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[simgrid.git] / src / surf / network_ns3.cpp
index c6e2cce..6e84927 100644 (file)
-/* Copyright (c) 2007-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
+/* Copyright (c) 2007-2023. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
 
 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
+#include "simgrid/plugins/ns3.hpp"
+
+#include <random>
 #include <string>
 #include <unordered_set>
 
 #include "xbt/config.hpp"
+#include "xbt/str.h"
 #include "xbt/string.hpp"
 #include "xbt/utility.hpp"
 
+#include <ns3/application-container.h>
 #include <ns3/core-module.h>
 #include <ns3/csma-helper.h>
+#include <ns3/event-id.h>
 #include <ns3/global-route-manager.h>
 #include <ns3/internet-stack-helper.h>
 #include <ns3/ipv4-address-helper.h>
+#include <ns3/ipv4-global-routing-helper.h>
 #include <ns3/packet-sink-helper.h>
 #include <ns3/point-to-point-helper.h>
 
+#include "ns3/mobility-module.h"
+#include "ns3/wifi-module.h"
+
 #include "network_ns3.hpp"
 #include "ns3/ns3_simulator.hpp"
 
 #include "simgrid/kernel/routing/NetPoint.hpp"
+#include "simgrid/kernel/routing/NetZoneImpl.hpp"
+#include "simgrid/kernel/routing/WifiZone.hpp"
 #include "simgrid/plugins/energy.h"
 #include "simgrid/s4u/Engine.hpp"
 #include "simgrid/s4u/NetZone.hpp"
 #include "src/instr/instr_private.hpp" // TRACE_is_enabled(). FIXME: remove by subscribing tracing to the surf signals
+#include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
 #include "src/surf/surf_interface.hpp"
-#include "src/surf/xml/platf_private.hpp"
-#include "surf/surf.hpp"
-
-XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(ns3, surf, "Logging specific to the SURF network ns-3 module");
+#include "src/surf/xml/platf_private.hpp" // ClusterCreationArgs
 
-std::vector<std::string> IPV4addr;
+XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(res_ns3, res_network, "Network model based on ns-3");
 
 /*****************
  * Crude globals *
  *****************/
 
-extern std::map<std::string, SgFlow*> flow_from_sock;
+extern std::map<std::string, SgFlow*, std::less<>> flow_from_sock;
+extern std::map<std::string, ns3::ApplicationContainer, std::less<>> sink_from_sock;
 
 static ns3::InternetStackHelper stack;
-static ns3::NodeContainer nodes;
-static ns3::NodeContainer Cluster_nodes;
-static ns3::Ipv4InterfaceContainer interfaces;
 
-static int number_of_nodes = 0;
-static int number_of_clusters_nodes = 0;
-static int number_of_links = 1;
+static int number_of_links    = 1;
 static int number_of_networks = 1;
 
 simgrid::xbt::Extension<simgrid::kernel::routing::NetPoint, NetPointNs3> NetPointNs3::EXTENSION_ID;
 
+static std::string transformIpv4Address(ns3::Ipv4Address from)
+{
+  std::stringstream sstream;
+  sstream << from;
+  return sstream.str();
+}
+
 NetPointNs3::NetPointNs3()
 {
-  ns3_node_ = ns3::CreateObject<ns3::Node>(0);
   stack.Install(ns3_node_);
-  nodes.Add(ns3_node_);
-  node_num = number_of_nodes++;
+}
+
+static void resumeWifiDevice(ns3::Ptr<ns3::WifiNetDevice> device)
+{
+  device->GetPhy()->ResumeFromOff();
 }
 
