浅析Opnet,Ns2,Matlab网络仿真工具
OPNET在网络技术仿真实验中的应用
一 、引 言 网络技术课程主要讲解网络原理和各种组网技术, 在教学 实践中, 面对抽象的网络体系结构和复杂的网络协议, 教师往往 也只能从理论上进行分析, 而无法对网络协议的性能进行定量 分析和比较计算; 而对于种类繁多的组网技术, 教学中进行网络 性能分析与计算更加困难, 即使学校建立了网络实验室, 也由于 网络技术更新速度快和经费所限, 无法满足各种网络设备和众 多组网技术实验的需要, 网络仿真技术为上述问题的解决提供 了一种有效途径。 网 络 仿 真 技 术 是 一 种 以 系 统 理 论 、形 式 化 理 论 、随 机 过 程 理 论 、统 计 学 和 优 化 理 论 为 基 础 , 通 过 对 网 络 结 构 、设 备 、链 路 和 协 议的建模, 建立一个模拟真实网络的环境, 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 。[1] 目 前 常 用 的 网 络 仿 真 软 件 有 : OPNET , NS2, OMNET+ + 等 。本 文 提 出 了 将 OPNET 应用于网络技术仿真实验的总体框架, 重点讨论了其应用于网 络 拓 扑 、体 系 结 构 、协 议 、性 能 分 析 、网 络 应 用 、网 络 规 划 设 计 和 网 络 管 理 等 教 学 环 节 中 的 仿 真 实 验 途 径 和 方 法 。[2,3] 二、OP NET 的仿真原理及流程 OPNET 采 用 离 散 事 件 驱 动 的 模 拟 机 理 , 其 中“事 件 ”是 指 网 络状态的变化, 也就是说, 只有网络状态发生变化时, 模拟机才工 作, 状态不发生变化, 不进行仿真。仿真的时间是离散的, 每当有 一个事件出现后时间往前推进, 也就是时间是跳跃前进的。一个 仿真时间点上可以同时出现多个事件, 事件的发生有疏密的区 别。OPNET 采用基于包的建模机制模拟实际物理网络中包的流 动, 模拟实际网络协议中的组 包和拆包的 过 程 , 可 以 生 成 、编 辑 任 何标准的或自定义的包格式。 OPNET 采用面向对象的建模方法来反映实际的网络组成 和 结构, 采用三层模型实现对网络行为的 描 述 : 网 络 模 型 、节 点 模 型 和进程模型。通过 OPNET 提供 的向导编辑器完成对三层模型的 细 节 刻 画 , OPNET Modeler 中 常 用 的 编 辑 器 有 : 网 络 编 辑 器 ( Network Editor) 、节点编辑器( Node Editor) 、进程编 辑 器 ( Process
对仿真软件OPNET和NS2的分析
对仿真软件OPNET和NS2的分析摘要:网络仿真的应用是基于现代计算机技术同网络的结合发展上产生的网络研究手段,文章通过对网络仿真的相应的应用软件的发展以及背景进行了比较性研究,对网络仿真的工作流程进行了描述,通过对其原理以及构成的分析对当下应用最广的opent以及ns2软件进行了介绍。
关键词:网络工具;网络仿真;应用;软件1 简介现代化的网络在研究过程中需要一个模拟环境用以对其开发设计已经应用进行不断地完善,网络仿真工具就是通过一个系统理论形式以及随机过程为基础的统计优化理论作为研究前提的手段。
在设计时期,仿真环境可以为各种方案提供一个虚拟的模型用以对其性能进行有效的预测;在运行时期,系统的性能优化需要建立在工作环境不同以及负荷分析的比较上的。
因此,在很多情况中,模拟仿真的网络环境是最可行可靠的方式以及技术手段。
相对比数学分析仿真方式的抽象程度要低一些,更容易让人理解;相对比测量技术,仿真方式耗费的时间也相对较少;其在成本的节约以及有效性的高低上是其他的方式无法比拟的。
网络技术的发展也使得网络技术的复杂化程度随之增加,因此测试和完善其的网络环境要求也越来越高,网络仿真技术要求也随之不断的加强,应用也开始广泛。
目前在网络技术的开发设计以及研究规划和完善上成为了不可或缺的工具。
美国等西方的发达国家从上世纪的八十年代起就开始进行了商业以及非商业的的网络仿真技术的开发和研究,近些年来我国也开始意识到了网络仿真的重要性,因此开始针对性的对此类软件进行开发。
1997年cernet网络中心开始着手对自己的网络仿真类的软件进行研发,1998年之后opent软件开始被引入中国,用于很多企业单位,进行协议开发以及规划和设计应用方面的研究。
2 步骤完整的网络仿真具有特定的步骤,需要对仿真的环境首先进行定义,然后在进行建模和运行最后是结果的展示的等一系列的环节,这个过程中最重要的就是运行以及建模,具体来说包括了首先建模之后对模型的确认然后是对数据进行采集以及程序的编制、验证,最后则是运行,并且每个环节都是对下一个环节可以正常运行的前提。
网络仿真软件OPNET基础介绍
网络仿真软件OPNET1.1 OPNET仿真软件概述OPNET公司是全球领先的决策支持工具提供商,总部在美国华盛顿特区,主要面向网络领域的专业人士,为网络专业人士提供基于软件方面的预测解决方案。
OPNET公司最早是由麻省理工学院(MIT)信息决策实验室受美国军方委托而成立的。
1987年OPNET公司发布了第1个商业化的网络仿真软件,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。
1987年以来,OPNET迅速而稳步地发展,作为高科技网络规划、仿真及分析工具,OPNET在通信、国防及计算机网络领域已经被广泛认可和采用。
成千上万的组织使用OPNET软件来优化网络性能、最大限度地提高通信网络和应用的可用性。
至今OPNET已经升级到了11.5以上版本。
它的产品线除了Modeler 外,还包括ITGuru、SP Guru、OPNET Development Kit 和WDM Guru等。
