LTE Module User Documentation（翻譯1）——背景、使用概述、基本的仿真程序和配置LTE模型參數

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（如有不當的地方，歡迎指正！）

1.背景

假定讀者已經熟悉 ns-3 simulator ，能運行一般的仿真程序。如果不是的話，強烈推薦讀者參考 [ns3tutorial]。

 

2. 使用概述

ns-3 LTE 模塊是一個軟件庫，允許仿真LTE網絡，一些情況下還可以仿真核心網 Evolved Packet Core (EPC)。仿真過程通常涉及以下幾個步驟：

1. 定義仿真場景。
2. 編寫程序，重建期望的仿真場景拓撲/架構，通過使用 ns3::LteHelper API（定義在 src/lte/helper/lte-helper.h 中）訪問 ns-3 LTE 模型庫。
3. 指定 objects 的配置參數，通過使用 input files（通過 ns3::ConfigStore）或直接在仿真程序中編寫。
4. 配置仿真器期望的輸出。 
5. 運行仿真。

下面將通過實例解釋這些步驟。

 

3. 基本的仿真程序

下面是一個最簡單的仿真程序，只能允許 LTE-only 仿真（沒有EPC）。

 

1. 初始模板：

#include <ns3/core-module.h> #include <ns3/network-module.h> #include <ns3/mobility-module.h> #include <ns3/lte-module.h>

using namespace ns3; int main (int argc, char *argv[]) { // the rest of the simulation program follows

 

2. 創建一個 LteHelper 對象：

Ptr<LteHelper> lteHelper = CreateObject<LteHelper> ();

這會實例化一些常見對象（例如信道對象），並提供方法用於添加 eNBs 和UEs 然后配置它們。

 

3. 為 eNB(s) 和 UEs 創建 Node 對象：

NodeContainer enbNodes; enbNodes.Create (1); NodeContainer ueNodes; ueNodes.Create (2);

注意上述節點實例此時並沒有安裝 LTE 協議棧；它們還是空節點。

 

4. 為所有節點配置移動性模型：

MobilityHelper mobility; mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel"); mobility.Install (enbNodes); mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel"); mobility.Install (ueNodes);

上述代碼會將所有節點放置在坐標 (0,0,0)。請參考 ns-3 移動性模型文檔學習如何設置自己想要的位置或者配置節點運動。

 

5. 在 eNB(s) 上安裝 LTE 協議棧：

NetDeviceContainer enbDevs; enbDevs = lteHelper->InstallEnbDevice (enbNodes);

 

6. 在 UEs 上安裝LTE協議棧：

NetDeviceContainer ueDevs; ueDevs = lteHelper->InstallUeDevice (ueNodes);

 

7. 連接 UEs  到 一個 eNB。這會根據 eNB  配置來配置每個 UE ，並在 eNB 和 UE 之間創建 RRC 連接。

lteHelper->Attach (ueDevs, enbDevs.Get (0));

 

8.在每個 UE 和它所連接的 eNB 之間激活數據無線承載：

enum EpsBearer::Qci q = EpsBearer::GBR_CONV_VOICE; EpsBearer bearer (q); lteHelper->ActivateDataRadioBearer (ueDevs, bearer);

 該方法也激活了該承載的兩種飽和業務生成器，分別用於上行和下行。

 

9.設置仿真停止時間：

Simulator::Stop (Seconds (0.005));

 

4 配置 LTE 模型參數

所有與LTE 模型相關的參數都可以通過 ns-3 屬性系統管理。關於實現它的所有可能方法（例如環境變量， C++ API, GtkConfigStore...）的詳細信息請參考[ns3tutorial] 和 [ns3manual] 。

接下來，我們開始簡短總結如何使用 input files 和 ns-3 ConfigStore 來實現它。首先，你需要把下列程序放入到代碼中，在 main () 開始的后面：

CommandLine cmd; cmd.Parse (argc, argv); ConfigStore inputConfig; inputConfig.ConfigureDefaults (); // parse again so you can override default values from the command line
cmd.Parse (argc, argv);

 

要想上述代碼工作，確保包含頭文件 #include "ns3/cinfug-store.h"。現在創建一個文本文件命名為（例如）input-defaults.txt 指定你想使用的一些屬性的新的默認值：

default ns3::LteHelper::Scheduler "ns3::PfFfMacScheduler"
default ns3::LteHelper::PathlossModel "ns3::FriisSpectrumPropagationLossModel"
default ns3::LteEnbNetDevice::UlBandwidth "25"
default ns3::LteEnbNetDevice::DlBandwidth "25"
default ns3::LteEnbNetDevice::DlEarfcn "100"
default ns3::LteEnbNetDevice::UlEarfcn "18100"
default ns3::LteUePhy::TxPower "10"
default ns3::LteUePhy::NoiseFigure "9"
default ns3::LteEnbPhy::TxPower "30"
default ns3::LteEnbPhy::NoiseFigure "5"

假定你的仿真程序稱為  src/lte/examples/lte-sim-with-input，可以通過以下方式傳遞屬性設置到仿真程序中：

./waf --command-template="%s --ns3::ConfigStore::Filename=input-defaults.txt --ns3::ConfigStore::Mode=Load --ns3::ConfigStore::FileFormat=RawText" --run src/lte/examples/lte-sim-with-input

