包交換--OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真

1、重慶郵電大學(xué)研究生堂下考試答 卷2015-2016學(xué)年第1學(xué)期考試科目通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)仿真姓名年級學(xué)號專業(yè)通信與信息工程2015年12月10日OPNET包交換有線網(wǎng)絡(luò)建模與仿真實現(xiàn)一、實驗?zāi)康? .學(xué)習(xí)并掌握包交換網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)。2 .學(xué)習(xí)并掌握構(gòu)建擁有子網(wǎng)的包交換網(wǎng)絡(luò)。3 .學(xué)習(xí)并掌握包交換網(wǎng)絡(luò)外圍節(jié)點及中心節(jié)點的建模方法。4 .學(xué)習(xí)并理解外圍節(jié)點及中心節(jié)點中進程的含義。5 .學(xué)習(xí)并掌握鏈路的建模方法6 .學(xué)習(xí)并掌握數(shù)據(jù)包的格式7 .學(xué)習(xí)并掌握配置參數(shù)、收集統(tǒng)計量、運行和調(diào)試程序、并分析結(jié)果的能 力。二、實驗過程1 .創(chuàng)建一個基本包交換網(wǎng)絡(luò)1.1 創(chuàng)建新的包格式在新建中創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包模塊，定義

2、名字為 dest_address,大小為 2。L2創(chuàng)建鏈路模型打開包格式編輯器，選擇全雙工方式，在鏈路轉(zhuǎn)發(fā)包格 式中選擇自定義的包數(shù)據(jù)速率選擇9600,取消鏈路的糾錯功能，選擇鏈路 無干擾模式并選擇計算點對點的傳輸時延。1. 3創(chuàng)建中心交換節(jié)點模型創(chuàng)建節(jié)點交換模型需要定義節(jié)點模型和進程模 型兩步1.1.1 定義節(jié)點模型中心交換節(jié)點模型由4對收/發(fā)信機以及一個中 心處理機組成，然后使用數(shù)據(jù)包流連接相應(yīng)的模塊，為每個收發(fā)信機 設(shè)置與鏈路相同的數(shù)據(jù)速 率9600 ,并選擇自定義的數(shù)據(jù)包。1.1.2 定義進程模型中心節(jié)點進程模塊將接收到的包按照目的地址轉(zhuǎn)交 給正確的發(fā)信機，然后通過發(fā)信機將包發(fā)送目的節(jié)

3、點，中心節(jié)點進程模塊通 過包流與發(fā)信機和收信機相連，因為每個包到達都出發(fā)中心節(jié)點進程的一次 中斷，中心節(jié)點進程接收到中斷后從休眠狀態(tài)激活執(zhí)行代碼處理包1)單擊創(chuàng)建狀態(tài)按鈕，然后將光標(biāo)移到編輯窗口中，單擊鼠標(biāo)左鍵，放置一個狀態(tài)，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，命名該狀態(tài)為idle o2)建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移：尸7EOH(3)在轉(zhuǎn)移線上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中Edit Attributes ,然后將轉(zhuǎn)移 選擇 的condition屬性改為PK_ARRVL ,并且將executive 屬性改為 route_pk()。(4)接下來你需要定義PK_ARRVL條件的宏單擊編輯頭塊按鈕,輸入定義宏P(guān)K_ARRVL的代碼5)為

4、idle狀態(tài)創(chuàng)建一個指向自身的轉(zhuǎn)移線。6) 在轉(zhuǎn)移線上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇Edit Attributes ,然后將轉(zhuǎn)移的condition屬性改為default ,右擊鼠標(biāo)關(guān)閉對話框7) 接下來你需要編寫條件執(zhí)行代碼route_pk (),單擊編輯函數(shù)塊按鈕(8)更改進程的屬性：從Interfaces菜單中選擇Process Interfaces,把 begsim intrpt屬性的初識值改為enabledo接下來，你需要編譯模塊：(9)單擊編譯進程模型按鈕。(10)需要將編譯好的進程模型指定給節(jié)點模型：從Windows下拉菜單中選擇Node Editors ,然后找到<in

5、itials>_pksw_hub。這時節(jié)點模型編輯器被激活，在hub進程上單擊鼠標(biāo) 右鍵，從彈出的菜單中選擇Edit Attributes ,將process model的屬性值 改為pksw_hub_proc,保存節(jié)點模型1.4創(chuàng)建外由節(jié)點1.4. 1定義外圍節(jié)點模型 當(dāng)周邊節(jié)點生成一個包時，它必須給這個包 指定一個目的地址，然后將它發(fā)往中心節(jié)點。如果周邊節(jié)點接收到一個包時， 它必須計算該包的端對端延時。因此周邊節(jié)點必須包括一個業(yè)務(wù)生成模塊、一個進程模塊和一對點對點收發(fā)信機來完成這些任務(wù)。(1) 按下列方向建立包流： rev f proc； proc->xmt ； src->

