网络仿真的研究
网络信息流量建模与仿真研究
网络信息流量建模与仿真研究随着互联网的普及和信息技术的不断进步，网络流量的规模和复杂度也在不断增加，网络信息流量建模与仿真正变得越来越重要。
这项技术可以应用于网络运营商、网络安全、网络优化等方面，对于提高网络服务质量、保障网络安全和提升网络效率有着至关重要的作用。
一、网络信息流量的概念和分类网络信息流量指的是网络中传输的数据量，通常用字节或位表示。
网络信息流量通常可分为实时流量和非实时流量，实时流量指的是网络中传输的数据需要及时处理，例如视频直播、网络电话等业务；而非实时流量则是指文件下载、网页浏览等业务，不需要立刻处理，有一定的时间缓冲。
二、网络信息流量建模方法网络信息流量建模是指将网络信息流量抽象成一些数学模型，通过对这些模型的分析和仿真来预测网络的运行情况、解决网络问题。
下面介绍几种常用的网络建模方法。
1. 系统动力学模型：这种模型着重考虑了网络中数据传输和流量控制的过程，并可以对网络中的各种参数和环境进行建模。
2. 时间序列模型：这种模型是基于时间序列数据的建模方法，主要对网络中实时流量数据进行建模和分析。
3. 统计模型：这种模型通常采用概率统计方法，用于估计网络中流量的统计特性。
4. 分形模型：这种模型将网络信息流量看作是分形结构，可以分析网络中信息的自相似性。
5. 神经网络模型：这种模型是一种模仿人类大脑的计算机系统，可以用于处理和分析网络信息流量数据。
三、网络信息流量仿真技术网络信息流量仿真是指利用计算机程序，模拟网络中流量的传输和控制过程，用于预测和分析网络的运行情况。
下面介绍几种网络仿真技术。
1. 离散事件仿真：这种技术是一种基于事件驱动的仿真技术，将网络中传输的数据看作一个一个的事件，进行仿真。
2. 蒙特卡罗仿真：这种技术是一种基于概率的仿真技术，通过模拟网络中不同事件的概率分布，来分析网络运行情况。
3. 基于代理的仿真：这种技术是一种分布式仿真技术，通过在网络中的各个代理节点上进行仿真，来模拟网络中的流量传输。
5G NR中的系统级仿真研究
5G NR中的系统级仿真研究随着5G技术逐渐走向成熟，各大厂商和运营商对于5G技术的研究和探索也越来越深入。
在5G NR（New Radio）领域，系统级仿真是必不可少的一环，因为它可以帮助我们提前发现和解决一些潜在的问题，以保证5G技术的可靠性和稳定性。
本篇文章将介绍5G NR中系统级仿真的研究。
一、5G NR系统级仿真的概念和意义5G NR系统级仿真可以理解为将5G通信系统中的各个模块进行分析、模拟和评估，并对其进行综合性的评估。
在5G NR技术的研究过程中，系统级仿真所起的作用非常重要。
首先，它可以帮助我们更好地理解和评估系统的性能，发现可能出现的问题，对系统的可靠性和稳定性进行保证；其次，系统级仿真也可以为我们提供一些新的想法和方法，促进5G技术的不断发展和创新。
二、5G NR中系统级仿真的技术和工具在5G NR中进行系统级仿真，需要掌握一系列的技术和工具。
以下具体介绍几个常用的脚本和工具：1、MATLAB：MATLAB是一款常用的通信仿真工具，在5G NR中也被广泛使用。
它可以方便的对整个系统进行仿真分析，在短时间内得出系统的性能预测。
2、NS-3：NS-3是一款计算机网络仿真器，其可以模拟真实的网络场景，帮助进行5G NR系统级仿真。
3、5G Toolbox：5G Toolbox是MATLAB的一个工具包，其提供了大量的5G NR仿真模型，可以用来对5G NR系统进行仿真分析和模拟。
三、5G NR系统级仿真的应用5G NR系统级仿真主要应用于以下几个方面：1、系统性能评估：我们可以通过仿真数据分析得出各个子系统的性能指标，以便我们了解某一种方案与目标KPI（关键绩效指标）之间的大致差距，选择最优方案；2、场景模拟：通过仿真模拟来构建不同的场景模型，以针对不同的场景进行数据模型和性能预测，并作为测试的一部分；3、网络规划：网络规划是基站、小区和信道等网络要素的布置和组合，系统级仿真可以辅助网络规划，确定最优的网络规划方案。
