无线传感器网络第

1、第第1 1章章 概述概述第1章 概述1.1 网络仿真概述网络仿真概述 1.2 OPNET Modeler仿真软件简介仿真软件简介 1.3 OPNET Modeler 10.0的新特性的新特性 第第1 1章章 概述概述知识点：知识点： 网络仿真概述 OPNET Modeler仿真软件简介 OPNET Modeler 10.0的新特性本章导读：本章导读：网络仿真是近年来兴起的一项专门技术。通信领域的各种网络系统，包括核心网、接入网、无线网络、卫星网络以及各种混合型网络等，都可以通过软件手段进行网络仿真，以辅助我们分析网络性能，进行网络规划和设计。本章简要介绍网络仿真软件OPNET Modeler，

2、包括其主要用户群体、系统特点及典型应用，让读者对OPNET有大致的了解。本章还介绍了OPNET Modeler 10.0软件在以前版本的基础上所做的若干改进。第第1 1章章 概述概述1.1 网络仿真概述网络仿真概述网络仿真是一项新兴的专门技术，它通过数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获得特定网络的性能参数和统计报表。网络仿真的目的是为网络规划提供可靠的定量依据，以进行科学的网络设计和网络建设，同时提高网络的利用率，降低投资风险。网络仿真非常适用于网络性能的预测它能够迅速建立现有网络的模型，并能够方便地对现有网络模型进行修改和仿真。第第1 1章章 概述概述网络仿真能够验证实际的网络设计方

3、案，或者对多个不同的设计方案进行比较。在网络规划设计过程中，通常会出现多个设计方案。如何对这些不同的方案进行科学的分析和比较，以选取性能最优者，往往是网络设计师所重点关注的问题。网络仿真为不同的设计方案建立不同的模型，对这些模型分别进行模拟仿真并获取定量的网络性能预测数据，通过分析数据，为方案间的验证和比较提供可靠的数学依据。第第1 1章章 概述概述1.2 OPNET Modeler仿真软件简介仿真软件简介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了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 Mod

4、eler将各个仿真研究阶段所需要的工具相整合，组成了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。第第1 1章章 概述概述1.2.1 OPNET Modeler的主要用户群体的主要用户群体OPNET Modeler软件的用户群体主要可以分为两类：系统模拟人员和系统创建人员。系统模拟人员是OPNET Modeler软件的传统用户，他们通过网络仿真来研究技术问题。系统模拟人员通常关注被模拟系统的网络性能和行为，他们通常是网络拓扑、网络设备、网络协议和各种分布式网络应用的设计者。系统创建人员与系统模拟人员不同，他们并不使用OPNET Modeler来进行仿真研究

5、，而使用OPNET Modeler来创建特定用户终端的用户化模型，以便为系统模拟人员搭建仿真研究的环境。第第1 1章章 概述概述1.2.2 OPNET Modeler的主要特性的主要特性OPNET Modeler是一个大型软件包，它不仅支持一般意义上的网络建模和仿真，还为各种特殊网络提供特殊的支持。为此，OPNET Modeler有一些重要特性。1. 面向对象面向对象OPNET Modeler创建的所有系统都由一系列属性可配置的对象组成。对象(Object)属于某个类(Class)。类以行为和属性的方式描述对象的特征。OPNET Modeler支持用户自定义新类以用于更广泛的系统研究。新类可能

6、派生自某个父类，并根据特定应用进行“专门化”处理以提供更多对专有网络的支持。第第1 1章章 概述概述2. 专门研究通信网络和信息系统专门研究通信网络和信息系统OPNET提供很多与通信和信息处理相关的类型结构，为通信网络和分布式系统的模拟提供高度支持。3. 分级模型分级模型OPNET的模型是分级设计的，与实际通信网络的分级结构自然对应。4. 图形化编辑图形化编辑在工程建模的大多数环节中，OPNET都可以使用图形化编辑器来定义和编辑模型。这些编辑器提供了从被模拟系统到OPNET模型的规范映射。第第1 1章章 概述概述5. 灵活开发自定义模型灵活开发自定义模型OPNET提供灵活的高级编程语言，为通信

7、和分布式系统提供更广泛的支持。在这样的环境下，允许对所有已知的通信协议、算法和传输技术实施真实模拟。6. 自动仿真生成自动仿真生成模型描述代码将被自动编译成C语言实现的可执行、高效率、离散的事件仿真程序。先进的仿真结构和仿真配置可将编译器对系统的要求最小化。第第1 1章章 概述概述7. 基于特定应用的统计参量基于特定应用的统计参量OPNET提供内建的性能统计参量，这些统计参量可以在仿真过程中自动收集。建模者可以使用用户自定义的统计参量来对系统进行扩展。8. 综合的仿真和分析工具综合的仿真和分析工具性能评估和对比分析需要对大量的仿真结果进行研究。OPNET包含一系列综合的仿真和分析工具，可对仿真

