網路模擬軟體調研

A. 急 急 急 求一篇關於《通信網路模擬研究》的論文

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題目：基於無線感測器網路模擬平台的研究
一、引言

感測器網路（WSN）日新月異,各種網路方案和協議日趨復雜,網路規模日趨龐大,對網路研究人員而言,掌握網路模擬的重要性是不言而喻的。WSN模擬能夠在一個可控制的環境里研究WSN應用,包括操作系統和網路協議棧,能夠模擬數量眾多的節點,能夠觀察由不可預測的干擾和雜訊引起的難以琢磨的節點間的相互作用,獲取節點間詳細的細節,從而提高節點投放後的網路成功率,減少投放後的網路維護工作。目前無線感測器網路使用的模擬工具主要有NS2、TinyOS、OPNET、OMNET++等等。其中TinyOS是專門針對無線感測器網路的特點而研究開發的。

二、無線感測器網路模擬簡介

在感測器網路中,單個感測器節點有兩個很突出的特點。一個特點是它的並發性很密集;另一個特點是感測器節點模塊化程度很高.上述這些特點使得無線感測器網路模擬需要解決可擴展性與模擬效率、分布與非同步特性、動態性、綜合模擬平台等等問題。

三、無線感測器網路常用模擬工具

無線感測器網路常用模擬工具有NS2、OPNET、OMNET++、TinyOS,下面我們簡要介紹它們各自的性能和特點。

3.1 NS2
NS是一種可擴展、以配置和可編程的時間驅動的模擬工具,它是由REAL模擬器發展而來.在NS的設計中,使用C++和OTCL兩種程序設計語言, C++是一種相對運行速度較快但是轉換比較慢的語言,所以C++語言被用來實現網路協議, 編寫NS底層的模擬引擎; OTCL是運行速度較慢,但可以快速轉換的腳本語言,正好和C++互補,所以OTCL語言被用來配置模擬中各種參數,建立模擬的整體結構, OTCL的腳本通過調用引擎中各類屬性、方法,定義網路的拓撲,配置源節點、目的節點建立鏈接,產生所有事件的時間表,運行並跟蹤模擬結果,還可以對結果進行相應的統計處理或制圖.NS可以提供有線網路、無線網路中鏈路層及其上層精確到數據包的一系列行為模擬。NS中的許多協議都和真實代碼十分接近,其真實性和可靠性是非常高的。

3.2 OPNET
OPNET是在MIT研究成果的基礎上由MIL3公司開發的網路模擬軟體產品。 OPNET的主要特點包括以下幾個方面:(1)採用面向對象的技術,對象的屬性可以任意配置,每一對象屬於相應行為和功能的類,可以通過定義新的類來滿足不同的系統要求; (2)OPNET提供了各種通信網路和信息系統的處理構件和模塊;(3) OPNET採用圖形化界面建模,為使用者提供三層(網路層、節點層、進程層)建模機制來描述現實的系統;(4) OPNET在過程層次中使用有限狀態機來對其它協議和過程進行建模,用戶模型及OPNET內置模型將會自動生成C語言實現可執行的高效、高離散事件的模擬流程;(5) OPNET內建了很多性能分析器,它會自動採集模擬過程的結果數據;(6)OPNET幾乎預定義了所有常用的業務模型,如均勻分布、泊松分布、歐蘭分等。

3.3 OMNET++
OMNET++是面向對象的離散事件模擬工具,為基於進程式和事件驅動兩種方式的模擬提供了支持。 OMNET++採用混合式的建模方式,同時使用了OMNET++特有的ned(Network Discription,網路描述)語言和C++進行建模。OMNET++主要由六個部分組成:模擬內核庫、網路描述語言的編譯器、圖形化的網路編譯器、模擬程序的圖形化用戶介面、模擬程序的命令行用戶介面和圖形化的向量輸出工具。OMNET++的主要模型拓撲描述語言NED,採用它可以完成一個網路模型的描述。 網路描述包括下列組件:輸入申明、信道定義、系統模塊定義、簡單模塊和復合模塊定義。使用NED描述網路,產生.NED文件,該文件不能直接被C++編譯器使用,需要首先採用OMNET++提供的編譯工具NEDC將.NED文件編譯成.cpp文件。最後,使用C++編譯器將這些文件與用戶和自己設計的簡單模塊程序連接成可執行程序。

3.4 TinyOS
TinyOS是專門針對感測器研發出的操作系統。在TinyOS上編程序使用的語言為nesC(C language for network embedded systems) 語言。

nesC語言是由C語言擴展而來的,意在把組件化/模塊化思想和TinyOS基於事件驅動的執行模型結合起來。 nesC 組件有Mole(模塊)和Configuration（連接配置文件）兩種。在模塊中主要實現代碼的編制,在連接配置文件中主要是將各個組件和模塊連接起來成為一個整體。

