wlan漫游性能研究與仿真

1、WLAN漫游性能研究與仿真封面摘要摘要隨著技術(shù)的發(fā)展，WLAN技術(shù)給人們的工作生活帶來(lái)了極大的便利，但是因?yàn)闊o(wú)線傳播的信號(hào)衰減問(wèn)題，WLAN的每個(gè)接入點(diǎn)覆蓋范圍有限，因此必須用到漫游技術(shù)，讓移動(dòng)終端可以在不同的接入點(diǎn)間漫游切換。WLAN漫游可以分為兩種，一種是在一個(gè)IP子網(wǎng)內(nèi)的鏈路層漫游，一種是在IP子網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)層漫游。本文對(duì)兩類漫游的理論以及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，對(duì)比分析了不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并且利用OPNET搭建了WLAN網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)鏈路層漫游進(jìn)行了仿真，分析其性能。經(jīng)過(guò)理論分析與OPNET仿真表明，鏈路層漫游在發(fā)生切換時(shí)，會(huì)短暫地影響網(wǎng)絡(luò)性能，完成之后，網(wǎng)絡(luò)性能幾乎不受影響。網(wǎng)絡(luò)層漫游在漫游

2、發(fā)生切換與漫游成功后，都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載造成一定影響。關(guān)鍵詞： WLAN 漫游 鏈路層 OPNET 網(wǎng)絡(luò)性能AbstractWith the development of technology, WLAN technology brings great convenience in peoples work and life. However, due to the wireless transmission of signal attenuation problems, WLAN access point has limited coverage area. The roaming techn

3、ology that allows mobile terminal can roam between different access points to switch.WLAN roaming can be divided into two types: one is a link layer IP subnet roaming, another is in between the network layer IP subnet roaming.In this paper, two types of roaming theory and method research, comparativ

4、e analysis of the advantages and disadvantages of different technologies, and build a WLAN network using the OPNET model, the link layer roaming for simulation, analysis of its performance.Through theoretical analysis and OPNET simulation, we find that the roam in the link layer will briefly affect

5、network performance. When it is finished, network performance is almost unaffected. Network layer roaming has effect on the performance of networks not only at switching point but also after the success of switching.Key Words: WLAN, roaming, link layer, OPNET, network performanceIV目錄目錄WLAN漫游性能研究與仿真1

6、摘要IAbstractII目錄III第1章 緒論11.1 研究背景與研究意義11.2 研究?jī)?nèi)容與本文結(jié)構(gòu)1第2章 WLAN標(biāo)準(zhǔn)與WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)22.1 IEEE802.11系列協(xié)議22.2 WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3第3章 WLAN漫游分析53.1 鏈路層漫游53.2 網(wǎng)絡(luò)層漫游8第4章 OPNET概述114.1 OPNET簡(jiǎn)介114.2 opnet建模17第5章 基于OPNET的WLAN漫游仿真195.1 輸入接口195.2 輸出接口215.3 Wlan網(wǎng)絡(luò)建模方法215.4 WLAN模型分析295.5 WLAN漫游的建模與仿真30第6章 總結(jié)34第7章 參考文獻(xiàn)35第8章 致謝36第一章 緒論第

7、1章 緒論1.1 研究背景與研究意義Wlan(wireless local area network)，中文名稱是無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，是一種利用無(wú)線信道在空中傳遞信息的技術(shù)。其技術(shù)源頭可以追溯到上世紀(jì)中期，美國(guó)軍方利用無(wú)線信號(hào)來(lái)傳輸資料的技術(shù)。無(wú)線局域網(wǎng)的正式誕生應(yīng)該是夏威夷大學(xué)研究建立的無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)ALOHANET，這一網(wǎng)絡(luò)包含了7臺(tái)終端計(jì)算機(jī)。123如今，隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，WLAN作為一種便捷的數(shù)據(jù)傳輸方式，在許多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它采用無(wú)線射頻信號(hào)，解決了有線局域網(wǎng)中在使用的過(guò)程中受到的雙絞線的約束，讓用戶可以自由移動(dòng)，輕松方便的享受網(wǎng)絡(luò)資源的服務(wù)。另一方面，無(wú)線局域網(wǎng)的無(wú)需布

8、線，成本低，部署簡(jiǎn)單。由于這些優(yōu)越性，WLAN受到了各方面的廣泛研究。3WLAN通過(guò)無(wú)線連接的方式，給人們的生活提供了極大的便捷。但是由于無(wú)線射頻信號(hào)隨著距離增加而會(huì)發(fā)送迅速衰減的特性，每一個(gè)WLAN的信號(hào)接入點(diǎn)，即AP（Acess Point，將在第2章中詳細(xì)介紹）都有一定的覆蓋范圍，一但我們的無(wú)線上網(wǎng)設(shè)備離開(kāi)了這一范圍，就會(huì)導(dǎo)致連接斷開(kāi)。如果有足夠多的AP覆蓋了相鄰近的區(qū)域，并且采用了WLAN漫游技術(shù)，便可以在離開(kāi)一個(gè)AP的覆蓋范圍時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入另一個(gè)AP的覆蓋范圍，以保證當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不會(huì)中斷。但是，當(dāng)在不同的AP之間漫游時(shí)，需要有一系列的步驟，這會(huì)對(duì)當(dāng)前WLAN網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、延時(shí)等產(chǎn)生影

9、響。1.2 研究?jī)?nèi)容與本文結(jié)構(gòu)本文主要針對(duì)多種類型和技術(shù)的WLAN的漫游技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并且采用OPNET仿真軟件，對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)性能以及發(fā)生漫游行為時(shí)的性能變化進(jìn)行仿真與研究。38第二章 WLAN標(biāo)準(zhǔn)與WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第2章 WLAN標(biāo)準(zhǔn)與WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)IEEE與1990年開(kāi)始著手制定WLAN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終制定的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)得到了廣泛運(yùn)用。之后，一些系列802.11協(xié)議被制定，這些協(xié)議的修訂目的有的是為了提高無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸速率，有的是為了提高無(wú)線局域網(wǎng)的安全性能。342.1 IEEE802.11系列協(xié)議IEEE802.11系列協(xié)議，定義了物理層和媒體訪問(wèn)控制（MAC）規(guī)

