基于OPNET的軍事通信網(wǎng)擴展WLAN仿真

摘要：為了在高技術條件下的局部戰(zhàn)爭中把握戰(zhàn)場的主動權，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，設計了一個簡單的軍事通信網(wǎng)擴展WLAN的拓撲結構，實現(xiàn)了在三個不同場景下的網(wǎng)絡延時、丟包率、網(wǎng)絡總負載及吞吐量等網(wǎng)絡性能的仿真，并對網(wǎng)絡的實時性、可靠性、穩(wěn)定性等性能進行了比較與評估。實驗結果表明，隨著WLAN中BSS分布范圍的擴大，網(wǎng)絡延時和丟包率增加、網(wǎng)絡總負載和吞吐量減小，但總體網(wǎng)絡性能指標穩(wěn)定，能夠滿足網(wǎng)絡通信要求。
關鍵詞：OPNET；軍事通信網(wǎng)；WLAN；網(wǎng)絡性能

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用通信網(wǎng)。在信息化作戰(zhàn)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(zhàn)的重要手段，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中正發(fā)揮著越來越重要的作用。文中使用網(wǎng)絡仿真軟件OPNET對軍事通信網(wǎng)的擴展無線局域網(wǎng)(extend ed WLAN)進行了仿真和研究，并對幾種情況下的仿真結果進行了分析比較，較全面分析了軍事通信網(wǎng)WIAN的網(wǎng)絡性能。

1 基于OPNET的擴展WLAN介紹
WLAN(Wireless Local Area Networks)無線局域網(wǎng)是一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。它是利用射頻PF(Radio Frequency)技術取代舊式雙絞銅線(Coaxial)所構成的局域網(wǎng)絡。無線局域網(wǎng)絡一般不是用來取代有線局域網(wǎng)絡，而是用來彌補有線局域網(wǎng)絡之不足，以延伸網(wǎng)絡，作為有線局域網(wǎng)絡的備用系統(tǒng)。
無線局域網(wǎng)技術有藍牙(Bluetooth)、IEEE802．11系列、HiperLAN、HomeRF技術等。目前得到廣泛應用的技術是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，它采用了5 GHz頻段，其速率高達成54 Mb／s；新出現(xiàn)的IEEE 802．11g其實是一種混合標準，它既能適應IEEE802．11b標準，又符合IEEE802. 11a標準，但現(xiàn)在還不是很成熟。綜合考慮，IEEE 802．11b無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)絡仿真軟件是由美國OPNET Technology公司開發(fā)的一個大型的通信與計算機網(wǎng)絡仿真軟件包。為通信網(wǎng)和分布式系統(tǒng)的模擬提供了全方位的支持，是目前世界上先進的網(wǎng)絡仿真開發(fā)和應用平臺之一。基于OPNET的WLAN網(wǎng)絡架構主要有：無線自組織網(wǎng)絡(Ad-hoc)，基本W(wǎng)LAN(InfrastructureWLAN)，擴展的WLAN(Extended Service Set)和無線骨干網(wǎng)(Wireless Backbone)。
擴展的WIAN是實際應用中的無線接入網(wǎng)絡，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)移動站(Sration)移動站就是戰(zhàn)斗網(wǎng)中的戰(zhàn)斗成員，是直接與無線信道連接的組件。它可以是移動的、便攜式的或是固定的。每個移動站支持包括授權、認證、密碼保護和交換數(shù)據(jù)(MAC服務數(shù)據(jù)單元)等服務。
2)基本服務子集(Basic Service Set，BSS)一個IEEE802．11無線局域網(wǎng)至少包含一個BSS。BSS是由一系列可以互相通信的移動站組成的，它在戰(zhàn)斗網(wǎng)中相當于各個戰(zhàn)斗小組。如果基本服務子集中的所有移動站可以直接互相通信而不與有線網(wǎng)絡相連，稱該BSS為獨立基本服務子集(Independent BSS)。
3)無線接入點(AP) 一個BSS如果要和外單元通信，必須包含一個接入點(Access Point，AP)，AP的作用是完成無線局域網(wǎng)和LAN之間的橋接，含有AP的BSS稱為“架構BSS(Infrastructure BSS)”，意味著它可以作為更大網(wǎng)絡的一個組成部分。在一個架構BSS中，所有移動站和AP進行通信。AP既可作為無線子網(wǎng)通向有線網(wǎng)絡的入口設備，又可作為本地無線子網(wǎng)絡由交換設備。在大型的配置中，多個AP可以提供蜂窩式漫游的功能，使用戶在自由移動的同時，能夠無縫隙、無中斷的接入到網(wǎng)絡中。
此外還包括天線、POE供電設備、適配器等。

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

網(wǎng)絡主要由服務器、交換機、接入點AP和若干終端組成。
每個作戰(zhàn)單元由5個作戰(zhàn)成員和1個AP組成，每個作戰(zhàn)單元的AP選用wlan_ethernet_router(fix)，移動站選用wlan_wkstn(fix)，交換機選擇Casio公司的CS_CSS11503_3s_ae24。