TinyOS程序採用的是模塊化設計,所以它的程序核心往往都很小,能夠突破感測器存儲資源少的限制,這能夠讓TinyOS很有效的運行在無線感測器網路上並去執行相應的管理工作等。TinyOS的特點主要體現在以下幾個方面:

(1)組件化編程(Componented-Based Architecture)。TinyOS的組件通常可以分為以下三類:硬體抽象組件、合成組件、高層次的軟體組件;硬體抽象組件將物理硬體映射到TinyOS組件模型.合成硬體組件模擬高級硬體的行為.高層次軟體模塊完成控制、路由以及數據傳輸等。}

(2)事件驅動模式(Event-Driven Architecture)。事件驅動分為硬體驅動和軟體事件驅動。硬體事件驅動也就是由一個硬體發出中斷,然後進入中斷處理函數。而軟體驅動則是通過singal關鍵字發出一個事件。

(3)任務和事件並發模式(Tasks And Events Concurrency Model)。任務用在對於時間要求不是很高的應用中,任務之間是平等的,即在執行時是按順序先後來的,而不能相互搶占,TinyOS對任務是按簡單的FIFO隊列進行處理的。事件用在對於時間的要求很嚴格的應用中,而且它可以佔先優於任務和其他事件執行。

(4)分段執行(Split-Phase Operations)。在TinyOS中由於tasks 之間不能互相佔先執行,所以TinyOS沒有提供任何阻塞操作,為了讓一個耗時較長的操作盡快完成,一般來說都是將對這個操作的需求和這個操作的完成分開來實現,以便獲得較高的執行效率。

(5) 輕量級線程(lightweight thread)。輕量級線程(task, 即TinyOS中的任務)按FIFO方式進行調度,輕量級線程之間不允許搶占;而硬體處理線程(在TinyOS中,稱為硬體處理器),即中斷處理線程可以打斷用戶的輕量級線程和低優先順序的中斷處理線程,對硬體中斷進行快速處理響應。

(6) 主動通信消息(active message)。每一個消息都維護一個應用層和處理器。當目標節點收到這個消息後,就會把消息中的數據作為參數,並傳遞給應用層的處理器進行處理。應用層的處理器一般完成消息數據的解包操作、計算處理或發送響應消息等工作。

TinyOS操作系統中常用的模擬平台主要是TOSSIM和Avrora

（1）TOSSIM(TinyOS simulation)是一個支持基於TinyOS的應用在PC機上運行的模擬器.TOSSIM運行和感測器硬體相同的代碼,模擬編譯器能直接從TinyOS應用的組件表中編譯生成模擬程序。

（2）Avrora是一種專門為Atmel和Mica2節點上以AVR單片機語言編寫的程序提供模擬分析的工具。它的主要特點如下：1) 為AVR單片機提供了cycle accurate級的模擬,使靜態程序可以准確的運行。它可以模擬片上(chip-on)設備驅動程序,並為片外(off-chip)程序提供了有規則的介面;2)可以添加監測代碼來報告模擬程序運行的性能,或者可以在模擬結束後收集統計數據,並產生報告;3)提供了一套基本的監控器來剖析程序,這有助於分析程序的執行模式和資源使用等等;4)Avrora可以用gdb調試程序;5) Avrora可以為程序提供一個程序流圖,通過這個流程圖可以清楚的表示機器代碼程序的結構和組織;6) Avrora中提供了分析能量消耗的工具,並且可以設置設備的帶電大小;7) Avrora可以用來限製程序的最大堆棧空間,它會提供一些關於目前程序中的最大的堆棧結構,和一些關於空間和時間消耗的信息報告。

3.5性能比較

TinyOS 用行為建模,可以模擬跨層協議;模擬程序移植到節點上,不需要二次編碼。
通過對上述幾種模擬軟體的分析比較,我們可以清楚的看到各個模擬軟體的特點、適用范圍,我們可以根據研究需要選擇適合的模擬軟體,使得我們的學習研究可以事半功倍。

結束語

網路模擬技術為通信網路規劃和優化提供了一種科學高效的方法。網路模擬在國內是近幾年才發展起來的,但在國外網路模擬技術已經相當成熟,我們應該大膽地借鑒國外先進技術,促進國內網路模擬技術迅速發展。

