OPNET局域网扩展实验
OPNET局域网扩展实验目的：掌握项目编辑器(Project Editor)的使用，学习Modeler建模和分析的功能。学会用IT Guru来模拟仿真的基本过程。内容概述：使用IT Guru快速创建一个网络，收集反映网络性能的统计结果，运行仿真，并且分析这些结果解决网络中存在的问题。为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。目前，公司在办公楼的第一层有一个星型拓扑网络，现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。这时一个典型的“what-if”问题，所要解决的是确保增加的网络不会导致整个网络的连通失败，如图1-1所示。图1-1 计划中扩展后的网络模型步骤：1.2 建立网络拓扑结构 要创建一个新的网络模型，首先需要创建一个新的项目和一个新的场景。 关键概念 一个项目为一系列场景的集合，而每个场景对网络建模的侧重点不同。 采用开始建立向导(Startup Wizard)来建立一个新的项目和一个新的场景。开始建立 向导有以下几个步骤： (1)选择网络拓扑类型。 (2)设定网络的范围和大小。 (3)设定网络背景图。 (4)选择对象模型家族。开始建立一个场景步骤如下： (1)打开IT Guru。 (2)从File菜单中选择New.。(3)从弹出的下拉菜单中选择Project并单击OK按钮。 (4)将你的项目命名为<initials>_Sm，场景命名为<initials>_first_floor。 <initials>用来区分同一项目的不同版本，比如可以将项目命名为1_sim。将场景命名为1_first_floor。 (5)单击OK按钮。 这时出现开始向导，创建新的背景拓扑图，如图1-2所示。图1-2 开始向导：创建新的背景拓扑图 选定网络的范围，如图1-3所示。图1-3 开始向导：选定网络范围 指定网络的大小，如图1-4所示。图1-4 开始向导：指定网络大小 选择OPNET自带的对象模型家族种类，如图1-5所示。图1-5 开始向导：选择对象模型家族种类 再次确认环境设置，如图1-6所示。这时出现所指定大小和规格的工作空间，同时弹出一个对象模板(包含刚刚选定的对象模型家族的所有模型)。 关键概念 通过对象模板中的节点和链路模型来创建网络模型。 节点模型：代表实际的设备。 链路模型：代表连接设备的物理媒质，可以是电缆或者光缆。 可以通过对象模板中的图标直观地看出节点模型和链路模型。 关键概念 可以使用以下3种方法之一创建网络拓扑： 导入拓扑图。 从对象模板中选择模型并放置在工作空间中。 使用快速拓扑配置工具(Rapid Configuration)。 快速拓扑配置通过指定参数(节点模型和链路模型)，一次性创建规则的拓扑结构：(6)从Topology菜单中选择Rapid Configuration。 (7)从配置下拉列表中选择Star，单击OK，如图1-7所示。图1-7 拓扑结构类型选择接下来需要为网络指定节点模型和链路模型。 OPNET中标准模型的命名规则为： <protocol1>_._<protocoln>_<function>_<mod>其中<protocol>为模型用到的协议，可能同时用到几个协议<function>代表模型的大致功能<mod>模型派生类别。 (8)选择中心节点模型为3C_SS,1100_3300_4s_ae52_e48_ge3。 这是3Com公司的交换机。 (9)选择周边节点模型为Sm_Int_wkstn，并设置节点个数为30。 (10)选择链路模型为10BaseT。 (11)指定网络在工作空间中放置的位置： 设置中心的X和Y轴坐标为25。 设置局域网的半径范围为20。 (12)设置好单击OK按钮，如图1-8所示。图1-8 快速拓扑配置对话框 项目编辑器中出现如图1-9所示的网络拓扑。 图1-9 快速拓扑配置后的网络模型接下来，需要扩展这个网络，首先增加一个服务器。这时将用到第二种创建网络模型 的方法：在对象模板中选择模型并放置在工作空间内。 (13)打开对象模板。 (14)找到Sm_Int_server对象，并将它放置在工作空间中。 如果找不到该模型，可能前面的操作不正确，需要从左上角的下拉列表中选择 Sm_Int_Model_List模型家族。 (15)单击右键，结束节点放置。 如果需要可以多次单击鼠标左键，放置多个节点。 接下来，需要连接服务器和星型网络： (16)在对象模板中找到10BaseT链路对象。 (17)在服务器上单击鼠标左键，移动光标，再单击星型网络的中心节点。 这时出现连接两个节点对象的链路。 (18)单击鼠标右键结束链路创建。 最后需要为网络配置业务，包括应用定义(Application definition)和业务规格定义(Profile definition)，设置业务涉及的内容较复杂，本案例不作要求，模板中应用定义对象和业务规格定义对象的参数已经配置好(为Light database业务)，只要将它们放置在工作空间中即可。 (19)在对象模板中找到Sm_Application_Config对象并将其放置在工作空间中。 (20)单击右键，光标重新移到对象模板中，单击Sm_Profile_Config，并将其放置在工作空间中，单击右键。 (21)关闭对象模板。 这时得到如图1-10所示网络拓扑图。图1-10 配置完毕的网络模型 接下来，需要收集统计结果。 首先，打开节点模型编辑器和进程模型编辑器。 关键概念 OPNET采用三层建模机制，最底层为进程(Process)模型，以状态机来描述协议；其次为节点(Node)模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。