医院网站建设台账,wordpress备份用户权限,西安网站制作哪家便宜又好,施工企业的期间费用主要包括哪些文章目录 概述一、创建 ALOHA 协议模型二、创建 CSMA 协议模型三、创建收信机进程和节点模型四、创建总线型链路模型五、创建网络模型六、查看仿真结果总结 概述
本例程以以太网为例论述总线型网络的建模方法#xff0c;对数据链路层的 MAC 技术进行建模分析#xff0c;并进… 文章目录 概述一、创建 ALOHA 协议模型二、创建 CSMA 协议模型三、创建收信机进程和节点模型四、创建总线型链路模型五、创建网络模型六、查看仿真结果总结 概述
本例程以以太网为例论述总线型网络的建模方法对数据链路层的 MAC 技术进行建模分析并进行 ALOHA 和 CSMA 的网络性能对比。以太网是一种重要的计算机局域组网方式采用了总线型的网络建模方法节点通过总线进行信息的发送和接收。 ALOHA 协议是最基本的随机多址接入技术CSMA 协议在其基础上增加了载波侦听的功能。关于 ALOHA 协议和 CSMA 协议的介绍可以参考文章计算机网络——数据链路层介质访问控制。 总线模型是通过收、发节点对象和总线对象共同构建的总线对象又分为总线(Bus)和总线接头(Tap)两种对象。发送节点通过总线发送机将数据包传至总线接头再由总线接头将包发送至总线中在总线中进行数据传输与共享。接收机通过接头接收来自总 线的数据包然后在接收节点中进行数据处理。总线收发的逻辑如下图所示。 CSMA 和 ALOHA 协议都是在发送节点中实现的ALOHA 在发送过程中不侦听信道因此发送节点不需要接收信号。而 CSMA 需要侦听信道后发送信号因而既需要发送机也需要接收机。下图是 ALOHA 和 CSMA 发送节点模型的对比。 单箭头实线是包流线在发送端将数据源经数据发送处理后送至发信机在接收端将接收机收到的包传送至接收模块。单箭头虚线表示状态线将接收机的信道忙或闲通知数据发送模块实现信道侦听功能。双箭头虚线为逻辑线关联收信机和发信机。 数据源模块负责随机产生数据包可以通过 simple_source 进程模型实现。数据接收处理只需要将接收包销毁并释放内存即可可以通过 sink 进程模型实现。 纯 ALOHA 的工作原理站点只要产生帧就立即发送到信道上规定时间内若收到应答表示发送成功否则重发。 重发策略等待一段随机的时间重发如果再次冲突则再等待一段随机时间直到重发成功为止。 纯 ALOHA 中信道吞吐量和信道流量的关系 S G e − 2 G SGe^{-2G} SGe−2G 可以推知当 G0.5 时 S m a x 1 2 e ≈ 0.18 S_{max}\frac{1}{2e}≈0.18 Smax2e1≈0.18 1-坚持 CSMA 的工作原理发送节点在发送信息帧之前必须侦听媒体是否处于空闲状态当信道忙或发生冲突时要发送帧的站点不断持续侦听一有空闲便可发送若收到应答表示发送成功否则重发。 重发策略不断持续侦听一有空闲便可发送直到重发成功为止。 1-坚持 CSMA 中信道吞吐量和信道流量的关系 S G ( 1 G ) e − G G e − G S\frac{G(1G)e^{-G}}{Ge^{-G}} SGe−GG(1G)e−G 可以推知当 G1 时 S m a x 0.5 S_{max}0.5 Smax0.5 一、创建 ALOHA 协议模型
ALOHA 发送处理模块的进程模型如下图所示。 添加整型状态变量max_packet_count。 在进程编辑器的 Interface——Global Attributes下按照下图设置。 头块中的代码如下。
/*input stream from generator module.*/
#define IN_STRM 0
/*output stream from generator module.*/
#define OUT_STRM 0
/*condition macros*/
#define PKT_ARVL (op_intrpt_type()OPC_INTRPT_STRM)
/*global variables*/
extern int subm_pkts;初始化入口执行代码如下。
/*get the maximum packet count set at simulation run-time*/
op_ima_sim_attr_get_int32(max packet count,max_packet_count);tx_pkt 状态的入口执行代码如下。
Packet* out_pkt;
out_pktop_pk_get(IN_STRM);
op_pk_send(out_pkt,OUT_STRM);
subm_pkts;
/*发送数据包总量等于系统仿真最大的数据包值时结束仿真*/
if(subm_pktsmax_packet_count){op_sim_end(max packet count reached.,,,);}进程接口的属性设置如下图所示。 ALOHA 节点模型如下图所示。 gen 模块的属性设置见下图。 确保两条包流线的 src stream 和 dest stream 都是 src stream[0] 和 dest stream[0]。 节点接口的设置如下图所示。 二、创建 CSMA 协议模型
另存 ALOHA 发送处理模块的进程模型并重新命名在其基础上修改状态转移图如下。 只有头块部分的代码添加了几行如下。
/*input stream from generator module.*/
#define IN_STRM 0
/*output stream from generator module.*/
#define OUT_STRM 0
/*condition macros*/
#define PKT_ARVL (op_intrpt_type()OPC_INTRPT_STRM)
/*input statistics indices*/
#define CH_BUSY_STAT 0
/*condition macros*/
