毕业设计（论文）-基于CSMACD信道访问机制的总线型网络性能仿真.docx

论文题目:基于CSMA/CD信道访问机制的总线型网络性能仿真专 业:电子信息工程学 生: 签名：_ 指导教师: 签名：_摘 要标准以太网用拥有冲突检测的载波监听多点接入(CSMA/CD)方法来监控接入到公共信道上的站点的通信状况。CSMA/CD是一类竞争协议，这种协议被国际标准化组织规定为总线局域网的IEEE802.3标准。OPNET软件内有关于网络设备、协议、应用以及服务运作的知识，使得用户在网络运行，网络工程规划，网络应用发展等方面进行优化与可行性设计时能获得更高的效率。本文研究利用网络仿真软件OPNET对以太网的信道共享技术(CSMA/CD)协议仿真，节点数为30/50/100/200、网络分组长度最大为2048字节、数据帧按IEEE802.11所定义的帧头格式封装，缓存中数据帧到达过程为泊松过程，数据帧服务满足负指数分布。运行仿真验证CSMA/CD协议的网络吞咽量理论上界，并统计不同网络流量下的端对端时延、时延抖动等服务指标。【关键词】:CSMA/CD,OPNET【论文类型】:理论研究型Title: Based on CSMA/CD main line network performance simulation of channel access mechanismMajor: Electronic and Information EngineeringName: Signature:_ Supervisor: Signature: _ABSTRACT Standard Ethernet collision detection with carrier sense multiple access (CSMA/CD) method to monitor on site is connected to the public channel of communication. CSMA/CD is a kind of competition agreement, the agreement by the international organization for standardization for bus LAN IEEE802.3 standards. Within the OPNET software contains about network devices, professional knowledge of the operation of the agreement, application and service allows users on the network operation, network engineering planning, and optimize the network application development and feasibility of the design can obtain higher efficiency. In this paper, we study using OPNET network simulation software to the Ethernet technology (CSMA/CD) agreement of simulation nodes for 30/50/100/200, network packet length of 2048 bytes, data frame according to IEEE802.11 format of frame head encapsulation, the cache data frame arrival process is poisson process, data frame services meet the negative exponential distribution. Run simulation of CSMA/CD protocol network swallowing upper bound theory, and under different network traffic statistics of end-to-end delay, delay jitter, etcThe smaller the sampling interval of gaussian window , the higher the accuracy of waviness , but more time is needed to deal with .