SISTEME INTEGRATE DE COMUNICAȚII CU APLICAȚII SPECIALE [601775]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ CLUJ -NAPOCA

FACULTATEA DE ELECTRONICĂ, TELECOMUNICAȚII ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

SISTEME INTEGRATE DE COMUNICAȚII CU APLICAȚII SPECIALE

ACTIVITATE DE CERCETARE
PROIECTARE – ACP 3

Aspecte privind analiza
rețelelor radio ad-hoc.
Simulare în GloMoSim

Îndrumător :
Dr. ing. Iulian BOULEANU Realizat:
Laurențiu MITU

Anul II SICAS

CLUJ -NAPOCA
2016

CUPRINS
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. 3
CAPITOLUL 1. REȚELE MOBILE AD -HOC ………………………….. ………………. 3
Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. …..3
Aplicabilitate în domeniu ………………………….. ………………………….. ……………. 6
Mode le de aplicat ………………………….. ………………………….. ………………………. 6
CAPITOLUL 2. CARACTERISTICILE REȚELELOR AD -HOC …………………… 7
Modelul de referință OSI ………………………….. ………………………….. …………….. 7
Propagarea undelor EM în astfel de rețele ………………………….. …………………… 8
CAPITOLUL 3. SIMULAREA PRIVIND DEPENDENȚA DEBITULUI UTIL
DE PARAMETRII CONFIGURĂRII ÎN GLOMOSIM ………………………….. …… 11
Introducere privind simulatorul GloMoSim ………………………….. ……………….. 11
Configurarea parametrilor și rularea propriu -zisă a simulării ……………………… 13
Dependența debitului util de frecvența purtă toare ………………………….. ……….. 17
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 21

INTRODUCERE
Lucrarea este structurată pe trei capitole, din care primele două reprezintă
partea teoretică a lucrării, iar în ultimul capitol reprezintă rezultatele cercetării.
În primul capitol sunt prezentat e câtev a aspecte legate de rețelele ad -hoc,
avantajele utilizării acestor rețele, domeniile de aplicare ale acestora și modelele
teoretice pentru mobilitate în rețelele ad -hoc.
În cel de -al doilea capitol este prezentat modelul OSI, model care stă la baza
multor protocoale de transfer al fișierelor, model utilizat și în cadrul cercetării
mele.
În cel de -al treilea capitol sunt detaliate aspecte generale legate de
simulatorul GloMoSim, modul cum poate fi instalat și rulat acest program și
instrumentul de vizualizare.
În ultima parte a acestui capitol, care este și cea mai amplă, sunt prezentat e
datele cercetării. Cu ajutorul simulat orului s -au colectat date legate de indicatorii
specifici transmiterii d e date în cad rul unei rețele ad -hoc. În urma acestor rezultate
s-a obținut o imagine reală cu privire la depende nța debitului util de frecvența
purtătoare .
CAPITOLUL 1. REȚELE MOBILE AD -HOC
Generalități
Odată cu dezvoltarea și implementarea telefoniei și realizarea unei
infrastructuri fir foarte complexe a urm at apariția mai multor servicii care erau
bazate pe infrastructura telefoniei, însă care nu aveau o foarte largă răspândire.
Astfel de servicii ar fi de exemplu faxul, internetul, servicii care la un timp destul
de lung de la apariția lor au căpătat o largă utilizare1.
Telefonia mobilă este bazată pe conceptul de celulă, adică un anumit
teritoriu este împărțit în mai multe părți denumite celule. În fiecare celulă există
una sau două stații releu folosite pe ntru realizarea legăturilor dintr -o celulă în alta,
și un număr limitat de utilizatori ai rețelei(numărul utilizatorilor din acel moment
ai rețelei). Atunci când un abonat dintr -o celulă dorește să ia legătura cu un abonat
din altă celulă, trecerea dintr -o celulă în alta se face automat prin intermendiul

1Anjum F., Mouchtaris P., Security for Wireless Ad -hoc Networks , John Wiley & Sons, 2007

stațiilor releu. Această legătură s e face rapid fără ca abonatul solicitant să observe
diferența față de cum ar apela un abonat din celula în care se află. Numărul de stații
releu care se găsesc într -o celu lă depinde de vizibilitatea între acestea și de
numărul de abonați.
În ultimii ani s -a ajuns la concluzia că rețelele formate de telefonia mobilă
au un cost ridicat și astfel a apărut conceptul de rețea ad -hoc. Această rețe a elimi nă
infrastructura din rețeaua tele foniei mobile în totalitatea sa , însă ca și terminale
folosește terminale de capacități mari de stocare și de viteze spre deosebire de
telefonia mobilă care folosește terminale simple. În cazul acestei rețele întreg
mecanism ul de luare a legăturii este realizat de terminale nu de stațiile releu, care
preluau întreg fluxul de informație.
Datorită necesității de mobilitate excesiv de mare, în zilele noastre a apărut o
nouă arhitectură a rețelelor de com unicații și anume arhitectura ad -hoc. Aceasta
este foarte diferită de cea a rețelelor traditionale în principal prin faptul că elimină
infrastructura fixă, adică nu mai este nevoie de puncte de retranslație, de
echipamente costisitoare sau chiar de resurse umane pentru a se asigura
funcționalitatea rețelei.
În principal aceste rețele ad -hoc realizează necesarul de comunicații pentru
un anumit sector doar cu ajut orul unor stații radio care au i ncorporat atât emițător
cât și receptor radio. Astfel în orice parte a reț elei s -ar afla o persoană ar putea lua
legătura cu altă persoană, prin intermediul altor stații din rețea folosite doar pentru
legătură, pentru transmiterea datelor de la emițător la destinatar.
Rețelele ad -hoc sunt alcătuite în situații unde utilizarea dispozitivelor mobile
cer aplicații de rețea în timp ce o infrastructură fixă de rețea nu este disponibil ă
sau nepreferabil de folosit. În aceste cazuri di spozitivele mobile pot stabili o rețea
pentru nevo ile de comunicație de moment, cu alte cuvinte o r ețea ad -hoc. Re țelele
ad-hoc sunt descentralizate, autoorganizante și nu se bazează pe o infrastructură
fixă. Rețele a d-hoc sunt rețele în care comunicarea se realizează cu ușurință, oferă
multe facilități, aceste rețele nu se vor congestiona aproape nici odată datorită
numărului mare de utilizatori car e pot comunica în același timp.2
Rețelele ad -hoc au avantaje față de rețelele de comunicații tradiț ionale. De
exemplu, rețelele ad -hoc sunt mai economice de vreme ce ele elimină costurile
infrastructurii fix e, și rețelele ad -hoc pot fi mai robuste deoarece mecanismele de

