现代通信网课程信息量大, 涉及的知识面广, 学生理解和接受起来较难。近年来, 我校尝试在现代通信网课程的实践教学中利用OPNET进行网络仿真, 使学生对于网络结构、网络规划设计和网络性能分析产生更加形象的理解, 同时增加学习兴趣, 取得了较好的效果。
1 OPNET网络仿真软件
OPNET是OPNET Technology公司的商业化系列网络仿真软件, 主要包括Modeler、IT Guru、SPGuru、WDMGuru、ODK等, 其核心产品为OPNET Modeler。OPNET的不同产品面向不同的客户群。IT Guru Academic Edition是OPNET公司专门为全球教育机构提供的一款简化的、免费的IT Guru版仿真软件, 也是我校用于网络仿真实验的软件。
OPNET软件采用“项目 (project) -场景 (scenario) ”方式对网络进行仿真。一个项目包括一组场景, 每个场景针对一种网络配置。通常网络仿真的目标是比较不同场景所产生结果的差异, 从而得到最优的网络配置。
2 OPNET网络仿真实验内容
通过OPNET IT Guru仿真小型家庭网络, 收集部分参数测量分析网络性能。
问题描述:某家庭中的两台计算机 (PC1和PC2) 与小型路由器相连, 并通过56kbps链路接入互联网。起初, 两台计算机主要用于访问服务器提供的Web、E-mail和FTP服务, 使用者都对服务的响应时间 (如Web服务的页面响应时间) 比较满意。随着网络应用的发展, PC2用户开始经常利用语音与互联网中的用户交互。由于语音占用大量的带宽, PC1用户感觉使用Web服务的页面响应时间明显增加, 56kbps带宽已不能满足家庭的要求。现在, 该家庭希望知道如果带宽提高到128kbps, Web页面的响应时间会有多大的改善。
仿真的网络结构如图1。针对问题描述, 设计3种仿真场景。
场景一:用户通过PC1和PC2访问服务器提供的Web服务、E-mail服务和FTP服务, Home_Router到Internet的接入链路带宽为56kbps。利用IT Guru建立项目, 创建场景名Link_56k_noVoice, 仿真56kbps接入, 没有语音交互。
场景二:将场景一复制到场景二, 新场景命名为Link_56k_Voice, 仿真56kbps接入, 增加语音交互, 配置Internet_Workstation对象使其支持VoIP服务。
场景三:以场景二为母板进行场景三的制作与仿真, 该场景命名为Link_128k_Voice, 使用128kbps接入链路并有语音交互, 设置Home_Router到Internet的链路速率为128kbps。
收集PC1访问Web服务的页面响应时间和Home_Router到Internet的接入链路利用率。仿真时间1小时, 仿真结果如图2、3所示。图2中的上、中、下三条曲线分别对应场景二、三、一的仿真曲线。从图2可以看出, 场景一链路利用率一般不超过25%;有语音交互时, 链路利用率明显高于无语音交互时, 且很多时候达到100%, 链路非常拥挤;链路从56kbps增加到128kbps后, 链路利用率降到50%左右, 不像56kbps时那样拥挤。图3中的上、中、下三个图分别对应于场景一、二、三的Web服务页面响应时间, 场景一Web服务的页面响应时间基本上在2秒左右;增加语音交互后, 页面平均响应时间在14～15秒左右, 明显高于没有语音交互时, 用户对页面响应时间不满意是很自然的结果;链路带宽增加到128kbps时, 页面响应时间从14秒左右降到1秒左右。可以得出结论, 如果该家庭将接入互联网的链路速率从5 6 k b p s增加到128kbps, 互联网的服务响应时间可以达到他们的要求。
3 结语
通过本次试验, 学生初步熟悉了OPNET网络仿真软件及其使用, 对于使用OPNET进行网络的规划设计形成形象化的概念, 加强了对于通信网的理论知识的理解和学习兴趣。
在进行场景一的仿真时, 通过构建网络, 学生对网络中使用的对象如服务器、工作站、路由器、互联网之间的相互关系有了更形象的理解。通过配置网络, 学生对于各个对象及相互关系有了更深入细致的了解。在指导学生对场景一的仿真结果进行分析后, 他们能准确地分析场景二和场景三的仿真结果, 得出正确的结论, 初步培养了他们运用网络仿真来进行网络的规划设计和对网络性能进行评估的能力。
摘要：针对通信工程本科专业开设的现代通信网课程可以让学生了解和掌握各类通信网的组成和工作原理, 在现代通信网课程的实践教学中引入OPNET网络仿真软件进行网络仿真是我校近年来新的尝试。通过网络仿真实验, 使学生对于网络结构和工作原理有了更形象化的理解, 初步培养了学生的网络规划设计、网络性能分析和解决现实网络中的问题的能力, 同时增加了学生的学习兴趣。
关键词：通信工程本科专业,现代通信网,OPNET网络仿真
参考文献
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