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SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTOPARA REDES MÓVILES AD-HOC MEDIANTE

HERRRAMIENTA DE SIMULACIÓN NS-3

MODELOS DE CANAL

Modelos de propagación

� El modelo de canal de propagación determina si los nodos inalámbricos tienen conexión

� Las librerías de ns-3 contienen 11 modelos de propagación

� Tipos de modelos:-

Simulación de RedesLoja - 2014 2

� Tipos de modelos:• Deterministas• Empíricos• Estocásticos

complejidad-

+precisión

Modelos de propagación en ns-3

La herramienta de simulación ns-3 incluye un total de 11 modelos de propagación (www.nsnam.org/docs/release/3.18/doxygen/group__propagation.html):

� Potencia recibida fija

� Matriz de pérdidas

� De alcance máximo

� Pérdidas de propagación aleatorias


� COST-Hata

� Espacio libre (expresión de Friis)

� Logaritmo de la distancia

� 3 x logaritmo de la distancia

� Tierra plana (dos rayos)

� Jakes

� Nakagami



Modelo de potencia recibida fija (FixedRssLossModel)

• Se fija un valor predefinido de potencia que alcanza al receptor


Modelo de matriz de pérdidas (MatrixPropagationLossModel)

• Se genera un matriz de dimensión MxN (Mtransmisores, N receptores)

• El elemento (i,j) de la matriz modela las pérdidas de propagación existentes entre el transmisor i-ésimo y el receptor j-ésimo


Modelo de alcance máximo (RangePropagationLossModel)

• Se determina una distancia máxima de alcance de la señal transmitida

• Todos los receptores que estén dentro del alcance máximo, reciben la señal

• Los receptores que se encuentren fuera del alcance máximo, no obtienen señal recibida (-1000 dBm)


Modelo de alcance máximo (RangePropagationLossModel)


Modelo de pérdidas aleatorias (RandomPropagationLossModel)

• Las pérdidas de propagación siguen una distribución aleatoria


Modelo de pérdidas aleatorias (RandomPropagationLossModel)


Modelo de COST 231

• Modelo empírico, basado en medidas realizadas en entornos urbanos

d

h∆hm

∆hB

hB


W

b

hroof

∆hm

hm

base

φ móvil

Modelo de COST 231

Lrts: Pérdidas por reflexión edificio-calle (reflection terrace to street)

Lori: Pérdidas por orientación de la calle respecto a LOS

( )0log20)MHz(log10log109,16 ≥+∆++−−= rtsorimrts LLhfWL

mroofm hhh −=∆

[ ][ ]

<Φ≤−Φ+≤ΦΦ+−

= º553535)(º075,05,2

º35)(º3571,010

oriL


Lmsd: Pérdidas por difracción multipantalla (multi screen diffraction)

Lbsh: Pérdidas por altura de estación base(sólo aplicable para ∆hB>0)

[ ] <Φ≤−Φ− º905555)(º114,04

( )0log9)MHz(·log)km(log ≥−+++= msdfdabshmsd LbfkdkkLL

)1log(18 Bbsh hL ∆+−=

roofBB hhh −=∆

Modelo de COST 231

ka: Pérdidas cuando la antena de la BS está por debajo de hroof

kd: Pérdidas por difracción

roofBB hhh −=∆

<<∆∆−≥<∆∆−

≥∆=

kmdhdh

kmdhh

h

k

BB

BB

B

a

5,00)km(6,154

5,008,054

054

∆≥∆

=018 B

hh

k


kf: Dependencia de la frecuencia

<∆∆−=

01518 Broof

Bd hh

hk

−

−+−=

1925

5.1

1925

7.04

MHz

MHz

f f

f

k

ciudades medianas y centros suburbanos

centros metropolitanos

Modelo de Hata

L50 = 69.55 + 26.16 log f - 13.82 log hB - a(hm) + (44.9-6.55 log hB) log dCorrección por altura del móvil

a(hm) = 0 para hm = 1,5 m

Ciudad media-pequeñaa(hm) = (1,1 log f - 0,7) hm - (1,56 log f -0,8)

Ciudad grandea(hm) = 8,29 (log 1,54 hm)2 -1,1 f ≤ 200 MHz

d (km)

hB, hm (m)

f (MHz)


a(hm) = 8,29 (log 1,54 hm) -1,1 f ≤ 200 MHza(hm) = 3,2 (log 11,75 hm)2 - 4,97 f ≥ 400 MHz

Corrección por tipo de entorno no urbano

Zona Suburbana

Zona Rural

( ) 4,528)]/(f[log2 25050 −⋅−= urbanoLL

( ) 94,40log33,18)(log78,4 25050 −+−= ffurbanoLL

Modelo de COST-Hata (Cost231PropagationLossModel)


Modelo de COST-Hata (Cost231PropagationLossModel)


Modelo espacio libre o de Friis (FriisPropagationLossModel)

� Analítico• Condiciones de espacio libre

o Sólo transmisor y receptor (sin obstáculos)o Sólo un camino de propagación (onda espacial)

Línea de visión directa (Line Of Sight, L.O.S.)

