opnet實驗報告

opnet實驗報告范例

　　OPNet仿真實驗報告

　　第一章 實驗任務(wù)

　　1.1 實驗一

　　– 設(shè)置一個仿真場景，假設(shè)PC有N臺，服務(wù)器有M臺，交換機和路由器根據(jù)N值進行配置

　　– 當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)器與交換機鏈路的平均吞吐量對比曲線圖

　　3）服務(wù)器CPU負載變化對比曲線圖

　　– 當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)器與交換機鏈路的平均吞吐量對比曲線圖

　　3）服務(wù)器CPU負載變化對比曲線圖。

　　1.2 實驗二

　　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版本，如OPNET IT Guru。

　　OPNET支持面向?qū)ο蟮慕�模方式，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(tǒng)計的數(shù)學建模方法結(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、服務(wù)器、客戶機、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)，提供了三層建模機制：網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點型和進程模型。網(wǎng)絡(luò)模型為最上層，由可以嵌套的子網(wǎng)、通訊節(jié)點和在節(jié)點間進行通信的鏈路組成，在這一層完成網(wǎng)絡(luò)拓撲和模型配置；進程模型是最底層，用有限狀態(tài)機(FSM)來描述各個狀態(tài)和狀態(tài)間轉(zhuǎn)移關(guān)系，進程模型是通信協(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)點模型定義結(jié)點的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(tǒng)計線等連接組成。通過0PNET的網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點模型和進程模型三層建模機制建立起來的模型和實際的網(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)點模型和進程模型分別在相應(yīng)的項目編輯器、結(jié)點編輯器和進程編輯器中完成。

　　本實驗就是從第一個層次進行建模，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(qū)動的仿真機制。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，模擬機進行仿真，狀態(tài)不發(fā)生變化的時間段，不進行仿真，即被跳過，因而仿真時間是離散的。每個仿真時間點上可以同時出現(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)處理的進程模型的運行。通過離散事件驅(qū)動的仿真機制實現(xiàn)了在進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)度機制

　　在OPNET中使用基于事件列表的調(diào)度機制，合理安排調(diào)度事件，以便執(zhí)行合理的進程來仿真網(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現(xiàn)。事件列表的調(diào)度機制具體描述如下：

　　1．每個OPNET仿真都維持一個單獨的全局時間表，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構(gòu)，采用高效的辦法管理維護事件列表，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)按照事件到達仿真核的時間先后順序，先到達先處理(first come first

　　serve。

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

　　2.2.4 通信機制

　　OPNET采用基于包的通信機制來模擬實際物理網(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，通過包流實現(xiàn)同一節(jié)點模型的不同模塊間的'傳輸。

　　和基于包的通信機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。因為ICI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)點模型的相同模塊內(nèi)部、同一節(jié)點模型的不同模塊之間及不同節(jié)點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，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，建立所需的網(wǎng)絡(luò)、進程或協(xié)議模型(包括網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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現(xiàn)和驗證的相關(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．運行仿真：利用仿真工具進行仿真實驗，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)學知識對仿真結(jié)果進行統(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，然后通過修改拓撲、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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