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1、.一、实验目的1. 学习熟悉使用 OPNET仿真软件，实现对网络场景的仿真。 学习并掌握包交换有线网络的基本知识。2. 数据包建模。学习并掌握数据包建模的基本方法和技能。3. 有线链路建模。学习并掌握有线链路建模的基本方法和技能。4. 中心交换节点建模学习并掌握中心交换节点建模的基本方法和技能。 包括 hub 进程建模和包流的连接。5. 周边节点建模学习并掌握周边节点建模的基本方法和技能，包括：src 进程建模； sink进程建模； proc 进程建模；包流的连接。6. 网络建模。学习并掌握包交换有线网络建模的基本方法技能。7. 配置参数、运行和调试仿真学习并掌握收集统计量、 配置参数、运行和
2、调试仿真的基本方法和技能。8. 仿真结果分析。学习并掌握仿真结果分析的基本方法和技能。二、实验过程专题 1：实现包交换1、定义包格式（1）从 File 菜单列表中选择 Packet Format ，单击 OK 按钮。这时打开包格式编辑器。（2）单击 Create New Field 工具按钮，然后将光标移到编辑窗口中，单击鼠标左键，接着单击右键。这时一个新的包域出现在编辑窗口中。设置包域的属性，定义好的包域名称和大小。图 1. 包格式定义（3）从 File菜单中选择 Save ，命名包格式。2、定义链路模型（1）从 File菜单列表中选择Link Model，打开链路模型编辑器。.下载可编辑
3、.（2）找到链路类型支持属性框，设置支持的包格式，除了 ptdup 外的链路类型对应的 Supported 属性设置为 no，表明该链路只支持点对点双工连接。（3）在 packet formats属性右边对应的InitialValue 栏中单击 鼠 标 左 键 。“ SupportsAllPacketFormats ” 和 “ SupportsUnformatted Packets ”复选框取消，同时将新增加包设置为Support 。图 2. 链路模型定义3、创建中心节点定义节点模型，中心交换节点：四对发信机和收信机（每对收发信机对应一个周边节点），一个中心交换处理进程（按地址转交包） 。 （
4、1）从 File 菜单列表中选择 NodeModel，打开节点模型编辑器。（2）在编辑窗口中放置一个进程模块，四个点对点发信机，和四个点对点收信机。图 3. 中心进行模型定义（3）给每个对象命名， 并用包流将每个收信机和发信机和 hub 相连。查看包流的连接情况。.下载可编辑 .图 4. 包流连接（4）在收信机或收发信机模块上选择Edit Attributes，设置参数。图 5. 属性设置（5）创建 hub 进程模型 ，从 File 菜单列表中选择 Process Model，这时打开进程模型编辑器。创建 idle 状态 ，建立状态转移。（6）编辑函数块按钮，输入代码，完成编辑。图 6. 代码
5、编辑4、创建外围节点创建周边节点模型， 当周边节点生成一个包时， 它必须给这个包指定一个目的地址， 然后将它发往中心节点。 如果周边节点接收到一个包时，它必须计算该包的端对端延时。 因此周边节点必须包括一个业务生成模块、一个进程模块和一对点对点收发信机来完成这些任务。创建周边节点模型和创建中心节点模型过程类似，不做详述。5、构建网络现在已建好了底层的节点、 进程和链路模型， 依据层次化建模的思想，现在可以构建网络模型了。.下载可编辑 .（ 1 ）从 OPNET Modeler 主窗口中的 File 菜单列表中选择 Project ，命名 Scenario ，创建一个对象模板。图 7. 对象模板
6、（2）放置节点，依据网络拓扑放置节点，并连接节点，验证连接。图 8. 连接验证（3）设置节点属性。6、运行仿真现在已建好网络，设置参数，运行仿真。图 9. 统计量参数设置图 10. 配置参数设置三、实验结果1. 基本实验（专题 1：包交换）.下载可编辑 .（1）仿真场景中心节点： 1 个，周边节点： 4 个。网络场景如下：图 11. 基本实验场景（2）节点模型图 12.Hub 节点模型图 13. 周边节点模型（3）进程模型图 14.Hub 进程模型图 15. 周边节点进程模型.下载可编辑 .（4）仿真结果及分析1、时延统计图 16. 时延（间隔4s 与间隔 40s 发包）图 17. 平均时延（