2 http://en.wi kipedia.org/wiki/Ad -hoc_network

management și control nu sunt di stribuite ierarhic. Rețelele ad -hoc cresc
mobilitatea și flexibilitatea, de vreme ce acestea pot fi foarte rapid form ate și la fel
de rapid distruse.
Pentru ca o rețea ad -hoc să funcționeze corect trebuie în primul rând să fie
interconectată sau în mare parte interconectată. Altfel rețeaua va fi alcătuită din
subrețele izolate și nu va susține aplicațiile de rețea. În al doilea rând, rețelele ad –
hoc tre buie să aibă capacitate suficientă de transport a datelor între noduri. Chiar
dacă într -un nod ajung simultan mai multe date care trebuie transmise aproape
simultan către destinație, acel nod trebuie să aibă capacitatea de stocare și apoi de
trasmitere a d atelor. Altfel spus în astfel de rețele nu sunt folosite terminale
obișnuite ci terminale cu mare capacitate de stocare și în același timp echipamente
care au viteze de transmisie foarte mari. Aceste rețele eliminând costurile generate
de resursa umană, tr ebuie să folosească terminale care să fie ușor folosit de către
utilizatori, ad ică să aibă o interfață facilă.3
Caracteristicile rețelelor radio ad -hoc4:
a) topologie dinamică:
 sistemul de management trebuie să cunoască topologia rețelei ;
 modificările frecvente ale topologiei rețelei implică un trafic de
semnalizare sporit ;
 modificările topologiei au loc atunci când nodurile își modifică
distanțele relative ceea ce are efect asupra legăturii ;
 rezultă că mecanismul utilizat pentru gestionare a informației
despre topologie este foarte important ;
 clasificare conform mobilității relative:
 rețele wireless fixe
 rețele wireless fixe cu punct de acces
 rețele mobile ad -hoc
b) lățime de bandă scăzută și legături de capacitate variabilă ca urmare a
fading -ului, bruierii, etc. legăturile radio prezintă rate de eroare diferite
c) supraviețuire limitată: utilizarea unui mediu radio oferă, unei terțe părți,
posibilitatea de a iniția atacuri la primele două nivele OSI care se întind
de la interceptare până la răspu ns fals

3 pdos.csail.mit.edu/ papers/grid:mobicom01/paper.pdf
4 http://samrah.blogspot.ro/2006/03/caracteristici -generale -retele -ad-hoc.html

d) nodurile rețelei au roluri multiple: majoritatea nodurilor rutează pachete
și în același timp pot fi sursă/destinație
e) eterogenitate: nodurile pot fi de la senzori până la LAN -uri mobile
Aplicabilitate în domeniu
Rețelele ad -hoc, așa cum este Bluetooth -ul sunt rețele proiectate pentru a
conecta dinamic dispozitivele izolate: celule telefonice, laptop -uri și PDA -uri
(Personal Digital Assistant ). Aceste rețele se numesc “ad -hoc” din cauza
topologiilor de rețea mobilă. Acolo unde WLAN -urile utili zează o infrastructură
fixă de rețea, rețelele ad -hoc au o configurație de rețea aleatoare, bazându -se pe un
sistem master -slave conecta t prin legături wireless.
Aplicați ile principale ale rețelelor ad -hoc mobile includ comunicațiile tactice
în lupte și si tuații de criză după un cutremur, de exemplu, acolo unde mediul este
ostil și operațiunile sunt sensibile din punct de vedere al securită ții. În ultima
vreme, datorită utilizării dispozitivelor wireless de comunicare care funcționează în
banda ISM (Industr ial, Științific și Medical) și în alte benzi nelicențiate, in teresul
pentru rețele mobile ad -hoc a f ost extins și în viața civilă .5
Deși rețelele ad -hoc mobile au atras atenția în ultimii ani, majoritatea cercetărilor
s-au concentrat pe dezvoltarea arhitec turii, în special spre protocolul de rutare al
rețelei și protocolul controlului accesului (MAC). Cu toate acestea partea care a
necesitat cel mai mare volum de muncă a fost securitatea.
Modele de aplicat
O caracteristică aparte a rețelelor radio cu mobil itate ridicată o reprezintă faptul că
relațiile ierarhice dintre noduri se reflectă în tiparul mobilității, astfel:
a) Mișcări corelate ale nodurilor:
 Exponential Correlated Random Mobility Model
 Reference Point Group Mobility Model (RPGM) : se compune o
mișcare, după o lege sau aleatoare a centrului grupului cu mișcarile
relative ale nodurilor față de acesta și mișcarea relativă a nodurilor se
definește astfel încât nodurile sunt uniform distribuite într -o vecinătate
a centrului;
 In-place mobility model – fiecare grup se mișcă într -un singur
subspațiu al spațiului de simulare;
b) Mișcări independente ale nodurilor:

5 http://www.ee.kth.se/php/modules/publications/reports/2003/IR -SB-EX-0314.pdf

 Random Walk Mobility Model (mișcarea browniană) -un nod aflat
într-o locație se va deplasa către următoarea locație cu o viteză ale asă
aleator î n intervalul [V min , Vmax] cu sensul ales aleator în intervalul
[0 , 2 π]. Fiecare mișcare are loc fie într -un timp constant t, fie se
parcurge îmtr -un spațiu d. La atingerea limitelor domeniului spațial
are loc o reflexie într -un spațiu bidim ensional, reîntoarcerea la locația
inițială are întotdeauna loc; are dezavantajul că pot apărea mișcări
ipotetice cum ar fi opriri bruște sau întoarceri scurte;

CAPITOLUL 2. CARACTERISTICILE REȚELELOR AD -HOC
Modelul de referință OSI
Modelul de Referință OSI al organizației International Organization for
Standardization , numită și ISO, este o structură de comunicare ierarhică foarte des
folosită într -o rețea. Modelul OSI folosește 7 așa -numite straturi pentru a transmite
și primi date eficient și rapid. Nivelurile modelului OSI și funcțiunile lor:6
1. Fizic (Physical Layer ) – totalitatea de specificații electrice, mecanice,
procedurale și funcționale pentru asigurarea conexiunii fizice a două sisteme.
2. Conexiunea datelor (Legătura de date )(Data Link Layer ) – asigură dirijarea
adreselor fizice, topologiei rețelelor, notificarea erorilor și a cadrelor de biți.
3. Rețea (Network Layer ) – determină calea cea mai scurtă de a ajunge la
destinație; de asemenea, se ocupă și de adresarea logică
4. Transport (Transport Layer ) – se ocupă cu segmentarea datelor primite de la
nivelul Sesiune si transmiterea lor in siguranță catre destinație
5. Sesiune (Session Layer ) – stabilește, gestionează și termină sesiunile între
aplicații
6. Prezentare (Presentation Layer ) – formatează datel e pentru a putea fi utilizate de
către aplicație
7. Aplicație (engl.: Application Layer ) – Aplicația care gestionează transmiterea și
primirea datelor, de ex. FTP, HTTP . Implementarea aplicațiilor din lumea reală în
rețelele ad -hoc suscită interesul multor cercetări. Se așteaptă ca rețelele ad -hoc să

6 Bard J., Kovarik V., Software Defined Radio: The Software Communications Architecture ,
John Wiley & Sons, 2007

rezolve o serie de probleme practice sau să îmbunătățe ască activitățile existente
deoarece a fost deja identificată o gamă largă de aplicații utile, motivând în acest
fel efortul de cercetare -dezvoltare. Gama de aplicații pentru rețelele ad -hoc este
suficient de largă.Aceasta include aplicații pentru rețele i nter-vehiculare cu grad
ridicat de mobilitate. Exemplu de rețea radio cu mobilitate ridicată (RRMR) – la
nivelul actual de dezvoltare tehnologică, proiectele de realizare și implementare a
RRMR sunt susținute în special de interesul crescut al militarilor pentru aceste
soluții. La nivel mondial au fost lansate mai multe proiecte de modernizare a
sistemului de comunicații al eșaloanelor superioare cu rețele de tip ad -hoc. Se
prevede că echipamentul de comunicații de tip ad -hoc să fie instalate pe platforme
de luptă diferite tipuri, constituind o subrețea de mare capacitate pentru transmisii
de date, în aria de desfășurare a eșalonului respectiv7.
O caracteristică aparte a rețelelor radio cu mobilitate ridicată o reprezintă
faptul că relațiile ierarhice d intre deținătorii nodurilor se reflectă în tiparul
mobilității. Studiile de specialitate au relevat faptul că RRMR pentru comunicații
tactice membrii rețelei se deplasează independent unul față de altul și respectă un
tipar bazat pe o ierarhie a nodurilor de tip cloșcă cu pui (nodurile care din punct de
vedere organizatoric aparțin unei substructuri se deplasează cu predilecție în jurul
nodului ierarhic superior).
Propagarea undelor EM în astfel de rețele
Încă de la începutul activității în domeniul radio și până în prezent,
înțelegerea propagării undelor radio a jucat un rol vital în orice sistem de
comunicații. Datorită creșterii cererii de comunicare mai rapidă, cu consum redus
de putere și cu puține int erferențe, a apărut și nevoia de a reprezenta o cale sigură
de propagare a unei unde electromagnetice. Pentru a se putea realiza acest lucru s –
au realizat o serie de studii asupra tuturor fenomenelor pe care le suferă unda radio
în timpul propagării ei de la emițător la receptor. În toate studiile care se realizează
asupra propagării undelor electromagnetice trebuie ținut cont de faptul că bazele
propagării undelor radio sunt aceleași chiar dacă sistemul lucrează la 100 kHz sau
100 MHz , dar rangul de frecve nță are propriile avantaje, dezavantaje și
particularități care trebuie înțelese pentru a se putea realiza o folosire optimă a
spectrului electromagnetic.

