現代通信網課程信息量大, 涉及的知識面廣, 學生理解和接受起來較難。近年來, 我校嘗試在現代通信網課程的實踐教學中利用OPNET進行網絡仿真, 使學生對于網絡結構、網絡規劃設計和網絡性能分析產生更加形象的理解, 同時增加學習興趣, 取得了較好的效果。
1 OPNET網絡仿真軟件
OPNET是OPNET Technology公司的商業化系列網絡仿真軟件, 主要包括Modeler、IT Guru、SPGuru、WDMGuru、ODK等, 其核心產品為OPNET Modeler。OPNET的不同產品面向不同的客戶群。IT Guru Academic Edition是OPNET公司專門為全球教育機構提供的一款簡化的、免費的IT Guru版仿真軟件, 也是我校用于網絡仿真實驗的軟件。
OPNET軟件采用“項目 (project) -場景 (scenario) ”方式對網絡進行仿真。一個項目包括一組場景, 每個場景針對一種網絡配置。通常網絡仿真的目標是比較不同場景所產生結果的差異, 從而得到最優的網絡配置。
2 OPNET網絡仿真實驗內容
通過OPNET IT Guru仿真小型家庭網絡, 收集部分參數測量分析網絡性能。
問題描述:某家庭中的兩臺計算機 (PC1和PC2) 與小型路由器相連, 并通過56kbps鏈路接入互聯網。起初, 兩臺計算機主要用于訪問服務器提供的Web、E-mail和FTP服務, 使用者都對服務的響應時間 (如Web服務的頁面響應時間) 比較滿意。隨著網絡應用的發展, PC2用戶開始經常利用語音與互聯網中的用戶交互。由于語音占用大量的帶寬, PC1用戶感覺使用Web服務的頁面響應時間明顯增加, 56kbps帶寬已不能滿足家庭的要求?，F在, 該家庭希望知道如果帶寬提高到128kbps, Web頁面的響應時間會有多大的改善。
仿真的網絡結構如圖1。針對問題描述, 設計3種仿真場景。
場景一:用戶通過PC1和PC2訪問服務器提供的Web服務、E-mail服務和FTP服務, Home_Router到Internet的接入鏈路帶寬為56kbps。利用IT Guru建立項目, 創建場景名Link_56k_noVoice, 仿真56kbps接入, 沒有語音交互。
場景二:將場景一復制到場景二, 新場景命名為Link_56k_Voice, 仿真56kbps接入, 增加語音交互, 配置Internet_Workstation對象使其支持VoIP服務。
場景三:以場景二為母板進行場景三的制作與仿真, 該場景命名為Link_128k_Voice, 使用128kbps接入鏈路并有語音交互, 設置Home_Router到Internet的鏈路速率為128kbps。
收集PC1訪問Web服務的頁面響應時間和Home_Router到Internet的接入鏈路利用率。仿真時間1小時, 仿真結果如圖2、3所示。圖2中的上、中、下三條曲線分別對應場景二、三、一的仿真曲線。從圖2可以看出, 場景一鏈路利用率一般不超過25%;有語音交互時, 鏈路利用率明顯高于無語音交互時, 且很多時候達到100%, 鏈路非常擁擠;鏈路從56kbps增加到128kbps后, 鏈路利用率降到50%左右, 不像56kbps時那樣擁擠。圖3中的上、中、下三個圖分別對應于場景一、二、三的Web服務頁面響應時間, 場景一Web服務的頁面響應時間基本上在2秒左右;增加語音交互后, 頁面平均響應時間在14～15秒左右, 明顯高于沒有語音交互時, 用戶對頁面響應時間不滿意是很自然的結果;鏈路帶寬增加到128kbps時, 頁面響應時間從14秒左右降到1秒左右?？梢缘贸鼋Y論, 如果該家庭將接入互聯網的鏈路速率從5 6 k b p s增加到128kbps, 互聯網的服務響應時間可以達到他們的要求。
3 結語
通過本次試驗, 學生初步熟悉了OPNET網絡仿真軟件及其使用, 對于使用OPNET進行網絡的規劃設計形成形象化的概念, 加強了對于通信網的理論知識的理解和學習興趣。
在進行場景一的仿真時, 通過構建網絡, 學生對網絡中使用的對象如服務器、工作站、路由器、互聯網之間的相互關系有了更形象的理解。通過配置網絡, 學生對于各個對象及相互關系有了更深入細致的了解。在指導學生對場景一的仿真結果進行分析后, 他們能準確地分析場景二和場景三的仿真結果, 得出正確的結論, 初步培養了他們運用網絡仿真來進行網絡的規劃設計和對網絡性能進行評估的能力。
摘要：針對通信工程本科專業開設的現代通信網課程可以讓學生了解和掌握各類通信網的組成和工作原理, 在現代通信網課程的實踐教學中引入OPNET網絡仿真軟件進行網絡仿真是我校近年來新的嘗試。通過網絡仿真實驗, 使學生對于網絡結構和工作原理有了更形象化的理解, 初步培養了學生的網絡規劃設計、網絡性能分析和解決現實網絡中的問題的能力, 同時增加了學生的學習興趣。
關鍵詞：通信工程本科專業,現代通信網,OPNET網絡仿真
參考文獻
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