基于OPNET的地域通信网网络仿真研究

摘要：针对无线通信情况下地域通信网中心交换机节点间的通信质量，采用模块化的方法描述节点对象的行为并对节点进行建模，通过OPN ET网络仿真工具对地域通信网各网络节点的仿真模型以及组成各节点的进程模块进行设计实现，结合地域通信网的一个实例，得出了节点受不同干扰情况下的全局数据业务丢包率和话音业务呼损率。
关键词：地域通信网；OPNET；网络仿真；进程模型

地域通信网是由栅格状干线节点、入口节点和传输系统组成的覆盖战术战役区域的通信网，是公认的战术通信网的主要发展方向。
地域通信网是保证作战部队与司令部之间相互联络的主要手段。在军或师的整个作战地域开设若干个通信中心节点，节点之间用无线电中继线路连接起来，固定或移动用户分别通过有线电路或无线电台与通信中心的有无线入口连接，形成一个到所属各部队既有直接路由又有迂回路由的统一通信网。
与传统通信装备组成的野战通信系统相比，地域通信网具有生存能力强、时效性高、综合互通程度高、机动性好、保密性好和抗干扰能力强的优势，因此成为目前陆军中军、师(含师与团之间)的主要通信手段。地域通信网的出现，使野战通信在通信装备、通信体制、通信战术等诸多方面都发生了根本性的变化，因而成为通信对抗的重点目标。

1 仿真工具介绍
网络仿真技术是一种通过建立网络设备、网络链路和协议模型，并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。网络模型不仅可以在实施之前预测拓扑和设备规划，还有助于在网络的运行中保持其有效性。
OPNET Modeler是一种优秀的网络仿真和建模工具，支持面向对象的建模方式，并提供图形化的编辑界面，更便于用户使用。它将通信网络仿真的各个阶段合并在一起，包括模型的设计、仿真、数据的收集和分析等阶段。除了能模拟固定通信模型外，OPNET Modeler的无线建模器还可用于建立分组无线网和卫星通信网的模型。OPNET为通信协议和路由算法的研究提供与真实网络相同的环境。其结果分析器为网络性能的分析提供了直观有效的工具。

2 网络仿真模型研究
基于OPNET仿真软件对地域通信网中各网络节点的仿真模型进行设计实现，在节点模型中使用不同的模块来描述节点对象的不同行为，展示网络设备和系统的体系结构。模块一般代表应用业务、协议层和物理资源，如缓冲区、端口和总线。每个模块都拥有相应的进程模型，因此称为进程模块。每个进程模块模拟节点行为的一个或几个方面，如节点的数据创建、数据采集、数据存储等。进程模块之间通过数据包流线或统计线进行连接。一个网络节点模型由多个进程模块组成。
对节点按层建模，如图1所示。

2．1 节点模型
地域通信网中主要的节点有3类：交换机节点、终端节点和干扰节点。交换机主要用以对报文进行转送，包含有路由功能，根据位置不同，分为中心交换机和本地交换机。终端节点包括话音终端和数据终端，分别用于提供话音和数据业务。以中心交换机为例对节点模型的设计进行说明。
地域通信网中，往往有多个子网，它们相互之间间隔较远，一般通过中心交换机实现交互通信。中心交换机之间采用无线通信，组成地域通信网的骨干网络。其节点模型如图2所示。

从图2可以看出，中心交换机节点模型中主要有ATM信令模块、ATM呼叫控制模块、ATM路由模块、AAL模块、ATM层模块、ATM翻译模块、ATM分发模块、无线mac模块、无线收发信机以及天线模块等。图中实线代表数据流线，虚线代表统计线。
2．2 进程模型
主要的进程模块有应用层进程模块、ATM信令模块、ATM呼叫控制模块、ATM路由模块、AAL模块、ATM层模块、ATM翻译模块、ATM分发模块等。
下面以ATM呼叫控制进程模块为例说明进程模型的设计实现。
2．2．1 进程模型设计
如图3所示为ATM呼叫控制进程模型流程图。

模块初始化结束后，进行相应的配置。之后进入空闲状态并等待接收各类信息。对接收到的信息类型进行判断并执行相应的操作。
若收到应用层发来的连接建立请求，则将此请求信息转送给AAL模块以通知其有新连接；若收到AAL模块发来的连接指示，则将此信息转送给应用层模块进行处理；若有连接信息，则建立连接；若收到应用层发来的释放连接请求，则将此请求信息转送给AAL模块；若收到AAL模块发来的释放连接指示，则将此信息转送给应用层模块处理；若收到释放连接信息，则释放当前连接；若收到永久虚通道配置请求，则配置永久虚通道。每条信息处理完成后都恢复到空闲状态。当仿真结束后，本模块的操作也相应结束。
2．2．2 进程模型实现
基于OPNET网络仿真软件对各进程模块进行实现，采用有限状态自动机表示以支持规范、协议、应用、算法以及排队策略。采用图形化的状态和状态转移条件来定义事件的逻辑。
下面对ATM呼叫控制进程模块进行实现，给出其状态转移图，如图4所示。