7 Garg V., Wilkes J., Wireless and personal communications systems , Prentice Hall, 1996

Frecvențele VHF și UHF considerate a fi între 30 -3000 MHz sunt folosite în
primul rând în cadrul comun icațiilor directe. Aviația, serviciile publice, guvernele,
amatorii și comunicațiile de afaceri, precum și transmisiile radio FM și
televiziunea au alocate frecvențe în această gamă. Aceste frecvențe sunt de obicei
folosite pentru comunicații punct la punc t sau în rețelele locale. La aceste frecvențe
înălțimea antenelor care trebuie folosite pentru a se putea realiza propagarea în
spațiul liber fără probleme este practică, acest lucru este determinat de lungimea de
undă care este mică pentru asemenea frecve nțe.8
Cercetările în domeniul propagării pentru comunicațiile mobile în
microcelulele urbane au fost în marea lor majoritate concentrate pe modelarea
reflexiei și difracției din pereții exteriori și din colțurile clădirilor. Se consideră că
aceste clăd iri sunt opace la frecvențele folosite pentru comunicațiile mobile
terestre.9 Propagarea este determinată de proprietățile mediului (atmosferă, sol,
obstacole naturale și artificiale), de caracteristicile undelor (frecvență), de cele ale
antenelor de emisi e și recepție (înălțime, directivitate).
În comunicațiile radio realizate în gama VHF limita vizibilității directe
prevede distanța maximă între emițător – receptor de 31,5 Km.
În timpul propagării intervin fenomene naturale precum refracția, refle xia,
difracția și absorbția , cauzate de discontinuitățile existente în mediu.
a) Refracția undelor în atmosferă – caracterizează fenomenul prin care unda
trece parțial dintr -un mediu în altul, schimbându -și direcția mișcării și parțial se
reflectă la limita d e separație dintre cele două medii. Forme de manifestare:
– superefracția: în condiții meteorologice nefavorabile (umiditate, vânt, etc.)
densitatea aerului variază foarte mult ceea ce duce la arcuirea (încovoierea)
exagerată a undelor, peste limitele atins e în condițiile în care densitatea
aerului este relativ constantă; d atorită acesteia apare fenomenul de
conductivitate, care poate determina propagarea undelor de -a lungul
curburii pământului la distanțe care depășe sc limita vizibilității directe;
– subrefra cția: reprezintă fenomenul conform căruia arcuirea razelor se face
în limite foarte reduse; a cest lucru limitează propagarea undelor, ducând la
creșterea atenuării și la posibilitatea ca semnalul să nu se prop age până în

8 Bechet P., Munteanu R.A.,Bouleanu I., Mitran R., Compatibilitatea electromagnetică în medii
de comunicații radio , Editura Academiei Române. București, 2010
9 Kartz H., „ A great introduction to propagation effects ”, University of Cal ifornia at Berkeley,
Briefing CS294 -7 – Radio Propagation

punctul de recepție; p entru legătur i realizate pe distanțe mici, fenomenul de
refracție poate fi neglijat.
b) Reflexia undelor – este fenomenul ce apare când unda care cade pe
suprafața de separație dintre două medii se întoarce (parțial) în mediul din care a
venit. Există mai mulți factori ca re determină apariția și caracteristicile undei
reflectate:
– suprafața terestră este unul dintre cei mai importanți factori ce determină
reflexia undelor în spațiul liber;
– obstacolele naturale și artificiale: copaci, clădiri, vehicule, etc.
c) Difracția undelor – este fenomenul care apare atunci când unda întâlnește
un obstacol pe care îl depășește trecând pe deasupra sa, sau „arcuindu -se” pe lângă
el, iar datorită acestui lucru direcția de propagare a undei se shimbă.
d) Absorbția undelor – este procesul pr in care o parte din energia unei unde
este reținută de mediul în care se propagă.
Absorbția undelor se datorează rezistenței la propagare prezentată de mediu,
fenomenelor de reflexie și refracție. Sunt relevante următoarele caracteristici:
Transmiterea p rin clădiri joacă un rol foarte important în zonele locuite.
Transmiterea se realizează în combinație cu reflexia și absorbția undelor radio de
către obstacole. În cazul în care receptorul se află în interiorul clădirii are loc un alt
mecanism de transmisi e prin pereții exteriori, în acest caz este vorba despre o
penetrare în interiorul clădirii decât o transmitere prin clădire. În cazul
comunicațiilor radio realizate în gama UHF se studiază propagarea undelor
electromagnetice în mediul urban deoarece în z onele urbane există două
mecanisme dominante: propagarea pe deasupra acoperișurilor clădirilor și
propagarea de -a lungul străzilor. Dominarea acestor mecanisme depinde în cea mai
mare parte de poziția antenei bază.
O problemă tipică în realizarea s istemelor de comunicații radio cere
calcularea puterii necesare la terminalul extern al antenei de recepție. Deși
caracteristicile de câștig sau de pierdere ale echipamentelor de la emisie și de la
recepție pot fi asigurate prin datele de fabricație, pierd erea efectivă dintre două
antene trebuie stabilită într -un mod care să permită pentru caracteristicile
transmisiei o cale între antene. 10