【Key words】:CSMA/CD, OPNET【Type of Thesis】:Theoretical research目录绪论11课题研究的意义12本文的组织结构31 接入协议分析31.1总线型网络结构31.2 参考模型31.3 信道共享32 OPNET仿真概述32.1网络仿真简介32.2网络环境32.3编辑器简介33 CSMA/CD实现与仿真结果的分析33.1 ALOHA，CSMA，CSMA/CD模型的比较33.2 ALOHA33.2.1 ALOHA模型33.2.2 ALOHA模型仿真与结果分析33.3 CSMA33.3.1 CSMA模型33.3.2 CSMA模型仿真与结果分析33.4 CSMA/CD33.4.1 CSMA/CD模型33.4.2 CSMA/CD模型仿真与结果分析34 结论35 展望3致谢3参考文献3绪论1课题研究的意义以太网是当今社会最重要的局域网建网技术，它的特点是灵活、简单和易于实现他技术难以取代它的地位，以太网的访问控制仍然是数据交换重要基础。按照OSI模型，介质访问控制MAC子层起了共享广播信道分配功能。信道分配方法分为静态分配和动态分配。信道静态分配方法不能有效地处理通信过程中的突发性，信道动态分配能够解决这个问题。下面就以太网密切相关的载波监听多路访问和碰撞检测协议进行讨论。从与OSI参考模型的对应关系可以看出，广义的以太网相关内容涉及到网络、数据链路和物理层等。在狭义情况下，以太网只包括数据链路、物理等两层。物理层主要是指以太网的物理介质，不同标准的以太网有不同的物理介质。数据链路层主要是指以太网的物理介质，不同标准的以太网有不同的物理介质。数据链路层主要是指设备如何访问物理层规定的介质，并规定了数据格式，IEEE802标准中数据链路层又可分为两个子层:逻辑链路控制层和介质访问控制层(MAC)。该层功能主要体现在以太网设备的二层交换功能上，即将数据封装成以太网数据帧格式，通过MAC地址完成寻址。OSI参考模型中的网络层主要完成在网络的源、目的地址间建立逻辑连接，而在以太网中，第三层主要完成以太网间的路由，三层寻址与交换是依据IP地址实现的。 载波监听多路访问和碰撞检测协议CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access Protocol With Collision Detection)在介质共享的局域网中，用户终端需要通过共享信道检测到其它用户终端在干什么，从而相应地调整自己的动作。网络站点监听载波是否存在(即有传输)并相应动作的协议，这就是载波监听协议(Carrier Sense Protocol)。载波监听协议主要是用来避免用户间的冲突，确保一个时间内只有一台用户终端在收/发数据。 CSMA/CD协议是对ALOHA协议(一种基于地面无线广播通信而创建、适用于无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统)的改进，用于在监听到信道发送数据时有无冲突产生，若站点检测到冲突就取消传送。大大的提高了信道的利用率。2本文的组织结构本论文研究的主要目标是：使用网络仿真软件OPNET，对信道共享技术的CSMA/CD协议建模仿真。搭建不同网络节点模型，运行仿真验证CSMA/CD协议的网络吞咽量理论上界，并统计不同网络流量下的端对端时延、时延抖动等服务指标 ，并进行比较。绪论介绍了CSMA/CD协议研究背景；最后提出研究目标，说明本文组织情况。 第一章介绍了相关的接入协议的知识，包括计总线型网络结构、OSI参考模型以及信道共享的相关内容。 第二章介绍利用OPNET Modeler进行仿真的相关技术。详细介绍了OPNET Modeler进行仿真的相关内容：网络仿真技术、建模概述。第三章介绍了ALOHA协议和CSMA协议仿真研究。首先建立了ALOHA协议的仿真模型及对ALOHA模型进行修改建立CSMA模型，然后对这两种模型进行仿真比较。最后在CSMA的基础上加上了冲突检测，并进行仿真统计aloha、csam网络吞吐量，csma/cd端到端时延，时延抖动，吞吐量。 第四章总结。第五章总结本文的工作并展望下一步的工作。1 接入协议分析1.1总线型网络结构总线结构是局域网中最常见的结构之一。总线结构的网络在逻辑上由一根共享的电缆以及与其连接的计算机组成计算机和总线结构的局域网连接时，还需要有相应的BNG连接接头以及相应的网络接口卡。一般来说，由于总线型结构上的数据分组使用基带信号传送的，因此，传输距离较近。但用户要拓展其传输距离时必须使用信号增幅装置中继器。总线结构局域网的代表是以太网。