基于OPNET的局域網(wǎng)拓?fù)浣７抡?/h1>
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>類似于路線圖，它詳細(xì)描述了關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件，諸如節(jié)點(diǎn)和鏈路是如何互連的。目前，常用的互連方案有點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、廣播網(wǎng)絡(luò)和多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。其中點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由僅能與相鄰設(shè)備通信的節(jié)點(diǎn)組成(相鄰節(jié)點(diǎn)是指相互鄰接的節(jié)點(diǎn))，它包括數(shù)千個相鄰節(jié)點(diǎn)間互連的節(jié)點(diǎn)，這些相鄰節(jié)點(diǎn)再連接到其他相鄰節(jié)點(diǎn)，以此類推。如果一個節(jié)點(diǎn)需要與不相鄰的節(jié)點(diǎn)通信，則可通過其他相鄰的節(jié)點(diǎn)間接地完成通信。源節(jié)點(diǎn)先將消息傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)，然后按順序在各中間節(jié)點(diǎn)傳輸直到最終達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)。從相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)到另一節(jié)點(diǎn)的過程稱為橋接或路由。目前最常見的點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)溆行切?、環(huán)形和樹形3種類型。
2 基于OPNET的局域網(wǎng)拓?fù)浣?br /> 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工程工具(Optimized Network Engineering Tool，簡稱OPNET)是OPNET公司開發(fā)的商用仿真平臺，支持各類通信網(wǎng)絡(luò)和分發(fā)系統(tǒng)的模擬與仿真，可通過離散事件仿真分析模型化系統(tǒng)的行為和性能，是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)建模仿真工具。它涉及到仿真研究的各階段，如模型設(shè)計、仿真、數(shù)據(jù)搜集和數(shù)據(jù)分析。OPNET Modeler仿真模型分為網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和進(jìn)程3個層次，分別在界面的Projeet Editor、Node Editor和Process Editor工具中建立。
2．1 星形拓?fù)?br /> 星形網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵特征是存在一個連接節(jié)點(diǎn)的線路中心。一旦建立了通道連接，就能無延遲地在連通的兩個節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。要說明的是：工作站到中央節(jié)點(diǎn)的線路是專用的，不會出現(xiàn)擁擠的瓶頸現(xiàn)象。圖1給出在OPNET Modeler中建立的星形拓?fù)?。其?yōu)點(diǎn)是：①容易診斷并隔離故障。如果網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)出現(xiàn)問題，只會影響到該節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)相連的節(jié)點(diǎn)，不會涉及到整個網(wǎng)絡(luò)，因而比較容易判斷故障的位置。②方便服務(wù)。中央節(jié)點(diǎn)和中間接線都有一批集中點(diǎn)，可方便提供服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置。③控制簡單。其存在的不足是：①對中央節(jié)點(diǎn)的依賴性強(qiáng)。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的外圍節(jié)點(diǎn)對中央節(jié)點(diǎn)的依賴性強(qiáng)，如果中央節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則全部網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。②擴(kuò)展困難、安裝費(fèi)用高。增加網(wǎng)絡(luò)新節(jié)點(diǎn)時，無論有多遠(yuǎn)，都需要與中央節(jié)點(diǎn)直接連接，布線困難且費(fèi)用高。③各站點(diǎn)的分布處理能力較低。星形拓?fù)涞腛PNET建模模型由10個工作站、1個交換機(jī)和1個服務(wù)器組成。為便于分析，環(huán)形和樹形拓?fù)涞慕Ｒ踩?0個工作站和1個服務(wù)器。
