基于OPNET的以太网性能仿真研究

汤 克

(西南交通大学 电气工程学院，成都 610031)

以太网具有高带宽、低成本、通用性强等优点，其应用越来越广泛。在组建以太网之前对要组建的网络进行性能仿真，可以预测网络搭建性能，判断网络搭建的可行性，具有非常重要的现实意义。本文搭建了一个小型办公网络，并且对加入视频业务后的以太网进行仿真，研究网络的可行性。

1 OPNET简介

OPNET Modeler是当今业界领先的网络技术开发环境，是OPNET公司众多开发环境中的一种。OPNET 1998年进入中国，为开发人员提供了建模、仿真以及分析的集成环境，其主要特点:

1)层次化的网络模型。

2)简单明了的建模方法。Modeler的建模过程分为3个层次:进程(Process)层次、节点(Node)层次、网络(Network)层次。3层建模体制是Modeler最重要的机制。

3)有限状态机(FSM)。在过程层次使用有限状态机来对协议和其他过程进行模拟。

4)基于离散事件驱动的仿真机制。事件是网络模型状态的变化或者某种决策，只有模型状态变化，模拟机才进行仿真。

5)基于包的仿真通信机制。数据包是OPNET为支持面向消息通信的一种数据结构。

2 基于OPNET的办公网络建模

构建办公网络采用常用的星形网络，中央节点可以选择传统的共享式集线器，连接在上面的站点共享一个带宽，遵循CSMA/CD进行发送和接收数据。而交换机可以同时连通多个端口，每个端口是一个冲突域，每个冲突域只有一个点对点连接，进入的数据包在分析后直接传给目标节点，可以独占媒体进行无冲突的传输，因此，本文选择中心节点为32端口的全双工以太网交换机。

其他仿真参数为:以太网链路选择10BASET链路，以太网节点数目为25个，节点距离中心20 m，实验仿真时间300 s。构建网络拓扑结构如图1。

网络仿真软件中的数据业务通过Application工具配置。该仿真选择了办公网络中经常使用的4种业务:Datebase Access(light)，Email(light)，File Print(light)，Web Browing(light)，满足常用的收发邮件、文件打印、网页浏览等。

图1 办公局域网拓扑结构图

3 实验结果

对构建的办公网络进行仿真，将以太网时延和服务器负载作为收集量，仿真后以太网时延如图2。

从图2中可以发现，以太网最高时延不到0.55 ms，时延较小，满足日常业务要求。接着在Application业务配置中添加较轻的视频业务进行仿真，分析网络是否能够满足要求。结果如图3。

图2 以太网时延图

图3 加入视频业务后以太网时延图

从仿真结果中发现，随着仿真的进行，以太网时延呈现快速上升的走势，这说明当局域网中增加了视频业务后，对网络的性能造成了很大影响，标准带宽不足以增加视频业务。将网络中的链路改为100BASE-T，然后进行仿真，结果如图4。

可以发现，增加局域网带宽后，网络的时延保持在1.2 ms以下，满足局域网一般的10 ms要求，因此增加带宽可满足视频业务要求。从服务器负载(图5)来看，服务器负载保持比较稳定，可以满足要求。

图4 加入视频业务后以太网时延图

图5 加入视频业务后服务器负载图

4 结论

通过对搭建的小型办公局域网性能仿真发现，10BASE-T的标准的以太网可以满足日常的文件打印、网页浏览和收发邮件的业务要求，但是网络负载和数据吞吐量较大的情况下，以太网的实时性达不到要求。增加了以太网带宽以后，可以解决以太网实时性的问题，满足在办公网络中增加视频业务的要求。

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