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基于OPNET的网络模型仿真宫丽宁，牟肖光(1．太原科技大学山西太原030024；2．青岛农业大学山东青岛266109)1 引言计算机仿真已经成为研究计算机网络的一种非常有效的评估工具。
随着通信技术的发展，通信网络的结构和规模越来越复杂，基于网络的应用也越来越多样化，单纯地依靠经验进行网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发，已经不能适应网络的发展需要。
因而急需一种科学的手段反映和预测网络的性能，这导致网络仿真技术的应运而生。
网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型，并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。
它以其独有的特点能为网络的规划设计提供客观可靠的定量依据。
它能为网络提供接近真实环境下的模拟试验环境和辅助测试手段，验证网络的基本使用效能、网络可靠性以及提供各种新技术体制的试验环境。
网络仿真的优点使其一出现就得到迅速的发展，目前世界上的一些主流仿真软件均采用面向对象的智能化分布式并行仿真技术，如美国OPNET Technology公司的网络仿真产品OPNET。
2 OPNET特点和仿真方法OPNET Modeler作为一种主流网络仿真软件，为通信网络和分布式系统的建模提供全面的模拟仿真开发环境。
OPNET通过执行离散事件仿真来分析各种模拟系统的行为和性能。
OPNET Modeler将各个仿真研究阶段所需要的工具相结合，组成一个由模型设计工具、仿真核心、数据收集工具和数据分析工具有机结合起来的大型仿真系统。
2.1 特点作为广泛应用的系统开发平台，OPNET Modeler的主要特点如下：(1)层次化、模块化的建模机制。
在OPNET Modeler中，采用与实际系统相类似的层次化结构建模。
最下层是进程域模型，用有限状态机、C或C++以及OPNET自带的核心函数实现各种协议算法。
第二层是节点域，由能实现不同功能的模块组成，反映设备的硬件和软件特性。
基于OPNET的校园网建模与仿真摘要近年来，随着计算机科学技术的发展，特别是网络技术的发展，高校规模的扩大和人数的增多，对网络的需求越来越大，对上网速度的要求越来越高，对业务的需求迅速增长，如语音、图像、视频等多媒体数字业务。
需入网的结点迅速增加，因此网络的结构更复杂，对设备性能的要求更高，链路速度更快。
建设一个基于多业务、复杂的校园网络系统，其投资规模是非常庞大的，需要一种有效的手段对校园网进行规划、设计、并实现。
通过数学建模的方法过于复杂，根据经验进行规划设计的方法不可靠，不适应日益增长的网络需求，利用网络仿真软件来对网络模型进行建模并仿真便成了必然的选择。
本文的主要研究任务，是通过OPNET仿真软件，对我国一般大学校园网的网络结构进行建模，模拟网络行为，对关键参数进行收集，分析，并在原有模型上添加网络结点及应用，再进行仿真，分析，对比，得出改进设计方案。
本文的研究对校园网的规划、设计、网络建模都具有一定的指导意义，可以提高网络设计的科学性，缩短网络设计周期，降低校园网网络的投资风险。
最后，对本文进行了总结，同时对未来的工作进行设想和展望。
关键词：校园网；网络仿真；OPNET；网络性能分析第一章基于opnet校园网建模仿真的目的与意义随着网络技术的发展，传统的只传输文本信息的网络已不能满足人们对更为丰富的数据、语音、图像、视频等多媒体业务的需求，而且网络的使用也越来越广泛，用户也随之增加，这必然给网络原有设备带来冲击，因此需要加以改造以适应网络需求的发展。
校园网是现代化教学的基础性设施，作为实施教育信息化有效载体，对保障学校教育和科研管理等工作的正常有序进行，实现校际交流和资源共享方面，起着至关重要的作用，并将直接影响到教育信息化建设的质量。
目前，世界上大部分发达国家和部分发展中国家都建立了本国的校园网体系。
美国在1999年就已有95％的中小学上网，瑞典也有90％以上的公立高中和绝大部分的九年制义务教育学校联网，教育信息化已成为世界发展的大趋势。
通信网课程设计--基于OPNET的WLAN的建模仿真与分析基于OPNET的WLAN的建模仿真与分析摘要随着无线通信的迅速发展，越来越多的移动终端需要采用一种方便快捷的方式接入Internet，于是 WLAN 应运而生。
本文利用OPNET 软件，针对WLAN的各种特性，进行了建模与仿真，并对所得的仿真结果进行理论详细分析。
在当今日新月异的信息技术时代，人们对网络通信的需求也随之不断提高。
通信网络结构规模日趋庞大复杂，网络的应用越来越多样化，网络的性能也变得愈加难以预测。