10、范，具有更好的開(kāi)放性，物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制方式，定義了兩種RF傳輸方式和一種紅外線傳輸方式。IEEE802.11的介質(zhì)訪問(wèn)控制（Media Access Control）采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)協(xié)議，其傳輸方式類似于IEEE802.3的以太網(wǎng)協(xié)議 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)，但是在物理層做了一定的修改，這是因?yàn)闊o(wú)線局域網(wǎng)了所處的信號(hào)環(huán)境較差，噪聲較多，因此需要修改，以順利傳輸數(shù)據(jù)。IEEE 80

11、2.11主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無(wú)線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)訪問(wèn)，速率最高只能達(dá)到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需求，所以IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)被新的IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)取代了。2.2 WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)WLAN網(wǎng)絡(luò)最通用的邏輯功能模型，由用戶端（STA）、無(wú)線接入點(diǎn)（AP）、無(wú)線接入器（AC）、Portal服務(wù)器組成。STA（如筆記本電腦、手機(jī)等設(shè)備）通過(guò)控制接口接入AP，AP通過(guò)IEEE802.3的協(xié)議與AC通信。AC是WLAN接入網(wǎng)與IP城域網(wǎng)直接的網(wǎng)關(guān)。Portal服務(wù)器是用于門戶網(wǎng)站推送的實(shí)體，并在特定情況下輔助完成認(rèn)證等功能

12、。34STA站點(diǎn)，STA在WLAN網(wǎng)絡(luò)中通常作為用戶終端，它具有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口的終端設(shè)備，可以是固定的，也可以是移動(dòng)的。無(wú)線接入點(diǎn)（AP： Access Point）：AP設(shè)備處于WLAN網(wǎng)絡(luò)的末端，是WLAN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的小型無(wú)線基站設(shè)備，通過(guò)802.11系列協(xié)議與用戶終端的進(jìn)行無(wú)線接入。無(wú)線接入控制器（AC：Access Controler）：在無(wú)線局域網(wǎng)和外部網(wǎng)之間充當(dāng)網(wǎng)關(guān)功能。AC將來(lái)自不同的AP的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，隨后與Internet相連。AC支持用戶安全控制、業(yè)務(wù)控制、計(jì)費(fèi)信息采集以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中，WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以分為BSS和ESS。BSS：WLAN的一個(gè)

13、基本構(gòu)件稱為BSS（基本服務(wù)集），BSS是有一系列可以互相通信的STA組成的。一個(gè)IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)至少包含一個(gè)基本服務(wù)子集。BSS又可以分為獨(dú)立基本服務(wù)子集和架構(gòu)基本服務(wù)子集。如果基本服務(wù)子集之間的所有STA可以直接互相通信而不與有線網(wǎng)絡(luò)連接，我們稱它為獨(dú)立基本服務(wù)子集（Independent BSS）IBSS的典型代表是自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))，它構(gòu)成簡(jiǎn)單、規(guī)模小，而且源于目的節(jié)點(diǎn)之間只有一跳。如果BSS包含一個(gè)接入點(diǎn)，則稱為“架構(gòu)BSS”，意味著他可以作為更大網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分。在一個(gè)架構(gòu)BSS中，所有移動(dòng)站與AP進(jìn)行通信，AP既可以作為無(wú)線子網(wǎng)通向有線網(wǎng)絡(luò)的入口設(shè)備，

14、又可以作為本地?zé)o線子網(wǎng)路由器交換設(shè)備。擴(kuò)展服務(wù)子集（Extended Service Set ESS）一個(gè)ESS由多個(gè)架構(gòu)BSS組成，而每個(gè)架構(gòu)BSS都含有一個(gè)AP，這些AP就成為從一個(gè)BSS通向另一個(gè)BSS的橋梁。同時(shí)AP也可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給無(wú)線局域網(wǎng)的主干分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。BSS由一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)AP以及其他管理的無(wú)線工作站構(gòu)成。AP提供一個(gè)覆蓋區(qū)域，使得BSS中的站點(diǎn)保持充分的連接，在任何時(shí)候，任何無(wú)線工作站都與該AP關(guān)聯(lián)。一個(gè)站點(diǎn)可以在BSS內(nèi)自由移動(dòng)，然而由于無(wú)線電波在傳播過(guò)程中會(huì)不斷衰減，WLAN的覆蓋范圍有限，如果它離開(kāi)了BSS區(qū)域，就不能夠直接與其他站點(diǎn)建立連接了。擴(kuò)展服務(wù)器（ESS）

15、是指由多個(gè)AP以及連接它們的分布式系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于高層協(xié)議（比如IP）來(lái)說(shuō)，一個(gè)ESS就是一個(gè)IP子網(wǎng)、一般情況下，再IP網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)接入某一子網(wǎng)的個(gè)人電腦移動(dòng)到其他子網(wǎng)覆蓋的區(qū)域時(shí)，如果不及時(shí)轉(zhuǎn)換為包含新網(wǎng)址在內(nèi)的IP地址的話，那么IP數(shù)據(jù)包就無(wú)法到達(dá)個(gè)人電腦。如果一邊使用WLAN接入服務(wù)，一邊移動(dòng)接入位置，那么一旦個(gè)人電腦超越子網(wǎng)的覆蓋范圍，就會(huì)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行通信。第三章 WLAN漫游分析第3章 WLAN漫游分析在WLAN環(huán)境中，存在著兩種不同層次的漫游行為：鏈路層漫游和網(wǎng)絡(luò)層漫游。鏈路層漫游是指移動(dòng)站點(diǎn)在同一IP子網(wǎng)內(nèi)漫游，這種漫游稱為散步、切換，由于這種移動(dòng)行為僅涉及到移動(dòng)站點(diǎn)和

16、AP，所以可以通過(guò)在AP協(xié)議棧中引入IAPP（inter access point protocol）協(xié)議來(lái)支持。網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在不同IP子網(wǎng)間的移動(dòng)，也稱為網(wǎng)絡(luò)層漫游。43.1 鏈路層漫游鏈路層漫游可以分為如下幾個(gè)階段：1、 切換觸發(fā)階段2、 掃描階段3、 安全認(rèn)證階段4、 重關(guān)聯(lián)階段1、切換觸發(fā)階段切換觸發(fā)階段是指STA根據(jù)自己當(dāng)前的鏈路情況，如信號(hào)強(qiáng)度、信噪比、丟失beacon幀數(shù)等來(lái)判斷當(dāng)前鏈路的質(zhì)量。目前市面上的WLAN移動(dòng)終端設(shè)備一般都是根據(jù)丟失beacon幀數(shù)來(lái)發(fā)起切換的。其機(jī)制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：預(yù)設(shè)一個(gè)丟失beacon幀數(shù)的門限值，當(dāng)移動(dòng)終端當(dāng)前鏈路丟失的beacon數(shù)目超

