劉曉亞

摘? 要： 借助網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺(tái)開(kāi)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)，能夠很好地解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學(xué)中實(shí)訓(xùn)條件受限的問(wèn)題，以真實(shí)場(chǎng)景為基礎(chǔ)，構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，能夠讓學(xué)生對(duì)抽象的知識(shí)點(diǎn)有更加清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)教學(xué)過(guò)程起到非常大的輔助作用，對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都有著積極的影響和作用，最終實(shí)現(xiàn)高職院校為社會(huì)培養(yǎng)輸送高技能高素養(yǎng)的復(fù)合型人才的目的。

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)仿真; 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò); OPNET

面對(duì)知識(shí)點(diǎn)多而抽象、實(shí)踐性較強(qiáng)、多學(xué)科交叉的課程，尤其是高職院校，它以培養(yǎng)高技能人才為目的。目前，大多數(shù)高職院校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知和理解僅僅停留在表面，根本不能深入了解相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理，學(xué)生不能很好地了解、理解并熟練掌握該項(xiàng)技能，而借助網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)可以很好地解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學(xué)中面臨的這些問(wèn)題[1]。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺(tái)，可以有效解決由于場(chǎng)地小、設(shè)備移動(dòng)困難、實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限等因素帶來(lái)的問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程尤其實(shí)驗(yàn)課程中，可以構(gòu)建一個(gè)與真實(shí)場(chǎng)景完全相同的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與事先預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)[2]。教師可以把教學(xué)中遇到的抽象的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，學(xué)生也可以在構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪^(guò)程中融入自己的觀點(diǎn)和創(chuàng)新思想。

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)形式缺乏多樣化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)中多門課程，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)等，均涉及計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，知識(shí)面寬，而且知識(shí)點(diǎn)也很分散，同時(shí)這些知識(shí)點(diǎn)的理論性較強(qiáng)，概念比較抽象。譬如，在網(wǎng)絡(luò)體系模型這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，不管是OSI七層模型，還是TCP/IP四層模型，兩種模型是如何分層的，各層的協(xié)議是如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的，這些內(nèi)容對(duì)整個(gè)體系處于模糊不清的初學(xué)者而言，如果僅僅通過(guò)理論講解去引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系模型，是非常困難的[3]。在教學(xué)中大多數(shù)教師僅靠教材和PPT課件這些教學(xué)元素，同時(shí)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教學(xué)形式和手段較為單一，學(xué)生在學(xué)習(xí)比較抽象的知識(shí)點(diǎn)時(shí)得不到很好的理解，大大降低了學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣，使得課堂教學(xué)很難有良好的效果。

（二）理論和實(shí)踐結(jié)合不夠緊密

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)大多數(shù)專業(yè)課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，在這些課程的講解過(guò)程中，如果只注重理論知識(shí)的講解，而忽略了實(shí)踐性演示和操作，那么就會(huì)使理論和實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)[4]。因此，這些課程在授課過(guò)程中，需要找到理論知識(shí)講解和實(shí)踐演示操作的結(jié)合點(diǎn)，使得理論內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容緊密結(jié)合，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)。

（三）教學(xué)設(shè)施及設(shè)備有限

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)踐課程的授課過(guò)程中，經(jīng)常需要一些網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并且需要通過(guò)傳輸介質(zhì)將這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接起來(lái)，但是往往會(huì)受到場(chǎng)地小、設(shè)備移動(dòng)困難、實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限等因素的限制，導(dǎo)致正常的課堂教學(xué)難以甚至無(wú)法開(kāi)展，這就會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中感覺(jué)無(wú)所適從，使得學(xué)生不能將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解難度增高，學(xué)習(xí)興趣隨之下降[5]。