 /*************
  * Callbacks *
  *************/
 
+static void zoneCreation_cb(simgrid::s4u::NetZone const& zone)
+{
+  auto const* wifizone = dynamic_cast<simgrid::kernel::routing::WifiZone*>(zone.get_impl());
+  if (wifizone == nullptr)
+    return;
+
+  /* wifi globals */
+  static ns3::WifiHelper wifi;
+#if NS3_MINOR_VERSION < 33
+  static ns3::YansWifiPhyHelper wifiPhy = ns3::YansWifiPhyHelper::Default();
+#else
+  static ns3::YansWifiPhyHelper wifiPhy;
+#endif
+  static ns3::YansWifiChannelHelper wifiChannel = ns3::YansWifiChannelHelper::Default();
+  static ns3::WifiMacHelper wifiMac;
+  static ns3::MobilityHelper mobility;
+
+#if NS3_MINOR_VERSION < 32
+  wifi.SetStandard(ns3::WIFI_PHY_STANDARD_80211n_5GHZ);
+#elif NS3_MINOR_VERSION < 36
+  wifi.SetStandard(ns3::WIFI_STANDARD_80211n_5GHZ);
+#else
+  wifi.SetStandard(ns3::WIFI_STANDARD_80211n);
+  wifiPhy.Set ("ChannelSettings", ns3::StringValue ("{0, 0, BAND_5GHZ, 0}"));
+#endif
+
+  std::string ssid = wifizone->get_name();
+  const char* mcs  = wifizone->get_property("mcs");
+  const char* nss  = wifizone->get_property("nss");
+  int mcs_value    = mcs ? atoi(mcs) : 3;
+  int nss_value    = nss ? atoi(nss) : 1;
+#if NS3_MINOR_VERSION < 30
+  xbt_assert(nss_value == 1 + (mcs_value / 8),
+             "On NS3 < 3.30, NSS value has to satisfy NSS == 1+(MCS/8) constraint. Bailing out");
+#endif
+  wifi.SetRemoteStationManager("ns3::ConstantRateWifiManager", "ControlMode", ns3::StringValue("HtMcs0"), "DataMode",
+                               ns3::StringValue("HtMcs" + std::to_string(mcs_value)));
+  wifiPhy.SetChannel(wifiChannel.Create());
+  wifiPhy.Set("Antennas", ns3::UintegerValue(nss_value));
+  wifiPhy.Set("MaxSupportedTxSpatialStreams", ns3::UintegerValue(nss_value));
+  wifiPhy.Set("MaxSupportedRxSpatialStreams", ns3::UintegerValue(nss_value));
+#if NS3_MINOR_VERSION > 33
+  wifiPhy.Set("ChannelWidth", ns3::UintegerValue(40));
+#endif
+  wifiMac.SetType("ns3::ApWifiMac", "Ssid", ns3::SsidValue(ssid));
+
+  mobility.SetMobilityModel("ns3::ConstantPositionMobilityModel");
+  ns3::Ptr<ns3::ListPositionAllocator> positionAllocS = ns3::CreateObject<ns3::ListPositionAllocator>();
+  positionAllocS->Add(ns3::Vector(0, 0, 255 * 100 * number_of_networks + 100 * number_of_links));
+
+  ns3::NetDeviceContainer netDevices;
+  NetPointNs3* access_point_netpoint_ns3 = wifizone->get_access_point()->extension<NetPointNs3>();
+
+  ns3::Ptr<ns3::Node> access_point_ns3_node = access_point_netpoint_ns3->ns3_node_;
+  ns3::NodeContainer nodes                  = {access_point_ns3_node};
+  std::vector<NetPointNs3*> hosts_netpoints = {access_point_netpoint_ns3};
+  netDevices.Add(wifi.Install(wifiPhy, wifiMac, access_point_ns3_node));
+
+  wifiMac.SetType("ns3::StaWifiMac", "Ssid", ns3::SsidValue(ssid), "ActiveProbing", ns3::BooleanValue(false));
+
+  NetPointNs3* station_netpoint_ns3    = nullptr;
+  ns3::Ptr<ns3::Node> station_ns3_node = nullptr;
+  double distance;
+  double angle    = 0;
+  auto nb_stations = static_cast<double>(wifizone->get_all_hosts().size() - 1);
+  double step     = 2 * M_PI / nb_stations;
+  for (const auto* station_host : wifizone->get_all_hosts()) {
+    station_netpoint_ns3 = station_host->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>();
+    if (station_netpoint_ns3 == access_point_netpoint_ns3)
+      continue;
+    hosts_netpoints.push_back(station_netpoint_ns3);
+    distance = station_host->get_property("wifi_distance") ? atof(station_host->get_property("wifi_distance")) : 10.0;
+    positionAllocS->Add(ns3::Vector(distance * std::cos(angle), distance * std::sin(angle),
+                                    255 * 100 * number_of_networks + 100 * number_of_links));
+    angle += step;
+    station_ns3_node = station_netpoint_ns3->ns3_node_;
+    nodes.Add(station_ns3_node);
+    netDevices.Add(wifi.Install(wifiPhy, wifiMac, station_ns3_node));
+  }
+
+  const char* start_time = wifizone->get_property("start_time");
+  int start_time_value   = start_time ? atoi(start_time) : 0;
+  for (uint32_t i = 0; i < netDevices.GetN(); i++) {
+    ns3::Ptr<ns3::WifiNetDevice> device = ns3::StaticCast<ns3::WifiNetDevice>(netDevices.Get(i));
+    device->GetPhy()->SetOffMode();
+    ns3::Simulator::Schedule(ns3::Seconds(start_time_value), &resumeWifiDevice, device);
+  }
+
+#if NS3_MINOR_VERSION < 33
+  // This fails with "The channel width does not uniquely identify an operating channel" on v3.34,
+  // so we specified the ChannelWidth of wifiPhy to 40, above, when creating wifiPhy with v3.34 and higher
+  ns3::Config::Set("/NodeList/*/DeviceList/*/$ns3::WifiNetDevice/Phy/ChannelWidth", ns3::UintegerValue(40));
+#endif
+
+  mobility.SetPositionAllocator(positionAllocS);
+  mobility.Install(nodes);
+  ns3::Ipv4AddressHelper address;
+  std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
+  address.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
+  XBT_DEBUG("\tInterface stack '%s'", addr.c_str());
+  ns3::Ipv4InterfaceContainer addresses = address.Assign(netDevices);
+  for (unsigned int i = 0; i < hosts_netpoints.size(); i++) {
+    hosts_netpoints[i]->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(i));
+  }
+
+  if (number_of_links == 255) {
+    xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
+    number_of_links = 1;
+    number_of_networks++;
+  } else {
+    number_of_links++;
+  }
+  /* in theory we can compute the routing table only only once at the platform seal
+   *  however put it here since or platform_created signal is called before the seal right now */
+  ns3::Ipv4GlobalRoutingHelper::RecomputeRoutingTables();
+}
+
 static void clusterCreation_cb(simgrid::kernel::routing::ClusterCreationArgs const& cluster)
 {
-  for (int const& i : *cluster.radicals) {
-    // Routers don't create a router on the other end of the private link by themselves.
-    // We just need this router to be given an ID so we create a temporary NetPointNS3 so that it gets one
-    NetPointNs3* host_dst = new NetPointNs3();
+  ns3::NodeContainer Nodes;
+
+  xbt_assert(cluster.topology == simgrid::kernel::routing::ClusterTopology::FLAT,
+             "NS-3 is supported only by flat clusters. Do not use with other topologies");
 
