NS简单工具介绍仿真后数据分析

NS简单工具介绍仿真后数据分析

对于使用网络仿真软件来做网络效能分析的人而言，步骤通常是先设计出符合自己需要的网络仿真环境，设定其不同的参数，执行仿真，收集结果资料，最后把资料使用图片或表格把结果呈现出来以方便分析实验。一般而言，对于ns2的初学者而言，总是会遇到一个问题，就是网络仿真程序跑完后，接下来该如何分析。这是非常重要的一个过程，所以希望ns2的初学者能好好的研究此章节的内容，相信一定会对大家的研究有相当的帮助。

本节打算以一个简单的网络环境为范例，介绍如何使用一些工具来分析和呈现仿真结果，这包含了如何去量测End-to-End Delay、Jitter、Packet Loss、和Throughput。而采用的方法是去分析traffic trace档案的方式，这种方法的优点是简单且不需要去修改到ns2核心的部份，但缺点是若是仿真资料若是太多，traffic trace的档案会太大，这样会增加分析所需要的时间。另外一种方法，是去更改ns2核心，增加或修改一些档案，把所需要量测的参数直接记录下来，这种方法的优点是仿真结束后，所需要量测的数据已经完全记录下来，但缺点是要动到ns2核心的部分，对于初学者而言，这是一个很大的门槛，这个方法笔者留到后面的章节在做介绍。

笔者先对要仿真的环境做一个简单的介绍。这个网络的环境包含了四个网络节点(n0，n1，n2，n3)，如下图所示。网络节点n0到节点n2之间，和节点n1到节点n2之间的网络频宽(bandwidth)是2Mbps，延迟时间(propagation delay)是10ms。网络拓朴中的频宽瓶颈是在节点n2到节点n3之间，频宽为1.7Mbps，延迟的时间为20ms。每个网络节都是采用DropTail queue的方式，且在节点n2到节点n3之间的最大队列长度是10个封包的长度。在节点n0到n3之间会有一条FTP的联机，FTP应用程序是架构在TCP之上，所以在写仿真环境的描述语言的时候，必需先建立一条TCP的联机，在来源端n0上使用TCP agent产生”tcp”来发送TCP的封包；在目的地端n3使用TCPsink agent产生”sink”来接受TCP的资料、并产生回复封包(ACK)回传送端、最后把接收的TCP封包释放。最后要把这两个agent连起来(connect)，联机才能建立。若是没有额外的参数设定，TCP封包的长度为1Kbytes。在这里顺便补充说明一下，对于ns2仿真参数内定值设定是在ns-allinone-2.27\ns-2.27\tcl\lib目录下的ns-default.tcl，有想要进一步了解的人，可以去查看此档。另外，在节点n1到n3之间有一条固定的传输速率的联机(Constant Bit Rate，CBR)，CBR应用程序是架构在UDP之上，因此必需在n1使用UDP agent来产生”udp”用来发送UDP封包，在n3上使用Null agent来产生”sink”以接收由n1传送过来的UDP封包，然后把接收的封包释放。CBR的传送速度为1Mbps，每一个封包大小为1Kbytes。CBR是在0.1秒开始传送，在4.5秒结束传输；FTP是在1.0秒开始传送，4.0秒结束传输。

[Simulation Topology]

[Tcl Script]

# 产生一个仿真的对象

set ns [new Simulator]

#针对不同的资料流定义不同的颜色，这是要给NAM用的$ns color 1 Blue

$ns color 2 Red

#开启一个NAM trace file

set nf [open out.nam w]

$ns namtrace-all $nf

#开启一个trace file，用来记录封包传送的过程

set nd [open out.tr w]

$ns trace-all $nd

#定义一个结束的程序

proc finish {} {

global ns nf nd

$ns flush-trace

close $nf

close $nd

#以背景执行的方式去执行NAM

exec nam out.nam &

exit 0

}

#产生四个网络节点

set n0 [$ns node]

set n1 [$ns node]

set n2 [$ns node]

set n3 [$ns node]

#把节点连接起来

$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail

$ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail

$ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail

#设定ns2到n3之间的Queue Size为10个封包大小$ns queue-limit $n2 $n3 10

#设定节点的位置，这是要给NAM用的

$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down

$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up

$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right

#观测n2到n3之间queue的变化，这是要给NAM用的$ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5

#建立一条TCP的联机

set tcp [new Agent/TCP]

$tcp set class_ 2

$ns attach-agent $n0 $tcp

set sink [new Agent/TCPSink]

$ns attach-agent $n3 $sink

$ns connect $tcp $sink

#在NAM中，TCP的联机会以蓝色表示

$tcp set fid_ 1

#在TCP联机之上建立FTP应用程序

set ftp [new Application/FTP]

$ftp attach-agent $tcp

$ftp set type_ FTP

#建立一条UDP的联机

set udp [new Agent/UDP]

$ns attach-agent $n1 $udp

set null [new Agent/Null]

$ns attach-agent $n3 $null

$ns connect $udp $null