二、利用仿真平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中準(zhǔn)確把握整體和局部的關(guān)系，學(xué)習(xí)思路更加清晰，可以更好地理解和掌握抽象知識(shí)點(diǎn)，更好地消化吸收知識(shí)點(diǎn)并能更快地應(yīng)用到實(shí)際操作當(dāng)中，對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的提高和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)都能夠起到更為積極的作用，最終實(shí)現(xiàn)高職院校培養(yǎng)高技能高素養(yǎng)的復(fù)合型人才、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的目的。

（一）仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是利用虛擬仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)中構(gòu)建各種網(wǎng)絡(luò)模型，在網(wǎng)絡(luò)模型中將計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互連接起來(lái)，部署相應(yīng)的業(yè)務(wù)和配置相應(yīng)的參數(shù)后運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后得到相關(guān)設(shè)備或終端的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理，將結(jié)果應(yīng)用于實(shí)踐中來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)的綜合性能，以滿足網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的要求。

OPNET Modeler仿真平臺(tái)涵蓋了眾多設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，如網(wǎng)絡(luò)中的一系列協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用等，功能十分強(qiáng)大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)大型的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)時(shí)是一個(gè)不可或缺的工具，設(shè)計(jì)人員借助該網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，診斷網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中存在的問(wèn)題，找出影響網(wǎng)絡(luò)性能的“卡脖子”問(wèn)題，提出能夠解決“卡脖子”問(wèn)題的最優(yōu)方案。OPNET有著眾多優(yōu)點(diǎn)，比如層次化的網(wǎng)絡(luò)模型，具有通過(guò)有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行建模的能力，對(duì)通信協(xié)議的全面支持，具有透明的端到端到點(diǎn)、端到多端以及無(wú)線鏈路圖形化和動(dòng)態(tài)仿真整個(gè)通信系統(tǒng)的能力，設(shè)計(jì)人員能夠利用平臺(tái)中各種各樣的集成分析開(kāi)發(fā)工具和模型庫(kù)在不同系統(tǒng)平臺(tái)上完成高效開(kāi)發(fā)。OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件提供定量依據(jù)作為評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)劣的參考，通過(guò)仿真結(jié)果的分析和對(duì)比，得出多個(gè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，可以為新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的使用提供性能分析參考。

（二）OPNET平臺(tái)中仿真主要步驟

借助OPNET Modeler開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般情況下都是按照如下步驟進(jìn)行：

第一，對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和傳輸介質(zhì)、采用某種通信協(xié)議等內(nèi)容進(jìn)行深入細(xì)致的了解，在此基礎(chǔ)之上形成設(shè)計(jì)文檔。

第二，基本模型庫(kù)中包含有多種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備可以直接使用，也可以根據(jù)需求對(duì)其改進(jìn)后再使用，在這一步驟中需要建立網(wǎng)絡(luò)元素模型。

第三，在網(wǎng)絡(luò)元素模型構(gòu)建完成的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，需要把各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接起來(lái)，建立整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的仿真模型系統(tǒng)。搭建網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，若模型為新場(chǎng)景，全部需要手工添加來(lái)完成，而對(duì)于已有網(wǎng)絡(luò)和改造后的網(wǎng)絡(luò)，前者只需載入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜筇砑尤刖W(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可，而后者需要在原有模型的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置進(jìn)行修改。在完成網(wǎng)絡(luò)模型的建立以后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的不同需要來(lái)手工創(chuàng)建或獲取平臺(tái)中默認(rèn)的流量模型。

第四，在仿真實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要確定收集對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有一定影響的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以便在實(shí)驗(yàn)完成后對(duì)這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析。在網(wǎng)絡(luò)性能的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，通常是將仿真時(shí)間作為自變量，而把所要收集的統(tǒng)計(jì)參數(shù)結(jié)果作為因變量。為了提高仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)算效率，需要對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，當(dāng)然做出調(diào)整的前提條件是不能對(duì)仿真結(jié)果的可用性和可靠性有所影響。可對(duì)收集的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、所加入仿真中的業(yè)務(wù)量的大小、仿真時(shí)間等仿真參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)的效率。

