论文导读：OPNET对网络的建模是以子网、节点和链路三类对象为基础的，一般是采用先建立工程和场景的方式来做为起步，一个工程包括一组场景，每个工程针对网络的不同方面。
关键词：系统仿真，OPNET，建模方法
随着网络结构和规模越来越复杂以及网络的应用越来越多样化，使得网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发变得越加困难，因而急需一种科学的手段来反映和预测网络的性能，OPNET网络仿真技术应运而生。科技论文。借助这种仿真技术，可以非常有效地提高网络规划和设计的可靠性和准确性，明显地降低网络投资风险，减少不必要的投资浪费[1,2]。
1 OPNET网络仿真方法
OPNET基于面向对象软件技术将设计域分为网络域、节点域和进程域，分别实现为网络模型、节点模型、进程模型[3]。
1.1网络建模
OPNET对网络的建模是以子网、节点和链路三类对象为基础的，一般是采用先建立工程和场景的方式来做为起步，一个工程包括一组场景，每个工程针对网络的不同方面。通常一个场景针对一种网络配置，而配置也就是指拓扑结构、协议、应用、流量和其它仿真设置等。
1.2节点建模
一个场景中有多个节点，而在每个节点通常又是由多个模块组成，并且每个模板负责些节点的某些行为，如数据的产生、存储和发送等。数据包流（packet streams）和统计线（statistcwires）将各个模块连接在一起。OPNET仿真软件提供了模拟内部功能所需的资源，在节点模型编辑中，用户可以使用多种模块，每种模块实现节点行为的某一方面，诸如数据生成、数据存储、数据的处理或选路和数据的传输等。单个节点模型通常由多个模块有时是几十个甚至几百个模块组成，数据包流和统计线可将不同的模块连接在一起，通过modules,packet streams 和statistcwires 的联合使用，用户可对节点的行为进行仿真。
1.3进程建模
进程模型主要用于刻画节点模型里的处理器以及队列模型的行为，主要是各种状态之间的转换过程。它是实施各种算法的载体，也是产生事件和处理事件的主体，它可以模拟通信协议、算法、排队策略、共享资源、操作系统、特殊的业务源等大多数软件或者硬件系统，一般用于节点模型中各模块功能的实现 [4]。
2针对现有网络进行模型设计及结果分析
2.1服务器扩展仿真模型
试想一下，现在需要为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。目前，公司在公楼的第一层有一个星型拓扑的网络，现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。这是一个典型的“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。本文针对这一问题进行了相应的建模仿真，如图1所示[5]。
图1 网络扩展前后拓扑结构图
Figure 1 Topologic graphs of networkexpansion and before
首先需要从对象模板中选中一个服务器，并把它和星型拓扑结构的中心节点（3Com交换机）连接起来，然后为网络配置业务，包括应用定义和业务规格定义。
在这个仿真中采用的是三层建模机制，底层为进程(Process)模型，以状态机来描述协议；然后是节点(Node)模型，由响应的协议模型构成，它反映的是设备的特性；最上层为网络模型。图2为以太网服务器的内部结构，它由几个模块以及连接模块的包流和状态线组成。在仿真过程中，来自客户端的数据包被收信机hub_rx_0_0接收，然后由下至上穿过协议栈到应用模块。科技论文。经过处理后，又按原路返回至发信机hub_tx_0_0，最后被传输到客户端。而在节点模型编辑器窗口再双击tpal模块又会出现进程模型编辑器窗口。
图2以太网服务器节点模型
Figure 2 Model of ethernet network servernode
2.2收集统计量
建好网络模型之后，下一步的工作就是要根据最初提出的问题来决定收集哪些统计量：
1)为研究服务器是否有能力处理扩展网络的额外业务需要选择一个对象统计量：服务器负载(Server Load)；
2)一旦与扩展网络连接，整个网络的延时性能是否满足要求，需要选择一个全局统计量：以太网延时(Ethernet Delay)，用来做前后的延时比较。对于网络性能稳定性来讲，服务器负载起着主要作用，这个统计量可以从服务器节点右键菜单中选取；全局延时统计量来查看整个网络的延迟性能，它可以在网络编辑器右键菜单中选取。
2.3网络扩展前服务器的模拟运行及仿真结果
基于OPNET仿真软件，用Proto-C语言编制相应的仿真程序，确定属性设置正确。科技论文。接下来设置完仿真时间便可运行仿真了。扩展前服务器在不同时间内的负载情况和网络延时情况如图3所示。从图中可以看出，服务器负载最大值不超过6000bits/second，在服务器的处理范围内。网络收敛时的延时大约为0.39毫秒。
图3 扩展前服务器负载结果和网络延时结果
Figure 3 Load and network delayresults of server expansion before
2.4扩展现有网络
现在可以扩展该网络并且验证在增加额外负载下，网络是否仍然能够很好地工作。通常为了比较仿真前后的结果，需要复制当前场景，接下来还要构建网络的另一部分。将一个新的星形拓扑网络与第一层的星型拓扑网络(30节点)相连，选定相关统计量并运行仿真，并比较结果，如图4所示。蓝线(first_floor)对应为网络扩展前的负载状态，红线(expansion)对应为网络扩展后的负载状态。注意到图4(a)中扩展网络的负载明显增加，瞬时达到了9000bits/sec。这条曲线抖动很厉害，为了更清楚两条曲线的走势，可以用图4(b)的平均收集模式，可以看出随着扩展网络平均负载的增加，曲线趋于平滑，这表明网络处于稳定状态。但从图5中可以看出以太网延时性能并没有因为服务器负载的增加而受影响。从图中可以看出，不管星型拓扑网络的层数怎么改变(甚至包括工作站计算机台数和服务器台数)，整个网络的延时始终保持在0.39毫秒。其实只要网络不发生阻塞，网络的延时性能一般不会改变[6]。
图4扩展前后瞬时负载和平均负载结果比较
Figure 4 Comparision of momentaryload and average load between networkexpansion and before
图5 扩展前后网络延时时间比较
Figure 5 Delay time comparision betweennetwork expansionand before
最后在网络建好以后，应该将客户所能接受的网络性能标准，包括吞吐量、精确度、效率、延迟和响应时间等区分出来，以验证网络性能是否达到网络设计技术要求。
3 结论性评述
OPNET可以帮助开发人员定位关键事务，分析出极限情况下的end-to-end性能，确定增加应用和用户后对网络的影响，并使用定量的方法，对网络做出准确的规划和伸缩性分析，快速完成“why-if”问题分析，使网络设计得到最优的性价比。
参考文献
[1]张锋, 叶丽娜. 基于OPNET的校园网网络性能仿真[J]. 国外电子测量技术, 2009, 28 (12): 35-42.
[2]K Salah, PCalyam, M I Buhari. Assessing readiness of IP networks to support desktopvideoconferencing using OPNET. Journal of Network and ComputerApplications, 2008, 31 (4): 921-943
[3]蒋丽影,张蕊. 浅析OPNET建模机制[J].电子科技, 2008, 21 (4): 73-75.
[4]李 馨, 叶 明．OPNETModeler网络建模与仿真[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2006．
[5]杨宏宇, 谢丽霞. 网络仿真软件的应用与实践[J]. 计算机工程与应用，2005, 41 (10): 118-121.
[6]周俊清,罗钧旻.利用OPNET对OSPF协议的仿真与研究[J].科技信息, 2009, (15): 46-47, 74.
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