OPNET的产品主要针对网络服务提供商、网络设备制造商和一般企业这3类客户。
OPNET目前在全球有超过5000个客户,在全美设立了4个办事处,分别在加州、德州、北卡罗来纳州及马萨诸塞州,另外,OPNET也在全球设立了4个办事处,分别为法国的巴黎、英国的剑桥、澳大利亚的悉尼以及比利时的根特。
新加坡经纬线科技公司是OPNET产品在亚洲地区的总代理。
OPNET的全球部分电信级运营商客户,如AT&T、NTT DoCoMo、France Telecom等,这部分客户相对于中型企业,具有更复杂的网络结构和协议配置,因此管理起来更复杂。
OPNET利用高网络智能来辅助运营商的网管人员管理网络,同时OPNET 具有很好的开放性和互联性,可以和当前很多流行的网络管理和监控软件一起协同工作,如HP公司的OpnetView、Tivoli公司的NetView、Cisco的Netflow以及Angilent公司的NetMetrix等。
网络模拟软件NS2与OPNET的剖析比较
网络模拟软件NS2与OPNET的剖析比较①王波周志伟(重庆大学计算机学院建筑智能化与城市数字化研究室重庆 400044)摘要:NS2和OPNET是目前主流的网络模拟软件,为深入地剖析比较它们的特点及差别以供学习和选用时参考,从软件技术、使用方法和引擎性能三个方面进行了详细对比分析。
在软件技术方面分别从体系结构、支持的网络技术、网络设备模型库和软件可扩展性上进行分析比较;在模拟器引擎性能方面,通过在相同模拟条件下,选取内存消耗和CPU运算时间两个指标,针对不同规模的抽象网络,分别对OPNET和NS2的引擎性能进行了对比实验。
结果表明,OPNET具有商业软件的优势,在用户友好性、模拟速度、内存消耗等方面优于NS2,而NS2则在开源和易扩展性方面优于OPNET,适合于模拟中小型网络。
关键词:网络模拟;网络模拟测试;NS2;OPNETComparative Analysis on Network Simulation Software NS2 and OPNETWANG Bo, ZHOU Zhi-Wei (Building Intelligentization and City Digitalization Lab, College of Computer Scienceof Chongqing University, Chongqing 400044, China)Abstract:This paper presents the features and differences of NS2 and OPNET by comparing them in the aspects of software technique, operation method and engineer performance. As to the software technique, itincludes four points for comparison: system architecture, supported network technique, networkequipment model bank and software scalability. To compare the performance of the simulator engine,an abstract network which is not real was established and simulated by these two simulators separatelyunder identical conditions. Meanwhile, two performance indices (memory consumption and computation time) were measured, recorded and analyzed. The comparison result indicates that OPENTas a commercial software is better than NS2 in user-friendliness, simulation speed and memoryconsumption while NS2 is superior to OPNET in the aspect of open-source and scalability and wellsuited for small scale network simulation.Keywords: network simulation; network simulation test; NS2; OPNET1 引言在计算机网络技术日新月异、高速发展的今天,一方面各种网络应用种类不断增加,新的协议、算法层出不穷,验证、测试和分析这些新应用、新协议和新算法的课题亟需解决,另一方面规划、设计新网络或者分析、测试和更新现有网络需要更加便捷、快速、准确的方法,各式各样的网络模拟工具应运而生,目前常见的主要有:NS(Network Simulator)与OPNET (Optimized Network Engineering Tool)以及OMNeT++和SSFNet 等,其中在教育、科研、商业等领域使用最广泛的是NS2与OPNET。
网络仿真软件介绍
1、Matlab
2、SPW 3、NS2/NS3
4、OPNET
5、主流网络仿真软件比较
主流网络仿真软件简介
MATLAB
MATLAB 是英文 MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。MATLAB 软件是由美国
