1 引言

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕?lèi)似于路線(xiàn)圖,，它詳細(xì)描述了關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件,，諸如節(jié)點(diǎn)和鏈路是如何互連的。目前,，常用的互連方案有點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),、廣播網(wǎng)絡(luò)和多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。其中點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由僅能與相鄰設(shè)備通信的節(jié)點(diǎn)組成(相鄰節(jié)點(diǎn)是指相互鄰接的節(jié)點(diǎn)),，它包括數(shù)千個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間互連的節(jié)點(diǎn),，這些相鄰節(jié)點(diǎn)再連接到其他相鄰節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推,。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要與不相鄰的節(jié)點(diǎn)通信,，則可通過(guò)其他相鄰的節(jié)點(diǎn)間接地完成通信。源節(jié)點(diǎn)先將消息傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn),，然后按順序在各中間節(jié)點(diǎn)傳輸直到最終達(dá)到目的節(jié)點(diǎn),。從相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)到另一節(jié)點(diǎn)的過(guò)程稱(chēng)為橋接或路由。目前最常見(jiàn)的點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)溆行切?、環(huán)形和樹(shù)形3種類(lèi)型,。

2 基于OPNET的局域網(wǎng)拓?fù)浣?br />
優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工程工具(Optimized Network Engineering Tool，簡(jiǎn)稱(chēng)OPNET)是OPNET公司開(kāi)發(fā)的商用仿真平臺(tái),，支持各類(lèi)通信網(wǎng)絡(luò)和分發(fā)系統(tǒng)的模擬與仿真,，可通過(guò)離散事件仿真分析模型化系統(tǒng)的行為和性能，是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)建模仿真工具,。它涉及到仿真研究的各階段,，如模型設(shè)計(jì)、仿真,、數(shù)據(jù)搜集和數(shù)據(jù)分析,。OPNET Modeler仿真模型分為網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和進(jìn)程3個(gè)層次,，分別在界面的Projeet Editor,、Node Editor和Process Editor工具中建立。

2．1 星形拓?fù)?br />
星形網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵特征是存在一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)路中心,。一旦建立了通道連接,，就能無(wú)延遲地在連通的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。要說(shuō)明的是：工作站到中央節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)路是專(zhuān)用的,，不會(huì)出現(xiàn)擁擠的瓶頸現(xiàn)象,。圖1給出在OPNET Modeler中建立的星形拓?fù)?。其?yōu)點(diǎn)是：①容易診斷并隔離故障。如果網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題,，只會(huì)影響到該節(jié)點(diǎn)或通信介質(zhì)相連的節(jié)點(diǎn),，不會(huì)涉及到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因而比較容易判斷故障的位置,。②方便服務(wù),。中央節(jié)點(diǎn)和中間接線(xiàn)都有一批集中點(diǎn)，可方便提供服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置,。③控制簡(jiǎn)單,。其存在的不足是：①對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴(lài)性強(qiáng)。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的外圍節(jié)點(diǎn)對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的依賴(lài)性強(qiáng),，如果中央節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,，則全部網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。②擴(kuò)展困難,、安裝費(fèi)用高,。增加網(wǎng)絡(luò)新節(jié)點(diǎn)時(shí)，無(wú)論有多遠(yuǎn),，都需要與中央節(jié)點(diǎn)直接連接,，布線(xiàn)困難且費(fèi)用高。③各站點(diǎn)的分布處理能力較低,。星形拓?fù)涞腛PNET建模模型由10個(gè)工作站,、1個(gè)交換機(jī)和1個(gè)服務(wù)器組成。為便于分析,，環(huán)形和樹(shù)形拓?fù)涞慕Ｒ踩?0個(gè)工作站和1個(gè)服務(wù)器,。

2．2 環(huán)形拓?fù)?br />
環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是星形網(wǎng)絡(luò)的修改版本。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中,，節(jié)點(diǎn)通過(guò)專(zhuān)用的線(xiàn)路連接,。一種可靠昂貴的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是將每個(gè)節(jié)點(diǎn)都連接到其他節(jié)點(diǎn)上，通常稱(chēng)為完全環(huán)形,，也稱(chēng)全網(wǎng)狀設(shè)計(jì),，部分環(huán)形網(wǎng)絡(luò)一般稱(chēng)為不完全網(wǎng)狀設(shè)計(jì)。圖2給出在OPNET Modeler中建立的環(huán)形拓?fù)?，該模型?0個(gè)工作站和1個(gè)服務(wù)器組成,。
 

