OPNET与QualNet比较

1、OPNET与与QualNet介绍介绍演讲：吴小川2012-12-06 目录目录五、总结五、总结四、模型开发对比四、模型开发对比三、软件功能对比三、软件功能对比二、客户群对比二、客户群对比一、软件介绍一、软件介绍目录目录五、总结五、总结四、模型开发对比四、模型开发对比三、软件功能对比三、软件功能对比二、客户群对比二、客户群对比一、软件介绍一、软件介绍1.1 QualNet介绍介绍vQualNet是美国是美国Scalable Networks Technologies公公司的产品，前身是司的产品，前身是GloMoSim，根源于美国国防部高级研，根源于美国国防部高级研究计划署究计划署(DARPA)的

2、全球的全球移动通信移动通信计划，主要对无线移计划，主要对无线移动通信网络进行了优化处理，从仿真速度上得到了很大动通信网络进行了优化处理，从仿真速度上得到了很大的提升，同时通过对无线信道和射频技术的建模也保证的提升，同时通过对无线信道和射频技术的建模也保证了较高的仿真精度。了较高的仿真精度。QualNet基于已经过验证的基于已经过验证的PARSEC并行仿真内核。每个结点都独立进行运算，这也和现实并行仿真内核。每个结点都独立进行运算，这也和现实相符合。允许用户在真正的并行仿真环境当中优化并行相符合。允许用户在真正的并行仿真环境当中优化并行仿真性能。对小规模同种复杂度的网络模型仿真，仿真性能。对小规

3、模同种复杂度的网络模型仿真，QualNet仿真速度是其它仿真速度是其它仿真器仿真器的几倍，对于大规模网络，的几倍，对于大规模网络，QualNet仿真速度是其它仿真器的几十倍，如果仿真速度是其它仿真器的几十倍，如果QualNet采用并行仿真机制，能达到比其它仿真器快千倍的速度。采用并行仿真机制，能达到比其它仿真器快千倍的速度。v97-00，DARPA投资给投资给UCLA研发研发GloMoSim。v2000年，年，SNT推出推出GloMoSim商业化版本商业化版本QualNet。v2004年年5月通过美国国防部和商务部批准，对中国开放。月通过美国国防部和商务部批准，对中国开放。1.1 QualNe

4、t介绍介绍vQualNet的协议模块更加独立，更加模块化，可以方便的协议模块更加独立，更加模块化，可以方便屏蔽、增加、删除某些协议模块。支持屏蔽、增加、删除某些协议模块。支持TCP/IP协议栈协议栈的的标准层间接口，用户无需自己开发这种类型标准层间接口，用户无需自己开发这种类型(绝大多数的绝大多数的协议都满足，包括大量军方数据通信联网设备协议都满足，包括大量军方数据通信联网设备)的层间接的层间接口；同时支持非标准协议栈的开发，即跨层交互口；同时支持非标准协议栈的开发，即跨层交互(Cross Layer Interaction)。QualNet具有具有Batch功能，一次可以功能，一次可以选择某

5、些参数的不同取值，只需执行一次，就可以得到选择某些参数的不同取值，只需执行一次，就可以得到同一仿真场景下的不同协议或者同一参数的不同取值情同一仿真场景下的不同协议或者同一参数的不同取值情况下的网络性能，进行比较。况下的网络性能，进行比较。QualNet仿真结果的数据统仿真结果的数据统计和分析包支持计和分析包支持side-by-side 参数逐一比较、直方图和参数逐一比较、直方图和基于基于文本文本的统计存储。基于仿真时刻的数据记录由的统计存储。基于仿真时刻的数据记录由Animator存储。基于文本的统计存储。基于文本的统计存储存储支持后续的各种工支持后续的各种工具进行数据处理。具进行数据处理。1

6、.2 OPNET介绍介绍vOPNET公司起源于麻省理工学院，成立于公司起源于麻省理工学院，成立于1986年。年。1987年年OPNET公司发布了它的第一个商业化的网络性能公司发布了它的第一个商业化的网络性能仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。至今使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。至今OPNET已经发行到了已经发行到了10.0以上版本。它的产品线除了以上版本。它的产品线除了Modeler外，还包括外，还包括IT Guru、SP Guru、OPNET Development Kit(O

