opnet實(shí)驗報告范例

　　OPNet仿真實(shí)驗報告

　　第一章 實(shí)驗任務(wù)

　　1.1 實(shí)驗一

　　– 設置一個(gè)仿真場(chǎng)景，假設PC有N臺，服務(wù)器有M臺，交換機和路由器根據N值進(jìn)行配置

　　– 當N=30，60，90和M=1時(shí)，設置仿真場(chǎng)景，配置連接設備，服務(wù)器配置FTP、TELNET、WWW、SNMP等服務(wù)，給出N不同取值時(shí)：

　　1）整個(gè)網(wǎng)絡(luò )平均延遲對比曲線(xiàn)圖

　　2）服務(wù)器與交換機鏈路的平均吞吐量對比曲線(xiàn)圖

　　3）服務(wù)器CPU負載變化對比曲線(xiàn)圖

　　– 當N=90，M分別取值1和2時(shí)，設置仿真場(chǎng)景，配置連接設備，服務(wù)器配置同上，給出M不同取值時(shí)：

　　1）整個(gè)網(wǎng)絡(luò )平均延遲對比曲線(xiàn)圖

　　2）服務(wù)器與交換機鏈路的平均吞吐量對比曲線(xiàn)圖

　　3）服務(wù)器CPU負載變化對比曲線(xiàn)圖。

　　1.2 實(shí)驗二

　　RIP協(xié)議的OPNET仿真分析

　　第二章 OPNET網(wǎng)絡(luò )建模及仿真方法

　　2.1 OPNET簡(jiǎn)介

　　OPNET是1986年由美國MIL3 Inc．(現在為OPNET Technologies Inc.)研制的，最初是用于軍事需要，但很快就發(fā)展成為一款商業(yè)化軟件，并成為目前世界上最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )仿真和開(kāi)發(fā)工具之一�，F在全球大約有2700個(gè)OPNET用戶(hù)，涉及企業(yè)、軍事、教育、銀行、保險等多個(gè)領(lǐng)域，被第三方權威機構評為“世界級網(wǎng)絡(luò )仿真軟件第一名”。作為商業(yè)軟件的OPNET價(jià)格非常昂貴，但它也提供了專(zhuān)門(mén)用于教育和科研的免費版本，如OPNET IT Guru。

　　OPNET支持面向對象的建模方式，并提供圖形化的編輯界面，更便于用戶(hù)使用；采用離散事件驅動(dòng)的模擬機理，使計算效率得到了很大提高；將基于包的分析方法和基于統計的數學(xué)建模方法結合起來(lái)，大大加快了仿真速度，而且可以得到更加細節化的模擬結果；在物件拼盤(pán)中，包含了詳盡的模型庫：路由器、交換機、服務(wù)器、客戶(hù)機、ATM設備、DSL設備等，還有其它廠(chǎng)商的配備，使OPNET在新網(wǎng)絡(luò )項目的設計以及對現有網(wǎng)絡(luò )的分析方面都有卓越表現；它為通信協(xié)議和路由算法的研究提供了與真實(shí)網(wǎng)絡(luò )相同的環(huán)境。此外，功能完善的結果分析器為網(wǎng)絡(luò )性能的分析提供了有效而又直觀(guān)的工具；提供了多種業(yè)務(wù)模擬方式；具有豐富的收集分析統計量，查看動(dòng)畫(huà)和調試等功能；它可以直接收集常用的各個(gè)網(wǎng)絡(luò )層次的性能統計參數，能夠方便地編制和輸出仿真報告。

　　目前OPNET的應用在國內還處于起步階段，因此OPNET具有很大的研究和應用價(jià)值。

　　2.2 OPNET仿真關(guān)鍵技術(shù)

　　2.2.1 層次化建模技術(shù)

　　0PNET采用層次化的建模技術(shù)，提供了三層建模機制：網(wǎng)絡(luò )模型、結點(diǎn)型和進(jìn)程模型。網(wǎng)絡(luò )模型為最上層，由可以嵌套的子網(wǎng)、通訊節點(diǎn)和在節點(diǎn)間進(jìn)行通信的鏈路組成，在這一層完成網(wǎng)絡(luò )拓撲和模型配置；進(jìn)程模型是最底層，用有限狀態(tài)機(FSM)來(lái)描述各個(gè)狀態(tài)和狀態(tài)間轉移關(guān)系，進(jìn)程模型是通信協(xié)議功能模擬以及與仿真有關(guān)的控制流行為實(shí)現的具體位置，其中FSM是用C語(yǔ)言描述的通信行為程序；結點(diǎn)模型定義結點(diǎn)的內部結構，由發(fā)信機模塊、接收機模塊、處理機模塊、隊列模塊及包流、統計線(xiàn)等連接組成。通過(guò)0PNET的網(wǎng)絡(luò )模型、結點(diǎn)模型和進(jìn)程模型三層建模機制建立起來(lái)的模型和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )、設備、協(xié)議層次完全對應，全面反映了網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)特性。網(wǎng)絡(luò )模型、結點(diǎn)模型和進(jìn)程模型分別在相應的項目編輯器、結點(diǎn)編輯器和進(jìn)程編輯器中完成。