#define FREE (op_stat_local_read(CH_BUSY_STAT)0.0)
#define PKTS_QUEUED (!op_strm_empty(IN_STRM))
#define CH_GOES_FREE (op_intrpt_type()OPC_INTRPT_STAT)
/*global variables*/
extern int subm_pkts;除此之外其余部分的设置与 ALOHA 发送处理模块的进程模型一致。 CSMA 节点模型如下图所示。 该节点模型也是在 ALOHA 节点模型的基础上修改sink 模块的进程模型指配为 sink橘色关联线可有可无红色的状态线属性设置如下图所示。 三、创建收信机进程和节点模型
本例程中ALOHA 和 CSMA 使用的收信机模型是一样的下面进行创建。 收信机的进程模型如下图所示。 定义一个整型的状态变量 rcvd_pkts并在初始化进入代码中添加如下代码。
rcvd_pkts0;头块代码如下。
#define IN_STRM 0
#define PKT_RCVD (op_intrpt_type()OPC_INTRPT_STRM)
#define END_SIM (op_intrpt_type()OPC_INTRPT_ENDSIM)
int subm_pkts0;函数块代码如下。
/*this function gets the received packet,destroys it,and logs the incremented received packet total.*/
static void proc_pkt(void){Packet* in_pkt;FIN(proc_pkt());/*get packet from bus receiver input stream*/in_pktop_pk_get(IN_STRM);/*destroy the received packet.*/op_pk_destroy(in_pkt);/*increnment the count of received packet*/rcvd_pkts;FOUT;}/*this function writes channel triffic and throughput statistics at the end of simulation.*/
static void record_stats(void){double cur_time;FIN(record_stats());cur_timeop_sim_time();op_stat_scalar_write(Channel Traffic G,(double)subm_pkts/cur_time);op_stat_scalar_write(Channel Throughput S,(double)rcvd_pkts/cur_time);FOUT;}进程接口的属性设置如下图所示。 收信机的节点模型如下图所示。 为 rx_proc 模块指配进程模型节点接口中hidden所以属性设置为仅支持固定节点。 四、创建总线型链路模型
新建一个仅支持总线和总线接口链路模型按照下图设置保存该模型。 五、创建网络模型
新建一个工程文件建立一个 Office 场景尺寸设为 700m × 700m。 在对象面板里把前面创建的发送节点、接收节点和链路模型添加到当前场景的面板中。 在菜单栏选择 Topology——Rapid Configuration选择 Bus按照下图所示设置各项参数。 然后选中某一条tap右键选择 Select Similar Links然后编辑其属性将其 model 设置为前面自己新建的链路模型勾选底部Apply to selected objects点击 OK 即可。 在对象面板中找到接收节点模型将其添加到项目中并选择自己创建的链路模型中的总线接头连接总线和节点。 完成后的 ALOHA 网络模型如下图所示。 全局属性 max packet count 的值设为 1000。 对象属性 Packet Interarrival Time 设置为多指数型随机变量均值为203040…170180。 仿真时间设置为 3 小时。 以上设置完成后复制场景在复制的场景里去除掉原有的 ALOHA 发送节点加入 CSMA 发送节点执行方法是选中其中一个然后右键选择相似的节点再右键其中的一个将其节点模型选为 CSMA 的即可然后勾选底部 Apply to selected objects点击 OK 即可。 完成后的 CSMA 网络模型如下图所示。 注意给总线接头增加接收功能由于 CSMA 需要侦听信道后发送信号因而既需要发送机也需要接收机其箭头是双向的。 六、查看仿真结果
仿真参数在前面已经设置好了只要运行仿真即可。 采用 ALOHA 协议仿真后的结果如下图所示。 上图中的 X 轴是信道业务量Y 轴是吞吐量仿真随机种子数是1280。由仿真结果可知在采用 ALOHA 协议仿真时随着业务量的增大吞吐量先增大然后减小。 采用 CSMA 协议仿真后的结果如下图所示。 上图中的 X 轴是信道业务量Y 轴是吞吐量仿真随机种子数是1500。由仿真结果可知在采用 CSMA 协议仿真时随着业务量的增大吞吐量的增长速率慢慢变小然后趋于稳定。 点击 Show 后可以设置将两个曲线绘制到一起如下图所示。 也可以右击编辑图形属性修改左上方的 title。 从上图的仿真结果可以看出采用 ALOHA 协议最大的吞吐量不会超过0.18而采用 CSMA 协议最大的吞吐量不会超过0.5。总体对比来说CSMA 的性能要比 ALOHA 的性能好很多。 随机数种子的数量大小也会对吞吐量曲线的走向产生影响大家可以自己试试。 总结
以上就是 OPNET Modeler 例程——ALOHA 和 CSMA 性能对比的所有内容了希望本文能够让你了解 ALOHA 和 CSMA 的区别 参考文章基于OPNET的通信网仿真/郜林著. ——西安西安电子科技大学出版社2018.2