17、過(guò)該數(shù)值之后，觸發(fā)即被切換。在802.11協(xié)議中，切換觸發(fā)階段的延時(shí)不在切換時(shí)延的考慮范圍之內(nèi)，但是切換觸發(fā)機(jī)制的選擇必然會(huì)影響到整個(gè)切換的最終效果。但是，相比于對(duì)信號(hào)強(qiáng)度、信噪比等信息的檢測(cè)，該技術(shù)的切換延時(shí)比較大，因?yàn)槊總€(gè)AP廣播beacon消息的間隔周期是100ms，而根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的beacon幀門限值一般為8，也就是切換觸發(fā)的延時(shí)將達(dá)到800ms。2、掃描當(dāng)切換被觸發(fā)后，STA需要掃描所有信道以獲得可用的AP信息，并根據(jù)某種策略選擇性能最佳的AP作為其切換的目標(biāo)AP。基于802.11協(xié)議的WLAN中，掃描有以下兩種方式：（1）主動(dòng)掃描：STA廣播一個(gè)探尋幀，位于這個(gè)STA無(wú)線信號(hào)覆

18、蓋范圍內(nèi)的任何一個(gè)AP都會(huì)用一個(gè)探尋響應(yīng)幀來(lái)響應(yīng)STA。主動(dòng)掃描允許STA在沒(méi)有接收到AP發(fā)出的信標(biāo)幀的情況下，連接到位于其覆蓋范圍內(nèi)的AP；（2）被動(dòng)掃描：AP定期廣播一個(gè)被稱為信標(biāo)的信號(hào)，無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的任何一個(gè)STA可以通過(guò)這個(gè)信號(hào)來(lái)發(fā)現(xiàn)訪問(wèn)點(diǎn)，并確定它的信號(hào)強(qiáng)度。STA可能會(huì)接收到來(lái)自多個(gè)AP的信號(hào)，AP的信標(biāo)包含了該AP的相關(guān)信息，如服務(wù)集標(biāo)識(shí)符（SSID）、數(shù)據(jù)傳輸速率等。被動(dòng)掃描是基于IEEE 802.11協(xié)議的WLAN默認(rèn)的掃描方式。但是被動(dòng)掃描的切換速度要慢于主動(dòng)掃描。3、認(rèn)證在成功的完成了掃描階段，確定目標(biāo)AP之后，移動(dòng)終端就向新的AP發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求。認(rèn)證方式包括：開(kāi)放式

19、系統(tǒng)認(rèn)證、預(yù)共享密鑰認(rèn)證方式、WPA、WPA2等。認(rèn)證階段實(shí)際上是STA、AP以及認(rèn)證服務(wù)器三方參與的認(rèn)證請(qǐng)求與認(rèn)證響應(yīng)的交互過(guò)程。4、重關(guān)聯(lián)認(rèn)證結(jié)束后，STA會(huì)發(fā)送一個(gè)重關(guān)聯(lián)請(qǐng)求給新的AP。新的AP收到請(qǐng)求后，利用IAPP協(xié)議，從舊的AP獲取該STA的相關(guān)信息，然后回復(fù)一個(gè)重關(guān)聯(lián)確認(rèn)給STA，至此，切換過(guò)程結(jié)束。3.1.1 重關(guān)聯(lián)與IAPP重關(guān)聯(lián)的過(guò)程有5個(gè)步驟：l STA向新AP發(fā)送重關(guān)聯(lián)請(qǐng)求幀。重關(guān)聯(lián)幀的內(nèi)容與關(guān)聯(lián)幀相似，唯一不同的是重關(guān)聯(lián)幀包含舊AP的地址。新AP必須與舊AP通信以確定前一個(gè)關(guān)聯(lián)確實(shí)存在。如果新AP不能驗(yàn)證該STA通過(guò)舊AP的認(rèn)證，新AP會(huì)發(fā)送解認(rèn)證幀來(lái)終止這個(gè)過(guò)程。l

20、 新AP處理重關(guān)聯(lián)請(qǐng)求幀，處理重關(guān)聯(lián)請(qǐng)求幀的過(guò)程與處理關(guān)聯(lián)幀的過(guò)程相似。重關(guān)聯(lián)請(qǐng)求有兩種結(jié)果，成功時(shí)新AP會(huì)回復(fù)Status Code 0和AID（關(guān)聯(lián)號(hào)，關(guān)聯(lián)成功時(shí)有AP分配給STA），失敗時(shí)新AP只會(huì)回復(fù)Status Code，并且終止重關(guān)聯(lián)過(guò)程l 新AP與舊AP協(xié)商來(lái)完成重關(guān)聯(lián)過(guò)程。協(xié)商的內(nèi)容在IAPP協(xié)議中規(guī)定。l 舊AP將為這個(gè)STA緩存的幀發(fā)送到新AP上。這個(gè)過(guò)程遵循兩個(gè)原則：任何緩存在舊AP上的幀能夠發(fā)送到新AP上，并且能夠轉(zhuǎn)發(fā)給STA。舊AP要停止與STA關(guān)聯(lián)，同一時(shí)刻一個(gè)STA只能與一個(gè)AP關(guān)聯(lián)。l 新AP開(kāi)始為這個(gè)STA處理幀。當(dāng)新AP收到一個(gè)發(fā)給這個(gè)STA的幀時(shí)，這一幀就

21、會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線媒介或是緩存在新AP上。IAPPIAPP是為了實(shí)現(xiàn)在同一網(wǎng)段上多AP之間的漫游功能，AP之間進(jìn)行通信和交換切換信息的協(xié)議，它的主要功能便是便于擴(kuò)展服務(wù)集ESS的創(chuàng)建和維護(hù)，支持802.11移動(dòng)站點(diǎn)在AP間的移動(dòng)，保證每個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)在確定時(shí)刻與AP間只有一個(gè)連接關(guān)系。協(xié)議規(guī)定了由STA、多個(gè)AP、DS、AC以及RADIUS服務(wù)器組成的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)ESS下不同AP之間的切換功能。當(dāng)因?yàn)闊o(wú)線鏈路的原因STA需要發(fā)生切換時(shí)，在于新的AP進(jìn)行正常通信之前，必須與新的AP進(jìn)行重新認(rèn)證與重新關(guān)聯(lián)。IAPP協(xié)議是一個(gè)應(yīng)用在IP層之上的高層協(xié)議，為了保證AP之間安全通信，支持IAPP協(xié)議的AP