參考文獻
【1】於海斌,曾鵬等.智能無線感測器網路.科學出版社,2006,p283～p303,
【2】石懷偉,李明生,王少華,網路模擬技術與OPNET應用實踐,計算機系統應用2006.第3期
【3】李玥,吳辰文,基於OMNeT++地TCP/IP協議模擬,蘭州交通大學學報(自然科學版),2005年8月
【4】袁紅林,徐晨,章國安,TOSSIM:無線感測器網路模擬環境,感測器與儀表儀器 ,2006年第22卷第7-1期

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集群虛擬伺服器的模擬建模研究

來源：電子技術應用 作者：楊建華 金笛 李燁 寧宇

摘要：闡述了集群虛擬伺服器的工作原理和三種負載均衡方式，通過實例討論了虛擬伺服器的模擬和建模方法，創建了測試和模擬系統性能的輸入和系統模型，並依據Q—Q圖和累積分布函數校驗了其概率分布。

關鍵詞：集群虛擬伺服器負載均衡模擬建模概率分布

隨著互聯網訪問量和數據流量的快速增長，新的應用層出不窮。盡管Intemel伺服器處理能力和計算強度相應增大，但業務量的發展超出了先前的估計，以至過去按最優配置建設的伺服器系統也無法承擔。在此情況下，如果放棄現有設備單純將硬體升級，會造成現有資源的浪費。因此，當前和未來的網路服務不僅要提供更豐富的內容、更好的交互性、更高的安全性，還要能承受更高的訪問量，這就需要網路服務具有更高性能、更大可用性、良好可擴展性和卓越的性價比。於是，集群虛擬伺服器技術和負載均衡機制應運而生。

集群虛擬伺服器可以將一些真實伺服器集中在一起，組成一個可擴展、高可用性和高可靠性的統一體。負載均衡建立在現有網路結構之上，提供了一種廉價、有效和透明的方法建立伺服器集群系統，擴展網路設備和伺服器的帶寬，增加吞吐量，加強網路數據處理能力。提高網路的靈活性和可用性。使用負載均衡機制．大量的並發訪問或數據流量就可以分配到多台節點設備上分別處理。系統處理能力得到大幅度提高，大大減少用戶等待應答的時間。

實際應用中，虛擬伺服器包含的真實伺服器越多，整體伺服器的性能指標(如應答延遲、吞吐率等)越高，但價格也越高。在集群中通道或其他部分也可能會進入飽和狀態。因此，有必要根據實際應用設計虛擬伺服器的模擬模型，依據實際系統的測量數據確定隨機變數的概率分布類型和參數，通過分位點一分位點圖即Q-Q圖(Quaantile-Quantile Plot)和累積分布函數(Cumulative Distribution Functions)等方法校驗應答或傳播延遲等性能指標的概率分布，通過模擬軟體和工具(如Automod)事先分析伺服器的運行狀態和性能特點，使得集群系統的整體性能穩定，提高虛擬伺服器設計的客觀性和設計的可靠性，降低伺服器建設的投資風險。

1 集群虛擬伺服器的體系結構

一般而言，首先需要在集群虛擬伺服器上建立互聯網協議偽裝(Internet Protocol Masquerading)機制，即IP偽裝，接下來創立IP埠轉發機制，然後給出在真實伺服器上的相關設置。圖1為集群虛擬伺服器的通用體系結構。集群虛擬伺服器通常包括：真實伺服器(RealServers)和負載均衡器(Load Balmlcer)。

由於虛擬伺服器的網路地址轉換方式是基於IP偽裝的，因此對後台真實伺服器的操作系統沒有特別要求，可以是windows操作系統，也可以是Lmux或其他操作系統。

負載均衡器是伺服器集群系統的惟一入口點。當客戶請求到達時，均衡器會根據真實伺服器負載情況和設定的調度演算法從真實伺服器中選出一個伺服器，再將該請求轉發到選出的伺服器，並記錄該調度。當這個請求的其他報文到達後，該報文也會被轉發到前面已經選出的伺服器。因為所有的操作都在操作系統核心空間中完成，調度開銷很小，所以負載均衡器具有很高的吞吐率。整個伺服器集群的結構對客戶是透明的，客戶看到的是單一的虛擬伺服器。

負載均衡集群的實現方案有多種，其中一種是Linux虛擬伺服器LVS(Linux Virtual Server)方案。LVS實現負載均衡的技術有三種：網路地址轉換(Network Address Translation)、直接路由(Direct Routing)和IP隧道(IP Yunneling)。

網路地址轉換按照IETF標准，允許一個整體機構以一個公用IP地址出現在Inlemet上。通過網路地址轉換，負載均衡器重寫請求報文的目標地址，根據預設的調度演算法，將請求分派給後端的真實伺服器；真實伺服器的應答報文通過均衡器時，報文的源地址被重寫，把內部私有網路地址翻譯成合法網路IP地址，再返回給客戶，完成整個負載調度過程。