Mathworks 公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。MATLAB 环 境下,用户集成了程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理、网络仿 真、人工智能/神经网络、 工业控制等各个领域的研究功能。 MATLAB 提供了一个人机交互的系统环境,该系统的基本数据结构是矩阵,在生成 矩陈对象时,不要求作明确的维数说明。与利用 C语言或FORTRAN语言作数值计 算的程序设计相比,利用MATLAB可以节省大量的编程时间。
主流网络仿真软件简介
SPW/SPD
SPW(Signal Processing Worksystem)仿真软件是 CoWare Inc.公
司的产品,现已改名为SPD (Signal Processing Designer)
它提供了面向电子系统的模块化设计、仿真及实施环境,是进行算
法开发,滤波器设计,C 代码生成,硬/软件结构联合设计和硬件 综合的理想环境。 SPW的一个显著特点是他提供了HDS ( Hardware Design System ) 接口和MATLAB接口。MATLAB里面的很多模型可以直接调入 SPW,然后利用 HDS 生成 C 语言仿真代码或者是 HDL(Hardware Description Language) 语言仿真代码。 SPW 通常可以应用于无线和有线载波通信、多媒体和网络设计与 分析等领域。
OPNET标准模型库
网络仿真软件OPNET基础介绍
网络仿真软件OPNET1.1 OPNET仿真软件概述OPNET公司是全球领先的决策支持工具提供商,总部在美国华盛顿特区,主要面向网络领域的专业人士,为网络专业人士提供基于软件方面的预测解决方案。
OPNET公司最早是由麻省理工学院(MIT)信息决策实验室受美国军方委托而成立的。
1987年OPNET公司发布了第1个商业化的网络仿真软件,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。
1987年以来,OPNET迅速而稳步地发展,作为高科技网络规划、仿真及分析工具,OPNET在通信、国防及计算机网络领域已经被广泛认可和采用。
成千上万的组织使用OPNET软件来优化网络性能、最大限度地提高通信网络和应用的可用性。
至今OPNET已经升级到了11.5以上版本。
它的产品线除了Modeler 外,还包括ITGuru、SP Guru、OPNET Development Kit 和WDM Guru等。
OPNET的产品主要针对网络服务提供商、网络设备制造商和一般企业这3类客户。
OPNET目前在全球有超过5000个客户,在全美设立了4个办事处,分别在加州、德州、北卡罗来纳州及马萨诸塞州,另外,OPNET也在全球设立了4个办事处,分别为法国的巴黎、英国的剑桥、澳大利亚的悉尼以及比利时的根特。
新加坡经纬线科技公司是OPNET产品在亚洲地区的总代理。
OPNET的全球部分电信级运营商客户,如AT&T、NTT DoCoMo、France Telecom等,这部分客户相对于中型企业,具有更复杂的网络结构和协议配置,因此管理起来更复杂。
OPNET利用高网络智能来辅助运营商的网管人员管理网络,同时OPNET 具有很好的开放性和互联性,可以和当前很多流行的网络管理和监控软件一起协同工作,如HP公司的OpnetView、Tivoli公司的NetView、Cisco的Netflow以及Angilent公司的NetMetrix等。
无线网络实验教学中MATLAB和OPNET 协同仿真策略研究
基 金 项 目: 教 育 部 微 软 公 司 产 学 合 作 专 业 综 合 改 革 项 目“大 学 与 高 中 多 维 度 计 算 机 教 育 培 养 模 式 的 研 究 ” (201601008004);全国高校计算机基础教育研究会教学改革课题“探究构建基于问题驱动的计算思维实训平台” (2016047)。 作者简介:鲁凌云,女,副教授,研究方向为计算机网络与数据通信,lylu@; 陈娅婷(通信作者),女,在读硕士,研究方向为计算机网络与数据通信,16120359@。
Hale Waihona Puke FDD 工作频段DL -3MHz, DL -3MHz, DL -3MHz, UL-3MHz UL-3MHz UL-3MHz
调制解调方案
QPSK
QPSK
QPSK
eNodeB 高度
15 m
15 m
3m
eNodeB 发射功率 40 dBm
33 dBm
27 dBm
eNodeB 天线增益 15 dBi
7.0 dB
图 7 OPNET 管道模型实例
3 移动模型的协同仿真结果
在实际教学中,我们在无线网络模型的物理 层引入 Matlab 外部运算模块,在仿真环境中安 装 Matlab 编译器运行的 MCR 环境,在同一目录
学 生 要 调 用 Matlab 仿 真 的 算 法 函 数, 需 要 修 改 OPNET 中 的 Pipeline 管 道 模 型。 例 如, 一 组 学 生 对 应 的 Matlab 生 成 的 函 数 为 “MIMO_4x4_BER”, 那 么 对 应 修 改 OPNET 的
计算机网络是一门计算机专业学生的重要 专 业 课, 存 在 内 容 多、 学 时 少、 学 科 进 步 快 等 矛 盾。 近 年 来, 随 着 无 线 通 信 技 术 的 发 展 以 及 Internet 应 用、PDA(personal data assistant) 等 移动智能终端应用的日益增长,无线网络的地位 在计算机网络的教学过程中越来越重要 [1]。为使
网络仿真调研报告
数据采集 数据处理 数据传输
Company Logo
无线传感器网络
大规模网络
以数据为中心
自组织网络
动态性网络
可靠性网络
Company Logo
网络仿真工具
TINYOS NS EXATA
QUALNET
针对无线传感器网络
OPNET
OMNET
Company Logo
NS-2
Company Logo
NS-2
网络仿真工具 调研报告