关键词OPNET，WLAN,仿真，建模ABSTRACTWith the rapid development of wireless communication, more and more mobile terminal needs to use a convenient and efficient way to access Internet, so WLAN emerge as the times require. In this paper, OPNET software , various features for WLAN , modeling and simulation, and the simulation results obtained theoretical detailed analysis . In today's fast-paced era of information technology , the demand for network communication also continued to increase . The size of the communication network structure has become increasingly large and complex network applications are increasingly diverse , the performance of the network has become increasingly difficult to predict .Key Words OPNET，WLAN，Simulation, Modeling目录1.绪论 (1)2.设计内容 (1)2.1 WLAN基本概念 (1)2.2 OPNET软件简介 (2)2.2.1离散事件仿真机制 (2)2.2.2 仿真调度机制 (2)2.2.3基于包和接口控制信息的通信 (3)2.2.4利用管道阶段仿真 (3)2.3 WLAN网络建模 (3)2.3.1创建场景 (3)2.3.2建模 (4)3.仿真结果及结果分析 (4)3.1各性能仿真结果 (5)3.2仿真结果分析 (5)4.心得体会 (8)参考文献 (9)1.绪论在当今日新月异的信息技术时代，人们对网络通信的需求也随之不断提高。
基于OPNET的网络仿真模型中离散事件仿真机理研究摘要：建立符合标准正态分布的离散事件的基础模型，在研究OPNET离散事件的产生机制、调用处理机制的基础上，以实际校园网为背景，建立仿真模型，通过回归分析的方法，验证了OPNET离散事件产生的规律性，同时建立标准均匀分布对比模型，按照实际网络运行参数，对比研究不同概率密度的离散事件对仿真结果的影响情况。
关键词：网络仿真；离散事件；标准正态分布；标准均匀分布0 引言网络仿真是运用控制论、决策论的观点来研究网络结构的质量、性能。
因为模型中的许多参数是估计和推测的，所以仿真模型和实际模型之间往往会有差别。
网络仿真不是解决某一特定时刻或某种网络特定的精确的网络性能参数。
而是通过控制论的方法，研究网络的趋势，做一种定性的趋向性分析。
在非工程系统仿真中，用随机变量表示系统中的事件，系统及对应模型大部分都是随机型的。
因此研究模型中的随机变量及其规律是仿真的基础。
1 网络仿真中的关键技术1.1 离散事件仿真机制OPNET采用基于离散事件驱动的仿真机制（Discrete Event Driven），如图1所示。
在状态机的“入口代码、出口代码”，可通过编程对仿真内核产生中断事件。
产生的中断事件加入到“事件列表”等待处理。
在相同优先级下，仿真核心遵循先进先出的策略执行中断事件。
OPNET 采用的离散事件驱动的仿真机制决定了其时间的推进机制。
当仿真核心处理完当前事件A后,会把它从事件列表中删除,并且获得下一事件B。
此时事件B中断,只有被仿真核心获取的事件才能变成中断。
如果事件B 发生的时间T 2 大于当前仿真时间T1,则OPNET将仿真时间推进到T2,并触发中断B;如果T 1 等于T2,仿真时间将不推进,直接触发中断B。
这就是说,一个仿真时间点上可同时出现多个事件,事件的发生也可有不同间隔的区别。
离散事件驱动使模拟机计算效率有很大提高,使仿真通信网络中的任何情况下的网络状态和行为成为可能。