10 Bertoni H., Radio Propagation for Modern Wireless Systems , Prentice Hall PTR, 2000

CAPITOLUL 3. SIMULAREA PRIVIND DEPENDENȚA
DEBITULUI UTIL DE PARAMETRII CONFIGURĂRII ÎN
GLOMOSIM
Introducere privind simulatorul GloMoSim
Global Mobile Information System Simulator (GloMoSim) este un simulator
destinat analizei sistemelor wireless. El a fost dezvoltat la UCLA (University of
California at Los Angeles ). Simulatorul folosește limbajul Parsec, un limbaj baza t
pe limbajul C++. Sursa simulatorului este disponibilă în mod gratuit mediilor
academice și centrelor de cercetare.Versiunea disponibilă instituțiilor academice
este distribuită împreună cu Parsec.Simulările paralele nu sunt posibile decât dacă
Parsec est e instalat. Datorită faptului ca este un software open -source, codul
simulatorului permite actualizarea cu noi modele și protocoale.
GloMoSim este construit utilizând abordarea bazată pe nivelurile modelului
OSI prezentate în capitolul 2. Între diferitele niveluri ale simulatorului se utilizează
interfețe pentru programele de aplicație (API) standardizate. Acest aspect permite
integrarea rapidă a modelelor dezvoltate de persoane diferite pentru diferite
niveluri.
GloMoSim este un simulator de evenimente d iscrete conduse, aceasta
însemnând că simularea modelului constă în controlarea cursului acțiunii de către
diferite evenimente, pe tot parcursul desfășurării.11
Un eveniment este definit ca un incident care determină schimbarea stării
sistemului într -o anu mită direcție.Un eveniment specific sau o combinație de
evenimente pot să declanșeze alte evenimente, care declanșează altele la rândul lor,
ș.a.m.d. În desfășurarea simulării, evenimentele discrete pot să apară doar pe
parcursul unor intervale de timp dis tincte.Recepția unui pachet sau mutarea unui
nod reprezintă unele dintre cele mai simple evenimente.
Elementele componente ale simulatorului sunt dezvoltate utilizând abordarea
multinivel bazată pe modelul OSI, din care lipsesc nivelurile sesiune și
preze ntare. GloMoSim simulează rețele cu până la o mie de noduri având
capabilitați heterogene de comunicare care includ comunicații asimetrice,

11Nilsson T., A Tutorial on Glomosim – Global Mobile Information Systems Simulationna
Laboratory , Department of Computing Umea University, Sweden, 2002

multipachete folosind conexiunea satelitară directă, comunicații wireless în salt de
frecvență folosind rețele ad -hoc, și protocoale tradiționale pentru internet.
Următorul tabel prezintă modele disponibile pentru fiecare nivel major.
Strat Model
Fizic
(Propagarea
radio) Eterul, Two -Ray
Legătura de
date (MAC) CSMA, MACA, TSMA,
802.11
Rețea
(Routare) Bellman -Ford, FSR,
OSPF, DSR, WRP, LAR,
AODV
Transport TCP, UDP
Aplicație Telnet, FTP

Modelele de mobilitate suportate de GloMoSim sunt utilizate pentru a
modela mișcarea nodurilor în aria de simulare.Modelele de mobilitate aleatoriu și
aleatoriu cu staționare realizează o mișcare aleatoare a nodurilor cu parametri
specifici pentru limitare a vitezei, deplasării și timpului de staționare.Modelul radio
este utilizat pentru a modela transmisia radio, atenuarea semnalului și interferențele
cauzate de nodurile vecine aflate pe același canal. Modelul pentru recepția
pachetelor este utilizat pentru a determina dacă nodul poate recepționa pachetul de
date luând în considerare valorile interferenței și atenuării canalului.
Tehnica unității nodurilor este introdusă în GloMoSim pentru a aduce
beneficii însemnate la performanțele simulării. Inițializar ea fiecărui nod ca o
entitate separată, limitează inevitabil utilizarea pentru că cerințele pentru memorie
cresc dramatic pentru un model cu un număr mare de noduri. Prin unitatea
nodurilor, o singură entitate poate simula câteva rețele de noduri în sistem . Tehnica
unității nodurilor implică ca numărul de noduri din rețea poate să crească
menținând în acelați timp numărul de entit ăți din simulare. În GloMoSim, fiecare

entitate reprezintă o zonă geografică de simulare. De aici, numărul de noduri care
reprezi ntă o anumită entitate sunt determinate de poziția geografică a nodurilor .
Configurarea parametrilor și rularea propriu -zisă a simulării
În acest subcapitol sunt determinați parametri de configurare care rămân
constanți pe tot parcursul seriilor de simulăr i.Parametri de configurare care se
modifică în cadrul fiecărei serii de simulări vor fi descriși în capitolul următor.
Aria tipică de acoperire a rețelei este de 5 km x 3 km. Rețeaua radio cu
mobilitate ridicată este o rețea ad -hoc realizată cu 5 noduri. T oate cele 5 noduri
sunt considerate active, adică fiecare dintre acestea este considerat sursă și/sau
destinație pentru informațiile vehiculate în rețea. Fiecare nod activ generează un
flux constant de date.Tipul traficului (în cazul acesta CBR),nodul surs ă, nodul
destinație, numărul de octeți, perioada de timp la care se transmit și momentul
începerii transmisiei se setează în fișierul app_conf. pentru fiecare transmisie în
parte.Fiecare nod este setat astfel încât, la nivel aplicație, să genereze un flux de
date necesare pentru întreținerea COP, cu o rată de transfer specifică către fiecare
din destinații.
Cazul tipic pentru rețelele radio ad -hoc este acela când toți membrii rețelei
sunt mobili, se deplasează independent unul față de altul și respectă un t ipar bazat
pe o ierarhie a nodurilor(nodurile care din punct de vedere organizatoric aparțin
unei substructuri se deplasează cu predilecție în jurul nodului ierarhic superior).Se
ia în considerare faptul că rețeaua se deplasează cu o viteză relativ constan tă într -o
anumită direcție, menținând constantă aria de acoperire.
Deși fiecare nod se va deplasa cu o viteză care reprezintă suma vectorială a
vitezei de deplasare a rețelei cu cea a vitezei relative a nodurilor unele față de
celeilalte, datorită faptului că aria de acoperire a rețelei ad -hoc rămâne constantă și
că simulatorul nu ține cont de relieful terenului, simularea mobilității se reduce la
simularea deplasării relative a nodurilor.
Parametrii nivelului fizic au fost setați astfel încât să corespundă valorilor
tipice medii utilizate de sistemele din această bandă. Structura parametrilor de
configurare pentru simulator este prezentată în tabelul de mai jos
Parametru Valoarea
constantă Plaja de valori pentru
studiul dependenței
SIMULATION -TIME 60 S

