基于OPNET的組播仿真研究.pdf

1、如今，組播技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求也越來(lái)越強(qiáng)烈，再加上組播技術(shù)相對(duì)于單播與廣播技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到組播技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和好處，組播技術(shù)必將成為人們工作和生活中不可缺少的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一，其研究?jī)r(jià)值越來(lái)越凸現(xiàn)出來(lái)。然而在組播技術(shù)的研究過(guò)程中，人們面對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的種種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難題，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)上直接進(jìn)行部屬和研究組播是一件十分困難而且不現(xiàn)實(shí)的事。而在將協(xié)議、算法部署到網(wǎng)絡(luò)上之前，必須評(píng)測(cè)出協(xié)議或算法的現(xiàn)實(shí)有效性，并且獲

2、取客觀、可靠的性能參數(shù)，所以網(wǎng)絡(luò)仿真作為一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)手段成為組播技術(shù)研究中必不可少的重要環(huán)節(jié)。 網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)就是一種通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鏈路和協(xié)議模型，并模擬網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸，從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。它以其獨(dú)有的方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供客觀、可靠的定量依據(jù)，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，提供網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中決策的科學(xué)性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資風(fēng)險(xiǎn)。OPNET是當(dāng)今最著名的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，其優(yōu)秀的用戶界面、合理有效的三

3、層建模機(jī)制與基于包的通訊機(jī)制為研究人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和協(xié)議等的設(shè)計(jì)與分析提供了非常好的研究平臺(tái)。本文使用OPNET對(duì)組播技術(shù)研究中的若干問(wèn)題進(jìn)行仿真研究，并提出了新的算法與方案。 PIM-SM是目前應(yīng)用最廣泛的組播路由協(xié)議。在PIM-SM中，共享樹(shù)的使用使組成員的加入和離開(kāi)變得簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性很好，由于只有樹(shù)上的路由器才需要維持組成員信息，在路由器所需存儲(chǔ)的狀態(tài)信息的數(shù)量和路由樹(shù)的總代價(jià)兩個(gè)方面都具有較好的性能。如何確定共享樹(shù)的

4、根的位置，稱為中心(RP)選擇問(wèn)題，最早由Wall提出。中心選得不好會(huì)帶來(lái)高耗費(fèi)、高延遲、高擁塞等網(wǎng)絡(luò)性能問(wèn)題，但中心選擇問(wèn)題是一個(gè)NPC問(wèn)題，需要一種啟發(fā)式算法?，F(xiàn)有的算法存在的主要問(wèn)題是采用貪婪思想進(jìn)行搜索，容易陷入局部最優(yōu)而錯(cuò)過(guò)全局最優(yōu)解。另一方面，隨著組成員的動(dòng)態(tài)加入與離開(kāi)，組播樹(shù)的結(jié)構(gòu)也會(huì)逐漸發(fā)生改變，僅憑預(yù)選的中心點(diǎn)無(wú)法始終保證良好的組播性能，需要適時(shí)調(diào)整中心位置并重建組播樹(shù)，這稱為中心遷移問(wèn)題。這種要求隨著網(wǎng)絡(luò)和組的規(guī)模以

5、及網(wǎng)絡(luò)連通性的增加而增強(qiáng)。 理想的RP遷移算法應(yīng)該在減少費(fèi)用或延遲的同時(shí)，減少冗余數(shù)據(jù)和避免丟失數(shù)據(jù)，并盡可能地對(duì)組成員透明。本文提出了一種基于禁忌搜索的RP動(dòng)態(tài)重定位方法，包括一個(gè)RP選擇算法和一個(gè)RP遷移算法。仿真表明算法具有良好的性能。 隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，組播逐漸從單層拓?fù)涞挠騼?nèi)向多層拓?fù)涞挠蜷g擴(kuò)展。目前域間組播的研究還不夠成熟，某些方案還處于草案階段。PIM-SM協(xié)議從域內(nèi)向域間的擴(kuò)展需要借助于組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議M

6、SDP交互域間的源信息，同時(shí)借助于MBGP獲取域間路由以構(gòu)造域間組播樹(shù)。PIM-SM/MSDP/MBGP方案是域間組播的近期解決方案。本文在OPNET上對(duì)此方案進(jìn)行了建模與仿真。另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件逼真地再現(xiàn)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建對(duì)用戶透明的仿真模型的需求愈來(lái)愈迫切。在網(wǎng)絡(luò)仿真的運(yùn)行中，我們希望參與其運(yùn)行過(guò)程、獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、處理和實(shí)施必要的操作。事實(shí)上，缺少了與用戶交互的接口的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件作用非常有限，

7、僅限于對(duì)一個(gè)固定的網(wǎng)絡(luò)模型建模仿真，靈活性和通用性都不夠。而增加了與用戶交互的接口后，網(wǎng)絡(luò)仿真軟件可以模擬一個(gè)拓?fù)洳粩嘧兓?、參?shù)任意設(shè)置、與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)非常接近的模擬網(wǎng)絡(luò)。本文利用OPENT軟件提供的HLA(高層體系結(jié)構(gòu))接口，將上述建立的域間組播模型擴(kuò)展為一種可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)交互式仿真的域間組播模型，并描述了一個(gè)聯(lián)機(jī)交互實(shí)例。一方面考查了模型的準(zhǔn)確性，一方面為今后進(jìn)行規(guī)模更大、更靈活的仿真系統(tǒng)建模提供了新的思路。 在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)