南京航空航天大学OPNET仿真实验报告计算机网络实验目录第一章实验任务 (3)1.1 实验一 (3)1.2 实验二 (3)第二章OPNET网络建模及仿真方法 (3)2.1 OPNET简介 (3)2.2 OPNET仿真关键技术 (4)2.2.1 层次化建模技术 (4)2.2.2 离散事件仿真机制 (4)2.2.3 仿真调度机制 (4)2.2.4 通信机制 (4)2.3 OPNET仿真流程 (5)第三章实验仿真过程 (6)3.1 实验一单台服务器场景仿真过程 (6)3.1.1 建立网络拓扑结构 (6)3.1.2 收集统计量 (8)3.1.3 运行仿真 (9)3.1.4 60台PC场景1_expand_60 (10)3.1.5 90台PC场景1_expand_90 (11)3.2 实验一多台服务器场景仿真过程 (12)3.3 实验二用OPNET对RIP仿真分析 (13)第四章实验仿真结果及分析 (13)4.1 单台服务器场景仿真结果及分析 (13)4.1.1 整个网络平均延迟对比曲线图 (14)4.1.2 服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图 (14)4.1.3 服务器CPU负载变化对比曲线图，见图16. (15)4.2 多台服务器场景仿真结果及分析 (16)4.2.1 整个网络平均延迟对比曲线图 (16)4.2.2 服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图 (16)4.2.3 服务器CPU负载变化对比曲线图 (17)4.3 用OPNET对RIP仿真结果及分析 (18)4.3.1 RIP协议概述 (18)4.3.2 RIP的工作原理 (18)4.3.3 RIP路由更新机制 (20)4.3.4 建立网络拓扑结构 (21)4.3.5 仿真结果 (23)4.3.6 对RIP协议的总结 (28)第五章实验心得体会以及不足 (29)5.1 心得和体会 (29)5.2 实验中的不足 (29)OPNET仿真实验报告第一章实验任务1.1 实验一–设置一个仿真场景，假设PC有N台，服务器有M台，交换机和路由器根据N 值进行配置–当N=30，60，90和M=1时，设置仿真场景，配置连接设备，服务器配置FTP、TELNET、WWW、SNMP等服务，给出N不同取值时：1）整个网络平均延迟对比曲线图2）服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3）服务器CPU负载变化对比曲线图–当N=90，M分别取值1和2时，设置仿真场景，配置连接设备，服务器配置同上，给出M不同取值时：1）整个网络平均延迟对比曲线图2）服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3）服务器CPU负载变化对比曲线图。
第8卷第2期空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)Vol.8No.2 2007年4月JOURNAL OF A I R FORCE ENGI N EER I N G UN I V ERSITY(NAT URAL SC IENCE ED I TI O N)Ap r.2007基于OP NET的网络仿真3陈长兴1, 高晓光1, 张敬伟2, 张 军3(11西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;2:空军工程大学科研部,陕西西安 710051;31空军工程大学理学院,陕西西安 710051)摘 要:采用OP NET网络仿真技术对某公司网络扩容设计方案进行仿真,以此为例,探讨了网络仿真技术应用在网络设计上所面临的主要技术难题和解决方法,并详细论述了仿真模型的建立和分析过程。
仿真结果表明设计方案正确有效。
关键词:网络仿真;OP NET;网元建模;网络建模中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3516(2007)02-0086-03传统上,网络的设计和规划一般采用的是经验、试验及计算等网络设计方法。
当网络规模较小、网络拓扑结构比较简单、网络流量不大的时候,以经验为主、辅之以试验和数学计算等手段进行网络规划设计是行之有效并且被人们普遍采用的方法[1]。
但是随着网络的迅猛发展,网络规模越来越大,网络设备品种不断增多、网络拓扑日趋复杂、网络流量纷繁交织,面对这些新的网络特征,以经验为主的网络设计方法的弊端就越来越显现出来了[2-3]。
首先,网络规划设计者相对来说缺乏大型网络的设计经验,因此,在设计过程中主观的成分更加突出;其次,一般情况下,不可能在网络设计阶段开展与拟建网络规模可比的网络试验来获取设计所需的依据;另外,数学计算和估计对大型复杂网络的应用往往是比较困难的,特别是对于包交换、统计复用的数据网络,情况更是如此。
因此,随着网络的不断扩充,越来越需要一种新的网络规划和设计手段来提高网络设计的客观性和设计结果的可靠性。