第五，在仿真實(shí)驗(yàn)完成以后，根據(jù)不同場(chǎng)景下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確認(rèn)仿真實(shí)驗(yàn)中使用的模型和仿真方法是否準(zhǔn)確和可靠，對(duì)不同場(chǎng)景下的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析后，還可改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)模型及調(diào)整仿真參數(shù)，多次進(jìn)行仿真，直至得出最佳的方案，然后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，最后撰寫仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

以上步驟是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段中的基本流程，而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中與“瀑布模型”的循環(huán)反饋相類似，往往會(huì)在某個(gè)步驟或多個(gè)步驟間有多次的重復(fù)，仿真改進(jìn)然后再仿真，只有多次反復(fù)改進(jìn)模型并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，才能達(dá)到仿真的目的。

（三）教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)OPNET平臺(tái)中的主要仿真步驟，制定相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1. 授課學(xué)時(shí)安排

高職院校中實(shí)踐性較強(qiáng)的課程都要求實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)不得低于理論教學(xué)學(xué)時(shí)，各高職院校在結(jié)合本校實(shí)際情況制定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)相關(guān)課程的授課計(jì)劃中，基本上都是按照實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)和理論教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)1：1甚至高于1：1的比例來(lái)安排實(shí)踐教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室一般都有相應(yīng)的多媒體教學(xué)設(shè)備或電子教室之類的教學(xué)軟件，理論教學(xué)的講授也會(huì)安排在實(shí)訓(xùn)室當(dāng)中，這就為OPNET更好地應(yīng)用于教學(xué)提供了更為便利的條件。

2. 授課內(nèi)容安排

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程中的大部分實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，如網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)等，都可以借助OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)來(lái)完成。

比如，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真實(shí)訓(xùn)案例中，可以通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、傳輸介質(zhì)、服務(wù)器配置（數(shù)量及放置的位置）等的改進(jìn)，來(lái)改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和提升網(wǎng)絡(luò)性能，根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的方案，將仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，得出最優(yōu)結(jié)果。OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)的基本模型庫(kù)中，為使用者提供了大量的網(wǎng)絡(luò)元素模型，可以模擬各種各樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，學(xué)生可以在新建的場(chǎng)景中，采用鼠標(biāo)拖放的方式來(lái)完成各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的添加，構(gòu)建和真實(shí)場(chǎng)景完全一樣的仿真場(chǎng)景，并對(duì)交換機(jī)、路由器等設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。學(xué)生對(duì)圖形化的場(chǎng)景構(gòu)建有著直觀印象，因此對(duì)學(xué)生理解整體和局部的關(guān)系以及抽象的知識(shí)點(diǎn)、概念有很大的幫助。

尤其是在網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，場(chǎng)地小、設(shè)備移動(dòng)困難以及設(shè)備數(shù)量不足等因素，使得要在實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行真實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)建難以實(shí)現(xiàn)，但是在網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)上可以輕松完成仿真場(chǎng)景的搭建。規(guī)劃好網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以后，在OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)上新建場(chǎng)景，添加相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并連接起來(lái)，設(shè)置想要獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)備參數(shù)，再進(jìn)行仿真運(yùn)行，從運(yùn)行結(jié)果中可以快速、直觀地觀察網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能參數(shù)，根據(jù)不同仿真場(chǎng)景的運(yùn)行結(jié)果比對(duì)，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)施部署。

利用網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)直觀化的圖形界面和運(yùn)行結(jié)果，不僅能夠激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和積極性，更好地幫助學(xué)生理解和掌握教學(xué)中的重難點(diǎn)，還可以鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3. 實(shí)踐教學(xué)過(guò)程

和其他實(shí)踐性課程一樣，借助OPNET開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)一般根據(jù)下列步驟開(kāi)展：第一，確定實(shí)訓(xùn)課教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來(lái)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等;第二，在場(chǎng)景中構(gòu)建與已經(jīng)規(guī)劃好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的仿真模型，設(shè)置需要觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相關(guān)仿真參數(shù)及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量，并根據(jù)相關(guān)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè);第三，運(yùn)行仿真之后，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行觀察、分析，與預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案并對(duì)場(chǎng)景中的仿真模型進(jìn)行調(diào)整，最終選出最佳方案;第四，根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析得出結(jié)論，完成并提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

