1、I通 信 工 程 专 业 课 程 设 计 题 目 基于 OPNET 的 WLAN 建模仿真与性能测试 II毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文
2、）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： III学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学
3、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日IV通 信 工 程 专 业 课 程 设 计 任 务 书院(系) 专业班级 学生姓名 一、课程设计题目 基于 OPNET 的 WLAN 建模仿真与性能分析 二、课程设计工作自 年 月 日 起至 年月 日止三、课程设计进行地点: 四、
4、课程设计的内容要求：1.熟悉无线局域网络拓扑结构。 2熟悉 OPNET 软件环境，在计算机通信网的学习基础上模拟 WLAN 组建，掌握 OPNET 运行，了解WLAN 的组成协议、组成和应用领域。 3.在 OPNET 环境下建立 WLAN，并进行仿真调试，测试 WLAN 的网络性能，包括网络时延、网络吞吐量和网络丢包率。 4.对仿真测试的数据、图表结合所学内容进行分析（包括原理，仿真结果，图表等） ，以报告的形式上交。 指 导 教 师 系 (教 研 室 ) 接 受 任 务 开 始 执 行 日 期 学 生 签 名 V无线局域网建模与仿真分析（陕西理工，陕西 汉中 723003）指导教师：摘 要随
5、着无线通信的迅速发展，越来越多的移 动终 端需要采用一种方便快捷的方式接入 Internet，于是 WLAN 应 运而生。讨论了 IEEE 802.11 无线 局域网的建模和性能问题。基于 对IEEE 802.11 协议 和目前功能最 强大的网络仿真工具 OPNET1软件的研究， 首先分析了无线局域网的各种行为，分 别对这些行 为单独建模后，通过有线状 态 机将它们集成而形成 IEEE 802.11 协议支持模块。给出了模型 输入 输出接口的详细说明，并对 网络 的性能进行了分析比较。 关 键 词 OPNET；IEEE 802.11；无线局域网；网络仿真；建模。VIModeling and s
6、imulation analysis of wireless LAN( Shaanxi University3, Shaanxi Hanzhoung 723003 )Instructor: Abstract with the rapid development of wireless communication, more and more mobile terminal needs to use a convenient and efficient way to access Internet, so WLAN emerge as the times require. Discusses t
7、he IEEE 802.11 wireless local area network modeling and performance problems. Based on the IEEE 802.11 protocol and is currently the most powerful network simulation tool OPNET 1 software research, firstly analyzes the wireless local area network in a variety of acts, each of these actions alone aft
8、er modeling, through the cable state machine they are integrated to form IEEE 802.11 protocol support module. Gives a model of input and output interface is described in detail, and the network performance is analyzed. Key words OPNET; IEEE 802.11; wireless LAN; network simulation; modeling.VII目录绪 论
9、 .3第一章 WLAN 技术原理 .21 WLAN 基本概念 .21.2 IEEE 802.11 协议简述 .21.3 802.11b 的物理层 .21.4WLAN 数据链路层 .31.5 802.11g-最新 WLAN 主流标准 .41.6 802.11a .51.7 802.11n .52. WLAN 互联结构 .53 .WLAN 的操作 .7第二章 OPNET 概述 .81.OPNET 简介 .82.opnet 建模 .11第三章 Wlan 建模仿真与性能测试 .131 输入接口 .132 输出接口 .143 Wlan 网络建模 .154 WLAN 的运行仿真 .175 WLAN 的性能
10、测试 .20课设结论 .21心得体会 .22致 谢 .23参考文献 .24附 录 .25通 信 工 程 专 业 装 配 实 习1绪 论在当今日新月异的信息技术时代，人们对网络通信的需求也随之不断提高。通信网络结构规模日趋庞大复杂，网络的应用越来越多样化，网络的性能也变得愈加难以预测。无论是构建新网络，还是升级改造现有网络，或者测试新的协议，都需要对网络传输的性能（如网络延时和吞吐量等） ，以及可靠性和稳定性进行客观的评估，进而降低网络组建的投资风险，使设计的网络有较高的性能和 Qos，或者使测试结果能够真实反映新协议的表现。单纯地依靠经验来进行网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发
11、，已经不能适应当前网络的飞速发展。在这种情况下，网络仿真作为一种新的网络规划和设计方法应运而生，它以其独特的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性。目前，网络仿真技术已经逐渐成为网络规划、设计和开发中的主流技术。网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。数学建模包括网络建模（网络设备、通信链路等）和流量建模两个部分。模拟网络行为是指模拟网络流量在实际网络中传输、交换和复用的过程。网络仿真获取的网络特性参数包括网络全局性能统计量、网络节点的性能统计量、网络的链路流量和延时等，由此既可以获取某些业务
