實(shí)驗(yàn)三 MM1隊(duì)列模型實(shí)驗(yàn)

...wd......wd......wd...建設(shè)一個(gè)M/M/1排隊(duì)模型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解M/M/1排隊(duì)模型的主要構(gòu)造和特點(diǎn)。2、掌握OPNET節(jié)點(diǎn)編輯器的根本使用方法。3、掌握使用工程編輯器來(lái)收集和觀察不同統(tǒng)計(jì)類型的方法。4、掌握從仿真結(jié)果中數(shù)學(xué)分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境PC、WindowsXP、Opnet14.5A等；三、準(zhǔn)備知識(shí)M/M/1排隊(duì)模型：M/M/1排隊(duì)模型由一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)過(guò)程為泊松過(guò)程的單入單出〔FIFO〕緩沖器和一臺(tái)從緩沖區(qū)以特定速度承受分組數(shù)據(jù)包的服務(wù)器〔server〕組成。M/M/1隊(duì)列系統(tǒng)的性能取決于以下幾個(gè)因素：數(shù)據(jù)包到達(dá)速度數(shù)據(jù)包大小服務(wù)器服務(wù)容量如果平均數(shù)據(jù)包到達(dá)速度和平均數(shù)據(jù)包大小的綜合影響超過(guò)了服務(wù)器所能提供的服務(wù)容量，隊(duì)列長(zhǎng)度將會(huì)無(wú)限增長(zhǎng)。M/M/1隊(duì)列模型如圖1所示：圖1.M/M/1隊(duì)列模型其中,,和C分別表示到達(dá)速度、數(shù)據(jù)包大小和服務(wù)容量。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們會(huì)建設(shè)一個(gè)M/M/1隊(duì)列模型，通過(guò)設(shè)定特定的到達(dá)速度、數(shù)據(jù)包大小和服務(wù)容量來(lái)使隊(duì)列到達(dá)穩(wěn)定。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：創(chuàng)立一個(gè)M/M/1隊(duì)列模型，需要在節(jié)點(diǎn)編輯器中選擇對(duì)象，包括一個(gè)queue和兩個(gè)過(guò)程processors。source節(jié)點(diǎn)〔用processormodule表示〕負(fù)責(zé)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，sink節(jié)點(diǎn)〔用processormodule表示〕負(fù)責(zé)處理無(wú)用的數(shù)據(jù)包，queuemodule表示無(wú)限的緩沖器和服務(wù)器。packetstreams用來(lái)連接每個(gè)模塊。模型如圖2.圖2.M/M/1隊(duì)列模型實(shí)驗(yàn)步驟：1〕翻開(kāi)OPNET，并新建project和scenario。分別命名為mm1net和mm1。如圖3所示：圖3.新建工程和場(chǎng)景翻開(kāi)StartupWizard后，點(diǎn)擊Quit，會(huì)在節(jié)點(diǎn)模型創(chuàng)立之后再進(jìn)展場(chǎng)景的設(shè)置。3〕選擇File\New...并在彈出的窗口下拉菜單中選擇NodeModel，點(diǎn)擊ok。如圖4.圖4.創(chuàng)立節(jié)點(diǎn)模型在之后出現(xiàn)的窗口中有一系列的工具按鈕如圖5所示：圖5.節(jié)點(diǎn)工具按鈕左數(shù)第一個(gè)表示創(chuàng)立發(fā)生器〔Processor〕，第二個(gè)表示創(chuàng)立隊(duì)列〔Queue〕，第三個(gè)表示創(chuàng)立分組數(shù)據(jù)流〔PacketSteam〕。本實(shí)驗(yàn)用到此三個(gè)，其余不贅述。鼠標(biāo)放上去會(huì)有相應(yīng)提示。=1\*GB3①選擇CreateProcessor按鈕，放置在工作空間中，右鍵單擊完畢。需要設(shè)置其參數(shù)使其滿足M/M/1隊(duì)列模型的要求。右鍵點(diǎn)擊選擇EditAttributes，在name一欄中輸入src，在第二欄processmodel中選擇simple_source，之后會(huì)跳出很多項(xiàng)選擇項(xiàng)，如圖6.圖6.source節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置在PacketInterarrivalTime一欄點(diǎn)擊進(jìn)入對(duì)話框，在其中選擇exponential，Meanoutcome為1.0，并點(diǎn)擊OK。如圖7.圖7.數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)間間隔設(shè)置另外PacketSize一欄，如圖8進(jìn)展設(shè)置，并點(diǎn)擊OK。