8、输出结果进行图形化表示。9. 交互式分析交互式分析所有OPNET仿真可以通过一个交互式调试器自动合并仿真结果来对仿真进行交互式分析。第第1 1章章 概述概述10. 动画动画OPNET可以自动生成被模拟系统的不同细节层次的动画，这些动画中，统计参量可以随时间变化。OPNET还提供支持用户自定义动画的功能。11. 协同仿真协同仿真OPNET可以与一个或多个第三方仿真器连接，进行协同仿真，并分析第三方仿真器中的模型与OPNET提供的模型如何相互影响。12. 应用编程接口应用编程接口(API)OPNET提供许多应用编程接口，以便对用户编程进行扩展。使用应用编程接口也是OPNET与其他仿真工具紧密结合的

9、一种重要手段。第第1 1章章 概述概述1.2.3 OPNET Modeler的典型应用的典型应用OPNET的应用十分广泛，可成为模拟许多大型、专门系统模型的平台。下面介绍OPNET的一些典型应用。1. 标准标准LAN和和MAN的性能模拟的性能模拟丰富的模型库提供了大多数主要的LAN和MAN协议。模型库包含各种可配置的应用模型，也可以新建用户自定义模型。第第1 1章章 概述概述2. 互联网规划互联网规划分级拓扑定义允许子网和节点进行任意深度的嵌套，这种特性可以有效地模拟各种大型网络，这对于互联网这种具有扩展性、随机性、不确定性的网络特别适用。3. 通信体系结构和协议的研发通信体系结构和协议的研发

10、OPNET对通信系统的体系结构和协议进行了精心设计，为相关的应用提供了广泛的支持。利用有限状态机，OPNET为协议逻辑提供了自然的表述。第第1 1章章 概述概述4. 分布式传感器网络和片上系统分布式传感器网络和片上系统OPNET可用于分布式传感器网络和片上系统的开发仿真，它允许分别对应用层模型和下层的通信链路协议进行开发，实施对象状态的自动监控，可计算并记录用户化的性能指标。5. 通信系统排队理论的研究通信系统排队理论的研究OPNET使用科学的资源请求和资源处理策略，提供了系统需求达到峰值时对系统性能的精确评估。基于排队论模型的队列机制和服务策略能够模拟各种常见的通信系统随机过程。第第1 1章

11、章 概述概述6. 移动分组无线网络移动分组无线网络OPNET提供移动分组无线网络的特殊支持。对于无线网络的特殊支持包括移动节点运动轨迹的预定义、链路模型的预定义、地理环境的配置等。7. 卫星网络卫星网络OPNET对卫星节点的特殊支持包括制定节点轨道、轨道自动生成、动画配置轨道演示等。8. 战术网络战术网络OPNET提供对军用战术网络的支持，包括战术网络各部件的消耗和恢复通知、健壮性和稳定性分析、threats脚本分析、友好接口和干扰台的判断等。第第1 1章章 概述概述1.2.4 作为创新工具的作为创新工具的OPNET传统的OPNET使用者使用OPNET提供的现成模型进行仿真并得出仿真结果。现在

12、，OPNET的使用者可以将创建新的用户自定义建模环境作为其目标。使用IT Guru模块，终端用户可以创建全新的网络级模型，指定采集数据，运行仿真，进行仿真分析并生成仿真动画。第第1 1章章 概述概述使用OPNET，用户可以创建复杂而强大的节点和进程模型。这些模型又可组合成为新的模型库供不熟悉模型结构和操作细节的终端用户使用，从而使得终端用户远离底层系统的复杂设计。终端用户只需要掌握这些新模型的接口，就可以方便地使用它们。另外，OPNET提供开放性接口，可将各种第三方网络建模和管理工具互补地结合起来。OPNET提供了一些关键特性来支持开放性接口。第第1 1章章 概述概述1.3 OPNET Mod

13、eler 10.0的新特性的新特性OPNET Modeler 10.0在OPNET Modeler 9.1的基础上做了重大改进。OPNET Modeler 10.0版本不仅改善了OPNET Modeler 9.1版本的仿真性能，而且还包含许多新特性。 新的离散事件仿真内核：使用新的多线程并行仿真内核，并支持多处理机系统；使用新的64 bit仿真内核进行64位寻址处理，显著提高了离散事件的仿真执行速度。第第1 1章章 概述概述 加入新的离散事件模型库：包括IPv6(可选专用模型)支持、MANET(DSR和TORA)支持、大型机(可选专用模型)支持。对原有模型如TCP、IP、EIGRP、OSPF、

14、IS-IS、VLAN、UMTS(可选专用模型)和无线LANs，附加了许多新的特性。 网络可视化：可过滤的网络视图，简化的用户按钮，直观地反映网络、节点和进程结构。 生成新的报表：包括用户定义报表、网络差别报告、输出表格的Web报表。第第1 1章章 概述概述 ACE模块：包括业务相关性、比较报告、Citrix应用解码和事务处理。 流分析性能：明显减少了对存储器的需求，提高了流分析的执行速度。 流分析模块：包括策略寻路、基于门限的失败分析、隧道建模、IP前缀列表、ATM首选路由和电路交换Promina网络。 多矢量输入模块：包括交换配置信息以及QoS、DLSw、IPX、RSRB、隧道接口和增加输入的配置。第第1 1章章