Parametru Valoarea
constantă Plaja de valori pentru
studiul dependenței
SEED 1 1
TERRAIN -DIMENSIONS (5000,3000) (1400,1000)……….(25000,
17500)
NUMBER -OF-NODES 5
NODE -PLACEMENT RANDOM
MOBILITY NONE
MOBILITY -WP-PAUSE NONE
MOBILITY -POSITION –
GRANULARITY 0.5
PROPAGATION -LIMIT -120.0
PROPAGATION –
PATHLOSS FREE SPACE
NOISE -FIGURE 10.0
TEMPERATURE 290.0
RADIO -TYPE RADIO –
ACCNOISE
RADIO -FREQUENCY 30e6 30 MHz ……………2 GHz
RADIO -BANDWIDTH 16000 16 KB……………4.725 MB
RADIO -RX-TYPE SNR –
BOUNDED
RADIO -RX-SNR –
THRESHOLD 10.0

Parametru Valoarea
constantă Plaja de valori pentru
studiul dependenței
RADIO -TX.POWER 40 dBm 10 dBm……………55dBm
RADIO -ANTENA -GAIN 4 dB
RADIO -RX-
SENSITIVITY -118 dBm
RADIO -RX-THRESHOLD -108 dBm
MAC -PROTOCOL CSMA
PROMISCUOUS -MODE NO
NETWORK -PROTOCOL IP
BETWORK -OUTPUT –
QUEUE -SIZE -PER-
PRIORITY 100
ROUTING -PROTOCOL B-forD
APP-CONFIG -FILE ./app_conf

Foarte important de menționat este faptul că, o parte din parametri de configurare
din tabel (frecvență, lățimea de bandă, sensibilitatea puterea stației radio etc.) , au
valorile conforme cu caracteristicile stației radio RF -7800. Protocolul de rutare pe
care l -am ales pentru parte aplicativă este Bellman -Ford. Pentru a înțelege mai bine
parametrii de configurare, în continuare voi descrie o parte dintre aceștia.
Limita de propagare [dBm] – este un parametru utilizat pentru a informa
simulatorul despre cât de slab poate fi semnalul pentru a fi ignorat; coeficientul de
zgomot (Noise -figure) – reprezintă nivelul zgomotului de fond în aria de simulare;
temperatura mediul ui ambiant – este necesară pentru calcularea zgomotului termic,
prezent în toate dispozitivele electronice și mediile de transmisie; tipul stației radio
(Radio -Type) – pentru a fi recepționat de receptor, semnalul trebuie să aibă un
nivel suficient de ridi cat în raport cu zgomotul. Un model al stației radio de tipul

Radio -ACC Noise ia în considerare și interferențele realizate de alte emițătoare din
aria de simulare, în timp ce Radio -NoNoise este un model abstract, care nu ia în
considerare interferențele; frecvența radio (Radio -Frequency) [Hz] – este frecvența
purtătoare a semnalului de emisie – recepție; lățimea de bandă radio ( Radio –
Bandwidth) [bps] – reprezintă lățimea de bandă suportată de interfața radio; tipul
receptorului radio (Radio -Rx-Type) – reprezintă modelul de recepție a pachetelor.
Când acest parametru este setat pe modelul BER -Based, pentru a obține
probabilitatea de recepție a pachetelor se va utiliza un tabel de conversie a RSZ –
ului în BER. Pentru fiecare valoare specifică a RSZ -ului exist ă tabelată o valoare
pentru BER; puterea de emisie (Radio Tx -Power) [dBm] – este nivelul puterii de
emisie pe interfața radio; câștigul antenei radio (Radio -Antenna -Gain) [dB] –
reprezintă raportul dintre intensitatea radiației pe o direcție și media inten sității
realizate pe toate direcțiile; sensibilitatea receptorului (Radio -Rx-Sensibility)
[dBm] – este nivelul minim al semnalului de la intrarea în receptor pentru care
calitatea recepției este în parametrii specificați; pragul de recepție (Radio -Rx-
Thres hold) [dBm] – reprezintă nivelul minim acceptat pentru recepția unui pachet.
Receptorul nu va lua în considerare pachetele recepționate cu un nivel mai mic
decât această valoare; protocolul MAC (MAC -Protocol) – este protocolul de acces
la mediu utilizat de nivelul legătură de date.
Este necesar ca legăturile între noduri să fie materializate în fișierul
app_conf. În cadrul aplicației mele, am materializat legături între cele 5 noduri
pentru a forma o rețea între acestea și totodată pentru a măsura de bitul
util(throughput) conform modificării parametrilor aleși. Relațiile stabilite între cele
5 noduri sunt următoarele:
CBR 0 1 0 1460 0.01S 0S 60S CBR 0 1 0 1460 0.01S 0S 60S
CBR 1 2 0 1460 0.01S 0S 60S CBR 1 2 0 1460 0.01S 0S 60S
CBR 0 3 0 1460 0.01S 0S 60S CBR 0 3 0 1460 0.01S 0S 60S
CBR 1 0 0 1460 0.01S 0S 60S CBR 1 0 0 1460 0.01S 0S 60S
Interpretarea acestor relații este una foarte simplă. Pentru prima relație
(dintre nodul 0 și nodul 1), s -a folosit CBR( constant bit rate), urmată de cele două
noduri. După care urmează numărul de pachete transmise (în cazul nostru 0; prin
alegerea valorii 0 se vor trimite pachete în interiorul rețelei până la finalul
secvenței de simulare) și mărimea fiecărui pachet. Es te de menționat faptul că
1460 b reprezintă mărimea unui pachet.

