基于opnet的局域网拓扑建模仿真

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1、基于OPNET的局域网拓扑建模仿真作者：杨东、马良　来源：66wen　更新时间：2010年01月29日　编辑：xiaomao内容摘要：星形、环形和树形拓扑是目前建立局域网时最常用的3种典型拓扑。由于它们自身特点而存在各自优缺点。因此，利用网络仿真软件OPNET研究通信网络、设备、协议和应用有着重要意义。关键词：拓扑模型OPNET节点仿真研究平均系统建模仿真网络建模离散事件仿真结果拓扑结构1引言网络拓扑类似于路线图，它详细描述了关键的网络构件，诸如节点和链路是如何互连的。目前，常用的互连方案有点到点网络、广播网络和多点网络。其中点到点网络由仅能与相邻设备通信的节点组成(相邻节点是指相

2、互邻接的节点)，它包括数千个相邻节点间互连的节点，这些相邻节点再连接到其他相邻节点，以此类推。如果一个节点需要与不相邻的节点通信，则可通过其他相邻的节点间接地完成通信。源节点先将消息传输到相邻节点，然后按顺序在各中间节点传输直到最终达到目的节点。从相邻节点传输数据到另一节点的过程称为桥接或路由。目前最常见的点到点拓扑有星形、环形和树形3种类型。2基于OPNET的局域网拓扑建模优化网络工程工具(OptimizedNetworkEngineeringTool，简称OPNET)是OPNET公司开发的商用仿真平台，支持各类通信网络和分发系统的模拟与仿真，可通过离散事件仿真分析模型化系统的行

3、为和性能，是目前较为流行的网络建模仿真工具。它涉及到仿真研究的各阶段，如模型设计、仿真、数据搜集和数据分析。OPNETModeler仿真模型分为网络、节点和进程3个层次，分别在界面的ProjeetEditor、NodeEditor和ProcessEditor工具中建立。2．1星形拓扑星形网络的关键特征是存在一个连接节点的线路中心。一旦建立了通道连接，就能无延迟地在连通的两个节点之间传输数据。要说明的是：工作站到中央节点的线路是专用的，不会出现拥挤的瓶颈现象。图1给出在OPNETModeler中建立的星形拓扑。其优点是：①容易诊断并隔离故障。如果网络中的节点或通信介质出现问题，只会影

4、响到该节点或通信介质相连的节点，不会涉及到整个网络，因而比较容易判断故障的位置。②方便服务。中央节点和中间接线都有一批集中点，可方便提供服务和网络重新配置。③控制简单。其存在的不足是：①对中央节点的依赖性强。星型拓扑网络中的外围节点对中央节点的依赖性强，如果中央节点出现故障，则全部网络不能正常工作。②扩展困难、安装费用高。增加网络新节点时，无论有多远，都需要与中央节点直接连接，布线困难且费用高。③各站点的分布处理能力较低。星形拓扑的OPNET建模模型由10个工作站、1个交换机和1个服务器组成。为便于分析，环形和树形拓扑的建模也取10个工作站和1个服务器。2．2环形拓扑环形网络是星形

5、网络的修改版本。在环形网络中，节点通过专用的线路连接。一种可靠昂贵的环形网络设计是将每个节点都连接到其他节点上，通常称为完全环形，也称全网状设计，部分环形网络一般称为不完全网状设计。图2给出在OPNETModeler中建立的环形拓扑，该模型由10个工作站和1个服务器组成。环形拓扑的优点是：①无差错传输。由于采用点到点的通信链路，传输信号在每一节点上再生，因此传输信息的误码率可减至最少。②在增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作。③适用于光纤。光纤的传输速度高，因环形拓扑网络是单向传输，适合用于光纤通信介质。如果在环形拓扑网络中将光纤作为通信介质，可大大提高网络速度。加强抗干扰能力。

6、④电缆长度短。其存在的不足是：①节点故障会引发全网故障。因环上传输数据是通过接在环上的每个中继器完成的，所以任何两个节点间的电缆或中继器故障都会导致全网故障。②故障检测困难。因为环上的任意一点出现故障都会引起全网故障，所以难以对故障定位。③调整网络比较困难。要调整网络中的配置，如扩大或缩小，都比较困难。2．3树形拓扑树形拓扑是一种分等级的结构。它通过一个根节点连接到二级节点上。这些二级设备与三级设备连接，三级设备与四级设备连接。树形拓扑的优点是：①易于扩展。②故障易于隔离。其存在的不足是：①各个节点对根的依赖性大。②网络中除最低层节点及其接线外，任意节点或连线故障都将影响器件所在支

7、路的正常运行。图3给出在OPNETModeler中建立的树形拓扑。该模型由10个工作站、4个交换机和1个服务器组成。3仿真与结果分析图4(a)～图4(d)给出仿真结果。分别收集树形、星形和环形拓扑模型中系统延时(SystemDelay)、服务器延时(ServerDelay)、服务器接收通信量(Servertrafficreceived)和节点node_0的负载(node_0Load)上的统计量进行仿真。其中，平均系统延时是衡量网络性能的重要指标。配置的仿真时间均为l小