OPNET Modeler仿真建模大解密

前言

通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化已經(jīng)進行了二十多年，國內(nèi)也進行了十幾年。在這個過程中，通信網(wǎng)絡(luò)正在逐步計算機化，其結(jié)構(gòu)和功能越來越復(fù)雜，技術(shù)更新也越來越快，使得對通信網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)也因此變得越來越困難，這就提出了革新傳統(tǒng)開發(fā)方式的要求，需要研發(fā)方式由完全基于實物轉(zhuǎn)變?yōu)楸M量采用仿真手段輔助。仿真作為一種越來越重要的科學方法，除了可以用于驗證設(shè)計方案、測試產(chǎn)品、減少研發(fā)成本外，對生產(chǎn)流程的科學化也有很大的幫助。然而，通信網(wǎng)絡(luò)仿真是一種涵蓋計算機和通信兩個領(lǐng)域的技術(shù)，需要結(jié)合兩個領(lǐng)域的知識才能運用得當。OPNET自問世以來，其排名就一直位居網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的前列，現(xiàn)在OPNET已經(jīng)具有魔術(shù)般令人眩目的功能，但由于其精巧復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使用起來讓人如墜泥沼，學習和掌握OPNET也并不是能在短期內(nèi)能完成的，其復(fù)雜程度可以用令人筋疲力盡來形容，很多研究人員都迫切需要一本對其相關(guān)知識和使用技巧進行全面、綜合介紹的書籍。為此，作者編寫了《OPNETModeler仿真建模大解密》，本書力求幫助讀者在循序漸進地了解背景知識和軟件操作的同時，達到知其然又知其所以然的境界，其中，第1章對OPNET及其同類產(chǎn)品的特點做了簡要的介紹；第2章引入了系統(tǒng)仿真與網(wǎng)絡(luò)仿真的基礎(chǔ)知識，并從理論層面上分析了Modeler的建模方法；第3章對Modeler建模概念進行了全面的描述，包括網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點、進程域的基本概念；建模中常用的模型衍生、繼承與C++中概念的區(qū)別；以及運行仿真的相關(guān)知識，模型文件變成可執(zhí)行程序的流程，與一般C/C++代碼編譯過程的關(guān)系；第4章對建模概念對應(yīng)的操作進行了系統(tǒng)的梳理，包括各種屬性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、各域的建模操作、仿真執(zhí)行的各種途徑和可選參數(shù)，并在適當?shù)牡胤缴钊虢榻B了它們的執(zhí)行效果及其原理；第5章介紹了一些特殊的建模技巧，這些技巧夠?qū)μ岣叻抡娼Y(jié)果可信度、可比性提供幫助；第6章介紹了常用資源的使用技巧，包括應(yīng)用、應(yīng)用需求、IP、IPQoS、IP多播、MANET等標準模塊；OPNET模型支持庫（OMS）；以及一些內(nèi)建的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，這些資源的熟練使用無疑會幫助讀者提高仿真建模的效率和能力；第7章介紹了使用VC6、VS.net、CDB、ODB等手段調(diào)試仿真程序的方法，通過動畫提供可視調(diào)試信息的辦法；第8章介紹了編程接口的使用，通過這些接口，用戶可以對Modeler進行二次開發(fā)，實現(xiàn)自動生成仿真模型、定制界面等目標；第9章介紹了作者精心編寫的6個實例，包括高級編程技巧的跳頻電臺建模、界面定制的ETS應(yīng)用實例、利用Modeler為后臺仿真引擎的ESA應(yīng)用實例、Modeler與Matlab聯(lián)合仿真的實例、可復(fù)用的無線動畫類實例，這些實例在著重表現(xiàn)一個主題的同時，還展示了3～8種技巧，實際上相當于20～30個實例。

內(nèi)容概要

OPNET Modeler是一款網(wǎng)絡(luò)仿真的軟件，主要用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，能夠滿足大型的、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)仿真需要，幫助設(shè)計人員設(shè)計和分析網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信協(xié)議。本書著重介紹OPNET產(chǎn)品系列的技術(shù)核心——網(wǎng)絡(luò)建模，以及相應(yīng)軟件Modeler的基礎(chǔ)概念與使用技巧，本書從仿真理論基礎(chǔ)開始，逐步展開介紹Modeler建模的基礎(chǔ)概念，分級梳理Modeler的實用技巧，探討常用模型資源的使用，并在其中穿插講解相關(guān)的技術(shù)內(nèi)幕，最后給出實用性與啟發(fā)性兼?zhèn)涞膹?fù)合型精編實例。講解由淺入深，內(nèi)容詳實透徹，是各階段使用者不可多得的參考資料。    本書可供使用OPNET進行網(wǎng)絡(luò)仿真、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化等工作的技術(shù)人員閱讀參考，也可作為高等院校通信、網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)專業(yè)的研究生和高年級本科生的學習參考用書。