优点是结构简单灵活，在轻负载时网络相应速度快，硬件设施和电缆少，共享能力强适合一点发送多点接受的场合。缺点故障诊断困难，网络扩充不便，信号随距离增加而衰减总线的带宽为网络的瓶颈，由于单个网段的距离长度受到严格的限制因而负载能力有限。图1.11.2 参考模型OSI网络体系结构是由国际标准化组织提出的定义计算机网络的分层和各层接口的集合。在OSI网络体系中低层协议为相邻的的高层协议提供相应的服务，高层协议作为低层协议的用户而存在。OSI网络一共有七层：物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层。七层网络模型称作开放式系统互联参考模型，每一层都有相应的物理设备。建立七层模型的主要目的是为解决不同网络间互连时遇到的兼容性问题用以帮助不同类型的主机实现数据传输。它最大的优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开，通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯。图1.2物理层（PhysicalLayer）物理层保证在通信信道上传输原始比特。传输媒体可以使用同轴电缆、光纤、通信卫星和微波。物理层协议被设计用来传输媒体，以提供传输媒体对计算机系统的独立性。物理层协议规定传输媒体本身和相连的机械和电气接口，这些接口和传输媒体必须保证发送和接受信号一致。发送信号为1时接收信号也为1。数据链路层（DatalinkLayer）数据链路层加强物理层原始比特流的传输功能，使其对网络呈现为一条无差错链路，物理层只负责传输和接受比特流，并不关心他的意义和结构，数据链路层把数据封装在不同的数据帧，并处理接收端送回的确认帧。数据链路层通过在帧的开头和结尾加上特殊的二进制编码来产生和识别帧界。数据链路层必须保证传输和接受的正确性，以及发送和接收速度的匹配。数据链路层还完成差错控制和流量控制。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。网络层（NetworkLayer）网络层完成对通信子网的运行控制。他负责选择从发送端传输数据包到达接收端的路由。还负责通信子网中的分组、拥塞控制和记账。路由选择方法通常有两种，固定路由选择和和根据网络负载情况的动态路由选择，在广播网络方式中由于存在不同的路由选择问题，因此网络的功能较弱货或者根本不存在。网络层协议又面向连接和无连接两种服务。他们分别向高层提供连接方式和无连接方式的网络服务。传输层（TransportLayer）传输层是OSI模型中最重要的一层。传输协议可以同时进行流量控制或者是基于接收方可接收数据的快慢程度来规定恰当的发送速率。此外，传输层还可以按照网络能处理的最大包尺寸将较长的数据包强制进行分割。例如以太网无法接收大于1500字节的数据包。发送方节点的传输层会将数据分割成比较小的数据段，同时对每一数据段安排一序列号，使数据到达接收方节点的传输层时能以正确的顺序重组还原。会话层（SessionLayer）会话层可以提供端到端的通信服务，并增加一些用户所需要的附加功能和建立不同机器上的用户之间的会话联系。会话层为表示层提供会话服务，使得底层协议在发生了某种错误后，会话层协议能发返回到一个已知状态，另为会话层还为表示层提供活动管理功能，会话层的另一个重要功能是提供数据交换。表示层（PresentationLayer）表示层是应用程序和网络之间的翻译官，在表示层中数据将按照网络所能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络类型的不同而不同。表示层管理数据的解密与加密。应用层（ApplicationLayer）应用层也称为应用实体（AE），它由若干个特定应用服务元素（SASE）和一个或多个公用应用服务元素（CASE）组成。每个SASE提供特定的应用服务，例如文件运输访问和管理（FTAM）、电子文电处理（MHS）、虚拟终端协议（VAP）等。CASE提供一组公用的应用服务，例如联系控制服务元素（ACSE）、可靠运输服务元素（RTSE）和远程操作服务元素（ROSE）等。主要负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。1.3 信道共享 共享信道技术主要有固定分配信道、受控访问以及随机访问三种。 第一种：信道的固定分配 在竞争的多用户间静态地分配单个信道的方法有以下几种： 1频分多路复用FDM技术。如果介质的带宽可以分成N等份，每个用户分得一个频段。由于每个用户各有各的频段，所以他们之间不会产生干扰。