7、间隔4s 与间隔 40s 发包）2、带宽利用率.下载可编辑 .图 18.hub->node0 宽带利用率（间隔 4s 与间隔 40s 发包）图 19.hub<-node0宽带利用率对比（间隔4s 与间隔 40s 发包）图 20.hub<->node0 叠加对比（间隔 4s 与间隔 40s 发包）结果分析：图 16 和图 17 是包的产生时间间隔分别为 4 秒和 40 秒时的端对端延时比较图。其中，纵坐标为端对端延时，横坐标为时间。可以看出，包产生时间间隔为 4 秒时的端对端延时始终高于包产生时间间隔为 40 秒时的端对端延时；在平均时延方面，两者相差不大。这是符合实际情
8、况的。图 18、19 和图 20 是包的产生时间间隔分别为 4 秒和 40 秒时的链路带宽利用率比较图。 其中，纵坐标为链路利用率， 横坐标为时间。可以看出，在经过一定时间的初始状态的振荡之后， 两组仿真都逐渐达到稳定状态，包产生时间间隔为 4 秒时的链路利用率始终高于包产.下载可编辑 .生时间间隔为40 秒时的链路利用率。原因是间隔4 秒包产生量高于间隔 40 秒，因此占有带宽的时间较多，因此链路利用率增加，这一仿真结果也符合时间情况。2. 改进实验（1） 改进内容a、 增加节点数量在改进实验中，增加了周边节点的数量，同时在场景四中增加了子网数目，使得交换网络数目为2，交换节点数目为2。另外
9、，在改进实验中，修改了交换节点的节点模型及进程模型。场景截图如下：图 21. 扩展场景2图 22. 扩展场景3图 23. 扩展场景4.下载可编辑 .图 24. 扩展场景4 （分别对应的两个子网）其中四个场景下对应的中心交换模型：图 25. 扩展场景2（中心交换模型）图 26. 扩展场景3（中心交换模型）图 27. 扩展场景4（中心交换模型）b、 增加统计量.下载可编辑 .图 28. 增加统计量（示图一）图 29. 增加统计量（示图二）图 30. 增加统计量（头文件模块）图 31. 增加统计量（函数部分代码）.下载可编辑 .图 32. 增加统计量（初始状态代码）c、 修改包格式图 33. 修改后
10、包格式（2）仿真结果及分析图 34. 四个场景运行对比（发包间隔4 秒）.下载可编辑 .图 35. 时延结果对比（四个场景下发包间隔均为4 秒）图 36. 发包数目对比（四个场景下发包间隔均为4 秒）图 37. 接收包数目对比（四个场景下发包间隔均为4 秒）.下载可编辑 .图 38.node0<->hub0的链路利用率对比（四个场景下发包间隔均为4 秒）结果分析：图 35 是四个场景下的时延结果对比，其中包括三个扩展场景2、3、4 和初始场景。仿真的参数设置中包的产生时间间隔分别为8 秒。其中横坐标为仿真时间， 纵坐标为网络时延。从图形中我们可以看出，随着网络节点数目的不断增加，网
11、络规模的扩大，网络的负载增加，网络的时延在不断增加， 如图示场景 3 和场景 2 的时延要大于基本场景，而两个子网组成的场景 4 其时延又远远大于其他三个场景， 这与实际情况是相符的。图 36 和 37 是网络发送和接受包数目的对比， 随着仿真时间的增加，网络发包和收包数目呈增长趋势， 而随着吧不同网络场景下节点数目的增加，网络的发包和收包数目也不断增加， 场景 4 依次大于 3、2 场景；同时经过估算， 其显示的结果与实际发包数相同，符合实际。图 38 为不同网络场景下的 node0<->hub0 的链路利用率对比， 其中纵坐标为链路利用率，横坐标为仿真时间。可以看出，在经过仿真初始期状态的振荡之后， 四组仿真都逐渐达到稳定状态， 由于包的产生间隔为 4 秒，包的发送量较大，因此线路的利用率较高，四个场景的利用率均在 2.5 到 2.8 之间，仿真结果合理。四、实验心得及体会.下载可编辑 .