基于OPNET的地域通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)仿真研究

摘要：針對(duì)無線通信情況下地域通信網(wǎng)中心交換機(jī)節(jié)點(diǎn)間的通信質(zhì)量，采用模塊化的方法描述節(jié)點(diǎn)對(duì)象的行為并對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，通過OPN ET網(wǎng)絡(luò)仿真工具對(duì)地域通信網(wǎng)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的仿真模型以及組成各節(jié)點(diǎn)的進(jìn)程模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合地域通信網(wǎng)的一個(gè)實(shí)例，得出了節(jié)點(diǎn)受不同干擾情況下的全局?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)丟包率和話音業(yè)務(wù)呼損率。
關(guān)鍵詞：地域通信網(wǎng)；OPNET；網(wǎng)絡(luò)仿真；進(jìn)程模型

地域通信網(wǎng)是由柵格狀干線節(jié)點(diǎn)、入口節(jié)點(diǎn)和傳輸系統(tǒng)組成的覆蓋戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)役區(qū)域的通信網(wǎng)，是公認(rèn)的戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)的主要發(fā)展方向。
地域通信網(wǎng)是保證作戰(zhàn)部隊(duì)與司令部之間相互聯(lián)絡(luò)的主要手段。在軍或師的整個(gè)作戰(zhàn)地域開設(shè)若干個(gè)通信中心節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間用無線電中繼線路連接起來，固定或移動(dòng)用戶分別通過有線電路或無線電臺(tái)與通信中心的有無線入口連接，形成一個(gè)到所屬各部隊(duì)既有直接路由又有迂回路由的統(tǒng)一通信網(wǎng)。
與傳統(tǒng)通信裝備組成的野戰(zhàn)通信系統(tǒng)相比，地域通信網(wǎng)具有生存能力強(qiáng)、時(shí)效性高、綜合互通程度高、機(jī)動(dòng)性好、保密性好和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此成為目前陸軍中軍、師(含師與團(tuán)之間)的主要通信手段。地域通信網(wǎng)的出現(xiàn)，使野戰(zhàn)通信在通信裝備、通信體制、通信戰(zhàn)術(shù)等諸多方面都發(fā)生了根本性的變化，因而成為通信對(duì)抗的重點(diǎn)目標(biāo)。

1 仿真工具介紹
網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)鏈路和協(xié)議模型，并模擬網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸，從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)模型不僅可以在實(shí)施之前預(yù)測(cè)拓?fù)浜驮O(shè)備規(guī)劃，還有助于在網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行中保持其有效性。
OPNET Modeler是一種優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)仿真和建模工具，支持面向?qū)ο蟮慕７绞?，并提供圖形化的編輯界面，更便于用戶使用。它將通信網(wǎng)絡(luò)仿真的各個(gè)階段合并在一起，包括模型的設(shè)計(jì)、仿真、數(shù)據(jù)的收集和分析等階段。除了能模擬固定通信模型外，OPNET Modeler的無線建模器還可用于建立分組無線網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)的模型。OPNET為通信協(xié)議和路由算法的研究提供與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)相同的環(huán)境。其結(jié)果分析器為網(wǎng)絡(luò)性能的分析提供了直觀有效的工具。

2 網(wǎng)絡(luò)仿真模型研究
基于OPNET仿真軟件對(duì)地域通信網(wǎng)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的仿真模型進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，在節(jié)點(diǎn)模型中使用不同的模塊來描述節(jié)點(diǎn)對(duì)象的不同行為，展示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。模塊一般代表應(yīng)用業(yè)務(wù)、協(xié)議層和物理資源，如緩沖區(qū)、端口和總線。每個(gè)模塊都擁有相應(yīng)的進(jìn)程模型，因此稱為進(jìn)程模塊。每個(gè)進(jìn)程模塊模擬節(jié)點(diǎn)行為的一個(gè)或幾個(gè)方面，如節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。進(jìn)程模塊之間通過數(shù)據(jù)包流線或統(tǒng)計(jì)線進(jìn)行連接。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型由多個(gè)進(jìn)程模塊組成。
對(duì)節(jié)點(diǎn)按層建模，如圖1所示。

2．1 節(jié)點(diǎn)模型
地域通信網(wǎng)中主要的節(jié)點(diǎn)有3類：交換機(jī)節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)和干擾節(jié)點(diǎn)。交換機(jī)主要用以對(duì)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)送，包含有路由功能，根據(jù)位置不同，分為中心交換機(jī)和本地交換機(jī)。終端節(jié)點(diǎn)包括話音終端和數(shù)據(jù)終端，分別用于提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。以中心交換機(jī)為例對(duì)節(jié)點(diǎn)模型的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。
地域通信網(wǎng)中，往往有多個(gè)子網(wǎng)，它們相互之間間隔較遠(yuǎn)，一般通過中心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)交互通信。中心交換機(jī)之間采用無線通信，組成地域通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)。其節(jié)點(diǎn)模型如圖2所示。

從圖2可以看出，中心交換機(jī)節(jié)點(diǎn)模型中主要有ATM信令模塊、ATM呼叫控制模塊、ATM路由模塊、AAL模塊、ATM層模塊、ATM翻譯模塊、ATM分發(fā)模塊、無線mac模塊、無線收發(fā)信機(jī)以及天線模塊等。圖中實(shí)線代表數(shù)據(jù)流線，虛線代表統(tǒng)計(jì)線。
2．2 進(jìn)程模型
主要的進(jìn)程模塊有應(yīng)用層進(jìn)程模塊、ATM信令模塊、ATM呼叫控制模塊、ATM路由模塊、AAL模塊、ATM層模塊、ATM翻譯模塊、ATM分發(fā)模塊等。
下面以ATM呼叫控制進(jìn)程模塊為例說明進(jìn)程模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。