基于opnet的wlan建模仿真与性能测试课程设计(编辑修改稿)

基于opnet的wlan建模仿真与性能测试课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

FDM还是采用 CCK 的调制技术。 具体实现方法是采用 规范中已有的 RTS/CTS 机制，当使用保护机制时，每一个 的 OFDM 数据包之前都有一个 CCK 的 RTS （ Request to Send）。 由于 在 频段采用了与 相同的调制技术，因此 设备在采用 CCK 调制时与 设备具有相同的距离范围。 虽然也采用了与 相同的调制技术 OFDM，但由于 设备是工作在 5GHz，较 设备有更多的信号损耗，所以 设备有比 设备更远的覆盖范围。 在 与 设备共存的混合网络环境中，所有 设备性能没有什么变化，但 设备在混合网络环境中使用 OFDM 调制时将有不同的性能变化。 性能的具体变化与网络拓扑结构及网络中。  对于纯 网络环境， AP 与无线客户端均工作在 模式时，可得到11Mbps 的数据通信带宽，实际的 TCP 吞吐量约为。  而对于纯 网络环境， AP 与无线客户端均工作在 模式时， AP将检测到整个网络中全部是 无线客户端，因此将不采用为与原来 设备保持兼容的保护机制。 此环境下可得到高达 54Mbps 的数据通信带宽，实际 TCP 吞吐量约为 22~24 Mbps。  当 AP 为 、无线客户端混合接入时， AP 工作在 下。 对于这种同时存在混合无线客户端的网络环境， AP 将通知 客户端采用保护机制，此时 客户端将得到较低的 数据吞吐量（最高可为 15Mbps），当然此时 客户端仍然比其他 客户端具有更高的性能。  当 AP 为 、无线客户端混合接入时， AP 工作在 模式之下。 对于这种同时存在混合 无线客户端的网络环境，此时 客户端可成功地与通 信 工 程 专 业 装 配 实 习Ⅲ 5 AP 相连接，但最高只能得到 的实际吞吐量，相当于一个 客户端。 标准的优势包括以下几个方面：  高数据速率；  完全兼容 标准；  在相同的物理环境下，在同样达到 54Mbps 的数据速率时， 的设备能提供大约两倍于 设备的距离覆盖；  免费的 频带在全球绝大部分国家是可用的；  由于采用与 标准相同的 OFDM 调制，便于双频产品的设计与实现。 工作于 5GHz 频带，它采用的调制方式为正交频分复用（ OFDM）。 通过对标准物理层进行扩充， 支持的数据速率最高可达 54Mbps。 速率虽高，但和 不兼容，并且成本也比较高，所以在市场中一直没有掀起太大的波澜。 从2020 年开始，一些公司陆续推出了 芯片。 IEEE 工作组计划将 WLAN 的传输速率从 和 的 54Mbps 增加至 108Mbps 以上，最高速率可达 320Mbps，成为 、 、 之后的另一场重头戏。 和以往地 标准不同， 协议为双频工作模式（包含 和 5GHz 两个工作频段）。 这样 11n 保障了与以往的 b, g 标准兼容。 IEEE 计划采用 MIMO 与 OFDM 相结合，使传输速率成倍提高。 标准全面改进了 标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术和天线技术，提升 MAC 层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能，使得无线局域 网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够保障 100Mbps 的传输速率）。 2. WLAN 互联结构 WLAN 网络产品的多种使用方法可以组合出适合各种情况的无线联网设计，可以方便地解决许多以线缆方式难以联网的用户需求。 例如，数十公里远的两个局域网相联：其间或有河流、湖泊相隔，拉线困难且线缆安全难保障，或在城市中敷设专线要涉及审批复杂，周期很长的市政施工问题， WLAN 能以比线缆低几倍的费用在几天内实现，WLAN 也可方便地实现不经过大的施工改建而使旧式建筑具有智能大厦的功能。 WLAN 的设备主要包括：无线网卡 、无线接入点、无线集线器和无线网桥，几乎所有的无线网络产品中都自带无线发射 /接收功能，且通常是一机多用。 通 信 工 程 专 业 装 配 实 习Ⅲ 6 WLAN 的网络结构主要有两种类型：无中心网络和有中心网络。 无中心网络 无中心网络 (无 AP网络 )也称对等网络或 Adhoc 网络。 对等网络用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用。 这是最简单的无线局域网结构。 如下图所示，一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。 对等网络组网灵活，任何时间，只要两个或更多的无线接口互相都在彼此的范围之 内，它们就可以建立一个独立的网络。 对等网络中的一个节点必需能同时 看 到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如 4 至 8 个用户，并且他们离得足够近。 有中心网络 有中心网络也称结构化网络。 它由无线 AP、无线工作站（ STA）以及 DSS 构成，覆盖的区域分为 BSS 和 ESS。 无线接入点也称无线 AP 或无线 Hub，用于在无线 STA 和有线网络之间接收、缓存和转发数据。 无线 AP 通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。 