基于OPNET的帧中继网络仿真实现

-1-基于OPNET的帧中继网络仿真实现摘要帧中继是一种高性能，高效率的数据链路技术。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。OPNET是当前主流网络仿真软件之一,本文在介绍OPNET的特点及仿真流程的基础上,结合实例重点分析OPNET在网络规划中的应用，对研究网络仿真和进行网络规划与设计有一定实际参考价值。关键词帧中继，OPNET，仿真ABSTRACTFramerelayisakindofhighperformance,highefficiencyofthedatalinktechnology.ItismainlyusedinpublicorspecialonlineLANandwanconnectioninterconnected.Mostpublictelecommunicationbureauprovideframerelayserviceanduseitasestablishhigh-performancevirtualwide-areaconnectionofakindofway.ThecurrentmainstreamOPNETisoneofthenetworksimulationsoftware,basedontheintroductionofthecharacteristicsandthesimulationprocessOPNET,onthebasisofanalyzingexamplesinkeyOPNETnetworkplanningapplicationforresearchnetworksimulationandnetworklayoutanddesignhascertainpracticalreferencevalue.KeyWords:FramerelayOPNETSimulation-2-目录ABSTRACT.....................................................1目录..........................................................21绪论.........................................................42帧中继网.....................................................42.1帧中继基本概述............................................42.1.1帧中继的特点...........................................42.1.2帧中继的业务...........................................52.2帧中继的帧结构............................................62.2.1帧格式................................................62.2.2数据链路层帧方式承载业务（LAPF）......................72.3帧中继设备................................................82.4帧中继协议................................................82.4.1帧中继的协议结构.......................................82.4.2Q.922中的核心功能....................................92.4.3数据链路层核心业务的数据传送功能.......................92.4.4帧中继层管理功能.......................................92.5帧中继虚电路..............................................93OPNET......................................................103.1OPNET简介..............................................10-3-3.2OPNET的显著特点........................................103.3OPNETModeler的建模机制.................................113.4OPNET的建模过程........................................114网络仿真....................................................114.1网络仿真模型.............................................124.2仿真图形.................................................124.3仿真分析.................................................145结论........................................................14参考文献......................................................15-4-1绪论1、帧中继是一种高性能，高效率的数据链路技术。它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层，但依赖TCP上层协议来进行纠错控制。提供帧中继接口的网络可以是一个ISP服务商；也可能是一个企业的专有企业网络。