+  for (int const& i : cluster.radicals) {
     // Create private link
-    std::string host_id   = cluster.prefix + std::to_string(i) + cluster.suffix;
-    NetPointNs3* host_src = simgrid::s4u::Host::by_name(host_id)->pimpl_netpoint->extension<NetPointNs3>();
-    xbt_assert(host_src, "Cannot find a ns-3 host of name %s", host_id.c_str());
+    std::string host_id = cluster.prefix + std::to_string(i) + cluster.suffix;
+    auto const* src     = simgrid::s4u::Host::by_name(host_id)->get_netpoint();
+    auto const* dst     = simgrid::s4u::Engine::get_instance()->netpoint_by_name_or_null(cluster.router_id);
+    xbt_assert(dst != nullptr, "No router named %s", cluster.router_id.c_str());
 
-    // Any ns-3 route is symmetrical
-    ns3_add_link(host_src, host_dst, cluster.bw, cluster.lat);
+    ns3_add_direct_route(src, dst, cluster.bw, cluster.lat, cluster.sharing_policy); // Any ns-3 route is symmetrical
 
-    delete host_dst;
+    // Also add the host to the list of hosts that will be connected to the backbone
+    Nodes.Add(src->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_);
   }
 
-  //Create link backbone
-  ns3_add_cluster(cluster.id.c_str(), cluster.bb_bw, cluster.bb_lat);
+  // Create link backbone
+
+  xbt_assert(Nodes.GetN() <= 65000, "Cluster with ns-3 is limited to 65000 nodes");
+  ns3::CsmaHelper csma;
+  csma.SetChannelAttribute("DataRate",
+                           ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(
+                               static_cast<uint64_t>(cluster.bb_bw * 8)))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
+  csma.SetChannelAttribute("Delay", ns3::TimeValue(ns3::Seconds(cluster.bb_lat)));
+  ns3::NetDeviceContainer devices = csma.Install(Nodes);
+  XBT_DEBUG("Create CSMA");
+
+  std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
+  XBT_DEBUG("Assign IP Addresses %s to CSMA.", addr.c_str());
+  ns3::Ipv4AddressHelper ipv4;
+  ipv4.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
+  ipv4.Assign(devices);
+
+  if (number_of_links == 255) {
+    xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
+    number_of_links = 1;
+    number_of_networks++;
+  } else {
+    number_of_links++;
+  }
 }
 
-static void routeCreation_cb(bool symmetrical, simgrid::kernel::routing::NetPoint* src,
-                             simgrid::kernel::routing::NetPoint* dst, simgrid::kernel::routing::NetPoint* gw_src,
-                             simgrid::kernel::routing::NetPoint* gw_dst,
-                             std::vector<simgrid::kernel::resource::LinkImpl*> const& link_list)
+static void routeCreation_cb(bool symmetrical, const simgrid::kernel::routing::NetPoint* src,
+                             const simgrid::kernel::routing::NetPoint* dst,
+                             const simgrid::kernel::routing::NetPoint* /*gw_src*/,
+                             const simgrid::kernel::routing::NetPoint* /*gw_dst*/,
+                             std::vector<simgrid::kernel::resource::StandardLinkImpl*> const& link_list)
 {
+  /* ignoring routes from StarZone, not supported */
+  if (not src || not dst)
+    return;
+
   if (link_list.size() == 1) {
-    simgrid::kernel::resource::LinkNS3* link = static_cast<simgrid::kernel::resource::LinkNS3*>(link_list[0]);
+    auto const* link = static_cast<simgrid::kernel::resource::LinkNS3*>(link_list[0]);
 
-    XBT_DEBUG("Route from '%s' to '%s' with link '%s' %s", src->get_cname(), dst->get_cname(), link->get_cname(),
+    XBT_DEBUG("Route from '%s' to '%s' with link '%s' %s %s", src->get_cname(), dst->get_cname(), link->get_cname(),
+              (link->get_sharing_policy() == simgrid::s4u::Link::SharingPolicy::WIFI ? "(wifi)" : "(wired)"),
               (symmetrical ? "(symmetrical)" : "(not symmetrical)"));
 
-    //   XBT_DEBUG("src (%s), dst (%s), src_id = %d, dst_id = %d",src,dst, src_id, dst_id);
     XBT_DEBUG("\tLink (%s) bw:%fbps lat:%fs", link->get_cname(), link->get_bandwidth(), link->get_latency());
 
-    // create link ns3
-    NetPointNs3* host_src = src->extension<NetPointNs3>();
-    NetPointNs3* host_dst = dst->extension<NetPointNs3>();
-
-    xbt_assert(host_src != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", src->get_cname());
-    xbt_assert(host_dst != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", dst->get_cname());
-
-    ns3_add_link(host_src, host_dst, link->get_bandwidth(), link->get_latency());
+    ns3_add_direct_route(src, dst, link->get_bandwidth(), link->get_latency(), link->get_sharing_policy());
   } else {
     static bool warned_about_long_routes = false;
 
