網(wǎng)絡(luò)仿真軟件比較

1、.網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路的統(tǒng)計(jì)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)。由于仿真不是基于數(shù)學(xué)計(jì)算, 而是基于統(tǒng)計(jì)模型，因此，統(tǒng)計(jì)復(fù)用的隨機(jī)性被精確地再現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)具有以下特點(diǎn):一, 全新的模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)理使其具有在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下得到高可信度結(jié)果的特點(diǎn)。二, 網(wǎng)絡(luò)仿真的預(yù)測(cè)功能是其他任何方法都無(wú)法比擬的；三，使用范圍廣, 既可以用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和擴(kuò)容,也可以用于新網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，而且特別適用于中大型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；四，初期應(yīng)用成本不高, 而且建好的網(wǎng)絡(luò)模型可以延續(xù)使用, 后期投資還會(huì)不斷下降。OPNET產(chǎn)品性能簡(jiǎn)介：OPNE

2、T產(chǎn)品主要面向?qū)I(yè)人士，幫助客戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和應(yīng)用的設(shè)計(jì)、建設(shè)、分析和管理。OPNET的產(chǎn)品主要針對(duì)三類客戶，分成四個(gè)系列。三類客戶是指：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和一般企業(yè)。四個(gè)系列產(chǎn)品核心包括：1.ServiceProviderGuru：面向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的智能化網(wǎng)絡(luò)管理軟件。是OPNET公司的最新產(chǎn)品。2.OPNET Modeler：為技術(shù)人員（工程師）提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)?？梢詭椭麄?cè)O(shè)計(jì)和分析網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信協(xié)議。3.ITGuru：幫助網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人士預(yù)測(cè)和分析網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能，診斷問(wèn)題，查找影響系統(tǒng)性能的瓶頸，提出并驗(yàn)證解決方案。 4.WDM Guru，用于

3、波分復(fù)用光纖網(wǎng)絡(luò)的分析、評(píng)測(cè)。我使用的是OPNET Modeler8.1,所以就它和其他的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行比較。OPNET Technology公司的仿真軟件OPNET具有下面的突出特點(diǎn)，使其能夠滿足大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的仿真需要：1. 提供三層建模機(jī)制，最底層為Process模型，以狀態(tài)機(jī)來(lái)描述協(xié)議；其次為Node模型，由相應(yīng)的協(xié)議模型構(gòu)成，反映設(shè)備特性；最上層為網(wǎng)絡(luò)模型。三層模型和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議層次完全對(duì)應(yīng)，全面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性；2. 提供了一個(gè)比較齊全的的基本模型庫(kù)，包括：路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、客戶機(jī)、ATM設(shè)備、DSL設(shè)備、ISDN設(shè)備等等；3. 采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理（di

4、screte event driven），與時(shí)間驅(qū)動(dòng)相比，計(jì)算效率得到很大提高。4. 采用混合建模機(jī)制，把基于包的分析方法和基于統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)建模方法結(jié)合起來(lái)，既可得到非常細(xì)節(jié)的模擬結(jié)果，也大大提高了仿真效率。5. OPNET具有豐富的統(tǒng)計(jì)量收集和分析功能。它可以直接收集常用的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計(jì)參數(shù)，能夠方便地編制和輸出仿真報(bào)告。6. 提供了和網(wǎng)管系統(tǒng)、流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口，能夠方便的利用現(xiàn)有的拓?fù)浜土髁繑?shù)據(jù)建立仿真模型，同時(shí)還可對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。OPNET的缺點(diǎn)：1. 價(jià)錢昂貴.OPNET的單使用者授權(quán)費(fèi)超過(guò)2萬(wàn)5千美金. 價(jià)格的因素使得盜版猖獗。2. 學(xué)習(xí)的進(jìn)入障礙很高，通過(guò)專門培訓(xùn)而達(dá)到

5、較為熟練程度至少需一個(gè)多月的時(shí)間.3. 仿真網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量很大時(shí), 仿真的效率會(huì)降低。目前解決方法：采用分層的建模方法，匯聚網(wǎng)絡(luò)流量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)模型；背景流量和前景流量相配合；流量比例壓縮方法；優(yōu)化調(diào)整仿真參數(shù)設(shè)計(jì)；路由流量的簡(jiǎn)化；結(jié)果分析；如何針對(duì)不同的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，選擇合適的結(jié)果收集和處理方法。來(lái)源：（廣東省電信科學(xué)技術(shù)研究院）4. 軟件所提供的模型庫(kù)是有限的，因此某些特殊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建模必須依靠節(jié)點(diǎn)和過(guò)程層次的編程方能實(shí)現(xiàn)。（A.網(wǎng)絡(luò)仿真軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果參數(shù)，往往不能滿足實(shí)際用戶的全部需要，如果用戶需要收集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某些特殊參數(shù)時(shí)，必須通過(guò)過(guò)程層次上的編程來(lái)收集自己感興趣的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。B.一般

