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摘要：本文首先對WLAN的技術(shù)背景及其特點(diǎn)進(jìn)行介紹。基于WLAN技術(shù)，構(gòu)架家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。最后利用OPNET仿真軟件對家庭網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)組網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)搭建，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，分析組網(wǎng)的性能參數(shù)，包括吞吐量，延遲等，進(jìn)而分析出會影響無線局域網(wǎng)絡(luò)性能的主要相關(guān)因素，提高WLAN技術(shù)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的性能。

關(guān)鍵詞：家庭網(wǎng)絡(luò)；WLAN技術(shù)；OPNE

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0196-02

1 WLAN概述

近幾年，移動通信技術(shù)從2G到4G，使移動設(shè)備也能享受到有線寬帶的網(wǎng)速，但在移動用戶較密集的區(qū)域網(wǎng)速總是十分慢。其次，在建筑內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)信號因?yàn)榇┩感缘淖璧K，信號強(qiáng)度也不夠高。對于室內(nèi)和人口密集的局部區(qū)域，我們的期望不再是網(wǎng)絡(luò)的移動性，而是更偏向于網(wǎng)絡(luò)的速度和穩(wěn)定性。WLAN技術(shù)利用射頻的技術(shù)，使用電磁波，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，在空中進(jìn)行通信連接，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過。

2 家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案及仿真

2.1 仿真軟件OPNET簡介

OPNET就是一個網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)軟件包，它能夠準(zhǔn)確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，在網(wǎng)絡(luò)模型中的任意位置都可以插入標(biāo)準(zhǔn)的或用戶指定的探頭，以采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過探頭得到的仿真輸出可以以圖形化顯示、數(shù)字方式觀察、或者輸出到第三方的軟件包去。其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有ItDecisionGuru、Modeler、Modeler/Radio三個模塊組成，能為用戶提供一系列的仿真模型庫，在電信、軍事、航天航空、系統(tǒng)集成、咨詢服務(wù)、大學(xué)、行政機(jī)關(guān)等方面被廣泛應(yīng)用。

2.2家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案

基于WLAN室內(nèi)組網(wǎng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用場景，仿真對象為100*100m的住宅環(huán)境，針對家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)。首先，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，以太網(wǎng)入戶，一臺以太路由器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且以太路由器可以將有線信號轉(zhuǎn)換為Wi-Fi信號，提供給家庭移動互聯(lián)設(shè)備使用。其次，若家庭面積較大或因建筑結(jié)構(gòu)問題，有的區(qū)域內(nèi)無法完全被Wi-Fi信號覆蓋，則需要進(jìn)行擴(kuò)展，這里我們選用10Base-T，即傳輸速度10Mbps的非屏蔽雙絞線進(jìn)行有線連接，選用3com公司的小型交換機(jī)作為以太路由的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。

本次家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程是先了解家庭網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，其次進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)使用VISIO進(jìn)行模擬，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，給出家庭網(wǎng)絡(luò)的初步設(shè)計(jì)思想，即網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成。然后通過OPNET進(jìn)行對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型搭建，搭建完后選取需要收集的結(jié)果統(tǒng)計(jì)量，最后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能分析。

2.3家庭網(wǎng)絡(luò)建模

2.4 OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真配置及相關(guān)數(shù)據(jù)量的采集

完成建模后，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)配置，這里對每個無線節(jié)點(diǎn)及路由器選擇802.11g協(xié)議，傳輸速率設(shè)置為54 Mbps，仿真時間設(shè)置為300s，這些在仿真過程中為不變量。為了對比網(wǎng)絡(luò)性能，可變參數(shù)為節(jié)點(diǎn)數(shù)量及門限值。門限值對比我們選擇系統(tǒng)默認(rèn)的none和門限值256進(jìn)行對比。

3 仿真的網(wǎng)絡(luò)性能及結(jié)果分析

3.1減少移動節(jié)點(diǎn)后的網(wǎng)絡(luò)的性能變化

移動無線節(jié)點(diǎn)的數(shù)量變化，會影響家庭網(wǎng)絡(luò)的性能。因此，減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目后，再次研究網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)丟失率，延遲，負(fù)載，吞吐量就可以知道節(jié)點(diǎn)數(shù)目對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量的減少，吞吐量峰值從21000bit/sec下降到13000bit/sec，其次，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載峰值從34000bits/sec降到18000bits/sec。

3.2改變門限值后網(wǎng)絡(luò)性能的變化

門限值也是影響網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要參數(shù)。拆分門限就是指以字節(jié)的形式給出拆分門限及除了最后一個包以外的數(shù)據(jù)的大小，任何從高層接收的數(shù)據(jù)如果其大小大于此門限值，都要在MAC層進(jìn)行拆分，在無線接口上分片進(jìn)行傳輸。門限值為特殊值none表明不對任何數(shù)據(jù)分片，門限值為256表示以256字節(jié)為拆分標(biāo)準(zhǔn)。

由圖可以看出，拆分門限值從0變到256時，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)丟失率下降，但是因?yàn)閷τ诖笥?56字節(jié)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分片傳輸，因此信道易造成擁堵，導(dǎo)致平均延遲時間變大。其次，門限值的加入使限制了負(fù)載和吞吐量，因此門限值為0的負(fù)載峰值能達(dá)到35000bits/sec，吞吐量峰值能達(dá)到22500bits/sec；但是門限值為256的負(fù)載峰值達(dá)到22000bits/sec，吞吐量峰值達(dá)到17000bits/sec。

4 仿真性能分析及結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)的整體性能隨著負(fù)載的增加，吞吐量也逐漸變大。當(dāng)負(fù)載達(dá)到某個值時，網(wǎng)絡(luò)的性能達(dá)到最優(yōu)，但是隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的繼續(xù)增加，當(dāng)負(fù)載達(dá)到一個峰值時，由于負(fù)載過大，延遲也會隨著負(fù)載的變化逐漸達(dá)到最大值，之后隨著負(fù)載的穩(wěn)定，延遲也逐漸趨于穩(wěn)定。

減少網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量減小，吞吐量也隨之較小，但是網(wǎng)絡(luò)延遲因?yàn)樨?fù)載的降低而減小，因此節(jié)點(diǎn)數(shù)目的減小使網(wǎng)絡(luò)在傳輸?shù)募磿r性上性能提高。

增加門限值，由于每次傳輸前要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分片，因此使網(wǎng)絡(luò)延遲增加，降低了即時性。但是同時，由于分片處理，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)丟失率明顯降低，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。門限值的加入，使負(fù)載和吞吐量也受到影響，兩者都相應(yīng)地降低 。

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