OPNET仿真平臺系統(tǒng)層次化建模方法研究

史晶 咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息學(xué)院

關(guān)鍵字：OPNET 建模 網(wǎng)絡(luò)仿真

引言

OPNET是Optimum Network的縮寫，是一種先進(jìn)的主流網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，可以為通信網(wǎng)絡(luò)，包括分布式體系的構(gòu)建，提供良好的開發(fā)環(huán)境，利用離散事件仿真，對模擬系統(tǒng)的性能進(jìn)行全方面分析。OPNET Modeler能夠?qū)⒎抡嫜芯侩A段，所使用的各類工具，進(jìn)行有效的整合，最終形成模型設(shè)計(jì)工具與數(shù)據(jù)分析工具有效結(jié)合的仿真系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)層次化建模方法

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模分析

在建模過程之中，其核心理念是同等性，建模的整個過程，主要是將實(shí)際直接映射到仿真環(huán)境之中，仿真環(huán)境和具體系統(tǒng)之間的相似度，對最終的仿真結(jié)果影響較大。但是，因?yàn)榻Ｗ陨磔^為復(fù)雜，仿真系統(tǒng)進(jìn)能夠從某一個方面，有效模擬具體的系統(tǒng)行為。所以，在當(dāng)前的仿真環(huán)節(jié)當(dāng)中，同等性并不能夠單純的表示仿真系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)之間的完全等同，主要指的是某個方面與真實(shí)系統(tǒng)具備等同性。

真實(shí)系統(tǒng)當(dāng)中的每個層面，均可進(jìn)行建模，在具體建模的過程當(dāng)中，無需將系統(tǒng)當(dāng)中的全部放入到模型之中，所以，選擇某個層面進(jìn)行建模，或者將某個層面直接簡化，是一個特別重要的問題，在一定程度上增加建模的難度。由于系統(tǒng)當(dāng)中的不同層次，其建模難度不同，無法知道哪個層次，對系統(tǒng)性能影響較大，因此，在實(shí)際建模環(huán)節(jié)，有關(guān)人員需要進(jìn)行建設(shè)，通過對不同方面的影響因素進(jìn)行分析，并做好相應(yīng)的架設(shè)工作，以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建完整模型，將那些不重要的問題直接忽略。

1.2 三層建模機(jī)制

OPNET當(dāng)中的建模工作，通常可以在三種不同環(huán)境之中進(jìn)行，也常被人們稱作三個域，此種建模方法和采用單一層次，針對系統(tǒng)當(dāng)中的各個層面進(jìn)行建模方法不同。一般情況下，在分布式系統(tǒng)之中，底層通信硬件和高層應(yīng)用軟件，所采用的技術(shù)不同。要想保證系統(tǒng)性能得到更好的模擬，在系統(tǒng)建模環(huán)節(jié)，要全面反映出各項(xiàng)子系統(tǒng)的具體特性，包括子系統(tǒng)的交互行為。由于各個子系統(tǒng)，與各層之間存在一定的差別，對于通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的各個子系統(tǒng)，OPNET可以將具體的建模工作，直接分為三個層次。

上述三個層次自高到低分別是：網(wǎng)絡(luò)層次、節(jié)點(diǎn)層次與進(jìn)程層次。其中，網(wǎng)絡(luò)層次也被稱作網(wǎng)絡(luò)模型，自高層設(shè)備對系統(tǒng)進(jìn)行有效的規(guī)范，并主動模擬網(wǎng)絡(luò)具體行為，以及各個節(jié)點(diǎn)對象與連接對象。然后的節(jié)點(diǎn)層次，在構(gòu)建節(jié)點(diǎn)模型的過程當(dāng)中，自應(yīng)用、建成與通信接口對節(jié)點(diǎn)功能，進(jìn)行有效的調(diào)整與規(guī)范，并制定成相應(yīng)的模型。最后是進(jìn)程模型，能夠?qū)ο到y(tǒng)當(dāng)中的各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范處理，選擇決策進(jìn)程算法，利用狀態(tài)機(jī)，模擬各個對象的具體行為。

2 離散事件仿真機(jī)制

通過模型狀態(tài)變化，模擬機(jī)能夠有效的仿真，如果狀態(tài)沒有發(fā)生任何的變化，則無需進(jìn)行仿真。仿真時間具有離散特點(diǎn)，若出現(xiàn)某個事件之后，會逐漸伴隨之間向前推進(jìn)，通俗來講，時間會跳躍前進(jìn)。在某個仿真時間點(diǎn)之上，可能會在同一時間內(nèi)發(fā)生多個事件，而事件發(fā)生具有順序性。

仿真中的各個模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。所謂中斷，是指要求一個進(jìn)程做出某些反應(yīng)的事件，是一種發(fā)生了一個外部的事件時調(diào)用相應(yīng)的處理程序的過程。中斷相當(dāng)于觸發(fā)了一個事件，離散事件仿真將仿真時間分為多個獨(dú)立的點(diǎn)，事件發(fā)生按時間的先后順序排列并在這些點(diǎn)上出現(xiàn)。事件出現(xiàn)，意味著發(fā)起任務(wù)的請求，此時程序?qū)⒃谶@個時間點(diǎn)上對這個事件進(jìn)行處理，仿真時間則停止計(jì)數(shù)，猶如中斷產(chǎn)生。每當(dāng)出現(xiàn)一個事件中斷時都會觸發(fā)一個描述通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)行為或者系統(tǒng)處理的進(jìn)程模型的運(yùn)行。通過離散事件驅(qū)動的仿真機(jī)制實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)程級描述通信的并發(fā)性和順序性，再加上事件發(fā)生時刻的任意性，決定了可以仿真計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)中的任何情況下的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和行為。

通過對離散事件進(jìn)行有效驅(qū)動，合理利用仿真機(jī)制，能夠保證進(jìn)程級描述更加科學(xué)，事件發(fā)生具有任意性特點(diǎn)，在仿真計(jì)算機(jī)當(dāng)中，通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)與行為更加科學(xué)。在OPNET當(dāng)中，采用基于事件列表的調(diào)整機(jī)制，有序的安排各項(xiàng)調(diào)度事件，保證進(jìn)程仿真網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加安全，調(diào)度的順利完成，需要利用仿真軟件，包括一系列仿真工具模塊來完成。

3 結(jié)束語

在本篇文章當(dāng)中，詳細(xì)介紹OPNET仿真平臺系統(tǒng)層次化建模流程，主要包含了三層建模機(jī)制和離散事件仿真機(jī)制。在當(dāng)前階段，此項(xiàng)方法仍然處于探索環(huán)節(jié)，仿真的有效實(shí)現(xiàn)，仍然存在較多問題，需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究與分析。