《OPNET Modeler网络建模与仿真 教学课件 ppt 作者 李馨 第6-10章 第8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《OPNET Modeler网络建模与仿真 教学课件 ppt 作者 李馨 第6-10章 第8章（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 数据采集、分析和结果分布,8.1 统计量采集 8.2 数据分析 8.3 仿真结果的导出和发布 8.4 应用举例发布仿真结果的Web报告,知识点： 统计量采集 数据分析 仿真结果的导出和发布 本章导读： 在运行仿真之前，首先需要指定希望采集的统计量；仿真结束后，应对指定的统计量数据进行数学分析，并导出和发布仿真结果。本章将对OPNET仿真中的数据采集、分析和结果发布过程进行详细讨论。,8.1 统 计 量 采 集 在模型开发的不同阶段，OPNET用户需要采集不同的仿真参数来测试模型运行的正确性，以便进一步研究系统的行为和性能。因此，在仿真前，用户必须首先考虑需要获得的统计量参数。本节将讨论
2、OPNET仿真提供的输出统计量类别以及采集这些输出统计量的方法。,8.1.1 数据采集的不同阶段 系统模型的复杂性是累积发展而来的，在模型开发进程过程中，逐渐增加新的特性，直到模型的仿真度到达期望水平。在模型开发的初期阶段，开发者运行仿真是为了检验模型的当前完成水平，检验的标准列于表8-1中。 在模型开发的后期，开发者开始关注从仿真中提取与工程相关的信息，这些信息列于表8-2中。,表8-1 初期建模阶段的检验标准,表8-2 后期建模阶段的数据采集,8.1.2 OPNET的多种仿真输出类别 OPNET仿真可以生成多种类型的输出，还可自定义新的仿真输出类型。表8-3列举了各种仿真输出形式。其中自动
3、支持(Automatic Support)是指OPNET自动计算并记录信息，而不需要用户进行事先规划。程序化支持(Programmatic Support)是指OPNET提供程序化接口以允许用户记录定制的输出。无支持(Unsupported)意味着OPNET不提供特定的支持，用户使用编程语言和操作系统的通用机制来生成输出。,表8-3 仿真输出形式,8.1.3 OPNET仿真输出文件 OPNET仿真结果的多种输出形式对应了多种仿真输出文件，这些文件可以通过相应工具在用户环境下进行查看。有三种输出文件类型是仿真内核可以直接生成的，分别是输出矢量文件、输出标量文件和动画历史文件。 输出矢量文件用于存
4、储输出矢量。文件名可由用户指定，也可使用网络模型的名字作为其默认文件名。输出矢量文件的大小取决于它们所包含矢量的数量和长度。输出矢量文件采用.ov后缀。,输出标量文件用于存储输出标量。每个仿真最多可以修改一个输出标量文件。输出标量文件采用积累数据的存储方式，新的仿真向已存在的输出矢量文件添加数据，而不是覆盖文件。添加数据使得输出标量文件可以通过捕获一系列仿真所得的参量来分析参量之间的关系和变化趋势。通常输出标量文件比输出矢量文件小得多，采用.os后缀。 动画历史(AH)文件用于仿真结束后，对模拟系统行为进行可视化的显示。每个仿真最多可以产生一个动画历史文件。动画历史文件包含一个动画命令序列，序
5、列中的动画命令可通过动画浏览器解释并显示。AH文件采用.ah后缀。 除了以上三种输出文件类型，还可通过日志文件来记录重大事件和错误信息，具体内容将在第9章介绍。,8.1.4 OPNET提供的统计量采集机制 OPNET分层结构的每一层都可能包含大量可统计的数据。采集所有数据将受到存储空间和仿真速度方面的限制，并且通常情况下开发者只对统计数据中的小部分感兴趣。为此，OPNET提供专门的探针机制来有选择性地指定仿真数据的采集。 探针用来控制写入仿真输出文件的数据流。探针对象附着于模型中产生统计信息的对象上，它并不是模型本身的一部分，更不会影响模型的行为。类似于分析电子线路的理想示波器，探针对象是一种