@@ -122,86 +276,131 @@ static void routeCreation_cb(bool symmetrical, simgrid::kernel::routing::NetPoin
   }
 }
 
-/* Create the ns3 topology based on routing strategy */
-static void postparse_cb()
-{
-  IPV4addr.shrink_to_fit();
-
-  ns3::GlobalRouteManager::BuildGlobalRoutingDatabase();
-  ns3::GlobalRouteManager::InitializeRoutes();
-}
-
 /*********
  * Model *
  *********/
 void surf_network_model_init_NS3()
 {
-  xbt_assert(surf_network_model == nullptr, "Cannot set the network model twice");
-
-  surf_network_model = new simgrid::kernel::resource::NetworkNS3Model();
+  auto net_model = std::make_shared<simgrid::kernel::resource::NetworkNS3Model>("NS3 network model");
+  auto* engine   = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
+  engine->add_model(net_model);
+  engine->get_netzone_root()->set_network_model(net_model);
 }
 
 static simgrid::config::Flag<std::string>
-    ns3_tcp_model("ns3/TcpModel", "The ns-3 tcp model can be : NewReno or Reno or Tahoe", "default");
+    ns3_tcp_model("ns3/TcpModel", "The ns-3 tcp model can be: NewReno or Reno or Tahoe", "default");
+static simgrid::config::Flag<std::string> ns3_seed(
+    "ns3/seed",
+    "The random seed provided to ns-3. Either 'time' to seed with time(), blank to not set (default), or a number.", "",
+    [](const std::string& val) {
+      if (val.length() == 0)
+        return;
+      if (strcasecmp(val.c_str(), "time") == 0) {
+        std::default_random_engine prng(time(nullptr));
+        ns3::RngSeedManager::SetSeed(static_cast<uint32_t>(prng()));
+        ns3::RngSeedManager::SetRun(static_cast<uint64_t>(prng()));
+      } else {
+        auto v = static_cast<int>(xbt_str_parse_int(
+            val.c_str(), "Invalid value for option ns3/seed. It must be either 'time', a number, or left empty."));
+        ns3::RngSeedManager::SetSeed(v);
+        ns3::RngSeedManager::SetRun(v);
+      }
+    });
 
 namespace simgrid {
-namespace kernel {
-namespace resource {
+namespace kernel::resource {
 
-NetworkNS3Model::NetworkNS3Model() : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL)
+NetworkNS3Model::NetworkNS3Model(const std::string& name) : NetworkModel(name)
 {
   xbt_assert(not sg_link_energy_is_inited(),
              "LinkEnergy plugin and ns-3 network models are not compatible. Are you looking for Ecofen, maybe?");
 
-  all_existing_models.push_back(this);
-
   NetPointNs3::EXTENSION_ID = routing::NetPoint::extension_create<NetPointNs3>();
 
-  ns3_initialize(ns3_tcp_model.get().c_str());
+  ns3::Config::SetDefault("ns3::TcpSocket::SegmentSize", ns3::UintegerValue(1000));
+  ns3::Config::SetDefault("ns3::TcpSocket::DelAckCount", ns3::UintegerValue(1));
+  ns3::Config::SetDefault("ns3::TcpSocketBase::Timestamp", ns3::BooleanValue(false));
+
+  if (auto const& TcpProtocol = ns3_tcp_model.get(); TcpProtocol == "default") {
+    /* nothing to do */
+
+  } else if (TcpProtocol == "Reno" || TcpProtocol == "NewReno" || TcpProtocol == "Tahoe") {
+    XBT_INFO("Switching Tcp protocol to '%s'", TcpProtocol.c_str());
+    ns3::Config::SetDefault("ns3::TcpL4Protocol::SocketType", ns3::StringValue("ns3::Tcp" + TcpProtocol));
+
+  } else {
+    xbt_die("The ns3/TcpModel must be: NewReno or Reno or Tahoe");
+  }
 
   routing::NetPoint::on_creation.connect([](routing::NetPoint& pt) {
     pt.extension_set<NetPointNs3>(new NetPointNs3());
-    XBT_VERB("SimGrid's %s is known as node %d within ns-3", pt.get_cname(), pt.extension<NetPointNs3>()->node_num);
+    XBT_VERB("Declare SimGrid's %s within ns-3", pt.get_cname());
   });
-  surf::on_cluster.connect(&clusterCreation_cb);
 
-  s4u::on_platform_created.connect(&postparse_cb);
-  s4u::NetZone::on_route_creation.connect(&routeCreation_cb);
+  s4u::Engine::on_platform_created_cb([]() {
+    /* Create the ns3 topology based on routing strategy */
+    ns3::GlobalRouteManager::DeleteGlobalRoutes(); // just in case this callback is called twice
+    ns3::GlobalRouteManager::BuildGlobalRoutingDatabase();
+    ns3::GlobalRouteManager::InitializeRoutes();
+  });
+  routing::on_cluster_creation.connect(&clusterCreation_cb);
+  routing::NetZoneImpl::on_route_creation.connect(&routeCreation_cb);
+  s4u::NetZone::on_seal_cb(&zoneCreation_cb);
 }
 
-NetworkNS3Model::~NetworkNS3Model() {
-  IPV4addr.clear();
+NetworkNS3Model::~NetworkNS3Model()
+{
+  ns3::Simulator::Destroy();
+}
+
+StandardLinkImpl* NetworkNS3Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
+{
+  xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "ns-3 links must use only 1 bandwidth.");
+  auto* link = new LinkNS3(name, bandwidths[0]);
+  link->set_model(this);
+  return link;
 }
 