《通信网》课程设计论文题目基于OPNET校园网仿真设计姓名学号学院专业班级基于OPNET校园网仿真设计专业：通信工程摘要：网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。
探讨了OPNET的关键仿真技术，并介绍使用OPNET进行网络仿真的工作流程，以及对某高校校园网进行了仿真设计，对仿真结果进行了分析。
关键词：网络仿真，OPNET,校园网ABSTRACTThe network simulation is a kind of mathematical modeling and statistical analysis of the simulation of network behavior to obtain the characteristic parameters of specific network tecnologies .Discusses the key OPNET simulation tecnologies, and describes the network using the OPNET simulation workflow, as well as a campus network conducted a simulation design, simulation result are analyzed.Key Words:netwok simulation, OPNET, Campus Netwok目录1 绪论 (2)2 网络仿真概述 (3)3 OPNET仿真系统核心技术 (3)3.1 离散事件仿真机制 (3)3.2 仿真调度机制 (4)3.3 建模通信机制 (4)4 OPNET在网络规划设计的步骤及应用流程 (4)4.1 收集和消化网络工程设计文档 (4)4.2 建立网元模型 (4)4.3 建立网络模型 (5)4.4 建立网络流量模型 (5)4.5 仿真设计和仿真计算 (5)4.6 查看、分析结果并提交仿真报告 (5)5 OPNET 在某校园网的仿真应用 (6)5.1 网络拓扑 (6)5.2 业务配置 (9)5.3 仿真结构的分析总结 (10)5.3.1 收集统计量 (10)5.3.2 仿真设置 (10)5.3.3 运行仿真 (11)6 结论 (13)参考文献 (14)1 绪论对于园区网，在建设网络、开展网上业务之前，需要对配置的网络设备、所采用的网络技术、承载的网络业务等方面的投资进行综合分析和评估，提出性价比最优的解决方案。
基于OPNET的网络仿真模型中离散事件仿真机理研究
摘要：建立符合标准正态分布的离散事件的基础模型，在研究OPNET离散事件的产生机制、调用处理机制的基础上，以实际校园网为背景，建立仿真模型，通过回归分析的方法，验证了OPNET离散事件产生的规律性，同时建立标准均匀分布对比模型，按照实际网络运行参数，对比研究不同概率密度的离散事件对仿真结果的影响情况。
关键词：网络仿真；离散事件；标准正态分布；标准均匀分布
0 引言
网络仿真是运用控制论、决策论的观点来研究网络结构的质量、性能。
因为模型中的许多参数是估计和推测的，所以仿真模型和实际模型之间往往会有差别。
网络仿真不是解决某一特定时刻或某种网络特定的精确的网络性能参数。
而是通过控制论的方法，研究网络的趋势，做一种定性的趋向性分析。
在非工程系统仿真中，用随机变量表示系统中的事件，系统及对应模型大部分都是随机型的。
因此研究模型中的随机变量及其规律是仿真的基础。
1 网络仿真中的关键技术
1.1 离散事件仿真机制
OPNET采用基于离散事件驱动的仿真机制（Discrete Event Driven），如图1所示。
在状态机的“入口代码、出口代码”，可通过编程对仿真内核产生中断事件。
产生的中断事件加入到“事件列表”等待处理。
在相同优先级下，仿真核心遵循先进先出的策略执行中断事件。
OPNET 采用的离散事件驱动的仿真机制决定了其时间的推进机制。
当仿真核心处理完当前事件A后,会把它从事件列表中删除,并且获得下一事件B。
此时事件B中断,只有被仿真核心获取的事件才能变成中断。
如果事件B 发生的时间T 2 大于当前仿真时间T1,则OPNET将仿真时间推进到T2,并触发中断B;如果T 1 等于T2,仿真时间将不推进,直接触发中断B。
这就是说,一个仿真时间点上可同时出现多个事件,事件的发生也可有不同间隔的区别。
离散事件驱动使模拟机计算效率有很大提高,使仿真通信网络中的任何情况下的网络状态和行为成为可能。
1.2 基于包的通信
在通信网络仿真中，数据包是仿真的基础。
OPNET通过“simple_source”生成数据包。
通过“simple_source”，可以定义包的产生和结束时间、密度分布函数、包的大小和格式等。
OPNET的数据包的生成机制如图2所示，“ss_packet_generate()”
