ネットワークシミュレーション - 百科事典

コンピュータネットワーク研究において、ネットワークシミュレーションは、ソフトウェアプログラムが実際のネットワークの動作を再現する技術です。これは、ルーター、スイッチ、ノード、アクセスポイント、リンクなど、異なるネットワークエンティティ間の相互作用を計算することで達成されます。ほとんどのシミュレーターは、時点ごとに状態変数が変化するシステムのモデル化を行うディスクリートイベントシミュレーションを使用しています。その結果、ネットワークとサポートする様々なアプリケーションおよびサービスの動作は、テストラボで観察でき、環境の様々な属性も制御された方法で変更して、ネットワーク/プロトコルが異なる条件下での動作を評価することができます。

ネットワークシミュレーター
ネットワークシミュレーターは、コンピュータネットワークや無線通信ネットワークの性能を予測できるソフトウェアプログラムです。伝統的な解析方法では通信ネットワークが非常に複雑で、システムの動作を正確に理解するのが難しいため、ネットワークシミュレーターが使用されます。シミュレーターでは、コンピュータネットワークはデバイス、リンク、アプリケーションなどでモデル化され、ネットワーク性能が報告されます。シミュレーターは、5G、モノレールのインターネット（IoT）、無線LAN、モバイルアドホックネットワーク、無線センサネットワーク、車載アドホックネットワーク、認識無線ネットワーク、LTEなどの最も人気のある技術およびネットワークに対応しています。

シミュレーション
ほとんどの商用シミュレーターはGUI駆動ですが、一部のネットワークシミュレーターはCLI駆動です。ネットワークモデル/設定は、ネットワーク（ノード、ルーター、スイッチ、リンク）およびイベント（データ送信、パケットエラーなど）を記述します。出力結果には、ネットワークレベルのメトリクス、リンクメトリクス、デバイスメトリクスなどが含まれます。さらに、シミュレーショントレースファイルに詳細に入ることができます。トレースファイルは、シミュレーション中に発生した全てのパケット、全てのイベントを記録し、分析に使用されます。ほとんどのネットワークシミュレーターは、待機中の「イベント」リストを保存し、それらのイベントを順番に処理するディスクリートイベントシミュレーションを使用しています。

ネットワークエミュレーション
ネットワークエミュレーションは、ユーザーが実際のデバイスやアプリケーションをテストネットワーク（シミュレートされた）に導入し、パケットフローを変更して、ライブネットワークの動作を模倣する方法です。ライブトラフィックはシミュレータを通過し、シミュレーション内のオブジェクトによって影響を受けます。

一般的な手法は、ライブアプリケーションからの実際のパケットがエミュレーションサーバー（バーチャルネットワークがシミュレートされている場所）に送信されることです。実際のパケットは「調整」され、シミュレーションパケットに変換されます。シミュレーションパケットは、損失、エラー、遅延、ジャitterなどの効果を経験した後、実際のパケットにデモダレーションされ、これによりネットワーク効果が実際のパケットに転移されます。つまり、実際のパケットが実際のネットワークを通過したかのように見えますが、実際にはシミュレートされたネットワークを通過しています。

エミュレーションは、展開前に通信ネットワークを検証するための設計段階で広く使用されています。

ネットワークシミュレーターリスト
無料/オープンソースおよびプロプライエタリネットワークシミュレーターが提供されています。注目に値するオープンソースネットワークシミュレーター/エミュレーターには、以下のようなものがあります：

nsシミュレーター
GloMoSim
SimGrid
また、いくつかの注目に値する商用ネットワークシミュレーターもあります。

ネットワークシミュレーターの使用
ネットワークシミュレーターは、次のようなコスト効果の高い方法を提供します。

5G、6Gのカバレッジ、容量、スループット、遅延の分析
ネットワークR&D（すべてのネットワーク研究論文の70%以上がネットワークシミュレーターを参照しています）
UHF/VHF/Lバンド無線に基づくMANETラジオ、動的TDMA MAC、PHY波形などの防衛アプリケーション
IoT、VANETシミュレーション
UAVネットワーク/ドローンスワーム通信シミュレーション
通信ネットワークのための機械学習
教育：オンラインコース、ラボ実験、R&D。ほとんどの大学は、ハードウェア機器を購入するよりもコストがかかるため、ネットワークシミュレーターを使用して教育/研究を行います
ネットワークシミュレーターは、非常に単純から非常に複雑までさまざまな種類があります。最低限、ネットワークシミュレーターはユーザーに以下の機能を提供する必要があります。

ネットワークトポロジーのモデル化、ネットワーク上のノードとそれらの間のリンクを指定
ノード間のアプリケーションフロー（トラフィック）のモデル化
スループット、遅延、エラーなどのネットワークパフォーマンスメトリクスを出力として提供
プロトコルおよびデバイス設計の評価
分析およびデバッグのための無線測定、パケットおよびイベントのログ

参考事項
ネットワークエミュレーション
トラフィック生成モデル