《基于OPNET的通信網(wǎng)仿真》課件-第四章 實體對象的通信方法

第四章實體對象的通信方法4.1

節(jié)點間通信4.2

模塊間通信4.3ICI通信

實體對象是相對于連接對象（如鏈路、總線）而言的，其可對信息進行處理，而不是單純的傳遞信息。依據(jù)建模域的不同，實體對象主要體現(xiàn)為節(jié)點和模塊。相應地，實體對象通信可以分為節(jié)點間通信、模塊間通信（主要包括包流通信、統(tǒng)計量通信等）。

4.1

節(jié)點間通信在OPNET仿真中，節(jié)點間通信可分為有線通信和無線通信，有線通信又可分為點對點通信、總線通信。與之相對應，在OPNET中有三種鏈路形式：點對點鏈路、總線鏈路和無線鏈路。一點對點通信

點對點（pointtopoint）通信是一種最基本的通信方式，其原理是實現(xiàn)其他通信的基礎。點對點通信是通過網(wǎng)絡域的點對點鏈路和節(jié)點域的點對點收發(fā)機實現(xiàn)的。為了體現(xiàn)通信中的單工\雙工方式，OPNET定義了兩種點到點鏈路類型：單向點到點通信鏈路：支持從一個節(jié)點的某一個模塊到其他節(jié)點的另一個模塊的數(shù)據(jù)通信，傳輸是單向進行的。雙向點到點通信錠路：支持從一個節(jié)點的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊到其他節(jié)點的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸是雙向進行的。

雙向的點到點通信鏈路可以看作是兩條并行的單向的點到點通信鏈路的疊加

單向鏈路與雙向鏈路的關(guān)系

只有通信鏈路還不能完成兩個節(jié)點間的點到點通信，還必須在鏈路連接的兩個節(jié)點的內(nèi)部設置收發(fā)裝置。在節(jié)點通信過程中，每一條信道的數(shù)據(jù)發(fā)送端都形成一個先進先出（FIFO）的數(shù)據(jù)包隊列。執(zhí)行這種排隊策略的目的是為了保證在信道數(shù)據(jù)發(fā)送的過程中，每一個時刻只有一個數(shù)據(jù)包進行處理。由于任何數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間是非零的；因此，對于后來的數(shù)據(jù)包是需要等待前面的數(shù)據(jù)包傳遞結(jié)束，才能進行傳輸。

點到點通信是最基本、最簡單的一種通信方式，其所對應的管道階段也最少，僅包括四個階段：

上述四個管道階段依次定義于點對點鏈路的txdelmodel、propdelmodel、errormodel和eccmodel屬性

每個管道階段是通過函數(shù)實現(xiàn)的（以下我們稱這種實現(xiàn)管道的函數(shù)為管道階段函數(shù)）。各個管道階段按順序執(zhí)行的過程，實質(zhì)上是仿真內(nèi)核調(diào)用對應的管道階段函數(shù)依次執(zhí)行的過程。管道階段之間是通過數(shù)據(jù)包傳遞參數(shù)（如傳輸數(shù)據(jù)屬性、本地統(tǒng)計量等）的。各個管道階段函數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)包攜帶的參數(shù)對所處的階段進行計算；并將計算結(jié)果存貯在數(shù)據(jù)包中，用于后續(xù)階段的調(diào)用。在管道階段的參數(shù)中，最為重要的一種參數(shù)就是傳輸數(shù)據(jù)屬性（TransmissionDataAttribute,TDA）。TDA是仿真內(nèi)核和管道階段之間通信的紐帶，同時也是各個管道階段之間溝通的紐帶。處理TDA（包括讀取、存貯等）是管道階段函數(shù)的經(jīng)常性工作，其可以通過傳輸數(shù)據(jù)函數(shù)集中的核心函數(shù)實現(xiàn)。一般情況下，管道階段函數(shù)只有數(shù)據(jù)包指針一個參數(shù)，errormodel的函數(shù)模板如下所示：voiderror_alloc_template(Packet*pk) { intresult; FIN(error_alloc_template(Packet*pk)) /*extractrequiredinformationfrompacket.*/ /*performestimationofnumberoferrorsinpacket.*/ /*placeresultinTDAtoreturntoSimulationKernel.*/ op_td_set_int(pk,OPC_TDA_PT_NUM_ERRORS,result); FOUT }二總線通信

不同于點對點通信，總線型的通信允許一個數(shù)據(jù)包發(fā)送到多個目的節(jié)點，適合于進行計算機局域網(wǎng)、廣播網(wǎng)絡等網(wǎng)絡的仿真?？偩€型通信是通過網(wǎng)絡域的總線型鏈路和節(jié)點域的總線型收發(fā)機實現(xiàn)的。在總線型網(wǎng)絡中，總線節(jié)點都要連接到總線上；而節(jié)點和總線是通過專用的連接對象接頭（Tab）進行連接的。接頭對象沒有在點到點的連接鏈路中出現(xiàn)（點到點鏈路直接對節(jié)點進行連接），在無線鏈路中也不使用接頭，其是總線型鏈路中的特有對象?？偩€和接頭的關(guān)系可參見cct_network的鏈路連接圖例。cct_network的鏈路連接總線通信和點到點通信都屬于有線通信，二者信息傳輸?shù)幕具^程是相同的；反映在管道階段上，點到點通信的四個管道階段都是總線通信的管道階段。另一方面，由于總線是媒介訪問（mediaaccess），需要處理媒介訪問中的競爭和碰撞問題，其通信方式又較點到點通信更為復雜。與之相應，總線的管道階段也在點對點管道階段的基礎上，增加了鏈路閉鎖階段和沖突檢測階段?？偩€管道階段