但只有当用户较少且数目固定，而且每个用户通信量都较大时，FDM才是一种简单有效的分配机制。当用户总数量较多且数目经常变化，或者通信量具有突发性特点时，采用FDM就存在明显的不足。如果当前信道带宽被分为n段并分配给了n个用户，但n个用户中只有少数用户在通信。此时如果在n个以外的用户却希望通信，但因为它们没有分配到频段而不可能通信，即使此时己分到频段的用户并没有使用它们。同样，如n个用户中有用户突发到达了大量数据需要发送，但它除了可使用分配给自己的频段这有限的资源外。别无选择，尽管此时很多信道都空闲。FDM的最基本的缺陷是无通信量时已分配给用户的频段就白白浪费了，没有使用的这些频段也不能让其它用户使用。 2时分多路复用TDM(Time Division Multiplexing)也会产生同样的问题。在TDM中，时间被均分为n段时隙，每个用户静态地占用一个。假如用户没有使用分配给他的时隙的话，那么这段时间段就白白浪费。没有使用的这些时间段也不能让其它用户使用。 3波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)对于光纤信道，不同的信源使用不同波长的光波来传输数据，各路光波经过一个棱镜合成一个光束，在光纤干道上传输，在接收端用相同的设备将各路光波分开。静态信道分配不仅信道利用率低，而且不便于向更多的用户提供服务。 第二种：受控访问技术 受控访问是指各个用户不能随意接入信道，而必须服从一定的控制，或者设法形成分布式队列来协调分散在各地的用户发送数据。控制方法有2种： 轮询 轮询访问技术采用集中式控制，主机按照一定的顺序逐个询问各个用户有无信息发送。如果有则被询问用户就立即将信息发给主机，否则询问下一站。轮询技术可分为2种不同的类型：轮叫轮询(roll-call polling) 由主机按预先确定的顺序轮流向各站发送查询信息，并接收各站发来的信息，当然主机也可以主动将数据发送给各站。由于主机向各站发送的数据均带有相应站的地址，所以每个站只能接收给自己的数据，这样不会出现混乱。轮叫轮询可采用多点线路，也可采用具控制站的环型网和树状拓扑线。轮叫轮询一个较大缺点是，轮询帧在多点线路上不停地循环往返造成了相当大的开销，曾加了帧的等待时间。 传递轮询(hub polling) 将控制权按顺序从一个站转到另一个站。这实际上就是令牌传递环所采用的方法。不同的是这里采用的是主机集中控制。传递轮询可以采用多点线路，也可以采用总线型和环型拓扑。传递轮询虽然比轮叫轮询帧等待的时间短，但由于实现复杂，造价高，因此在实际中应用较多的还是轮叫轮询。 令牌 令牌访问技术采用分布式控制。这种方法是在环型网中产生一个特殊的帧，叫做令牌或权标，令牌沿着物理环单向依次传递。任何要发送的站只有持有令牌才有权发送信息。 第三种：随机访问技术 上面讲到的受控访问技术在网络通信量较小的时候，系统工作效率较低。用户不能自由的发送数据。随机访问技术就要解决这个问题。它允许各站自由发送数据，发生冲突(collision)时，冲突站的发送失败，并通过网络协议来解决冲突。 纯ALOHA和分时隙ALOHA 纯ALOHA系统的基本思想很简单；一旦用户产生新帧就让他们发送。当然，这样很可能产生冲突而使冲突帧受到破坏。但是，由于广播的反馈性，发送方只要继续监听信道就可得知它发出的帧是否被破坏，同样，其它的用户也如此工作。对于局域网，反馈信息很快就可以得到。假如帧遭到破坏，发送方等待一段随机时间后重发该帧。等待时间必须是随机的，否则会有接二连三的冲突而导致死锁。多个用户以某种可能导致冲突的方式共享公用信道的系统被称为竞争系统。 分时隙ALOHA系统是把时间分为离散的时间段，每段时间对应一帧。这种方法要求在每段时间的开始像时钟一样发送一个信号。每个数据帧的发送必须等到下一时隙开始时才允许。这样，连续的纯ALOHA就变成了离散的分时隙ALOHA。在这种分时隙ALOHA系统中，冲突的发生只可能在时隙的开始时刻，如在时隙的开始时刻仅有一个站点发送，则它所发送的一帧一定是成功的，因为在它发送的一个帧时内，如果有站点产生了新的帧也必须等到下一个时隙的开始时刻才允许发送。这样冲突危险区减少为原来的一半。 在ALOHA系统中，任何时候，只要两帧试图同时使用信道就会产生冲突，并破坏冲突帧的内容。即使新帧的第一位与前面即将发完的帧的最后一位相重叠，两帧也会受到破坏，都必须事后重发。因为帧的校验和不能区分信息是全部丢失还是部分丢失，所以只要帧的信息遭到一丁点儿破坏就应当做为坏帧处理。2.载波监听多路访问控制方法(CSMA) 载波监听多路访问控制方法又称为“先听后说”方法。