6、被动的数据采集设备，它为OPNET提供了快速改变仿真中数据采集规范的强大机制。,通过将探针耦合(Coupling)和去耦(Decoupling)，在不必改变模型本身的情况下，容易实现统计量采集的动态指定。 探针可以使用探针编辑器进行指定。探针编辑器编辑探针对象和模型对象之间的对应关系。可以指定任意数目的探针，存为一个探针列表。多个探针列表可应用于同一模型，但对于一个给定的仿真运行，只能使用一个探针列表。 OPNET主要支持三种类型的探针：统计量探针、属性探针和动画探针。,1. 统计量探针 统计量探针用于采集来自内建对象或用户定义的本地/全局统计量所生成的数字数据，并产生输出矢量或输出标量文件。
7、统计量探针包括节点统计量探针、链路统计量探针、路径统计量探针和全局统计量探针等。 OPNET支持本地和全局的统计量。本地统计量与特定对象相关，统计量探针对该对象进行数据采集。本地统计量的特定对象有节点、链路和模块。节点统计量起源于节点中的模块或子模块，它们被提升到节点级，使得节点模型的使用者能够访问这些统计量而不需要了解节点模型的内部结构。节点和模块统计量由节点统计探针对象支持。链路统计探针提供对点到点链路和总线链路预定义的统计量的访问。,全局统计量提供与整个系统相关的信息。仿真期间一些独立的对象可能会使用同一个全局统计量。例如，网络模型中的每个节点可能使用同一个统计量来记录收到数据包的端到端
8、延时。全局统计量由全局统计探针支持。注意全局统计探针只指定统计量的名称，不会引用任何对象。,统计量探针提供一套通过其属性指定值的通用选项。通过指定 “矢量数据”(Vector Data)和“标量数据”(Scalar Data)的toggle属性，每个探针既可以扮演输出矢量的源，也可以扮演输出标量的源。矢量统计量的采集受限于由“矢量开始”(Vector Start)和“矢量结束”(Vector Stop)属性指定的仿真时间段。这对限制高密度的矢量统计量存储非常有用。同样，标量统计量值的采集也可限制在一段特定的时间内。该时间段用探针的“标量开始”(Scalar Start)和“标量结束”(Scal
9、ar Stop)属性进行指定，而所支持的度量标准使用“标量类型”(Scalar Type)属性指定。,在某些情况下，特别是使用输出矢量的形式密集地采集统计量时，统计量的频繁保存和磁盘空间的限制都将导致仿真效率低下。通过限制采集执行的时间窗口长度或减小数据采集的密度，可以逐步提高仿真效率，但这是以牺牲仿真的精确度和完整性为代价的。“捕获模式”(Capture Mode)属性支持探针的“on-the-fly”统计量处理和统计量缩减。探针支持四种捕获模式：all values、sample、bucket、glitch removal。用户应根据统计量和建模目的的不同来选择不同的捕获模式。,2. 属性
10、探针 属性指明对象的特征。因为属性是模型规范的一部分，所以它们可以作为仿真输入，尤其是当属性被提升到模型的网络级并要求在仿真前指定其值时。在仿真输出文件中引入指定属性值对于仿真输入和输出之间的依存性研究是非常有用的。例如，在分析网络吞吐量随流量负载函数的变化情况时，将流量负载属性作为模型输入，通过改变其值进行一系列仿真实验，每次实验都记录相应的吞吐量值，即可很容易地确定两者之间的关系。 用户代码可以存取属性值，并具有向仿真输出文件写入属性值的能力，因此进程模型也可在仿真输出文件中保存属性值，方法是将属性探针应用于仿真属性并在输出标量文件中生成对应的标量值。,3. 动画探针 动画直观地描述了系统
11、行为的各个方面。OPNET提供了一种称为动画探针的机制，用于激活和配置仿真期间动画信息的生成。使用动画探针的基本原理和使用统计探针相似，即在仿真中采集大量的动画数据，但只有一小部分是用户感兴趣的。通过明确指示感兴趣的数据，动画记录可被有目的地管理和筛选。 OPNET定义了三种类型的动画探针对象自动动画探针、自定义动画探针和统计动画探针。三种类型的探针可在同一探针文件中共存。,自动动画探针可以被放置到网络域和节点域的任意对象上，根据对象类型的不同，生成不同类型的动画。例如，子网对象生成子网内点到点链路和总线链路上的数据包流交换动画；节点(固定、移动、卫星)对象生成节点内的数据包流动画；处理器或队