而且，你可以使用下列命令生成模板輸入文件：

./waf --command-template="%s --ns3::ConfigStore::Filename=input-defaults.txt --ns3::ConfigStore::Mode=Save --ns3::ConfigStore::FileFormat=RawText" --run src/lte/examples/lte-sim-with-input

注意上述代碼會將所有的默認值（注冊在你特定建立的仿真器中）放入到輸入文件 input-defaults.txt 中，還包括一些非 LTE 屬性。

 

 

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我的仿真過程：

 

首先創建一個輸入文件 input-defaults.txt  ，如下： 

 

其次，按照前面的步驟編寫一個最簡單的 LTE 程序 “lte-sim-with-input.cc”。代碼如下：

#include "ns3/core-module.h"
#include "ns3/network-module.h"
#include "ns3/mobility-module.h"
#include "ns3/lte-module.h"
#include "ns3/config-store.h"
#include <ns3/buildings-helper.h>
//#include "ns3/gtk-config-store.h"
 
using namespace ns3; 10  
int main (int argc, char *argv[]) 12 { 13  CommandLine cmd; 14  cmd.Parse (argc, argv); 15  
  //注意，先load 再 save！ 17   // to save a template default attribute file run it like this: 18   // ./waf --command-template="%s --ns3::ConfigStore::Filename=input-defaults.txt --ns3::ConfigStore::Mode=Save --ns3::ConfigStore::FileFormat=RawText" --run src/lte/examples/lte-sim-with-input 19   //
  // to load a previously created default attribute file 21   // ./waf --command-template="%s --ns3::ConfigStore::Filename=input-defaults.txt --ns3::ConfigStore::Mode=Load --ns3::ConfigStore::FileFormat=RawText" --run src/lte/examples/lte-sim-with-input
 
 ConfigStore inputConfig; 24  inputConfig.ConfigureDefaults (); 25 
  // Parse again so you can override default values from the command line
 cmd.Parse (argc, argv); 28  
  Ptr<LteHelper> lteHelper = CreateObject<LteHelper> (); 30  
  // Uncomment to enable logging 32 // lteHelper->EnableLogComponents (); 33  
  // Create Nodes: eNodeB and UE
 NodeContainer enbNodes; 36  NodeContainer ueNodes; 37   enbNodes.Create (1); 38   ueNodes.Create (1); 39  
  // Install Mobility Model
 MobilityHelper mobility; 42   mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel"); 43  mobility.Install (enbNodes); 44  BuildingsHelper::Install (enbNodes); 45 // mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel"); 46 // mobility.Install (ueNodes); 47 // BuildingsHelper::Install (ueNodes);
 
  mobility.SetPositionAllocator ("ns3::RandomDiscPositionAllocator", 50                                  "X", StringValue ("100.0"), 51                                  "Y", StringValue ("100.0"), 52                                  "Rho", StringValue ("ns3::UniformRandomVariable[Min=0|Max=30]")); 53   mobility.SetMobilityModel ("ns3::RandomWalk2dMobilityModel", 54                              "Mode", StringValue ("Time"), 55                              "Time", StringValue ("2s"), 56                              "Speed", StringValue ("ns3::ConstantRandomVariable[Constant=1.0]"), 57                              "Bounds", StringValue ("0|200|0|200")); 58  mobility.Install(ueNodes); 59  BuildingsHelper::Install (ueNodes); 60  
  // Create Devices and install them in the Nodes (eNB and UE)
 NetDeviceContainer enbDevs; 63  NetDeviceContainer ueDevs; 64   // Default scheduler is PF, uncomment to use RR 65   //lteHelper->SetSchedulerType ("ns3::RrFfMacScheduler");
 
  enbDevs = lteHelper->InstallEnbDevice (enbNodes); 68   ueDevs = lteHelper->InstallUeDevice (ueNodes); 69  
  // Attach a UE to a eNB
  lteHelper->Attach (ueDevs, enbDevs.Get (0)); 72  
  // Activate a data radio bearer
  enum EpsBearer::Qci q = EpsBearer::GBR_CONV_VOICE; 75  EpsBearer bearer (q); 76   lteHelper->ActivateDataRadioBearer (ueDevs, bearer); 77   //lteHelper->EnableTraces ();
 
  Simulator::Stop (Seconds (1.05)); 80  
  // configure all the simulation scenario here...
  lteHelper->EnablePhyTraces (); 83   lteHelper->EnableMacTraces (); 84   lteHelper->EnableRlcTraces (); 85   lteHelper->EnablePdcpTraces (); 86  
 Simulator::Run (); 88  
  // GtkConfigStore config; 90   // config.ConfigureAttributes ();
 
 Simulator::Destroy (); 93   return 0; 94 }

 

 

然后在終端執行"load"命令，傳遞屬性設置到仿真程序中 ：

 執行完成后， 會增加以下關鍵性能指標（KPI）文件：

注意：由於程序“lte-sim-with-input.cc”是 LTE only 程序，沒有 EPC，所以 DlPdcpStats.txt 和 UlPdcpStats.txt 內容為空。

 

接着在終端執行 "save" 命令，生成模板輸入文件 ：

 

執行完成后，input-defaults.txt 增加了很多屬性，部分內容截圖如下： 

 

 

 

 

 

 

參考文獻

https://www.nsnam.org/docs/models/html/lte-user.html