基于OPNET的以太網性能仿真研究

湯 克

(西南交通大學 電氣工程學院，成都 610031)

以太網具有高帶寬、低成本、通用性強等優點，其應用越來越廣泛。在組建以太網之前對要組建的網絡進行性能仿真，可以預測網絡搭建性能，判斷網絡搭建的可行性，具有非常重要的現實意義。本文搭建了一個小型辦公網絡，并且對加入視頻業務后的以太網進行仿真，研究網絡的可行性。

1 OPNET簡介

OPNET Modeler是當今業界領先的網絡技術開發環境，是OPNET公司眾多開發環境中的一種。OPNET 1998年進入中國，為開發人員提供了建模、仿真以及分析的集成環境，其主要特點:

1)層次化的網絡模型。

2)簡單明了的建模方法。Modeler的建模過程分為3個層次:進程(Process)層次、節點(Node)層次、網絡(Network)層次。3層建模體制是Modeler最重要的機制。

3)有限狀態機(FSM)。在過程層次使用有限狀態機來對協議和其他過程進行模擬。

4)基于離散事件驅動的仿真機制。事件是網絡模型狀態的變化或者某種決策，只有模型狀態變化，模擬機才進行仿真。

5)基于包的仿真通信機制。數據包是OPNET為支持面向消息通信的一種數據結構。

2 基于OPNET的辦公網絡建模

構建辦公網絡采用常用的星形網絡，中央節點可以選擇傳統的共享式集線器，連接在上面的站點共享一個帶寬，遵循CSMA/CD進行發送和接收數據。而交換機可以同時連通多個端口，每個端口是一個沖突域，每個沖突域只有一個點對點連接，進入的數據包在分析后直接傳給目標節點，可以獨占媒體進行無沖突的傳輸，因此，本文選擇中心節點為32端口的全雙工以太網交換機。

其他仿真參數為:以太網鏈路選擇10BASET鏈路，以太網節點數目為25個，節點距離中心20 m，實驗仿真時間300 s。構建網絡拓撲結構如圖1。

網絡仿真軟件中的數據業務通過Application工具配置。該仿真選擇了辦公網絡中經常使用的4種業務:Datebase Access(light)，Email(light)，File Print(light)，Web Browing(light)，滿足常用的收發郵件、文件打印、網頁瀏覽等。

圖1 辦公局域網拓撲結構圖

3 實驗結果

對構建的辦公網絡進行仿真，將以太網時延和服務器負載作為收集量，仿真后以太網時延如圖2。

從圖2中可以發現，以太網最高時延不到0.55 ms，時延較小，滿足日常業務要求。接著在Application業務配置中添加較輕的視頻業務進行仿真，分析網絡是否能夠滿足要求。結果如圖3。

圖2 以太網時延圖

圖3 加入視頻業務后以太網時延圖

從仿真結果中發現，隨著仿真的進行，以太網時延呈現快速上升的走勢，這說明當局域網中增加了視頻業務后，對網絡的性能造成了很大影響，標準帶寬不足以增加視頻業務。將網絡中的鏈路改為100BASE-T，然后進行仿真，結果如圖4。

可以發現，增加局域網帶寬后，網絡的時延保持在1.2 ms以下，滿足局域網一般的10 ms要求，因此增加帶寬可滿足視頻業務要求。從服務器負載(圖5)來看，服務器負載保持比較穩定，可以滿足要求。

圖4 加入視頻業務后以太網時延圖

圖5 加入視頻業務后服務器負載圖

4 結論

通過對搭建的小型辦公局域網性能仿真發現，10BASE-T的標準的以太網可以滿足日常的文件打印、網頁瀏覽和收發郵件的業務要求，但是網絡負載和數據吞吐量較大的情況下，以太網的實時性達不到要求。增加了以太網帶寬以后，可以解決以太網實時性的問題，滿足在辦公網絡中增加視頻業務的要求。

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