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Anno Accademico 2016/17
01QWNBG
Network modelling and simulation
Corso di Laurea Magistrale in Communications And Computer Networks Engineering (Ingegneria Telematica E Delle Comunicazioni) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Ajmone Marsan Marco Giuseppe ORARIO RICEVIMENTO PO ING-INF/03 80 0 40 0 5
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/03 12 B - Caratterizzanti Ingegneria delle telecomunicazioni
Esclusioni:
01QWM
Presentazione
Il corso ha come obiettivi: lo studio della teoria delle code elementare, la sua applicazione per lo sviluppo di modelli analitici di semplici reti di comunicazione e l’introduzione di principi e tecniche di base della simulazione al calcolatore. Durante il corso, saranno affrontate le problematiche della simulazione in generale; in seguito, si introdurrà uno dei principali software OpenSource di simulazione per reti di comunicazioni, OMNET++, attraverso il quale gli studenti potranno affrontare la simulazione di alcuni casi di studio di rilievo nell’ambito dei protocolli e servizi offerti dalla rete Internet.
Risultati di apprendimento attesi
• Conoscenza dei concetti e degli strumenti di base indispensabili per descrivere e risolvere problemi caratterizzati da evoluzioni temporali non-deterministiche di fenomeni di diverse tipologie, quali tempi di attesa o di svolgimento di un servizio (con particolare attenzione ai casi della telefonia digitale e di Internet), il numero di fallimenti o successi nel tempo o il conteggio del numero di guasti di componenti e sistemi di rete.
• Conoscenza di strumenti elementari di modellistica basati su modelli a coda.
• Conoscenza delle le nozioni di base sulla struttura di un simulatore
• Conoscenza delle caratteristiche delle varie tipologie di simulatori
• Conoscenza di potenzialità e limitazioni dell’uso di simulatori per lo studio delle reti di comunicazione
• Conoscenza del simulatore OMNET++ attraverso dimostrazioni in aula e l’uso individuale mirato alla realizzazione di progetti di simulazione.
• Abilità nel definire ed analizzare semplici modelli stocastici per la descrizione di tempi di attesa in teoria delle code o in teoria dell'affidabilità (delle reti di comunicazioni o del software).
• Capacità di capire il significato dei valori assunti dai parametri e degli oggetti matematici ottenibili al termine delle analisi.
• Capacità di formulare e risolvere modelli a coda per reti di comunicazione.
• Capacità di sviluppare autonomia di giudizio, sia nella scelta della tecnica modellistica da utilizzare, sia nella scelta dell'adeguato livello di astrazione nella creazione del modello del sistema, al fine di garantire la possibilità di esaminare il sistema in tempi realistici mantenendo al contempo il modello simile al sistema reale.
• Abilità nell’impostare in modo autonomo simulazioni di reti, anche complesse, usando i moduli a disposizione nel simulatore OMNET++
• Abilità di sviluppare moduli ex-novo per il simulatore OMNET++.
• Abilità di analizzare i risultati di simulazione e valutarne l’attendibilità.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Prerequisiti indispensabili per il corso sono l'aver frequentato e sostenuto un esame di calcolo di probabilità di base e di processi stocastici con particolare attenzione alle catene di Markov tempo discrete e tempo continue. E’ necessaria la conoscenza dei linguaggi di programmazione C e C++ e di nozioni di base di calcolo delle probabilità. È indispensabile la conoscenza delle architetture di reti di comunicazione, ed in particolare delle reti di calcolatori basate sui protocolli TCP/IP.
Programma
Argomenti trattati nelle lezioni e relativo peso in ore:
Il corso è diviso in due parti, di 60 ore ciascuna. La prima parte affronta le seguenti tematiche:
• Introduzione alla teoria delle code e concetti di base (4 ore lezione)
• Code Markoviane (M/M/1, M/M/c, M/M/c/0, etc) (12 ore lezione, 6 ore esempi ed esercizi)
• Formula di Little, formule di Erlang e di Engset (6 ore lezione, 2 ore esempi ed esercizi)
• Code M/G/1, G/M/c (4 ore lezione, 2 ore esempi ed esercizi)
• Reti di code Markoviane (10 ore lezione, 6 ore esempi ed esercizi)
• Modelli di reti TCP/IP e di reti wireless (8 ore)
La seconda parte affronta le seguenti tematiche:
• Introduzione alle tecniche di simulazione (4 ore)
• Classificazione dei simulatori (8 ore)
o Simulatori ad eventi discreti
o Simulatori a passaggio di messaggi
• Generatori di numeri pseudo-casuali (4 ore)
o Tecniche di generazione di numeri pseudo-casuali
o Test statistici di casualità
• Analisi del transitorio e intervalli di confidenza (4 ore)
• Il simulatore OMNET++: architettura e sintassi di descrizione delle simulazioni (20 ore di cui 10 in laboratorio)
• Modelli di simulazione di reti di comunicazione (20 ore di cui 10 in laboratorio)
o Protocolli elementari (Aloha, CSMA)
o Reti locali wired/wireless
o Controllo di congestione mediante protocollo TCP
Organizzazione dell'insegnamento
La prima parte del corso comprende lezioni ed esercitazioni in aula. Le lezioni affrontano gli aspetti teorici, mentre le esercitazioni consistono nella soluzione di problemi. La seconda parte del corso prevede 40 ore in aula sulla teoria della simulazione, e 20 ore di laboratorio, articolato in piccoli gruppi, durante le quali agli studenti è richiesto lo sviluppo di un progetti di simulazione.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
• Sheldon N. Ross, Stochastic processes, John Wiley, qualsiasi edizione.
• William, J. Stewart, Probability, Markov Chains, Queues, and Simulation: The Mathematical Basis of Performance Modeling
• J. Banks, J.S. Carson, B. Nelson, D. Nicol, Discrete-Event System Simulation, Prentice Hall
• OMNET++ User Manual – disponibile online su www.omnetpp.org
• Dispense usate durante il corso
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame consiste in due prove separate, una per ciascuna delle due parti del corso.
• La prima prova riguarda I modelli analitici delle reti di comunicazione: è escusivamente scritta e richiede la soluzione di alcuni problemi analoghi a quelli affrontati in aula (50% del voto finale)
• La seconda prova riguarda la simulazione delle reti di comunicazione: è composta di un test scritto a domande aperte su aspetti teorici e pratici della simulazione (30% del voto finale) e da una relazione scritta relativa ai progetti di simulazione di gruppo e alla sua discussione (20% del voto finale)
Per superare l’esame è necessario ottenere la sufficienza in ciascuna delle due prove.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2016/17
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