基于网络系统仿真的设计优化方法研究
基于网络系统仿真的设计优化方法研究网络系统仿真是一种模拟网络系统运行过程的方法，可以帮助设计优化网络系统。
本文将探讨基于网络系统仿真的设计优化方法，包括仿真建模、设计优化和结果分析等方面。
首先，为了进行网络系统的仿真，需要建立适当的仿真模型。
仿真模型是对实际网络系统的简化，通过模拟网络中的节点、链路、数据包传输等要素来模拟网络系统的运行过程。
选择合适的仿真工具，如NS-2、OPNET、OMNeT++等，根据仿真需求进行建模。
仿真模型的设计应该尽量接近实际网络系统的特征，包括网络拓扑结构、网络流量特征、路由协议等。
在建模的过程中，还需要注意参数设置和校准，确保仿真结果的准确性和可靠性。
其次，设计优化是网络系统仿真的核心任务之一。
在仿真模型构建完成后，可以使用设计优化方法来改进网络系统的性能。
设计优化的目标可以是不同的性能指标，如网络吞吐量、延迟、能源效率等。
常用的设计优化方法包括遗传算法、粒子群优化、模拟退火等。
这些方法可以通过对仿真模型进行多次运行和参数调整来寻找最优解。
设计优化还可以通过对网络拓扑结构、路由策略以及协议参数的调整来改善网络的性能。
在设计优化的过程中，还需要进行多个优化目标的权衡。
因为网络系统中的不同性能指标可能存在冲突，一方面的优化可能导致另一方面的性能下降。
因此，需要进行综合考虑，选择合适的设计优化策略。
多目标优化方法如多目标遗传算法和多目标粒子群优化等可以帮助实现多个性能指标的平衡。
最后，进行仿真实验后需要对结果进行分析和评估。
结果分析可以包括模拟过程中网络系统的性能指标、时间序列数据、网络拓扑图等。
需要关注的性能指标可能包括流量分布、数据包丢失率、时延分布等。
通过对仿真结果进行分析，可以帮助我们深入了解网络系统的性能瓶颈和改进空间。
评估和比较不同优化方法的有效性，可以帮助我们做出合理的决策和选择。
综上所述，基于网络系统仿真的设计优化方法研究是一项重要的任务。
通过合理的仿真建模、设计优化和结果分析，可以改善网络系统的性能，并提供参考意见和建议。
计算机网络中的网络拓扑建模与仿真技术研究
计算机网络中的网络拓扑建模与仿真技术研究计算机网络的拓扑结构是指网络中各个节点之间的连接方式和关系，在网络设计和性能评估中起着重要的作用。
为了实现对网络拓扑的深入研究和仿真分析，网络拓扑建模与仿真技术应运而生。
本文将详细介绍计算机网络中的网络拓扑建模和仿真技术的研究进展以及应用。
一、网络拓扑建模技术1. 网络拓扑表示方法网络拓扑可以用多种方法进行表示，如图论中的图模型、矩阵表示法以及邻接表等。
其中，图模型是最常用和直观的网络拓扑表示方法，将网络中的节点和连接关系抽象成图中的节点和边，并通过节点和边的属性来描述网络的特性和性能。
2. 网络拓扑生成算法网络拓扑生成算法可以根据给定的拓扑规则和约束条件生成满足要求的网络拓扑结构。
常见的网络拓扑生成算法包括随机生成算法、小世界网络算法以及无标度网络算法等。
这些算法可以有效地模拟实际网络中的节点分布和连通性特征，为网络拓扑建模提供了有力支持。
二、网络拓扑仿真技术1. 离散事件仿真离散事件仿真是一种广泛应用于网络拓扑仿真的方法。
该方法通过将网络节点和链路的状态更新和事件处理离散化，以模拟网络中各个节点之间的交互和消息传递过程。
离散事件仿真能够提供丰富的仿真结果和性能指标，用于评估网络拓扑的性能和可靠性。
2. Agent-based仿真Agent-based仿真是一种基于代理模型的仿真方法，它将网络中的节点和链路建模为独立的个体代理，并通过规定代理之间的相互作用来模拟网络的行为和演化过程。