直接路由的應答連接調度和管理與網路地址轉換的調度和管理相同，但它的報文是直接轉發給真實伺服器。在直接路由應答中，均衡器不修改、也不封裝IP報文．而是將數據幀的媒體接入控制MAC(Medium Aceess Control)地址改為選出伺服器的MAC地址，再將修改後的數據幀在區域網上發送。因為數據幀的MAC地址是選出的伺服器，所以伺服器肯定可以收到該數據幀，從中獲得該IP報文。當伺服器發現報文的目標地址在本地的網路設備時，伺服器處理該報文，然後根據路由表應答報文，直接返回給客戶。

IP隧道是將一個IP報文封裝在另一個IP報文中的技術。該技術可以使目標為某個口地址的數據報文被封裝和轉發到另一個IP地址。用戶利用IP隧道技術將請求報文封裝轉發給後端伺服器，應答報文能從後端伺服器直接返回給客戶。這樣做，負載均衡器只負責調度請求，而應答直接返回給客戶，不需要再處理應答包，將極大地提高整個集群系統的吞吐量並有效降低負載均衡器的負載。IP隧道技術要求所有的伺服器必須支持IP Yunnehng或lP.封裝(Encapsulation)協議。

2 集群虛擬伺服器報文延遲的確定

通過一個裝有5台真實伺服器並使用網路地址轉換技術實現Linux虛擬伺服器的實際系統，可以得到有關請求和應答報文的時戳(Time Stamp)文件n根據這些文件．能夠計算出集群虛擬伺服器的模擬和建模所需數據。

為了確定隨機變數分布類型和參數，應該統計下列延遲：(1)從客戶到負載均衡器的傳播延遲(Transport Delay)；(2)負載均衡器的應答延遲(Response Delay)；(3)從負載均衡器到真實伺服器的傳播延遲；(4)真實伺服器的應答延遲；(5)從真實伺服器到負載均衡器的傳播延遲；f61負載均衡器對真實伺服器的應答延遲；(7)從負載均衡器到客戶的傳播延遲。

在實際系統產生的時戳文件中，問接地描述了上述各延遲時間。文件包含的內容如下：

當一個服務請求到達集群虛擬伺服器系統時，即產生帶有惟一序列號的同步請求報文(Synchronized Request Package)，將該報文轉發到某一真實伺服器，同時建立該伺服器與客戶端的連接，每個這樣的連接都帶有惟一的埠號；該伺服器處理通過該連接的確認請求報文(Acknowledgement Request Package)，直到伺服器收到結束請求報文(Finished Request Package)。對每一種類型的請求報文，系統都給予一個相應的應答報文。因此，在不同的報文時戳文件中，如果兩條記錄具有相同的埠號、報文類型和序列號，則它們是同一個請求或應答報文，對相關的時戳相減即可得到集群虛擬伺服器系統的模擬和建模所需的延遲數據。通過所編寫的C++程序即可計算這些延遲。

3 系統模擬模型

上述的集群虛擬伺服器實際系統的模擬模型如圖2所示，在負載均衡器、各通道、5台真實伺服器中通過或處理的均為請求或應答報文。

4 隨機變數模型的確定

對具有隨機變數的集群虛擬伺服器進行模擬，必須確定其隨機變數的概率分布，以便在模擬模型中對這些分布進行取樣，得到所需的隨機變數。

4.1 實際虛擬伺服器的延遲數據概況

在實際虛擬伺服器的負載均衡器、各通道和5台真實伺服器中，對請求和應答報文都有一定的延遲。部分報文延遲的統計數據如表1所示。

由表l中的數據可見，報文延遲的中位數與均值差異較大，所以其概率分布不對稱；變異系數不等於l，導致概率分布不會是指數分布，而可能是γ分布或其他分布。

4．2 隨機變數的概率分布

圖3為第一台真實伺服器到負載均衡器之間的通道報文傳播延遲直方圖，其中t為報文延遲時間，h(t)為報文延遲區間數。由圖3可知，通道內的報文傳播延遲數據近似服從γ分布或對數正態分布。

描述γ分布需要兩個參數：形狀(Shape)參數α和比例(Scahj)參數口，這兩個參數與均值M、方差V之間的關系是非線性的：

描述對數正態分布也需要形狀參數σ和比例參數μ，這兩個參數與均值M、方差V之問的關系也是非線性的：

式(1)～(4)都可以通過最大似然估計MLE(Maximum Likelihood Estimator)方法或最速下降法(Steepest Descent Method)求出。表2給出了甩這兩種方法求出的從第一台真實伺服器到負載均衡器之間通道內的報文延遲概率分布參數。