　　本實(shí)驗就是從第一個(gè)層次進(jìn)行建模，從而完成仿真任務(wù)的。

　　2.2.2 離散事件仿真機制

　　0PNET采用基于離散事件驅動(dòng)的仿真機制。事件是指網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的變化。網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，模擬機進(jìn)行仿真，狀態(tài)不發(fā)生變化的時(shí)間段，不進(jìn)行仿真，即被跳過(guò)，因而仿真時(shí)間是離散的。每個(gè)仿真時(shí)間點(diǎn)上可以同時(shí)出現多個(gè)事件，事件的發(fā)生可以有疏密的區別。仿真中的各個(gè)模塊之間通過(guò)事件中斷方式傳遞事件信息。每當出現一個(gè)事件中斷時(shí)都會(huì )觸發(fā)一個(gè)描述網(wǎng)絡(luò )系統行為或者系統處理的進(jìn)程模型的運行。通過(guò)離散事件驅動(dòng)的仿真機制實(shí)現了在進(jìn)程級描述通信的并發(fā)性和順序性，再加上事件發(fā)生時(shí)刻的任意性，決定了可以仿真計算機和通信網(wǎng)絡(luò )中的任何情況下的網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)和行為。

　　2.2.3 仿真調度機制

　　在OPNET中使用基于事件列表的調度機制，合理安排調度事件，以便執行合理的進(jìn)程來(lái)仿真網(wǎng)絡(luò )系統的行為。調度的完成通過(guò)仿真軟件的仿真核和仿真工具模塊以及模型模塊來(lái)實(shí)現。事件列表的調度機制具體描述如下：

　　1．每個(gè)OPNET仿真都維持一個(gè)單獨的全局時(shí)間表，其中的每個(gè)項目和執行都受到全局仿真時(shí)鐘的控制，仿真中以時(shí)間順序調度事件列表中的事件，需要先執行的事件位于表的頭部。當一個(gè)事件執行后將從事件列表中刪除該事件。

　　2．仿真核作為仿真的核心管理機構，采用高效的辦法管理維護事件列表，按順序通過(guò)中斷將在隊列頭的事件交給指定模塊，同時(shí)接收各個(gè)模塊送來(lái)的中斷，并把相應事件插入事件列表中間。仿真控制權伴隨中斷不斷地在仿真核與模塊之間轉移。

　　3．當事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，仿真核按照下面兩種辦法來(lái)安排事件在事件列表中的位置：

　　(1)按照事件到達仿真核的時(shí)間先后順序，先到達先處理(first come first

　　serve。

　　(2)按照事件的重要程度，為事件設置不同的優(yōu)先權，優(yōu)先權高的先處理。

　　2.2.4 通信機制

　　OPNET采用基于包的通信機制來(lái)模擬實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò )中數據包的流動(dòng)。包是為支持基于信息源通信而定義的一種數據結構，可以動(dòng)態(tài)創(chuàng )建、修改、復制、發(fā)送、接收和銷(xiāo)毀。每個(gè)包含有一些存儲信息的區域，通過(guò)包流實(shí)現同一節點(diǎn)模型的不同模塊間的'傳輸。

　　和基于包的通信機制類(lèi)似的另一種通信方式是基于接口控制信息(ICI)的通信機制。ICI是與事件關(guān)聯(lián)的用戶(hù)自定義的數據列表。如果某個(gè)事件希望傳遞信息給予它相隔一段時(shí)間的將來(lái)某個(gè)事件，可以將ICI綁定在將來(lái)這個(gè)事件中，等到它將來(lái)發(fā)生時(shí)就可以取出ICI信息。因為ICI以事件為載體，所以可以用在各種有關(guān)事件調度的場(chǎng)合，例如同一節點(diǎn)模型的相同模塊內部、同一節點(diǎn)模型的不同模塊之間及不同節點(diǎn)模型之間都可以采用基于ICI的通信。如果流事件源于包的傳輸，但是需要傳輸額外的信息又想避免使用包本身，這時(shí)可以用ICI。

　　2.3 OPNET仿真流程

　　利用OPNET仿真，一般遵循以下工作流程：

　　1．定義目標問(wèn)題：明確和規范化網(wǎng)絡(luò )仿真所要研究的問(wèn)題和目標，提出明確的網(wǎng)絡(luò )仿真描述性能參數。如網(wǎng)絡(luò )通信吞吐量、鏈路利用率、設備利用率、端到端延遲、丟包率、隊列長(cháng)度等。

　　2．建立仿真模型：根據研究的問(wèn)題和目標，建立所需的網(wǎng)絡(luò )、進(jìn)程或協(xié)議模型(包括網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、協(xié)議類(lèi)型、包格式等)，配置相關(guān)業(yè)務(wù)。

　　3．收集統計數據：收集要用于仿真模型實(shí)現和驗證的相關(guān)統計數據。如網(wǎng)絡(luò )流量、端到端延遲、丟包率等。

　　4．運行仿真：利用仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗，以得到所需要的數據。

　　5．查看并分析結果：查看結果并利用相關(guān)分析工具和數學(xué)知識對仿真結果進(jìn)行統計分析。

　　6．調試再仿真：分析仿真數據，找出網(wǎng)絡(luò )的性能瓶頸，然后通過(guò)修改拓撲、更新設備、調整業(yè)務(wù)量、修改協(xié)議等方法得到新的仿真場(chǎng)景，再次運行仿真。

　　7．生成仿真報告：生成網(wǎng)絡(luò )仿真的研究報告。

　　由于網(wǎng)絡(luò )的復雜性，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )研究中，一般不可能一次就能達到仿真目的，而往往需要多次重復其中的部分或全部步驟。另外網(wǎng)絡(luò )仿真過(guò)程中仿真參數盡可能根據需要合理選取，并不是越詳細越好，無(wú)用的參數可能使系統的處理效率下降。

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