Agent-based仿真在网络拓扑仿真中的应用越来越广泛，特别是对于复杂网络的仿真和研究具有重要意义。
三、网络拓扑建模与仿真技术的应用1. 网络性能优化网络拓扑建模与仿真技术可以用于网络性能的优化和改进。
通过建立准确的网络拓扑模型，并进行仿真分析，可以评估不同网络拓扑对性能的影响，提供优化方案和策略，从而提高网络的传输速率、吞吐量和稳定性。
2. 网络安全评估网络拓扑模型和仿真技术还可以应用于网络安全领域的评估和防御。
网络仿真技术在计算机网络实验教学中的应用研究
ｏ ｔ ｒ ｅａ，ｉｅ，ｏｉｇｒｔ ｎ ｖ ｒｇ ｒｕ ｈ ｕ ｆｈ ｅｗｏｋｍｏ ｅ； ｏ ｕ ｉｇｔｅ ２ｔ ｅ ｕ ｉ ｌｔ ｎ ｆ ｅｗｏｋｄ ｌｙｊ ｔｒｌｓ ｅａ ｄａ ｅａ ｅｔ ｏ ｇ ｐ ｔ ｅｎ ｔ ｒ ｄｌ Ｓ ， ｓ ｓｔ ｐｓ ｎ ｔ ｎ ａ ｈ ｏｔ ｎ ｈ ＮＳ ｏ ｍｕａｉ ｏ
ｇ ｔｔ ｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｒ ｓ ｌ ； ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ＮＳ ａ ｏ ｄ ｐ ａ ｔ ａ ｎ ｔｏ ｇ ｖ ｒ ａ ｉ ｔ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｅ ｅ ｉｅ ｅ ｕ ｔ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ２ ｈ ｓａ ｇ ｏ ｒ ｃ ｉ ｌ ｄ ｓｒ ｎ ｅ ｓ ｔ ｉ ｂ ｎ ｌ ｚ ｎ ｈ ｓ ｒ ｓ ｃ ａ ｌｙ
浅谈计算机网络仿真技术及其研究
Ｏｅ 才 提 出 现代 仿 真技 术 这一 重 要 概 念 ， 认 为 “ ｒ ｎ 他 仿真 是 性 的 中间层 Ｎ ｄ 模 型 ； 上层 为 网络模 型 。 ｏｅ 最 种基于模型的活动” 在此之后 “ 。 仿真 ” 的技术含义不断 ②与时间驱动相 比， Ｐ Ｅ Ｏ Ｎ Ｔ软件采用离散事件驱动
一
１ 计算机网络仿真技术概述
１１ 计 算机 网络仿 真 技 术 的 定义 ．
由 ｈ ｅｉｏＧ ｒ 、 ｏｅ ｒ Ｍ ｄｌ ／ ｄ Ｄ ｃ ｉ ｕｕ Ｍ ｄｌ 和 ｏｅ ｒａｉ 个 模 块 组 ｓｎ ｅ ｅ ｒ ｏ三 成 。Ｄｅｉ Ｇ ｒ Ｉ ｅｉｏ ｕｕ由于只具有仿真 、 ｔ ｓｎ 分析功 能 ， 只适合最 终用户使用 ； ｏｅ ｒ 以 Ｉ ｅｉｏＧ ｒ 为基础构 建 ， Ｍ ｄｌ 则 ｅ ｔ ｃ ｉ ｕｕ Ｄ ｓｎ 并
网络模 型 的新 方法 来 满 足 网络 发展 的需 要 ，该 方 法 还 必 的建模机制较为复杂 、 型库 比较完备 、 模 外部接 口比较多 须能够方便地对模型进行修改 ，正是基于网络发展 的这 且功能强大 ， 其所 得到的仿真结果也比较真实可靠。 下面
种新要求 ， 现代计算机网络仿真技术便应运 而生 。 该技术 就介绍几款最具有代表性的计算机网络仿真工具 。 是进行 网络技术研究的一种基本手段 ，并 已经发展成为 ２１ ｏＰ ． ＮＥＴ网络 仿 真 软件 种最 佳 的 可供 选 择 的测 试 、 评估 和 验证 手 段 之 一 。 Ｏ Ｎ Ｔ软件是一款最 常见的网络仿真软件 ，它主要 ＰＥ
地 得 以发 展 和 完善 。 的模拟机理 ， 极大地提高 了计算效率 。 从 “ 真” 仿 的含 义 发 展过 程 可 以看 出 ， 论 哪种 定 义 ， 无 ③其采用把基于统计的数学建模方法和基 于包的分 “ 仿真 ” 是基于模型 的这一基本观 点是共 同的 ， 其是对真 析方法结合起来混合建模机制 ，这样得到的实验结果 比 实世界的模拟。 因此 ， 我们可以将计算机网络仿真技术理 较贴近仿真对象 ， 并且仿真效率也有所提高 。 解 为 它是 一 种通 过 建 立 网络设 备 、 路 和协 议 的模 型 ， 链 并 ④ Ｏ Ｎ Ｔ软件 具 有 强 大 的统 计 量 收 集 和分 析 功能 ， ＰＥ