三、OPNET仿真教學(xué)案例

目前，筆記本電腦、IPAD、智能手機(jī)等無(wú)線移動(dòng)終端產(chǎn)品普及，以及微課、慕課、遠(yuǎn)程教育等信息化技術(shù)和資源的發(fā)展，改變了教師授課、學(xué)生學(xué)習(xí)的方式。校園網(wǎng)絡(luò)用戶們渴求在校園中能隨時(shí)隨地接入并高效享用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通過(guò)多種方式來(lái)獲取自己需求的信息。因此，校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已成為了現(xiàn)代化信息化校園建設(shè)的主流方向。本文中仿真教學(xué)案例以某高校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)為例。

（一）校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

目前有線網(wǎng)絡(luò)在校園中已得到普及，而且比較完善，但由于受到線纜布設(shè)等因素的制約，校園內(nèi)部分區(qū)域會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)或者無(wú)法進(jìn)行布線的情況。同時(shí)，隨著筆記本與智能手機(jī)的普及應(yīng)用，隨著在校園內(nèi)空曠區(qū)域開(kāi)展的活動(dòng)、室內(nèi)召開(kāi)的學(xué)術(shù)研討和會(huì)議等活動(dòng)的增多，對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)要求也越來(lái)越多。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的最主要特點(diǎn)就是移動(dòng)性和靈活性，在這些區(qū)域尤其是室外采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)WLAN 進(jìn)行構(gòu)建將能很好地解決這些問(wèn)題，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效補(bǔ)充和改造擴(kuò)充的作用也得到了充分的發(fā)揮。大多數(shù)高校校園網(wǎng)絡(luò)都是采用三層即核心層、匯聚層和接入層的架構(gòu)來(lái)進(jìn)行校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。某高校校園網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淙鐖D1所示。

根據(jù)校園有線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有情況，校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要基于有線網(wǎng)絡(luò)作為校園骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過(guò)增加無(wú)線AP和對(duì)其的配置，將校園無(wú)線局域網(wǎng)作為校園有線網(wǎng)絡(luò)的延伸來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)建校園有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)共存互補(bǔ)的綜合網(wǎng)絡(luò)，以便校園用戶及時(shí)便捷地接入并訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部門。

校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在室內(nèi)和室外都需要安裝無(wú)線接入點(diǎn)，根據(jù)高校校園的實(shí)際情況，在校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和部署中，主要采用室內(nèi)放裝和室外布放的方式來(lái)完成。

（二）校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

在該校園網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、傳輸介質(zhì)和服務(wù)器放置的位置等建設(shè)已經(jīng)比較完善，由于建設(shè)資金和設(shè)備等條件的制約，更換核心層節(jié)點(diǎn)設(shè)備會(huì)大大增加網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的不斷增多，服務(wù)器一旦出現(xiàn)故障，能否提供不間斷服務(wù)，因此，對(duì)服務(wù)器性能的要求越來(lái)越高，為此可以通過(guò)服務(wù)器的配置改進(jìn)和數(shù)量的增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)設(shè)定的不同場(chǎng)景，詳細(xì)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，對(duì)不同場(chǎng)景根據(jù)具體實(shí)際情況采用不同的優(yōu)化手段和方法，以期能夠達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶滿意度的效果。在本案例中采取提高服務(wù)器配置和增加服務(wù)器數(shù)量作為校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案。

（三）實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

根據(jù)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)思路，我們?cè)O(shè)計(jì)三組實(shí)驗(yàn)并構(gòu)建原有場(chǎng)景、提高服務(wù)器配置和增加服務(wù)器數(shù)量三種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其流程及目的如下：