三無線通信

由于無線通信是多個終端共用無線廣播介質(zhì)，每一次傳輸都可能影響整個網(wǎng)絡中的多個接收終端，對其仿真要考慮發(fā)送信道和所有可能接收信道的組合。

無線通信較有線通信具有更大的復雜性，從而導致無線收信機\發(fā)信機的信道和管道階段也更為復雜。

無線管道階段共分為13個階段（由于收信機組階段不參與具體的包傳輸過程，未將其計入）。其中發(fā)信機管道階段包括收信機組（rxgroup）和發(fā)送時延（txdel）、鏈路閉鎖（closure）、信道匹配（chanmatch）、發(fā)信機天線增益（tagain）和傳播時延（propdel）等無線13管道階段中的前五個階段；

收信機管道階段包括收信機天線增益（ragain）、收信機功率（power）、誤比特率（ber）、信噪比（snr）、背景噪聲（bkgnoise）、干擾噪聲（inoise）、錯誤分配（error）、錯誤糾正（ecc）等無線管道的后8個階段。

無線管道階段

4.2

模塊間通信

一包流通信數(shù)據(jù)包在節(jié)點間是通過鏈路（點對點鏈路、總線鏈路和無線鏈路）進行通信的，而在節(jié)點內(nèi)的模塊之間是通過包流線（packetstream）實現(xiàn)的。包流通信

包流是支持包在同一節(jié)點模型的不同模塊間傳輸包的物理連接，其可實現(xiàn)源模塊的輸出端口和目的模塊輸入端口間的物理連接。包流可以劃分為源模塊的輸出流(outputstream)和目的模塊的輸入流(inputstream)。包流的屬性

根據(jù)流中斷的三種類型（調(diào)用、強制和安靜），可對包流輸入端進行三種方式的通信建模。調(diào)用中斷方式強制中斷方式安靜方式

在輸出端，OPNET在目的模塊中設置了一個包隊列，允許包在沒有被移除之前在隊列中排隊等候。包隊列隸屬于模塊，而不隸屬于包流。同時，連接模塊的包流可以有多個，而包隊列只有一個。仿真核心不限制該隊列的大小。隊列采用先進先出（FIFO）模式管理包，位于隊首的包將由目的模塊通過op_pk_get()獲取并移除。

二統(tǒng)計量通信

在OPNET中，用統(tǒng)計量來分析仿真結(jié)果和觀察中間過程。統(tǒng)計量可分為標量（scalar）和矢量（vector）兩種。二者有不同的結(jié)構(gòu)和應用：前者統(tǒng)計數(shù)據(jù)與時間無關(guān)，是一維的數(shù)據(jù)；后者統(tǒng)計數(shù)據(jù)與時間有關(guān)，每個統(tǒng)計數(shù)據(jù)都是特定時間上收集的，是包含統(tǒng)計數(shù)據(jù)和發(fā)生時間的二維數(shù)據(jù)。前者主要用于收集仿真結(jié)果；后者主要用于觀察仿真的中間過程。矢量統(tǒng)計量可生成標量數(shù)據(jù)，而標量統(tǒng)計量不能生成矢量數(shù)據(jù)。矢量統(tǒng)計量的數(shù)據(jù)收集

要實現(xiàn)統(tǒng)計量通信，首先要進行節(jié)點域建?！谀K間建立統(tǒng)計線連接：

與包流類似，統(tǒng)計線支持矢量統(tǒng)計量在同一節(jié)點模型的不同模塊間傳輸包的物理連接，其可實現(xiàn)源模塊的輸出端口和目的模塊輸入端口間的物理連接。統(tǒng)計線用“srcstat”屬性設置輸入的統(tǒng)計量。同時，統(tǒng)計線用“deststat”屬性設置目標模塊的輸入統(tǒng)計線索引“instat[]”，此處用輸入統(tǒng)計量（instat）是因為統(tǒng)計線的輸出相當于目標模塊的輸入。只有統(tǒng)計量滿足一定的觸發(fā)條件時，才會觸發(fā)輸出端。具體的條件是在一系列統(tǒng)計線屬性中配置的：上升沿觸發(fā)：新近收到的值大于先前收到的值；下升沿觸發(fā)：新近收到的值小于先前收到的值；重復值觸發(fā)：新近收到的值等于先前收到的值；過零觸發(fā)：新近收到的值與先前收到的值符號相反，或新近收到的值恰等于零低門限觸發(fā)：新近收到的值小于或等于用戶指定的門限值；高門限觸發(fā)：新近收到的值大于或等于用戶指定的門限值。4.3ICI通信

無論是有線鏈路、無線鏈路，還是數(shù)據(jù)包通信、統(tǒng)計量通信，都是基于對象間連接的。本節(jié)將討論另一種機理的通信方式，其不是基于連接，而是基于特定進程中的事件——對事件的接口控制信息（InterfaceControlInformation，ICI）進行通信。通常，我們稱之為ICI通信。

用戶可以新建ICI格式（ICIFormat），其是與事件相聯(lián)系的數(shù)據(jù)列表

ICI可以與源模塊（綁定ICI的模塊）的事件產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，并成為該事件的一個屬性；該事件將觸發(fā)目的模塊中事件的發(fā)生，并由目的模塊對ICI進行處理。由于ICI以事件為載體，所以其可以用在各種有關(guān)事件調(diào)度的場合（比數(shù)據(jù)包的應用范圍更為廣泛），如可實現(xiàn)同一節(jié)點模型的不同模塊之間、不同節(jié)點模型之間的通信以及同一節(jié)點模型的相同模塊內(nèi)的信息傳遞。

在一個進程中，通過調(diào)用op_ici_install(iciptr)至