5G ve 5G-ötesi sistemlerde ağ dilimleme için simülasyon ortamlarının karşılaştırmalı değerlendirmesi
A comparative evaluation of simulation environments for network slicing in 5G and beyond 5G systems
- Tez No: 1006362
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS ÖZEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Beşinci nesil (5G) ve 5G ötesi sistemler, sıkı gecikme, güvenilirlik ve kapasite kısıtlamaları altında heterojen hizmet sınıflarını (Gelişmiş Hareketli Geniş Bant, Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim ve Kitlesel Makine Tipi İletişim) karşılamak için ağ dilimleme teknolojisine dayanmaktadır. Büyük ölçekli saha denemeleri maliyetli ve riskli olduğundan, bu tez, uçtan uca davranış, kaynak izolasyonu, orkestrasyon dinamikleri ve katmanlar arası etkileşimler açısından yerleşik çerçeveleri organize edip analiz ederek dilimlemenin simülasyon tabanlı değerlendirmesini incelemektedir. Çalışma, radyo ve çekirdek doğruluğu, gerçek zamanlı emülasyon için Simu5G (OMNeT++/INET üzerinde), hareketlilik ve arızalar altında topoloji ve senaryo (what-if) analizi için YAFS, DAG tabanlı (Yönlendirilmiş Döngüsüz Grafik) MEC (Çoklu Erişim Kenar Bilişim) yerleştirme ve durum bilgisini koruyan geçiş için iFogSim, temel ağ yığını olarak INET ve sanal ağ gömme, kaynak tahsisi çalışmaları için Virne'ye odaklanmaktadır. Bu araçlar birlikte, kablolu ve kablosuz yolların, hareketlilik ve yerleştirme seçimlerinin dilimleme senaryolarında uçtan uca performansı ve ölçeklenebilirliği nasıl etkilediğini göstermektedir. Tez, ilk olarak araç yeteneklerini dilimleme sorunlarıyla RAN, çekirdek, kenar kapsama alanı, dilim izolasyonu, gözlemlenebilirlik, döngü içi yapay zekâ (AI in-the-loop), ölçeklenebilirlik) eşleştirmektedir, buna ek olarak önceki çalışmalarda ve vaka analizlerinde gözlemlenen karakteristik güçlü ve zayıf yönleri belgelemektedir. Örneğin, Simu5G/INET ayrıntılı radyo/çekirdek davranışını destekler ve gerçek zamanlı emülasyon yoluyla kapalı döngü deneyleri sağlarken, YAFS dinamik arızalar ve kullanıcı hareketliliği için esneklik göstermektedir, ancak yerel 5G radyo yönetimi bulunmamaktadır. iFogSim gecikmeye duyarlı uygulamaları DAG'ler olarak modeller ve yerleştirme/göç dengelerini yakamakta, ancak çok büyük IoT ölçeklerinde ölçeklenebilirlik sınırlarıyla karşı karşıya kalmaktadır. Virne, ağ gömme ve optimizasyon hedeflerini (kabul oranı, gecikme, hesaplama süresi) hedefler ve yukarıdakileri tahsis merkezli değerlendirme ile tamamlamaktadır. Bu organizasyon temelinde, tez kalıcı zorlukları analiz etmektedir: (i) aşırı ek yük olmadan ölçeklenen etki alanı arası izleme; (ii) çekişme/enerji kısıtlamaları altında gerçekçi MEC yerleştirme ve durum bilgili (stateful) geçiş/göç; (iii) ideal izolasyonun ötesinde güvenlik/kullanılabilirlik modellemesi ve (iv) stokastik dinamikleri ve hareketliliğini yansıtan performans gerçekçiliği. Bu zorluklar, mmWave ve THz'de doğruluk arttığında veya modellerin katmanlar arası etkileri yakalaması gerektiğinde belirgin olarak ortaya çıkmakta; literatürdeki deneyler, daha yüksek frekanslı kanalların ve hareketliliğin mevcut modellerdeki varsayımları bozabileceğini ve katmanlar arası modellemenin, daha yüksek hesaplama maliyetine rağmen, izole katman yaklaşımlarından daha doğru gecikme/paket kaybı tahminleri sağladığını göstermektedir. Tezde 6G odaklı simülatör ihtiyaçları çıkarılmıştır: akıllı ışın şekillendirme ile doğru THz ve ultra yüksek frekans yayılımı, aşırı ölçekli devasa IoT, milisaniyenin altında URLLC, çoklu alan orkestrasyonu ve AI in-the-loop ve uyarlanabilir, hız sınırlı gözlemlenebilirlik için yerel, hafif API'ler. Tez, modüler 6G genişletmeleri ve telemetri entegrasyon noktaları için önerilerde bulunmaktadır. Bu önerilerin yeni nesil ağlarda dilimleme için simülasyon odaklı tasarım, optimizasyon ve doğrulamayı hızlandırabileceği değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