-LinkImpl* NetworkNS3Model::create_link(const std::string& name, std::vector<double> bandwidths, double latency,
-                                       s4u::Link::SharingPolicy policy)
+StandardLinkImpl* NetworkNS3Model::create_wifi_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
 {
-  xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI links must use only 1 bandwidth.");
-  return new LinkNS3(this, name, bandwidths[0], latency);
+  auto* link = create_link(name, bandwidths);
+  link->set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy::WIFI, {});
+  return link;
 }
 
-Action* NetworkNS3Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
+Action* NetworkNS3Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate, bool /*streamed*/)
 {
+  xbt_assert(rate == -1,
+             "Communication over ns-3 links cannot specify a specific rate. Please use -1 as a value instead of %f.",
+             rate);
   return new NetworkNS3Action(this, size, src, dst);
 }
 
-double NetworkNS3Model::next_occuring_event(double now)
+double NetworkNS3Model::next_occurring_event(double now)
 {
-  double time_to_next_flow_completion;
-  XBT_DEBUG("ns3_next_occuring_event");
+  double time_to_next_flow_completion = 0.0;
+  XBT_DEBUG("ns3_next_occurring_event");
 
-  //get the first relevant value from the running_actions list
-  if (not get_started_action_set()->size() || now == 0.0)
+  // get the first relevant value from the running_actions list
+
+  // If there is no comms in NS-3, then we do not move it forward.
+  // We will synchronize NS-3 with SimGrid when starting a new communication.
+  // (see NetworkNS3Action::NetworkNS3Action() for more details on this point)
+  if (get_started_action_set()->empty() || now == 0.0)
     return -1.0;
-  else
-    do {
-      ns3_simulator(now);
-      time_to_next_flow_completion = ns3::Simulator::Now().GetSeconds() - surf_get_clock();
-    } while(double_equals(time_to_next_flow_completion, 0, sg_surf_precision));
+
+  XBT_DEBUG("doing a ns3 simulation for a duration of %f", now);
+  ns3_simulator(now);
+  time_to_next_flow_completion = ns3::Simulator::Now().GetSeconds() - EngineImpl::get_clock();
+  // NS-3 stops as soon as a flow ends,
+  // but it does not process the other flows that may finish at the same (simulated) time.
+  // If another flow ends at the same time, time_to_next_flow_completion = 0
+  if (double_equals(time_to_next_flow_completion, 0, sg_surf_precision))
+    time_to_next_flow_completion = 0.0;
 
   XBT_DEBUG("min       : %f", now);
   XBT_DEBUG("ns3  time : %f", ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
-  XBT_DEBUG("surf time : %f", surf_get_clock());
+  XBT_DEBUG("surf time : %f", EngineImpl::get_clock());
   XBT_DEBUG("Next completion %f :", time_to_next_flow_completion);
 
   return time_to_next_flow_completion;
@@ -211,55 +410,51 @@ void NetworkNS3Model::update_actions_state(double now, double delta)
 {
   static std::vector<std::string> socket_to_destroy;
 
-  /* If there are no running flows, advance the ns-3 simulator and return */
-  if (get_started_action_set()->empty()) {
-
-    while(double_positive(now - ns3::Simulator::Now().GetSeconds(), sg_surf_precision))
-      ns3_simulator(now-ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
-
-    return;
-  }
-
-  std::string ns3_socket;
-  for (auto elm : flow_from_sock) {
-    ns3_socket                = elm.first;
-    SgFlow* sgFlow            = elm.second;
-    NetworkNS3Action * action = sgFlow->action_;
-    XBT_DEBUG("Processing socket %p (action %p)",sgFlow,action);
-    action->set_remains(action->get_cost() - sgFlow->sent_bytes_);
+  for (const auto& [ns3_socket, sgFlow] : flow_from_sock) {
+    NetworkNS3Action* action = sgFlow->action_;
+    XBT_DEBUG("Processing flow %p (socket %s, action %p)", sgFlow, ns3_socket.c_str(), action);
+    // Because NS3 stops as soon as a flow is finished, the other flows that ends at the same time may remains in an
+    // inconsistent state (i.e. remains_ == 0 but finished_ == false).
+    // However, SimGrid considers sometimes that an action with remains_ == 0 is finished.
+    // Thus, to avoid inconsistencies between SimGrid and NS3, set remains to 0 only when the flow is finished in NS3
+    double remains = action->get_cost() - sgFlow->sent_bytes_;
+    if (remains > 0)
+      action->set_remains(remains);
 
     if (TRACE_is_enabled() && action->get_state() == kernel::resource::Action::State::STARTED) {
       double data_delta_sent = sgFlow->sent_bytes_ - action->last_sent_;
 
