LTE Module User Documentation（翻译1）——背景、使用概述、基本的仿真程序和配置LTE模型参数

LTE用户文档

（如有不当的地方，欢迎指正！）

1.背景

假定读者已经熟悉 ns-3 simulator ，能运行一般的仿真程序。如果不是的话，强烈推荐读者参考 [ns3tutorial]。

 

2. 使用概述

ns-3 LTE 模块是一个软件库，允许仿真LTE网络，一些情况下还可以仿真核心网 Evolved Packet Core (EPC)。仿真过程通常涉及以下几个步骤：

1. 定义仿真场景。
2. 编写程序，重建期望的仿真场景拓扑/架构，通过使用 ns3::LteHelper API（定义在 src/lte/helper/lte-helper.h 中）访问 ns-3 LTE 模型库。
3. 指定 objects 的配置参数，通过使用 input files（通过 ns3::ConfigStore）或直接在仿真程序中编写。
4. 配置仿真器期望的输出。 
5. 运行仿真。

下面将通过实例解释这些步骤。

 

3. 基本的仿真程序

下面是一个最简单的仿真程序，只能允许 LTE-only 仿真（没有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. 创建一个 LteHelper 对象：

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

这会实例化一些常见对象（例如信道对象），并提供方法用于添加 eNBs 和UEs 然后配置它们。

 

3. 为 eNB(s) 和 UEs 创建 Node 对象：

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

注意上述节点实例此时并没有安装 LTE 协议栈；它们还是空节点。

 

4. 为所有节点配置移动性模型：

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

上述代码会将所有节点放置在坐标 (0,0,0)。请参考 ns-3 移动性模型文档学习如何设置自己想要的位置或者配置节点运动。

 

5. 在 eNB(s) 上安装 LTE 协议栈：

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

 

6. 在 UEs 上安装LTE协议栈：

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

 

7. 连接 UEs  到 一个 eNB。这会根据 eNB  配置来配置每个 UE ，并在 eNB 和 UE 之间创建 RRC 连接。

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

 

8.在每个 UE 和它所连接的 eNB 之间激活数据无线承载：

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

 该方法也激活了该承载的两种饱和业务生成器，分别用于上行和下行。

 

9.设置仿真停止时间：

Simulator::Stop (Seconds (0.005));

 

4 配置 LTE 模型参数

所有与LTE 模型相关的参数都可以通过 ns-3 属性系统管理。关于实现它的所有可能方法（例如环境变量， C++ API, GtkConfigStore...）的详细信息请参考[ns3tutorial] 和 [ns3manual] 。

接下来，我们开始简短总结如何使用 input files 和 ns-3 ConfigStore 来实现它。首先，你需要把下列程序放入到代码中，在 main () 开始的后面：

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);

 

要想上述代码工作，确保包含头文件 #include "ns3/cinfug-store.h"。现在创建一个文本文件命名为（例如）input-defaults.txt 指定你想使用的一些属性的新的默认值：

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"

假定你的仿真程序称为  src/lte/examples/lte-sim-with-input，可以通过以下方式传递属性设置到仿真程序中：

./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输入文件：

./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

注意上述代码会将所有的默认值（注册在你特定建立的仿真器中）放入到输入文件 input-defaults.txt 中，还包括一些非 LTE 属性。

 

 

---

我的仿真过程：

 

首先创建一个输入文件 input-defaults.txt  ，如下： 

 

其次，按照前面的步骤编写一个最简单的 LTE 程序 “lte-sim-with-input.cc”。代码如下：

#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;
 
int main (int argc, char *argv[])
{   
  CommandLine cmd;
  cmd.Parse (argc, argv);
 
  //注意，先load 再 save！
  // to save a template default attribute file run it like this:
  // ./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
  //
  // to load a previously created default attribute file
  // ./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;
  inputConfig.ConfigureDefaults ();

  // Parse again so you can override default values from the command line
  cmd.Parse (argc, argv);
 
  Ptr<LteHelper> lteHelper = CreateObject<LteHelper> ();
 
  // Uncomment to enable logging
//  lteHelper->EnableLogComponents ();
 
  // Create Nodes: eNodeB and UE
  NodeContainer enbNodes;
  NodeContainer ueNodes;
  enbNodes.Create (1);
  ueNodes.Create (1);
 
  // Install Mobility Model
  MobilityHelper mobility;
  mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel");
  mobility.Install (enbNodes);
  BuildingsHelper::Install (enbNodes);
//  mobility.SetMobilityModel ("ns3::ConstantPositionMobilityModel");
//  mobility.Install (ueNodes);
//  BuildingsHelper::Install (ueNodes);
 
  mobility.SetPositionAllocator ("ns3::RandomDiscPositionAllocator",
                                 "X", StringValue ("100.0"),
                                 "Y", StringValue ("100.0"),
                                 "Rho", StringValue ("ns3::UniformRandomVariable[Min=0|Max=30]"));
  mobility.SetMobilityModel ("ns3::RandomWalk2dMobilityModel",
                             "Mode", StringValue ("Time"),
                             "Time", StringValue ("2s"),
                             "Speed", StringValue ("ns3::ConstantRandomVariable[Constant=1.0]"),
                             "Bounds", StringValue ("0|200|0|200"));
  mobility.Install(ueNodes);
  BuildingsHelper::Install (ueNodes);
 
  // Create Devices and install them in the Nodes (eNB and UE)
  NetDeviceContainer enbDevs;
  NetDeviceContainer ueDevs;
  // Default scheduler is PF, uncomment to use RR
  //lteHelper->SetSchedulerType ("ns3::RrFfMacScheduler");
 
  enbDevs = lteHelper->InstallEnbDevice (enbNodes);
  ueDevs = lteHelper->InstallUeDevice (ueNodes);
 
  // Attach a UE to a eNB
  lteHelper->Attach (ueDevs, enbDevs.Get (0));
 
  // Activate a data radio bearer
  enum EpsBearer::Qci q = EpsBearer::GBR_CONV_VOICE;
  EpsBearer bearer (q);
  lteHelper->ActivateDataRadioBearer (ueDevs, bearer);
  //lteHelper->EnableTraces ();
 
  Simulator::Stop (Seconds (1.05));
 
  // configure all the simulation scenario here...
  lteHelper->EnablePhyTraces ();
  lteHelper->EnableMacTraces ();
  lteHelper->EnableRlcTraces ();
  lteHelper->EnablePdcpTraces ();
 
  Simulator::Run ();
 
  // GtkConfigStore config;
  // config.ConfigureAttributes ();
 
  Simulator::Destroy ();
  return 0;
}

 

 

然后在终端执行"load"命令，传递属性设置到仿真程序中 ：

 执行完成后， 会增加以下关键性能指标（KPI）文件：

注意：由于程序“lte-sim-with-input.cc”是 LTE only 程序，没有 EPC，所以 DlPdcpStats.txt 和 UlPdcpStats.txt 内容为空。

 

接着在终端执行 "save" 命令，生成模板输入文件 ：

 

执行完成后，input-defaults.txt 增加了很多属性，部分内容截图如下： 

 

 

 

 

 

 

参考文献

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