基于网络系统仿真的设计与优化方法研究
基于网络系统仿真的设计与优化方法研究网络系统仿真是指通过计算机模拟网络系统的行为和性能，以便于设计和优化网络系统。
本文将针对基于网络系统仿真的设计与优化方法进行研究，并提出相关的内容。
一、引言网络系统在现代社会中起着重要的作用，因此设计和优化网络系统的方法变得至关重要。
基于网络系统仿真的设计与优化方法可以帮助我们更好地理解网络系统的性能，并优化其设计以满足需求。
本文将介绍网络系统仿真的概念、意义以及方法的研究内容。
二、网络系统仿真的概念和意义网络系统仿真是指使用计算机技术模拟网络系统的行为和性能。
通过仿真，我们可以在计算机上进行实验和测试，以模拟现实中的网络系统，并评估其性能。
网络系统仿真的意义在于：1. 提供了一种安全、低成本且可重复的方法，以进行实际系统测试之前的验证。
2. 可以评估网络系统的性能，为网络系统的设计和优化提供指导。
3. 可以预测网络系统的行为，以便进行决策和规划。
三、基于网络系统仿真的设计方法研究1. 网络系统建模：网络系统仿真的第一步是对网络系统进行建模。
建模可以是基于仿真语言（如NS-2、Opnet等）或编程语言。
在建模过程中，需要考虑网络系统的拓扑结构、网络协议、传输媒介等因素。
2. 网络系统参数设置：在仿真过程中，需要设置网络系统的各种参数，例如带宽、延迟、丢包率等。
这些参数的设置会直接影响仿真结果的准确性和可信度。
3. 仿真执行与结果分析：在设置好网络系统的参数后，可以进行仿真实验。
通过运行仿真模型，记录仿真结果数据，并进行分析。
分析结果可以用于评估网络系统的性能，发现潜在问题并提出优化方案。
4. 设计优化方法：基于仿真结果，可以使用设计优化算法对网络系统进行优化。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。
这些算法可以通过优化网络系统的参数或拓扑结构来提高其性能。
5. 设计评估与验证：优化后的网络系统需要进行评估和验证，以确保其能够满足设计要求。
评估可以通过再次进行仿真实验，比较优化前后的性能差异。
计算机网络中的拓扑结构建模与仿真研究
计算机网络中的拓扑结构建模与仿真研究一、引言：计算机网络已经成为现代社会中不可或缺的一部分，它将各种计算机设备连接在一起，实现大规模数据交换和信息传输。
而网络的设计与构建是实现高效通信的关键。
拓扑结构作为网络设计的基础，对网络的性能和可靠性有着重要影响。
因此，研究计算机网络中的拓扑结构建模与仿真成为了当下的重要课题。
二、拓扑结构的定义与分类计算机网络中的拓扑结构是指网络中节点之间连接的方式。
常见的拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型等。
1. 星型拓扑：星型拓扑是指以中心节点为核心，将其他节点连接到中心节点的网络结构。
这种拓扑结构简单、易于实现，各节点之间通信可靠性高，但是中心节点故障会导致整个网络瘫痪。
2. 总线型拓扑：总线型拓扑是指将所有节点都连接到同一条总线上的网络结构。
这种拓扑结构成本低、易于扩展，但是当多个节点同时发送数据时会发生冲突，影响网络性能。
3. 环型拓扑：环型拓扑是指将所有节点连接成环型的网络结构。
这种拓扑结构具有良好的自我恢复能力，但是节点数量过多时，信号传输延迟会增加。
4. 树型拓扑：树型拓扑是指以根节点为起点，将其他节点连接成树形的网络结构。
这种拓扑结构适用于大规模网络，具有较好的扩展性和故障恢复能力，但是设计复杂度较高。