22、應(yīng)當(dāng)向RADIUS服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)，建立AP之間的安全通信連接。AP與RADIUS之間的交互信息包括AP和BSSID到IP地址直接的映射，RADIUS向AP發(fā)送密鑰以保證AP之間的安全通信。當(dāng)STA需要切換時(shí)，需要向新AP發(fā)出關(guān)聯(lián)或者重關(guān)聯(lián)消息，AP應(yīng)與RADIUS服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)新AP BSSID與IP地址的映射，并且RADIUS服務(wù)器向AP發(fā)送相應(yīng)的密鑰。由于每次切換時(shí)AP都需要與RADIUS服務(wù)器進(jìn)行消息交換，因此發(fā)送切換的時(shí)延比較長(zhǎng)。3.2 網(wǎng)絡(luò)層漫游針對(duì)漫游的常見(jiàn)的解決方案有移動(dòng)IP和SIP兩種，下面將分別介紹：53.2.1 基于移動(dòng)IP的WLAN漫游技術(shù)移動(dòng)IP就是指在IP網(wǎng)絡(luò)上

23、的多個(gè)區(qū)域均可使用同一IP地址的技術(shù)，它是通過(guò)使用被稱為家鄉(xiāng)代理（HA）和外地代理（FA）的特殊路由器，對(duì)終端所處位置的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是目前解決WLAN漫游的常用機(jī)制。移動(dòng)IP 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)層上解決了移動(dòng)接入問(wèn)題。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采用固定IP 地址，在IP 子網(wǎng)間切換時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)無(wú)需改變IP 地址，通信也不會(huì)中斷。WLAN中移動(dòng)IP 的工作機(jī)制簡(jiǎn)述如下：HA和FA定期廣播“代理公告”，公告中帶有它們的地址信息。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)收到“代理公告”后，把其中的地址信息與自己的IP地址進(jìn)行比較，判斷自己是連接在本地網(wǎng)絡(luò)還是已經(jīng)移動(dòng)到外地。如果移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)移動(dòng)到了外地網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，F(xiàn)A為其分配一個(gè)轉(zhuǎn)交地址（C

24、OA），移動(dòng)站點(diǎn)（STA）獲得了轉(zhuǎn)交地址后通過(guò)FA向HA發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求信息，將其轉(zhuǎn)交地址告知HA。這時(shí)，與STA通信的對(duì)端主機(jī)仍將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送到STA的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，HA截獲發(fā)往STA的報(bào)文，然后根據(jù)STA注冊(cè)的轉(zhuǎn)交地址，通過(guò)隧道將封裝后的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給FA，在隧道的終點(diǎn)處，F(xiàn)A通過(guò)解封裝過(guò)程將原始報(bào)文提取出來(lái)，然后投遞給STA。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)返回家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接注冊(cè)到家鄉(xiāng)代理完成注銷。注銷之后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就像固定節(jié)點(diǎn)一樣工作。移動(dòng)IP技術(shù)可以較好地解決WLAN的漫游問(wèn)題，已經(jīng)有了比較成熟的應(yīng)用，然而它依然有不足之處。在上述過(guò)程中，通信主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包要先傳到HA，然后使用隧道技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給FA，最后到達(dá)移動(dòng)主機(jī)

25、。這樣不但需要復(fù)雜的軟硬件體系支撐移動(dòng)IP，更重要的是數(shù)據(jù)包不是直接交給FA而是通過(guò)HA 轉(zhuǎn)交給FA，形成了不必要的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，這就是所謂的“三角路由”。3.2.2 基于SIP的WLAN漫游技術(shù)會(huì)話初始化協(xié)議SIP，是用于在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多媒體會(huì)話的建立、修改和刪除的應(yīng)用層控制協(xié)議，SIP能夠定位一個(gè)用戶，并傳送一個(gè)對(duì)象到用戶的當(dāng)前位置。SIP使用SIP URL來(lái)描述一個(gè)SIP用戶的地址。SIP的注冊(cè)機(jī)制可以看作是移動(dòng)IP注冊(cè)機(jī)制在應(yīng)用層中的等同體，不過(guò)SIP綁定的是一個(gè)用戶級(jí)的標(biāo)識(shí)符（即URL）到一個(gè)臨時(shí)的IP地址或主機(jī)名，而不是永久的家鄉(xiāng)IP地址?；赟IP的WLAN漫游需要兩個(gè)SIP代理的

26、支持，分別位于客戶端和服務(wù)器所在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。來(lái)自客戶端網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話請(qǐng)求被定向到服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中的代理，該代理使用域名服務(wù)器把收到的被叫地址（形如USERDOMAIN）翻譯為IP地址，然后把IP地址返回客戶端。WLAN中SIP的工作機(jī)制分為會(huì)話前移動(dòng)與會(huì)話中移動(dòng)兩種情況。如果移動(dòng)主機(jī)在會(huì)話前移動(dòng)，只要把每次會(huì)話前所獲得的新IP地址向它的家鄉(xiāng)注冊(cè)服務(wù)器重新注冊(cè)即可，困難之處在于應(yīng)用層需要有檢測(cè)IP地址改變的能力。假定移動(dòng)主機(jī)屬于某個(gè)家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有一臺(tái)SIP服務(wù)器（這里指重定向服務(wù)器），每次移動(dòng)主機(jī)改變位置時(shí)都要向它發(fā)送注冊(cè)信息。這一點(diǎn)和移動(dòng)IP中的家鄉(xiāng)代理注冊(cè)類似，但是這里移動(dòng)主機(jī)并不需要一個(gè)