使用累積分布函數和Q-Q圖可以校驗並進一步確定上述通道內報文傳播延遲的概率分布。取用表2中的參數，可以得到γ分布的累積分布函數，如圖4所示，其中t為報文延遲時間，F(t)為報文延遲的累積分布函數。為作比較，實驗分布也畫在該圖中。γ分布和對數正態分布的Q-Q圖如圖5所示。

由圖4和圖5可以看出，γ分布較好地擬合了該通道內的報文傳播延遲數據分布。其他通道報文延遲直方圖也有類似形狀。經計算和分析，這些通道的報文傳播延遲概率分布也近似服從γ分布。

根據表1中的數據以及相關的直方圖都難以確定在負載均衡器和真實伺服器中報文延遲的理論分布。因此，採用實驗分布作為其模型。

5 模型模擬

在建立了圖1所示的集群虛擬伺服器的系統模擬模型並確定了其隨機變數的分布特性後，可以採用由美國布魯克斯自動化公司(Brooks Automation)開發的模擬軟體Automod輸入該模型，並通過在Automod環境中編程進行集群虛擬伺服器的模擬和分析。

在Automod的模擬過程中，可以直接利用軟體提供的資源(Resource)作為各種報文數據處理的單元；系統各部分的報文排隊活動可以直接通過排隊(Queue)實現；建立一個負載產生器，等效為在Inlemtet上使用虛擬伺服器的客戶。

通過採用Automod的屬性變數(Attribute Variable)可以解決負載均衡器的雙方向報文處理功能的問題。負載均衡器使用輪轉調度演算法(Round Robin Scheling)，即假設所有真實伺服器的處理性能均相同，依次將請求調度到不同的伺服器。

驗證模擬模型可以分別在實際虛擬伺服器系統和Automod的模擬模型中從以下兩方面進行對比：(1)在負載均衡器、各個真實伺服器和通道中排隊的應答或傳播報文數量；(2)真實伺服器及負載均衡器的cPU利用率。例如，當使用實際的應答或傳播報文延遲數據時，在Automod的模擬模型中，如果設置一個較低的資源量，則在模擬過程中就會發現大部分的負載都被堵在真實伺服器的排隊中，即真實伺服器處理報文的能力過低，無法與實際系統的狀況相比；如果設置一個較高的資源量，則意味著伺服器的並行處理能力增加，真實伺服器的利用率提高，負載就很少或不會滯留在真實伺服器的排隊中。因此，在Automod中可以根據實際情況調整模擬模型的資源量大小。

如果在Automod中增加負載產生器的負載產生率，就等效為用戶訪問量增加，通過觀察排隊中的負載滯留比例，就可以發現系統的最大處理報文的能力以及系統各部分應答報文可能出現瓶頸之處。例如，將負載產生率增加一倍，雖然系統仍然可以處理所有的報文，但各台真實伺服器的平均利用率將達80％左右。顯然，這時系統應答報文的「瓶頸」為真實伺服器，有必要在系統中增添一台新的真實伺服器。

通過一個包括5台真實伺服器的實際虛擬伺服器系統。收集並計算了模擬和建模的樣板數據。依據系統報文延遲的中位數、均值、變異系數和直方圖等，確定了系統隨機變數的概率分布；採用最大似然估計方法和最速下降法，得到了通道概率分布的具體參數；根據Q-Q圖和累積分布函數進一步校驗並最終確定通道的概率分布形式。使用Automod軟體進行了模擬建模和編程，藉助模擬結果可以發現虛擬伺服器的最大處理能力和可能的「瓶頸」之處。通過及時定位系統「瓶頸」，可以有的放矢地進一步研究和改進系統，有效提高系統性能。所採用的模擬方法也可以用於其他領域的模擬建模或分析中。

