基于OPNET的CSMACD协议研究与仿真(8)
CSMA工作流程如图12所示：
图12 CSMA工作流程图
修改ALOHA协议模型的发信机的进程模型，从而创建CSMA协议模型的发信机进程模型，如图13所示：
图13 CSMA协议模型发信机进程模型图
(2)建立发信机的节点模型
在通用收信机节点模型的基础上将状态线属性中下降沿触发(falling edge trigger)的属性值改为enabled。此操作的作用是让发信机节点的总线接收模块在收到busy状态量由busy(1.0)变为free(0.0)时，向处理机模块交付一个下降沿状态中断。然后将前面创建的CSMA协议的发信机模型设置为数据包处理机模块的处理模块(process model)值。
(3)创建网络模型
前面也完成CSMA协议的模型建立，下面只需将前面的ALOHA网络模型的节点域和进程域的模型均改为CSMA协议的相应模型就可以了。这是我们利用OPNET的模型复制功能进行新网络结构的创建。
保存完成和设置好的网络模型，然后设置与ALOHA相同的仿真参数并运行仿真，得到仿真结果。
4.3.2执行CSMA模型的仿真及结果分析
图14 CSMA协议信道吞吐量与负载的关系
从图中可以看出在0.8左右CSMA协议获得最大的信道利用率。为直观的比较两协议，我们将两个仿真结果图放到一起，如图15所示：
图15 ALOHA和CSMA协议信道利用率对比图
注：图中居上的是CSMA的信道利用率，居下的是ALOHA的信道利用率。
从上图可以得出，在相同的信道负载量下，CSMA协议相比于ALOHA协议具有优越性。理论上，在1-持续CSMA信道下忽略传播时延的情况下，信道吞吐量S与信道通信量G关系函数为 [9]。根据公式可知当通信负载量为1.0左右时，信道利用率达到最大值0.5。尽管本例仿真仍有一定的局限性，但其结果与理论值还是非常接近的。
4.4 CSMA/CD协议建模仿真
4.4.1建立CSMA/CD进程模型与节点模型
(1)建立以太网的网络域模型
网络域仿真模型是用来模拟真实网络环境中采用不同协议的计算机节点进行数据通信的状况。利用OPNET Modeler创建CSMA/CD协议网络域的仿真模型，如图16所示：此网络域模型由八个节点和一条各节点共享的通信总线及其与各节点连接线组成，每个节点均采用CSMA/CD协议来进行数据通信。当然可随仿真实验中的具体要求来确定节点的个数。如果要仿真高负载下的网络可以通过增加节点个数和提高仿真网络数据包流量实现。
图16 以太网网络域模型
(2)创建以太网的节点域模型
节点域的仿真模型等同于现实网络环境下采用各种通信协议进行数据通信的计算机节点。局域网中通常采用的是CSMA/CD协议和令牌环协议。设计CSMA/CD协议的节点模型是本次研究和仿真的关键。以太网节点域的模型提供了与OSI链路层相关的部分功能，称之为MAC子层。CSMA/CD协议的节点域模型如图17所示：
图17 以太网节点域模型
(3)创建以太网进程域模型
CSMA/CD工作流程如图18所示：
图18 CSMA/CD工作流程图
1)建立eth_mac_v2进程模型，如图19所示：
图19 eth_mac_v2进程模型图
2)建立以太网MAC层接口进程模型，如图20所示：
图20 以太网MAC层接口进程模型图
3)建立eth_defer_v2进程模型，如图21所示：
图21 eth_defer_v2进程模型图
4.4.2 执行CSMA/CD模型的仿真及结果分析仿真结果
仿真参数如表3所示：
表3 CSMA/CD仿真参数
Duration 30 second(s)Seed 0
图22 利用的平均值图
从图中可以看出，即使当频道利用达到较高的51%时，以太网协议能够负载差不多所有的已提交的负载。这同样验证了CSMA/CD协议所使用的退避原则的优越性。