27、靜態(tài)分配的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)的IP地址。當(dāng)通信主機(jī)發(fā)送一個(gè)INVITE請(qǐng)求給移動(dòng)主機(jī)時(shí)，重定向服務(wù)器就可以找到移動(dòng)主機(jī)的位置信息并將該INVITE請(qǐng)求重定向到那里。如果移動(dòng)主機(jī)在會(huì)話中移動(dòng)，它必須發(fā)送一個(gè)新的INVITE（re-INVITE）請(qǐng)求到通信主機(jī)，并且這個(gè)請(qǐng)求要使用原來(lái)會(huì)話建立時(shí)同樣的呼叫標(biāo)識(shí)符，它必須將新的IP地址置于SIP請(qǐng)求的Contact域中，以此來(lái)告訴通信主機(jī)將以后的SIP消息發(fā)送到哪里。為了重定向數(shù)據(jù)流，它在SDP域中指出新的地址用作傳送地址。SIP對(duì)移動(dòng)性有較好的支持，應(yīng)用層移動(dòng)性可以部分代替和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)性，基于SIP的移動(dòng)性比移動(dòng)IP更適于實(shí)時(shí)的移動(dòng)通信；此外，基于SIP的

28、移動(dòng)性沒(méi)有改變移動(dòng)主機(jī)的IP協(xié)議棧，而且屬于應(yīng)用層，更加容易部署，也支持更為通用的移動(dòng)應(yīng)用。但是SIP對(duì)移動(dòng)性的支持也有嚴(yán)重的不足之處，因?yàn)镾IP不支持TCP連接，基于SIP的移動(dòng)性管理機(jī)制只適用于運(yùn)行在RTP/UDP之上的實(shí)時(shí)通信。第四章 OPNET概述第4章 OPNET概述4.1 OPNET簡(jiǎn)介674.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) OPNET是一個(gè)款通信方面的仿真軟件。OPNET軟件包主要由三個(gè)模塊組成： ItDecisionGuru 適合最終用戶，它只有仿真、分析功能。 Modeler 在ItDecisionGuru基礎(chǔ)上增加了建庫(kù)功能。 Modeler/radio 在Modeler上又增加了對(duì)移動(dòng)

29、通信和衛(wèi)星通信的支持。 ITDecisionGuru、Modeler、Modeler/Radio，這三個(gè)模塊并非相互獨(dú)立，而是層層嵌套的，采用同一用戶界面。 4.1.2 顯著特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)仿真能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供可靠的定量依據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)能夠迅速地建立起現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的模型，并能夠方便地修改模型并進(jìn)行仿真， 這使得網(wǎng)絡(luò)仿真非常適用于預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的性能，回答WHATIF這樣的問(wèn)題。例如： 如果網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，骨干中繼鏈路帶寬需要擴(kuò)大多少？ 如果網(wǎng)絡(luò)上增設(shè)新的業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有什么影響？網(wǎng)絡(luò)上的哪些鏈路或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要 升級(jí)和改造？ 如果網(wǎng)絡(luò)擬采用新的技術(shù)升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)有多大幅度的改善？這種改善與投入相比

30、是否值得？同時(shí)新技術(shù)的引進(jìn)是否會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響？ 網(wǎng)絡(luò)仿真能夠驗(yàn)證實(shí)際方案或比較多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案，它們往往是各有優(yōu)缺點(diǎn)，很難作 出正確的選擇，因此如何進(jìn)行科學(xué)的比較和取舍往往是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者們感到頭疼的事。網(wǎng) 絡(luò)仿真能夠通過(guò)為不同的設(shè)計(jì)方案建立模型，進(jìn)行模擬，獲取定量的網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù) ，為方案的驗(yàn)證和比較提供可靠的依據(jù)。這里所指的設(shè)計(jì)方案可以是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路 由設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)配置等等。 涵蓋功能 OPNET能夠準(zhǔn)確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，在網(wǎng)絡(luò)模型中的任意位置都可以插入標(biāo) 準(zhǔn)的或用戶指定的探頭，以采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)探頭得到的仿真輸出可以以

31、圖形 化顯示、數(shù)字方式觀察、或者輸出到第三方的軟件包去。此外，一系列仿真運(yùn)行的結(jié)果 被自動(dòng)整理到一個(gè)單一的OPNET輸出文件中，以便于比較分析（比如相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的端 對(duì)端延遲）。 OPNET由廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)模塊有：x.25、ATM、FDDI、Frame Relay、Ethernet（10M 、100M、1000M）、Token Ring、TCP/IP、UDP、RIP、OSPF、LAPB、TP4、DQDB、HSSB、 J1850、STB、CATV、SNA、AMPS、VSAT、circuit switching、client-sever等。 第三方提供的庫(kù)模塊有：地形仿真庫(kù)、大氣仿真庫(kù)、SUN

32、網(wǎng)管接口、HP網(wǎng)管接口等。 OPNET允許用戶使用FSM（有限狀態(tài)機(jī)）開(kāi)發(fā)自己的協(xié)議，并提供了豐富的C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù) 。OPNET還提供EMA（外部模塊訪問(wèn)）接口，方便用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 OPNET支持面向?qū)ο蟮恼{(diào)試。對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?jié)點(diǎn)/設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、過(guò)程邏輯（狀態(tài)機(jī) ）、傳輸?shù)炔煌瑢哟蔚?、不同類型的模型，都有專門的、符合人們習(xí)慣的工具來(lái)進(jìn)行編 輯和瀏覽，而不象某些軟件那樣從上到下全部用框圖表示。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家（HP、Cisco、3Com、Xylan等）提供的模型參數(shù)全部基于哈佛測(cè)試實(shí)驗(yàn)室（Harvard test lab）的測(cè)試結(jié)果。 OPNET可運(yùn)行在SUN、HP、Windows NT等多種工

33、作站平臺(tái)上。 到目前為止，全球已有多個(gè)單位采用OPNET技術(shù)，用于通信網(wǎng)絡(luò)研究開(kāi)發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃， 市場(chǎng)分布包括電信、軍事、航天航空、系統(tǒng)集成、咨詢服務(wù)、大學(xué)、行政機(jī)關(guān)等。 4.1.3 OPNET仿真模型庫(kù) OPNET 仿真模型庫(kù)為客戶提供了一系列的仿真模型。在這些仿真模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的仿真。OPNET仿真模型庫(kù)與其網(wǎng)絡(luò)仿真引擎（OPNET Modeler，ITGuru, Applicat ion DecisionGuru等）是分離的。這種設(shè)計(jì)方式方便了模型的修改、升級(jí)。OPNET的專業(yè) 部門負(fù)責(zé)對(duì)模型庫(kù)進(jìn)行及時(shí)更新。同時(shí)，客戶還可以根據(jù)自己的要求定制模型。OPNET提供的仿真模型庫(kù)分成

