Der Simulator für Mobilfunknetze (SiMoNe) ist ein Software-Framework, mit dem Funknetze so realistisch wie möglich simuliert werden können. SiMoNe unterstützt u.a. die Funknetzplanungen und Simulation der gängigsten Mobilfunksysteme (GSM, LTE, 5G), die Simulation der Fahrzeugkommunikation (V2X) auf Grundlage des 802.11p Funkstandards und gerichtete Multi-Gigabit-Funkstrecken nach IEEE802.15.3d , die beispielsweise in drahtlosen Rechenzentren oder als Backhaul-Links verwendet werden. Das SiMoNe-Framework integriert dabei strahlenoptische Funkkanalprädiktionen (Raytracing), die Simulation der Bitübertragungsschickt einzelner Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Link Level Simulator) sowie die Nachbildung kompletter Mobilfunksysteme unter Betrachtung tausender Basisstationen und Mobilfunknutzer (System-Level Simulator).
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Beitrag zum Tag der Informatik 2021
Funkkanalprädiktion
Innerhalb des SiMoNe-Frameworks kommen drei Kanalprädiktoren zum Einsatz, die im Rahmen aktueller Projekte stetig weiterentwickelt werden. Für die schnelle großflächige Prädiktion kommt der Makro-Prädiktor zum Einsatz. Hiermit sind Prädiktionen u.a. mit dem Okumura-Hata-Ausbreitungsmodell möglich. Der FemtoPred ist ein strahlenoptischer Prädiktor (Raytracer) mit dem Funkkanalprädiktionen unter Beachtung der 3D Gebäudedaten, Antennendiagrammen und Materialeigenschaften möglich sind. Für hoch dynamische Funknetze von bewegten Teilnehmern kommt der so genannte Mobility-Prädiktor (MobPred) zum Einsatz. Der MobPred ist ein hoch optimierter Raytracer mit dem strahlenoptische Pfadverlustprädiktionen für Ad-hoc-Netzwerke in Echtzeit möglich sind.
Link Level Simulator
Der Link Level Simulator in SiMoNe ermöglicht die detaillierte Simulation der Bitübertragungsschicht eines Kommunikationssystems. Dabei verfolgen wir einen universellen und vollständig parametrierten Ansatz, der eine große Zahl von Codier- und Modulationsverfahren, realistische Modelle von Mobilfunkkanälen bis hin zu Bauteileigenschaften im Sender und Empfänger berücksichtigt. Entstanden ist der Link Level Simulator im Rahmen der Forschungsprojekte TERAPOD, ThoR und meteracom. Er ist IEEE 802.15.3d konform und legt zurzeit einen Schwerpunkt auf die Simulation der Bitfehlerwahrscheinlichkeit von Einzelträgerverfahren für die THz Kommunikation. Signalformen und Simulationsergebnisse können auf vielfältige Art und Weise visualisiert werden, wie beispielweise in Augendiagrammen, I-/Q-Diagrammen oder Leistungsspektren.
System Level Simulator
SiMoNe unterstützt System-Level Simulationen von unbegrenzt vielen Nutzern und Basisstationen entlang eines festen Zeitraster. Üblich ist hier eine Zeitauflösung von 100 ms. Damit ist die realistische zeitvariante Nachbildung von kompletten Mobilfunknetzen möglich. Für die Nutzerbewegungen stehen diverse Mobilitätsmodelle zur Auswahl, u.a. Fußgänger, Autos, Züge oder Drohnen. Der Datenverkehr zwischen Nutzern und Mobilfunkstationen wird dabei stochastisch modelliert auf Basis diverse Datenmodelle. Als Nutzeranwendungen stehen u.a. Telefonie, Videostream oder FTP-Datenverkehr zur Auswahl. Die Mobilfunkverbindung inkl. Zellwechsel wird entsprechend des gewünschten Funkstandards nachgebildet (GSM, LTE, 5G) wobei der Funkkanal strahlenoptisch prädiziert wird.
Seit dem 01.11.2021 verweisen wissenschaftliche Veröffentlichungen auf die verwendete SiMoNe Softwareversion. Versionsänderungen können den folgenden Changelogs entnommen werden:
SiMoNe Release Notes
Release v2021.01, 25.09.2021
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Release v2022.01, 21.02.2022
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Release v2022.02, 10.06.2022
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Release v2023.01, 19.10.2023
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Kontakt
ifn-simone(at)tu-braunschweig.de
Weiterführende Veröffentlichungen
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N. Grupe, Realistic Simulation for Vehicular Communication Scenarios using a Deterministic Channel Model (Mitteilungen aus dem Institut für Nachrichtentechnik der Technischen Univeristät Braunschweig 74). Düren: Shaker, Jun. 2023.
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D. M. Rose, J. Baumgarten, S. Hahn and T. Kurner, "SiMoNe - Simulator for Mobile Networks: System-Level Simulations in the Context of Realistic Scenarios," 2015 IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2015, pp. 1-7, doi: 10.1109/VTCSpring.2015.7146084.
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J. Nuckelt, T. Abbas, F. Tufvesson, C. Mecklenbrauker, L. Bernado and T. Kurner, "Comparison of Ray Tracing and Channel-Sounder Measurements for Vehicular Communications," 2013 IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2013, pp. 1-5, doi: 10.1109/VTCSpring.2013.6692484.
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