6、，廠家提供的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模型都滯后于標(biāo)準(zhǔn)頒布之日數(shù)月甚至一年，如果急需使用廠家模型庫(kù)中沒(méi)有提供的新協(xié)議、新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就只有通過(guò)編程的方法，開(kāi)發(fā)自己的協(xié)議模型。C.對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)的仿真，有時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)編程改變模型的某些特性來(lái)提高仿真計(jì)算效率。）涉及底層編程的網(wǎng)元建模具有較高的技術(shù)難度，因?yàn)樾枰獙?duì)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)有深入的了解、并掌握網(wǎng)絡(luò)仿真軟件復(fù)雜的建模機(jī)理。因此，一般需要經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)人員才能完成。編程的難度限制了OPNET的普及與推廣。此外，建立在OPNET上的仿真平臺(tái)當(dāng)前無(wú)法脫離OPNET環(huán)境，也是OPNET的一個(gè)局限性。5. OPNET對(duì)路由協(xié)議的仿真比較適合，但是對(duì)

7、鏈路的仿真好想就只能通過(guò)Pipeline stage來(lái)做。例如有用戶試了把pipeline stage中radio的propagation delay model的傳輸速度（default值是光速）改為聲波在海水中的速度1500m/s，但是仿真出來(lái)的propagation delay結(jié)果居然沒(méi)太大的改變。而根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)matlab或者spw就比較合適做鏈路層的仿真。NS (NETWORK SIMULATOR)簡(jiǎn)介NS是一個(gè)由UC Berkeley開(kāi)發(fā)的用于仿真各種IP網(wǎng)絡(luò)的為主的優(yōu)秀的仿真軟件。該軟件的開(kāi)發(fā)最初是針對(duì)基于UNIX系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和仿真而進(jìn)行的。Tcl（Tool Command

8、Language）與Tk是安裝在UNIX/Linux環(huán)境下的兩個(gè)包，他們一起構(gòu)成了一套開(kāi)發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用程序和圖形用戶界面接口（GUI）應(yīng)用程序的環(huán)境。Tk是Tcl在X Window環(huán)境下的擴(kuò)展，它包含了Tcl的全部c庫(kù)函數(shù)，以及支持X Window的窗口，控件等c庫(kù)函數(shù)，為用戶開(kāi)發(fā)圖形用戶界面提供了方便。NS的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了使用兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，C+和Otcl。這兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮摹+程序模塊的運(yùn)行速度非?？欤菑?qiáng)制類型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，容易實(shí)現(xiàn)精確的，復(fù)雜的算法，但是修改和發(fā)現(xiàn)，修正bug所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)樗容^復(fù)雜。Otcl是腳本程序編寫語(yǔ)言，是無(wú)強(qiáng)制類型的，比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)和修

9、改，容易發(fā)現(xiàn)的修正bug，雖然它的運(yùn)行速度和C+的模塊相比要慢很多。NS的仿真原理-網(wǎng)絡(luò)組件。NSobject是所有基本網(wǎng)絡(luò)組件的父類它本身的父類是TclObject類。這個(gè)類的對(duì)象有一個(gè)基本功能，就是處理數(shù)據(jù)包（PACKET）。所有的基本網(wǎng)絡(luò)組件可以劃分為兩類，分類器（Classifier）和連接器(Connector)。它們都是NSobject、的直接子類，也是所有基本網(wǎng)絡(luò)組件的父類。分類器的派生類組件對(duì)象包括地址分類器和多播分類器等。連接器的派生類組件對(duì)象包括隊(duì)列，延遲，各種代理，和追蹤對(duì)象類。應(yīng)用程序是建立在傳輸代理上的應(yīng)用程序的模擬。NS2中有兩種類型的“應(yīng)用程序”，數(shù)據(jù)源發(fā)生器和模