7、DK)和和WDM Guru等。等。v不同的产品针对不同的市场和客户。不同的产品针对不同的市场和客户。Modeler主要用于主要用于研发，面向研发单位，设备制造商，以及一些大学。研发，面向研发单位，设备制造商，以及一些大学。ITGuru主要针对大型企业对其内部网络进行管理和分析。主要针对大型企业对其内部网络进行管理和分析。SPGuru和和WDMGuru面向运营商。面向运营商。ODK由许多丰富成熟由许多丰富成熟的软件组件库构成，主要用于开发定制的应用程序，用的软件组件库构成，主要用于开发定制的应用程序，用于网络建模、仿真、分析与优化。于网络建模、仿真、分析与优化。1.2 OPNET介绍介绍OPNE

8、T Modeler主要面向于研发，主要功能体现在以下主要面向于研发，主要功能体现在以下四个方面：四个方面：设备的研发：一些设备制造商，如设备的研发：一些设备制造商，如3com,Cisco等，在等，在新的设备投入市场之前，需要将其模型放到新的设备投入市场之前，需要将其模型放到OPNET的虚的虚拟网络环境中进行验证。拟网络环境中进行验证。 协议的研发：用于开发用户需要的，或者下一代的通协议的研发：用于开发用户需要的，或者下一代的通信协议，如信协议，如IPV6，并且仿真其性能。，并且仿真其性能。 网络的研发：用于分析有线网络的研发：用于分析有线/无线设备组网以后的整体无线设备组网以后的整体性能与特定

9、参数。性能与特定参数。 业务的研发：开发新型的业务模式。业务的研发：开发新型的业务模式。OPNET Modeler 的功能集中在以上四项，但是并不局限的功能集中在以上四项，但是并不局限于以上。它可以很灵活的应用于各种网络（有线，无线，于以上。它可以很灵活的应用于各种网络（有线，无线，卫星以及混合网络）的仿真。卫星以及混合网络）的仿真。目录目录五、总结五、总结四、模型开发对比四、模型开发对比三、软件功能对比三、软件功能对比二、客户群对比二、客户群对比一、软件介绍一、软件介绍2.1 QualNet客户群客户群QualNet国外客户群：国外客户群：美国陆军电气通信中心、美国陆军电气通信中心、DARP

10、A FCS、雷神、雷神、阿拉莫斯实验室、波音、微软、美国航天局、美阿拉莫斯实验室、波音、微软、美国航天局、美国空军、丰田等，主要是美国政府部门、军方承国空军、丰田等，主要是美国政府部门、军方承包商及世界五百强公司。包商及世界五百强公司。2.1 QualNet客户群客户群QualNet国内客户群：国内客户群：电子科技集团电子科技集团10所所(成都成都) 、电子科技集团、电子科技集团28所所(南京南京) 、 电子科学研究院电子科学研究院 、第二炮兵、第二炮兵、 炮兵研炮兵研究所究所 、空三所、空三所 电子科技集团电子科技集团7所所(广州广州) 、上海微、上海微系统所系统所 、航空、航空615所所(

11、上海上海)2.2 OPNET客户群客户群OPNET国外客户群：国外客户群：v军方客户：军方客户：OPNET由于其仿真的精确性，友由于其仿真的精确性，友好的界面以及具备好的界面以及具备HLA体系接口，成为军方客体系接口，成为军方客户进行和网络有关开发时的首选产品。户进行和网络有关开发时的首选产品。OPNET从从1987年产生起，一直被美国军方作年产生起，一直被美国军方作为网络建模和仿真的标准，并参与了许多军方为网络建模和仿真的标准，并参与了许多军方项目的开发。项目的开发。v电信级运营商（电信级运营商（AT&T,NTT Docomo, France Telecom等）等）2.2 OPNET客户群客

12、户群v大型大型的通信设备制造商（如的通信设备制造商（如3COM, Cisco,Nortel Networks,Lucent等）：这部等）：这部分客户需要分客户需要OPNET作为其网络设备，协议以作为其网络设备，协议以及应用开发的工具。及应用开发的工具。v中大型企业（如汇丰银行、中大型企业（如汇丰银行、Beoing等等）：这等等）：这部分客户一般具有比较庞大的内部网络，企业部分客户一般具有比较庞大的内部网络，企业的业务依靠网络来进行，一些应用对网络的可的业务依靠网络来进行，一些应用对网络的可靠性以及有效性具有较强的依赖性。靠性以及有效性具有较强的依赖性。2.2 OPNET客户群客户群OPNET国