-      std::vector<LinkImpl*> route = std::vector<LinkImpl*>();
-
-      action->src_->route_to(action->dst_, route, nullptr);
+      std::vector<StandardLinkImpl*> route;
+      action->get_src().route_to(&action->get_dst(), route, nullptr);
       for (auto const& link : route)
-        TRACE_surf_resource_set_utilization("LINK", "bandwidth_used", link->get_cname(), action->get_category(),
-                                            (data_delta_sent) / delta, now - delta, delta);
+        instr::resource_set_utilization("LINK", "bandwidth_used", link->get_cname(), action->get_category(),
+                                        data_delta_sent / delta, now - delta, delta);
 
       action->last_sent_ = sgFlow->sent_bytes_;
     }
 
-    if(sgFlow->finished_){
+    if ((sgFlow->finished_) && (remains <= 0)) { // finished_ should not become true before remains gets to 0, but it
+                                                 // sometimes does. Let's play safe, here.
       socket_to_destroy.push_back(ns3_socket);
-      XBT_DEBUG("Destroy socket %p of action %p", ns3_socket.c_str(), action);
-      action->finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
+      XBT_DEBUG("Destroy socket %s of action %p", ns3_socket.c_str(), action);
+      action->set_remains(0);
+      action->finish(Action::State::FINISHED);
     } else {
-      XBT_DEBUG("Socket %p sent %u bytes out of %u (%u remaining)", ns3_socket.c_str(), sgFlow->sent_bytes_,
+      XBT_DEBUG("Socket %s sent %u bytes out of %u (%u remaining)", ns3_socket.c_str(), sgFlow->sent_bytes_,
                 sgFlow->total_bytes_, sgFlow->remaining_);
     }
   }
 
   while (not socket_to_destroy.empty()) {
-    ns3_socket = socket_to_destroy.back();
+    std::string ns3_socket = socket_to_destroy.back();
     socket_to_destroy.pop_back();
     SgFlow* flow = flow_from_sock.at(ns3_socket);
-    if (XBT_LOG_ISENABLED(ns3, xbt_log_priority_debug)) {
-      XBT_DEBUG("Removing socket %p of action %p", ns3_socket.c_str(), flow->action_);
+    if (XBT_LOG_ISENABLED(res_ns3, xbt_log_priority_debug)) {
+      XBT_DEBUG("Removing socket %s of action %p", ns3_socket.c_str(), flow->action_);
     }
     delete flow;
     flow_from_sock.erase(ns3_socket);
+    sink_from_sock.erase(ns3_socket);
   }
 }
 
@@ -267,80 +462,105 @@ void NetworkNS3Model::update_actions_state(double now, double delta)
  * Resource *
  ************/
 
-LinkNS3::LinkNS3(NetworkNS3Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency)
-    : LinkImpl(model, name, nullptr)
+LinkNS3::LinkNS3(const std::string& name, double bandwidth) : StandardLinkImpl(name)
 {
   bandwidth_.peak = bandwidth;
-  latency_.peak   = latency;
-
-  s4u::Link::on_creation(this->piface_);
 }
 
 LinkNS3::~LinkNS3() = default;
 
-void LinkNS3::apply_event(profile::Event* event, double value)
+void LinkNS3::apply_event(profile::Event*, double)
 {
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
+
 void LinkNS3::set_bandwidth_profile(profile::Profile* profile)
 {
-  xbt_die("The ns-3 network model doesn't support bandwidth profiles");
+  xbt_assert(profile == nullptr, "The ns-3 network model doesn't support bandwidth profiles");
 }
+
 void LinkNS3::set_latency_profile(profile::Profile* profile)
 {
-  xbt_die("The ns-3 network model doesn't support latency profiles");
+  xbt_assert(profile == nullptr, "The ns-3 network model doesn't support latency profiles");
 }
 
+void LinkNS3::set_latency(double latency)
+{
+  latency_.peak = latency;
+}
+
+void LinkNS3::set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy policy, const s4u::NonLinearResourceCb& cb)
+{
+  sharing_policy_ = policy;
+}
 /**********
  * Action *
  **********/
 
 NetworkNS3Action::NetworkNS3Action(Model* model, double totalBytes, s4u::Host* src, s4u::Host* dst)
-    : NetworkAction(model, totalBytes, false), src_(src), dst_(dst)
+    : NetworkAction(model, *src, *dst, totalBytes, false)
 {
-  XBT_DEBUG("Communicate from %s to %s", src->get_cname(), dst->get_cname());
+  // ns-3 fails when src = dst, so avoid the problem by considering that communications are infinitely fast on the
+  // loopback that does not exists
+  if (src == dst) {
+    if (static bool warned = false; not warned) {
+      XBT_WARN("Sending from a host %s to itself is not supported by ns-3. Every such communication finishes "
+               "immediately upon startup.",
+               src->get_cname());
+      warned = true;
+    }
+    finish(Action::State::FINISHED);
+    return;
+  }
 
-  static int port_number = 1025; // Port number is limited from 1025 to 65 000
+  // If there is no other started actions, we need to move NS-3 forward to be sync with SimGrid
+  if (model->get_started_action_set()->size() == 1) {
+    while (double_positive(EngineImpl::get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds(), sg_surf_precision)) {
+      XBT_DEBUG("Synchronizing NS-3 (time %f) with SimGrid (time %f)", ns3::Simulator::Now().GetSeconds(),
+                EngineImpl::get_clock());
+      ns3_simulator(EngineImpl::get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
+    }
+  }
 
-  unsigned int node1 = src->pimpl_netpoint->extension<NetPointNs3>()->node_num;
-  unsigned int node2 = dst->pimpl_netpoint->extension<NetPointNs3>()->node_num;
+  static uint16_t port_number = 1;
 
-  ns3::Ptr<ns3::Node> src_node = src->pimpl_netpoint->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
-  ns3::Ptr<ns3::Node> dst_node = dst->pimpl_netpoint->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
+  ns3::Ptr<ns3::Node> src_node = get_ns3node_from_sghost(src);
+  ns3::Ptr<ns3::Node> dst_node = get_ns3node_from_sghost(dst);
 