作者簡介

高嵩，生于武漢，長于重慶，本科畢業(yè)于華中理工大學計算機應(yīng)用專業(yè)，碩士畢業(yè)于華南理工大學網(wǎng)絡(luò)理論與并行算法專業(yè)，曾工作于中電集團第7研究所。從2002年起，作者一直從事無線自組網(wǎng)仿真研究，無線自組網(wǎng)設(shè)備研發(fā)，分布式協(xié)同仿真研究，以及通信設(shè)備半實物仿真調(diào)試方法研究等工作。2009年取得自組網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＠豁?200910042131.5)。除此之外，作者還從事過自動化、數(shù)據(jù)庫、分布式計算應(yīng)用等多領(lǐng)域的研發(fā)工作，擁有MCSD等專業(yè)認證，技術(shù)背景廣范。

書籍目錄

第1章　OPNET及同類產(chǎn)品簡介　1.1　OPNET公司及其產(chǎn)品　1.2　Berkley大學的NS-2　1.3　UCLA大學的GloMoSim　1.4　QualNet第2章　系統(tǒng)仿真及網(wǎng)絡(luò)仿真基礎(chǔ)　2.1　系統(tǒng)仿真　2.2　仿真系統(tǒng)的本質(zhì)　2.3　模型與建?！?.4　網(wǎng)絡(luò)仿真建模方法　　2.4.1　事件調(diào)度　　2.4.2　活動掃描　　2.4.3　進程交互　2.5　網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)軟件運行的驅(qū)動力　2.6　隨機數(shù)及隨機數(shù)種子第3章　Modeler建?；靖拍睢?.1　概念的起點　3.2　共性概念　　3.2.1　對象與模型　　3.2.2　屬性　　3.2.3　屬性接口　　3.2.4　統(tǒng)計量　　3.2.5　數(shù)據(jù)包　　3.2.6　ICI　　3.2.7　分布與隨機變量　3.3　網(wǎng)絡(luò)域概念　　3.3.1　子網(wǎng)　　3.3.2　通信節(jié)點　　3.3.3　通信鏈路　　3.3.4　探針　　3.3.5　坐標系統(tǒng)與移動性　　3.3.6　軌跡　　3.3.7　衛(wèi)星軌道　　3.3.8　業(yè)務(wù)　　3.3.9　失效與恢復(fù)　3.4　節(jié)點域概念　　3.4.1　處理器模塊　　3.4.2　隊列模塊　　3.4.3　外部系統(tǒng)模塊　　3.4.4　發(fā)信機模塊　　3.4.5　收信機模塊　　3.4.6　天線模塊　　3.4.7　包流　　3.4.8　統(tǒng)計線　　3.4.9　邏輯關(guān)聯(lián)　　3.4.10　接口定義　3.5　進程域概念　　3.5.1　Proto-C　　3.5.2　動態(tài)進程　　3.5.3　接口定義　　3.5.4　事件　3.6　外部系統(tǒng)域概念　3.7　模型的衍生與繼承　3.8　Modeler運行概念　　3.8.1　工程的組成　　3.8.2　仿真運行　　3.8.3　仿真程序與模型文件　　3.8.4　進程模型與節(jié)點模型　　3.8.5　偏好第4章　基本建模技巧　4.1　共性操作　　4.1.1　模型文件新建、打開及保存　　4.1.2　模型的派生　　4.1.3　模型屬性的定義　　4.1.4　局部統(tǒng)計量定義與探針使用　　4.1.5　數(shù)據(jù)包格式定義　　4.1.6　ICI格式定義　　4.1.7　聲明外部文件引用　　4.1.8　填寫自述　　4.1.9　隨機變量的定義　4.2　定制網(wǎng)絡(luò)模型　　4.2.1　創(chuàng)建空白網(wǎng)絡(luò)模型　　4.2.2　修改度量單位和邊界地圖　　4.2.3　使用對象拼盤　　4.2.4　搭建拓撲　　4.2.5　定義路徑　　4.2.6　定制鏈路模型　4.3　定制節(jié)點模型　　4.3.1　使用設(shè)備創(chuàng)建器自動生成節(jié)點模型　　4.3.2　手動搭建(定義固定、移動或衛(wèi)星節(jié)點、使用Queue)　4.4　定制進程模型　　4.4.1　描述狀態(tài)跳轉(zhuǎn)圖　　4.4.2　狀態(tài)變量定義　　4.4.3　