12、列生成被选模块底层进程的状态转移动画。,当自动动画不能提供模型开发者所要求达到的功能时，OPNET允许开发者创建更合适的用于特殊应用的自定义动画。自定义动画通过在进程模块或管道阶段中调用的Anim package核心函数实现。因为太多的动画会显著降低仿真性能，所以应当有条件地执行自定义动画代码。OPNET使用自定义动画探针来激活自定义动画。自定义动画探针与来自网络或节点域的对象相关联。默认情况下，自定义动画不会调用与动画相关的核心函数，除非定义一个合适的自定义探针来激活它。表8-4列举了各种用户自定义动画探针的范围。,表8-4 用户自定义动画的探针范围,统计动画提供动态查看输出矢量统计量的能力
13、。表示统计动画的图像在分析面板中显示，当从仿真中收到更新值时，可通过改变比例和卷曲度来动态调整图像使其适应输出矢量的变化范围。统计动画探针只能与其他统计探针联合使用，即只能为已通过节点、链路或全局统计探针探测的统计量提供统计动画。,8.2 数 据 分 析 利用离散事件仿真，可以生成大量不同形式的输出，包括数值型数据、动画以及由OPNET调试器提供的详细统计量。 离散事件仿真中，最常用的输出数据形式是仿真内核接口收集的以及现有工具查看并分析的数据。这些数据大致可分为两大类。 统计量数据：由已设置的统计量探针或Stat函数集中的核心函数生成，Modeler的分析工具可查看并处理这些数据。 动画数据
14、：由自动动画探针或Anim函数集中的核心函数生成，可通过op_vuanim查看这些动画。,另外，由于OPNET仿真支持对C/C+语言和用户操作系统的开放式接口，仿真开发者可以生成许多私有的输出形式，如控制窗口中显示的信息、ASCII文件和二进制文件，甚至和其他程序进行交互。 分析工具将数据以图表的形式显示出来。每个分析面板都有一个或多个图表，图表中包含统计量。利用图表和分析面板中提供的许多操作，可显示新的数据或对已有数据进行转换。分析面板由一个包括横轴和纵轴的绘图区构成。,1. 统计量 分析面板中的图表所表示的数据集称为统计量。每个统计量由一系列数据点组成。每个数据点由两个实数构成，分别叫做数
15、据点的横坐标和纵坐标。在分析面板中，数据点就是由方程横坐标和纵坐标表示的两条直线的交点。 由于统计量可能由多个数据点构成，因而面板中通常包含了许多点。图表不仅描述了横坐标和纵坐标之间的依存关系，还显示了变量之间的相互关系，即一个变量的改变将对其他变量产生影响。通常，如果一个变量是主动变化的或为系统输入参数，那么该变量被称为自变量，映射到x轴；另一个变量称为因变量，映射到y轴。,分析工具中的统计量尽管可能表示连续变量间的关系，但本质上是离散的。统计量中数据点间的间隔是任意的，只与生成该统计数据的应用有关。由于数据点通常表示仿真中非均匀分布事件的函数，因而数据点在x轴上的间距一般是不规则的。 统计
16、量可以表示一个横坐标到多个纵坐标的映射。因此，统计量并非必须是一个数学函数。若在同一仿真时间发生多个事件，那么一个横坐标就可能产生多个纵坐标，并且每个事件都生成一个数据点(如图8-1所示)。例如队列收到多个报文，当一个报文进入队列时，队列大小统计量就加1；如果队列可一次接收多个报文，则同一时刻队列大小的统计量就可能产生多个同时加1的值。,图8-1 多个数据点共享同一横坐标的统计量,2. 数据源 分析面板可能是由分析工具中多个不同的操作所创建的。由于所有的面板都必须至少包含一个统计量，因而这些操作需要一个数据源。OPNET中有四种数据源，分别是输出矢量文件、输出标量文件、统计量数据选项和通用统计量信息选项。 3. 矢量和统计量的导出 OPNET提供了三个接口，用于将输出矢量和统计量导入或导出OPNET环境。 外部模型访问(External Model Access，EMA)接口允许创建一个输出矢量文件或是从中提取数据。, 统计量信息(Statis