三、拓扑结构建模方法拓扑结构建模的核心是将网络中的节点和连接关系转化为数学模型，以便于进行仿真和分析。
常用的拓扑结构建模方法包括图论、矩阵表示和随机模型等。
1. 图论方法：图论是研究图和网络的学科，通过使用图的节点和边表示网络中的节点和连接关系。
例如，可以使用邻接矩阵或邻接表表示网络的拓扑结构。
图论方法能够准确地描述网络的拓扑结构，但是对于大规模网络来说，计算复杂度较高。
2. 矩阵表示方法：矩阵表示方法将网络的节点和连接关系表示为矩阵形式。
例如，可以使用邻接矩阵、关联矩阵或拉普拉斯矩阵等。
这种方法适用于分析网络的性能和稳定性，但是对于复杂的拓扑结构来说，矩阵的维度会增加，导致计算和存储资源的消耗过多。
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收稿日期:2002-08-21 第20卷 第10期计 算 机 仿 真2003年10月 文章编号:1006-9348(2003)10-0089-03网络仿真的研究侯宗浩1,2,王秉康1,黄泳翔2(1.第四军医大学西京医院信息科,陕西西安710032;2.西安交通大学计算机系新型机所,陕西西安710049)摘要:该文研究了网络仿真软件的发展背景及国内外研究现状,描述了网络仿真的一般步骤,分析了网络仿真软件的原理及其基本组成,并对当前最为流行的仿真软件OPNET 和NS2的特点做了简要的介绍。
关键词:网络仿真;仿真;软件中图分类号:TP391.9 文献标识码:A1 简介网络仿真是一个很有用的网络研究工具,它以系统理论、形式化理论、随机过程和统计学理论、优化理论为基础。
在设计阶段,仿真方法可提供一个虚拟模型来预测并比较各种方案的性能;运行阶段,通过对不同环境和工作负荷的分析和比较,来优化系统的性能。
在某些情况下,仿真是唯一可行的方法和技术。
仿真方法的抽象化程度比数学分析方法低,耗费的时间比测量技术少,其低成本和有效性是其他传统方法不可替代的。
随着网络新技术的不断出现和数据网络的日趋复杂,对网络仿真技术的需求必将越来越迫切,网络仿真的应用也将越来越广泛,网络仿真技术已成为研究、规划、设计网络不可缺少的工具。
从80年代开始,在美国等发达国家就一直致力于开发商业和非商业用途的网络仿真产品。
近年来,我国的网络仿真研究和应用得以发展。
1997年,CERNET 网络中心开始开发自己的网络仿真软件;1998年后,我国多家单位陆续引进OPNET 网络仿真软件,用于网络协议开发、网络规划设计和应用的研究。
2 网络仿真的一般步骤一个完整的仿真一般要经过问题定义、建模、模型确认、数据采集、程序编制和验证、模型运行和结果展示等一系列环节。
通过问题定义,可以更进一步的明确仿真的目的和要求。
网络仿真模型是仿真系统的核心,它是对真实网络系统的简化,必须包含决定网络系统本质属性的主要因素及其逻辑关系,使模型具有很好的代表性。
建模和模型的验证是两个技术性很强的工作。
模型确认一般有三种途径:专家分析;对模型假设的检验;初步仿真结果与真实系统的一致性比较等。
数据采集是网络仿真的一个重要方面。
系统的性能不但取决于系统本身,还和系统上运行的工作负荷等多种因素有关;历史数据往往是仿真的数据来源之一,实时网络数据的采集可以为优化网络性能提供第一手的资料,模拟产生的数据必须考虑到多种随即因素的综合作用,涉及到多类分布。
早期的网络仿真系统多采用通用程序设计语言,由于计算机网络系统的复杂性和对数据的苛刻要求,使得设计难度非常之大,由此引发了对面向过程、面向事件和面向对象的仿真工具的开发。
目前所实施的仿真,多采用此类工具。
通过模型的运行和结果的展示,可以得到仿真的结果。
实际上,上述过程是一个需要不断修改和完善的过程。
