【正文】 .................................................... 29 隨機數(shù)模塊 ................................................................................................. 30 CRC 模塊 .................................................................................................... 31 數(shù)據(jù)接收模塊 ........................................................................................................ 31 接收 MAC 的設(shè)計 ...................................................................................... 33 地址檢查模塊 ............................................................................................. 34 計數(shù)器模塊 ................................................................................................. 35 控制模塊的設(shè)計 .................................................................................................... 36 接收控制模塊 ............................................................................................. 37 發(fā) 送控制模塊 ............................................................................................. 37 狀態(tài)模塊 ................................................................................................................ 38 結(jié)論 ......................................................................................................................................... 41 參考文獻 ................................................................................................................................. 42 致謝 ........................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。這種網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展強勁的拉動了網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的研究和應用。 網(wǎng)絡(luò)仿真能夠為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供可靠的定量依據(jù)，并能夠方便地修改建立起來的網(wǎng)絡(luò)模型，這使得網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)非 常適用于預測網(wǎng)絡(luò)的性能。 如何有效逼真的對復雜的通信系統(tǒng)進行建模仿真是一個富有挑戰(zhàn)性的課題， 目前常用的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件種類非常豐富，既有免費的開源網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 ， 也有軟件公司開發(fā)的商用軟件。全球有超過 2700 家客戶包括 SISCO、 ATamp。其在智能化網(wǎng)絡(luò)仿真、分析和管理解決方案等方面都具有突出的表現(xiàn)。以太網(wǎng)取得成功的主要因素包括良好的標準化、互通性、經(jīng)濟性和易用性。以太網(wǎng)技術(shù)主要集中在物理層和 MAC 子層的實現(xiàn)上。相對于不同介質(zhì)的物理層傳輸， MAC 層所要做出的改動相對較小，所以對 MAC 層協(xié)議的研究有著重要的意義。 MAC 層協(xié)議在網(wǎng)橋、交換機等工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)2 設(shè) 備的設(shè)計和開發(fā)中也起了重要的作用。以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范由 委員會制定。對于 MAC 層來說，半雙工模式下的 CSMA/CD 協(xié)議是 的主要內(nèi)容，然而隨著技術(shù)的發(fā)展， 標準也在不斷更新 ， MAC 層也增添了諸如流量控制， 接口速度的設(shè)定等新功能。