基于OPNET的軍事通信網(wǎng)擴展WLAN仿真

摘要：為了在高技術(shù)條件下的局部戰爭中把握戰場(chǎng)的主動(dòng)權，充分發(fā)揮軍事通信網(wǎng)的保障作用，運用OPNET仿真建模技術(shù)，設計了一個(gè)簡(jiǎn)單的軍事通信網(wǎng)擴展WLAN的拓撲結構，實(shí)現了在三個(gè)不同場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò )延時(shí)、丟包率、網(wǎng)絡(luò )總負載及吞吐量等網(wǎng)絡(luò )性能的仿真，并對網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性、可靠性、穩定性等性能進(jìn)行了比較與評估。實(shí)驗結果表明，隨著(zhù)WLAN中BSS分布范圍的擴大，網(wǎng)絡(luò )延時(shí)和丟包率增加、網(wǎng)絡(luò )總負載和吞吐量減小，但總體網(wǎng)絡(luò )性能指標穩定，能夠滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )通信要求。
關(guān)鍵詞：OPNET；軍事通信網(wǎng)；WLAN；網(wǎng)絡(luò )性能

軍事通信網(wǎng)是為了保障軍隊通信不間斷而建立的一種專(zhuān)用通信網(wǎng)。在信息化作戰條件下，軍事通信網(wǎng)是軍隊的“中樞神經(jīng)”，是保障各兵種聯(lián)合作戰的重要手段，在現代戰爭中正發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。文中使用網(wǎng)絡(luò )仿真軟件OPNET對軍事通信網(wǎng)的擴展無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(extend ed WLAN)進(jìn)行了仿真和研究，并對幾種情況下的仿真結果進(jìn)行了分析比較，較全面分析了軍事通信網(wǎng)WIAN的網(wǎng)絡(luò )性能。

1 基于OPNET的擴展WLAN介紹
WLAN(Wireless Local Area Networks)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)是一種數據傳輸系統。它是利用射頻PF(Radio Frequency)技術(shù)取代舊式雙絞銅線(xiàn)(Coaxial)所構成的局域網(wǎng)絡(luò )。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )一般不是用來(lái)取代有線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )，而是用來(lái)彌補有線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )之不足，以延伸網(wǎng)絡(luò )，作為有線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )的備用系統。
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)有藍牙(Bluetooth)、IEEE802．11系列、HiperLAN、HomeRF技術(shù)等。目前得到廣泛應用的技術(shù)是IEEE802．11系列。IEEE 802．11b可支持11 Mb／s共享接入速度，采用2．4 GHz ISM頻段；與此相似的有IEEE 802．11a技術(shù)，它采用了5 GHz頻段，其速率高達成54 Mb／s；新出現的IEEE 802．11g其實(shí)是一種混合標準，它既能適應IEEE802．11b標準，又符合IEEE802. 11a標準，但現在還不是很成熟。綜合考慮，IEEE 802．11b無(wú)論是傳輸距離還是傳輸速率都占有優(yōu)勢，因此對于軍事通信網(wǎng)可選擇IEEE 802．11b作為仿真標準。
OPNET網(wǎng)絡(luò )仿真軟件是由美國OPNET Technology公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)大型的通信與計算機網(wǎng)絡(luò )仿真軟件包。為通信網(wǎng)和分布式系統的模擬提供了全方位的支持，是目前世界上先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )仿真開(kāi)發(fā)和應用平臺之一。基于OPNET的WLAN網(wǎng)絡(luò )架構主要有：無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò )(Ad-hoc)，基本W(wǎng)LAN(InfrastructureWLAN)，擴展的WLAN(Extended Service Set)和無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)(Wireless Backbone)。
擴展的WIAN是實(shí)際應用中的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，用之完成日常訓練并接入軍事通信網(wǎng)主干網(wǎng)。WLAN的主要組成有：
1)移動(dòng)站(Sration)移動(dòng)站就是戰斗網(wǎng)中的戰斗成員，是直接與無(wú)線(xiàn)信道連接的組件。它可以是移動(dòng)的、便攜式的或是固定的。每個(gè)移動(dòng)站支持包括授權、認證、密碼保護和交換數據(MAC服務(wù)數據單元)等服務(wù)。
2)基本服務(wù)子集(Basic Service Set，BSS)一個(gè)IEEE802．11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)至少包含一個(gè)BSS。BSS是由一系列可以互相通信的移動(dòng)站組成的，它在戰斗網(wǎng)中相當于各個(gè)戰斗小組。如果基本服務(wù)子集中的所有移動(dòng)站可以直接互相通信而不與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相連，稱(chēng)該BSS為獨立基本服務(wù)子集(Independent BSS)。
3)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)(AP) 一個(gè)BSS如果要和外單元通信，必須包含一個(gè)接入點(diǎn)(Access Point，AP)，AP的作用是完成無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和LAN之間的橋接，含有AP的BSS稱(chēng)為“架構BSS(Infrastructure BSS)”，意味著(zhù)它可以作為更大網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)組成部分。在一個(gè)架構BSS中，所有移動(dòng)站和AP進(jìn)行通信。AP既可作為無(wú)線(xiàn)子網(wǎng)通向有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的入口設備，又可作為本地無(wú)線(xiàn)子網(wǎng)絡(luò )由交換設備。在大型的配置中，多個(gè)AP可以提供蜂窩式漫游的功能，使用戶(hù)在自由移動(dòng)的同時(shí)，能夠無(wú)縫隙、無(wú)中斷的接入到網(wǎng)絡(luò )中。
此外還包括天線(xiàn)、POE供電設備、適配器等。

2 網(wǎng)絡(luò )拓撲建模與仿真
部隊在日常訓練中都是通過(guò)雙絞線(xiàn)組建局域網(wǎng)，有時(shí)線(xiàn)要拉幾百米甚至更長(cháng)，這樣做很不方便，而且容易出現問(wèn)題。將WLAN技術(shù)引入軍事通信網(wǎng)，通過(guò)軟件仿真，查看其網(wǎng)絡(luò )性能，為部隊實(shí)際應用提供可操作性的依據和參考。
將網(wǎng)絡(luò )拓撲結構映射到OPNET中。如圖1所示。

網(wǎng)絡(luò )主要由服務(wù)器、交換機、接入點(diǎn)AP和若干終端組成。
每個(gè)作戰單元由5個(gè)作戰成員和1個(gè)AP組成，每個(gè)作戰單元的AP選用wlan_ethernet_router(fix)，移動(dòng)站選用wlan_wkstn(fix)，交換機選擇Casio公司的CS_CSS11503_3s_ae24。