Este documento presenta un análisis y optimización del descargado de videos en dispositivos móviles. Integra las herramientas SPIN y ns-2 para realizar un análisis parametrizado dirigido por objetivos de escenarios de descarga de videos sobre TCP en entornos móviles sujetos a desconexiones. El enfoque propuesto reduce significativamente el tiempo de análisis al enfocarse sólo en simulaciones que cumplen los objetivos especificados.

1. Analysis and optimization of video downloadonmobiledeviesPedro Merino, Alberto SalmerónUniversidad de Málaga

2. ÍndiceIntroducciónVídeo sobre TCPAnálisis dirigido por objetivosCaso de estudio: análisis y optimizaciónConclusiones2

3. IntroducciónAnálisis de sistemas de redesCorrección y rendimientoObjetivos: ausencia de interbloqueos, throughput mínimo…Análisis parametrizado3

4. HerramientasModelchecking, simuladores de redesFormalismos y herramientas incompatiblesSoluciones: extensión de formalismos, transformación de modelos…4

5. Nuestro enfoqueIntegración de herramientas: SPIN y ns-2Análisis parametrizadoObjetivos (propiedades)SPIN genera y controla las simulaciones5

6. Trabajos relacionadosANSWER (Automated NS-2 WorkflowManagER)XML con declaración de variables y métricasSimulación completa de los escenariosComparativa gráfica de los resultados6

7. Vídeo sobre TCPPopularidad de servicios multimediaProtocolos específicos: RTP…Vídeo sobre TCP: YouTube…7

8. TCP para entornos móvilesDesafíos: degradación de la señal, cambios de celda, desconexiones…Freeze-TCP: recuperación rápida para desconexiones predeciblesRequiere cambios en el cliente TCP (móvil) e información de la capa física (cross-layer)8

9. Aplicación de ejemplo9

10. Análisis dirigido por objetivosAnálisis exhaustivo sobre escenario parametrizadoDemasiado costoso para ser prácticoUsar objetivos permite optimizar el análisisResultado: configuración iniciales que han cumplido los objetivos10

11. ObjetivosFórmulas lógicas con operadores temporalesEj: “una vez que el cliente esta en el estado playing, no vuelve al estado buffering” Conocer el resultado de una simulación puede hacer que otras no se tengan que ejecutarEj: “aumentar el buffer inicial en una simulación exitosa no afecta al resultado”11

12. Integración de herramientas12

13. Caso de estudioAnálisis y optimización de vídeo sobre TCP en entornos móviles ante desconexionesEscenario parametrizadoVariables: ventana TCP, segmento TCP, buffer inicial, aviso de desconexión, tiempo de desconexión13

14. Variables14

15. AnálisisQueremos evitar el rebufferingObjetivo: “simulaciones que lleguen al estado final, sin que vuelvan al estado stopped tras haber pasado por playing”Positivo: $status == 3Negativo: <> (playing && <> stopped)15

16. Resultados del análisis16

17. Resultados del análisis17

18. Tiempo de análisis2.4 veces más rápido usando objetivosGanancias dependientes del escenario y los objetivos18

19. OptimizaciónEscenario dinámicoCambio en las condiciones del enlace tras cada corte de conexiónReselección de parámetros TCP a partir de los resultados del análisis19

20. Resultados de la optimización20

21. ConclusionesAnálisis exhaustivo de escenarios parametrizadosOptimización mediante uso de objetivosIntegración de modelchecking y simulaciónOrientado a rendimiento21

22. Trabajos futurosInterfaz gráficaSoporte de otros lenguajes de propiedadesSoporte de procesadores multi-núcleoIntegración con otros simuladores o implementaciones reales22

23. ReferenciasHolzmann, G.J.: The SPIN Model Checker: Primer and Reference Manual. Addison-Wesley Professional (September 2003)The Network Simulator - ns-2: http://www.isi.edu/nsnam/ns/. (February 2010)Andreozzi, M.M., Stea, G., Vallati, C.: A frameworkforlarge-scalesimulations and output resultanalysiswith ns-2. In: Simutools ’09: Proceedings of the 2nd International ConferenceonSimulation Tools and Techniques, ICST, Brussels, Belgium, Belgium, ICST (InstituteforComputerSciences, Social-Informatics and TelecommunicationsEngineering) (2009) 1–7Goff, T., Moronski, J., Phatak, D., Gupta, V.: Freeze-TCP: a true end-to-end TCP enhancementmechanismformobileenvironments. In: INFOCOM 2000. NineteenthAnnualJointConference of the IEEE Computer and CommunicationsSocieties. Proceedings. IEEE. Volume 3. (Mar 2000) 1537–1545Merino, P., Salmerón, A.: Combining SPIN with ns-2 for protocol optimization. In: 17th International SPIN Workshop on Model Checking of Software, SPIN 2010. (2010) To appear23