基于OPNET的地域通信網(wǎng)網(wǎng)絡仿真研究

摘要：針對無線通信情況下地域通信網(wǎng)中心交換機節(jié)點間的通信質量，采用模塊化的方法描述節(jié)點對象的行為并對節(jié)點進行建模，通過OPN ET網(wǎng)絡仿真工具對地域通信網(wǎng)各網(wǎng)絡節(jié)點的仿真模型以及組成各節(jié)點的進程模塊進行設計實現(xiàn)，結合地域通信網(wǎng)的一個實例，得出了節(jié)點受不同干擾情況下的全局數(shù)據(jù)業(yè)務丟包率和話音業(yè)務呼損率。
關鍵詞：地域通信網(wǎng)；OPNET；網(wǎng)絡仿真；進程模型

地域通信網(wǎng)是由柵格狀干線節(jié)點、入口節(jié)點和傳輸系統(tǒng)組成的覆蓋戰(zhàn)術戰(zhàn)役區(qū)域的通信網(wǎng)，是公認的戰(zhàn)術通信網(wǎng)的主要發(fā)展方向。
地域通信網(wǎng)是保證作戰(zhàn)部隊與司令部之間相互聯(lián)絡的主要手段。在軍或師的整個作戰(zhàn)地域開設若干個通信中心節(jié)點，節(jié)點之間用無線電中繼線路連接起來，固定或移動用戶分別通過有線電路或無線電臺與通信中心的有無線入口連接，形成一個到所屬各部隊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、時效性高、綜合互通程度高、機動性好、保密性好和抗干擾能力強的優(yōu)勢，因此成為目前陸軍中軍、師(含師與團之間)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)術等諸多方面都發(fā)生了根本性的變化，因而成為通信對抗的重點目標。

1 仿真工具介紹
網(wǎng)絡仿真技術是一種通過建立網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡鏈路和協(xié)議模型，并模擬網(wǎng)絡流量的傳輸，從而獲取網(wǎng)絡設計或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡性能數(shù)據(jù)的仿真技術。網(wǎng)絡模型不僅可以在實施之前預測拓撲和設備規(guī)劃，還有助于在網(wǎng)絡的運行中保持其有效性。
OPNET Modeler是一種優(yōu)秀的網(wǎng)絡仿真和建模工具，支持面向對象的建模方式，并提供圖形化的編輯界面，更便于用戶使用。它將通信網(wǎng)絡仿真的各個階段合并在一起，包括模型的設計、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網(wǎng)絡相同的環(huán)境。其結果分析器為網(wǎng)絡性能的分析提供了直觀有效的工具。

2 網(wǎng)絡仿真模型研究
基于OPNET仿真軟件對地域通信網(wǎng)中各網(wǎng)絡節(jié)點的仿真模型進行設計實現(xiàn)，在節(jié)點模型中使用不同的模塊來描述節(jié)點對象的不同行為，展示網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)的體系結構。模塊一般代表應用業(yè)務、協(xié)議層和物理資源，如緩沖區(qū)、端口和總線。每個模塊都擁有相應的進程模型，因此稱為進程模塊。每個進程模塊模擬節(jié)點行為的一個或幾個方面，如節(jié)點的數(shù)據(jù)創(chuàng)建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲等。進程模塊之間通過數(shù)據(jù)包流線或統(tǒng)計線進行連接。一個網(wǎng)絡節(jié)點模型由多個進程模塊組成。
對節(jié)點按層建模，如圖1所示。

2．1 節(jié)點模型
地域通信網(wǎng)中主要的節(jié)點有3類：交換機節(jié)點、終端節(jié)點和干擾節(jié)點。交換機主要用以對報文進行轉送，包含有路由功能，根據(jù)位置不同，分為中心交換機和本地交換機。終端節(jié)點包括話音終端和數(shù)據(jù)終端，分別用于提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。以中心交換機為例對節(jié)點模型的設計進行說明。
地域通信網(wǎng)中，往往有多個子網(wǎng)，它們相互之間間隔較遠，一般通過中心交換機實現(xiàn)交互通信。中心交換機之間采用無線通信，組成地域通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡。其節(jié)點模型如圖2所示。

從圖2可以看出，中心交換機節(jié)點模型中主要有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)信機以及天線模塊等。圖中實線代表數(shù)據(jù)流線，虛線代表統(tǒng)計線。
2．2 進程模型
主要的進程模塊有應用層進程模塊、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呼叫控制進程模塊為例說明進程模型的設計實現(xiàn)。