12、层的统计数据，也可以得到协议内部某些特殊参数的统计结果。首先，网络仿真能够为网络的规划设计提供可靠的定量依据。其次网络仿真能够验证实际方案或比较多个不同的设计方案。目前常用的网络仿真软件种类已经比较丰富，主要有 Berkeley NS,OMNeT+，SSFNET，OPNET 等。其中，OPNET 近几年赢得的大量奖项是人们对其在网络仿真中所采用的精确模拟方式及仿真结果的充分肯定。仿真工具版本： OPNET MODELER 14.5 Microsoft Visual C+ 6.0通 信 工 程 专 业 装 配 实 习2第一章 WLAN 技术原理1 WLAN 基本概念通信网络随着 INTERNET
13、 的飞速发展, 从传统的布线网络发展到了无线网络，作为无线网络之一的无线局域网 WLAN（Wireless Local Area Network） ，满足了人们实现移动办公的梦想，为我们创造了一个丰富多彩的自由天空。WLAN 是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网 LAN（Local Area Network）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN(Wireless Local Area Networks)无线局域网是一种数据传输系统。它是利用射频 PF(Radio F
14、requency)技术取代旧式双绞铜线 (Coaxial)所构成的局域网络。无线局域网络一般不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以延伸网络，作为有线局域网络的备用系统。各团体、企事业单位广泛地采用了 WLAN技术来构建其办公网络。但随着应用的进一步发展，WLAN 正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为“公共无线局域网” ，成为国际互联网 INTERNET 宽带接入手段。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性强、抗干扰等特点。1.2 IEEE 802.11 协议简述IEEE 802 工作组制定了 802.3 Ethernet 协议、802.5 Toke
15、n Ring 协议、802.3z 100BASE-T 快速以太网协议以及 1997 年发布的 802.11 协议。802.11 协议主要工作在 ISO 协议的最低两层上，并在物理层上进行了一些改动，加入了高速数字传输的特性和连接的稳定性。802.11b 协议在 802.11 的 1Mbps 和 2Mbps 速率下又增加了 5.5Mbps 和 11Mbps 两个新的网络吞吐速率，移动用户能够获得同 Ethernet 一样的性能、网络吞吐率、可用性。1.3 802.11b 的物理层802.11b 的无线传输频点定义在 2.4GHz 的 ISM 波段内，即 2.42.4835GHz 频段。在各个国际
16、无线管理机构中，例如美国的 USA，欧洲的 ETSI 和日本的 MKK 都是非注册使用频段。因此，使用 WLAN 设备不需要任何无线频率的许可。802.11b 采用 DSSS（direct sequence spread spectrum）技术，支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps 和 11Mbps 等四种传输速率，在不同传输速率下，其采用的调制技术也不一样。具体如下：通 信 工 程 专 业 装 配 实 习3 BPSK(Binary Phase Shifting Keying)：每 11 位的 chipping 代表一个一位的数字信号 1 或者 0，这个序列被转化成波形(称为一个 Sym
17、bol)后，在空中传播。这些 Symbol 以 1MSPS(每秒 1M 的 symbols)的速率进行传输，即传输速率为 1Mbps。 QPSK(Quadrature Phase Shifting Keying): 在 2Mbps 的传输速率中，使用QPSK 调制方式，其数据传输率是 BPSK 的两倍，以此提高了无线传输的带宽。 CCK(Complementary Code Keying)：为了将无线传输速率提高至 5.5Mbps 和11Mbps，在 802.11b 标准中，采用了更为先进的 CCK 编码技术。在这个编码技术中，通过数据编码设计，使其具有特殊的数学特性，提高了抗干扰能力。其中，
18、5.5Mbps 使用 CCK 串来携带 4 位的数字信息，而 11Mbps 的速率使用CCK 串来携带 8 位的数字信息。两个速率的传送都采用了 QPSK 调制技术。 自适应速率调节技术：允许用户在不同的环境下自动使用不同的连接速率。在理想状态下，采用 11Mbps 连接速率；当由于环境变化导致信号传输质量下降时，速率自动按序降低为 5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。同样，当无线环境好转时，连接速率也会以反向增加直至 11Mbps。速率调节机制是在物理层自动实现的，不会对用户和其它上层协议产生任何影响。1.4WLAN 数据链路层在 802.3 以太网协议中，MAC 层使用 CSMA/CD
19、（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议，采用的是冲突检测技术。CSMA/CD 可通过电缆中电压的变化来检测，这是因为当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随之发生变化。由于在射频传输网络中，冲突的检测比较困难，所以在 802.11 协议中，对CSMA/CD 进行了一些调整，制定了新的 CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议。CSMA/CA 采用能量检测（ED） 、载波检测（CS）以及能量载波混合检测等 3 种手段，检测信道是否空闲
20、。在解决数据冲突问题上，采用的是冲突避免技术。CSMA/CA 利用 ACK 信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的 ACK 信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。CSMA/CA 通过这种方式来提供无线的共享访问，这种显式的 ACK 机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于 802.11 还是 802.3 来说，这种方式都增加了额外的负担，所以 802.11 网络和采用冲突检测的 Ethernet 网相比较，总是在性能上稍逊一筹。WLAN 的 MAC 子层负责解决客户端工作站和接入点之间的连接。当一个 WLAN 客户端进入一个或者多个接入点的覆盖范围时，它会根据信号的强弱以及误包率自动选择一个接入点进行连接，一旦被一个接入点接受，客户端就会将连接信道切换至该接入点的频段。这种重新协商通常发生在无线工作站移出了它原连接的接入点的服务范围，