在模擬模型中，負載均衡方式和調度演算法還需要進一步增加，以便於比較不同的虛擬伺服器系統。樣本數據也需要進一步擴充，以避免報文延遲的自相關性。

B. 無線通信模擬用哪些程序或軟體

ranplan wireless，國內一款無線通信模擬軟體，用射線追蹤原理形象模擬無線信號在空間的傳播和損耗

C. OPNET、NS2、OMNET++、OMNET++有什麼區別，哪個更容易上手

這些軟體我都用過opnet，ns，omnet。從使用的方便性來說，opnet和omnet比較好，ns系列用起來比較麻煩。opnet的優勢在於它是商業軟體，所以有一個團隊來維護軟體。所以opnet的協議包非常完善。基本上市面上常用的協議，如3G、4G等相關協議，在opnet中都有相應的模擬包。所以如果你有很多錢，能買到你需要的協議包，opnet的系統完整性和模擬可靠性是最好的。Omnet現在已經可以提供更多的協議包了，但是和opnet相比，提供的協議包數量還是比較少的。而且omnet的協議包都是個人或者團隊維護的，所以協議的完整性和健全性還是有一定差距的。從編程便利性來說，omnet最好，opnet次之，ns系列在我看來最差。在這些模擬軟體中，omnet使用ned語言描述網路框架，使用C實現模塊內部。Ns系列類似，用Otcl語言描述網路框架，具體實現用C；Opnet使用類似於C的語言來構建模擬。根據我的經驗，ned是最容易理解和使用的語言。所以，我覺得從方便性來說，omnet編程是最好的。從目前網路模擬軟體的情況來看，除非你想模擬一個超大規模的網路，那麼中、小型類型的模擬都可以使用以上三種網路模擬軟體來完成模擬任務。如果是模擬修改現有的公共協議，那麼opnet是最好的。如果你的協議是新的，Omnet是最方便的。Ns系列不太推薦。

D. 3、PacketTracer是怎樣的軟體它有哪些功能

Cisco Packet Tracer 是由Cisco公司發布的一個輔助學習工具，為學習思科網路課程的初學者去設計、配置、排除網路故障提供了網路模擬環境。用戶可以在軟體的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網路拓撲，並可提供數據包在網路中行進的詳細處理過程，觀察網路實時運行情況。可以學習IOS的配置、鍛煉故障排查能力。[1]
Packet Tracer是一個功能強大的網路模擬程序，允許學生實驗與網路行為，問「如果」的問題。隨著網路技術學院的全面的學習經驗的一個組成部分，包示蹤提供的模擬，可視化，編輯，評估，和協作能力，有利於教學和復雜的技術概念的學習。
Packet Tracer補充物理設備在課堂上允許學生用的設備，一個幾乎無限數量的創建網路鼓勵實踐，發現，和故障排除。基於模擬的學習環境，幫助學生發展如決策第二十一世紀技能，創造性和批判性思維，解決問題。Packet Tracer補充的網路學院的課程，使教師易教，表現出復雜的技術概念和網路系統的設計。

E. 無線網路規劃用什麼軟體可以模擬嗎

有aircom、Atoll等，對目前國內三大運營商的GSM、TD、LTE、CDMA、WCDMA等網路都有模擬模塊，正版軟體都比較貴，一般都在20~30萬左右，看你買什麼模塊買多少。也有盜版的，如果公司用就有版權問題，需要慎重。

F. 有什麼軟體可以模擬路由器等網路管理的，學習相關網路管理技術配置

使用一個路由器模擬器一定要根據自己的學習程度，然後要干什麼用，通過學習後要達到什麼程度。初學者最好是有書本或者按照CCNA、CCNP考試要求同步學習，這樣目的性更強。Cisco、華為、H3C的配置還是會有不同的。

Cisco
Packet TracerCisco Packet
Tracer是有Cisco公司發布的一個輔助學習工具，為學習思科網路課程的初學者去設計、配置、排除網路故障提供了網路模擬環境。用戶可以在軟體的圖形用戶界面上直接使用拖拽方法建立網路拓撲，並可提供數據包在網路中行進的詳細處理過程，觀察網路實時運行情況。

可以學習IOS的配置、斷裂故障排查能力。在模擬交換方面是非常不錯的軟體，且非常適合新手。Cisco
Packet Tracer你可以進行漢化，但我覺得使用英文會好一些。

可模擬你華為AR路由器、X7系列交換機的大部分特性。可模擬PC終端、Hub、雲、幀中繼交換機等。模擬設備配置功能，快速學習華為命令行。可模擬大規模設備組網。可通過真實網卡實現與真實網路設備的對接。

模擬介面抓包，直觀展示協議交互的過程。H3C
Cloud
Lab華三雲實驗室HCL是一款圖像界面的全真玩過模擬軟體，用戶可以通過該軟體實現H3C公司多個型號的虛擬設備的組網，是學習、測試基於H3C公司的網路設備的必備工具。

G. 論網路虛擬模擬實驗中心建設研究與實踐

論網路虛擬模擬實驗中心建設研究與實踐

通過虛擬實驗教學管理系統，教師既可搭建典型實驗或調取實驗案例，網路虛擬模擬實驗中心建設研究與實踐該如何進行?