LOGO
网络仿真工具调研报告
无线传感器网络
网器网络
无线传感器网络是大量的静止或移动的传感 器以自组织和多条的方式构成的无线网络, 器以自组织和多条的方式构成的无线网络, 器目的是协作地感知、采集、 器目的是协作地感知、采集、处理和传输网 络覆盖地理区域内感知对象的监测信息, 络覆盖地理区域内感知对象的监测信息,并 报告给用户。大量的传感器节点将探测数据, 报告给用户。大量的传感器节点将探测数据, 通过汇聚节点经其他网络发送给用户。 通过汇聚节点经其他网络发送给用户。
opp_nmakemake -f -e cc(cpp) 对目录下的所有cc(cpp)文件进行编译,cc或 cpp决定于你目录下的文件。若都有,必须都进行编译。之后生成Makefile.vc文件。
nmake -f Makefile.vc生成可执行文件。
Company Logo
OMNET++
优势:
支持用户组件库,实现模块类型的灵活重用 面向对象特性,允许仿真内核提供积累的灵 活扩展 提供图形化的网络编辑器和网络、数据流查 看工具 提供仿真类库和用户界面,支持输入/输出、 仿真数据图形化显示,跟踪调试仿真过程 C++语言开发
网络仿真环境软件介绍
QualNet软件包
• • • • • QualNet Scenario Designer QualNet Animator QualNet Analyzer QualNet Packet Tracer … … …
QualNet Scenario Designer
• QualNet Scenario Designer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 议和业务流量特征。
NS与OPNET比较
• OPNET与NS的关系有点象windows和linux的关系。而它们 也分别是在这两个环境下(OPNET在win,NS在linux)安 装使用最匹配。 • OPNET是商业软件,所以界面非常好。功能上很强大,界 面错落有致,统一严格。操作也很方便,对节点的修改主 要就是对其属性的修改。是优点也是其缺点,如果你需要 特殊的节点或很适合自己的节点就不如NS方便。同时,由 于是商业软件所以版本推出不如NS快。 • NS是自由软件,免费,这是与OPNET相比最大的优势,因 此它的普及度较高,是OPNET强有力的竞争对手。 • NS界面不如OPNET,虽然功能也很强大,但不容易上手。
OPNET国外客户群
• 军方客户:OPNET由于其仿真的精确性,友好的界面以及 具备HLA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。OPNET从1987年产生起,一直被美国军方作 为网络建模和仿真的标准,并参与了许多军方项目的开发。 • 电信级运营商(A&T,NTT Docomo, France Telecom等) • 大型的通信设备制造商(如3COM, Cisco,Nortel Networks,Lucent等):这部分客户需要OPNET作为其网络 设备,协议以及应用开发的工具。 • 中大型企业(如汇丰银行、Beoing等等):这部分客户一 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靠性以及有效性具有较强的依赖性。
无线网络实验教学中MATLAB和OPNET协同仿真策略研究
无线网络实验教学中MATLAB和OPNET协同仿真策略研究【摘要】本文旨在研究无线网络实验教学中MATLAB和OPNET的协同仿真策略。
通过对MATLAB和OPNET在无线网络实验教学中的应用进行分析,提出了一种适合实验教学的协同仿真策略。
文章首先介绍了研究背景、研究意义和研究目的,然后详细探讨了MATLAB和OPNET 在实验教学中的应用,包括各自的特点和优势。
接着,对MATLAB和OPNET的协同仿真策略进行了深入研究,并设计了相应的实验方案。
通过实验结果分析,总结了研究成果并展望了未来的研究方向。
本研究为无线网络实验教学提供了新的思路和方法,有望推动实验教学的发展和提高教学效果。
【关键词】无线网络、实验教学、MATLAB、OPNET、协同仿真、研究设计、实验结果分析、研究成果、研究展望。
1. 引言1.1 研究背景无线网络技术的快速发展和广泛应用,使得对无线网络实验教学的需求日益增加。
由于无线网络具有复杂的特性和多样的应用场景,传统的实验教学方式已经难以满足教学需求。
提出了利用MATLAB和OPNET进行协同仿真的策略,以解决无线网络实验教学中的挑战。
在对无线网络实验教学的现状和挑战进行分析的基础上,本研究将探讨如何利用MATLAB和OPNET这两种工具相互配合,实现更为高效、灵活和真实的无线网络仿真实验教学。
通过对协同仿真策略的研究与实践,希望为无线网络实验教学的改进提供新的思路和方法。
1.2 研究意义无线网络技术的快速发展和普及对于教育领域提出了新的挑战和机遇。
传统的实验教学方式已经不能满足学生对于无线网络技术理论和实践应用的需求。
探究无线网络实验教学中MATLAB和OPNET协同仿真策略的研究具有重要的意义。
研究OPNET在无线网络实验教学中的应用,可以使学生更好地了解无线网络的实际运行情况。
通过在OPNET平台上构建仿真场景,学生可以模拟不同的无线网络环境,并观察网络性能的变化。
这有助于学生将理论知识与实际应用相结合,提高他们的实践能力和问题解决能力。
网络系统仿真设计方法与工具分析
网络系统仿真设计方法与工具分析随着信息技术和互联网的快速发展,网络系统的设计和仿真成为了重要的领域。
网络系统仿真具有很多优点,例如可以提前检测出潜在问题、减少开发成本、加快系统部署等。
本文将分析网络系统仿真设计方法与工具,讨论其应用和优势。
网络系统仿真设计方法1. 离散事件仿真(DES):离散事件仿真是一种常用的网络系统仿真方法,其以事件为触发,模拟网络系统中的实时行为。
