opnet實(shí)驗(yàn)報(bào)告范例
OPNet仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告
第一章 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
1.1 實(shí)驗(yàn)一
– 設(shè)置一個(gè)仿真場(chǎng)景,假設(shè)PC有N臺(tái),服務(wù)器有M臺(tái),交換機(jī)和路由器根據(jù)N值進(jìn)行配置
– 當(dāng)N=30,60,90和M=1時(shí),設(shè)置仿真場(chǎng)景,配置連接設(shè)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(duì)比曲線圖
2)服務(wù)器與交換機(jī)鏈路的平均吞吐量對(duì)比曲線圖
3)服務(wù)器CPU負(fù)載變化對(duì)比曲線圖
– 當(dāng)N=90,M分別取值1和2時(shí),設(shè)置仿真場(chǎng)景,配置連接設(shè)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(duì)比曲線圖
2)服務(wù)器與交換機(jī)鏈路的平均吞吐量對(duì)比曲線圖
3)服務(wù)器CPU負(fù)載變化對(duì)比曲線圖。
1.2 實(shí)驗(yàn)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(guó)MIL3 Inc.(現(xiàn)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(xiàn)在全球大約有2700個(gè)OPNET用戶,涉及企業(yè)、軍事、教育、銀行、保險(xiǎn)等多個(gè)領(lǐng)域,被第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)為“世界級(jí)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(fèi)版本,如OPNET IT Guru。
OPNET支持面向?qū)ο蟮慕7绞,并提供圖形化的編輯界面,更便于用戶使用;采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理,使計(jì)算效率得到了很大提高;將基于包的分析方法和基于統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)建模方法結(jié)合起來(lái),大大加快了仿真速度,而且可以得到更加細(xì)節(jié)化的模擬結(jié)果;在物件拼盤(pán)中,包含了詳盡的模型庫(kù):路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、客戶機(jī)、ATM設(shè)備、DSL設(shè)備等,還有其它廠商的配備,使OPNET在新網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的分析方面都有卓越表現(xiàn);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(jié)果分析器為網(wǎng)絡(luò)性能的分析提供了有效而又直觀的工具;提供了多種業(yè)務(wù)模擬方式;具有豐富的收集分析統(tǒng)計(jì)量,查看動(dòng)畫(huà)和調(diào)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(tǒng)計(jì)參數(shù),能夠方便地編制和輸出仿真報(bào)告。
目前OPNET的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)還處于起步階段,因此OPNET具有很大的研究和應(yīng)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(jī)制:網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)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(jié)點(diǎn)和在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信的鏈路組成,在這一層完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜湍P团渲;進(jìn)程模型是最底層,用有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來(lái)描述各個(gè)狀態(tài)和狀態(tài)間轉(zhuǎn)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(xiàn)的具體位置,其中FSM是用C語(yǔ)言描述的通信行為程序;結(jié)點(diǎn)模型定義結(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),由發(fā)信機(jī)模塊、接收機(jī)模塊、處理機(jī)模塊、隊(duì)列模塊及包流、統(tǒng)計(jì)線等連接組成。通過(guò)0PNET的網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點(diǎn)模型和進(jìn)程模型三層建模機(jī)制建立起來(lái)的模型和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議層次完全對(duì)應(yīng),全面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性。網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點(diǎn)模型和進(jìn)程模型分別在相應(yīng)的項(xiàng)目編輯器、結(jié)點(diǎn)編輯器和進(jìn)程編輯器中完成。
本實(shí)驗(yàn)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(jī)制
0PNET采用基于離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)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(jī)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(xiàn)多個(gè)事件,事件的發(fā)生可以有疏密的區(qū)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(dāng)出現(xiàn)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(tǒng)行為或者系統(tǒng)處理的進(jìn)程模型的運(yùn)行。通過(guò)離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)制實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)程級(jí)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(jì)算機(jī)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(diào)度機(jī)制
在OPNET中使用基于事件列表的調(diào)度機(jī)制,合理安排調(diào)度事件,以便執(zhí)行合理的進(jìn)程來(lái)仿真網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行為。調(diào)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(xiàn)。事件列表的調(diào)度機(jī)制具體描述如下:
1.每個(gè)OPNET仿真都維持一個(gè)單獨(dú)的全局時(shí)間表,其中的每個(gè)項(xiàng)目和執(zhí)行都受到全局仿真時(shí)鐘的控制,仿真中以時(shí)間順序調(diào)度事件列表中的事件,需要先執(zhí)行的事件位于表的頭部。當(dāng)一個(gè)事件執(zhí)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(jī)構(gòu),采用高效的辦法管理維護(hù)事件列表,按順序通過(guò)中斷將在隊(duì)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(yīng)事件插入事件列表中間。仿真控制權(quán)伴隨中斷不斷地在仿真核與模塊之間轉(zhuǎn)移。
3.當(dāng)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(dá)仿真核的時(shí)間先后順序,先到達(dá)先處理(first come first
serve。
(2)按照事件的重要程度,為事件設(shè)置不同的優(yōu)先權(quán),優(yōu)先權(quán)高的先處理。
2.2.4 通信機(jī)制
OPNET采用基于包的通信機(jī)制來(lái)模擬實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的流動(dòng)。包是為支持基于信息源通信而定義的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、修改、復(fù)制、發(fā)送、接收和銷(xiāo)毀。每個(gè)包含有一些存儲(chǔ)信息的區(qū)域,通過(guò)包流實(shí)現(xiàn)同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊間的'傳輸。
和基于包的通信機(jī)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(jī)制。ICI是與事件關(guān)聯(lián)的用戶自定義的數(shù)據(jù)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?yàn)镮CI以事件為載體,所以可以用在各種有關(guān)事件調(diào)度的場(chǎng)合,例如同一節(jié)點(diǎn)模型的相同模塊內(nèi)部、同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊之間及不同節(jié)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(biāo)問(wèn)題:明確和規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)仿真所要研究的問(wèn)題和目標(biāo),提出明確的網(wǎng)絡(luò)仿真描述性能參數(shù)。如網(wǎng)絡(luò)通信吞吐量、鏈路利用率、設(shè)備利用率、端到端延遲、丟包率、隊(duì)列長(zhǎng)度等。
2.建立仿真模型:根據(jù)研究的問(wèn)題和目標(biāo),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?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議類(lèi)型、包格式等),配置相關(guān)業(yè)務(wù)。
3.收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):收集要用于仿真模型實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如網(wǎng)絡(luò)流量、端到端延遲、丟包率等。
4.運(yùn)行仿真:利用仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),以得到所需要的數(shù)據(jù)。
5.查看并分析結(jié)果:查看結(jié)果并利用相關(guān)分析工具和數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
6.調(diào)試再仿真:分析仿真數(shù)據(jù),找出網(wǎng)絡(luò)的性能瓶頸,然后通過(guò)修改拓?fù)、更新設(shè)備、調(diào)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(yùn)行仿真。
7.生成仿真報(bào)告:生成網(wǎng)絡(luò)仿真的研究報(bào)告。
由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)研究中,一般不可能一次就能達(dá)到仿真目的,而往往需要多次重復(fù)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(shù)盡可能根據(jù)需要合理選取,并不是越詳細(xì)越好,無(wú)用的參數(shù)可能使系統(tǒng)的處理效率下降。
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