13、内客户群：国内客户群：v国内用户中，有国内用户中，有一定影响力的客户较多，如总一定影响力的客户较多，如总参通信部，电子部参通信部，电子部54所，海军自动化所、电子所，海军自动化所、电子部部7所、所、10所、所、29所、所、30所等。在民用方面所等。在民用方面OPNET在我国的应用也越来越广泛，如信息在我国的应用也越来越广泛，如信息产业部传输所、大唐电信、中兴通信、华为、产业部传输所、大唐电信、中兴通信、华为、MOTOROLA等设备制造商用等设备制造商用OPNET进行设备、进行设备、协议等的开发；中国电信广州研究院、中国电协议等的开发；中国电信广州研究院、中国电信规划设计院等单位用信规划设计院等

14、单位用OPNET进行网络规划、进行网络规划、优化。优化。目录目录五、总结五、总结四、模型开发对比四、模型开发对比三、软件功能对比三、软件功能对比二、客户群对比二、客户群对比一、软件介绍一、软件介绍3.1 QualNet软件功能软件功能QualNet软件软件包含如下五个部分：包含如下五个部分：vQualNet Scenario Designer vQualNet Animator vQualNet Analyzer vQualNet Packet TracervQualNet File EditorQualNet Scenario DesignervQualNet Scenario Design

15、er QualNet Scenario Designer是一个模型设置工是一个模型设置工具，它允许用户设置地理上分布的物理链接和网具，它允许用户设置地理上分布的物理链接和网络节点的功能参数。通过简单的拖放操作，用户络节点的功能参数。通过简单的拖放操作，用户还可以定义每个节点的网络层协议和业务流量特还可以定义每个节点的网络层协议和业务流量特征征。QualNet Scenario DesignerQualNet AnimatorvQualNet Animator QualNet Animator 向用户提供了深度可视化及向用户提供了深度可视化及分析功能。当仿真运行的时候，用户可以利用动分析功能。当

16、仿真运行的时候，用户可以利用动态可视窗口观察通过网络的业务流量及其统计结态可视窗口观察通过网络的业务流量及其统计结果。用户还可以进行批量仿真，在仿真结束后观果。用户还可以进行批量仿真，在仿真结束后观察动态数据。察动态数据。QualNet AnimatorQualNet AnalyzervQualNet Analyzer QualNet Analyzer 是一个图形化工具，它可以是一个图形化工具，它可以显示上百个统计指标。用户可以直接观察预设的显示上百个统计指标。用户可以直接观察预设的参数，或者自定义需要查看的指标。用户还可以参数，或者自定义需要查看的指标。用户还可以使用多实验报表。所有的图表可

17、以导出到电子表使用多实验报表。所有的图表可以导出到电子表格里面。格里面。QualNet AnalyzerQualNet Packet TracervQualNet Packet TracerQualNet Packet Tracer 是一个分组级的可视化是一个分组级的可视化工具，用以查看分组经过协议栈的内容变化情况。工具，用以查看分组经过协议栈的内容变化情况。这是一个有用的调试工具这是一个有用的调试工具 。QualNet Packet TracerQualNet File EditorvQualNet File EditorQualNet File Editor 是一是一个文本编辑器，用以对个

18、文本编辑器，用以对系统系统文件进行手工编辑，系统大部分文件都支持文件进行手工编辑，系统大部分文件都支持用文件编辑器打开，如拓扑用文件编辑器打开，如拓扑.config文件、包追文件、包追踪踪.trace文件和统计结果文件和统计结果.stat文件。输入三个字文件。输入三个字符，具有自动提示功能符，具有自动提示功能 。QualNet File Editor3.2 OPNET软件功能软件功能对照对照QualNet，OPENT也提供了类似但又有区别的功能，也提供了类似但又有区别的功能，包括包括Project Editor，Node Editor，Process Editor，Link Editor，Pa

19、th Editor，Demand Editor，Probe Editor，Simulation Sequence Editor，Antenna Pattern Editor，Filter Editor，ICI Editor，Modulation Curve Editor，Packet Format Editor，PDF Editor等等Editor。可以看出，。可以看出，OPNET尽可能的可视化开发。对比尽可能的可视化开发。对比介绍下面的部分：介绍下面的部分：v场景设计场景设计 v动画模拟动画模拟 v数据统计与分析数据统计与分析 OPNET场景设计场景设计网络拓扑图：网络拓扑图：OPNET场景

