QualNet网络仿真软件及其使用文档格式.docx

QualNet网络仿真软件及其使用文档格式.docx

《QualNet网络仿真软件及其使用文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《QualNet网络仿真软件及其使用文档格式.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

用户还可以使用多实验报表。

所有的图表可以导出到电子表格里面。

图2-3QualNetAnalyzer图形化工具

QualNetPacketTracer是一个分组级的可视化工具，如图2-4，用以查看分组经过协议栈的内容变化情况。

这是一个有用的调试工具。

图2-4QualNetPacketTracer可视化工具

2、QualNet软件的安装

1）系统需求

QualNet可以在Windows和UNIX平台下执行，且需要至少64M的内存。

相关系统需求可参照：

使用QualNet需要安装下列软件及文件：

1.JavaSDK2（或更高版本）。

参考。

2.QualNet安装程序及Licensefiles（*.lic）

3.Windows使用者，需有MicrosoftVisualC++2002或更高版本；

Unix使用者，需有GCC。

2）程序安装

安装程序我们使用试用版，可以在ScalableNetworkTechnologies公司主页申请，http:

//www.scalable-NetworkTechnologies中国代理商联系，以获取每月license。

这里我们使用的是版本是QualNet4.5Developer。

这里我们默认操作系统是Windows，同时已经安装JavaSDK2和MicrosoftVisualC++。

则安装过程如下：

1.双击运行程序，出现如图2-5所示对话框，点击“Iaccept…”选项，并点击“Next”。

图2-5图2-6

2.出现ReadMe对话框，点击“Next”，如图2-6。

3.选择安装组件及选项，默认完全安装，建议不安装“3DVisualizer”（提供3D演示效果），点击“Next”，如图2-7。

图2-7图2-8

4.选择安装路径，默认在C盘，点击“Install”，如图2-8。

5.进行安装过程，如图2-9所示。

图2-9图2-10

6.出现如图2-10所示的对话框时，将license复制到C:

\qualnet\4.5\license_文件夹下，再点击“OK”，继续安装，直到安装完成，如图2-11所示，则点击“Close”完成安装。

图2-11图2-12

7.出现如图2-12所示对话框时，表示安装结束，点击“Close”完成。

3）初次使用

安装完成后，点击桌面上

图标开启程序，为了确保程序可以正常使用，我们可以运行一个范例。

（注意：

下文图中出现的c:

\qualnet\4.0版本改成c:

\qualnet\4.5即可）

1.开启c:

\qualnet\4.5\scenarios\default范例

图2-13

2.导入场景

图2-14

3.编译场景

图2-15

4.执行场景

图2-16

5.观察动画，可执行范例即代表安装成功

图2-17

3、熟悉QualNet软件的环境

1）QualNet版面配置

所有可以在QualNet下执行的事情，可以被分成四种模式。

这四种模式可以用点选卷标的方式选取。

点选特定的标签便可以进入特定的模式。

当完成某一个QualNet模式操作后，QualNet也会自行进到下一个可执行的模式。

在执行的过程中，使用者亦可选取可执行的标签，进行下一个操作模式。

图2-18

QualNet的工具列与选单，如下：

图2-19

2）ScenarioDesigner

ScenarioDesigner为QualNet第一个可用模块，所有的实验都在ScenarioDesigner建立与设计。

点选ScenarioDesigner标签便可以将其开启。

ScenarioDesigner的基本操作，包含:

theFileSystemandInspectortabs,thePropertiesExplorer,theCanvas,theDevicestab,theApplicationstab,LinkstabandNetworkComponentstab等。

图2-20

（1）FileSystem/Inspector窗口

a.FileSystems卷标窗口

按下FileSystems卷标后，出现ScenarioFileSystems窗口。

此窗口为树状结构格式，类似WindowsExplorer环境。

FileSystems预设下列四个目录：

1）c:

\qualnet\4.0\scenarios\gui

2）c:

\qualnet\4.0\scenarios

3）c:

\qualnet\4.0\

4）c:

\qualnet\4.0\gui\devices

图2-21FileSystems卷标窗口

b.Inspector窗口

Inspector卷标窗口以阶层式树状结构提供相关信息。

点选Inspector卷标将会显示仿真场景的全域、节点与连接的拓扑关系的窗口。

这些相关设定可以用点选并展开的方式显示，并由属性窗口变更其设定值。

Inspector卷标只有在程序开启场景后才可以使用。

使用者可以由窗口下的卷标来切换Filesystem与Inspector。

（2）属性窗口PropertiesWindows

在FileSystem或Inspector窗口所选定组件的属性可以在属性窗口中编修。

属性窗口会因所显示属性的不同，而有稍微不一样的窗口名称。

属性窗口中的值若是黑色的，则可以由使用者加以编修；

若是灰色的，则是属只读属性。

（3）工作画布Canvas

QualNet右方的窗格为ScenarioDesigner的主要显示区，或称工作画布区。

使用者可以利用其上方的分类工具按键构仿真场景的网络拓扑，如：

新增nodes,switches,routers,subnets和links等。

图2-22Inspector窗口图2-23属性窗口

图2-24工作画布

（4）组件工具列

工作区上方的组件工具列分成五个部分：

Devices,Applications,Links,NetworkComponents和OtherComponents。

这些组件可以用鼠标点选，再放到工作区。

图2-25

a.Devices标签

装置卷标包含基本节点组件，目前有：

standardnode（预设）、switch和GSM-Base-Station。

图2-26

b.Applications标签

应用标签包含目前可以在ScenarioDesigner中使用的应用协议。

图2-27

c.Links标签

连接标签包含两种连接：

Link和BGPLink。

Link为实体联机，建立节点间的联机。

BGPLink则是概念性的连接，定义协议中的BGPspeakers。

图2-28

d.NetworkComponents标签

网络组件卷标包含阶层式组件、hubcomponent、wirelessnetworkcomponent和卫星组件。

图2-29

e.其它组件卷标

其它组件卷标包含天气影响组件与文字输入。

图2-30

3）Animator基本介绍

点选执行控制列的“RUN”

