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Treinamento LTE com o ns-3

Bolsistas de IC 2021

  • Bolsista 01: RICARDO QUEIROZ DE FARIAS HENRIQUE SILVA
  • Bolsista 02: DARIO GUILHERME DE MACEDO
  • Bolsista 03: ERIBERTO DE SOUTO SILVA
  • Orientador: Vicente Angelo de Sousa Junior
  • Co-orientadores: Daniel Rodrigues de Luna e Tarciana Cabral de Brito Guerra
  • Companheiros de grupo: Lucas Ismael Campos Medeiros, Ravan Novaes de Oliveira e Sildolfo Francisco Gomes Neto

Metas 2021.2

  • Conhecer o LENA LTE
  • Conhecer tecnicamente o LTE
  • Preparar hands-ons tutoriais sobre o ns-3
  • Lecionar um minicurso sobre prototipagem de redes 4G usando o ns-3 (para alunos da UFRN)
  • Fazer um estudo inédioto em redes 4G

Modus Operandi

As atividades dos bolsistas serão divididas em três frentes:

  • Frente 1: Redes de Comunicações Móveis 4G-LTE
  • Frente 2: prototipagem do 4G com ns-3

As Seções a seguir são usadas para a definição e acompanhamento das atividades, utilizando a seguinte legenda:

  • TODO: são tarefas específicas com escopo, dono e prazo;
  • Hands-on: são materias já construídos no GppCom que servirão de referência de estudo; os hands-on tem texto, código e desafios de programação. Como de costume, a construção de novos Hands-on serão atribuídos para novos bolsistas a medida que forem avançando no treinamento;
  • P1, P2, P3 e P4: níveis de prioridade para guiar a sequência de tarefas do bolsista. O nível P1 é o de maior prioridade e deve ser feito primeiro. Somente tarefas com
  • TBD (to be defined): tarefas ainda não agendadas, com escopo e/ou data a serem definidas;

Frente 1: Redes de Comunicações Móveis 4G-LTE

  • TODO 1.1: Padronização de sistemas 3GPP
  • TODO 1.2: Overview sobre LTE
    • Capítulo 3: LTE-ADVANCED 3GPP SOLUTION FOR IMT-ADVANCED
    • Ricardo: Prazo: 27/08/2021. Feito: 27/08/2021.
    • Dario: Prazo: 27/08/2021. Feito: 02/09/2021.
    • Eriberto: Prazo: . Feito: 03/12/2021.
  • TODO 1.3: Overview LTE-A (release 9 e 10)
    • Carrier aggregation: Seções 4.1, 4.2 e 4.6, 5.1, 5.2 e 5.6
    • MIMO: 6.1, 6.2, 6.5, 7.1, 7.2, 7.5
    • Ricardo: Prazo: 03/09/2021. Feito: 02/09/2021.
    • Dario: Prazo: 03/09/2021. Feito: 02/09/2021.
    • Eriberto: Prazo: 07/12/2021 . Feito: 06/12/2021.
  • TODO 1.4: Overview LTE-A PRO (Releases 11, 12, 13)
    • Capítulos 1 ao 3: LTE Small_Cell Optimization
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: 14/10/2021.
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: 14/10/2021.
    • Eriberto: Prazo:20/12/2021 . Feito: 20/12/2021.
  • TODO 1.5: Arquitetura do LTE
    • Capítulo 3 (somente até a seção 3.2, não ler a 3.3): LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: 14/10/2021.
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: 14/10/2021.
    • Eriberto: Prazo:20/12/2021 . Feito: 19/12/2021.
  • TODO 1.6: Interface de radio e camadas de protocolos
    • Seções 6.1 e 6.2: LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: 18/01/2022 .
    • Dario: Prazo: TBD. Feito: 24/01/2022.
    • Eriberto: Prazo:22/12/2021 . Feito: 22/12/2021.
  • TODO 1.7: Camada Fisica
    • Capítulos 4 e 5: LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
  • TODO 1.8: MAC, RLC, PDCP
    • Seções 6.3, 6.4, 6.5 e 6.6: LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo:30/12/2021 . Feito: 27/12/2021.
  • TODO 1.9: RRM
    • Capítulo 8: LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo:04/01/2022 . Feito: .
  • TODO 1.10: Desempenho
    • Capítulo 10: LTE for UMTS - Evolution to LTE-Advanced
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo:06/01/2021 . Feito: .
  • TODO 1.11: Introdução ao LTE-5G (Releases 15, 16 e 17)
    • Capítulos 1 e 3: 5G Technology - 3GPP New Radio
    • Leitura somente até o final da Seção 2: 5G New Radio Network Planning, Whitepaper, Ranplan Wireless Network Design Ltd, February 2019
    • Ler artigo todo: The 5G Evolution: 3GPP Releases 16-17, 5G Americas, Jan, 2020
    • Ler artigo todo: 5G NEW RADIO – EVOLUTION, Ericsson Technology Review, Mar, 2020
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo:14/01/2021 . Feito: .

