opent网络仿真教程--陈敏

第1部分OPNET Modeler简介 第1章OPNET仿真概述............................................................................... 1.1网络仿真简介 1.2 OPNET简介 1.3 OPNET网络环境 1.4 OPNET编辑器简介 1.5配置一个简单的网络 1.5.1定义问题................................................................................. 1.5.2建立网络拓扑结构................................................................. 1.5.3收集统计量............................................................................. 1.5.4保存项目................................................................................. 1.5.5运行仿真................................................................................. 1.5.6查看结果................................................................................. 1.5.7复制场景并扩展网络............................................................. 1.5.8再次运行................................................................................. 1.5.9比较结果................................................................................. 第2章OPNET Modeler环境变量的设置及文件管理................................. 2.1 OPNET Modeler环境变量的设置.................................................... 2.1.1 Windows 2000下环境变量的设置........................................ 2.1.2 Unix下环境变量的设置........................................................ 2.2 OPNET常用文件格式......................................................................OPNET网络仿真–陈敏 2.3 OPNET文件管理 第2部分OPNET Modeler使用（基本篇） 第3章OPNET的通信仿真机制................................................................... 3.1离散事件仿真机制............................................................................ 3.1.1 OPNET中的事件推进机制................................................... 3.1.2同一时刻事件优先级的界定................................................. 3.2基于包的通信.................................................................................... 3.3使用接口控制信息进行通信............................................................ 3.4点对点和总线管道阶段 5章收集、查看、导出以及发布仿真结果......................................................... 5.1收集统计量........................................................................................ 5.1.1收集矢量统计量..................................................................... 5.1.2收集标量统计量..................................................................... 5.2查看和导出仿真结果........................................................................ 5.3发布仿真结果 第6章OPNET Modeler编程基础................................................................ 6.1从例程开始——创建一个包交换网络............................................ 6.1.1概述......................................................................................... 6.1.2开始建立................................................................................. 6.1.3创建新的包格式..................................................................... 6.1.4创建新的链路模型................................................................. 6.1.5创建中心交换节点模型......................................................... 6.1.6创建hub进程模型................................................................. 6.1.7创建周边节点模型................................................................. 6.1.8创建网络模型......................................................................... 6.1.9收集统计量并分析结果......................................................... 