OMNET网络仿真平台在计算机教学中的应用 安徽大学计算机教学平台

发布时间:2019-10-19 01:18:40 来源: 法律咨询 点击:

  【摘要】随着科技的进步,基于计算机技术的教学方式也在不断的改变。OMNET网络仿真平台作为一种优越的网络仿真平台,其应用领域与研究方向完全符合计算机教学的要求,是值得研究与应用的一种新颖教学方式。
  【关键词】OMNET;计算机教学;网络仿真
  一、前言
  随着科技的不断进步,计算机技术也随之获得长足的发展。网络技术作为计算机技术的重要分支,越来越获得各个国家的重视,甚至已经发展到战略高度。在我国的各大院校,网络技术的教学与研究都是信息类学科不可或缺的重要组成部分。如何使学生接触学习前沿技术,如何使学生更加深入了解与应用网络技术,更快捷、更方便地学习网络方面的知识,成为信息类学科教师需要思考的问题。
  在研究网络技术与网络应用的活动,发展出了网络的仿真平台,主要有NS2、OPNET、OMNET、JavaSim等,NS2在学术研究领域中获得了广泛的使用,OPNET在商业应用中出现较多,而在科学和工业领域最近逐渐流行起来的是OMNET平台。本文将介绍基于OMNET网络仿真在计算机网络教学的研究与应用。
  二、网络仿真平台
  OMNET是近年出现的网络仿真平台,“OMNET”是“Objective Modular Network TestBed in C++”的英文缩写,它是开源的基于组件的模块化的开放网络仿真平台,是近年来在科学和工业领域里逐渐流行的一种优秀的网络仿真平台。
  OMNET作为离散事件仿真器,具备强大完善的图形界面接口和可嵌入式仿真内核,同NS2,OPNET和JavaSim等仿真平台相比,OMNET可运行于多个操作系统平台,可以简便定义网络拓扑结构,具备编程、调试和跟踪支持等功能。OMNET主要用于通信网络和分布式系统的仿真。
  (一)OMNET的功能与组成
  OMNET是一款面向对象的离散事件网络模拟仿真器,可以实现的功能包括:
  1、无线电通信网络信道模拟;2、协议模拟;3、模拟队列网络4、模拟多处理器和其他分布式硬件系统;5、确认硬件结构;6、测定复杂软件系统多方面的性能;7、模拟其他的任何一种合适的离散事件系统。
  OMNET由六个部分组成:仿真内核库(simulation kernel library,简称SIM),网络描述语言的编译器(network description compiler,NEDC),仿真程序的图形化用户接口-Tkenv,图形化的网络编辑器(graphical network description editor,GNED),图形化的向量输出工具-Plove,仿真程序的命令行用户接口-Cmdenv。
  OMNET模拟包括分层次的嵌入式网络模型,模型的层次是不受限制的,即可以允许用户在模拟的环境中,设计实际系统的逻辑结构。信息通过各模块之间的传输通道进行传递,信息的类型可以是任意复杂的数据结构,各模块均可以通过门(Gates)或者线路链接(Connections)直接发送信息给目标点,或者也可以通过预先的路径进行传输。
  各个模块可以定义独立参数集,参数集可以被用来约定模块的行为,或者可以用于定义模拟网络拓扑图的参数。模拟网络最底层的模块称为基本模块,可以利用模拟器的库函数在C++进行编程并嵌入行为。
  (二)OMNET的调试与开发
  OMNET模拟器可以在根据不同用户的需求,选择不同的用户接口:调试、实例和批量执行。其接口和工具都非常轻便:目前可以在Windows和各种UNIX操作系统下利用c++或者Eclipse进行编译,OMNET4.0及以上版本使用了Eclipse,需要首先安装JDK。
  OMNEST是OMNET的一个商业版本,OMNET只在学术和非盈利性活动免费,在进行商业性研究时需要从Global公司获得OMNEST许可证。
  三、基于OMNET教学应用
  针对教学对象的不同,初步制定不同的教学要求。首先可以将学生分为计算机初学者与进阶学习者,以及理论研究者三个大的级别。
  对于刚刚进入大学进行学习的学生,图形化的概念展示比文字性的理念描述更利于学生理解消化刚刚接触到的新概念与知识。
