Evaluation of network simulation and modelimg tools

Abstract

A crescente globalização da Internet e consequente procura de largura de banda nas redes IP existentes fez emergir a necessidade de um melhor planeamento das redes de telecomunicações. Tendo em vista esse fim foram criadas ferramentas aptas a auxiliar a gestão de redes, como software de monitorização, e em particular os simuladores de redes. Estes permitem a obtenção de resultados preciosos sem a consumo de recursos que a criação de uma testbed real requer. Um desses simuladores é o Opnet Modeler, um software comercial que possibilita a configuração de cenários a vários níveis, como as características dos protocolos, perfis de utilizadores e de mobilidade, ou a estrutura e dimensão da rede. Esta dissertação propôe-se a numa primeira parte a analisar vários aspectos respeitantes à utilização do Opnet Modeler no prisma do gestor de redes, em especial em redes à escala de Campus, explorando algumas das vantagens e lacunas na sua utilização para diversos fins, tais como o design ou restruturação de redes e a análise da qualidade de serviço de diferentes aplicações. Uma componente indispensável à gestão de redes é a previsão de qualidade de serviço. O facto do comportamento do tráfego numa rede variar devido a factores como a alteração do número de utilizadores ou dos seus perfis de tráfego, leva a que seja várias vezes necessário estimar o comportamento da rede sem o perfeito conhecimento desta ou dos seus recursos. O nível de tráfego actualmente desperdiçado devido a uma incorrecta estimativa por parte dos ISP’s da utilização de redes mais complexas representa ao mesmo tempo custos desnecessários e recursos subaproveitados. A procura de um modelo de tráfego que possibilite uma aproximação mais exacta dos parâmetros previstos em relação à realidade leva a que haja uma maior investigação nesta área. Nesta dissertação é testado um framework modelador que se baseia apenas em medições (ou resultados de simulações) de tráfego e correspondentes parâmetros de qualidade de serviço dos pontos de acesso da rede, sem o conhecimento a priori da matriz de tráfego e da topologia da rede, para prever a qualidade de serviço em condições distintas.

ABSTRACT: The growing Internet globalization and consequent demand for bandwidth in the existing IP networks lead to the emerging need of a better network telecommunications planning. In order to accomplish that, apt network management tools were created, like monitoring software and network simulators, in particular. These allow the collection of precious results exempt of the resources consumption that the use of a real testbed would require. One of those simulators is Opnet Modeler, commercial software that allows to configure the scenarios at multiple levels, like protocol characteristics, profiles and mobility profiles, or the network size and structure. This dissertation proposes to analyze various aspects related to Opnet Modeler use in a network manager perspective, in particular in Campus scale networks, aiming to explore its advantages and gaps when used for goals such as network design or restructuration and for different services’ QoS analysis. One essential component in network management is QoS prediction. The fact that the network traffic behavior varies due to details like the change in the number of users or their traffic profiles, many times leads to the need of assessing the network behavior without the perfect knowledge of the network or its resources. The currently wasted bandwidth by the ISP’s and network managers due to an incorrect assessment of the utilization in more complex networks represents unnecessary costs and wasted resources. The pretension to obtain a traffic model that allows a more exact approximation of the predicted parameters relatively to the reality lead to a major increase in the research in this area. In this dissertation, the evluation of a modeling framework is performed; that model, based only in traffic measurements (or simulation results) and corresponding QoS parameters at the network access points, that is, without the a priori knowledge of the network’s traffic matrix and topology, is able to predict the network’s QoS for different conditions.