以太網(wǎng)采用 CSMA/CD 機制，即帶碰撞檢測的載波監(jiān)聽多重訪問。碰撞檢測，載波監(jiān)聽和多重訪問己不再重要。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)與千兆以太網(wǎng)類似，仍然保留了以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)。所以就其本質(zhì)而言 ， 10G 以太網(wǎng)仍是以太網(wǎng)的一種類型。 10G 以太網(wǎng)包括 10GBASEX、 10GBASER 和 10GBASEW。 10GBASER 是一種使用 64B/66B 編碼 (不是在千兆 以太網(wǎng)中所用的 8B/10B)的串行接口， 數(shù)據(jù)流為 ，因而產(chǎn)生的時鐘速 率為 。 傳輸介質(zhì)也從粗纜到雙絞線到光纖發(fā)展。無源光網(wǎng)絡(luò) (PON)是發(fā)展較快的光纖接入網(wǎng)， 而 EPON 利用 PON 的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)以太網(wǎng)接入，比 APON 提供了更高的帶寬，更低的成本和更廣的服務(wù)能力，成為最新研究以及實現(xiàn)應用的熱點。 工 作組定義了新的物理層，而 對以太 網(wǎng) MAC 及 以上層則盡量做最小的改動以支持新的應用和媒體。對3 層協(xié)議的最大改動除了在 MAC 控制子層中添加了 MPCP(多點控制協(xié)議 )功能，還定義 了 MPCP 各個 任務(wù)的操作代碼。 擁塞控制的仿真 為了更好地在運輸層進行擁塞控制， 1999 年公布的因特網(wǎng)建議標準 [RFC 25811 定義了擁塞控制的四個階段，即慢啟動 (slow start)、擁塞避免 (congestion avoidance)、快速重傳 (fast retransmit)和快速恢復 (fast recovery)。 TCP 協(xié)議主要通過擁塞窗口來控制發(fā)送的速率，以達到擁塞控制的目的。初始擁塞窗口為一個字段大小，每收到一個 ACK 確認，擁塞窗 口 增加一個字段。當擁塞窗口增加到慢啟動閥值大小時，就進入擁塞避免階段 。 擁塞窗口只增加 1/Cwnd。 重新進入慢啟動．這會導致過大地減小發(fā)送窗口尺寸，降低 TCP 連接的吞吐量。 擁塞控制算法就是建立在以上基礎(chǔ)之上的。 在計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)通過交換機、路由器等數(shù)據(jù)交換設(shè)備到達目的地，由于線路帶寬等因素的影響，當網(wǎng)絡(luò)負載過大的時候，出現(xiàn)擁塞就不可避免。利用 OPNET 可以很方便的針對各種擁塞控制算法進行不同的配置。由此可以清楚的看出它們之間的區(qū)別 [2]。建立了 802． 16d 的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，對 BS、 SS 模塊通信機制進行仿真，并對鏈路吞吐量等參數(shù)進行性能測試與分析。 對路由協(xié)議的仿真 路由網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有收發(fā)裝置的移動節(jié)點組成的一個多跳的臨時性自治系統(tǒng)。節(jié)點可以任意移動，導致網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。一方面，節(jié)點作為主機運行相關(guān)的協(xié)同應用程序；另一方面，節(jié)點作為路由器需要運行相關(guān)的路由協(xié)議 ，進行路由發(fā)現(xiàn)、路由維護等常見的路由操作，對接收到不是發(fā)向自己的分組要進行分組轉(zhuǎn)發(fā)。 在仿真器上建立描述物理網(wǎng)絡(luò)的布局和資源，它包括節(jié)點、連接和端口的網(wǎng)絡(luò)模型、由 IP 地址唯一標識的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模型和模仿節(jié)點模型中每個進程模塊的進程模型，當事件到達的時候，仿真核心 去確定 該事件應交給哪個進程進行處理，控制權(quán)隨后就交給該進程模型，根據(jù)到達事件的種類進行相應的處理 ，處理后重新把控制權(quán)交回仿真核心。 論文重點及結(jié)構(gòu)安排 本論文的研究重點為 協(xié)議結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)和仿真研究，包括 MAC， MAC 控制和 OAM 等協(xié)議。論文的第 一 章介紹了 仿真技術(shù) 的發(fā)展情況，強調(diào)了本課題的意義和5 目標。第三章研究了 協(xié)議兼容性和分層結(jié)構(gòu)，從 IEEE 802． 3 以太網(wǎng)協(xié)議出發(fā)引出與功能實現(xiàn)密切相關(guān)的 仿真 分層結(jié)構(gòu)。第五章對整個研究做了總結(jié)并對以后的工作做了展望。無論是哪一方面都需要對新的網(wǎng)絡(luò)方案進行驗證和分析。 仿真方法，應用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件建立所研究的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模擬模型，在計算機上運行這個模型，并分析運行的輸出結(jié)果。分析方法的有效性和精確性受假設(shè)限制很大。