10、擬的應(yīng)用程序。NS是離散事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)仿真器。它使用Event Scheduler對(duì)所有組件希望完成的工作和計(jì)劃該工作發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行列表和維護(hù)。NS的工作平臺(tái)可以是Windows,Linux,Uinx,machitosh,還要求系統(tǒng)裝有C+編譯器。NS的工作流程：NS代碼使用OTCL語(yǔ)言編寫，通過(guò)OTCL語(yǔ)言解釋器解釋，使用NS仿真庫(kù)進(jìn)行編譯和仿真，輸出仿真結(jié)果，根據(jù)仿真結(jié)果記錄，可進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容分析，生成網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖或者得到數(shù)據(jù)的可視化的圖表。使用輔助的NAM工具，在NS中可以清晰顯示網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖，使用X Graph工具，可以將NS的仿真結(jié)果用圖表形式表示，NS設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是基于網(wǎng)絡(luò)仿真，它

11、集成了多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，業(yè)務(wù)類型，路由排隊(duì)管理機(jī)制，路由算法。此外，NS還集成了組播業(yè)務(wù)和應(yīng)用于局域網(wǎng)仿真有關(guān)的部分、MAC層協(xié)議。其仿真主要針對(duì)路由層，傳輸層，數(shù)據(jù)鏈路層展開(kāi)，因此NS可以進(jìn)行對(duì)固定，無(wú)線，衛(wèi)星以及混合等多種網(wǎng)絡(luò)的仿真。但它最適用于TCP層以上的模擬。NS的特點(diǎn)是源代碼公開(kāi)；可擴(kuò)展性強(qiáng)；速度和效率優(yōu)勢(shì)明顯。NS與OPNET優(yōu)缺點(diǎn)比較：1. OPNET與NS2的關(guān)系有點(diǎn)象windows和linux的關(guān)系。而它們也分別是在這兩個(gè)環(huán)境下（OPNET在win，NS2在linux）安裝使用最匹配。2. OPNET是商業(yè)軟件，所以界面非常好。功能上很強(qiáng)大，界面錯(cuò)落有致，統(tǒng)一嚴(yán)格。操作也很方便

12、，對(duì)節(jié)點(diǎn)的修改主要就是對(duì)其屬性的修改。是優(yōu)點(diǎn)也是其缺點(diǎn)，如果你需要特殊的節(jié)點(diǎn)或很適合自己的節(jié)點(diǎn)就不如NS2方便。同時(shí)，由于是商業(yè)軟件所以版本推出不如NS2快。3. NS2是自由軟件，免費(fèi)，這是與OPNET相比最大的優(yōu)勢(shì)，因此它的普及度較高，是OPNET強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。4. NS2界面不如OPNET，雖然功能也很強(qiáng)大，但有很多零散的東西，剛學(xué)的時(shí)候很麻煩，不容易上手。操作上比較方便，但由于不是同一公司開(kāi)發(fā)的，所以格式上不是很統(tǒng)一，說(shuō)明手冊(cè)的條理也不是很好。沒(méi)有現(xiàn)成的節(jié)點(diǎn)什么的你可以自己用C+編，可以按照自己的意圖來(lái)構(gòu)造你想要的節(jié)點(diǎn)。MATLAB軟件MATLAB軟件是由美國(guó)Mathworks公司

13、推出的用于數(shù)值計(jì)算和圖形處理的科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境。MATLAB是英文MATrix LABoratory(短陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫。在MATLAB環(huán)境下，用戶可以集成地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、輸入輸出、文件管理等各項(xiàng)操作。 MATLAB提供了一個(gè)人機(jī)交互的數(shù)學(xué)系統(tǒng)環(huán)境，該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矩陣，在生成矩陳對(duì)象時(shí)，不要求作明確的維數(shù)說(shuō)明。與利用c語(yǔ)言或FoRTRAN語(yǔ)言作數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)相比，利用MATLAB可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。MATLAB的良好的開(kāi)放性和運(yùn)行的可靠性使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包（如英國(guó)的UMIST，瑞典的LUND和SIMNON，德國(guó)的KEDDC）紛紛淘汰，而改以MAT

14、LAB為平臺(tái)加以重建。MathWorks公司于2001年推出MATLAB6.0版本，6.x版在繼承和發(fā)展其原有的數(shù)值計(jì)算和圖形可視能力的同時(shí)，出現(xiàn)了以下幾個(gè)重要變化：（1）推出了SIMULINK。這是一個(gè)交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。它的出現(xiàn)使人們有可能考慮許多以前不得不做簡(jiǎn)化假設(shè)的非線性因素、隨機(jī)因素，從而大大提高了人們對(duì)非線性、隨機(jī)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知能力。（2）開(kāi)發(fā)了與外部進(jìn)行直接數(shù)據(jù)交換的組件，打通了MATLAB進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開(kāi)發(fā)的道路。（3）推出了符號(hào)計(jì)算工具包。1993年MathWorks公司從加拿大滑鐵盧大學(xué)購(gòu)得Maple的使用權(quán)，以Maple為“引擎”開(kāi)