20、设计场景设计设备模型库：设备模型库：OPNET模拟动画模拟动画2D AnimationOPNET模拟动画模拟动画3D AnimationOPNET统计与分析统计与分析Probe model 探针模型用来收集统计量。我们选探针模型用来收集统计量。我们选择统计量的第一种方式是在工程上右点键，在择统计量的第一种方式是在工程上右点键，在Node Statistics 中有一系列已经分好组的统计中有一系列已经分好组的统计量可供选择，其实它们原本的名字量可供选择，其实它们原本的名字99%是从进程是从进程模块衍生出来，后来被提升到节点模块中来。如模块衍生出来，后来被提升到节点模块中来。如图所示，首先我们选择

21、统计量组别，例如全部有图所示，首先我们选择统计量组别，例如全部有关关TCP 的统计都归为同一类，它们所属的类别是的统计都归为同一类，它们所属的类别是在节点模型中定义的，在统计量选择中看到的名在节点模型中定义的，在统计量选择中看到的名字是提升后的名字。字是提升后的名字。OPNET统计与分析统计与分析目录目录五、总结五、总结四、模型开发对比四、模型开发对比三、软件功能对比三、软件功能对比二、客户群对比二、客户群对比一、软件介绍一、软件介绍4.1 QualNet开发新协议开发新协议v 以运输层协议以运输层协议UDP为例说明为例说明udp的头文件的头文件和和源源文件在文件在QUALNET_HOME/l

22、ibraries/developer/src目录下的目录下的transport_udp.h和和transport_udp.cpp。添加新的运输层协议，需要完成以下步骤：添加新的运输层协议，需要完成以下步骤：1. 创建头文件和源文件。创建头文件和源文件。2. 修改修改transport.cpp，包含该协议头文件。，包含该协议头文件。3. 包含这个协议到运输层协议和包含这个协议到运输层协议和trace协议列表中。协议列表中。4. 定义协议的数据结构。定义协议的数据结构。5. 确定特定协议的配置参数格式。确定特定协议的配置参数格式。6. 在路由初始化函数（在路由初始化函数（IpRoutingInit

23、）里面调用协议初）里面调用协议初始化函数始化函数。4.1 QualNet开发新协议开发新协议7. 编写协议初始化函数，它应该完成如下任务：编写协议初始化函数，它应该完成如下任务：1.读取并存储配置参数读取并存储配置参数2.初始化状态变量和路由表初始化状态变量和路由表3.在在IP处注册协议的回调函数处注册协议的回调函数4.初始化计时器初始化计时器8. 在在IP事件事件dispatcher（分发器）里面调用协议的事件（分发器）里面调用协议的事件dispatcher。9. 在在QUALNET_HOME/include/api.h里面声明所有新协里面声明所有新协议用到的事件类型。议用到的事件类型。10

24、.编写协议事件编写协议事件dispatcher。11.修改修改IP层函数层函数NetworkRoutingGetAdminDistance。4.1 QualNet开发新协议开发新协议12.实现协议的实现协议的routing packet handler。1.为协议定义一个为协议定义一个IP协议号协议号2.写一个函数来处理路由数据包写一个函数来处理路由数据包3.在在IP函数函数DeliverPacket里面调用路由包处理函数里面调用路由包处理函数13.编写路由器函数及其他协议用到的回调函数。编写路由器函数及其他协议用到的回调函数。14.包含相应代码来完成统计。包含相应代码来完成统计。1.声明统计

25、变量声明统计变量2.在协议初始化函数里面初始化这些统计变量在协议初始化函数里面初始化这些统计变量3.适当时候更新这些变量适当时候更新这些变量4.输出这些变量输出这些变量5.如果需要，可以添加动态的统计如果需要，可以添加动态的统计4.1 QualNet开发新协议开发新协议15.在在IP终结函数终结函数NetworkIpFinalize里面调用协议的终结里面调用协议的终结函数。函数。16.编写协议终结函数，在它里面调用输出函数（输出变量编写协议终结函数，在它里面调用输出函数（输出变量）。）。17.包含协议头文件和源文件到包含协议头文件和源文件到QualNet文件结构中，编译文件结构中，编译。18.