După care urmează intervalul la care se vor trimite pachetele (în cazul meu
0,01 secunde).Timpul de pornire l -am ales la 0 secunde iar timpul de încheiere a
transmite rii pachetelor la 6 0 de secunde. În acest interval de timp se vor trimite
pachete de date în cadrul rețe lei la parametri aleși de mine. Cele 5 noduri pe care
le-am luat în cal cul sunt numerotate de la 0 la 4.
În cazul comunicațiilor analogice, lățimea de bandă se referă la intervalul de
frecvențe ocupat în spect rul frecvențelor. La nivelul comunicațiilor digitale,
evaluarea cantității de informație transferate se face prin volumul de informație
logică vehiculată. Lățimea de bandă de frecvență este direct corelată cu volumul
binar transf erat. Din acest motiv, în c azul comunicațiilor digitale se utilizează
uneori termenul de lățime de bandă a unui canal pentru a exprima de fapt debitul
binar. Se face astfel referire la cantitatea de informație binară transferată într -o
unitate de timp si care se măsoară în biți/secu ndă, bps ( bits per second ).
Dependența debitului util de frecvența purtătoare
Pentru studiul dependenței debitului util (throughput) a rețelei de parametrii
de configurare, se realizează serii de simulare.Principalul obiectiv al acestor serii
de simulare este de a observa cum ar afecta modificarea anumitor parametri de
configurare, valoarea medie a debitului util. Este mai degrabă o muncă de
cercetare, deoarece este important să stabilim corect parametrii de configurare
constanți. A fost nevoie la început de mai multe încercări, prin care să se poată
oferi date concludente și corecte legate de simulările realizate. În cadrul acestor
serii de simulare, din cadrul parametrilor de configurare, s -au efectuat simulări prin
modificarea frecvenței purtătoare.
În cadrul modificării frecvenței purtătoare, aceste măsurători au fost
împărțite în două categorii: frecvență în bandă îngustă și frecvență în bandă largă.
Este de menționat faptul că valorile acestor parametri sunt compatibile cu
caracteristicile stați ei radio RF -7800. Astfel gama de frecvență în bandă îngustă(
narrowband) pentru stația radio RF -7800M MP poate lua valori de la 30 MHz la
512 MHz. În cazul gamei de frecvență în bandă largă (wideband) pentru această
stație radio , poate lua valori de la 22 5 MHz până la 2 Ghz. În cazul lățimii de
bandă (bandwidth) lucrurile sunt diferențiate în funcție de frecvența folosită.
Astfel, în cazul narrowband, avem la capitolul moduri de lucru în date, lățimea de
bandă fixă pentru toate intervalele frecvenței și a nume 16 kbps. În cazul frecvenței
în bandă largă (wideband), în același capitol și anume moduri de lucru în date,

lucrurile stau puțin altfel. Mai exact, lățimea de bandă diferă în funcție de tipul de
modulație folosit. Astfel putem avea:
 pentru modulația GMSK, lățimea de bandă poate lua valori de la 85
kbps până la 169 kbps;
 pentru modulația PSK ( este cazul în care stația radio RF -7800M MP
asigură cel mai mare flux informațional), lățimea de bandă poate lua
valori de la 394 kbps până la 4725 kbps.
Capaci tatea de transfer din fișierul app_conf va rămâne la aceeași valoare pentru
măsurarea dependenței debitului util față de frecvență, lățime de bandă și porțiunea
tereneului, aceasta modificându -se doar în cadrul primelor serii de simulare, acolo
unde se va detalia mai pe larg situația și rezultatele urmărite în cazul simulării.
Pentru măsurarea debitului util (throughput), pentru fiecare simulare în parte, s -a
efectuat media aritmetică între valorile respective obținute în urma fiecărei
simulări în parte.
Astfel, pentru fiecare valoare din fiecare simulare în parte, se va atribui
valoarea medie a debitului util compatibil fiecărei secvențe de simulare. În
continuare, sunt prezentate rezultatele simulărilor atât în formă tabelară, cât și în
formă graf ică pentru fiecare serie de simulare în parte. Dependența debitului util de
frecvența purtătoare – în primul caz s -a luat arbitrar din gama de frecvență a benzii
înguste (narrowband) 10 frecvențe (5 noduri a cate 2 frecvente baza si rezerva)
astfel încât r ezultatele simulării sunt reprezentative. Toate aceste date au fost
centralizate într -un tabel, împreună cu rezultatele corespunzătoare în urma
simulării. Valorile frecvențelor purtătoare sunt următoarele: 30 MHz, 60 MHz,
120 MHz, 180 MHz, 240 MHz, 300 MH z, 350 MHz, 400 MHz, 470 MHz și 512
MHz. Pentru aceste frecvențe s -a luat lățimea de bandă de 16 kbps. În acest caz, în
fișierul app_conf, s -a ales valoarea capacității la 0,01 secunde pentru ca datele să
fie cât mai relevante. Prin aceste valori, s -a acop erit toată banda îngustă a stației
radio.
Datele sunt prezentate în tabelul următor.
Valoare a frecvenței purtătoare Valoare medie a debitului util în
urma simulărilor(bps)
30 MHz 873.520

Valoare a frecvenței purtătoare Valoare medie a debitului util în
urma simulărilor(bps)
60 MHz 873.465
120 MHz 873.358
180 MHz 873.240
240 MHz 873.162
300 MHz 873.074
350 MHz 872.910
400 MHz 872.236
470 MHz 871.494
512 MHz 870.802

Datele din tabel sunt materializate grafic în figura de mai jos.

