stop = 9 s CBR2 start = 0s; stop = 7.5 s Timer della simulazione: End = 10 s 16

17 Domande: Su quali link c è perdita di pacchetti? In quali periodi di tempo c è perdita di pacchetti? In che modo è possibile limitare la perdita di pacchetti? Verificare le risposte alle domande eseguendo la simulazione con ns e osservando: L animazione con nam I risultati stampati nei Tracer (con xgraph) 17

18 Esercizio 4: accessori Inserire un oggetto Tracer dalla cartella Utilities per ognuno dei flussi; Selezionare l oggetto Tracer e impostare: il campo start al valore 0.0; il campo dt al valore 0.1; il campo Object al valore LossMonitorX (X = 0, 1, 2); il campo Data Member al valore npkts_ ; Inserire un altro oggetto Tracer e ripetere le operazioni precedenti, inserendo però per il campo Data Member il valore nlost_. Nota: In totale dovranno essere creati 6 Tracer 18

19 Esercizio4: accessori Inserire un oggetto Colors dalla cartella Utilities; Selezionare l oggetto Colors e impostare i prime tre valori del campo Values con i colori desiderati; Selezionare uno alla volta i tre oggetti UDP, impostando i valori del campo FlowId, rispettivamente, ad 1, 2 e 3; Nota: In questo modo si saranno associati i primi tre colori di Colors ai tre flussi UDP. 19

20 Esercizio 4b Disegnare con Nscript la topologia: ExpOnOff0 Packet size = 1000 Byte; Rate di picco (r p ) = 2 Mbit/s; ON time medio (t on ) = 0.2s; OFF time medio (t off ) = 0.2s ExpOnOff2 Packet size = 1000 Byte; Rate di picco (r p ) = 3 Mbit/s; ON time medio (t on ) = 0.1s; OFF time medio (t off ) = 0.1s UDP0 1 3 Mbit/s, 15 ms UDP2 LossMonitor0 2,5 Mbit/s, 5 ms 5 5 Mbit/s, 10 ms LossMonitor1 2 LossMonitor2 UDP 1 ExpOnOff1 Packet size = 1000 Byte; Rate di picco (r p ) = 3 Mbit/s; ON time medio (t on ) = 0.2s; OFF time medio (t off ) = 0.2s 20

21 Esercizio 4b Lunghezza di tutte le code = 2; Lunghezza dei pacchetti = 1000 Byte; Timer delle sorgenti: ExpOnOff0 start = 0s; stop = 8 s ExpOnOff1 start = 0.5s; stop = 9 s ExpOnOff2 start = 0s; stop = 7.5 s Timer della simulazione: End = 10 s 21

22 Domande: Esercizio 4b Su quali link c è perdita di pacchetti? Di che tipo di perdita di pacchetti si tratta? In quali periodi di tempo c è perdita di pacchetti? In che modo è possibile limitare la perdita di pacchetti? Verificare le risposte alle domande eseguendo la simulazione con ns e osservando: L animazione con nam I risultati stampati nei Tracer (con xgraph) 22