opnet實(shí)驗(yàn)報告范例
OPNet仿真實(shí)驗(yàn)報告
第一章 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
1.1 實(shí)驗(yàn)一
– 設(shè)置一個仿真場景，假設(shè)PC有N臺，服務(wù)器有M臺，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，設(shè)置仿真場景，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：
1）整個網(wǎng)絡(luò)平均延遲對比曲線圖
2）服務(wù)器與交換機(jī)鏈路的平均吞吐量對比曲線圖
3）服務(wù)器CPU負(fù)載變化對比曲線圖
– 當(dāng)N=90，M分別取值1和2時，設(shè)置仿真場景，配置連接設(shè)備，服務(wù)器配置同上，給出M不同取值時：
1）整個網(wǎng)絡(luò)平均延遲對比曲線圖
2）服務(wù)器與交換機(jī)鏈路的平均吞吐量對比曲線圖
3）服務(wù)器CPU負(fù)載變化對比曲線圖。
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簡介
OPNET是1986年由美國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)仿真和開發(fā)工具之一。現(xiàn)在全球大約有2700個OPNET用戶，涉及企業(yè)、軍事、教育、銀行、保險等多個領(lǐng)域，被第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)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價格非常昂貴，但它也提供了專門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绞剑⑻峁﹫D形化的編輯界面，更便于用戶使用；采用離散事件驅(qū)動的模擬機(jī)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(tǒng)計的數(shù)學(xué)建模方法結(jié)合起來，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；在物件拼盤中，包含了詳盡的模型庫：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)項目的設(shè)計以及對現(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)計量，查看動畫和調(diào)試等功能；它可以直接收集常用的各個網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計參數(shù)，能夠方便地編制和輸出仿真報告。
目前OPNET的應(yīng)用在國內(nèi)還處于起步階段，因此OPNET具有很大的研究和應(yīng)用價值。
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团渲茫贿M(jìn)程模型是最底層，用有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來描述各個狀態(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、隊列模塊及包流、統(tǒng)計線等連接組成。通過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)制建立起來的模型和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議層次完全對應(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，模擬機(jī)進(jìn)行仿真，狀態(tài)不發(fā)生變化的時間段，不進(jìn)行仿真，即被跳過，因而仿真時間是離散的。每個仿真時間點(diǎn)上可以同時出現(xiàn)多個事件，事件的發(fā)生可以有疏密的區(qū)別。仿真中的各個模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。每當(dāng)出現(xiàn)一個事件中斷時都會觸發(fā)一個描述網(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。通過離散事件驅(qū)動的仿真機(jī)制實(shí)現(xiàn)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)生時刻的任意性，決定了可以仿真計算機(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)程來仿真網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行為。調(diào)度的完成通過仿真軟件的仿真核和仿真工具模塊以及模型模塊來實(shí)現(xiàn)。事件列表的調(diào)度機(jī)制具體描述如下：
1．每個OPNET仿真都維持一個單獨(dú)的全局時間表，其中的每個項目和執(zhí)行都受到全局仿真時鐘的控制，仿真中以時間順序調(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，按順序通過中斷將在隊列頭的事件交給指定模塊，同時接收各個模塊送來的中斷，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)事件同時發(fā)生時，仿真核按照下面兩種辦法來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)制來模擬實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的流動。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)，可以動態(tài)創(chuàng)建、修改、復(fù)制、發(fā)送、接收和銷毀。每個包含有一些存儲信息的區(qū)域，通過包流實(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。如果某個事件希望傳遞信息給予它相隔一段時間的將來某個事件，可以將ICI綁定在將來這個事件中，等到它將來發(fā)生時就可以取出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)問題：明確和規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)仿真所要研究的問題和目標(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、隊列長度等。
2．建立仿真模型：根據(jù)研究的問題和目標(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)議類型、包格式等)，配置相關(guān)業(yè)務(wù)。
3．收集統(tǒng)計數(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)知識對仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。
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，然后通過修改拓?fù)洹⒏略O(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景，再次運(yùn)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(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，無用的參數(shù)可能使系統(tǒng)的處理效率下降。
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