-  xbt_assert(node2 < IPV4addr.size(), "Element %s is unknown to ns-3. Is it connected to any one-hop link?",
-             dst->pimpl_netpoint->get_cname());
-  std::string& addr = IPV4addr[node2];
+  const std::string& addr = dst->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ipv4_address_;
   xbt_assert(not addr.empty(), "Element %s is unknown to ns-3. Is it connected to any one-hop link?",
-             dst->pimpl_netpoint->get_cname());
+             dst->get_netpoint()->get_cname());
 
-  XBT_DEBUG("ns3: Create flow of %.0f Bytes from %u to %u with Interface %s", totalBytes, node1, node2, addr.c_str());
   ns3::PacketSinkHelper sink("ns3::TcpSocketFactory", ns3::InetSocketAddress(ns3::Ipv4Address::GetAny(), port_number));
-  sink.Install(dst_node);
+  ns3::ApplicationContainer apps = sink.Install(dst_node);
 
   ns3::Ptr<ns3::Socket> sock = ns3::Socket::CreateSocket(src_node, ns3::TcpSocketFactory::GetTypeId());
 
-  flow_from_sock.insert({transform_socket_ptr(sock), new SgFlow(totalBytes, this)});
+  XBT_DEBUG("Create socket %s for a flow of %.0f Bytes from %s to %s with Interface %s",
+            transform_socket_ptr(sock).c_str(), totalBytes, src->get_cname(), dst->get_cname(), addr.c_str());
 
-  sock->Bind(ns3::InetSocketAddress(port_number));
+  flow_from_sock.try_emplace(transform_socket_ptr(sock), new SgFlow(static_cast<uint32_t>(totalBytes), this));
+  sink_from_sock.try_emplace(transform_socket_ptr(sock), apps);
 
+  sock->Bind(ns3::InetSocketAddress(port_number));
   ns3::Simulator::ScheduleNow(&start_flow, sock, addr.c_str(), port_number);
 
-  port_number++;
-  xbt_assert(port_number <= 65000, "Too many connections! Port number is saturated.");
-
-  s4u::Link::on_communicate(*this, src, dst);
+  port_number = 1 + (port_number % UINT16_MAX);
+  if (port_number == 1)
+    XBT_WARN("Too many connections! Port number is saturated. Trying to use the oldest ports.");
 }
 
-void NetworkNS3Action::suspend() {
+void NetworkNS3Action::suspend()
+{
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
 
-void NetworkNS3Action::resume() {
+void NetworkNS3Action::resume()
+{
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
 
-std::list<LinkImpl*> NetworkNS3Action::links() const
+std::list<StandardLinkImpl*> NetworkNS3Action::get_links() const
 {
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
@@ -349,125 +569,65 @@ void NetworkNS3Action::update_remains_lazy(double /*now*/)
   THROW_IMPOSSIBLE;
 }
 
-} // namespace resource
-} // namespace kernel
-} // namespace simgrid
+} // namespace kernel::resource
 
-void ns3_simulator(double maxSeconds)
+ns3::Ptr<ns3::Node> get_ns3node_from_sghost(const simgrid::s4u::Host* host)
 {
-  if (maxSeconds > 0.0) // If there is a maximum amount of time to run
-    ns3::Simulator::Stop(ns3::Seconds(maxSeconds));
-  XBT_DEBUG("Start simulator for at most %fs (current time: %f)", maxSeconds, surf_get_clock());
-  ns3::Simulator::Run ();
+  xbt_assert(host->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>() != nullptr, "Please only use this function on ns-3 nodes");
+  return host->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
 }
+} // namespace simgrid
 
-// initialize the ns-3 interface and environment
-void ns3_initialize(std::string TcpProtocol)
+void ns3_simulator(double maxSeconds)
 {
-  //  tcpModel are:
-  //  "ns3::TcpNewReno"
-  //  "ns3::TcpReno"
-  //  "ns3::TcpTahoe"
-
-  ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpSocket::SegmentSize", ns3::UintegerValue (1000));
-  ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpSocket::DelAckCount", ns3::UintegerValue (1));
-  ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpSocketBase::Timestamp", ns3::BooleanValue (false));
-
-  if (TcpProtocol == "default") {
-    /* nothing to do */
-
-  } else if (TcpProtocol == "Reno") {
-    XBT_INFO("Switching Tcp protocol to '%s'", TcpProtocol.c_str());
-    ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpL4Protocol::SocketType", ns3::StringValue("ns3::TcpReno"));
-
-  } else if (TcpProtocol == "NewReno") {
-    XBT_INFO("Switching Tcp protocol to '%s'", TcpProtocol.c_str());
-    ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpL4Protocol::SocketType", ns3::StringValue("ns3::TcpNewReno"));
+  ns3::EventId id;
+  if (maxSeconds > 0.0) // If there is a maximum amount of time to run
+    id = ns3::Simulator::Schedule(ns3::Seconds(maxSeconds), &ns3::Simulator::Stop);
 
-  } else if (TcpProtocol == "Tahoe") {
-    XBT_INFO("Switching Tcp protocol to '%s'", TcpProtocol.c_str());
-    ns3::Config::SetDefault ("ns3::TcpL4Protocol::SocketType", ns3::StringValue("ns3::TcpTahoe"));
+  XBT_DEBUG("Start simulator for at most %fs (current time: %f)", maxSeconds, simgrid::kernel::EngineImpl::get_clock());
+  ns3::Simulator::Run();
+  XBT_DEBUG("Simulator stopped at %fs", ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
 
