《基于OPNET的通信網(wǎng)仿真》課件-第四章 實(shí)體對(duì)象的通信方法

第四章實(shí)體對(duì)象的通信方法4.1

節(jié)點(diǎn)間通信4.2

模塊間通信4.3ICI通信

實(shí)體對(duì)象是相對(duì)于連接對(duì)象（如鏈路、總線）而言的，其可對(duì)信息進(jìn)行處理，而不是單純的傳遞信息。依據(jù)建模域的不同，實(shí)體對(duì)象主要體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)和模塊。相應(yīng)地，實(shí)體對(duì)象通信可以分為節(jié)點(diǎn)間通信、模塊間通信（主要包括包流通信、統(tǒng)計(jì)量通信等）。

4.1

節(jié)點(diǎn)間通信在OPNET仿真中，節(jié)點(diǎn)間通信可分為有線通信和無線通信，有線通信又可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、總線通信。與之相對(duì)應(yīng)，在OPNET中有三種鏈路形式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、總線鏈路和無線鏈路。一點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（pointtopoint）通信是一種最基本的通信方式，其原理是實(shí)現(xiàn)其他通信的基礎(chǔ)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信是通過網(wǎng)絡(luò)域的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和節(jié)點(diǎn)域的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)收發(fā)機(jī)實(shí)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(diǎn)到點(diǎn)鏈路類型：單向點(diǎn)到點(diǎn)通信鏈路：支持從一個(gè)節(jié)點(diǎn)的某一個(gè)模塊到其他節(jié)點(diǎn)的另一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)通信，傳輸是單向進(jìn)行的。雙向點(diǎn)到點(diǎn)通信錠路：支持從一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊到其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸是雙向進(jìn)行的。

雙向的點(diǎn)到點(diǎn)通信鏈路可以看作是兩條并行的單向的點(diǎn)到點(diǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)到點(diǎn)通信，還必須在鏈路連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部設(shè)置收發(fā)裝置。在節(jié)點(diǎn)通信過程中，每一條信道的數(shù)據(jù)發(fā)送端都形成一個(gè)先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)包隊(duì)列。執(zhí)行這種排隊(duì)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(gè)時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。由于任何數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間是非零的；因此，對(duì)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(jìn)行傳輸。

點(diǎn)到點(diǎn)通信是最基本、最簡單的一種通信方式，其所對(duì)應(yīng)的管道階段也最少，僅包括四個(gè)階段：

上述四個(gè)管道階段依次定義于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的txdelmodel、propdelmodel、errormodel和eccmodel屬性

每個(gè)管道階段是通過函數(shù)實(shí)現(xiàn)的（以下我們稱這種實(shí)現(xiàn)管道的函數(shù)為管道階段函數(shù)）。各個(gè)管道階段按順序執(zhí)行的過程，實(shí)質(zhì)上是仿真內(nèi)核調(diào)用對(duì)應(yīng)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(jì)量等）的。各個(gè)管道階段函數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)包攜帶的參數(shù)對(duì)所處的階段進(jìn)行計(jì)算；并將計(jì)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(shí)也是各個(gè)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(shí)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(gè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，總線型的通信允許一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送到多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，適合于進(jìn)行計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、廣播網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)的仿真?？偩€型通信是通過網(wǎng)絡(luò)域的總線型鏈路和節(jié)點(diǎn)域的總線型收發(fā)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。在總線型網(wǎng)絡(luò)中，總線節(jié)點(diǎn)都要連接到總線上；而節(jié)點(diǎn)和總線是通過專用的連接對(duì)象接頭（Tab）進(jìn)行連接的。接頭對(duì)象沒有在點(diǎn)到點(diǎn)的連接鏈路中出現(xiàn)（點(diǎn)到點(diǎn)鏈路直接對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(duì)象。總線和接頭的關(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(diǎn)到點(diǎn)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(diǎn)到點(diǎn)通信的四個(gè)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(diǎn)到點(diǎn)通信更為復(fù)雜。與之相應(yīng)，總線的管道階段也在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)管道階段的基礎(chǔ)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(gè)終端共用無線廣播介質(zhì)，每一次傳輸都可能影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)接收終端，對(duì)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(fù)雜性，從而導(dǎo)致無線收信機(jī)\發(fā)信機(jī)的信道和管道階段也更為復(fù)雜。

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

收信機(jī)管道階段包括收信機(jī)天線增益（ragain）、收信機(jī)功率（power）、誤比特率（ber）、信噪比（snr）、背景噪聲（bkgnoise）、干擾噪聲（inoise）、錯(cuò)誤分配（error）、錯(cuò)誤糾正（ecc）等無線管道的后8個(gè)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(diǎn)間是通過鏈路（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、總線鏈路和無線鏈路）進(jìn)行通信的，而在節(jié)點(diǎn)內(nèi)的模塊之間是通過包流線（packetstream）實(shí)現(xiàn)的。包流通信

包流是支持包在同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊間傳輸包的物理連接，其可實(shí)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(qiáng)制和安靜），可對(duì)包流輸入端進(jìn)行三種方式的通信建模。調(diào)用中斷方式強(qiáng)制中斷方式安靜方式

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

二統(tǒng)計(jì)量通信

在OPNET中，用統(tǒng)計(jì)量來分析仿真結(jié)果和觀察中間過程。統(tǒng)計(jì)量可分為標(biāo)量（scalar）和矢量（vector）兩種。二者有不同的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用：前者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與時(shí)間無關(guān)，是一維的數(shù)據(jù)；后者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與時(shí)間有關(guān)，每個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都是特定時(shí)間上收集的，是包含統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和發(fā)生時(shí)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(jì)量可生成標(biāo)量數(shù)據(jù)，而標(biāo)量統(tǒng)計(jì)量不能生成矢量數(shù)據(jù)。矢量統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)收集

要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)量通信，首先要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)域建?！谀K間建立統(tǒng)計(jì)線連接：

與包流類似，統(tǒng)計(jì)線支持矢量統(tǒng)計(jì)量在同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊間傳輸包的物理連接，其可實(shí)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(jì)線用“srcstat”屬性設(shè)置輸入的統(tǒng)計(jì)量。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)線用“deststat”屬性設(shè)置目標(biāo)模塊的輸入統(tǒng)計(jì)線索引“instat[]”，此處用輸入統(tǒng)計(jì)量（instat）是因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)線的輸出相當(dāng)于目標(biāo)模塊的輸入。只有統(tǒng)計(jì)量滿足一定的觸發(fā)條件時(shí)，才會(huì)觸發(fā)輸出端。具體的條件是在一系列統(tǒng)計(jì)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(fù)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(hào)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(jì)量通信，都是基于對(duì)象間連接的。本節(jié)將討論另一種機(jī)理的通信方式，其不是基于連接，而是基于特定進(jìn)程中的事件——對(duì)事件的接口控制信息（InterfaceControlInformation，ICI）進(jìn)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(gè)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(duì)ICI進(jìn)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(yīng)用范圍更為廣泛），如可實(shí)現(xiàn)同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊之間、不同節(jié)點(diǎn)模型之間的通信以及同一節(jié)點(diǎn)模型的相同模塊內(nèi)的信息傳遞。

在一個(gè)進(jìn)程中，通過調(diào)用op_ici_install(iciptr)至