Fifth generation (5G) and beyond 5G systems depend on network slicing to satisfy heterogeneous service classes (Enhanced Mobile Broadband, Ultra Reliable Low Latency Communications, and Massive Machine-Type Communications) under strict latency, reliability and capacity constraints. Because large-scale field trials are costly and risky, this thesis investigates simulation-based evaluation of slicing by organizing and analyzing established frameworks with respect to end-to-end behavior, resource isolation, orchestration dynamics, and cross-layer interactions. The work focuses on Simu5G (on OMNeT++/INET) for radio plus core fidelity and real-time emulation, YAFS for topology and what-if analysis under mobility and failures, iFogSim for DAG-based (Directed Acyclic Graph) MEC (Multi-Access Edge Computing) placement and stateful migration, INET as the base networking stack, and Virne for virtual network embedding and resource allocation studies. Together, these tools illustrate how wired and wireless paths, mobility and placement choices affect end-to-end performance and scalability in slicing scenarios. The thesis first maps tool capabilities to slicing concerns RAN, core, edge coverage, slice isolation, observability, AI in-the-loop, scalability and documents characteristic strengths and limits observed in prior studies and case analyses. For instance, Simu5G/INET supports detailed radio/core behavior and enables closed-loop experiments via real-time emulation, while YAFS demonstrates flexibility for dynamic failures and user mobility but lacks native 5G radio management; iFogSim models latency-sensitive applications as DAGs and captures placement/migration trade-offs, yet faces scalability limits at very large IoT scales. Virne targets network embedding and optimization objectives (acceptance rate, latency, compute time), complementing the above with allocation-centric evaluation. Building on this organization, the thesis analyzes persistent challenges: (i) cross-domain monitoring that scales without excessive overhead; (ii) realistic MEC placement and stateful migration under contention/energy constraints; (iii) security/availability modeling beyond ideal isolation; and (iv) performance realism that reflects stochastic dynamics and mobility. These challenges appear prominently when fidelity increases at mmWave and THz or when models must capture cross-layer effects; experiments in the literature show that higher-frequency channels and mobility can break assumptions in existing models and that cross-layer modeling yields more accurate latency/packet-loss predictions than isolated-layer approaches, albeit at higher computational cost. Finally, the thesis identifies 6G oriented needs for simulators: accurate THz and ultra-high frequency propagation with intelligent beamforming, extreme-scale massive IoT, sub-millisecond URLLC, multi-domain orchestration, and native, lightweight APIs for AI in-the-loop and adaptive, rate-limited observability. Recent modularization efforts in Simu5G/INET and ns-3 are promising, but substantial extensions are still required to maintain both scalability and realism at 6G scale. The thesis concludes with recommendations for modular 6G extensions and AI/telemetry hooks that can accelerate simulation-driven design, optimization, and validation of slicing in next-generation networks.
Benzer Tezler
- AI-enhanced dynamic preemptive resource allocation in next generation cellular networks
Yeni nesil hücresel ağlarda yapay zeka destekli dinamik öncelikli kaynak tahsisi
EGE ENGİN
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Gelecek nesil kablosuz ağlarda radyo erişim ağı dilimlemenin gecikme ve verim üzerindeki etkisinin incelenmesi
Analysis of radio access network slicing on latency and throughput in next-generation wireless networks
AYKUT ÇUBUKÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEREM KÜÇÜK
- 5G ve ötesi ağ dilimlemesinde makine öğrenmesi yöntemlerinin başarımının incelenmesi
Performance investigation of machine learning methods in 5G and beyond network slicing
ALPER ENDEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. BARIŞ YÜKSEKKAYA
- Mobil nesnelerin interneti için yeni nesil hücresel ağ tabanlı ağ dilimleme
Next generation cellular network based network slicing for the mobile internet of things
WAFA HAMDI
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BULUT
PROF. DR. ORHAN DAĞDEVİREN
- Gelecek nesil haberleşme sistemlerinde insansız hava araçları için kaynak yönetim teknikleri
Resource management techniques for unmanned aerial vehicles in next generation communication systems
UYGAR DEMİR
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK TOKER