-  } else {
-    xbt_die("The ns3/TcpModel must be: NewReno or Reno or Tahoe");
-  }
+  if (maxSeconds > 0.0)
+    id.Cancel();
 }
 
-void ns3_add_cluster(const char* id, double bw, double lat) {
-  ns3::NodeContainer Nodes;
-
-  for (unsigned int i = number_of_clusters_nodes; i < Cluster_nodes.GetN(); i++) {
-    Nodes.Add(Cluster_nodes.Get(i));
-    XBT_DEBUG("Add node %u to cluster", i);
-  }
-  number_of_clusters_nodes = Cluster_nodes.GetN();
-
-  XBT_DEBUG("Add router %u to cluster", nodes.GetN() - Nodes.GetN() - 1);
-  Nodes.Add(nodes.Get(nodes.GetN()-Nodes.GetN()-1));
-
-  xbt_assert(Nodes.GetN() <= 65000, "Cluster with ns-3 is limited to 65000 nodes");
-  ns3::CsmaHelper csma;
-  csma.SetChannelAttribute("DataRate", ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(bw * 8))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
-  csma.SetChannelAttribute("Delay", ns3::TimeValue(ns3::Seconds(lat)));
-  ns3::NetDeviceContainer devices = csma.Install(Nodes);
-  XBT_DEBUG("Create CSMA");
-
-  std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
-  XBT_DEBUG("Assign IP Addresses %s to CSMA.", addr.c_str());
-  ns3::Ipv4AddressHelper ipv4;
-  ipv4.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
-  interfaces.Add(ipv4.Assign (devices));
-
-  if(number_of_links == 255){
-    xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
-    number_of_links = 1;
-    number_of_networks++;
-  }else{
-    number_of_links++;
-  }
-  XBT_DEBUG("Number of nodes in Cluster_nodes: %u", Cluster_nodes.GetN());
-}
-
-static std::string transformIpv4Address(ns3::Ipv4Address from)
+void ns3_add_direct_route(const simgrid::kernel::routing::NetPoint* src, const simgrid::kernel::routing::NetPoint* dst,
+                          double bw, double lat, simgrid::s4u::Link::SharingPolicy policy)
 {
-  std::stringstream sstream;
-  sstream << from ;
-  return sstream.str();
-}
+  ns3::Ipv4AddressHelper address;
+  ns3::NetDeviceContainer netA;
 
-void ns3_add_link(NetPointNs3* src, NetPointNs3* dst, double bw, double lat) {
-  ns3::PointToPointHelper pointToPoint;
+  // create link ns3
+  auto* host_src = src->extension<NetPointNs3>();
+  auto* host_dst = dst->extension<NetPointNs3>();
 
-  ns3::Ipv4AddressHelper address;
+  xbt_assert(host_src != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", src->get_cname());
+  xbt_assert(host_dst != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", dst->get_cname());
 
-  int srcNum = src->node_num;
-  int dstNum = dst->node_num;
+  xbt_assert(policy != simgrid::s4u::Link::SharingPolicy::WIFI,
+             "The wifi sharing policy is not supported for links. You want to use a wifi zone (see documentation).");
 
-  ns3::Ptr<ns3::Node> a = src->ns3_node_;
-  ns3::Ptr<ns3::Node> b = dst->ns3_node_;
+  ns3::PointToPointHelper pointToPoint;
 
-  XBT_DEBUG("\tAdd PTP from %d to %d bw:'%f Bps' lat:'%fs'", srcNum, dstNum, bw, lat);
-  pointToPoint.SetDeviceAttribute("DataRate",
-                                  ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(bw * 8))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
+  XBT_DEBUG("\tAdd PTP from %s to %s bw:'%f Bps' lat:'%fs'", src->get_cname(), dst->get_cname(), bw, lat);
+  pointToPoint.SetDeviceAttribute(
+      "DataRate",
+      ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(static_cast<uint64_t>(bw * 8)))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
   pointToPoint.SetChannelAttribute("Delay", ns3::TimeValue(ns3::Seconds(lat)));
 
-  ns3::NetDeviceContainer netA;
-  netA.Add(pointToPoint.Install (a, b));
+  netA.Add(pointToPoint.Install(host_src->ns3_node_, host_dst->ns3_node_));
 
   std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
   address.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
   XBT_DEBUG("\tInterface stack '%s'", addr.c_str());
-  interfaces.Add(address.Assign (netA));
 
-  if (IPV4addr.size() <= (unsigned)srcNum)
-    IPV4addr.resize(srcNum + 1);
-  IPV4addr[srcNum] = transformIpv4Address(interfaces.GetAddress(interfaces.GetN() - 2));
+  auto addresses = address.Assign(netA);
 
-  if (IPV4addr.size() <= (unsigned)dstNum)
-    IPV4addr.resize(dstNum + 1);
-  IPV4addr[dstNum] = transformIpv4Address(interfaces.GetAddress(interfaces.GetN() - 1));
+  host_src->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(0));
+  host_dst->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(1));
 
-  if (number_of_links == 255){
+  if (number_of_links == 255) {
     xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
     number_of_links = 1;
     number_of_networks++;