臨時變量定義　　4.4.4　函數(shù)代碼塊的使用　　4.4.5　診斷塊的使用　　4.4.6　終止塊的使用　　4.4.7　頭部塊的使用　　4.4.8　接口定義　　4.4.9　全局統(tǒng)計量定義與探針使用　　4.4.10　全局屬性定義　　4.4.11　聲明子進程　　4.4.12　基本編程技巧　4.5　定制外部系統(tǒng)定義模型　4.6　想定的編輯與管理　　4.6.1　創(chuàng)建想定　　4.6.2　編輯、復(fù)制與刪除想定　　4.6.3　編輯仿真集對象　　4.6.4　想定成分導入與導出　4.7　運行仿真　　4.7.1　GUI操作基本步驟　　4.7.2　命令行操作基本步驟　　4.7.3　兩套操作的共同點　4.8　統(tǒng)計結(jié)果的顯示與分析　　4.8.1　向量結(jié)果的顯示與分析　　4.8.2　標量結(jié)果的顯示與分析　4.9　配置Modeler——偏好的設(shè)定　　4.9.1　通用的配置方法　　4.9.2　目錄的設(shè)置　　4.9.3　顏色的設(shè)置　　4.9.4　圖標庫設(shè)置　　4.9.5　編譯和鏈接參數(shù)設(shè)置　　4.9.6　管道階段相關(guān)設(shè)置第5章　特殊建模技巧　5.1　使用地形數(shù)據(jù)　5.2　無線區(qū)域定義　5.3　定義失效與恢復(fù)　　5.3.1　靜態(tài)設(shè)置　　5.3.2　動態(tài)設(shè)置第6章　高效建模技巧　6.1　使用標準模型庫　　6.1.1　應(yīng)用層模型　　6.1.2　應(yīng)用需求　　6.1.3　RPG模型　　6.1.4　IP模型　　6.1.5　IP QoS模型　　6.1.6　IP多播模型　　6.1.7　MANET模型　6.2　使用內(nèi)建的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法　　6.2.1　拓撲圖　　6.2.2　Dijkstra算法　　6.2.3　哈希表　　6.2.4　IP地址　　6.2.5　隊列　　6.2.6　映射　　6.2.7　字符串使用操作　　6.2.8　向量　6.3　使用OMS庫　　6.3.1　自動編址　　6.3.2　進程注冊　　6.3.3　Buffer管理　　6.3.4　全局數(shù)據(jù)定義　　6.3.5　概率分布函數(shù)庫第7章　調(diào)試與動畫　7.1　不同編譯器所需配置　　7.1.1　VC6.0環(huán)境變量設(shè)置　　7.1.2　VS.net相關(guān)環(huán)境變量　　7.1.3　R6034錯誤　7.2　編譯錯誤信息　7.3　異常提示與警告信息　7.4　使用ODB　　7.4.1　GUI界面　　7.4.2　控制臺命令　7.5　C/C++調(diào)試器　　7.5.1　VC6.0　　7.5.2　VS.net調(diào)試　7.6　CDB　　7.6.1　附著操作　　7.6.2　斷點設(shè)置　　7.6.3　執(zhí)行控制　　7.6.4　變量查看　7.8　動畫的運用　　7.8.1　自動動畫　　7.8.2　自定義動畫第8章　Modeler的編程接口　8.1　模型的外部訪問(EMA)　　8.1.1　EMA層次結(jié)構(gòu)　　8.1.2　結(jié)構(gòu)　　8.1.3　EMA函數(shù)　　8.1.4　EMA程序結(jié)構(gòu)與流程　　8.1.5　EMA應(yīng)用編譯和使用　8.2　ETS與界面控制　　8.2.1　界面配置信息的組織結(jié)構(gòu)　　8.2.2　編輯器配置文件結(jié)構(gòu)　　8.2.3　操作列表文件結(jié)構(gòu)　　8.2.4　對話框文件　　8.2.6　共享庫的制作和使用第9章　綜合應(yīng)用實例　9.1　跳頻電臺建?！　