15、發(fā)了Symbolic Math Toolbox 1.0。MathWorks公司此舉加快結(jié)束了國(guó)際上數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長(zhǎng)期爭(zhēng)論，促成了兩種計(jì)算的互補(bǔ)發(fā)展新時(shí)代。（4）構(gòu)作了Notebook 。MathWorks公司瞄準(zhǔn)應(yīng)用范圍最廣的Word ，運(yùn)用DDE和OLE，實(shí)現(xiàn)了MATLAB與Word的無(wú)縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學(xué)計(jì)算、圖形可視、文字處理于一體的高水準(zhǔn)環(huán)境。MTALAB系統(tǒng)由五個(gè)主要部分組成，下面分別加以介紹。 (1)MATALB語(yǔ)言體系MATLAB是高層次的矩陣數(shù)組語(yǔ)言具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特性。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模端程，

16、完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開(kāi)發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。 (2)MATLAB工作環(huán)境 這是對(duì)MA丁LAB提供給用戶使用的管理功能的總稱包括管理工作空間中的變量據(jù)輸入輸出的方式和方法，以及開(kāi)發(fā)、調(diào)試、管理M文件的各種工具。 (3)圖形句相系統(tǒng) 這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成2D和3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令，也包括用戶對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的低層MATLAB命令，以及開(kāi)發(fā)GUI應(yīng)用程序的各種工具。 (4)MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱包括各種初等函數(shù)的算法，也包括矩陣運(yùn)算、矩陣分析等高

17、層次數(shù)學(xué)算法。 (5)MATLAB應(yīng)用程序接口(API) 這是MATLAB為用戶提供的一個(gè)函數(shù)庫(kù)，使得用戶能夠在MATLAB環(huán)境中使用c程序或FORTRAN程序，包括從MATLAB中調(diào)用于程序(動(dòng)態(tài)鏈接)，讀寫MAT文件的功能。 可以看出MATLAB是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計(jì)算、圖形管理、程序開(kāi)發(fā)為一體的環(huán)境。除此之外，MA丁LAB還具有根強(qiáng)的功能擴(kuò)展能力，與它的主系統(tǒng)一起，可以配備各種各樣的工具箱，以完成一些特定的任務(wù)。在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。 在設(shè)計(jì)研究單位

18、和工業(yè)部門，MATLAB被認(rèn)作進(jìn)行高效研究、開(kāi)發(fā)的首選軟件工具。如美國(guó)National Instruments公司信號(hào)測(cè)量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號(hào)和通信分析設(shè)計(jì)軟件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支撐。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各種硬卡、儀器等都接受MATLAB的支持。MATLAB的缺點(diǎn)：1. MATLAB的缺點(diǎn)是它和其他高級(jí)程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。2. MATLAB另一個(gè)缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)端口操作和實(shí)時(shí)控制，但結(jié)合C+Builder運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)就可以克服這一缺點(diǎn)。3. MATLAB還有一個(gè)缺點(diǎn)就是這個(gè)軟件太大，按現(xiàn)在流行的版本5.2，自身有400多兆，占硬盤空間近1個(gè)G，一般稍早些的計(jì)算機(jī)都安裝不下。價(jià)格：在網(wǎng)上，MATLAB 6.5.1正版軟件1900人民幣可以買到。其他仿真軟件CASSAP仿真軟件對(duì)于設(shè)計(jì)擴(kuò)頻數(shù)字移動(dòng)通信這樣復(fù)雜龐大的系統(tǒng)，依靠過(guò)去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是無(wú)法完成的，美國(guó)Synopsys（新思科技）公司提供的設(shè)計(jì)工具cossap能幫助設(shè)計(jì)人員在算法概念級(jí)建立一個(gè)系統(tǒng)模型，可定義并可隨時(shí)改變系統(tǒng)的參數(shù)，模擬系統(tǒng)信號(hào)處理流程來(lái)研究系統(tǒng)的算法性能、指標(biāo)。COSSAP的設(shè)計(jì)思想