需要指出的一点是:网络仿真模型并不是越详细越好,详细意味着需要更多的参数,无用的参数可能使仿真结果变得不准确,另外,详细的模型会使系统的处理效率下降。
因此,在建模过程中,选择合理的仿真层次非常重要。
3 仿真软件设计原理网络仿真是随机离散事件仿真的一种。
离散事件仿真就是按离散事件发生的先后顺序对事件进行排序,并通过事件发生时对系统状态的影响来模拟实际系统的运行特性的。
随机离散事件是系统状态发生变化的原因,它们是离散系统仿真中最基本的要素。
仿真过程中通常都有两类实体:固定实体和流动实体。
固定实体是仿真过程中始终存在的实体,用于接受或拒绝流动实体的进入,对于进入的流动实体,需按照特定的逻辑或数学关系,对其做排队、转移、逗留或处理,从而使流动实体按所需的要求在模型中流动;流动实体是仿真所处理的对象,它服从一定的概率分布,从系统外部输入系统,在仿真模型的框架结构中运动,每当到达或离开模型中某一固定实体时,就触发各项离散事件。
网络仿真中,典型的固定实体包括网络设备和协议等,流动实体指各种数据包等。
网络仿真软件的实现原理如图1所示,其基本组成及其解释如下:1)未来事件列表—98—图1 仿真软件原理图它记录着已发生事件所触发的所有未来事件及其发生时刻。
也即它是将要发生的事件的列表。
某一随机事件的执行,必将引起系统的状态发生变化,并引起新的未来离散事件的产生。
未来事件表是仿真时钟推进的依据,也是离散事件按正确顺序排列的依据。
2)仿真时钟及其推进机制仿真时钟是随着仿真的进程而不断更新的时间机构。
仿真时钟是仿真模型中的时间指示,它代表仿真模型的真实时间,而不是运行所占用的CPU 时间。
通常,在仿真开始时将仿真时钟置零,随后,仿真时钟不断地给出仿真时间的当前值。
仿真时钟一般有两种推进方式:面向事件和面向时间间隔。
面向事件的仿真时钟不是连续推进,而是按照下一个事件预计要发生的时刻推进。
为此,需将各事件按发生时间的先后次序进行排序;而面向时间间隔的仿真时钟则依据很小的时间区间等距推进,每次推进都需扫描所有的活动,以检查在此时间区间内是否有一个事件发生。
3)系统的状态变量仿真系统中的各对象组件在不同的时间间隔具有不同的状态,状态变量就是用于记录这些状态的全局变量,状态变量的改变一般由某个事件触发。
4)事件进程每一个事件都由一个进程来仿真,事件一般由未来事件表触发,用于修改仿真对象的状态,这些进程修改系统的状态变量并分配其他的事件。
5)随机数发生器实际系统都包括各随机因素的交互影响,在仿真过程中需处理大量的随机因素,如随机事件和流动实体的发生时刻、流动实体在固定实体中的逗留时间等,因此,仿真系统必须具备比较完善的、能够产生多种概率分布的随机变量的随机数发生器。
随机数一般都通过一定的算法来实现,但算法实现存在一个问题,即第i +1个随机数是由第i 个随机数按一个公式计算而来,只要计算的初始值(种子值)一样,则以后产生的随机数流中的每一个随机数都是确定值,从本质上讲都不具备真正的随机性,此方法产生的随机数也因此被称为伪随机数。
伪随机数一般足以满足工程上使用的需要。
当算法导致一个重复值时,就开始循环,即出现所谓的“退化”。
为产生近似于所要分布且具有独立性的随机数流,必须仔细的设计算法,并严格的统计检验算法,防止退化。
6)仿真结果的输出和分析进行数据的汇总和计算,反映事件发生前后的变化情况等。
提供仿真结果的展示,可以以图表、图形、动画等,复杂系统的分析用到人工智能技术。
7)其他:如初始化进程,用户参数的输入,仿真跟踪子程序,动态内存管理子程序等。
以上七个组成部分融入在图1所示的模型之中,该模型形象的描述了网络仿真的基本原理。
仿真系统涉及的内容非常复杂,如:为了仿真网络流量,还要用到排队论、马尔可夫链和自相似理论等,目前许多先进的网络仿真产品都通过分布式和分层的方式实现。
以满足大型拓扑结构的需求和性能的提升。