6、;proco(2)在sre模塊上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出地菜單中選擇Edit Attribute。(3)在屬性表中，選中左邊一欄的Packet Interarrival Time (這時該屬性 變成藍色)，然后單擊Promote按鈕。(4)單擊Packet Format屬性對應(yīng)的右邊Value欄，將它更改為 pksw_format 。(5)參考圖，確定你的設(shè)置正確，然后單擊0K關(guān)閉屬性對話框。(6)接下來你需要定義收發(fā)機模型屬性：(7)在其中一個收信機或收發(fā)信機模塊上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇 EditAttributes 。(8)單擊channel屬性右邊的value欄，在彈出的信道屬性表

7、中將data rate設(shè)置為9600.(9)單擊packet formats欄，在彈出的對話框中單擊“Supports All Packet Formats ” 和“ Supports Unformatted Packets ” 復(fù)選框，關(guān)掉所有 默認支持的格式，然后找到pksw_format包格式，將它屬性改為supported。 單擊0K關(guān)閉對話框。(10)重復(fù)(7) (8) ( 9)操作到所有的收發(fā)信機。(11)接下來你需要定義節(jié)點模型的界面屬性：Interfaces菜單中選擇NodeInterfaces出現(xiàn)節(jié)點界面對話框，找到支持的節(jié)點類型屬性表，除了 fixed 外的節(jié)點類型對應(yīng)的S

8、upported屬性設(shè)置為no,表明該節(jié)點只能作為固定節(jié) 點。(12)重新定義包間隔的命名，點擊Node Interfaces對話框中選擇 Rename/Merge 按鈕。(13)在 Unmodified Attributes 欄中找到要更名的屬性 src. Packet Interarrival Time , 然 后單擊按鈕。(14)在Promotion Name文本欄中中輸入新的名字source interarrival time ，如圖所示。(15)接下來為source interarrival time屬性指定預(yù)定值：在 Node Interfaces 對話框中，選擇新命名的 sour

9、ce interarrival time 屬 性，這時 左邊的Edit Properties按鈕被激活，單擊它，這時出現(xiàn) Attribute: source interarrival time 對話框,在 Symbol Map 表中，將所有 Symbol 對應(yīng)的 Status 變?yōu)?suppressoFlapSyml。二X ormwnin t suppressvxufom Um. nMl 1 UVflimil Um xupitun j t or n ant (i»i oilSbull (shpc4s cr a i 、cr > p ted ("f i Itbi4add1

10、41ftcou&l writ (R)Waddvc*門。j90snsLsit (60)2 AlRF Irlicri tH”IA- Bol aubls g(16)在 Node interface 中除source interarrival time 外的所有屬性的Status 改為 hiddeno 1.4.2定義外圍節(jié)點進程模型:(1)從File菜單中選擇New-,從彈出的菜單中選擇Process Model,單擊 OK按鈕。(2)改變狀態(tài)的屬性：在第一個狀態(tài)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇Set name將其改名為init ，并且選擇Make State Unforced使其變?yōu)閺娭?

11、的（forced ）,這時狀態(tài)顏色變?yōu)榫G色。將第二個狀態(tài)更名為idle 。（保 持它為紅色的非強制unforced狀態(tài)），如圖所 示。(RC，_ATiRW /rci/Q3)按下圖所示定義狀態(tài)(4)接下來，需要定義狀態(tài)變量和臨時變量，單擊編輯狀態(tài)變量工具按鈕 在狀態(tài)變量對話框中輸入以下內(nèi)容，如圖所示(5)創(chuàng)建一個全局統(tǒng)計探針收集包的端對端延時結(jié)果：在進程模型的 Interfaces菜單中選擇Declare Global Statistics (申明全局統(tǒng)計量)， 將Stat Name屬性命名為ETE Delay。在探針描述文本欄中輸入Calculates ETE delay by subtrac

12、ting packet creation time from current simulation time ,從File菜單中選擇Save保存描述文件。1. 5創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)模型(1)從OPNET Modeler主窗口中的File菜單中選擇New.,從下拉列表中選 擇 Project ,(2)首先需要創(chuàng)建一個對象模板，它包含你需要用到的模塊，單擊打開對象模 板工 具按鈕，在彈出的對話框中單擊配置模板按鈕Configure Palette,在 Configure Palette對話框中，單擊Clear按鈕，(3)單擊Node Models按鈕找到pksw_hub和pksw_node節(jié)點模型并單擊右

