網(wǎng)絡(luò)仿真工具的比較分析

熊 輝

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計科系，四川 遂寧 629000)

1 引言

各種網(wǎng)絡(luò)仿真工具在此背景下應(yīng)運而生。本文就常見的三種網(wǎng)絡(luò)仿真工具(OPNET、NS2及MATLAB)，從它們的運行環(huán)境、主要模塊及功能、工作流程及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了分析比較。

2 Opnet，Ns2，Matlab 簡介

OPNET對于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和管理，一般分為3個階段：設(shè)計階段、發(fā)布階段，實際運營中的故障診斷、排錯和升級優(yōu)化，能面向網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的不同階段，既可以作網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，也可以作為發(fā)布網(wǎng)絡(luò)性能的依據(jù)，還可以作為已投入運營的網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和故障診斷工具。

NS2可以對無線、有線網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)等不同的網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行仿真。可以支持HTTP、TCP，UDP協(xié)議，支持FTP，Telnet，Web，，CBR and VBR 等高層業(yè)務(wù);對無線網(wǎng)絡(luò)，支持DSR、AODV、DSDV等協(xié)議。NS2是一種可擴(kuò)展易配置和編程的事件驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)仿真工具。

MATLAB主要用于概念設(shè)計、算法開發(fā)、建模仿真、實時實現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。由于其完整的專業(yè)體系和先進(jìn)的設(shè)計開發(fā)思路，使得MATLAB在多種領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用空間，特別是在MATLAB的主要應(yīng)用方向— —科學(xué)計算、建模仿真以及信息工程系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)上已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的首選設(shè)計工具。

3 三種工具的異同之處

3.1 運行環(huán)境比較

(1)OPNET 運行環(huán)境。平臺：Windows、Linux、Unix等各種平臺;系統(tǒng)裝有C++編譯器。

(2)NS2 運行環(huán)境。平臺：Windows、Linux、Unix、machitosh，還要求系統(tǒng)裝有 C++編譯器;兩種語言：C++、OTcl。

(3)Matlab運行環(huán)境。平臺：主要是Windows平臺。

3.2 主要模塊及功能比較

3.2.1 OPNET模塊及功能

若固守男女授受不親之禮，則不應(yīng)施以援手救嫂子；此時施以援手，則是權(quán)的體現(xiàn)。而孟子懂得通權(quán)達(dá)變，用權(quán)變思維處理嫂溺問題。在孔子看來，當(dāng)處在道德兩難的特殊境遇時，道德主體可以暫時犧牲乃至違背較低層次的道德規(guī)范，以保證更高層次的道德規(guī)范的實現(xiàn)，而這種行為仍具有真正的道德價值，這就是“權(quán)”。在處理兩難問題時，就需要靈活變通，不能固守于經(jīng)。權(quán)變是人的道德選擇，也是道德實踐的前提。

(1)OPNET模型分為Network、Node和Process三個層次，分別在圖形界面的Project Editor、Node Editor和Process Editor工具中建立。

(2)OPNET提供了一個比較齊全的的基本模型庫，主要包括：Ethernet，F(xiàn)DDI，TR，TCP/IP，ATM，F(xiàn)R，PSTN，Cellular phone，wireless network，Client/Server

(3)OPNET采用基于包的建模機(jī)制，模擬實際物理網(wǎng)絡(luò)中packet的流動，包括在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的流動和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部的處理過程，模擬實際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的組包和拆包的過程，可以生成、編輯任何標(biāo)準(zhǔn)的或自定義的packet格式，利用DEBUG功能，還可以在模擬過程中察看任何特定的 packet的包頭(Header)和凈荷(Payload)的內(nèi)容。

(4)OPNET采用離散事件驅(qū)動的模擬機(jī)理，計算效率得到很大提高。

3.2.2 NS2模塊及功能

Nam，動態(tài)顯示網(wǎng)絡(luò)仿真過程。如：包的傳輸?shù)鹊?Xgraph，顯示仿真過程的數(shù)值特征。如：流量/時間圖等;拓?fù)鋱D生成器：Gt-itm;節(jié)點移動生成器：Setdest;傳輸事件生成器：cbrgen.tcl、tcpgen.tcl。

3.2.3 MATLAB的主要功能

數(shù)值計算功能;符號計算功能;數(shù)據(jù)分析和可視化功能;文字處理功能;SIMULINK動態(tài)仿真功能。

3.3 工作流程比較

3.3.1 OPNET的工作流程

理解系統(tǒng)、仿真目的;選擇需要的建模方面;定義輸入和輸出;確定系統(tǒng)模型、輸出;運行仿真;系統(tǒng)結(jié)果是否準(zhǔn)確，驗證結(jié)果的容錯性和精確性;結(jié)果是否足夠詳細(xì)和統(tǒng)計可用。

3.3.2 NS2的工作流程

定義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、輸出文件、退出過程和網(wǎng)絡(luò)事件，配置響應(yīng)的硬件參數(shù)，確定拓?fù)鋱D和傳輸事件文件以及節(jié)點移動文件，在運行過程中，打開輸出文件，按照定義的事件，運行拓?fù)鋱D，同時將過程數(shù)據(jù)寫入輸出文件，調(diào)用退出過程，接著調(diào)用Nam或Xgraph顯示并關(guān)閉輸出文件。

3.3.3 MATLAB的工作流程

MATLAB及其豐富的Toolbox資源的支持，可以方便地進(jìn)行具有開創(chuàng)性的建模與算法開發(fā)工作，并通過MATLAB強(qiáng)大的圖形和可視化能力反映算法的性能和指標(biāo)。所得到的算法則可以在Simulink環(huán)境中以模塊化的方式實現(xiàn)，通過全系統(tǒng)建模，進(jìn)行全系統(tǒng)的動態(tài)仿真以得到算法在系統(tǒng)中的動態(tài)驗證。

3.4 應(yīng)用領(lǐng)域比較

MATLAB主要應(yīng)用于控制器及控制對象、信號處理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、機(jī)電液一體化設(shè)計開發(fā)。OPNET、NS2能夠較好的對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，MATLAB一般是高端應(yīng)用，OPNET和NS2主要用于通信系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)仿真方面。OPNET和NS2支持底端應(yīng)用和硬件接口。

4 小結(jié)

網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種全新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計方法，該技術(shù)以其獨特的技術(shù)手段，成為一種經(jīng)濟(jì)、有效和其他傳統(tǒng)方法不可替代的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的有力工具。隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的日趨復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日漸龐大，對網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的需求必將越來越迫切，網(wǎng)絡(luò)仿真的應(yīng)用也將越來越廣泛，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)將成為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計不可缺少的工具。

［1］http：//www.china-ns.com

［2］http：//www.ns.nl

［3］http：//www.opnet.com

［4］http：//www.matlab-world.com