网络仿真软件OPNET介绍与实例

网络仿真软件OPNET介绍与实例网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输, 从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。由于仿真不是基于数学计算, 而是基于统计模型，因此，统计复用的随机性被精确地再现。strong

网络仿真技术具有以下特点:一, 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。二, 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；三，使用范围广, 既可以用于现有网络的优化和扩容,也可以用于新网络的设计，而且特别适用于中大型网络的设计和优化；四，初期应用成本不高, 而且建好的网络模型可以延续使用, 后期投资还会不断下降。

OPNET介绍

OPNET产品主要面向专业人士，帮助客户进行网络结构、设备和应用的设计、建设、分析和管理。OPNET的产品主要针对三类客户，分成四个系列。三类客户是指：网络服务提供商；网络设备制造商和一般企业。四个系列产品核心包括：1.ServiceProviderGuru：面向网络服务提供商的智能化网络管理软件。是OPNET公司的最新产品。2.OPNET Modeler：为技术人员（工程师）提供一个网络技术和产品开发平台。可以帮助他们设计和分析网络、网络设备和通信协议。

3.ITGuru：帮助网络专业人士预测和分析网络和网络应用的性能，诊断问题，查找影响系统性能的瓶颈，提出并验证解决方案。

4.WDM Guru，用于波分复用光纤网络的分析、评测。OPNET Technology公司的仿真软件OPNET具有下面的突出特点，使其能够满足大型复杂网络的仿真需要：

1. 提供三层建模机制，最底层为Process模型，以状态机来描述协议；其次为Node模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。三层模型和实际的网络、设备、协议层次完全对应，全面反映了网络的相关特性；

2. 提供了一个比较齐全的的基本模型库，包括：路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备、ISDN设备等等；

3. 采用离散事件驱动的模拟机理（discrete event driven），与时间驱动相比，计算

效率得到很大提高。

4. 采用混合建模机制，把基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来，既可得到非常细节的模拟结果，也大大提高了仿真效率。

5. OPNET具有丰富的统计量收集和分析功能。它可以直接收集常用的各个网络层次的性能统计参数，能够方便地编制和输出仿真报告。

6. 提供了和网管系统、流量监测系统的接口，能够方便的利用现有的拓扑和流量数据建立仿真模型，同时还可对仿真结果进行验证。

OPNET的缺点：

1. 价钱昂贵.OPNET的单使用者授权费超过2万5千美金. 价格的因素使得盗版猖獗。

2. 学习的进入障碍很高，通过专门培训而达到较为熟练程度至少需一个多月的时间.

3. 仿真网络规模和流量很大时, 仿真的效率会降低。目前解决方法：采用分层的建模方法，汇聚网络流量，简化网络模型；背景流量和前景流量相配合；流量比例压缩方法；优化调整仿真参数设计；路由流量的简化；结果分析；如何针对不同的统计参数，选择合适的结果收集和处理方法。来源：（广东省电信科学技术研究院）

4. 软件所提供的模型库是有限的，因此某些特殊网络设备的建模必须依靠节点和过程层次的编程方能实现。（A.网络仿真软件提供的标准的结果参数，往往不能满足实际用户的全部需要，如果用户需要收集网络设备的某些特殊参数时，必须通过过程层次上的编程来收集自己感兴趣的网络参数。B.一般，厂家提供的网络协议的模型都滞后于标准颁布之日数月甚至一年，如果急需使用厂家模型库中没有提供的新协议、新标准时，就只有通过编程的方法，开发自己的协议模型。C.对于大型网络的仿真，有时需要根据实际情况，通过编程改变模型的某些特性来提高仿真计算效率。）涉及底层编程的网元建模具有较高的技术难度，因为需要对协议和标准及其实现的细节有深入的了解、并掌握网络仿真软件复杂的建模机理。因此，一般需要经过专门培训的专业技术人员才能完成。编程的难度限制了OPNET的普及与推广。此外，建立在OPNET上的仿真平台当前无法脱离OPNET环境，也是OPNET的一个局限性。

5. OPNET对路由协议的仿真比较适合，但是对链路的仿真好想就只能通过Pipeline stage来做。例如有用户试了把pipeline stage中radio的propagation delay model的传输速度（default值是光速）改为声波在海水中的速度1500m/s，但是仿真出来的propagation delay结果居然没太大的改变。而根据使用经验matlab或者spw就比较合适做链路层的仿真。