13、邊的Status欄使其變?yōu)閕ncluded。然后單擊0K。(4)在 Configure Palette 對話框中，單擊 Link Models 按鈕。(5)找到pksw_link并包括include該鏈路模型。單擊0K。(6)在Configure Palette對話框中，單擊0K按鈕，將模板命名為 pksw_palette ，T Joniigurc Polctte-a.cubret aabnyi ;notils) rabne* Satellite) pksv_hub.refNpksinocleref pks/_LLnk_ref(7)在項目編輯窗口中放置一個subnet模型并命名為pkswl,雙

14、擊這個子網(wǎng) 模塊進入它的內(nèi)部,放置四個周邊節(jié)點對象pksw_node,放置一個中心節(jié)點對象pksw_hub ,并 將該節(jié)點命名為hub,單擊模板中的鏈路對象pksw_link ,依次 (node_0, node_l, node_2, node 3)連接四個周邊和 hub 節(jié)點,1.5 收集統(tǒng)計量并分析結(jié)果選擇要收集的結(jié)果：(1)在工程窗口的空白處(任意位置)單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇 Choose Individual DES Statistics 。(2)打開 Global Statistics 列表，選中 ETE Delay(3)在node_0與hub間的鏈路上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的

15、菜單中選擇 Choose IndividualDES Statistics 。(4) 打開point-to-point列表，選中上行和下行鏈路利用率1.6 配置仿真(1)從 DES 菜單中選擇 Configure /Run Discrete Event simulation ( 2) 將隨機種子Seed設(shè)置為21,仿真時間設(shè)為1000 seconds(2)給 source interarrival time 屬性賦值：單擊 Object Attributes 按 鈕，在 attribute 中 選擇 pkswl source interarrival time 添加間隔時間， 這里我們設(shè)置成4

16、, 40(3) ( 1)單擊執(zhí)行仿真按鈕。(4)仿真完畢后關(guān)閉仿真消息對話框，并且關(guān)閉仿真配置編輯器。2實驗改進2. 1增加baseline節(jié)點模型(1)點擊面板上的Scenarios中的Duplicate scenario選項，復(fù)制 baseline的場景，然 后命名場景為baselinelo(2)雙擊hub節(jié)點，進入其內(nèi)部，然后復(fù)制收發(fā)信機，添加兩對收發(fā)信機。(3)單擊對象面板，添加節(jié)點到subnet中，依次連接節(jié)點到hub節(jié)點。4）按照L5,L6所示收集統(tǒng)計量及配置仿真。2.2增加子網(wǎng)模型（1）點擊面板上的Scenarios中的Duplicate scenario選項，復(fù)制 baseli

17、ne的場景，然 后命名場景為dual_subnet。（2）如下圖配置hub節(jié)點；3）增加一個一字節(jié)的數(shù)據(jù)包。4）修改 hub 進程中的 init , function block , svo5）修改節(jié)點模型中的idle的function6）修改包的間隔時間為80,87）復(fù)制pkswl為pksw2,右擊pksw2在屬性中修改user id為2。2 . 3增加子網(wǎng)節(jié)點模型(1)點擊面板上的Scenarios中的Duplicate scenario選項，復(fù)制 baseline的場景，然 后命名場景為dual_subnetl。(2)雙擊hub節(jié)點，進入其內(nèi)部，然后復(fù)制收發(fā)信機，添加兩對收發(fā)信機。(3)

18、單擊對象面板，添加節(jié)點到subnet中，依次連接節(jié)點到hub節(jié)點。IF14)增加子網(wǎng)內(nèi)部的節(jié)點”5)親行后真3 .仿真結(jié)果的分析(1) baseline的仿真，藍線是包間隔時間為4s,紅線是包間隔時間40s, 由仿真圖像可知，間隔時間越長，其鏈路的利用率越低。(2)選擇ETE delay,藍線是發(fā)包間隔時間為4s,紅色為40s,可以看出二者 延遲的平均時間差別不大。(3)由baseline和baselinel的間隔時間為4s的鏈路利用率比較來看，當(dāng) 間隔時間為4s時，節(jié)點為6的模型的鏈路利用率大于節(jié)點為4的鏈路利用 率。模型的延遲時間，節(jié)點的多少對延遲的時間是有一定的影響。(5 )由baseline和dual_subnet的鏈路利用率來看，兩個子網(wǎng)的線路利用率 低于一個 子網(wǎng)的線路利用率，兩個子網(wǎng)的可能會造成擁塞。(6 )由baseline和dual_subnet的延遲來看，紅線是兩個子網(wǎng)的延遲平均時 間，明顯 高于一個子網(wǎng)的延遲時間。(7)由dual_subnet和dual_subnetl的鏈路利用率來看，節(jié)點為6的線路利用率高于線路又；4的線路利用總1aMUVW(8)由dual_subne