通过记录和处理事件触发的序列,可以获得系统性能指标、资源利用率等信息。
2. 连续仿真:连续仿真是模拟网络系统中连续变化的过程,例如网络流量、信号传输等。
连续仿真可以模拟实际系统中的连续运行过程,提供更加准确的结果。
3. 混合仿真:混合仿真是将离散事件仿真与连续仿真相结合的方法。
通过将网络系统划分为离散事件和连续变化两个部分,可以更好地模拟实际系统的行为。
网络系统仿真设计工具1. OPNET:OPNET是一种常用的网络系统仿真工具,可以用于网络性能分析、协议设计、网络规划等。
OPNET提供了强大的图形界面和仿真引擎,可以方便地构建和部署复杂的网络系统。
2. NS-3:NS-3是一个开源的网络仿真器,具有强大的建模和仿真功能。
NS-3支持C++和Python等编程语言,用户可以自定义网络协议和拓扑结构,进行系统性能评估和研究。
3. MATLAB/Simulink:MATLAB/Simulink是一种流行的工具,广泛应用于系统建模和仿真领域。
其强大的数学和建模工具可以用于网络系统性能分析、优化和设计。
网络系统仿真设计工具的优势1. 提高系统效率:通过仿真设计工具,可以对网络系统的性能进行评估和优化,提高系统的效率和稳定性。
2. 减少开发成本:通过仿真工具可以在系统实际实施前检测问题,减少开发过程中的试错成本。
3. 加速系统部署:仿真工具可以模拟实际环境下的系统运行情况,提前发现可能的问题,从而加速系统的部署和推广。
4. 提供决策支持:仿真工具可以帮助决策者评估不同方案的可行性和效果,在制定决策时提供科学的依据。
无线网络优化中常用的算法和工具
无线网络优化中常用的算法和工具在现代社会中,无线网络已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
随着移动设备的普及,对无线网络的需求也越来越高。
然而,由于无线网络受到各种环境因素的影响,如建筑物、电磁波干扰等,网络速度可能会受到影响,导致网络不稳定或者速度慢。
为了解决这些问题,无线网络优化中常用的算法和工具应运而生。
一、热力覆盖算法热力覆盖算法是无线网络优化中常用的一种算法。
该算法可以确定一组天线的位置和功率,以覆盖整个区域,并使区域内的信号强度最大化。
这个算法在实际应用中经常被用于无线信号的覆盖、电视、广播信号的覆盖等。
二、自适应调制算法自适应调制技术是一种自适应调制方法,可以根据信噪比(SNR)自动切换相应的调制方式。
该技术可以根据环境的实际情况选择最恰当的调制方式,从而在保证信号质量的情况下提高传输速度。
自适应调制技术在无线移动通信中广泛应用,特别是在高速列车等场景中,可以有效提高网络传输速度和可靠性。
三、遗传算法遗传算法是一种模拟进化过程的数学模型。
通过复制、交叉和突变等操作,遗传算法可以产生新的解,并逐渐优化问题的解。
因此,遗传算法可用于无线网络设计中的寻优问题,如天线优化、频率选择和功率控制等问题。
四、网络仿真工具网络仿真工具常用于网络设计和优化中,可以帮助网络工程师模拟网络场景,评估各种网络设计方案以及优化方案的效果。
目前比较常用的网络仿真工具包括MATLAB、NS2、Opnet等。
五、信道建模工具信道建模工具是用于建立无线信道的一种工具,通过分析环境中的信道和噪声等参数,可以生成相应的信道模型,并提供信号路径损耗、信道接收功率等信息。
常用的信道建模工具包括Hata 模型、Okumura模型、ITU模型等。
总之,无线网络优化中常用的算法和工具对无线网络的稳定性和速度有重要的影响。
在无线网络设计和优化过程中,选择正确的算法和工具非常重要,可以帮助网络工程师更好地解决各种问题。
网络仿真软件的分析探讨
网络仿真软件的分析探讨范红艳,周彩根,樊昀北京邮电大学计算机科学与技术学院,北京 (100876)E-mail:fanicy@摘要:网络仿真是进行网络研究的重要方法,随着网络的发展,目前有多种网络仿真软件,不同的仿真软件适用于网络不同方面的研究,本文主要介绍了OPNET和NS2两种目前比较流行的仿真软件的特点及主要技术,然后针对一个实例比较了两种仿真软件的仿真效果。
关键词:网络仿真,仿真软件,OPNET,NS2中图分类号:TP 391.091.引言随着网络的快速发展,对于网络性能和新技术的研究也越来越重要,但是如果在现实网络中进行性能研究和新技术的设计开发,是不太现实的。
因此,网络仿真软件的出现大大提高了网络研究的效率,也减少了网络新技术开发的费用。
网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法来模拟网络行为,从而获取特定的网络特性参数的技术。
网络仿真软件通过在计算机上建立一个虚拟的网络平台,来实现真实网络环境的模拟。
网络技术开发人员在这个平台上不仅可以对网络通信,网络设备,协议以及网络应用进行研究设计,还可以对网络的性能进行分析和评估。
本文接下来主要阐述了两种仿真软件的特点及主要技术,最后针对一个实例对两种仿真软件的仿真效果进行了比较。
2.网络仿真软件2.1 OPNET介绍OPNET是一种优秀的网络仿真和建模的工具,支持面向对象的建模方式,并提供图形化的编辑界面,更便于用户使用。
它强大的功能和全面性几乎可以模拟任何网络设备、支持各种网络技术,除了能够模拟固定通信模型外,OPNET的无线建模器还可用于建立分组无线网和卫星通信网的模型。
同时,OPNET在新网络的设计以及对现有网络的分析方面都有卓越表现。
它为通信协议和路由算法的研究提供与真实网络相同的环境。
此外,功能完善的结果分析器为网络性能的分析提供了有效又直观的工具。
OPNET的 Modeler是专门用于可视化原型设计的软件,它的使用既方便了网络模型的建立,又减少了编程的工作量。
NS2概述
setdest