BSS 由一个无线接入点以及与其关联的无线工作站构成，在 任何时候，任何接入的无线工作站都与该无线接入点关联。 换句话说，一个无线接入点所覆盖的微蜂窝区域就是基本服务区。 无线工作站与无线接入点关联采用 AP 的 BSSID，在 中， BSSID是 AP 的 MAC 地址。 扩展服务区 ESS 是指由多个 AP 以及连接它们的分布式系统组成的结构化网络，所有 AP 必需共享同一个 ESSID，也可以说扩展服务区 ESS 中包含多个 BSS。 扩展服务区只包含物理层和数据链路层，网络结构不包含网络层及其以上各层。 如下图所示。 通 信 工 程 专 业 装 配 实 习Ⅲ 7 3 .WLAN 的操作 WLAN 网络的操作可分为两个主要 工作过程： 工作站加入一个 BSS； 工作站从一个 BSS 移动到另一个 BSS，实现小区间的漫游。 一个站点访问现存的 BSS 需要几个阶段： 首先，工作站开机加电开始运行，然后进入睡眠模式或者进入 BSS 小区。 站点需要获得同步信号，该信号一般来自 AP 接入点。 站点通过主动和被动扫频来获得同步：  主动扫频： STA 启动或关联成功后扫描所有频道；一次扫描中， STA 采用一组频道作为扫描范围，如果发现某个频道空闲，就广播带有 ESSID 的探测信号，AP 根据该信号做出响应。  被动扫频： AP 每 100 毫秒向外发 送广播信号，包括用于 STA 同步的时间戳，支持速率以及其它信息， STA 接收到广播信号后启动关联过程。 交换验证信息： WLAN 为防止非法用户接入，在工作站定位了接入点并取得了同步信息之后，就开始交换验证信息。 验证业务提供了控制局域网接入的能力，这一过程被所有终端用来建立合法介入的身份标志。 站点关联：站点经过验证后，关联就开始了。 关联用于建立无线接入点和无线工作站之间的映射关系，实际上是把无线变成有线网的连线。 分布式系统将该映射关系分发给扩展服务区中的所有 AP。 一个无线工作站同时只能与一个 AP 关 联。 在关联过程中，无线工作站与 AP 之间要根据信号的强弱协商速率，速率变化包括： 11Mbps, , 2Mbps 和 1Mbps（以 为例）。 站点重关联：工作站从一个小区移动到另一个小区需要从新关联。 重关联是指当无线工作站从一个扩展服务区中的一个基本服务区移动到另外一个基本服务区时，与新的 AP 关联的整个过程。 重关联总是由移动无线工作站发起。 漫游：无线局域网的每个站点都与一个特定的接入点相关。 如果站点从一个小区切换到另一个小区，就是处在漫游（ Roaming）过程中。 漫游指无线工作站在一组无线访问点之间移动，并提供对于用户透明的无缝连接，包括基本漫游和扩展漫游。 基本漫游是指无线 STA 的移动仅局限在一个扩展服务区内部。 扩展漫游指无线 STA 从一个扩展服务区中的一个 BSS 移动到另一个扩展服务区的一个 BSS， 并不保证这种漫游的上层连接。 通 信 工 程 专 业 装 配 实 习Ⅲ 8 第二章 OPNET 概述 产品结构 OPNET 是一个款通信方面的仿真软件。 OPNET 软件包主要由三个模块组成： ●ItDecisionGuru 适合最终用户，它只有仿真、分析功能。 ●Mod eler 在 ItDecisionGuru 基础上增加了建库功能。 ●Modeler/radio 在 Modeler 上又增加了对移动通信和卫星通信的支持。 ITDecisionGuru、 Modeler、 Modeler/Radio，这三个模块并非相互独立，而是层层嵌套的，采用同一用户界面。 显著特点 ● 网络仿真能够为网络的规划设计提供可靠的定量依据。 网络仿真技术能够迅速地建立起现有网络的模型，并能够方便地修改模型并进行仿真， 这使得网络仿真非常适用于预测网络的性能，回答 WHAT„IF„ 这样的问题。 例如： 如果网络扩容，骨干中继链路带宽需要扩大多少。 如果网络上增设新的业务，对网络性能有什么影响。 网络上的哪些链路或网络设备需要 升级和改造。 如果网络拟采用新的技术升级，网络的性能会有多大幅度的改善。 这种改善与投入相比 是否值得。 同时新技术的引进是否会带来负面影响。 ● 网络仿真能够验证实际方案或比较多个不同的设计方案。 在网络规划设计过程中经常出现多个不同的设计方案，它们往往是各有优缺点，很难作 出正确的选择，因此如何进行科学的比较和取舍往往是网络设计者们感到头疼的事。 网 络仿真能够通过为不同的设计方案建立模型，进行模拟，获取定量的网络性能预测数据 ，为方案的验证和比较提供可靠的依据。 这里所指的设计方案可以是网络拓扑结构、路 由设计、业务配置等等。 涵盖功能 ●OPNET 能够准确的分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标 准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。 通过探头得到的仿真输出可以以图形 化显示、数字方式观察、或者输出到第三方的软件包去。 此外，一系列仿真运行的结果 被自动整理到一个单一的 OPNET 输出文件中，以便于比较分析（比如相对于网络 负载的端 对端延迟）。 ●OPNET 由厂家提供的标准库模块有： 、 ATM、 FDDI、 Frame Relay、 Ether（ 10M 、 100M、 1000M）、 Token Ring、 TCP/IP、 UDP、 RIP、 OSPF、 LAPB、 TP DQDB、HSSB、 J1850、 STB、 CATV、 SNA、 AMPS、。