L.O.S.Ptx

Prxf λ


� Teoría de ondas planas (d>>λ)

transmisor receptor

L.O.S.

d

Prxf (c/λ)

2

4

=

dPP txrx π

λ 2−∝ dPrx

( ) ( ) kmMHztxrx dfdBmPdBmP log20log204.32 −−−= ( ) ( )dBGdBG rxtx ++



Logaritmo de la distancia (LogDistancePropagationLossModel)

Espacio libre (cota superior, ∝ d-2)


Las pérdidas aumentan en entornos con mayor densidad de obstáculos

Parámetros de las medidas



3 log de la distancia (ThreeLogDistancePropagationLossModel)




2 Rayos -Tierra Plana (TwoRayGroundPropagationLossModel)

� Analítico� Condiciones de propagación en Tierra plana

• Transmisor, receptor y superficie de la Tierra únicamente• Transmisor a una altura hB del suelo• Receptor a una altura hm del suelo• La superficie de la Tierra es un plano ideal (ρ≈-1)• Modelo de máxima atenuación con la distancia

mB hhd >>


hB

hm

d

( )rxtx

mBtxrx GG

d

hhPP

4

2

≅

4−∝ dPrx

λmB hh

d >>





Propagación multicamino

� La señal se propaga desde el transmisor hasta el receptor siguiendo múltiples trayectorias o caminos (multitrayecto)


• Las longitudes de los caminos recorridos por los diferentes rayos son distintas � los desfases son distintos

Cuando se combinan dos ondas con distintas fases, el resultado puede ser:a) Constructivob) Destructivo (iguales amplitudes, caso peor)c) Caso intermedio entre los anteriores

CONSECUENCIA


Sucesión de interferencias constructivas y destructivas



-10

-5

0

5

-20

-15

-10

-5

0

5

Ga

nan

cia

mu

ltica

min

o (

dB)


0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

distancia (λ)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-40

-35

-30

-25

tiempo (ms)

Ga

nan

cia

mu

ltica

min

o (

dB)

Modelo de Jakes (JakesPropagationLossModel)






Modelo de Nakagami (NakagamiPropagationLossModel)




Ejemplo de uso de modelos de propagación

./waf --run "scratch/main-propagation-loss" | gnuplot

• Genera un fichero llamado main-propagation-loss.pdf con las gráficas de potencia recibida con la distancia y sus histogramas para Nakagami


./waf --run "scratch/main-propagation-loss" >> datosprop

gnuplot datosprop

• Genera un fichero llamado datosprop para gnuplot

• Gnuplot genera el fichero main-propagation-loss.pdf con las gráficas

Ejemplo de uso de modelos de propagación

• Copiar jakes-propagation-model-example en scratch/

�Modificar valor Simulator::Stop (Seconds (10));

./waf --run "scratch/jakes-propagation-model-example” >> jakesprop

• Genera un fichero llamado jakesprop con los valores aleatorios de potencia recibida en el tiempo

$ gnuplot


$ gnuplot

gnuplot> set terminal png size 640,480

gnuplot> set output “jakesresults.png"

gnuplot> plot “jakesprop" using 1:2 title ’Modelo de Jakes’ with linespoints

gnuplot> exit

• Genera un fichero llamado jakesresults con la gráfica

Otros modelos disponibles en ns-3

• Okumura-Hatastatic TypeId tid = TypeId ("ns3::OkumuraHataPropagationLossModel")

• ITU-R 1411static TypeId tid = TypeId ("ns3::ItuR1411LosPropagationLossModel")

static TypeId tid = TypeId("ns3::ItuR1411NLosOverRooftopPropagationLossModel")

• Kun 2600 MHz


• Kun 2600 MHzstatic TypeId tid = TypeId ("ns3::Kun2600MhzPropagationLossModel")

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