OPNET产品主要面向专业人士,帮助客户进行网络结构、设备和应用的设计、建设、分析和管理。OPNET的产品主要针对三类客户,三类客户主要是指:网络服务提供商;网络设备制造商和一般企业。
1.2 MATLAB
MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。在MATLAB环境下,用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。 MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境,该系统的基本数据结构是矩阵,在生成矩陈对象时,不要求作明确的维数说明。与利用C语言或FoRTRAN语言作数值计算的程序设计相比,利用MATLAB可以节省大量的编程时间。
MathWorks公司于2001年推出MATLAB6.0版本,6.x版在继承和发展其原有的数值计算和图形可视能力的同时,出现了以下几个重要变化:
(1)推出了SIMULINK,这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境;它的出现使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素,从而大大提高了人们对非线性、随机动态系统的认知能力;
(2)开发了与外部进行直接数据交换的组件,打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路;
(3)推出了符号计算工具包;
(4)构作了Notebook ;MathWorks公司瞄准应用范围最广的Word ,运用DDE和OLE,实现了MATLAB与Word的无缝连接,从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。
现在,MATLAB已经被确认为科学计算软件,也用作进行高效研究、开发的软件工具。如美国National Instruments公司信号测量、分析软件LabVIEW,Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在MATLAB之上,或者以MATLAB为主要支撑。
1.3 NS2与OPNET、MATLAB的比较
(1)OPNET与NS2的关系有点象windows和linux的关系,而它们也分别是在这两个环境下(OPNET在windows,NS2在linux)安装使用最匹配。
(2)OPNET是商业软件,功能上较强大,界面非常好,错落有致,统一严格,操作方便,但由于是商业软件,所以版本推出不如NS2快。
(3)NS2是自由软件,免费,这是与OPNET相比最大的优势,因此它的普及度较高,是OPNET强有力的竞争对手。
(4)OPNET对节点的修改主要就是对其属性的修改,这是优点也是其缺点,用户难以得到特殊的节点或很合适的节点;NS2节点可以使用C++编,可以按照特殊意图来构造所需要的节点。
(5) MATLAB与 NS相比,程序的执行速度较慢。由于用MATLAB工具写的程序不用编译等预处理,也不生成可执行文件,程序为解释执行,所以速度较慢。
(6) MATLAB不能实现端口操作和实时控制,必须结合C++Builder运用,才能克服这一缺点。
(7) MATLAB这个软件太大,按现在流行的版本5.2,自身有400多兆,占硬盘空间近1个G,一般稍早些的计算机都安装不下,相比之下,NS就要小了。
(8) NS2是自由软件,免费,而MATLAB 6.5.1正版软件要花1900人民币才可以买到。
1.4 优势
通过上节的比较,NS2具有MATLAB和OPNET所没有的独到优势,但更加表现在以下几点:
(1) 系统的可扩展性,NS用面向对象方法设计和实现,可选择协议功能模块嵌入到实验平台中运行和测试,增加新协议功能模块,重写旧模块。
(2) 多层次的抽象技术。NS使用两层抽象模式:细节模式(detail abstract mode)、会话模式(session abstract mode),突破计算资源短缺的瓶颈,扩大网络仿真规模,合理调配系统的仿真资源。
(3)嵌入真实网络的接口,NS能与真实网络无缝集成,网络仿真模型可作为真实网络系统的一个端点,或作为真实网络系统中两个端点之间的网络,仿真模型中各个协议模块与真实系统中对等元素间交互。
(4)可视化技术,NS提供全程可视化支持,从仿真方案的发生,仿真模型的运行,到仿真数据分析。
(5)各种模型库的建立,NS具备功能齐全的拓扑模型或负载模型的模型库,用户选择方便,可避免重复开发。
(6)NS的工作平台可以是Windows,Linux,Unix,Machitosh。
(7)NS集成了多种网络协议,业务类型,路由排队管理机制,路由算法。此外,NS还集成了组播业务和应用于局域网仿真有关的部分、MAC层协议。其仿真主要针对路由层,传输层,数据链路层展开,因此NS可以进行对固定,无线,卫星以及混合等多种网络的仿真。但它最适用于TCP层以上的模拟。
(8)源代码公开;可扩展性强;速度和效率优势明显。
总而言之,我认为NS2有着非常新的模拟实验机制,所以它在高度复杂的网络环境下也能得到非常高的可信度;同时,它对网络仿真的预测功能也是其他任何方法都无法比拟的;更重要的是它的使用范围广, 既可以用于现有网络的优化和扩充,也可以用于新的网络的设计,而且特别适用于中大型网络的设计和优化;而且初期应用成本不高,用NS2建好的网络模型可以延续使用, 后期投资也会不断下降。
2 NS2的基本知识
2.1 背景
在国外,对网络仿真的研究已有一段时间,也开发出了很多构建虚拟网络实验室的软件环境和平台来提供研究环境。其中一个比较全面和通用、并且功能很强的工具软件是由美国国防部高级研究计划局(DARPA)立项,南加利福尼亚劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)、加利福尼亚大学的伯克利大学(UC Berkeley)、美国施乐公司的PaloAlto研究中心(Xe-roxPARC)、南加利福尼亚信息科学院(USC/ICI)联合设计的网络模拟器——NS2。目前正以NS为引擎,开发一个虚拟互联网络测试平台系统VINT(Vitual InterNetwork Testbed),提供给专业网络管理和设计人员作为网络性能的测试工具和网络协议开发和评测工具,目前全球已在200多家科研机构和大专院校使用。
其他一些较为成功的仿真平台有Optimized Engineering Tools System(OPNET),它和NS功能一样都比较强大,提供对几种不同网络结构的离散事件仿真,包括目前广泛使用的因特网协议,同时提供了图形界面运行仿真过程,但是需要很长时间去熟悉,而 MaRS、Netsim 、REAL等这些网络实验软件包往往只是为了研究网络系统的某类问题,因而缺乏全面性和通用性。如:MaRS只研究网络层的选路协议,而对传输层和应用层等其他层的协议软件缺乏支持;netsim则集中研究传输层的相关问题(通常是各种TCP协议的性能),但不支持网络的动态路由选择功能;REAL只研究网络中数据流的动态特性以及拥塞控制机制。
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