这种方法的协议是ALOHA协议的一种改进型。基本思想是：每个站在发送数据前，先监听信道上有无其它站正在发送信息，如果没有，则发送数据；否则(信道忙)暂不发送，退避一段时间后再尝试。 根据监听策略的不同，载波监听多路访问有3种协议： 非坚持CSMA 一旦监听到信道忙就不再监听下去，延迟一段随机时间后再重新监听。如果监听到信道空闲就立即发送数据。 坚持CSMA 监听到信道忙时，仍然坚持听下去，直至信道空闲为止。一旦听到信道空闲就立即发送数据，如果有冲突，在规定的时间内未得到应答，则等待一段随机事件后再监听。 P-坚持CSMA 监听到信道忙时，仍然坚持听下去，直至信道空闲为止。当听到信道空闲时，以概率p发送数据，而以概率(1-P)延迟时间(t端到端的传输时延)，则等待一段随机时间后再监听。非坚持CSMA减少了发送数据的盲目性和冲突出现的概率。但由于一旦监听到信道忙就延迟一段随机时间后再重新监听，很可能在重新监听前信道就已经空闲，所以非坚持CSMA的信道利用率不是很高。对此，可采用1-坚持CSMA。 1-坚持CSMA一直监听，一听到信道空闲就发送信息，这样可以充分利用信道，但冲突的可能性也许会增大。这是因为总线有一定的长度，且信号在信道上以有限的速度传输，所以当一个站发送数据时，另一个站要经过一段传播延迟时间才能检测到载波。这就是说，某站监听到信道空闲时，信道可能并非真正空闲，如果此时发送数据，肯定会产生冲突。若站B在站A发送的数据到达前发送帧，则突然产生冲突。另外，如果有2个或2个以上的站同时监听到信道空闲，同时发送数据，发生冲突是不可避免的。为此，可采用p坚持CSMA。p坚持CSMA根据信道通信量的多少来设定p(0p1)值，从而减少了冲突发生的概率，进一步提高了信道的利用率和吞吐量。2 opnet仿真概述2.1网络仿真简介Modeler 采用阶层性的模拟方式（Hierarchical Network Modeling） ，从协议间关系看，节点模块建模完全符合 OSI 标准，从网络物件层次关系方面，它提供了三层建模机制，最底层是进程模型用状态机来描述协议；第二为节点模型，由相应的协议模型构成，反映了设备特性；最上层是网络模型。三层模型和实际的协议、网络、设备完全对应，全面反映了网络的相关特性。在 Modeler 中所有代码，各种协议的代码都是完全公开（Total Openness） ，每一个代码的注释也是非常清楚，可以使用户更容易理解协议的内部运作。2.2网络环境一个工程可以看作是一组仿真环境，一个场景就是一个具体网络仿真环境配置方案。场景是网络的一种配置，一个实例，如拓扑结构、应用、协议、流量以及仿真属性等设置。2.3编辑器简介Project、Node Model、Process Model 分别为工程编辑器、节点编辑器和进程编辑器，分别对应与 OPNET 建模的三个阶层；Link Model 有线链路模型编辑器，设定链路的传输速率、支持的封包格式及采用哪些管道阶段来描述链路的物理特性；Analysis configuration 结果分析编辑器，一般它所收藏的结果是在场景中隐藏起来的，点击 Hide/Show Graph Panels 可以看到上次隐藏的结果。 另外它有一个很重要的作用是查看两组结果之间的关系，新建一个结果分析文件，同时加载两个统计量结果，一个作为自变量，另一个作为因变量。Probe model 探针模型用来收集统计量。选择统计量的第一种方式是在工程上右点键，在 Node Statistics 中已经有一系列分好组的统计量可供选择。如果要收集未提升到网络层的统计，可以使用探针模型（Probe Model） ，它可以加入各种各样的统计，具体来说，点击相应的统计功能键可收集节点、路径、链路、配对物件、背景流量、属性的统计。3 CSMA/CD实现与仿真结果的分析3.1 ALOHA，CSMA，CSMA/CD模型的比较ALOHA协议只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。如果发送方知道数据帧遭到破坏，那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。对于局域网LAN，反馈信息很快就可以得到；而对于卫星网，发送方要在 270ms 后才能确认数据发送是否成功。通过研究证明，纯ALOHA协议信道利用率最大不超过18.4%（1/2e）。纯ALOHA协议的站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止，简单易行，但极容易冲突。吞吐量S 在帧的发送时间T0内成功发送的平均帧数。