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 download onmobiledevies Pedro Merino, Alberto Salmerón Universidad de Málaga

2. Índice Introducción Vídeo sobre TCP Análisis dirigido por objetivos Caso de estudio: análisis y optimización Conclusiones 2

3. Introducción Análisis de sistemas de redes Corrección y rendimiento Objetivos: ausencia de interbloqueos, throughput mínimo… Análisis parametrizado 3

4. Herramientas Modelchecking, simuladores de redes Formalismos y herramientas incompatibles Soluciones: extensión de formalismos, transformación de modelos… 4

5. Nuestro enfoque Integración de herramientas: SPIN y ns-2 Análisis parametrizado Objetivos (propiedades) SPIN genera y controla las simulaciones 5

6. Trabajos relacionados ANSWER (Automated NS-2 WorkflowManagER) XML con declaración de variables y métricas Simulación completa de los escenarios Comparativa gráfica de los resultados 6

7. Vídeo sobre TCP Popularidad de servicios multimedia Protocolos específicos: RTP… Vídeo sobre TCP: YouTube… 7

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

9. Aplicación de ejemplo 9

10. Análisis dirigido por objetivos Análisis exhaustivo sobre escenario parametrizado Demasiado costoso para ser práctico Usar objetivos permite optimizar el análisis Resultado: configuración iniciales que han cumplido los objetivos 10

11. Objetivos Fórmulas lógicas con operadores temporales Ej: “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 ejecutar Ej: “aumentar el buffer inicial en una simulación exitosa no afecta al resultado” 11

12. Integración de herramientas 12

13. Caso de estudio Análisis y optimización de vídeo sobre TCP en entornos móviles ante desconexiones Escenario parametrizado Variables: ventana TCP, segmento TCP, buffer inicial, aviso de desconexión, tiempo de desconexión 13

14. Variables 14

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

16. Resultados del análisis 16

17. Resultados del análisis 17

18. Tiempo de análisis 2.4 veces más rápido usando objetivos Ganancias dependientes del escenario y los objetivos 18

19. Optimización Escenario dinámico Cambio en las condiciones del enlace tras cada corte de conexión Reselección de parámetros TCP a partir de los resultados del análisis 19

20. Resultados de la optimización 20

21. Conclusiones Análisis exhaustivo de escenarios parametrizados Optimización mediante uso de objetivos Integración de modelchecking y simulación Orientado a rendimiento 21

22. Trabajos futuros Interfaz gráfica Soporte de otros lenguajes de propiedades Soporte de procesadores multi-núcleo Integración con otros simuladores o implementaciones reales 22

23. Referencias Holzmann, 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) 1–7 Goff, 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) 1537–1545 Merino, 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 appear 23