869000869500870000870500871000871500872000872500873000873500874000
30
MHz60
MHz120
MHz180
MHz240
MHz300
MHz350
MHz400
MHz470
MHz512
MHzbps

Graficul prezintă cantitățile de informație transmise în unitatea de timp. Se
observă în urma simulărilor, faptul că frecvența purtătoare în cazul acestor tipuri de
transmisii de informații, influențează în foarte mică măsură cantitatea de informație
la emisie.Totuși se observă o scădere nu foarte semnificativă a debitului util, odată
cu creșterea treptată a frecvenței în cadrul simulărilor. Nu este foarte importantă
alegerea frecvenței de lucru în cazul acestor transmisii; se va observa mai departe
în cadrul părții aplicative, importanța altor parametri pentru transmisiile de
informații. Explicația scăderii nu foarte pronunțate a debitului util este următoarea:
la frecvențe mici, aria de acoperire radio a stațiilor este mai mare și astfel sunt mai
multe legături directe între stații, nemaifiind necesar numărul mare de rutări.De
accea avem cel mai mic număr de routări la 30 MHz, iar cel mai mare număr de
routări la 512 MHz. În cea de -a doua parte din cadrul punctului 1, am luat 10 valori
din gama de frecvență a benzii largi (wideband) pentru a avea o exactitate cât mai
mare în cadr ul interpretării rezultatelor.Pentru aceasta s -au luat următoarele valori
pentru frecvențele purtătoare: 600 MHz, 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1 GHz,
1.2 GHz, 1.4 GHz, 1.6 GHz, 1,8 GHz și 1.99 GHz. Pentru banda largă, s -a
considerat o lățime de bandă medie d e 100 kbps. Datele sunt prezentate în tabelul
următor.
Valoarea
frecvenței purtătoare Valoarea medie a debitului util în
urma simulărilor (bps)
600 MHz 1.071.172
700 MHz 1.070.680
800 MHz 1.070.142
900 MHz 1.069.012
1 GH z 1.068.542
1,2 GH z 1.068.012
1,4 GH z 1.067.506
1,6 GH z 1.067.008

1,8 GH z 1.066.454
1,99 GH z 1.065.986

Datele din tabel sunt materializate grafic în figura 3.4.

Fig.3.4 Dependența debitului util de frecvența purtătoare (wideband)
Ca și în cazul narrowband, cum era de așteptat, în cazul wideband,
dependența de frecvență influențează într -o foarte mică măsură debitul util
transmis. Ca și în cazul anterior, debitul util este invers proporțional cu frecvența
purtătoare. În cazul acesta apar diferențe puțin mai mari, dat orită diferențelor
destul de mari între frecvențele alese. Astfel, în acest caz cel mai mic număr de
rutări la 600 MHz, iar cel mai mare număr de rutări se regăsește la 1,99 GHz.
CONCLUZII
Din conținutul lucrării, dar și ca urmare a simulărilor realizate și a
interpretării rezultatelor cu privire la dependența capacității de transfer de frecvența
de lucru , au rezultat următoarele concluzii : 1063000106400010650001066000106700010680001069000107000010710001072000
600
Mhz700
Mhz800
Mhz900
Mhz1 Ghz 1,2 Ghz 1,4 Ghz 1,6 Ghz 1,8 Ghz 1,99
GhzSeries 1

-frecvența de lucru folosită este invers proporțională cu debitul util (throughput)
atât pentru banda îngustă a stați ei, cât și pentru banda largă a acesteia;
-puterea la emisie este direct proporțională cu debitul util; calitatea legăturii pe
distanțe medii și mari depinde de puterea stațiilor din rețea.
Lucrarea și -a propus ca obiectiv crearea unei ima gini generale a supra utilității
acestui program și a rezultatelor extrase din simulări. În urma elaborării lucrării am
realizat cât de importante sunt rețelele radio ad -hoc. Atât în mediul civil, în special
în situații de criză, dar mai ales în domeniul militar (în princ ipal în situațiile grele
de pe câmpul de luptă), rețelele radio ad -hoc tind să înlocuiască infrastructura fixă.
Cu o mobilitate mult mai ridicată și cu un flux mult mai bogat de informații
transmise într -un timp foarte scurt, acestea par a fi o alternativă extrem de
atractivă.
BIBLIOGRAFIE

Autori români:
1. Bechet P., Munteanu R.A.,Bouleanu I., Mitran R., Compatibilitatea
electromagnetică în medii de comunicații radio , Editura Academiei Române.
București, 2010
2. Bouleanu I., Munteanu R., Rețele radio cu mobilitate ridicată , Ed. Mediamira,
2013
Autori străini:
1.Anjum F., Mouchtaris P., Security for Wireless Ad -hoc Networks , John Wiley &
Sons, 2007
2.Bard J., Kovarik V., Software Defined Radio: The Software Communications
Architecture , John Wiley & Sons, 2 007
3.Garg V., Wilkes J., Wireless and personal communications systems , Prentice
Hall, 1996
4. Kartz H., „A great introduction to propagation effects ”, University of California
at Berkeley, Brief ing CS294 -7 – Radio Propagation

5.Nilsson T., A Tutorial on Glomosim – Global Mobile Information Systems
Simulationna Laboratory , Department of Computing Umea University, Sweden,
2002

Infografie
1.http://samrah.blogspot.ro
2. http://www.ee.kth.se/php/modules/publications/reports/2003/IR -SB-EX-
0314.pdf
3. pdos.csail.mit.edu/papers/grid:mobicom01/paper.pdf
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Ad -hoc_network