网络负载G 在T0内总共发送的平均帧数（包括发送成功的帧和因冲突未发送成功的帧）。吞吐量 S = G e -2G极大值为 G = 0.5时，S = 0.184时隙ALOHA协议。用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。在时隙ALOHA系统中，计算机并不是在用户按下回车键后就立即发送数据，而是要等到下一个时间片开始时才发送。这样，连续的纯ALOHA就变成离散的时隙ALOHA。由于冲突的危险区平均减少为纯ALOHA的一半，因此时隙ALOHA的信道利用率可以达到36.8%（1/e），是纯ALOHA协议的两倍。但对于时隙ALOHA，用户数据的平均传输时间要高于纯ALOHA系统。把信道时间分成离散的时间段，段长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时段开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。冲突危险区是纯ALOHA的一半，所以P0 = e-G，S = Ge-G；与纯ALOHA协议相比，降低了产生冲突的概率，信道利用率最高为36.8%。CSMA 方式，总线型局域网的访问控制方式以ALOHA系统的系统的访问控制方式的改进型为主CSMA是ALOHA系统用于有线通信时的一种改进。它与ALOHA系统的主要区别是多了一个载波监听装置。使用该装置可以在发送前对线路进行监听，以减少冲突率。CSMA又可以分为坚持CSMA和非坚持CSMA。非坚持CSMA当某个站点准备发送数据帧时首先监听信道上有无信息正在传递。一旦监听到信道忙，该站就自动停止监听，并延迟一个随机时间后再重新监听。若监听到信道空闲，则发送准备好的数据帧。由于监听信号在信道有延迟，所以尽管一个站点接收到信号空闲的监听回答，但这个回答可能是不正确的。因为监听信号返回到发送站点之前别的站点可能在几乎相同的时间里手到了信道空闲的监听回答。这就造成了多个站点同时发送数据帧和冲突的产生。解决这个问题的方法是由接收站在接受到数据帧后立即发回接收确认帧设信道上单程最大端到端的传输时延为，则发送站点在发送数据后经过2的时间才可能接收到对方发回的确认信息。如收到该确认数据帧，则此次发送成功。如未收到确认帧，则表示已发生冲突，需要延迟一个随机时间后重新进行载波监听。由于载波监听措施在相当程度上减少了各站发送数据的盲目性，提高了信道的利用率和吞吐量。但是一旦监听到信道忙就，马上延迟一个随机时间在重新监听而很可能再次监听之前信道就已经空闲，影响了信道利用率。坚持CSMA在检测到信道忙时仍然持续监测信道，一直到信道空闲为止，一旦检测到空闲就立即发送数据。在多负载时会导致冲突更高，于是又出现了p坚持CSMA。P=0为非坚持CSMA，P=1，为坚持CSMA.CSMA/CD在CSMA的基础上又添加了冲突检测功能。只要监听到发送冲突，则冲突双发都停止发送。然后冲突双方都以概率p延迟一个时隙后重新开始发送，从而提高信道利用率。冲突检测方法有信号电平法，过零点检测法，自发自收法。CSMA/CD可以概括为发前先听，边发边听，冲突停发，延迟后发，从而减少了发生冲突的无用数据在信道上的时间提高了来利用率。3.2 ALOHA 3.2.1 ALOHA模型发送进程 图3.1PKT_ARVL 宏用来判断是否收到了流中断，在这个进程中，只会收到来自 generator, 模块的流中断，所以在定义宏的时候不需要指定流中断来自于哪个包流线。宏IN_STRM 和OUT_STRM 将用于从包流线中取出数据包，其定义要和节点层的定义一致。接收进程图3.2宏IN_STRM表示来自bus receiver模块的输入流；宏PKT_RCVD用于判断流中断是否到来；宏END_SIM用于判断仿真结束中断（在仿真结束时，由仿真内核自动触发）是否到来。全局变量subm_pkts用于记录所有节点发送的总的数据包数。在HB里面定义的变量为全局变量，网络中的所有节点都可以访问。当仿真结束的时候调用record_stats()函数，op_stat_scalar_write()函数将信道吞吐量和业务数据量写入矢量文件中，便于收集仿真结果。发送节点图3.3打开statistic wire属性对话框，将rising edge trigger 和 falling edge trigger属性都改为disabled。将mobile和satellite项的Supported值改为no。除了gen.Packet Interarrival Time属性之外，将其他属性的Status值都改为hidden接收节点图3.4将mobile和satellite类型的Supported值改为no。