隨著計算機技術和網路技術的蓬勃發展，人們已無時無刻離不開網路。[1]在國內已有部分院校的實驗室引入了虛擬儀器系統，如上海復旦大學、上海交通大學、華中理工大學、廣州暨南大學等。未來的幾年內，我國將有50%的儀器為虛擬儀器。隨著微型計算機的發展，虛擬儀器將會逐步取代傳統的測試儀器而成為測試儀器的主流。

1 技術路線

隨著互聯網的發展，信息、消費、生產和智慧互聯，它給我們提供一種偉大精神，這種精神叫作合作共贏、共建共享。2016年某日，筆者在自助銀行遇見幾個外國人在那裡按來按去，不時發出各種疑問的聲音，似乎完不成他們想要的操作。想到他們一定是不會使用自動取款機，筆者便主動關切地問“Can I help you(需要幫忙嗎)?”，沒想到他們的回答讓筆者感到意外：“We are looking for restaurant(我們正在找飯店)。”幫他們找到想要的飯店後，筆者禁不住反思：既然自動取款機是聯網的，是不是也可以充分利用網路技術，進一步延伸其功能，查詢到附近的飯店、賓館等。甚至可以查詢到附近的學校，登錄它們的實驗中心。圖1為虛擬模擬實驗中心登錄頁面。

通過虛擬實驗教學管理系統，教師既可搭建典型實驗或調取實驗案例。方便地向學生布置實驗任務，還可在實驗結束後查看學生的實驗結果，給出實驗成績和評價。[2]

虛擬模擬實驗教學中心的建設，將部分單純演示性、驗證性的實驗教學內容以學生開展虛擬實驗為主;基本技能訓練和基礎實驗項目以虛擬實驗輔助實體實驗的開展，壓縮實體實驗室中有關實驗原理、實驗步驟、儀器設備使用、注意事項等的講授時間，進一步節約有限的`實驗學時，將更多的時間給學生動手實踐，節省下來的學時可以用來開設一些綜合性、設計性實驗和研究性實驗。典型實驗通常是由精通相關課程的教師設計的。要求學生在此基礎上進行實驗。可滿足教師對各層次實驗教學的需求。實驗模擬平台也為學生自由搭建實驗模擬提供了可能。學生既可通過實驗模擬平台動手操作，又可自主設計實驗，有利於培養設計能力和創新意識。與器材庫(或儀器、設備、材料庫)類似，虛擬實驗平台通常擁有一個器材欄。用於各類虛擬實驗器材的管理。學生可以把器材從器材欄中移到實驗台上，或者從實驗台上把器材收回到器材欄。

2 研究方法

行動研究法。嚴格地說，行動研究並不是一種獨立的研究方法，而是一種教育研究活動，是一種教師和教育管理人員密切結合本職工作綜合運用各種有效研究的方法，以直接推動教育工作的改進為目的的教育研究活動。課題組的成員來自學校一線工作者和學校的管理者，研究做到了學習、實踐、反思三者的結合，增強了課題成果的實際意義。[3]

調查研究法。調查國內外虛擬模擬實驗室的建立和使用情況，從中學習先進經驗和技術，避免在研究過程中走彎路。撰寫了調查研究報告。

文獻研究法。研究過程中，查閱大量文獻，借鑒同類課題的經驗和做法，為實驗得出定性結論起到重要作用。

比較研究法。本課題研究過程中，對資料的收集和分析進行了多方面的比較。一是學校的比較，各學段的比較等;二是類型的比較，智力與創造力的比較等;三是實驗效果的比較，例如在篩選材料過程中取捨的比較，同類統計資料在數據上的對比、推斷等。

個案研究法。科學地確定和研究典型個案進行研究是課題研究的捷徑，研究中，課題組提供多個成功的個案，比較各種優缺點，用以應用到本課題。[4]

3 模擬實例

單片機是電子信息類專業的必修課，其應用已涉及生活的方方面面。要想真正學以致用，需多學多練，掌握其編程技巧。以AT89C52單片機實現模擬電子琴為例，單片機擴展無源蜂鳴器實現電子琴功能。7個按鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6和KEY7，分別對應7個音符，圖2為單片機模擬電子琴硬體電路。按下時蜂鳴器發出對應音調;還可以設計一個音樂自動播放功能，根據存入的樂譜進行循環播放。

4 結 論

建立開放式網上虛擬實驗室，運用虛擬現實技術模擬真實實驗。採用多媒體技術在計算機上建立虛擬實驗室環境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯網上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網路實驗教學一體化的管理功能。這將是未來實驗教學的新方式。

H. 虛擬模擬技術在高職計算機網路基礎課程的應用研究論文

虛擬模擬技術已廣泛應用於高職計算機網路課程的教學中。本文簡介了虛擬模擬技術及其應用於計算機網路基礎課程的優勢，闡述了其在高職計算機網路基礎課程的課堂教學和實驗教學中的應用。

