基于OPNET的局域網(wǎng)拓?fù)浣７抡?/h1>

時(shí)間：2009-09-16 09:47:04

關(guān)鍵字： 局域網(wǎng)    拓?fù)?/a>    建模仿真    OPNET   

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2 基于OPNET的局域網(wǎng)拓?fù)浣?br />    優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工程工具(Optimized Network Engineering Tool，簡(jiǎn)稱(chēng)OPNET)是OPNET公司開(kāi)發(fā)的商用仿真平臺(tái)，支持各類(lèi)通信網(wǎng)絡(luò)和分發(fā)系統(tǒng)的模擬與仿真，可通過(guò)離散事件仿真分析模型化系統(tǒng)的行為和性能，是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)建模仿真工具。它涉及到仿真研究的各階段，如模型設(shè)計(jì)、仿真、數(shù)據(jù)搜集和數(shù)據(jù)分析。OPNET Modeler仿真模型分為網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和進(jìn)程3個(gè)層次，分別在界面的Projeet Editor、Node Editor和Process Editor工具中建立。
2．1 星形拓?fù)?br />    星形網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵特征是存在一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)路中心。一旦建立了通道連接，就能無(wú)延遲地在連通的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。要說(shuō)明的是：工作站到中央節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)路是專(zhuān)用的，不會(huì)出現(xiàn)擁擠的瓶頸現(xiàn)象。圖1給出在OPNET Modeler中建立的星形拓?fù)?。其?yōu)點(diǎn)是：①容易診斷并隔離故障。如果網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題，只會(huì)影響到該節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)相連的節(jié)點(diǎn)，不會(huì)涉及到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因而比較容易判斷故障的位置。②方便服務(wù)。中央節(jié)點(diǎn)和中間接線(xiàn)都有一批集中點(diǎn)，可方便提供服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置。③控制簡(jiǎn)單。其存在的不足是：①對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴(lài)性強(qiáng)。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的外圍節(jié)點(diǎn)對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴(lài)性強(qiáng)，如果中央節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則全部網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。②擴(kuò)展困難、安裝費(fèi)用高。增加網(wǎng)絡(luò)新節(jié)點(diǎn)時(shí)，無(wú)論有多遠(yuǎn)，都需要與中央節(jié)點(diǎn)直接連接，布線(xiàn)困難且費(fèi)用高。③各站點(diǎn)的分布處理能力較低。星形拓?fù)涞腛PNET建模模型由10個(gè)工作站、1個(gè)交換機(jī)和1個(gè)服務(wù)器組成。為便于分析，環(huán)形和樹(shù)形拓?fù)涞慕Ｒ踩?0個(gè)工作站和1個(gè)服務(wù)器。

2．2 環(huán)形拓?fù)?br />    環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是星形網(wǎng)絡(luò)的修改版本。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)專(zhuān)用的線(xiàn)路連接。一種可靠昂貴的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是將每個(gè)節(jié)點(diǎn)都連接到其他節(jié)點(diǎn)上，通常稱(chēng)為完全環(huán)形，也稱(chēng)全網(wǎng)狀設(shè)計(jì)，部分環(huán)形網(wǎng)絡(luò)一般稱(chēng)為不完全網(wǎng)狀設(shè)計(jì)。圖2給出在OPNET Modeler中建立的環(huán)形拓?fù)?，該模型?0個(gè)工作站和1個(gè)服務(wù)器組成。

    環(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①無(wú)差錯(cuò)傳輸。由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信鏈路，傳輸信號(hào)在每一節(jié)點(diǎn)上再生，因此傳輸信息的誤碼率可減至最少。②在增加或減少工作站時(shí)，僅需簡(jiǎn)單的連接操作。③適用于光纖。光纖的傳輸速度高，因環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是單向傳輸，適合用于光纖通信介質(zhì)。如果在環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中將光纖作為通信介質(zhì)，可大大提高網(wǎng)絡(luò)速度。加強(qiáng)抗干擾能力。④電纜長(zhǎng)度短。其存在的不足是：①節(jié)點(diǎn)故障會(huì)引發(fā)全網(wǎng)故障。因環(huán)上傳輸數(shù)據(jù)是通過(guò)接在環(huán)上的每個(gè)中繼器完成的，所以任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電纜或中繼器故障都會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)故障。②故障檢測(cè)困難。因?yàn)榄h(huán)上的任意一點(diǎn)出現(xiàn)故障都會(huì)引起全網(wǎng)故障，所以難以對(duì)故障定位。③調(diào)整網(wǎng)絡(luò)比較困難。要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的配置，如擴(kuò)大或縮小，都比較困難。
2．3 樹(shù)形拓?fù)?br />    樹(shù)形拓?fù)涫且环N分等級(jí)的結(jié)構(gòu)。它通過(guò)一個(gè)根節(jié)點(diǎn)連接到二級(jí)節(jié)點(diǎn)上。這些二級(jí)設(shè)備與三級(jí)設(shè)備連接，三級(jí)設(shè)備與四級(jí)設(shè)備連接。樹(shù)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①易于擴(kuò)展。②故障易于隔離。其存在的不足是：①各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴(lài)性大。②網(wǎng)絡(luò)中除最低層節(jié)點(diǎn)及其接線(xiàn)外，任意節(jié)點(diǎn)或連線(xiàn)故障都將影響器件所在支路的正常運(yùn)行。圖3給出在OPNET Modeler中建立的樹(shù)形拓?fù)?。該模型?0個(gè)工作站、4個(gè)交換機(jī)和1個(gè)服務(wù)器組成。

3 仿真與結(jié)果分析
    圖4(a)～圖4(d)給出仿真結(jié)果。分別收集樹(shù)形、星形和環(huán)形拓?fù)淠Ｐ椭邢到y(tǒng)延時(shí)(System Delay)、服務(wù)器延時(shí)(Server Delay)、服務(wù)器接收通信量(Server traffic received)和節(jié)點(diǎn)node_0的負(fù)載(node_0 Load)上的統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行仿真。其中，平均系統(tǒng)延時(shí)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)。配置的仿真時(shí)間均為l小時(shí)，其他為默認(rèn)配置。為方便比較，仿真結(jié)果取平均值。圖4(a)所示為3種拓?fù)涞钠骄到y(tǒng)延時(shí)曲線(xiàn)?？梢?jiàn)它們分別穩(wěn)定在0．002 l s，0．001 3 s，0．0006 s。很明顯，在系統(tǒng)延時(shí)方面，環(huán)形拓?fù)渥詈?，?shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最差。原因是環(huán)形拓?fù)渥詈?jiǎn)單，僅由工作站和服務(wù)器構(gòu)成；樹(shù)形拓?fù)渥顝?fù)雜，除工作站和服務(wù)器外，還有多個(gè)交換機(jī)，并且分多層。圖4(b)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均延時(shí)曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，環(huán)形拓?fù)涞难訒r(shí)最好，而樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的延時(shí)最差。圖4(c)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，其環(huán)形拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量明顯低于星形和樹(shù)形拓?fù)?。圖4(d)為3種拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載。由圖可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)波動(dòng)后，星形、環(huán)形、樹(shù)形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最終分別穩(wěn)定在約800 bit／s，650 bit／s，500 bit／s。由此可見(jiàn)，樹(shù)形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最好，而星形拓?fù)渥畈睢?/p>