在Attributes列表中，将所有属性的Status值改为hidden。链路模型在Supported link types列表中，将ptsimp和ptdup类型的Supported值改为no。图3.5创建网络模型图3.6创建总线型网络拓扑图3.73.2.2 ALOHA模型仿真与结果分析图3.8图3.9图3.10图3.11Aloha协议的吞吐量S和负载G的关系为S=Ge-2G，则30节点最大的吞吐量为Smax0.19。图3.12图3.13Aloha协议的吞吐量S和负载G的关系为S=Ge-2G，则50节点最大的吞吐量为Smax0.21。图3.14图3.15在理论上，Aloha协议的吞吐量S和负载G的关系为S=Ge-2G，则100节点最大的吞吐量为Smax 0.19。图3.16图3.17在理论上，Aloha协议的吞吐量S和负载G的关系为S=Ge-2G，则200节点最大的吞吐量为Smax 0.16。3.3 CSMA 3.3.1CSMA模型CSMA模型的建立是通过在Aloha模型基础上进行增强实现的。CSMA相比Aloha主要的特征是增加了载波侦听的机制。将aloha发射进程按下图修改图3.18op_stat_local_read()函数读取信道的busy统计量，如果信道忙，则会进入wt_free状态，并一直等到信道变为空闲。在节点层，当busy统计量变为0.0时，统计线会被触发。因为设置了统计线的falling edge trigger，所以触发机制被激活。将aloha发射节点falling edge trigger属性设置为enabled创建总线型网络拓扑图3.193.3.2 CSMA模型仿真与结果分析图3.20图3.21Csma协议，30节点信道吞吐量S和信道流量G有关系：S=G(1+G)/S=0.53图3.22图3.23Csma协议，信道吞吐量S和信道流量G有关系：S=G(1+G)/S=0.55图3.24图3.25Csma协议，信道吞吐量S和信道流量G有关系：S=G(1+G)/S=0.56图3.26图3.27Csma协议，信道吞吐量S和信道流量G有关系：S=G(1+G)/S=0.583.4 CSMA/CD 3.4.1CSMA/CD模型ethcoax_station_adv节点模型该节点模型有四个处理器模块，一个队列模块和一对收发信机模块。图3.28bus_tx和bus_rx模拟总线链路接口，其数据速率设置为10Mbits/s。sink处理器模块模拟应用层，接收来自下层的数据包，处理之后进行销毁。defer处理器模块独立地监视链路的状态，并通过统计线向mac队列模块提供了一个标志，便于mac模块判断当前链路是否可以发送数据。bursty_gen模块模拟应用层业务的产生。mac模块接收从应用层到来的数据，进行处理后发送到链路，也能接收来自于链路的数据，处理之后发送到应用层。eth_mac_v2进程模型该进程模型处理数据的发送和接收：将要发送到链路的数据进行封装和排队；将从链路接收进来的数据进行解封装并发送到上层；管理状态的跳转。图3.29ethernet_mac_interface进程模型该进程将应用层到来的数据封装成ethernet的形式，并给数据包分配目的地址，然后发送给mac层；将mac层的数据发送给上层的sink模块。图3.30eth_defer_v2进程模型该进程维护一个推迟标志，eth_mac_v2进程读取该标志，用于判断当前时刻链路是否允许发送数据。图3.31创建总线型网络拓扑图3.32 3.4.2 CSMA/CD模型仿真与结果分析图3.33端到端时延 时延抖动图3.34吞吐量图3.35端到端时延 时延抖动图3.36吞吐量 图3.37端到端时延 时延抖动 图3.38吞吐量图3.39端到端时延 时延抖动图3.40吞吐量4 结论Csma/cd对站点个数不是很敏感，对实际的输入负载传播时延比较敏感。冲突不可避免。适合通信量不大，交互频繁的场合。帧越长吞吐量越大，当存在很多短消息时，带宽浪费严重，轻负载时提供最短延迟，但对重负载敏感。5 展望随着计算机网络的发展，人们的工作和生活越来越离不开计算机，而各种各样的计算机协议会映入人们的眼帘，如果不熟悉各种协议，将很难真正熟练地使用计算机。用仿真软件仿真各种协议，将有助于理解、熟练掌握和运用各种协议，也可以改进各种协议，从而开发出更高效更完善的协议。对OPNET Modeler仿真建模的研究。使自己熟悉并掌握网络仿真软件OPNET，特别是对使用OPNET建模的步骤，进程域，节点域，网络域的各种编辑器，各种模块的属性设置及其相应的功能都有深刻的理解。研究并建立了ALOHA