网络仿真软件系统的原理基本上是相似的,它们的主要区别不在于有没有什么功能,而是此功能提供到了什么程度;越是复杂的仿真系统对问题的细化程度越高。
如下面要介绍的两个系统:都提供了网络设备的仿真功能,前一种只提供一个抽象的设备,而后一种产品(OPNET )可以细化到具体厂商的某一个产品型号。
4 网络仿真产品介绍目前,使用最广泛的网络仿真工具莫过于OPNET (商业软件)和NS2(免费软件)。
这两款软件的差别很大,鉴于上述原因,此处不做功能的逐一对比,而是从用户的角度对各自的特点分别给于介绍:1)NS2简介ns2是netw ork simulator (版本2)的缩写,是一个用于网络研究的离散事件仿真器,主要用于仿真各种网络协议和网络体系结构。
Ns 产生于1989年,由RE A L 网络仿真器发展而来,1995年,DARPA 通过VI NT (Virtual InterNetw ork T estbed )项目给予资助,目前由LBL ,X erox PARC ,UC B ,和USC/ISI 协作研制。
ns2采用两种编程语言C ++和Otcl 。
C ++是一个编译性语言,通过它可以有效的处理字节、包头等数据信息,实现运行于大数据集的算法。
因此,对于运行速度要求很高而对程序维护(运行、调试修改以及重新运行的多次反复)速度不敏感的任务非常适用,一般用于协议的仿真研究。
而Otcl (面向对象的T cl )是一个解释性语言,用于书写仿真脚本,适用于大多数网络结构的研究,只要修改一下网络的参数和配置,就可以对大量的场景进行比较,Otcl 运行速度慢但可以快速的改变配置。
两种语言的混合使用,满足了不同的需要,也弥补了彼此的缺陷。
NS2定义了一个3.tr 格式的文件用于记录仿真的结果,通过脚本配置,可以指定文件名并对仿真过程进行跟踪,通—09—过NS2中xgraph的解释,此记录文件可以以图形的方式显示仿真结果。
为了使显示结果更逼真,NS2提供了一个用于产生动画效果的可视化工具:nam(Netw ork Animator)。
nam用于有线和无线网络的可视化,在nam中,执行仿真的人可以控制动画演示的速度,如正向播放、快速前进、快速后退停止运行等,以监视网络的行为(如队列的变化),还可以将动画转换为其他的格式,如gif,从而扩展了仿真结果的使用,如一个网络课的教师可以构造一个以太网的仿真模型,在模型中加入感兴趣的网络属性,从而生成一个具有动画效果的直观的以太网模型,并通过P owerP oint将结果展示给学生。
一个完整的仿真脚本一般包括:创建事件调度表(event scheduler,即前面介绍的未来事件表)、创建网络(包括网络节点、链路及队列)、建立不同节点之间的连接、生成网络流量(traffic),进行跟踪等。
NS2中的网络实体包括:●节点:网络中的硬件实体。
●代理:节点上的软件实体(如T CP,UDP等)。
●链路:用于连接网络各节点。
链路有单工和双工之分。
与链路相关的队列类型包括FIFO、DropT ail、RE D、C BQ、FQ,SFQ,DRR等)●流量生成器:它是一种代理,分为源(S ource)和汇(S ink),分别代表着包的生成方和接受方,主要模拟网络中的业务流。
ns2支持的协议有:tcp,udp,ip,rtp/rtcp,SRM,802.3 M AC,802.11M AC;支持静态单播,动态单播和多播路由协议;支持drop-tail,RE D,C BQ,WRR,DRR,SFQ等队列和包的调度。
可以生成指定的业务流:如C BR(C onstant bit rate);支持链路失效,链路出错;也可以和真实的网络互换数据。
2)OPNET简介OPNET是OPNET T echnologies Inc.公司的产品,最早由麻省理工学院信息决策实验室受美国军方委托开发。