三层模型和实际的网络、设备、协议层次完全对应，全 面反映了网络的相关特性。 关键概念 状态与状态之间通过转移线transitions相连。转移线可以是带条件的(必须满足条件才能转移)或者无条件的(直接转移)。1.3 收集统计量 关键概念 在网络模型中可以对单个对象收集统计量(Object statistics)，也可以对整个网络收集全局统计量(Global statistics)。 到现在为止，已经建好了网络模型，现在要根据本教程最开始提出的问题决定收集哪些统计量： (1)服务器有能力处理扩展网络的额外业务负载吗? (2)一旦与扩展网络连接，整个网络的延时性能还能够接受吗? 为了找到这些问题的答案，需要选择一个对象统计量：Server Load和一个全局统计量： Ethernet Delay。 服务器负载(Server Load)是整个网络的性能瓶颈。下面来收集与服务器负载相关的 统计量： (1)在服务器节点(node_31)上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Choose Individual Statistics。 这时出现node_31的选择统计量对话框，如图1-11所示。 有益提示 统计量对话框以树型结构显示统计量，可以清楚地了解它们的隶属关系。 (2)单击Node StatisticsEthernet，选择Load(bits/sec)统计量。 (3)单击OK按钮关闭对话框。 全局统计量可以用来收集整个网络的信息。下面，通过选择全局Delay统计量来查看整个网络的延时性能。 (4)在网络编辑器的工作空间(避免指到对象)上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Choose Individual Statistics。 (5)单击Gobal Statistics树型结构，找到并打开Ethernet节点统计量。 (6)选中Delay(sec)统计量。 (7)单击OK按钮关闭对话框。图1-11 选择结果统计量第三步 保存项目 接下来需要保存项目(最好养成经常保存项目的好习惯)。在File菜单中选择Save(在 前面已经给项目命名，因此不需要重命名)。 第四步 运行仿真 下一步，可以准备运行仿真了。首先，需要确定repositories属性设置正确： (1)在Edit菜单中选择Preferences。 (2)在查找文本框中输入“repositories”，单击Find按钮。 (3)在弹出的对话框的左下角单击Insert按钮，在文本框中输入stdmod，然后回车。 (4)单击OK按钮关闭repositories和Preferences对话框。 有益提示 优化仿真核心： 仿真核心有development(调试)和optimized(优化)两种。调试状态的仿真核心会收集仿真信息，这些信息可用来调试模块。而优化仿真核心使运行速度加快。 设置优化仿真的方法如下： 在Edit菜单中选择Preferences，在查找文本框中输入kernel_type，单击Find按钮。将对应的value设置为optimized。接下来运行仿真： (1)在Simulation菜单中选择Configure Simulationl.，或者在工具栏中选择运行仿真按钮 。 (2)将仿真时间Duration设置为0.5，即模拟执行半小时的仿真，如图1-12所示。图1-12 仿真设置 (3)单击Run按钮运行仿真。 (4)运行完毕后单击Close按钮关闭对话框。 第五步 查看结果 关键概念 可以从项目编辑器中弹出的菜单中选择View Results查看结果。 查看服务器Ethernet load结果： (1)在服务器节点(node_31)上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择View Results， 这时出现查看结果对话框，如图1-13所示。 (2)然后选中Load(bits/sec)。图1-13 查看结果(3)单击Show按钮，这时在项目编辑器上出现如图1-14所示的结果。图1-14 网络负载结果不同的实验曲线走势应该是大致相同，当然具体的取值会因为节点放置的位置和链路长度不同而有微弱的差别。 注意到负载最大值为6000bits/second。这个场景是想得到的值，用它和后面扩展网络后的结果进行比较，关闭对话框。现在来查看Ethernet Delay的结果，这是一个全局统计量。 (4)在工作空间中单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择View Results。 (5)选择Global StatisticsEthernetDelay(sec)，然后单击Show按钮。 注意到网络收敛时的延时大约为0.4微秒，如图1-15所示。图1-15 网络延时结果 (6)关闭结果图。第六步 复制场景并扩展网络您已经创建了一个基本的网络，并且收集了相关结果。现在可以扩展该网络并且验证在增加额外负载下，网络仍然能够很好地工作。 为了保留刚才的网络场景，以便和扩展的网络场景的仿真结果相比较，需要复制场景： (1)在Scenarios菜单中选择Duplicate Scenario.。 (2)命名新的场景为expansion。 (3)单击OK按钮。 这时出现和刚才网络模型一模一样的场景。 接下来，需要构建网络的另一部分。 (4)从Topology菜单中选择Rapid Configuration。 (5)从配置下拉列表中选择Star，单击OK.。 选择中心节点模型为3C_SS_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3。 选择周边节点模型为Sm_Int_wkstn，并设置节点个数为15。 选择链路模型为10Ba