  在这里,具体可以应用OMNET仿真平台的图形功能与图形化界面接口TKENV,将网络方面的一些定义展示出来。例如:在讲述网络基础中的网络结构部分,OMNET可以形象的提供树形网络模型——二叉树,链路型网络,六角形网络与星形网络,图1。
  网络仿真模型的演示主要是通过OMNET中提供的文件编辑来进行操作,这里提及的关键文件主要包括*.ned文件,*.ini文件,以及*.cc文件。
  其中*.ned文件用来描述网络节点和节点间链路,节点内部的数据处理与消息传递在此文件中描述,节点之间的连接方式也在此文件中描述。
  而*.ini文件的作用是用来定义网络。确切的说,由于在一个或多个NED文件中可以有多个网络定义,用这些NED文件仿真程序可以运行其中的任何一个,而用户在配置文件(*.ini)中选择所需要的网络定义,并且,配置文件可以描述在ned文件定义网络时不能描述或不能得到的数值,如延迟时间,消息长度,精度等等。
  因此,在针对学生初学者讲解网络知识的过程中,可以根据教材内容的要求与教学的实际需要,通过应用OMNET仿真程序的图形化用户接口TKENV,通过如图1这样的网络模型展示,逐步对学生进行网络定义与结构的细致讲解。由于OMNET拥有的图形化界面是可编程的,因此,在教学展示过程中,教师可以根据教学实际需要对图形界面进行修改、编辑,以达到结合实际需求来教学的目的。
  仅仅作为面向初学者的网络展示平台来应用,则使用的功能不到OMNET仿真平台的十分之一。   因为OMNET拥有了多层次的用户接口,在进行教学的过程中,可以通过对图形化界面中的“网络节点node”与“链路-通讯信道”进行编程等处理,使之实现按照某一个或几个协议的要求工作的功能,或者使之实现某一算法的功能。比如,对传输数据进行压缩,仿真802.11协议的应用,路由协议的实现等功能。网络技术进阶学习的学生,不光要接触静态的模拟,还需要观测与了解网络在实际中,OMNET提供了动态运行的状况展示功能。如Routing路由算法的实现。
  这里简要介绍一下路由算法实现的一个仿真过程。该路由方针是一个包括了60个网络节点的仿真网络结构,任意一个节点都能对与相邻的节点进行双向的数据交换,如图2所示。
  通过对图2的观察,这是该路由仿真网络工作中的一张截取,数据正在通过节点26向下一个节点传输。数据传输的过程,由源节点到目的节点的通过路径,就是路由算法的直观展示。
  当然,除了演示路由算法之外,OMNET还可以模拟各种类型的网络与协议的工作方式,又因为具有很强的可编程性,
  因此,其
  在教学过程中的具有很大的灵活性,可选择的教学内容相当丰富。
  对于科研人员在高阶的研发应用领域,OMNET在研究卫星姿态控制,环境监测模拟,无线传感器wsn定位等都具有巨大的发展空间。在污染控制、网络管理、远程监控、仓储管理、医疗护理、交通管理、军事侦察、恶劣环境数据监测、生物环境检测等各个领域,OMNET都将成为科技研究的助推剂,获得进一步的应用。
  四、小结
  “少年智则国智,少年富则国富,少年强则国强,少年进步则国进步。”优化和更新教学方式,智少年之智,能让学生能及时的获得先进的知识强国强民。
  新技术应用即带来了便捷也带来了新的挑战,灵活的使用OMNET来对学生进行网络知识教学,需要每一位授课老师有一定的C语言基础,同时还要有一定的试验经验,熟悉OMNET平台的使用也需要一个过程。对每一位教育者来说,任何一种新技术都是一种新的体验,为学生着想,为教育思考是出发点也是教育者所追求的目的地。
  参考文献:
  [1]http://www.omnetpp.org
  [2]Capkun S,Hamdi M,Hubaux J-P. GPS-Free positioning in mobile ad-hoc networks. Cluster Computing,2002,5(2):157-167
  [3]丁麟轩,杨柳.基于OMNET的无线局域网络仿真实验教学研究[J].中国科技纵横,2010(18)
  [4]朱晓姝.OMNET仿真工具的研究与应用[J].大连工业大学学报,2010(01)

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