34、兩類： 標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)：標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)可以滿足大部分客戶的需求。通常，在OPNET的核心產(chǎn)品（Mod eler, ITGuru, Application DecidisionGuru）中，已經(jīng)包括了標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)。因此，購(gòu)買了OPNET和新產(chǎn)品的客戶不需要額外付費(fèi)就可以得到它們。標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)分成下述幾類： 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 路由協(xié)議 傳輸層協(xié)議 物理層 實(shí)用程序 綜合仿真目標(biāo) 應(yīng)用層 無(wú)線模型 廠商設(shè)備模型 特殊模型庫(kù)：特殊模型庫(kù)是針對(duì)客戶的特殊需求或新的技術(shù)或某個(gè)廠商專有技術(shù)而提供 的模型庫(kù)。特殊模型庫(kù)必須額外收費(fèi)。目前，特殊模型庫(kù)包括下述幾種模型： IP多目廣播模型 基于電路交換模型 多協(xié)議標(biāo)簽交換模

35、型 通用移動(dòng)電信系統(tǒng)模型 私有網(wǎng)間接口模型 4.1.4 OPNET分析環(huán)境 客戶-服務(wù)器 客戶/服務(wù)器模型帶有多種應(yīng)用類型（電子郵件、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件傳輸、超文本傳輸協(xié)議、遠(yuǎn)程登陸、視頻會(huì)議等），統(tǒng)計(jì)分析包括處理器、磁盤使用情況、對(duì)等協(xié)議延遲、事件響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、服務(wù)器儲(chǔ)備等。 電路交換 電路交換網(wǎng)絡(luò)（最低費(fèi)用路由）統(tǒng)計(jì)分析由活動(dòng)呼叫次數(shù)、分組呼叫次數(shù)、服務(wù)等級(jí)、業(yè)務(wù)運(yùn)載量、業(yè)務(wù)流（厄朗）。 SimFusion 該技術(shù)直接使用從HP OpenView、HP NetMetrix、Network General Sniffer等工具捕獲 的外部數(shù)據(jù)自動(dòng)生成OPNET網(wǎng)絡(luò)模型。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用增減時(shí)，

36、你的OPNET網(wǎng)絡(luò)模型也自動(dòng)隨之改變。 應(yīng)用特定模型 設(shè)備模型 網(wǎng)橋、集成器、路由器/網(wǎng)關(guān)、工作站/服務(wù)器、交換機(jī) 排隊(duì)服務(wù)規(guī)范 。 先進(jìn)先出FIFO 。 后進(jìn)先出LIFO 。 優(yōu)先的非搶先排隊(duì) 。 最短作業(yè)優(yōu)先 。 單服務(wù)器的搶先與恢復(fù) 。 多服務(wù)器的搶先與恢復(fù) 。 并行包服務(wù)（不分先后的）使用工具/接口 。DTED地圖轉(zhuǎn)換程序 。STK衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)換程序 。用戶報(bào)告生成程序 業(yè)務(wù)源 突發(fā)的、正本、固定位率、可變位率 連接模型 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、總線、射頻（廣播）、用戶定義（比如：光學(xué)的） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)例子 。 ATM主干網(wǎng)上的TCP/IP 。 超過(guò)AAL5的帶突發(fā)源的ATM WAN 。 帶失敗/恢復(fù)分析的

37、動(dòng)態(tài)路由 。 帶管道總線的ATM WAN 。 動(dòng)態(tài)分布的路由（貝爾曼-福特適應(yīng)） 。 線性光波網(wǎng)絡(luò)中的錯(cuò)誤定位 射頻例子 。 軍隊(duì)20000個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò) 。 低軌衛(wèi)星與地球站的連接 。 子網(wǎng)之間的TDMA衛(wèi)星連接 。 海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò) 。 子網(wǎng)請(qǐng)求訪問(wèn)（DA）-TDMA通信連接 。 時(shí)間分片的Aloha網(wǎng)絡(luò) 。 射頻以太網(wǎng)：802.3的射頻連接 。 RF干擾器 。 偵察衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò) 。 射頻連接比較（Aloha、siotted Aloha、CSMA） 。 無(wú)線ATM 提供設(shè)備模型的廠家有 3COM ACC Bay Networks Bytex Cisco CrossComm Grand Jun

38、ction HP Lannet Novell Proteon Retix UB Networks xylan 4.2 opnet建模對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和管理，一般分為3 個(gè)階段：第1 階段為設(shè)計(jì)階段，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，協(xié)議的設(shè)計(jì)和配置以及網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇；第2 階段為發(fā)布階段，設(shè)計(jì)出的網(wǎng)絡(luò)能夠具有一定性能，如吞吐率、響應(yīng)時(shí)間等等；第3 階段為實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的故障診斷、排錯(cuò)和升級(jí)優(yōu)化。而OPNET公司的整個(gè)產(chǎn)品線正好能面向網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的不同階段，即可以作網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，也可以作為發(fā)布網(wǎng)絡(luò)性能的依據(jù)，還可以作為已投入運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和故障診斷工具。OPNET公司也是當(dāng)前業(yè)界智能化網(wǎng)絡(luò)管理分析解決方案的

39、主要提供商。OPNET公司的第一個(gè)商用化產(chǎn)品為Modeler，在此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出了其他產(chǎn)品，使得其產(chǎn)品得種類更加豐富。目前OPNET公司得產(chǎn)品線除了Modeler外，還包括ITGuru、SPGuru、OPNET Development Kit以及WDMGuru。不同的產(chǎn)品面向的客戶群也不一樣。 Modeler主要面向研發(fā)，其宗旨是為了“Accelerating Network R&D （加速網(wǎng)絡(luò)研發(fā)） ITGuru可以用于大中型企業(yè)，做智能化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理； SPGuru相對(duì)ITGuru在功能上更加強(qiáng)大，內(nèi)嵌了更多的OPNET附加功能模塊，包括流分析模塊、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)生模塊、多提供商導(dǎo)入模塊