一、虛擬模擬技術的概述

虛擬模擬技術是將虛擬現實技術和系統模擬技術有機結合的一種新的實驗研究技術，人類、戰略性技術。藉助該技術可認識和改造世界，因而它有望成為繼數學推理、科學實驗之後又一虛擬模擬技術以多媒體技術、虛擬現實技術、網路通信技術等信息技術為基礎，構建一個與現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬環境，如模擬器、模擬軟體、數學模型、模擬實驗等。其中虛擬模擬實驗在我國高職院校的教學中廣泛應用，已逐漸成為一種新的教學模式。

1.國內外虛擬模擬技術在教學中的應用

目前，國外虛擬模擬軟體主要包括多功能電路模擬實驗平台PSPICE、模擬和數字電路的.Tina Pro、用於電路描述和模擬的語言與模擬軟體Circuit Maker、模擬單片機Proteus、Cisco路由器和自定義網路拓撲結構及連接的Boson NetSim。在我國，北京郵電大學的電子信息虛擬模擬實驗教學中心有「開放式虛擬模擬實驗教學管理平台」、Packet Trace軟體、北京航天大學的分布式虛擬環境、GMDSS模擬訓練實驗室、導航雷達模擬訓練中心等。

2.虛擬模擬技術應用於計算機基礎課程的優勢

通過實例操作演示非常抽象的概念，將抽象的網路概念具體化、形象化，為學生提供逼真生動的學習環境，加強老師與學生的互動，實現教與學雙向互動，提高學生的學習熱情和主動性。通過模擬實例的展示，為學生創造更多的實踐機會，不僅可以激發學生的求知慾望，幫助學生充分吸收和掌握教學內容，更能激發他們的創造動機和創造性思維。

二、虛擬模擬技術在高職院校計算機網路基礎課程的應用

1.虛擬模擬技術的應用，優化了網路課程實驗教學環境

目前，很多高職院校計算機硬體設備與軟體更新滯後，教師無法正常地開展實驗教學，只能通過視頻和文字等輔助資料來補充實際實驗的不足。虛擬化技術可以有效解決上述問題，通過虛擬多種不同的計算機環境，學生可在一台計算機上完成伺服器與終端機之間的切換，並能使用不同的操作系統與應用程序來開展網路實驗。虛擬技術實現了改善高職計算機網路課程的實驗教學中教學環境、提高教育教學實效的目標。

2.虛擬模擬技術的應用，更新了實驗教學手段

高職教師們利用虛擬模擬技術實現了「一機多用」，有利於順利開展計算機網路基礎課程這一實踐性較強的課程，學生可以通過精確地操作某些系統或者軟體，了解其運行特徵和過程，並以此進一步加深對理論知識的理解，近距離觀察和分析實驗現象。

3.虛擬模擬技術的應用，緩解了實訓設備不足的難題

目前，在高職教育計算機網路課程的實訓設備嚴重短缺，而虛擬模擬技術讓虛擬實驗室成為現實，盡管不能從根本上替代實際上的物理設備，但是學生可在虛擬機上做所有的操作實驗，將理論與實踐相結合，使學習更直觀，教學更真實，既保證了教學質量，又促進了學生實踐能力的培養。因此，虛擬模擬技術的應用，不僅解決了實驗實訓設備短缺的難題，又能更好地為高職教育培養更多的實用性人才助力。

三、結束語

綜上所述，現階段的高職院校計算機網路基礎課程的教學中仍存在著一些問題，將虛擬模擬技術與真實實驗相結合，可有效解決學校設備和場所短缺等問題，使學生通過虛擬模擬實驗教學掌握網路技術，提高學生的實踐能力和創新能力，提高學生的綜合運用計算機網路知識解決分析實際問題的能力，為社會培養出高水平高素質的復合型網路工程專業人才。

I. opnet和VPI公司的光網路模擬軟體對比如何

opnet主要是針對光網路層的模擬工具，比如做路由，協議，網路架構等。而VPI公司的軟體，比如VPI transmission maker則主要是針對光通信系統進行模擬的，比如做調制，用各種光器件搭建一個通信系統，然後模擬這個光通信系統的性能，如誤碼率、EVM、眼圖等等。VPI公司還出產以個 VPI component的軟體，那個是設計光器件的。所以說，opnet和VPI公司的模擬軟體是針對的不同層面。

J. 什麼是網路模擬

就是類似於向packet track 那樣或者是GNS3那樣的，利用一個模擬軟體，來構造網路模型（組建區域網、廣域網等）在裡面可以選擇不同類型的設備，通過配置協議、命令等完成網路聯通所需要的一切指令信息，適合於考生在沒有實際試驗的情況下，利用軟體模擬建網模式，從而達到真實的網路模擬效果。