Frente 2: prototipagem do 4G com ns-3

  • TODO 2.0: instalar e integrar o ns-3 no VS code Hands-on

  • TODO 2.1: Entender e explicar em um jupyter notebook o Basic simulation program (https://www.nsnam.org/docs/models/html/lte-user.html): LTE-only sem EPC. O ipynb deve ter o seguinte conteúdo: Hands-on

    • C1: explicar cada parte do script lena-simple.cc;
    • C2: explicar como incluir parâmetros de configuração via linha de comando (ver Seção Configuration of LTE model parameters);
    • C3: explicar como usar o ConfigStore para grava e carregar parâmetros de ua simulação;
    • C4: Habilitar, gravar e explicar cada arquivo de saída da simulação (ver Seção Simulation Output). Entender e explicar no ipynb cada coluna dos arquivos de saída da simulação. Explicar como manipular a pasta de saída dos resultados. Ver scritp lena-rlc-traces.cc.
    • Ricardo: Prazo: 20/08/2021. Feito: 03/09/2021.
    • Dario: Prazo: 20/08/2021. Feito: 03/09/2021.
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

  • TODO 2.2: Entender, simular e plotar o fading traces Hands-on

    • C1: Ler e explicar resumidamente os efeitos da Fading (diferenciar desvanecimentos plano e seletivo em frequência. Diferenciar desvanecimentos lento e rápido. Talvez valha a pena assistir as aulas da UNIDADE I de Comunicações Móveis. Prof. Vicente pode disponibilizar os vídeos)
    • C2: Explicar como gerar os arquivo de fading via Matlab (/lte/model/fading-traces/fading-trace-generator.m). Ver seção Fading Traces Generation.
    • C3: Explicar como habilitar o fading em simulações do ns-3. Explicar script lena-fading.cc. Ver seção Fading Traces Usage.
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: 24/09/2021.
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: 24/09/2021.
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

  • TODO 2.3: Entender, simular e plotar o REM (Radio Environment Maps) Hands-on

    • C1: Explicar o que é o REM e para que ele serve
    • C2: Explicar o script lena-rem.cc e plotar o REM
    • C3: Explicar o script lena-rem-sector-antenna.cc e plotar o REM
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: 06/10/2021.
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: 06/10/2021.
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

  • TODO 2.4: Entender, simular e plotar um cenário LTE + EPC Hands-on

    • C1: Explicar cada parte do script lena-simple-epc.cc. Ver Seção Evolved Packet Core (EPC)
    • c2: Cenário apenas com 1 eNB e 1 UE. Adicionar o fast fading e shadowing.
    • C3: Fazer campanha de convergência das métricas.
    • C4: Fazer curvas de Tput (e outras métricas) com o aumento da carga do sistema (UdpClientHelper)
    • C5: CDFs de SINRs, TBler, MCS para uma carga baixa e alta.
    • C6: Repetir as curvas para um número maior de UEs.
    • C7: Utilizar um cenário hexagonal e multicelular.
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

  • TODO 2.5: Entender e simular LTE com EPC

    • C1: explicar cada parte do script lena-simple-epc.cc. Ver Seção Evolved Packet Core (EPC)
    • C2: Pesquisar diferentes modelos de tráfego e rodar 4 serviços diferentes (e.g., voz, streaming, ftp, e-mail) em um único Bearer;
    • C3: Ativar um bearer diferente para cada serviço;
    • C4: Fazer curvas de Tput (e outras métricas) com o aumento da carga do sistema. Comparar o desempenho dos 4 serviços com um bearer e com 4 bearers.
    • C5: Fazer campanha de convergência das métricas.
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

  • TODO 2.6: Entender e simular o RLF e o Handover

    • C1: explicar o RLF e o script lena-radio-link-failure.cc. Ver a Seção Radio link failure example e o https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_RadioLinkFailure.html
    • C2: Repetir os dois experimentos e gráficos da Seção Radio link failure example (sem handover);
    • C3: Repetir os gráficos ativando o Handover (para entender e configurar o Handover, ver Seção Handover simulation campaign e o script lena-dual-stripe.cc)
    • Ricardo: Prazo: TBD . Feito: .
    • Dario: Prazo: TBD . Feito: .
    • Eriberto: Prazo: . Feito: .

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