OPNET网络仿真软件使用实例

一﹑仿真案例：

1．某个小公司现有职员10人，每个职员的计算机采用100 Mb/s集线器(HUB)的方式连接到一台服务器上。请你采用指定的仿真软件(推荐使用OPNET或者ns2)，对于以上的具体环境(自己选定集线器和服务器的型号)，进行网络性能的仿真，给出网络的信道利用率、吞吐量、传输时延、排队延迟(queuing delay)等参数的仿真曲线，并对结果进行分析。

2．如果公司的用户数增加到50人，网络改用交换机的方式连接，并且增加。二﹑仿真过程

1．仿真模型的建立

案例1的仿真模型如图一所示。图中的node0至node9表示10个职员的计算机终端，LAN中的集线器(HUB)采用了ethernet16_hub；终端节点通过100_BASE_T 的双绞线与HUB连接。Server是LAN中的服务器。Application Config描述了LAN 中存在的服务应用的类型，Profile Config定义了客户机可以使用的服务类型，服务类型均定义为三种：Database，E－mail和FTP。

图一案例1的仿真模型

案例2的仿真模型如图二所示。图中的node0至node49表示了50个职员的计算机终端，Switch是LAN中的交换机，选的类型是ethernet64_switch，它能连接64个终端，终端节点也是通过100_BASE_T的双绞线与Switch连接。WLAN_Router 作为无线接入点，在模型中有三个WLAN_Wkstn。Server﹑Application Config 和Profile Config的服务类型与案例1相同，这样便于图形的比较分析。

图二案例2的仿真模型

2．模型的仿真及仿真结果

如上建立仿真模型后，分别对案例1和案例2进行仿真，得到了网络的信道利用率，吞吐量，传输时延和队列大小等参数的仿真曲线。下面是对案例1和案例2参数曲线的比较与分析（图中的蓝线代表模型一的参数曲线，红线代表模型二的参数曲线）。

1）信道利用率比较图

如图所示，两条曲线均呈上升状，但模型二上升的幅度大于模型一。可见模型二的信道利用率高于模型一。

2）吞吐量比较图

如图所示，两条曲线均呈上升状，但模型二上升的幅度大于模型一。可见模型二的吞吐量也高于模型一。

3）传输时延比较图

如图所示，模型二的曲线有一个尖峰，并迅速下降。模型一的曲线先下降，之后趋于水平。总的来看模型二的时延大于模型一。

4）队列时延比较图

如图所示，模型一的队列时延先上升后缓慢下降，模型二的是先急速下降再上升。总的看来，模型二的队列时延大于模型一。

5）无线接入点与交换机间信道利用率图（双向的）

上图为由无线接入点到交换机的信道利用率曲线，下图为交换机到无线接入点的信道利用率曲线。可见下图利用率高于上图的。

6）无线网络的传输时延

如图所示，无线网络的传输时延先升后降，总体挺大。

7）无线接入点与交换机间的吞吐量图（双向的）

上图为由无线接入点到交换机的吞吐量曲线，下图为交换机到无线接入点的吞吐量曲线。可见下图吞吐量高于上图的。

8）无线接入点与交换机间的队列延时图（双向的）

上图为由无线接入点到交换机的队列延时曲线，下图为交换机到无线接入点的队列延时曲线。可见下图的队列延时曲线高于上图的。

三﹑结果分析

从图形曲线中可以看出，信道利用率、吞吐量和传输时延是案例2高于案例1的，而队列时延开始时案例2比案例1的小，后来则比案例1的大一点。

对两个仿真网络来说，信道利用率都非常低，最大才3％，原因是构建的LAN是100M的，使用的用户很少（最多为50个），而且用户的数据量也不是很大。这样会使信道资源大量浪费。

通过分析可以看出：当LAN中增加终端节点（PC机）并且把HUB改为交换机时，LAN的传输时延和队列时延都会变大一点，信道利用率和吞吐量都会变高一些。这是由于HUB构建的是共享信道式的网络，实际的拓扑结构是总线型的。而交换机构建的是交换式的网络，其网络拓扑结构为星型。交换机通过微网段的技术能够动态地提供多条端点到断点的并行通信链路，消除了共享网段所带来的冲突和拥塞现象，所以用交换机代替HUB后网络的性能会提高。

四﹑总结

OPNET安装过程稍显复杂，且独立工作能力较差（仿真中还须依赖VC）。但功能强大，仿真速度较快，并可对通信网络和分散式系统进行全面的分析，而且分析结果也很直观。

班级：2012级GCT

学号：2320122255

姓名：李冀

职业：网络工程师