圖8.數(shù)據(jù)包大小設(shè)置點(diǎn)擊OK關(guān)閉參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。之所以選擇指數(shù)形式，是為了讓過(guò)程滿足泊松分布，從而符合M/M/1隊(duì)列模型。=2\*GB3②接下來(lái)是創(chuàng)立queue。點(diǎn)擊CreateQueue按鈕，放置在工作空間中，右鍵單擊完畢。需要設(shè)置其參數(shù)使其滿足M/M/1隊(duì)列模型的要求。右鍵點(diǎn)擊選擇EditAttributes，在name一欄中輸入queue，在第二欄processmodel中選擇acb_fifo，之后確認(rèn)下service_rate為9600，之后點(diǎn)擊OK關(guān)閉參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。如圖8.圖8.Queue參數(shù)設(shè)置選擇acb_fifo也是M/M/1隊(duì)列模型的要求。=3\*GB3③創(chuàng)立Sink節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)擊CreateProcessorModule按鈕，放置在工作空間中，右鍵單擊完畢。需要設(shè)置其參數(shù)使其滿足M/M/1隊(duì)列模型的要求。右鍵點(diǎn)擊選擇EditAttributes，在name一欄中輸入sink，在第二欄processmodel中選擇sink，之后點(diǎn)擊OK關(guān)閉參數(shù)設(shè)置面板。如圖9所示。圖9.Sink節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置至此M/M/1隊(duì)列模型中所需要的模塊都已配置完成，接下來(lái)是將他們連接起來(lái)以保證數(shù)據(jù)流的流通。=4\*GB3④點(diǎn)擊CreatePacketStream按鈕。點(diǎn)擊src模塊，然后點(diǎn)擊queue模塊，此時(shí)第一個(gè)數(shù)據(jù)流已經(jīng)建好。之后點(diǎn)擊queue模塊，在點(diǎn)擊sink模塊，至此數(shù)據(jù)流連接完成，如圖10所示。圖10.節(jié)點(diǎn)模型連接圖=5\*GB3⑤設(shè)置節(jié)點(diǎn)的類型為有線連接〔非無(wú)線或者衛(wèi)星〕。選擇Interfaces/NodeInterfaces，在翻開(kāi)的面板中，將Nodetypes中mobile和satellite的supported改為no，然后點(diǎn)擊OK設(shè)置完成。如圖11所示。圖11.節(jié)點(diǎn)接口設(shè)置至此，整個(gè)節(jié)點(diǎn)編輯過(guò)程完畢。選擇File/Save，然后將node命名為mm1，保存在你的op_models文件夾中。關(guān)閉節(jié)點(diǎn)編輯器。4〕建設(shè)網(wǎng)絡(luò)模型。點(diǎn)擊OpenObjectPalette工具按鈕，翻開(kāi)面板之后點(diǎn)擊面板〔如圖12〕左上角的按鈕，在出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)編輯面板中〔如圖13〕，點(diǎn)擊ConfigurePalette按鈕，跳出一個(gè)配置面板〔如圖14〕，圖12.對(duì)象面板樹圖13.對(duì)象面板圖14.配置面板選中Modellist，點(diǎn)擊Clear，去除面板中除了子網(wǎng)的其他所有模型，然后點(diǎn)擊NodeModels進(jìn)入一個(gè)列表，在列表中找到之前建的mm1節(jié)點(diǎn)模型，將Status改成included，如圖15.圖15.選擇所用的節(jié)點(diǎn)模型點(diǎn)擊OK關(guān)閉這個(gè)列表，然后點(diǎn)擊OK保存ConfigurePalette，輸入名稱mm1_palette，點(diǎn)擊Save。此時(shí)ObjectPalette中出現(xiàn)一個(gè)藍(lán)色的mm1節(jié)點(diǎn)模型，如圖16。圖16.配置后的對(duì)象面板之后將mm1拖到工作空間中，右鍵單擊完畢操作。右鍵選中對(duì)象菜單中選中SetName，輸入m1，點(diǎn)擊OK。選中File/Save，點(diǎn)擊Save。至此網(wǎng)絡(luò)模型創(chuàng)立完成。5〕收集統(tǒng)計(jì)結(jié)果。對(duì)于M/M/1隊(duì)列模型，有很多可以進(jìn)展收集的統(tǒng)計(jì)量，包括一個(gè)數(shù)據(jù)包在無(wú)限緩沖區(qū)中延遲的平均時(shí)長(zhǎng)〔queuedelay〕，在隊(duì)列中排隊(duì)的平均分組數(shù)量〔queuesize〕。這兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量答復(fù)了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型的最主要的兩個(gè)問(wèn)題：第一：一個(gè)數(shù)據(jù)分組的平均等待時(shí)間是否超過(guò)允許的上限〔在本實(shí)驗(yàn)中，允許的上限為20s〕；第二：隊(duì)列的大小是單調(diào)增加的還是會(huì)到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)如果隊(duì)列的大小不能到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，那么肯定預(yù)示著系統(tǒng)會(huì)會(huì)超負(fù)荷。明確了這兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量，下面就進(jìn)展統(tǒng)計(jì)量的設(shè)置。右鍵在m1上點(diǎn)擊，選擇ChooseIndividualDESStatistics。選擇觀察結(jié)果的窗口，按照以下列圖17進(jìn)展選擇，然后點(diǎn)擊OK。圖17.選擇觀察結(jié)果6〕運(yùn)行仿真。點(diǎn)擊工具欄中的按鈕翻開(kāi)仿真窗口，在其中進(jìn)展如圖18的設(shè)置〔Duration設(shè)為7hours，Seed設(shè)為431。之后點(diǎn)擊Run來(lái)運(yùn)行仿真。圖18.仿真運(yùn)行窗口運(yùn)行完畢后點(diǎn)擊Close退出仿真運(yùn)行窗口。7〕觀察結(jié)果。右鍵在工作空間點(diǎn)擊選擇ViewResult，翻開(kāi)結(jié)果瀏覽窗口，在Resultfor中選擇CurrentScenario〔默認(rèn)應(yīng)該是的，如果之前沒(méi)建場(chǎng)景的話〕，在下面ObjectStatistics中選擇統(tǒng)計(jì)量，如圖19所示。圖19.觀察結(jié)果=1\*GB3①選中queuingdelay〔sec〕，出現(xiàn)一個(gè)不規(guī)則的圖形〔如圖20〕，圖20.Queuingdelay〔sec〕其中峰值在80s左右，圖形抖動(dòng)非常大，不利于分析，所以在AsIs處的下拉菜單中選中average，然后點(diǎn)擊Show按鈕，出現(xiàn)圖21所示的圖形。圖21.QueuingDelay〔sec〕從圖中可以看出，本次仿真的隊(duì)列平均延時(shí)在15s左右。=2\*GB3②另一個(gè)統(tǒng)計(jì)量是queuesize，在之前的結(jié)果觀察窗口左邊選中queuesize〔packets〕，把queuingdelay〔sec〕的勾取消。然后使用time_average進(jìn)展圖形的調(diào)整。之后點(diǎn)擊Show，出現(xiàn)圖22所示圖形。圖22.QueueSize〔packets〕從結(jié)果圖中可以看出，最終的時(shí)間平均下隊(duì)列的大小為15個(gè)數(shù)據(jù)包左右?？梢钥闯鰞蓚€(gè)結(jié)果圖非常的類似，這是由于本實(shí)驗(yàn)總數(shù)據(jù)造成的恰巧的結(jié)果，可以方便地用一個(gè)的圖形代替另外一個(gè)進(jìn)展分析。=3\*GB3③現(xiàn)在將時(shí)間平均的queuesize和未進(jìn)展時(shí)間平均的queuesize結(jié)果放到一個(gè)圖中進(jìn)展比擬。將ResultBrowser關(guān)閉，但保存剛得到的time_average(inqueue.queuesize(packet))，在這個(gè)圖形上右鍵點(diǎn)擊選擇AddStatistic，這時(shí)一個(gè)新的ResultBrowser翻開(kāi)，然后按照之前的步驟選中queuesize〔packets〕，然后直接點(diǎn)擊Add，關(guān)閉ResultBrowser，再去看圖形界面，會(huì)發(fā)現(xiàn)多了一條紅色的線條，即為為進(jìn)展時(shí)間平均的queuesize結(jié)果。如圖23所示。圖23.Queuesize時(shí)間平均與未平均的比照?qǐng)D圖中紅色線為隊(duì)列中數(shù)據(jù)包數(shù)量的瞬時(shí)值，藍(lán)色線為隊(duì)列中包數(shù)量的時(shí)間平均值。從圖中我們可以得出結(jié)論：=1\*GB3①時(shí)間平均沒(méi)有超過(guò)允許的上限值20s；=2\*GB3②隊(duì)列的長(zhǎng)度也不是單調(diào)遞增的，在4小時(shí)左右到達(dá)穩(wěn)定。因此這是一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。五、實(shí)驗(yàn)本卷須知1〕一般創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)模型的方法是建設(shè)一個(gè)子網(wǎng)〔用StartupWizard進(jìn)展場(chǎng)景設(shè)置〕并將節(jié)點(diǎn)放置到子網(wǎng)當(dāng)中，但