NSG2 产生有线网络及无线网络的剧本(目前尚不支持无线及有线混合 的剧本) 支持的Node种类︰WirelessNode及WiredNode 支持WirelessNode的移动设定 支持的Link种类︰Duplex-link及Simplex-link Agent支援(TCP、TCP/Tahoe、TCP/Reno、TCP/Newreno、 TCP/Vegas、TCPSink、UDP及NULL) 支持的Application种类:CBR及FTP 支持的Routing protocol种类︰DSDV、DSR、AODV及TORA 支持的Queue种类︰DropTail、RED、FQ、DRR、SFQ及CBQ 无线网络相关设定 802.11参数设定(NSG提供一组802.11b的预设参数)
设置trace文件
建立节点和链路
set n0 [$ns node] set n1 [$ns node] $ns duplex-link $n0 $n1 1Mb 10ms DropTail set udp0 [new Agent/UDP] $ns attach-agent $n0 $udp0 set cbr0 [new Application/Traffic/CBR] $cbr0 set packetSize_ 500 $cbr0 set interval_ 0.005 $cbr0 attach-agent $udp0 set null0 [new Agent/Null] $ns attach-agent $n1 $null0 $ns connect $udp0 $null0
定义类MFloodHeaderClass:public PacketHeaderClass
OPNET软件介绍
OPNET软件介绍OPNET软件(即Optimized Network Engineering Tool)是一款用于网络建模和仿真的首屈一指的工具。
它提供了全面的功能和工具,用于分析、规划和优化网络性能,以及设计和部署网络,以满足不断增长的网络需求。
首先,OPNET具有强大的网络建模和仿真功能。
它可以帮助用户创建各种类型的网络拓扑结构,包括局域网、广域网、无线网络等。
用户可以使用OPNET内部的图形界面来简化和加快网络建模的过程,并且可以使用它来模拟和评估不同的网络设计方案。
此外,OPNET还提供了丰富的网络模型库,包括各种网络设备、协议和应用程序的模型,使用户能够更容易地构建真实世界中的网络模型。
其次,OPNET具有强大的性能分析和优化功能。
它可以提供详细的性能指标和报告,帮助用户了解网络的吞吐量、延迟、丢包率等性能参数。
用户可以使用这些数据来评估网络的效果,并进行必要的优化和调整。
OPNET还提供了一些优化工具,如流量工程、链路调度、拥塞控制等,帮助用户改善网络性能,并通过模拟和分析来验证这些优化策略的有效性。
此外,OPNET还支持多种优化算法,如遗传算法、模拟退火算法等,用于优化网络参数和决策。
此外,OPNET还具有一些其他功能,如网络安全分析、网络管理和监控等。
它可以帮助用户识别和解决网络中的潜在安全风险,并提供相应的安全措施。
OPNET还可以集成到网络管理系统中,提供实时监控和报警功能,帮助用户及时发现和解决网络故障。
最后,OPNET具有友好的用户界面和易于使用的工具。
它提供了一个直观和交互式的图形界面,使用户能够轻松地进行建模和仿真操作,而不需要编写复杂的脚本或代码。
此外,OPNET还提供了详细的用户手册和培训材料,以帮助用户快速上手和掌握工具的各种功能。
总的来说,OPNET是一个功能强大且易于使用的网络建模和仿真工具。
它具有丰富的功能和工具,用于分析、规划和优化网络性能,以及设计和部署网络。
浅谈网络仿真工具在高校计算机网络教学中的应用
浅谈网络仿真工具在高校计算机网络教学中的应用针对计算机网络实验教学存在的问题,介绍了目前应用较为广泛的网络仿真工具NS2在该课程实践教学中的应用。
重点介绍了NS2进行网络仿真的基本方法和步骤,并通过具体实例详细阐述了其在网络实践教学中的应用。
标签:NS2软件;网络仿真;实践教学计算机网络是一门理论与应用紧密结合的课程,其中涉及了大量的概念、原理以及各种协议和算法等。
这些内容大多抽象晦涩,单纯通过理论教学难以让学生理解和掌握。
实践教学是解决上述问题的有效方法。
然而,一方面由于受到现有教学条件和资金的制约,另一方面由于机房多是单机环境,使得网络原理、网络应用的实践教学无法开展。
近年来,国内外许多高校纷纷利用各种网络仿真软件,将它们应用于计算机网络课程的实践教学中,并且取得了一定的成效。
从某种程度上来讲,借助各种网络仿真软件以弥补硬件资源条件的不足,这已经成为高校计算机网络实践教学发展的一种趋势。
本文将NS2网络仿真技术应用于计算机网络课程的实践教学中,重点介绍了利用NS2进行网络仿真的基本方法和步骤,并通过具体实例详细阐述了其在无线网络实践教学中的应用。
1.计算机网络实践教学现状由于实验设备比较陈旧,硬件基础薄弱,从而导致教师和学生难以及时追踪和掌握一些最新的网络技术。
特别是在实践中理解和掌握这些新技术,更是显得相当困难。
例如,针对目前流行的无线网络、IPv6技术等,现有的实验设备根本无法开展相关的实践教学活动。
另一方面,购置新的实验设备则意味着需要投入大量的资金,而我校目前在资金投入方面尚存在困难。
NS2是加州大学伯克利分校开发的一种离散事件驱动的网络模拟器。
作为一款开源的网络仿真软件,NS2已被广泛用于计算机网络的相关教学和科研工作中,且已取得了良好的效果。
因此,将NS2技术引入到计算机网络课程的实践教学是非常有必要和有意义的。
2 利用NS2进行计算机网络实践教学NS2的功能非常强大,能够提供有线和无线网络中各种协议的仿真与模拟。
NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用5页word
NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用信息技术在当代发展迅速,在社会发展中扮演着重要的角色,熟悉并掌握计算机技术成为了当代社会对现代人的基本要求,因此,基本上各大高校都开始了相应的教学课程以教授计算机网络知识。
在教学过程中,教师利用这个模型可以向学生们展示所学知识中有关的计算机原理与相关算法,化抽象为具体,生动形象的将网络展现在学生面前,不仅激发学生学习的积极性,也促进了教学的进行。
1 NS2网络仿真软件的介绍及应用优势1.1 相关介绍NS2是众多网络仿真工具中的一种,其面向的是网络协议方面的性能,同类的OPENT由于运行费用比较高,常应用于商业。
NS2网络仿真软件是以开源为基础的多协议网络模拟,其特点是面向具体对象与驱动时间离散,模仿的是网络的运行情况。
经过长期的发展,NS2网络仿真软件得到了不断地改进,正逐步完善。
1.2 应用优势1.2.1 各种各样的组件模块。
在NS2网络仿真软件中有各种各样的组件模块,即大量的节点、各种协议以及链路的延迟接点等,不要求拓展NS2,只用稍微的做一点修改或准备好一个脚本即可,在教学过程中应用会比较的方便简单。
1.2.2 化抽象为具体的动画。
如果只是抽象的讲解计算机知识是很空洞的,但是有动画的辅助,过程会变得简单很多,教学过程也会变得生动有趣。
1.2.3 知识的深度与广度得到了扩展。
运用NS2网络仿真软件辅助教学,学生能自主的安排自己的学习时间,不用担心大课堂的限制,可随时根据自身需要重点学习自己薄弱的地方,随心地选择自己要攻克的实验内容。
2 NS2网络仿真软件的特点2.1 灵活性学生可在NS2提供的平台上选择自己的喜欢的网络环境,设置相应的参数,就不用担心数据丢失方面的问题出现了,因为NS2网络仿真软件提供监控和跟踪的功能,可记录操作过程中重要的步骤,对结果进行分析和再现结果都是很简单,在真实的网络坏境中我们很难享受到这种灵活性。
2.2 开放性由于开发代码的公开性,NS2平台上的源代码具有开放性的特点,通俗一些说就是大众化。
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浅析Opnet,Ns2,Matlab网络仿真工具
【摘要】网络仿真可以有效提高网络规划和设计的可靠性和准确性,明显地降低网络投资风险,减少不必要的投资浪费。
本文就常见的三种网络仿真工具(OPNET、NS2及MATLAB),从它们的基本情况及特点进行了分析。
【关键字】网络仿真;OPNET;NS2;MATLAB
引言
随着网络结构和规模越来越复杂化以及网络的应用越来越多样化,单纯地依靠经验进行网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发,已经不能适应网络的发展,因而急需一种科学的手段来反映和预测网络的性能,网络仿真技术应运而生。
网络仿真可以有效提高网络规划和设计的可靠性和准确性,明显地降低网络投资风险,减少不必要的投资浪费。
各种网络仿真工具在此背景下应运而生。
本文就常见的三种网络仿真工具(OPNET、NS2及MATLAB),从它们的基本情况及特点进行了分析。
基本情况及特点分析
1.OPNET
OPNET公司最初只有一种产品OPNET Modeler,到目前已经拥有Modeler、ITGuru、SPGuru、WDMGuru、ODK等一系列产品。
对于网络的设计和管理,一般分为3个阶段:第1阶段为设计阶段,包括网络拓扑结构的设计,协议的设计和配置以及网络中设备的设计和选择;第2阶段为发布阶段,设计出的网络能够具有一定性能,如吞吐率、响应时间等等;第3阶段为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。
而OPNET公司的整个产品线正好能面向网络研发的不同阶段,即可以作网络的设计,也可以作为发布网络性能的依据,还可以作为已投入运营的网络的优化和故障诊断工具。
OPNET公司也是当前业界智能化网络管理分析解决方案的主要提供商。
OPNET的主要特点:
层次化的网络模型。
使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。
简单明了的建模方法。
Modeler建模过程分为3个层次:过程(process)层次、节点(Node)层次以及网络(Network)层次。
在过程层次模拟单个对象的行为,在节点层次中将其互连成设备,在网络层次中将这些设备互连组成网络。
几个不同的网络场景组成“项目”,用以比较不同的设计方案。
这也是Modeler建模的重要机制,这种机制有利于项目的管理和分工。
有限状态机。
在过程层次使用有限状态机来对协议和其他过程进行建模。
在有限状态机的状态和转移条件中使用C/C++语言对任何过程进行模拟。
用户可以随心所欲地控制仿真的详细程度。
有限状态机加上标准的C/C++以及OPNET本身提供的400多个库函数构成了Modeler编程的核心。
OPNET称这个集合为Proto C语言。
对协议编程的全面支持。
支持400多个库函数以及书写风格简洁的协议模型。
OPNET的核心已经嵌入了众多协议,因此对于很多协议,无需进行额外的编程。
系统的完全开放性。
Modeler中源码全部开放,用户可以根据自己的需要添加、修改已有的源码。
高效的仿真引擎。
使用Modeler进行开发的仿真平台,使仿真的效率相当高。
集成的分析工具。
Modeler仿真结果的显示界面十分友好,可以轻松刻画和分析各种类型的曲线,也可将曲线导出到电子表格中。
动画。
Modeler可以在仿真中或仿真后显示模型行为的动画,使得仿真平台具有很好的演示效果。
集成调试器。
快速地验证仿真或发现仿真中存在的问题,OPNET本身有自己的调试工具——OPNET Debugger(ODB)。
另外,OPNET在Windows平台下还支持和编程语言VC的联合调试。
