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コンピュータネットワークの研究において、ネットワークシミュレーションとは、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、スイッチ、ノード、アクセスポイント、リンクなどのさまざまな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によって実現されます。[1]ほとんどのシミュレータは、離散イベントシミュレーションを使用して、状態変数が離散的な時点で変化するシステムをモデル化します。その後、ネットワークの動作と、ネットワークがサポートするさまざまなアプリケーションとサービスをテストラボで観察できます。環境のさまざまな属性を制御された方法で変更して、さまざまな条件下でネットワーク/プロトコルがどのように動作するかを評価することもできます。
ネットワークシミュレータ
ネットワーク シミュレーターは、コンピュータ ネットワークまたは無線通信ネットワークのパフォーマンスを予測できるソフトウェアプログラムです。通信ネットワークは、従来の分析方法ではシステムの動作を正確に把握するにはツールが複雑になっているため、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 ネットワークがデバイス、リンク、アプリケーションなどでモデル化され、ネットワークのパフォーマンスが報告されます。シミュレーターは、5G、モノのインターネット(IoT)、無線 LAN、モバイル アドホック ネットワーク、無線センサー ネットワーク、車両アドホック ネットワーク、コグニティブ無線ネットワーク、LTEなど、現在使用されている最も人気のあるテクノロジとネットワークをサポートしています。
シミュレーション
市販のシミュレーターのほとんどは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/構成は、ネットワーク (ノード、ルーター、スイッチ、リンク) とイベント (データ転送、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 レベルのメトリック、リンク メトリック、デバイス メトリックなどが含まれます。さらに、シミュレーションの観点でドリルダウンすると、トレースファイルも利用できます。トレース ファイルには、シミュレーションで発生したすべてのパケットとイベントが記録され、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、離散イベント シミュレーションを使用します。このシミュレーションでは、保留中の「イベント」のリストが保存され、それらのイベントが順番に処理され、一部のイベントが将来のイベントをトリガーします。たとえば、あるノードにパケットが到着すると、そのパケットが下流のノードに到着するとイベントがトリガーされます。
ネットワークエミュレーション
ネットワーク エミュレーションを使用すると、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) に導入して、実際のネットワークの動作を模倣するようにパケット フローを変更することができます。実際のトラフィックはシミュレーターを通過し、シミュレーション内のオブジェクトの影響を受ける可能性があります。
一般的な方法は、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 (仮想ネットワークがシミュレートされる場所) に送信されることです。実際のパケットは、シミュレーション パケットに「変調」されます。シミュレーション パケットは、損失、エラー、遅延、ジッターなどの影響を受けた後、実際のパケットに復調され、これらのネットワーク効果が実際のパケットに転送されます。したがって、実際のパケットが実際のネットワークを通過しているように見えますが、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の一覧
利用できるネットワーク シミュレーターには、無料/オープン ソースと独自のものがあります。注目すべきオープン ソース ネットワーク シミュレーター/エミュレーターの例は次のとおりです。
注目すべき商用ネットワーク シミュレーターもいくつかあります。これらには次のものが含まれます。
- OPNET（リバーベッド）
- NetSim (Tetcos)。ソースコードは公開されており、NetSim Liteは学術機関や学生向けに無料でダウンロードできます。
ネットワークシミュレーターの用途
ネットワークシミュレーターは、コスト効率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、レイテンシ分析
- ネットワーク研究開発（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を参照しています）
- UHF / VHF /L バンド無線ベースのMANET無線、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/ドローン群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、研究開発。ほとんどの大学では、ハードウェア機器を購入するには費用がかかりすぎるため、教育/研究開発にネットワークシミュレータを使用しています。
ネットワークシミュレーターには、非常に単純なものから非常に複雑なものまで、さまざまなものがあります。最低限、ネットワークシミュレーターは、ユーザーが以下のことを行えるようにする必要があります。
- ネットワーク上のノードとそれらのノード間のリンクを指定してネットワークトポロジをモデル化する
- ノード間のアプリケーションフロー（トラフィック）をモデル化する
- スループット、レイテンシ、エラーなどのネットワークパフォーマンスメトリックを出力として提供する
- プロトコルとデバイス設計を評価する
- ドリルダウン分析とデバッグのために無線測定、パケット、イベントをログに記録します。
参照
参考文献
- ^ Wehrle, Klaus; Günes, Mesut; Gross, James (2010-09-22). ネットワークシミュレーションのモデリングとツール 。Springer Science & Business Media。ISBN 978-3-642-12331-3。