2．2 環(huán)形拓?fù)?br /> 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是星形網(wǎng)絡(luò)的修改版本。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通過專用的線路連接。一種可靠昂貴的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是將每個節(jié)點(diǎn)都連接到其他節(jié)點(diǎn)上，通常稱為完全環(huán)形，也稱全網(wǎng)狀設(shè)計，部分環(huán)形網(wǎng)絡(luò)一般稱為不完全網(wǎng)狀設(shè)計。圖2給出在OPNET Modeler中建立的環(huán)形拓?fù)?，該模型?0個工作站和1個服務(wù)器組成。
環(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①無差錯傳輸。由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信鏈路，傳輸信號在每一節(jié)點(diǎn)上再生，因此傳輸信息的誤碼率可減至最少。②在增加或減少工作站時，僅需簡單的連接操作。③適用于光纖。光纖的傳輸速度高，因環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是單向傳輸，適合用于光纖通信介質(zhì)。如果在環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中將光纖作為通信介質(zhì)，可大大提高網(wǎng)絡(luò)速度。加強(qiáng)抗干擾能力。④電纜長度短。其存在的不足是：①節(jié)點(diǎn)故障會引發(fā)全網(wǎng)故障。因環(huán)上傳輸數(shù)據(jù)是通過接在環(huán)上的每個中繼器完成的，所以任何兩個節(jié)點(diǎn)間的電纜或中繼器故障都會導(dǎo)致全網(wǎng)故障。②故障檢測困難。因?yàn)榄h(huán)上的任意一點(diǎn)出現(xiàn)故障都會引起全網(wǎng)故障，所以難以對故障定位。③調(diào)整網(wǎng)絡(luò)比較困難。要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的配置，如擴(kuò)大或縮小，都比較困難。
2．3 樹形拓?fù)?br /> 樹形拓?fù)涫且环N分等級的結(jié)構(gòu)。它通過一個根節(jié)點(diǎn)連接到二級節(jié)點(diǎn)上。這些二級設(shè)備與三級設(shè)備連接，三級設(shè)備與四級設(shè)備連接。樹形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①易于擴(kuò)展。②故障易于隔離。其存在的不足是：①各個節(jié)點(diǎn)對根的依賴性大。②網(wǎng)絡(luò)中除最低層節(jié)點(diǎn)及其接線外，任意節(jié)點(diǎn)或連線故障都將影響器件所在支路的正常運(yùn)行。圖3給出在OPNET Modeler中建立的樹形拓?fù)?。該模型?0個工作站、4個交換機(jī)和1個服務(wù)器組成。
3 仿真與結(jié)果分析
圖4(a)～圖4(d)給出仿真結(jié)果。分別收集樹形、星形和環(huán)形拓?fù)淠Ｐ椭邢到y(tǒng)延時(System Delay)、服務(wù)器延時(Server Delay)、服務(wù)器接收通信量(Server traffic received)和節(jié)點(diǎn)node_0的負(fù)載(node_0 Load)上的統(tǒng)計量進(jìn)行仿真。其中，平均系統(tǒng)延時是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)。配置的仿真時間均為l小時，其他為默認(rèn)配置。為方便比較，仿真結(jié)果取平均值。圖4(a)所示為3種拓?fù)涞钠骄到y(tǒng)延時曲線?？梢娝鼈兎謩e穩(wěn)定在0．002 l s，0．001 3 s，0．0006 s。很明顯，在系統(tǒng)延時方面，環(huán)形拓?fù)渥詈?，樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最差。原因是環(huán)形拓?fù)渥詈唵?，僅由工作站和服務(wù)器構(gòu)成；樹形拓?fù)渥顝?fù)雜，除工作站和服務(wù)器外，還有多個交換機(jī)，并且分多層。圖4(b)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均延時曲線。由圖可見，環(huán)形拓?fù)涞难訒r最好，而樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的延時最差。圖4(c)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量曲線。由圖可見，其環(huán)形拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量明顯低于星形和樹形拓?fù)?。圖4(d)為3種拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載。由圖可見，經(jīng)過波動后，星形、環(huán)形、樹形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最終分別穩(wěn)定在約800 bit／s，650 bit／s，500 bit／s。由此可見，樹形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最好，而星形拓?fù)渥畈睢?/p>
4 結(jié)語
星形、環(huán)形和樹形拓?fù)涫悄壳敖?strong>局域網(wǎng)
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