6.1.10配置仿真............................................................................... 6.1.11运行仿真............................................................................... 6.2 OPNET Modeler核心函数介绍....................................................... 6.2.1动画类核心函数..................................................................... 6.2.2分布类核心函数..................................................................... 6.2.3事件类核心函数..................................................................... 6.2.4接口控制类核心函数............................................................. 6.2.5标识类核心函数.....................................................................第1章OPNET仿真概述 6.2.6内部模型访问类核心函数..................................................... 6.2.7中断类核心函数..................................................................... 6.2.8包类核心函数......................................................................... 6.2.9进程类核心函数..................................................................... 6.2.10队列类核心函数................................................................... 6.2.11分割与组装类核心函数....................................................... 6.2.12统计类核心函数................................................................... 6.2.13队列和子队列类核心函数................................................... 6.2.14表格类核心函数................................................................... 6.2.15传输类核心函数................................................................... 6.2.16拓扑结构类核心函数........................................................... 6.2.17编程类核心函数................................................................... 6.3子进程...................................................................................... 6.3.1有关进程的几个概念............................................................. 6.3.2子进程的初始化..................................................................... 6.3.3仿真核心使用权的管理模式................................................. 6.3.4进程对仿真核心控制权获取方式的识别............................. 6.3.5进程间的内存共享机制......................................................... 6.3.6使用子进程可能出现的几种错误 第3部分OPNET Modeler使用（高级篇）186 第7章OPNET的调试................................................................................... 7.1查看OPNET日志文件 7.2使用OPNET Debugger调试..................................................... 7.2.1 ODB调试概述........................................................................ 7.2.2针对结构错误（Structural Error）的ODB调试实例 7.2.3针对逻辑错误的ODB调试实例 7.2.4针对进程模块的ODB调试................................................... 7.2.5调整ODB窗口缓存大小......................................................... 7.3 OPNET与Visual C++联合调试............................................... 7.3.1 VC的安装及环境变量的设置............................................... 7.3.2修改OPNET有关与VC联合调试的属性........................... 7.3.3仿真时OPNET与VC联合调试的步骤............................... 7.4常见错误及其说明 第8章业务建模 8.1 ON/OFF业务建模 8.2配置标准端对端业务OPNET网络仿真–陈敏 8.2.1设定应用参数 8.2.2设定业务主询 8.2.3配置服务器支持的应用 8.2.4设定客户端业务主询 8.3自定义多端业务 8.4流业务建模技巧 8.4.1针对话音和视频业务背景流的设置 8.4.2应用流背景流建模 8.4.3网络层背景流建模 8.4.4 Micro-Simulation技术 8.5链路背景业务建模 8.6混合业务建模 第9章无线信道建模..................................................................................... 9.1无线模拟简介 9.2无线移动方式 9.2.1分段移动方式 9.2.2设置向量轨迹的方式 9.2.3修改节点的位置属性 9.2.4使用移动配置器（Mobility Config） 9.3无线收发机管道建模........................................................................ 