?.1.1　實例的示范作用　　9.1.2　實例介紹　　9.1.3　實例編制　　9.1.4　實例運行效果　9.2　ETS應(yīng)用實例——無線可達性標注　　9.2.1　實例的示范作用　　9.2.2　實例介紹　　9.2.3　實例編制　　9.2.4　實例運行效果　9.3　ESA應(yīng)用實例——與外部仿真器融合　　9.3.1　實例的示范作用　　9.3.2　實例介紹　　9.3.3　實例編制　　9.3.4　實例運行效果　9.4　與Matlab聯(lián)合仿真　　9.4.1　實例的示范作用　　9.4.2　實例介紹　　9.4.3　實例編制　　9.4.4　實例運行效果　9.5　TCP/IP協(xié)議棧二次開發(fā)實例——嫁接MAC協(xié)議　　9.5.1　實例的示范作用　　9.5.2　實例介紹　　9.5.3　實例編制　　9.5.4　實例運行效果　9.6　無線動畫類　　9.6.1　實例的示范作用　　9.6.2　實例介紹　　9.6.3　實例編制　　9.6.4　實際運行效果附錄A　ip_rte_v4.h的聲明修改附錄B　ip_dispatch進程模型的改動附錄C　manet_mgr模型的代碼改動附錄D　ip_higher_layer_ proto_reg_sup.h中的代碼改動附錄E　ip_rte_support.ex.c中的代碼改動附錄F　Radio.cpp文件內(nèi)容附錄G　FH_Phy進程模型函數(shù)塊代碼附錄H　結(jié)合Matlab仿真實例管道過程代碼內(nèi)容附錄I　Wireless_topo類代碼附錄J　Node類代碼附錄K　Anim.h文件內(nèi)容參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.模型接口描述屬性接口最復(fù)雜的方面就是接口描述，它與提升的內(nèi)部屬性相關(guān)。所有從內(nèi)部模塊（節(jié)點模型）或子模型（進程模型）提升的屬性，都在屬性接口重新分組。接口描述的作用就是在提升至下一級之前對這些屬性作一些改變，包括更名、屬性合并、繼承屬性特性等。其中最常用的就是更名，這允許屬性以更熟悉或適合模型用戶理解的名稱出現(xiàn)。（1）更名更名能在屬性的舊名稱和新名稱之間建立一個映射關(guān)系。當屬性被提升時，通常都會帶上所屬模塊或模型的名稱為前綴，以便形成唯一的名稱標識，但這會妨礙用戶的理解，所以常需要去掉前綴來簡化表達，屏蔽對用戶無意義的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。這就是這個關(guān)系存在的意義。當對屬性進行更名后，模型用戶通過用戶接口就只能看見新名稱。換句話說，當模型的實例對象被創(chuàng)建時，對象獲取屬性并使用新名稱呈現(xiàn)。然而，在模型內(nèi)部，屬性的舊名稱仍然可用。因此，在模型或模塊自身的上下文中，仍然使用舊名稱引用。這是由于在仿真中，仿真核心不能假設(shè)所有實體都知道自己存取的屬性被更名了，而且在模型定義后“修飾性”的更名可以不斷發(fā)生，所以無法在設(shè)計時就知道將被改成什么名稱，而只能使用定義時的名稱。為了支持在對屬性名稱進行更名的同時繼續(xù)使用舊有的模型，尤其是進程模型、鏈路模型及管道階段函數(shù)，仿真核心提供了根據(jù)模型實例的上下文使用原名或新名稱的能力。更名機制如圖3.5 所示。（2）繼承屬性特性當在屬性接口上定義屬性特性時，可以指定各成分的“繼承狀態(tài)”。“繼承狀態(tài)”指定了該屬性是否繼續(xù)使用原有的特性成分定義。由于各成分都擁有自己的“繼承狀態(tài)”，所以可以部分地繼承原有的屬性特性，或部分地替換原有的屬性特性。符號映射的繼承比其他的特性成分更復(fù)雜。Modeler允許逐符號地控制繼承，而不是繼承整個符號映射，甚至“是否允許其他值”這個特性也可以被繼承或更改。如果允許，則可以添加新的符號與對應(yīng)值的映射關(guān)系。這些符號被看做“新增”的符號，意味著它們將被附加到符號映射表中。原有符號映射表中的關(guān)系也可以被移除，這些符號是“被抑制”的符號。

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《OPNET Modeler仿真建模大解密》：理論與實踐兼?zhèn)洌靖拍钆c實際操作俱全，全面系統(tǒng)地梳理Modeler的相關(guān)知識，講解由淺入深，內(nèi)容翔實透徹，富于實用性和啟發(fā)性的復(fù)合型精編實例，是各階段使用者不可多得的參考資料。

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