首先，對(duì)原有場(chǎng)景、提高服務(wù)器配置和增加服務(wù)器數(shù)量三種場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行對(duì)比，以證實(shí)在對(duì)服務(wù)器改進(jìn)后對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能的影響是否和預(yù)計(jì)的結(jié)果一致，同時(shí)也證實(shí)設(shè)計(jì)的三種方案在接下來(lái)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，其結(jié)果是否正確及可靠。由于針對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能是否會(huì)因?qū)Ψ?wù)器的改進(jìn)而得到提升來(lái)劃分場(chǎng)景，所以在配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)除了特別說(shuō)明，其他參數(shù)均取默認(rèn)值。

其次，對(duì)原有場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集統(tǒng)計(jì)信息，以供后面實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其加以對(duì)比，提升服務(wù)器性能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的處理能力增強(qiáng)，接著開(kāi)始提高服務(wù)器配置后的仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)。

最后，在第二場(chǎng)景的基礎(chǔ)上增加服務(wù)器數(shù)量，嘗試對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行優(yōu)化，收集統(tǒng)計(jì)信息，并與第二場(chǎng)景下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)

根據(jù)上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)理論分析，再加上具體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的選取，原有場(chǎng)景中的統(tǒng)計(jì)信息作為與第二、第三場(chǎng)景中的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出預(yù)測(cè)：

1. 在對(duì)服務(wù)器的配置進(jìn)行改進(jìn)后，網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的處理能力增強(qiáng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載會(huì)有所增大，無(wú)線終端用戶的負(fù)載和所收到的信息量也會(huì)增加，而網(wǎng)絡(luò)延時(shí)變化不會(huì)太大。

2. 在第二場(chǎng)景基礎(chǔ)上增加一臺(tái)服務(wù)器，在此優(yōu)化策略下進(jìn)行仿真，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變得均衡，網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力明顯得到加強(qiáng)，除了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載會(huì)明顯加大外，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)尤其是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)會(huì)明顯降低，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較第二場(chǎng)景下會(huì)有明顯的改善，網(wǎng)絡(luò)性能也會(huì)有極大的提升。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在改進(jìn)服務(wù)器后，性能會(huì)有提升，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果還有待仿真完成后進(jìn)行分析。

（五）仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

在進(jìn)行校園網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較龐大，對(duì)整個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行場(chǎng)景模擬和仿真實(shí)驗(yàn)基本上是不可能完成的，因而在實(shí)際應(yīng)用和仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，一般情況下不需要將整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)全都放入實(shí)驗(yàn)范圍中，而只是選取具有代表性的局部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行場(chǎng)景模擬后再仿真，收集統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析。因此，選用一個(gè)無(wú)線AP覆蓋范圍下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，如圖2所示，收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后再對(duì)該場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建不同的場(chǎng)景后再次進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將多次優(yōu)化設(shè)計(jì)后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)部分的最佳匹配組合方案，根據(jù)所得到的最佳方案實(shí)施建設(shè)和應(yīng)用，從點(diǎn)到面，之后就可以按照該方案擴(kuò)展到整個(gè)校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和應(yīng)用，使校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的利用率得到最大程度的提高。

1. 仿真實(shí)驗(yàn)

圖2中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是在某行政處室辦公室正在使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，所有?shí)驗(yàn)都基于這一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在仿真中模擬實(shí)際環(huán)境，在對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)前后分別進(jìn)行仿真。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置服務(wù)器、交換機(jī)、路由器、PC之間均采用千兆傳輸線路，場(chǎng)景大小設(shè)置為100平方米，添加FTP、WEB、語(yǔ)音應(yīng)用和業(yè)務(wù)模塊，并對(duì)各個(gè)模塊設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，比如應(yīng)用的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、持續(xù)時(shí)間，以及應(yīng)用的重復(fù)次數(shù)。FTP、WEB和語(yǔ)音業(yè)務(wù)仿真的開(kāi)始時(shí)間沒(méi)有設(shè)置在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，主要是為了避免OPNET仿真的事件處理過(guò)程中發(fā)生沖突，使仿真時(shí)間過(guò)于漫長(zhǎng)。在仿真實(shí)驗(yàn)中，WEB的開(kāi)始時(shí)間、FTP的開(kāi)始時(shí)間為（20，30）之間的一個(gè)隨機(jī)值，語(yǔ)音開(kāi)始的時(shí)間為（50，55）之間的一個(gè)隨機(jī)值。實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)置為10分鐘，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中收集無(wú)線終端MP_1的負(fù)載、延時(shí)和全局變量、無(wú)線AP的負(fù)載、延時(shí)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。