函数负责生成数据包，而两个数据包生成时间的间隔由核心函数“op_dist_outcome()”按一定的概率密度函数计算得出。
常见的概率密度分布有：标准分布、指数分布、伽玛分布、正态分布等。
本文就是利用数据包的产生作为中断事件，通过研究数据包产生的时间间隔的概率密度，分析网络仿真中的离散事件的规律。
产生的数据包默认只在同一节点模型内通过“PacketStream”进行传输，如果需要数据包通过链路传输到其它的节点，可以通过点对点收/发信机、总线收/发信机和无线收/发信机进行不同节点的数据包的收发。
1.3 概率密度函数
仿真系统的离散事件的发生规律是研究网络仿真的理论基础。
正态分布是其中最重要的一种。
凡是随机现象是多种偶然事件因素共同作用的总和，各偶然因素所起的作用势均力敌，没有哪个能起主导作用。
符合这种随机现象的概率模型大都是正态模型。
本文选取标准正态分布作为生成中断事件的概率密度分布函数，为对比仿真结果，选择标准均匀分布作为对比概率分布函数。
两者的理论概论密度分布曲线图如图3所示。
2 仿真模型的建立
2.1 节点模型
节点是网络模型的“细胞”，终端接入设备、防火墙、交换
机、FTP服务器等网络中的设备或资源都被抽象成节点，一个节点通常由多个模块组成，其行为由其使用的不同模块决定，每个模块完成一部分节点行为，如数据的产生、传输、处理。
通过Node Editor进行编辑。
本文创建如图4所示的节点模型。
Src模块按一定密度分布函数生成数据包。
Count模块的统计接收到的数据包，进行数据包的计数，并生成统计用数据。
2.2 数据包统计进程模型
作为OPNET Modeler三层建模机制的最底层，进程模型是实施各种算法的载体。
主要用来刻画节点模型中处理器及队列模型的行为。
用来模拟大多数软件或者硬件系统，包括：通信协议、算法、排队策略、共享资源、操作系统、特殊的业务源等并通过Process Editor进行编辑。
如图5所示，Count模块主要由init、idle、arrival三个状态组成。
Arrival代表数据包到达后的状态，在该状态中，每接收到一个数据包，将数据包和变量加一，并将接收到的数据包销毁。
3 仿真结果分析
3.1 中断事件发生时间规律分析
将仿真获得的样本值按照从大到小的顺序排列，如表1所
示。
选取组数l=10。
由：d i=(b-a)/l(100-0)/10=10
根据计算得出的组距，将数据分组并整理列表，如表2所示。
根据表2分组频率分布表，画出频率直方图,如图6所示。
通过观察图6所示的离散事件发生时刻的概率密度曲线走向，可以推测中断事件（产生数据包）的发生概率符合正态分布。
3.2 中断事件产生概率对仿真结果的影响
如图7所示，直线是中断事件按照标准均匀分布发生时的仿真结果，曲线是中断事件按照标准正态分布发生时的仿真结果。
通过对比分析，可以看出不同概率分布产生的不同离散事件，对网络仿真的结果有着显著的影响，特别是网络规模比较大的情况。
4 结束语
本文利用OPNET创建了网络模型，着重分析了模型中的离散事件的产生机制、调用处理机制。
回归分析标准正态离散事件产生的数据，验证研究OPNET中离散事件中概率密度函数有效性，通过进一步建立符合标准均匀分布的网络模型，在相同网络
参数设置下，分别运行仿真模型，研究其对最终网络的影响规律，通过实验研究不同的概率离散事件，对模型网络的仿真结果有着明显的影响。
在实际建立模型时，选择合适的离散概率函数是仿真模型的有效运行的基础。
参考文献：
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［9］石怀伟,王华,张念军,等.OPNET网络仿真技术及其应
用分析［J］.计算机工程与设计,2006(17).
Mechanism for Generating Discrete Events in Network Simulation Based on OPNET
Abstract:The mechanism of generating discrete events is the basic rule for researching network simulation.Based the network model which created by OPNET.Study the mechanism with standard normal distribution.From the simulation result,verify the mechanism of generating discrete events in OPNET.
Key Words:Network Simulation;OPNET;Discrete Events;Normal Distribution。