40、、MPLS模塊，使得SPGuru成為電信運(yùn)營(yíng)商量身定做的智能化網(wǎng)絡(luò)管理、規(guī)劃以及優(yōu)化的平臺(tái)；WDMGuru是面向光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商，為其提供了管理WDM光纖網(wǎng)絡(luò)，并為測(cè)試產(chǎn)品提供了一個(gè)虛擬的光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。OPNET開(kāi)發(fā)包（ODK ，OPNET Development Kit）和NetBizODK 是一個(gè)更底層的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其中ODK 為開(kāi)發(fā)時(shí)環(huán)境，NetBiz 為運(yùn)行時(shí)環(huán)境，可以用于設(shè)計(jì)用戶自定制的解決方案，定制用戶的界面，并且ODK 提供了大量的函數(shù)，用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和規(guī)劃。OPNET主要被大型通信設(shè)備制造商（如3Com、Cisco、Nortel Network、Lucent ）、大中型企

41、業(yè)（如BOEING、Daimler、Benz等）、電信運(yùn)營(yíng)商（如AT&T、NTT DoCoMo 、France Telecom 等）、軍方和政府方的研發(fā)機(jī)構(gòu)、大專院校等客戶應(yīng)用。OPNET Modeler 采用層次化的網(wǎng)絡(luò)模型。使用無(wú)限嵌套的子網(wǎng)來(lái)建立復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單明了的建模方法。Modeler建模過(guò)程分為3 個(gè)層次：過(guò)程（process）層次、節(jié)點(diǎn)（Node）層次以及網(wǎng)絡(luò)（Network ）層次。在過(guò)程層次模擬單個(gè)對(duì)象的行為，在節(jié)點(diǎn)層次中將其互連成設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層次中將這些設(shè)備互連組成網(wǎng)絡(luò)。幾個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景組成“項(xiàng)目”，用以比較不同的設(shè)計(jì)方案。這也是Modeler建模的重要機(jī)制，這

42、種機(jī)制有利于項(xiàng)目的管理和分工。Opnet的建模方法：確定模型需要解決的問(wèn)題，創(chuàng)建原始模型。驗(yàn)證模型，以獲得一定的“ 等同性。增強(qiáng)模型，修改模型，以解答未來(lái)的問(wèn)題。設(shè)置仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真，查看分析。第五章 基于OPNET的WLAN漫游仿真第5章 基于OPNET的WLAN漫游仿真本章將利用OPNET內(nèi)的WLAN模型搭建WLAN仿真環(huán)境。搭建中，可以對(duì)WLAN模型的輸入輸出接口（5.1和5.2節(jié)介紹）進(jìn)行配置。5.1 輸入接口RTs 門限： 該門限決定某個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸是否要啟動(dòng)Rts/Cts協(xié)議會(huì)話。如果從高層接收到的分組( 也稱為MAC服 務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU)大于Rts門限，為了增加傳輸效率(對(duì)于

43、大 分組額外花銷資源預(yù)留帶寬而增加這次發(fā)送成功的概率是值 得的)，則啟動(dòng)Rts/Cts協(xié)議會(huì)話。由于Rts/Cts協(xié)議會(huì)話是協(xié)議非強(qiáng)制的功能，因此該值缺省為None，意味著不管MSDU多大也不啟用該功能。當(dāng)Rts/Cts協(xié)議會(huì)話功能啟用則意味著 對(duì)于每次成功的數(shù)據(jù)幀的傳輸，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，都必須為預(yù)留信道消耗額外帶寬。6拆分門限： 該門限決定高層數(shù)據(jù)分組(MSDU)是否需要 拆分。拆分后幀的數(shù)量是由MSDU的大小和拆分門限決定的。目的站點(diǎn)會(huì)將當(dāng)前接收的幀放入隸屬于某個(gè)MSDU的集成緩存，直到收到所有的幀才集成還原為MSDU并釋放集成 緩存。對(duì)大分組采用拆分傳輸提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

44、但 是由于對(duì)于每一個(gè)數(shù)據(jù)拆分幀都需要目的站點(diǎn)恢復(fù)一個(gè)確認(rèn)幀，從而使協(xié)議開(kāi)銷增大。拆分門限和Rts門限存在一定的 關(guān)聯(lián)性，如果拆分門限小于Rts門限則Rts/Cts協(xié)議會(huì)話功能 不可能啟用。為了提高信道預(yù)留效率，這兩個(gè)門限值的設(shè)置 盡可能匹配。數(shù)據(jù)率： WLAN 模型支持1Mbps、2Mbps，5.5Mbps ， 和11Mbps 4種數(shù)據(jù)率。移動(dòng)站可以根據(jù)界面所選的數(shù)據(jù)率參 數(shù)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，但是可以以任意速率接收分組。物理特征的選擇：IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)指定3種物理層配置 方案：跳頻，紅外和直接序列。雖然WLAN模型沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這些物理層的建模，但是提供了MAC 層所需的物理層的參數(shù)。這些參數(shù)是

45、根據(jù)物理特征來(lái)設(shè)置：(1)信令幀間間隔 (SIFS) ；(2) DCF幀間間隔(DIFS) ；(3)最小和最大的競(jìng)爭(zhēng)窗口大小(退避時(shí)隙的個(gè)數(shù))。模型缺省的設(shè)置是跳頻。 短包重試限制：該參數(shù)為數(shù)據(jù)幀傳輸可允許的最大的重傳次數(shù)，如果超過(guò)次數(shù)則被丟棄。短重試限制只針對(duì)MSDU大小超過(guò)或者等于Rts門限的數(shù)據(jù)幀，也即只針對(duì)需要Rts/ Cts協(xié)議會(huì)話的數(shù)據(jù)幀。缺省值為4。 信道設(shè)置：WLAN模型有4個(gè)傳輸接收信道對(duì)。用戶可 以設(shè)置這些信道的最小頻率和帶寬。緩存大小：指定高層緩存的最大容量。如果接收當(dāng)前高層分組會(huì)導(dǎo)致該緩存溢出則被丟棄，直到有分組移出緩存。最大接收生存時(shí)間：該參數(shù)為目的站點(diǎn)集成絡(luò)繹到達(dá)的