 　　環(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①無(wú)差錯(cuò)傳輸。由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的通信鏈路,，傳輸信號(hào)在每一節(jié)點(diǎn)上再生，因此傳輸信息的誤碼率可減至最少,。②在增加或減少工作站時(shí),，僅需簡(jiǎn)單的連接操作,。③適用于光纖。光纖的傳輸速度高,，因環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是單向傳輸,，適合用于光纖通信介質(zhì)。如果在環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中將光纖作為通信介質(zhì),，可大大提高網(wǎng)絡(luò)速度,。加強(qiáng)抗干擾能力。④電纜長(zhǎng)度短,。其存在的不足是：①節(jié)點(diǎn)故障會(huì)引發(fā)全網(wǎng)故障,。因環(huán)上傳輸數(shù)據(jù)是通過(guò)接在環(huán)上的每個(gè)中繼器完成的，所以任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電纜或中繼器故障都會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)故障,。②故障檢測(cè)困難,。因?yàn)榄h(huán)上的任意一點(diǎn)出現(xiàn)故障都會(huì)引起全網(wǎng)故障，所以難以對(duì)故障定位,。③調(diào)整網(wǎng)絡(luò)比較困難,。要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的配置，如擴(kuò)大或縮小,，都比較困難,。

　　2．3 樹(shù)形拓?fù)?/p>

　　樹(shù)形拓?fù)涫且环N分等級(jí)的結(jié)構(gòu)。它通過(guò)一個(gè)根節(jié)點(diǎn)連接到二級(jí)節(jié)點(diǎn)上,。這些二級(jí)設(shè)備與三級(jí)設(shè)備連接,，三級(jí)設(shè)備與四級(jí)設(shè)備連接。樹(shù)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：①易于擴(kuò)展,。②故障易于隔離,。其存在的不足是：①各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴(lài)性大。②網(wǎng)絡(luò)中除最低層節(jié)點(diǎn)及其接線(xiàn)外,，任意節(jié)點(diǎn)或連線(xiàn)故障都將影響器件所在支路的正常運(yùn)行,。圖3給出在OPNET Modeler中建立的樹(shù)形拓?fù)洹Ｔ撃Ｐ陀?0個(gè)工作站,、4個(gè)交換機(jī)和1個(gè)服務(wù)器組成,。

 　　3 仿真與結(jié)果分析

　　圖4(a)～圖4(d)給出仿真結(jié)果。分別收集樹(shù)形,、星形和環(huán)形拓?fù)淠Ｐ椭邢到y(tǒng)延時(shí)(System Delay),、服務(wù)器延時(shí)(Server Delay)、服務(wù)器接收通信量(Server traffic received)和節(jié)點(diǎn)node_0的負(fù)載(node_0 Load)上的統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行仿真,。其中,，平均系統(tǒng)延時(shí)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)。配置的仿真時(shí)間均為l小時(shí),，其他為默認(rèn)配置,。為方便比較,，仿真結(jié)果取平均值。圖4(a)所示為3種拓?fù)涞钠骄到y(tǒng)延時(shí)曲線(xiàn),?？梢?jiàn)它們分別穩(wěn)定在0．002 l s，0．001 3 s,，0．0006 s,。很明顯，在系統(tǒng)延時(shí)方面,，環(huán)形拓?fù)渥詈?，?shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最差。原因是環(huán)形拓?fù)渥詈?jiǎn)單,，僅由工作站和服務(wù)器構(gòu)成,；樹(shù)形拓?fù)渥顝?fù)雜，除工作站和服務(wù)器外,，還有多個(gè)交換機(jī),，并且分多層。圖4(b)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均延時(shí)曲線(xiàn),。由圖可見(jiàn),，環(huán)形拓?fù)涞难訒r(shí)最好，而樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的延時(shí)最差,。圖4(c)為3種拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量曲線(xiàn),。由圖可見(jiàn)，其環(huán)形拓?fù)涞姆?wù)器平均接收通信量明顯低于星形和樹(shù)形拓?fù)?。圖4(d)為3種拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載,。由圖可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)波動(dòng)后,，星形,、環(huán)形、樹(shù)形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最終分別穩(wěn)定在約800 bit／s,，650 bit／s,，500 bit／s。由此可見(jiàn),，樹(shù)形拓?fù)涞墓ぷ髡竟?jié)點(diǎn)node_0平均負(fù)載最好,，而星形拓?fù)渥畈睢?/p>

 　　4 結(jié)語(yǔ)

　　星形、環(huán)形和樹(shù)形拓?fù)涫悄壳敖⒕钟蚓W(wǎng)時(shí)最常用的3種典型拓?fù)?。由于它們自身特點(diǎn)而存在各自?xún)?yōu)缺點(diǎn),。通過(guò)OPNET仿真可得下述結(jié)論：①在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)方面，環(huán)形拓?fù)渥詈枚鴺?shù)形拓?fù)渥畈睿虎谠诜?wù)器平均接收通信量方面,，環(huán)形拓?fù)涿黠@低于星形和樹(shù)形拓?fù)?；③在?jié)點(diǎn)負(fù)載方面，樹(shù)形拓?fù)渥詈枚切瓮負(fù)渥畈?。該仿真結(jié)果為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所應(yīng)選擇的最佳拓?fù)涮峁┝思夹g(shù)參考。因此,，利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OPNET研究通信網(wǎng)絡(luò),、設(shè)備、協(xié)議和應(yīng)用有著重要意義,。