9.3.1接收主询................................................................................. 9.3.2传输时延................................................................................. 9.3.3物理可达性............................................................................. 9.3.4信道匹配................................................................................. 9.3.5发射机天线增益..................................................................... 9.3.6传播延时................................................................................. 9.3.7收信机天线增益..................................................................... 9.3.8接收功率................................................................................. 9.3.9干扰噪声功率......................................................................... 9.3.10背景噪声功率....................................................................... 9.3.11信噪比................................................................................... 9.3.12误比特率............................................................................... 9.3.13错误分布............................................................................... 9.3.14错误纠正............................................................................... 9.4加快无线仿真的速度 9.4.1采用优化的仿真核心 9.4.2在仿真中动态删减接收主询成员第1章OPNET仿真概述 9.4.3简化无线封包的复制 9.4.4动态更新接收主询 9.4.5通过无线区域划分接收主询 9.4.6过滤无关的管道阶段 9.4.7采用并行仿真 9.5创建一个移动无线网络...................................................................... 9.2.1概述......................................................................................... 9.2.2开始建立................................................................................. 9.2.3创建天线模型......................................................................... 9.2.4创建指向处理器..................................................................... 9.2.5创建节点模型......................................................................... 9.2.6创建网络模型......................................................................... 9.2.7收集统计量并运行仿真......................................................... 9.2.8查看并分析结果..................................................................... 第10章OPNET标准模块介绍..................................................................... 10.1 IEEE 802.11模块内部结构及仿真................................................. 10.1.1 IEEE 802.11无线局域网概述.............................................. 10.1.2无线局域网的协议行为建模............................................... 10.1.3 IEEE 802.11无线局域网MAC的输入接口...................... 10.1.4 IEEE 802.11无线局域网MAC的输出接口...................... 10.1.5仿真和实验........................................................................... 10.2 X.25模块介绍................................................................................. 10.2.1引言....................................................................................... 10.2.2基于X.25传输控制协议的应用会话建立流程................. 10.2.3基于X.25数据链路的建立和包交换流程......................... 10.3干扰机模型...................................................................................... 10.4 OPNET IPv6模块介绍及仿真........................................................ 13.1 ICMPv6 Route Print场景....................................................... 