46、 數(shù)據(jù)拆分幀所能等待的最大時(shí)間，如果在生存時(shí)限之前成功地集成隸屬于某個(gè)高層數(shù)據(jù)分組(MSDU)的所有拆分幀，則此次傳輸成功，并將集成的分組送往高層。無(wú)線LAN通信范圍：該參數(shù)指定移動(dòng)站能夠互相通信的 最大距離。根據(jù)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)指定的內(nèi)容，移動(dòng)站之間 的空中傳播時(shí)間為1s，從而計(jì)算出最大允許的通信范圍為300m。圖2 IEEE 802.11 無(wú)線局域 網(wǎng)MAC 的輸入接口5.2 輸出接口仿真結(jié)束后通過(guò)觀察模型提供的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)可以對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)的性能進(jìn)行分析。模型的輸出接口界面如圖3所示。按照?qǐng)D中順序，輸出接口參數(shù)分別為：(1) 退避時(shí)隙個(gè)數(shù)；(2)信道預(yù)留(NAV計(jì)數(shù)器)；(3) 發(fā)送

47、的信令業(yè)務(wù)(包括Ack，Rts和Cts)；(4) 接收的信令業(yè)務(wù)(包括Ack，Rts和Cts)；(5) 發(fā)送的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；(6) 接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；(7) 丟棄的數(shù)據(jù)分組( 由 于高層緩存的溢出)；(8) 高層數(shù)據(jù)分組隊(duì)列大??； (9) 負(fù)載：從高層接收的總比特?cái)?shù)據(jù)量(高層到達(dá)的分組將被存儲(chǔ)在高層隊(duì)列中)；(10) 信道接入延時(shí)：分組在高層隊(duì)列停留的時(shí)間，也即從高層分組到達(dá)隊(duì)列的時(shí)刻和移出隊(duì)列被傳輸時(shí)刻之間的時(shí)間間隔；(11) 重傳 嘗試次數(shù)；(12) 吞吐量：作為分 組的目的節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)站將接收的 數(shù)據(jù)從MAC層送往高層的所累積的總比特?cái)?shù)。75.3 Wlan網(wǎng)絡(luò)建模方法要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)模型，首先

48、要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目和一個(gè)新的場(chǎng)景。重要應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)：采用開(kāi)始建立向?qū)?(Startup Wizard)來(lái)建立一個(gè)新的項(xiàng)目和一個(gè)新的場(chǎng)景。開(kāi)始建立向?qū)в幸韵聨讉€(gè)步驟：一、選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?二、設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的范圍和大小;三、設(shè)定網(wǎng)絡(luò)背景圖;四、選擇對(duì)象模型家族。創(chuàng)建一個(gè)場(chǎng)景：1、新建一個(gè)項(xiàng)目，2、輸入項(xiàng)目名稱和場(chǎng)景名稱，每個(gè)項(xiàng)目必須至少有一個(gè)場(chǎng)景。將新建場(chǎng)景向?qū)Т蚬础?按默認(rèn)選擇創(chuàng)建一個(gè)空?qǐng)鼍埃?.選擇辦公室網(wǎng)絡(luò)：5.設(shè)置場(chǎng)景大小，這里設(shè)置為1000m7.選擇要用的模型庫(kù)，依次選擇3Com、ethernet和wireless_lan:8.確認(rèn)場(chǎng)景信息無(wú)誤，完成向?qū)А?下面開(kāi)始建模，從彈出的模型窗口中分別

49、選擇交換機(jī)、以太網(wǎng)服務(wù)器、無(wú)線AP、無(wú)線終端，并放置在場(chǎng)景中，修改為可理解的名字，并將以太網(wǎng)服務(wù)器和交換機(jī)，交換機(jī)和無(wú)線AP之間用10BaseT的鏈路模型鏈接。完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣⒑螅渲梅抡鎱?shù)，如圖在空白處單擊右鍵，選擇Choose Individual DES Statistics，對(duì)需要仿真的項(xiàng)目打上勾。配置完成后點(diǎn)擊ok，在工具欄里找到下面這個(gè)仿真按鈕，配置仿真時(shí)間，點(diǎn)擊運(yùn)行開(kāi)始仿真。關(guān)閉對(duì)話框，查看結(jié)果，在空白處點(diǎn)右鍵選擇View Results如下：我們?cè)诜抡娴娜缟系慕Y(jié)果圖形上，右擊選擇Export Graph Data to SpreadSheet，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，生成了一份txt數(shù)據(jù)

50、，數(shù)據(jù)分為兩列，第一列是時(shí)間，第二列是仿真結(jié)果中的性能指標(biāo)的數(shù)值。我們將數(shù)據(jù)導(dǎo)出之后，便可以利用Excel和Matlab對(duì)其做進(jìn)一步的處理。5.4 WLAN模型分析打開(kāi)與 WLAN 相關(guān)的模型庫(kù)可以發(fā)現(xiàn)，帶選的模塊很多，包括WLAN 的網(wǎng)關(guān)、路由器、服務(wù)器、終端等等，由于OPNET 通常是按實(shí)際的設(shè)備來(lái)量身定做其模塊的，所以每個(gè)模塊的功用比較專一，而且大多包含了超出IEEE802.11b 協(xié)議范圍的其它層協(xié)議，畢竟IEEE802.11b 僅包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩層協(xié)議而已。所以這對(duì)于僅僅進(jìn)行IEEE802.11b 本身的研究很不利，經(jīng)過(guò)一番查找，終于找到一個(gè)僅使用了的IEEE802.11b協(xié)

51、議的模塊“wlan_station_adv(fix)”和“wlan_sta_tion_adv(mob)”，二者僅在移動(dòng)性上略有差別，所以以后不再加以區(qū)分，統(tǒng)稱為“wlan_station_adv”。通過(guò)分析OPNET 中其它的模塊可以發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上該模塊正好是其它模塊的底層，只是將網(wǎng)絡(luò)層以上統(tǒng)統(tǒng)概括成一個(gè)數(shù)據(jù)源和一個(gè)接收宿而已，所以用該模塊進(jìn)行WLAN 仿真應(yīng)該算是物盡其用了。如圖所示，“wlan_station_adv”模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，打開(kāi)其Node 模型可以看到其僅包含3 層，頂層的source 和sink 籠統(tǒng)的概括了OSI 的網(wǎng)絡(luò)層以上的部分，這為單獨(dú)研究MAC 層提供了極大的方便。最下層的wlan_port_rx0和wlan_port_tx0是接收端口和發(fā)射端口。5.4.1 Source和sink模型Source的狀態(tài)圖如下：三個(gè)有限狀態(tài)機(jī)分別是init、off和on。5.5 WLAN漫游的建模與仿真按照之前的方法，建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>