實驗 方法的局限性在于成本很高，重新配置或共享資源很難，運用起來不靈活。仿真方法可以根據(jù)需要設(shè)計所需的網(wǎng)絡(luò)模型，用相對較少的時間和費用了解網(wǎng)絡(luò)在不同條件下的各種特性，獲取網(wǎng)絡(luò)研究的豐富有效的數(shù)據(jù)。 OPNET Modeler 的 體系結(jié)構(gòu) OPNET 能夠準確的分析復雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，在網(wǎng)絡(luò)模型中的任意位置都可以插入標準的或用戶指定的探頭，以采集數(shù)據(jù) 和進行統(tǒng)計。此外，一系列仿真運行的結(jié)果被自動整理到一個單一的 OPNET 輸出文件中，以便于比較分析（比如相對于網(wǎng)絡(luò)負載的端對端延遲）。 Modeler 在 ItDecisionGuru 基礎(chǔ)上增加了建庫功能。 ITDecisionGuru、 Modeler、 Modeler/Radio，這三個模塊并非相互獨立，而是層層嵌套的，采用同一用戶界面。 第三方提供的庫模塊有：地形仿真庫、大氣仿真庫、 SUN 網(wǎng)管接口、 HP網(wǎng)管接口等。 OPNET 還提供 EMA（外部模塊訪問）接口，方便用戶進行二次開發(fā)。對網(wǎng)絡(luò)拓撲、節(jié)點 /設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、過程邏輯（狀態(tài)機 ）、傳輸?shù)炔煌瑢哟蔚?、不同類型的模型，都有專門的、符合人們習慣的工具來進行編 輯和瀏覽，而不像某些軟件那樣從上到下全部用框圖表示。 OPNET 可運行在 SUN、 HP、 Windows NT 等多種工作站平臺上。 8 OPNET 的仿真模型庫 OPNET 仿真模型庫為客戶提供了一系列的仿真模型。 OPNET 仿真模型庫與其網(wǎng)絡(luò)仿真引擎（ OPNET Modeler， ITGuru, Applicat ion DecisionGuru 等）是分離的。 OPNET的專業(yè) 部門負責對模型庫進行及時更新。OPNET 提供的仿真模型庫分成兩類 [5]： 標準模型庫： 標準模型庫可以滿足大部分客戶的需求。標準模型庫分成下述幾類： （ 1） 數(shù)據(jù)鏈路層 （ 2） 網(wǎng)絡(luò)層 （ 3） 路由協(xié)議 （ 4） 傳輸層協(xié)議 （ 5） 物理層 （ 6） 實用程序 （ 7） 綜合仿真目標 （ 8） 應用層 （ 9） 無線模型 （ 10） 廠商設(shè)備模型 特殊模型庫： 特殊模型庫是針對客戶的特殊需求或新的技術(shù)或某個廠商專有技術(shù)而提供的模型庫。目前，特殊模型庫包括下述幾種模型： （ 1） IP 多目廣播模型 （ 2） 基于電路交換模型 （ 3） 多協(xié)議標簽交換模型 （ 4） 通用移動電信系統(tǒng)模型 （ 5） 私有網(wǎng)間接口模型 9 OPNET 的優(yōu)缺點 OPNET Technology 公司的仿真軟件 OPNET 具有下面的優(yōu)點，使其能夠滿足大型復雜網(wǎng)絡(luò)的仿真需要 [6]： 提供三層建模機制，最底層為 Process 模型 ，以狀態(tài)機來描述協(xié)議；其次為 Node 模型，由相應的協(xié)議模型構(gòu)成，反映設(shè)備特性；最上層為網(wǎng)絡(luò)模型。 采用混合建模機制，把基于包的分析方法和基于統(tǒng)計的數(shù)學建模方法結(jié)合起來，既可得到非常細節(jié)的模擬結(jié)果，也大大提高了仿 真效率。它可以直接收集常用的各個網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計參數(shù)，能夠方便地編制和輸出仿真報告。 OPNET 的缺點： 價錢昂貴 OPNET 的單使用者授權(quán)費超過 2 萬 5 千美金。 仿真網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量很大時 , 仿真的效率會降低。 軟件所提供的模型庫是有限的，因此某些特殊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建模必須依靠節(jié)點和過程層次的編程方能實現(xiàn)。因此，一般需要經(jīng)過專門培訓的專業(yè)技術(shù)人員才能完成。此外，建立在 OPNET 上的仿真平臺當前無法脫離 OPNET10 環(huán)境，也是 OPNET 的一個局限性。例如有用戶試了把 pipeline stage 中 radio 的 propagation delay model 的傳輸速度（ default 值是光速）改為聲波在海水中的速度 1500m/s，但是仿真出來的propagation delay 結(jié)果居然沒太大的改變。 OPNET 核心函數(shù) OPNET 的通信仿真機制 從宏觀上看， OPNET Modeler 提供的功能主要分為兩大類：系統(tǒng)建模，即 根據(jù)具體要求構(gòu)建自定義的系統(tǒng)模型；系統(tǒng)仿真，即對現(xiàn)有的系統(tǒng)模型進行性能測試和行為分析。可以說， OPNET 就是一個巨大的軟件包，其中包含了大量餓工具，每種工具在建模仿真工程的各個階段中負責特定的任務(wù)。 核心函數(shù) 具有校準的命名結(jié)構(gòu) ，增強了代碼的可讀性，也可為用戶提供查找的方便。 函數(shù)名稱的第二部分代表所屬函數(shù)集，通常由操作對象的名稱縮寫所表示，如包括數(shù)集用 pk 表示、事件函數(shù)集用 ev 表示等等。這一部分對于核心函數(shù)的名稱不是必需的。 函數(shù)名稱中的各部分通過“ _”連接。