摘要
网络新协议的开发和网络性能的测试对网络的发展普及和管理维护有着非常重要的意义。网络模拟、网络仿真和实验测试是当前进行网络协议测试和网络系统性能评估的三种主流技术。然而,网络模拟是由逻辑模型来模拟网络的各种组件,往往不能反映网络的实际情况;实验测试由于受到环境和资源的限制不能得到广泛的使用。因此,网络仿真作为网络模拟和实验测试之间的过渡,发挥了二者的优势、弥补了二者的不足,具有重要的应用价值。本文以战术通信网为应用实例设计并实现了一种基于局域网的无线网络分布式仿真平台,平台基于节点轮询接入信道、高速网络仿真低速网络的原理,采用集中控制、分布运行的体系结构,有效避开了局域网运行机制对仿真过程的影响,实现了准真实环境下网络对网络的仿真。 本文主要完成的工作如下: 1、提出了基于Windows Socket和WinPcap的两种无线网络仿真平台通信体系,对两种通信体系的特点进行了分析。采用轮询接入信道的方式来避免局域网协议运行机制造成的碰撞重传等事件对仿真性能的干扰。提出了高速网络仿真低速网络的原理来完成对物理层碰撞等事件的判断和仿真。使用了Free space模型、Two-ray ground reflection模型和Shadowing模型三种无线传输模型完成无线信道的模拟;考虑了无线网络通信捕获效应的影响;通过将误码率转换为误帧率的方式完成系统抗噪声性能的仿真。 2、设计了网络仿真平台的整体结构,由一个控制中心和多个终端节点组成,具体包括轮询控制、拓扑管理、业务控制、过滤器、仿真修正、无线信道模型以及数据跟踪采集等模块。结合在以太网上仿真MIL-STD-188-220C协议的实例,对高速网络仿真低速网络的原理进行了分析应用。基于对系统的碰撞误判和时延误差的分析,提出了通过发送NAD归零帧和记录序列号信息来消除误差的方法。 3、在VC++6.0平台上实现了基于以太网的战术通信网通信系统,在此基础上进一步实现了基于局域网的无线网络仿真平台NEPN(network emulation platform on network)。重点讲述了虚拟网络拓扑、仿真场景、节点任务及数据跟踪采集模块的实现方法。最后对系统性能进行了测试,分析了主机性能对仿真结果的影响、通过与NS网络仿真平台的比较验证了仿真平台的有效性。 4、分析了MIL-STD-188-220C数据链路层协议的帧传输模式、网络定时模型、网络接入控制功能。在NEPN仿真平台上对协议的五种NAD算法的性能进行了仿真分析,给出了五种NAD分别适用的场景。对DAP-NAD算法进行了性能改进,理论推导和仿真结果表明改进后的DAPER-NAD算法性能良好,保持DAP-NAD算法较高吞吐量的同时,大大降低了端到端时延。
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