图示后，QualNet的IDE环境会进入Animator模式。

在Animator模式下，工作区会转换成Execution,Animator和Output窗口。

仿真时间控制列与动画控制窗口此时也会出现在窗口右侧，准备下一个步骤的进行。

图2-31ScenarioDesigner标签图2-32Animator标签

（1）Execution窗口

执行窗口记录此IDE环境中所执行过场景的历史数据。

执行控制的属性可以借由更改propertyexplorer中的相关字段来达成。

这些属性包括stepsettings,communicationintervals和节点动画设定。

图2-33Execution窗口

（2）Animator窗口

动画窗口显示ScenarioDesigner中所设定的模拟场景动画效果。

图2-33Animator窗口

（3）Output窗口

输出窗口（在动画窗口之下）显示仿真过程中，命令列所产生的输出文字信息。

图2-34Output窗口

（4）执行控制工具列RuntimeControlsToolBar

执行控制工具列的按钮，由左到右分别为：

RunSettings执行设定

Run准备执行

Play开始执行

Pause暂停执行

Stop停止执行

Step步阶执行

Analyze分析

当在ScenarioDesigner完成实验设计后，执行控制工具列上的Run钮会由灰转黑，表示使用者已可以执行此场景。

有时候会出现Run钮无法由灰变黑，此时需要使用鼠标点选工作画布区即可。

）

图2-35执行控制工具列

（5）AnimationFilters窗口

图2-36AnimationFilters窗口位置

（6）模拟时间控制列TimeSimulatorControlBar

当执行模拟场景后，便会出现模拟时间控制列。

仿真时间控制列会显示执行场景时的各种时间量测。

使用者也可以控制模拟场景执行的快慢，以便分析其统计资料。

模拟时间控制列包含下列四项：

●模拟时间SimulationTime：

显示仿真周期中的场景进度

●实时时间RealTime：

显示目前进度已耗用的执行时间

●速度控制Speedcontrol：

可减慢或加快模拟动画

●仿真进度Progress：

以图形方式显示仿真的执行进度

图2-37模拟时间控制列

4、建立模拟场景

下面介绍如何加载一个现存模拟场景与建立新的模拟场景。

同时也介绍如何收集动态统计数据、队列动画、建立/仿真有线模型。

1）使用模拟场景

QualNet所提供的指令和一般其它软件所提供的指令会稍微不一样。

扩展名为“.config”的文件为配置文件，其余文件可以由其图示加以辨别。

FileSystems窗口中的场景文件由

（.scn文件）图示表示，如下图所示：

图2-38FileSystems窗口中的场景文件

或在.config文件上按右键，选择importscenario，即可将场景导入GUI。

import与run的区别是，import只是将场景打开，并且可以修改，而run包括了打开和运行。

图2-39

2）建立一个新场景

使用新建向导NewWizard来建立一个新场景。

（1）开启Newwizard:

按下快捷方式工具列的New钮

或选取主选单下的File>

New...。

图2-40由主菜单建立新场景

图2-41新增场景向导

（2）在新增向导选取Template>

Scenario>

Scenario。

（3）点选Next继续。

（4）检查向导下方的Directory字段，此路径为新场景的预设储存位置。

（5）接受预设的储存位置（c:

\qualnet\4.5\scenarios\user）。

使用者亦可以在FileSystems窗口浏览或建立新的场景储存目录。

（6）键入Example作为场景名称，以取代<

defaultname>

。

（7）点选Finish。

图2-42命名并储存新场景。

此时程序的右边会出先一个空白的工作画布区，窗口标题名为Example。

左边的FileSystems窗口则是显示新场景目录、文件的建立与配置。

与新场景相关的文件会被自动建立与储存于先前设定的目录。

每次执行模拟场景时，新的文件会被自动建立与更新。

图2-43新场景“Example”

（8）点选左上方窗口的FileSystems卷标，显示如下：

图2-44Example于预设目录下的文件夹与文件

（9）浏览c:

\qualnet\4.5\scenarios\user\Scenario下的新文件。

（10）观察以Scenario为首的新建目录与文件。

3）开启现有GUI场景

有两种开启已储存场景的方式：

（1）在ScenarioFileSystems窗口，于qualnet\4.5\scenarios\gui\MotionEffects.config或其他场景文件按下右键从弹出选单选取ImportScenario。

（2）在ScenarioFileSystems窗口，双击qualnet\4.5\scenarios\gui\MotionEffects.scn场景文件。

图2-45两种开启现有GUI场景的方式

此时，会有一份所选场景的副本被开启，储存在qualnet\4.5\scenarios\user，原场景并不会发改变。

图2-46

4）放置结点

放置节点有两种方式，自动节点放置AutomaticNodePlacement和手动结点放置ManualNodePlacement。

（1）自动节点放置AutomaticNodePlacement

1.如同之前所介绍的方式建立一个新模拟场景。

2.从主菜单工具列选取Experiment->

PlaceNodes。

3.在NumberofNodes栏填入36，再按下Next。

4.在PlacementStrategy下拉选单中，选取Uniform后，再按Next。

5.在SeedWizard中，输入1，再按完成。

图2-47自动放置节点

6.此时可以看到工作区里面放置有36个节点。

7.选取ScenarioDesigner里的Application卷标，并选取CBR按钮。

8.在工作区中以拖拉的方式连接node1到node16，node32到node22。

其余Application参数则使用其相关默认值。

图2-48在特定无线节点间建立CBR应用

9.按

钮。

10.此时画面会自动切换到Animator，按

钮来进行场景模型仿真。

（2）手动结点放置ManualNodePlacement

1.如同前面所介绍，建立一个新的模拟场景。

2.在工作区上工具列中，选取Devices标签并点选Default钮。

图2-49

3.在工作区点按下左键，逐次放置六个节点。

4.在工作区上工具列中，选取Applications标签并点选CBR钮。

图2-50

5.选取一个起始node与一个目的node，用拖拉的方式将其连接。

图2-51在两节点间建立Application连接

6.其余Application参数则使用其相关默认值。

7.按

8.此时画面会自动切换到Animator，按

注意：

由于计算机执行QualNet的快慢影响，如果要观察动画的细节情况则可以使用TimeControlBar来控制其执行效果。

图2-52无线节点间的CBR应用模拟

5）QualNetAnalyzer分析器

下面通过一个例子说明QualNetAnalyzer分析器的使用，由此可以显示出QualNetAnalyzer绘制高精度模拟结果的能力。

（1）单一结果分析

A.在c:

\qualnet\4.5\scenarios\user目录下新建一个场景，名为queue.scn。

●此为一个有线网络，拓扑架构如下图所示。

通信方向为由左至右。

Node1和Node2是发送端，Node3看作是路由器，Node4是接收端。

除Node3和Node4间的通信频宽较窄外，其余皆是高速连接。

这样就会在Node3处产生排队问题，我们的场景就是为了模拟在不同的队列方式下，接收方接收数据的情况。

●Node3与Node4间的通信频宽默认为10Mbps，我们改为1Mbps，其他频宽不变，所有的传输延迟都为1ms。

●CBR和FTP/Generic通信流向为由左至右。

Node1传送CBR封包给Node4；

Node2传送FTP/Generic封包给Node4。

Node1与Node4，Node2与Node4在1秒开始通信，并持续到仿真时间结束。

所有的情况下，封包皆会通过Node3与Node4连接瓶颈而到达其目的地。

图2-53新建场景queue.scn

可以选取任一个连接、应用连接或结点来看其个别的属性设定。

图2-54（a）显示了Node1和Node3之间链路带宽是10Mbps，图2-54（b）显示了传播时延是1ms，图2-54（c）显示了修改后的Node3和Node4之间链路带宽是1Mbps。

（a）Node1和Node3链路带宽（b）传播时延（c）Node3和Node4链路带宽

图2-54属性查看及设定

B.修改Node1传送CBR封包给Node4的配置。

如图2-55所示。

如图2-55（a）所示，源点是1，目的节点是4，共有100个报文项目需要发送，每个报文为512字节，报文间隔1s，开始传送时间是1s，结束传送时间是25s。

我们大概可以算一下CBR的发送速率512×

8÷

1=4096bps。

现在修改为图2-55（b），带*的参数表示修改过的值，Itemstosend设置为0表示持续发送CBR报文，endtime设置为0表示不设置报文发送结束时间，但是会一直持续到全局仿真之间结束。

全局仿真时间设置在图2-55（c）的ConfigSettings->

General->

General下的SimulationTime，可将其原值30s修改为50s。

（a）默认参数（b）修改后参数（c）仿真时间修改

图2-55CBR参数修改

C.修改Node2传送FTP/Generic封包给Node4的配置。

如图2-56（a）所示，源点是2，目的节点是4，共有100个报文项目需要发送，每个报文为512字节，开始传送时间是1s，结束传送时间是25s。

现在修改为图2-56（b），带*的参数表示修改过的值，Itemstosend设置为0表示持续发送FTP/Generic报文，endtime设置为0表示不设置报文发送结束时间，但是会一直持续到全局仿真之间结束。

（a）默认参数（b）修改后参数

图2-56FTP/Generic参数修改

D.运行场景，并且演示，得到图2-57。

我们可以看到SimulationTime显示是50s，说明我们一直仿真到50s才停止，但这不是真实世界的时间，我们仿真50s的场景实际上只用了7s的realtime。

图2-57运行场景

E.有两种方式可以打开我们要分析的数据。

第一种是点击仿真时间控制列上的图标

，第二种是通过FileSystem的c:

\qualnet\4.5\scenarios\user\queue目录下的统计数据文件*.stat，点击右键，点击analyze。

则出现的分析数据如图2-58所示，这里我们查看Application下面的CBRClient中的CBRClientThroughput参数，表示的是发送端Node1的吞吐量，通过图表可以读出数据大约是4kbps，与上文我们计算的CBR的发送速率是一致的。

同时可以查看CBRServerThroughput参数，表示的是接收端Node4的吞吐量，大概也是4096bps。

同理可以查看FTP/GenericClientThroughput等参数，如图2-59所示。

图2-58CBRClientThroughput

图2-59FTP/GenericClientThroughput

（2）RunBatchExperiments设定批次实验及多个结果分析

在一些实验中，我们希望改变一些参数，来分析不同参数对网络的性能的影响。

在批次