OPNET发展

OPNET发展、现状，及最新技术一、发展随着信息时代的到来，由于网络口趋复杂、规模越来越庞大，开发者在规划和设计网络时，一方面要思考新的网络协议和算法，为网络发展做前詹性的研究，另一方面也要研究如何利用和整和现有的资源，使网络达到最高的效能。无论是哪一方面都需要对新的网络方案进行验证和分析。无论是构建新网络，升级改造现有网络，或者测试新协议，都需要对网络的可靠性和有效性进行客观的评价，从而降低网络建设的投资风险，使设计的网络具有很高的性能，或者使测试结果能够真实的反映新协议的表现。传统网络设计和规划方法主要靠经验，对复杂的大型网络，很多地方无法预知而抓不住设计的要点。因此越来越需要一种新的网络规划和设计手段。在这种情况下网络仿真作为一种新的网络规划和设计技术应运而生，它以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性。网络仿真技术目前已经逐渐成为网络规划、设计和开发中的主流技术。进行网络技术的研究一般有分析方法、实验方法和仿真方法三种方法。分析方法是对所研究的对象和所依存的网络系统进行初步的分析，根据一定的限定条件和合理假设，对研究对象和系统进行描述，抽象出研究对象的数学分析模型，利用数学分析模型对问题进行求解;实验方法是设计出研究所需要的合理硬件和软件配置环境，建立测试床和实验室，在现实的网络上实现对网络协议、网络行为和网络性能的研究;仿真方法是应用网络仿真软件建立所研究的网络系统的模拟模型，然后在计算机上运行这个模型，并分析运行的输出结果。然而，当一个系统很复杂时，单纯依靠经验和理论计算已经显得非常困难，分析方法的有效性和精确性受到限制。对于实验方法来说，如果采用真实的网络环境进行开发，不仅增加了网络设计成本，而且不稳定的网络环境也对数据的收集和分析不利。因此，网络仿真技术应用于网络规划和设计的需求越来越强烈。目前，网络仿真技术的应用十分广泛，它应用于各种通信系统的设计、规划以及运营维护，其应用包括有线网络仿真、卫星通信系统仿真、地面无线通信系统仿真等。它可以对现有的网络的性能进行评估、配置错误验证、优化以及升级前的规划，也可以对单一网络进行仿真，也可以对混合网络进行技术分析。未来数年将是网络仿真技术蓬勃发展的时期，今后网络仿真必将成为数据网络规划设计不可缺少的重要环节[[3]。把仿真软件OPNET应用在网络的性能分析与规划设计中，运用网络仿真技术对现有网络的性能进行分析，对计划升级改造的网络可靠性和有效性进行评估和预测，为网络的维护、规划设计提供客观、可靠的定量依据，能够缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络投资的风险。二、现状我国的网络仿真技术的研究1999年刚刚起步，这主要有两个原因，一个是我国数据网络的发展较晚，对网络仿真技术的需求相对不是十分迫切;另一个原因是主流的网络仿真软件基本上产自美国，而其高端产品在1998年以前一直是对包括中国在内的社会主义国家禁运[[5]。近年来，特别是1998年以来，由于我国数据网络的迅猛发展的拉动和美国解除高端网络仿真软件出口的限制的刺激，我国的网络仿真研究和应用逐步起步。在国外，虽然网络仿真技术的研究和应用已经有十多年的历史，但是也还只是处于初级阶段，特别是在大型网络和复杂网络的应用方面，尚存在不少重要的项目技术问题需要解决，部分已解决的问题也仍需进一步深入研究和探讨[[6]。以前网络仿真技术主要用于网络协议和网络设备的开发和研究，使用者大都是大学和研究所的研究和开发人员。近年来网络仿真软件生产厂商纷纷把应用和开发重点转向网络规划和设计方面，将用户由原来的研究开发人员转向网络规划和设计人员，另一方面网络仿真规划设计软件的使用和操作相当复杂，还远没有达到一般网络规划设计人员经过短时间培训就能够熟练使用的目标，因此，国外网络仿真软件厂家正致力于简化软件界面和操作流程，强化软件的项目应用能力，特别是加强了网络管理软件厂商的合作，开发与网管软件的接口，使得网络模型的建立逐步自动化，加快网络建模的速度。目前的网络仿真软件以OPNET和NS-2为主。NS-2需要Linux基础，采用命令行操作，入门需要半年至一年的时间，大大限制了其使用人群。而OPNET友好的用户界面、商业化的开发使操作难度大为降低。OPNET采用了对时间的离散仿真机制、层次化的建模等先进技术，能够迅速地建立起现有的网络，方便地修改模型并进行仿真，为网络的规划设计提供可靠的定量依据。它能够缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险，特别适合各种网络仿真研究，因此成为目前网络仿真软件中比较突出的一个[fgl。目前大概有2700个OPNET用户，包括企业、网络运营商、仪器配备厂商以及军事、教育、银行、保险等领域。OPNET近几年赢得的大量奖项是对其在网络仿真中所采用的精确模拟方式及其呈现结果的充分肯定。在设备制造领域，企业界如Cisco，运营商如AT&T，采用OPNET做各种各样的模拟和调试。在国防领域，主要被美国广泛采用，其他国家大多低调处理。三、最新技术-半实物仿真半实物仿真是指通过一种手段将模拟的网络接入真实网络，从而将模拟网络与真实网络联合起来成为一个整合的半实物网络，进行网络数据流的交互，提高了仿真的精确度，降低了仿真成本。在半实物仿真系统中，由于仿真系统和真实系统同时并存于仿真回路中，它们各自所识别的包流格式是不同的，因此如何完成真实数据包与仿真数据包之间的转换使得两个系统之间能够进行交互成为需要解决的关键问题，对半实物仿真具有重要意义。半实物仿真接口实现实物系统与仿真系统的相互连接与通信，本文主要研究半实物网络仿真中真实数据包与仿真数据包转换接口的原理，对当前几种的基于OPNET的半实物网络仿真实现方法进行了介绍和分析，比较了方法的优缺点，并探讨了半实物仿真需要注意的问题。选择了基于OPNETSITL方法将真实的网络设备与OPNET仿真环境直连，使得实际设备和虚拟网络成为统一的整体。在上述理论研究的基础上进行ICMP协议的半实物仿真实验，在真实设备端向虚拟节点发送ICMP格式的回显请求数据包并成功收到了应答数据包，说明了在真实设备可以与OPNET中的虚拟节点互联通信。并且对SITL模块如何转换数据包以及数据包在仿真环境中的流动进行了详细的分析，收集了数据包转换延时，端到端延时，吞吐量等统计量，经过对仿真结果的分析，有效地测试半实物仿真的准确性，为大规模网络仿真提供客观、可靠的依据。[2」杨宏宇，谢丽霞，王兴隆.网络仿真软件的应用与实践[J].计算机工程与应用，2005，118一121.[6]王文博，张金文.OPNETModeler与网络仿真!M].北京:人民邮电出版社，2003.[7]侯宗浩，王秉康，黄泳翔.网络仿真的研究[fJl.计算机仿真.2003,10:89-91[26]张剑.基于OPNET的仿真建模方法研究:!硕士论文].武汉理工大学，2005}40}王和兴，张建波，才书训.基于OPNET的网络仿真与性能测量[J].微电子学与计算机，2005(11).[36]刘志国，刘太阳，王仕成.基于实时网络的半实物仿真集成平台研究[[J].系统仿真学报.2007,19(15):3425-3427.