26、为了使协议在为了使协议在QualNet GUI里面有效，修改里面有效，修改GUI设置文设置文件。件。4.2 OPNET模型开发模型开发 OPNET Modeler采用了层次化的模拟方式（采用了层次化的模拟方式（Hierarchical Network Modeling），从协议间关系看，节点模块建模），从协议间关系看，节点模块建模完全符合完全符合OSI 标准，业务层标准，业务层-TCP 层层-IP 层层-IP 封装层封装层-ARP 层层-MAC 层层-物理层；从网络对象层次关系看，提物理层；从网络对象层次关系看，提供了三层建模机制，最底层为进程（供了三层建模机制，最底层为进程（Process）

27、模型，以）模型，以状态机来描述协议；其次为节点（状态机来描述协议；其次为节点（Node）模型，由相应的）模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络（协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络（Network）模型，反映整个网络拓扑组成。三层模型和实际的协议、模型，反映整个网络拓扑组成。三层模型和实际的协议、设备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特性。设备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特性。同时，同时，Modeler采用面向对象的思路表示网络设备，通过采用面向对象的思路表示网络设备，通过界面设置其属性。界面设置其属性。下面介绍网络、节点、进程模型和外部系统模型：下面介绍网络、节

28、点、进程模型和外部系统模型：网络模型网络模型网络模型（网络模型（ Network Model）表示）表示需要模拟的全局网络拓需要模拟的全局网络拓扑。这里面涉及扑。这里面涉及网络拓扑中的子网、节点、链路和地理环网络拓扑中的子网、节点、链路和地理环境。境。网络域中可以包含逻辑上的子域，子域间通过不同类型的网络域中可以包含逻辑上的子域，子域间通过不同类型的通信链路连接。子域的划分可以在多个层次上实现。子网通信链路连接。子域的划分可以在多个层次上实现。子网可以被任意深度嵌套可以被任意深度嵌套。网络模型网络模型全局全局网络模型网络模型逻辑子域逻辑子域节点节点模型模型节点模型：节点模型：节点节点内部结构，

29、包括功能元素及它们之间的数内部结构，包括功能元素及它们之间的数据流据流。节点表示全部的网络设备模型。节点可以包含任意数量不节点表示全部的网络设备模型。节点可以包含任意数量不同类型的模块，提供三种类型的连接支持模块间的交互，同类型的模块，提供三种类型的连接支持模块间的交互，即包流、统计线、逻辑关联。即包流、统计线、逻辑关联。 包流：模块间数据包的传递。包流：模块间数据包的传递。 统计线：模块间提供数字信号或控制信息，一般用于统计线：模块间提供数字信号或控制信息，一般用于一个模块监视另一个模块的性能和状态。一个模块监视另一个模块的性能和状态。 逻辑关联：标识一个模块间的绑定。当前只用于表示逻辑关联

30、：标识一个模块间的绑定。当前只用于表示发射机和接收机的成对出现。发射机和接收机的成对出现。节点节点模型模型OPNET的节点域选择通用节点的模型，它特别适用于层次的节点域选择通用节点的模型，它特别适用于层次化或协议栈的通信协议模型，协议栈的每一层用一个处理化或协议栈的通信协议模型，协议栈的每一层用一个处理器对象表示，并在相邻层之间定义包流。如下图的器对象表示，并在相邻层之间定义包流。如下图的TCP/IP协议栈，协议栈，进程进程模型模型进程模型：进程模型：通过有限状态机和扩展的高级语言指定的过程通过有限状态机和扩展的高级语言指定的过程行为（协议、算法、应用）行为（协议、算法、应用）。v 进程定义节

31、点域里面的模块需要执行的行为。运行开始进程定义节点域里面的模块需要执行的行为。运行开始后，每个模块只有一个进程，成为根进程，它可以创建后，每个模块只有一个进程，成为根进程，它可以创建新的进程，成为子进程，循环下去。新的进程，成为子进程，循环下去。v 进程模型使用称为进程模型使用称为Proto-C的语言表达，的语言表达，Proto-C是状态是状态转换图（转换图（STD），高级命令库（内核过程），高级命令库（内核过程KP）及）及C/C+一般功能一般功能的的组合组合。v 进程模型可以定义参数，称为属性，这样就扩大了这些进程模型可以定义参数，称为属性，这样就扩大了这些进程模型的更广范围的重用。进程模型的更广范围的重用。进程进程模型模型这些这些状态转换图参考状态转换图参考RFC官方文档。官方文档。进程进程模型模型进程模型编程：进程模型编程：外部系统模型外部系统模型外部系统域：与其他并行运行的离散事件模拟器之间的接外部系统域：与其他并行运行的离散事件模拟器之间的接口口。节点内部模块需要完成的功能由一个外部的模拟器代替。节点内部模块需要完成的功能由一个外部的模拟器代替。此外，此外，模型模型允许派生，即在已有的模型的基础上进行自定允许派生，即在已有的模型的基础上进行自定义修改而不用改变它的内部结