OPNET是商业软件,界面漂亮,上手容易,各种平台下都有版本。
虽然好像有D版,得不到客服,而且致命的是模块太少,要要钱的。
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,并有多种统计参数的采集和处理方法,还可以通过底层网络模型编程,收集特殊的网络参数。
OPNET还有丰富的图表显示和编辑功能、模拟错误提示和告警功能,能够方便地编制和输出仿真报告。
2.NS2
局域网仿真是局域网设计的重要环节,也是网络性能分析的关键,因此需要一个与操作系统无关的平台,它可以屏蔽掉对操作系统的实际的访问,且能近乎真实地模拟网络环境,让我们可以在各个层次上模拟网络的运行,于是在这种背景下,UC Berkeley改进过的NS2应运而生。
它可以对无线、有线网、卫星网,局域网和广域网等不同的网络形式进行仿真。
它目前可以支持HTTP、TCP,UDP 协议,支持FTP,Telnet,Web,,CBR and VBR等高层业务;对无线网络,支持DSR、AODV、DSDV等协议。
NS所用仿真语言是Tool Command Language(TCL)语言的一个扩展,TCL
语言是一个简单的脚本语言,它有解释器可与任何C语言相链接,TCL最强大的功能是它的X工具包,该工具包可以让用户开发具有图形界面的脚本,仿真通过TCL语言进行定义。
利用NS命令编写脚本来定义网络的拓扑结构、配置网络信息流量的产生和接收以及收集统计信息。
软件配有仿真过程动态观察器,可以在仿真运行结束后,动态察看仿真的运行过程,观察跟踪数据。
软件还有图形显示器,显示从仿真中得到的结果数据,直观而清晰。
NS2特点分析:
NS2是免费软件,在类Linux下运行,通过Cygwin,完全可以运行在windows 平台上,扩展使用C++和OTCL,编译和调试使用GNU GCC和GDB。
由于是免费的软件,研究人员使用相当广泛,因此有大量免费的模块可以从网络中下载到,但相应的缺点是这些免费的代码可能或多或少存在一些小bug。
3.MATLABMATLAB 产品家族是美国MathWorks公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。
由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路,使得MATLAB在多种领域都有广阔的应用空间,特别是在MATLAB 的主要应用方向—科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具,全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户,广泛的分布在航空航天,金融财务,机械化工,电信,教育等各个行业。
MATLAB的特点分析:
在MATLAB产品家族中,MATLAB工具箱是整个体系的基座,它是一个语言编程型(M语言)开发平台,提供了体系中其他工具所需要的集成环境(比如M语言的解释器)。
同时由于MATLAB对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。
MATLAB产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了Simulink,用来对动态系统建模仿真。
其框图化的设计方式和良好的交互性,对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低,工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。
针对控制逻辑的开发,协议栈的仿真等要求,MathWorks公司在Simulink 平台上还提供了用于描述复杂事件驱动系统的逻辑行为的建模仿真工具——Stateflow,通过Stateflow,用户可以用图形化的方式描述事件驱动系统的逻辑行为,并无缝的结合到Simulink的动态系统仿真中。
在MATLAB/Simulink基本环境之上,MathWorks公司为用户提供了丰富的扩展资源,这就是大量的Toolbox和Blockset。
从1985年推出第一个版本以后的近二十年发展过程中,MATLAB已经从单纯的Fortran数学函数库演变为多学科,多领域的函数包,模块库的提供者。
用户在这样的平台上进行系统设计开发就相当于已经站在了巨人的肩膀上,众多行业中的专家精英们的智慧结晶可以信手拈来。
MATLAB开放的体系结构允许用户在平台上进行自由扩展,目前在全世界范围内已经有大量的商业的或者免费的MATLAB二次开发产品发布(比如FEMLAB和PSS)。
换句话说,用户购买一套MATLAB,获得的是世界范围的专家支持。
而对于用户自己开发的算法包,MATLAB也提供了包括Compiler应用发布和Web网络发布在内的众多方式的发布途径,使得用户一方面能够充分地利用MATLAB的算法资源形成技术成果,同时又可以有效的保护自己的知识产权。
随着MATLAB 在行业内影响力的快速扩大,与MathWorks公司形成战略联合的公司和寻求与MATLAB 进行接口的软硬件产品的也日益增多。
目前MATLAB 所支持的第三方产品已经有三百余种,分布在科学计算、机械动力学设计、化工、信息工程,汽车、金融财务等各个学科领域,接口方式包括联合建模、数据共享、开发流程拼接等等。
小结:
网络仿真技术是一种全新的网络规划设计方法,该技术以其独特的技术手段,成为一种经济、有效和其他传统方法不可替代的网络设计的有力工具。
未来数年将是网络仿真技术蓬勃发展的时期,今后网络仿真技术必将成为数据网络规划设计不可缺少的工具。
参考文献:
[1] http://.
[2] http://www.ns.nl.
[3] http://.
[4] http://.。