通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的對(duì)比分析，得出更換服務(wù)器的質(zhì)量和數(shù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的提升會(huì)有很大幫助的結(jié)論。

2. 結(jié)果分析

由于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幾乎都要和網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器之間進(jìn)行交互，因此服務(wù)器性能的優(yōu)劣和服務(wù)器的數(shù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有著極為重要的影響。從仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比中可以看出，服務(wù)器對(duì)改善網(wǎng)絡(luò)性能有著顯著的影響，尤其是在增加服務(wù)器數(shù)量之后，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的速度，借助服務(wù)器群集技術(shù)又使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，因此大幅度地降低了網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶端的響應(yīng)時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)有了明顯的下降，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境得到了改善，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能有了很大的提升，能夠?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)用戶提供高速、高效、高質(zhì)量的服務(wù)，這也與預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較相符。

四、研究結(jié)論及建議

（一）網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的輔助作用顯而易見(jiàn)

通過(guò)上述教學(xué)案例，借助OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺(tái)完成了校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化方案，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，可以使得網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方在建設(shè)之前選出最佳方案。這些實(shí)驗(yàn)在常規(guī)實(shí)訓(xùn)室條件下是不可能完成的，通過(guò)多個(gè)仿真教學(xué)案例，讓學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段有了一個(gè)直觀清晰的印象，利用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)開(kāi)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，對(duì)教學(xué)整個(gè)過(guò)程的輔助作用是顯而易見(jiàn)的。

（二）利用仿真技術(shù)平臺(tái)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維有著積極作用

利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺(tái)，依據(jù)真實(shí)場(chǎng)景來(lái)構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，在此過(guò)程中能夠幫助學(xué)生更加輕松地理解教學(xué)過(guò)程中遇到的抽象知識(shí)點(diǎn)及難點(diǎn)，學(xué)生在自己動(dòng)手構(gòu)建場(chǎng)景中可以融入自己的觀點(diǎn)，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)也能起到積極的作用。

（三）教學(xué)過(guò)程中虛實(shí)結(jié)合，加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)

借助網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，可以讓學(xué)生更加輕松地理解抽象知識(shí)點(diǎn)，提高了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，但始終不能替代真正的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生帶來(lái)的感官性體驗(yàn)。所以在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注意虛實(shí)結(jié)合，這樣才能加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的體會(huì)。同時(shí)，OPNET是一個(gè)復(fù)雜的仿真技術(shù)平臺(tái)，需要教師不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身綜合素質(zhì)。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中借助網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，能夠加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，能夠解決實(shí)訓(xùn)條件不足帶來(lái)的各種困難，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。隨著高職教育的不斷改革，仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，教學(xué)方式也將會(huì)越來(lái)越完善[6]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李磊. 淺談模擬仿真技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代信息科技，2019，3（01）：137-138.

[2] 王煜，周文龍. 虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（07）：190.

[3] 李云. 虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 教育教學(xué)論壇，2020（07）：391-392.

[4] 李文騫. 探討網(wǎng)絡(luò)仿真在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 數(shù)碼世界，2020（02）：244.

[5] 江林. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中運(yùn)用仿真軟件提升教學(xué)實(shí)效[J]. 信息與電腦（理論版），2019，31（20）：223-224.

[6] 李至彗. 中職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中微課的運(yùn)用體會(huì)[J]. 課程教育研究，2017（07）：250.