13.2 Manual Tunnel......................................................................... 10.5小区系统模型 10.5.1模型的导入 10.5.2模型的适用范围和限制 10.5.3模型包含的文件 10.5.4模型的属性 10.5.5模型的接口OPNET网络仿真–陈敏 第4部分OPNET Modeler的高级应用186 第11章自定义动画编程的运用................................................................... 11.1动态队列计量器...................................................................... 11.1.1设置探针属性 11.1.2动态队列计量器动画程序讲解 11.2无线包传输.............................................................................. 11.2.1设置探针属性 11.2.2无线包传输动画初始化程序 11.2.3在接收功率阶段加入动画程序 11.2.4在干扰噪声功率计算阶段加入动画程序 11.2.5在错误纠正阶段加入动画程序 第12章自定义流媒体协议的实现............................................................... 12.1 OPNET应用层建模构架........................................................ 12.2自定义的应用协议.................................................................. 12.3修改头文件“gna_mgr.h”....................................................... 12.4在应用配置进程模型中增加应用属性.................................. 第13章自定义IP协议的实现 13.1自定义IP协议接口 13.2 IP包的创建和高层数据包的封装 13.3 IP路由表初始化 13.4路由表的查找 第14章图形化建模和文本方式建模EMA................................................. 14.1 EMA配置网络模型................................................................ 14.2 EMA与外部数据的接口 14.2.1 EMA设置对象的固有属性 14.2.2 EMA设置对象的自定义属性 第15章高级体系架构(HLA)........................................................................ 15.1 RTI的安装及其环境变量设置 15.2建立控制联邦成员 15.3 OPNET HLA仿真实例 15.3.1准备所需的文件 15.3.2运行HLA仿真环境 15.3.3实现HLA交互 15.3.4多个OPNET联邦成员联机仿真 附录A本书中英文术语对照表271 附录B参考文献271第1章OPNET仿真概述 附录C关于本书存在的问题 ### OPENT网络仿真教程知识点概览 #### 一、OPNET Modeler简介 **1.1 网络仿真简介** - **定义**: 网络仿真是一种利用数学模型和计算机程序来模拟真实网络环境的技术。 - **目的**: 评估网络性能、验证设计方案的有效性、预测网络行为的变化等。 - **应用场景**: 在网络设计、开发和优化过程中广泛使用。 **1.2 OPNET简介** - **定义**: OPNET Modeler是一款强大的网络仿真软件，能够精确地模拟网络行为。 - **特点**: 高度灵活、可定制性强，能够处理复杂的网络结构和协议栈。 - **用途**: 常用于学术研究、产品开发和教育等领域。 **1.3 OPNET网络环境** - **描述**: OPNET Modeler提供了完整的网络仿真环境，包括各种网络设备模型、协议栈和数据分析工具。 - **优势**: 支持多种网络技术和协议，如TCP/IP、IEEE 802.x等。 - **功能**: 可以模拟不同类型的网络，如局域网、广域网、无线网络等。 **1.4 OPNET编辑器简介** - **功能**: OPNET Modeler内置了一个强大的编辑器，用于构建网络模型、编写代码和配置仿真参数。 - **特色**: 提供图形界面和命令行两种工作模式，满足不同用户的需求。 - **工具**: 包括但不限于模型库管理器、编译器、调试器等。 #### 二、配置一个简单的网络 **1.5 配置一个简单的网络** - **1.5.1 定义问题** - **步骤**: 明确仿真目标、网络需求和预期结果。 - **示例**: 模拟一个小型局域网，测试数据传输速率。 - **1.5.2 建立网络拓扑结构** - **步骤**: 设计网络拓扑图、添加网络设备和连接。 - **示例**: 创建一个星型拓扑，其中包含一个中心交换机和多个终端节点。 - **关键**: 选择合适的网络设备模型，如路由器、交换机等。 - **1.5.3 收集统计量** - **目的**: 记录仿真过程中的关键性能指标。 - **方法**: 设置监控点、定义统计数据类型。 - **类型**: 包括但不限于吞吐量、延迟、丢包率等。 - **1.5.4 保存项目** - **重要性**: 便于后续的仿真运行和结果分析。 - **步骤**: 保存所有配置信息到项目文件中。 - **1.5.5 运行仿真** - **条件**: 确保所有配置正确无误。 - **过程**: 启动仿真引擎，模拟网络运行情况。 - **参数**: 可以调整仿真时间长度、迭代次数等。 - **1.5.6 查看结果** - **工具**: 使用OPNET Modeler提供的结果分析工具。 - **分析**: 对比仿真前后的数据，评估网络性能。 - **1.5.7 复制场景并扩展网络** - **目的**: 基于现有网络模型进行改进或扩展。 - **步骤**: 复制原始网络模型，调整网络参数或增加新组件。 - **1.5.8 再次运行** - **目的**: 测试改进或扩展后的网络性能。 - **步骤**: 重新配置仿真参数，启动仿真。 - **1.5.9 比较结果** - **目的**: 分析不同配置下的网络表现差异。 - **方法**: 使用图表、报告等形式展示对比结果。 #### 三、OPNET Modeler环境变量的设置及文件管理 **2.1 OPNET Modeler环境变量的设置** - **2.1.1 Windows 2000下环境变量的设置** - **步骤**: 修改系统环境变量，确保OPNET Modeler正常运行。 - **2.1.2 Unix下环境变量的设置** - **步骤**: 通过shell脚本或配置文件设置必要的环境变量。 **2.2 OPNET常用文件格式** - **描述**: 包括项目文件、模型文件、脚本文件等。 - **作用**: 存储网络模型、仿真参数和用户自定义代码。 **2.3 OPNET文件管理** - **方法**: 使用OPNET Modeler内置工具进行文件管理。 - **技巧**: 如何高效组织文件，便于管理和查找。 #### 四、OPNET的通信仿真机制 **3.1 离散事件仿真机制** - **定义**: 一种基于事件驱动的仿真方法。 - **原理**: 通过模拟事件的发生顺序来模拟系统的动态行为。 - **优势**: 能够准确模拟时间序列中的关键事件。 **3.2 基于包的通信** - **描述**: 模拟数据包在网络中的传输过程。 - **细节**: 包括包的生成、传输路径的选择、到达目的地等。 **3.3 使用接口控制信息进行通信** - **定义**: 通过发送特定的控制信息来协调网络中的活动。 - **应用**: 实现复杂的网络协议和功能。 **3.4 点对点和总线管道阶段** - **解释**: 描述数据包在网络中如何被转发。 - **示例**: 在点对点链路上的数据包传输，在总线上数据包的竞争和冲突。 #### 五、收集、查看、导出以及发布仿真结果 **5.1 收集统计量** - **目的**: 监控网络性能的关键指标。 - **类型**: 包括矢量统计量和标量统计量。 **5.2 查看和导出仿真结果** - **工具**: 使用OPNET Modeler提供的图形化界面工具。 - **格式**: 导出为图表、报告或CSV文件等。 **5.3 发布仿真结果** - **方法**: 将仿真结果分享给团队成员或公开发布。 - **目的**: 促进研究成果的交流和合作。 #### 六、OPNET Modeler编程基础 **6.1 从例程开始——创建一个包交换网络** - **过程**: 逐步构建一个简单的包交换网络模型。 - **步骤**: 包括创建网络模型、节点模型、进程模型等。 - **实践**: 通过编写代码实现网络协议的行为。 **6.2 OPNET Modeler核心函数介绍** - **分类**: 动画类、分布类、事件类、接口控制类等。 - **应用**: 在编写模型和进程时使用这些函数来实现特定功能。 **6.3 子进程** - **概念**: 描述如何在OPNET Modeler中管理和使用子进程。 - **技巧**: 如何有效地组织和优化进程之间的交互。 #### 七、OPNET的调试 **7.1 查看OPNET日志文件** - **工具**: 利用日志文件追踪仿真过程中的问题。 - **用途**: 诊断网络模型中的错误和异常行为。 **7.2 使用OPNET Debugger调试** - **概述**: 介绍如何使用OPNET Debugger进行调试。 - **案例**: 提供具体的调试实例，包括结构错误和逻辑错误。 **7.3 OPNET与Visual C++联合调试** - **步骤**: 设置环境变量、配置OPNET属性等。 - **过程**: 如何在OPNET Modeler和Visual C++之间进行联合调试。 #### 八、业务建模 **8.1 ON/OFF业务建模** - **描述**: 模拟网络中周期性开启和关闭的业务流量。 - **应用**: 适用于模拟用户的在线和离线状态。 **8.2 配置标准端对端业务** - **过程**: 设置业务参数、配置客户端和服务端等。 - **目标**: 模拟真实的网络业务场景。 **8.3 自定义多端业务** - **描述**: 根据具体需求自定义业务模型。 - **示例**: 模拟多用户同时访问的情况。 **8.4 流业务建模技巧** - **策略**: 如何优化流业务建模以提高仿真效率。 - **技术**: 利用Micro-Simulation等技术减少仿真时间。 #### 九、无线信道建模 **9.1 无线模拟简介** - **概念**: 介绍无线网络的特点和建模难点。 - **技术**: 使用OPNET Modeler中的工具和技术进行无线网络建模。 **9.2 无线移动方式** - **方法**: 包括分段移动、设置向量轨迹等。 - **实现**: 通过修改节点位置属性来模拟移动行为。 **9.3 无线收发机管道建模** - **细节**: 涉及接收主询、传输时延、信噪比等多个方面。 - **优化**: 介绍如何通过各种技术手段提高无线仿真的效率。 #### 十、OPNET标准模块介绍 **10.1 IEEE 802.11模块内部结构及仿真** - **概述**: 介绍802.11无线局域网的相关概念和建模方法。 - **仿真**: 使用OPNET Modeler进行802.11网络的仿真。 **10.2 X.25模块介绍** - **概念**: 解释X.25协议的工作原理和应用领域。 - **建模**: 如何在OPNET Modeler中模拟X.25网络。 **10.3 干扰机模型** - **描述**: 模拟网络中可能遇到的干扰因素。 - **应用**: 用于评估网络的鲁棒性和稳定性。 **10.4 OPNET IPv6模块介绍及仿真** - **内容**: 介绍IPv6协议的特点和建模方法。 - **实例**: 如何使用OPNET Modeler进行IPv6网络的仿真。 **10.5 小区系统模型** - **描述**: 模拟移动网络中的小区结构和信号覆盖。 - **属性**: 如何设置小区模型的各种参数。 #### 十一、自定义动画编程的运用 **11.1 动态队列计量器** - **实现**: 如何使用动画程序实时显示队列状态。 - **步骤**: 设置探针属性，编写动画程序代码。 **11.2 无线包传输** - **描述**: 在OPNET Modeler中模拟无线数据包的传输过程。 - **技术**: 使用动画程序增强仿真结果的可视化效果。 #### 十二、自定义流媒体协议的实现 **12.1 OPNET应用层建模构架** - **概念**: 解释OPNET Modeler中应用层建模的基本原理。 - **应用**: 如何实现自定义的应用层协议。 **12.2 自定义的应用协议** - **实现**: 介绍如何修改现有的头文件以支持新的协议。 - **步骤**: 如何在应用配置进程中增加自定义协议的属性。 #### 十三、自定义IP协议的实现 **13.1 自定义IP协议接口** - **定义**: 描述如何创建自定义IP协议的接口。 - **实现**: 实现IP包的创建、封装以及路由表的管理。 #### 十四、图形化建模和文本方式建模EMA **14.1 EMA配置网络模型** - **方法**: 使用EMA工具进行网络模型的配置。 - **接口**: 介绍EMA如何与外部数据源进行交互。 #### 十五、高级体系架构(HLA) **15.1 RTI的安装及其环境变量设置** - **步骤**: 安装RTI并配置相应的环境变量。 - **应用**: 使OPNET Modeler能够支持HLA仿真环境。 **15.2 建立控制联邦成员** - **过程**: 如何创建和配置联邦成员。 - **目标**: 实现多个联邦成员之间的协同仿真。 **15.3 OPNET HLA仿真实例** - **准备**: 准备所需的文件和配置。 - **实现**: 如何实现联邦成员之间的交互。 ### 总结 OPNET Modeler是一款功能强大的网络仿真软件，它不仅提供了丰富的建模工具和仿真环境，还允许用户根据具体需求进行高度定制。通过上述知识点的梳理，我们可以看到OPNET Modeler在网络仿真领域的广泛应用，从基础的网络配置到高级的协议开发，涵盖了网络仿真领域的各个方面。无论是学术研究还是工业应用，OPNET Modeler都能够提供有效的技术支持。