目前，它是世界上最为流行的WAN协议之一，它是优秀的思科专家必备的技术之一。帧中继网是由X.25分组交换技术演进而来的，由于光纤通信的误码率低，为了提高网络速率，活动了很多在X.25分组交换中的纠错功能，使帧中继的性能优于X.25分组交换的性能。2、OPNET是当前主流网络仿真软件之一，是由美国OPNETTechnology公司开发的一个大型的通信与计算机网络仿真软件包。网络仿真技术是研究网络规划与设计的有效工具。它提供了真实网络和仿真器交互的方法,它通过不同条件下对网络的模拟来分析设计方案的可行性和健壮性。本文通过对帧中继网的全面理解，对OPNET网络仿真软件及其主要特性、建模机制以及仿真步骤进行了深入的阐述,结合实例通过描述延迟和负载的变化来着重分析OPNET在具体帧中继网络规划中的应用。2帧中继网2.1帧中继基本概述帧中继是由国际电信联盟通信标准化组(CCITT)和美国国家标准化协会(ANSI)制定的一种标准。它是定义在公共数据网络(PDN)上发送数据的过程，是一种面向连接的数据链路技术，为提供高性能和高效率数据传输进行了技术简化，它靠高层协议进行差错校正，并充分利用了当今光纤和数字网络技术。帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范,任何高层协议都独立于帧中继协议,因此,大大地简化了帧中继的实现。目前帧中继的主要应用之一是局域网互联,特别是在局域网通过广域网进行互联时,使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。2.1.1帧中继的特点帧中继是最常用的WAN协议之一，运行在OSI参考模型的物理层和数据链路层。帧中继是分组交换技术的典范。分组交换网络让终端站能够动态地共享网络介质和可用的带宽，它使用统计多路复用技术来控制网络访问。这种优点对带宽使用更灵活，效率更高。[1]-5-帧中继是X.25的改进版，X.25没有提供健壮性功能，比如窗口技术和数据重传等。X.25提供第3层（网络层）服务，而帧中继是一个第二层协议簇，性能和传输效率比X.25高。最初的帧中继标准化是由国际电报电话咨询委员会CCITT于1984年提出，但由于缺乏互操作性和完整的标准，在20世纪80年代没有得到广泛应用。20世纪90年代，帧中继得到重大发展，Cisco公司、数据设备公司、北方电信等公司组成一个致力于帧中继开发工作的联盟。该联盟制定了一个规范，在遵循CCITT讨论的帧中继基本协议的同时，对其进行扩展，添加一些用于复杂网络互联环境特性。这些帧中继扩展被统称为本地管理接口。该联盟制定并发布其规范后，众多厂商宣称支持这个扩展的帧中继定义。最后，ANSI和CCITT对其最初的LMI规范进行了标准化。2.1.2帧中继的业务帧中继业务是在用户与网络接口（UNI）之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户与网络接口之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。帧中继永久虚电路业务模型如图2.1所示。图2.1帧中继永久虚电路业务模型-6-2.2帧中继的帧结构2.2.1帧格式帧中继的帧结构由4种字段组成，如图2.2所示：图2.2帧中继的帧结构帧中继的帧结构的各字段注释如下：F（标志字段）：由一个字节构成01111110。它的作用是标志一个帧的开始和结束。为了防止在其他数据信息中随机出现的01111110序列影响同步，一般采用逢5插1的技术对数据进行处理，即对连续5个1位之后插入一个0位。在接收端再予以去除。A（地址字段）：在帧中继中地址字段主要作用是寻址，同时还兼有拥塞管理功能。一般地址字段由2字节组成。如图2.3。如果2字节的地址字段不够用，因为10位的DLCI最多可支持1023个PVC，如所需PVC数超过此限，则可扩展到3字节或4字节。目前我国未用。图2.32字节A地址字段DLCI：数据链路连接标识符，由10位构成，可提供1023个PVC。EA：扩充地址位，可将地址字段扩充到3或4字节，目前未用。最后一个字节的EA置1，前面字节的EA置0。C/R：命令响应指示位，被透明的从一个终端传到另一个终端。它的用途是标识该帧是命令帧还是响应帧。命令帧的C/R位置0，响应帧的C/R位置1，目前未用。FECN：前向显示拥塞通知，置1表示前向有可能发生拥塞。BECN：后向显示拥塞通知，置1表示后向有可能发生拥塞。DE：可丢弃位。DE置1，说明该帧在网络拥塞时可考虑丢弃。[2]-7-I（用户数据）：信息字段。应由整数个字节组成。FCS（帧校验序列）：一个二字节的序列，用于检验帧是否有差错。在帧中继网中，如传输产生差错，则该帧丢弃，由终端用户通知发端，重发此帧。2.2.2数据链路层帧方式承载业务（LAPF）1、LAPF的基本概念LAPF（LinkAccessProcedurestoFrameModeBearerServices）是帧方式承载业务的数据链路层协议和规程，包含在ITU-T建议Q.922中。LAPF的作用是在ISDN用户-网络接口的B、D或H通路上为帧方式承载业务，在用户平面上的数据链路（DL）业务用户之间传递数据链路层业务数据单元（SDU）。LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务，并允许在ISDNB/D/H通路上统计复用多个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其它类型接口支持的物理层服务。LAPF的一个子集，对应于数据链路层核心子层，用来支持帧中继承载业务。这个子集称为数据链路核心协议（DL-CORE）。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议（DL-CONTROL）。LAPF提供两种信息传送方式：非确认信息传送方式