仿真軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

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仿真軟件的出現(xiàn)和計算機技術(shù)的發(fā)展具有密切的關(guān)系，它進一步拓展了計算機的應(yīng)用范圍，并且促進了科學(xué)技術(shù)的進步。仿真軟件具有比較強大的功能，其中設(shè)置了不同的模塊，能夠滿足教師教學(xué)的需要，對于教學(xué)和科研具有重要的幫助。在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中應(yīng)當充分地發(fā)揮認真軟件的價值，提高課堂教學(xué)效率，加深學(xué)生的理解。

一、仿真軟件簡介

為了實現(xiàn)對現(xiàn)實客觀世界的模擬和分析，研發(fā)了相應(yīng)的仿真軟件，仿真軟件的出現(xiàn)大大地提高了教學(xué)和研究的效率。目前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中開發(fā)的仿真軟件比較多，對于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用的仿真軟件比較多，而且這些仿真軟件具有比較強大的功能，能夠滿足教學(xué)和實踐的需要。例如MATLAB軟件系統(tǒng)能夠在塑造網(wǎng)絡(luò)模型加入各種參量，如噪聲、通信信號等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)信號的調(diào)制，對于研究信號的傳輸具有重要的幫助。其中NS系列仿真軟件是一項功能比較完備的軟件系統(tǒng)，受到了業(yè)界的推崇，能夠滿足各種數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用系統(tǒng)的模擬等，對于無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等具有比較好的仿真效果。在NS系列軟件中，能夠通過模塊化的方式對通信過程進行模擬，并且給出相應(yīng)的信號土、頻譜圖等多種參數(shù)；同時還滿足各種網(wǎng)絡(luò)傳輸、應(yīng)用協(xié)議等，能夠為學(xué)生提供比較真實的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，對于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有積極的意義。

二、NS系列仿真軟件的應(yīng)用

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中對軟件的調(diào)用函數(shù)接口等開發(fā)應(yīng)用的比較多，但是對于實踐中的相關(guān)問題則關(guān)注比較少，當學(xué)生在面對一些實際問題時往往難以下手。因此在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中，應(yīng)當加強教學(xué)內(nèi)容和社會生活的聯(lián)系，加強對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的仿真等。為了解決學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)問題中的困難，可以應(yīng)用NS仿真軟件，對網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)層、傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路等進行模擬。可以在其中加入一些比較細化的參數(shù)，結(jié)合實踐中的具體問題，找到解決問題的辦法。例如在創(chuàng)建客戶節(jié)點到服務(wù)器中的FTP應(yīng)用中，由于節(jié)點的移動性或?qū)е骆溌钒l(fā)生中斷的現(xiàn)象，從而影響信號的傳輸環(huán)境。由于這些數(shù)據(jù)會產(chǎn)生不規(guī)律的變化，所以學(xué)生難以應(yīng)用自己所學(xué)習(xí)過的無線傳播、信道以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等知識來解決問題。在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中，可以應(yīng)用仿真軟件，利用軟件來模擬節(jié)點的運動和變化情況，從而找到影響流量效果的具體原因，從而挖掘出比較好的解決辦法，解決現(xiàn)實中存在的問題。TCP擁塞控制是計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的難點，網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的數(shù)據(jù)超過了節(jié)點和鏈路的處理能力時，會影響到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?，?dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，如果不能及時解決問題，甚至可能會導(dǎo)致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的嚴重問題。因此應(yīng)當采取有效地措施解決TCP傳輸?shù)男剩壳霸赥CP擁堵機制中主要由四個階段組成，在起始階段會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)穆龁蝇F(xiàn)象，接著就出現(xiàn)了避免擁堵階段以及重傳和恢復(fù)階段，其需要的時間比較短，能夠滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰?。目前在TCP協(xié)議中出現(xiàn)了五個不同版本的擁堵控制協(xié)議，可以在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中模擬和觀察應(yīng)用最廣泛和最早的兩個版本，使學(xué)生了解到其中的異同，加深對TCP擁堵機制原理的理解。通過仿真結(jié)果，能夠使學(xué)生比較其中的優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用中采取合理的技術(shù)措施。

三、MATLAB仿真軟件的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)由于功能的不同，分屬于不同的層次，其中物理層包含了不同節(jié)點傳輸過程中的效果操作規(guī)則等，其內(nèi)容相對比較多而且復(fù)雜，但是都可以借助仿真軟件來進行模擬，使學(xué)生能夠得到直觀的感受和認識。其中網(wǎng)絡(luò)中的電氣特征比較抽象，而且是物理層中比較關(guān)鍵的內(nèi)容，對于其中的信號可以通過數(shù)學(xué)式子來進行表現(xiàn)，但是由于數(shù)學(xué)式子比較復(fù)雜而且難懂，在教學(xué)中存在比較大的困難，不利于學(xué)生的理解。MATLAB軟件中具有比較多的函數(shù)，可以通過仿真的方法來展現(xiàn)出信號的調(diào)制過程，而且用圖像的形式來顯示其基本的模式。例如對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的具體信號，可以利用軟件來建立相應(yīng)的模塊圖，然后采取合理的手段來實現(xiàn)信號的連接，從而實現(xiàn)對信號的調(diào)制。此外還可以利用軟件中強大的數(shù)學(xué)功能，來創(chuàng)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型來模擬示波器下的相關(guān)信號圖形，能夠顯示出具體的星座圖等。當計算機網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘柺艿酵饨绲母蓴_和影響時，會影響到信號調(diào)制的結(jié)果，可以利用軟件來模擬解決，例如當噪音影響了信號的傳輸質(zhì)量時，可以在軟件中輸入不同的噪音參數(shù)來觀察信號的參數(shù)結(jié)果；同時借助軟件來實現(xiàn)對信號的過濾，為濾波器的設(shè)計提供技術(shù)參考。

結(jié)束語

在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中，教師應(yīng)當認識到仿真軟件的重要性，做好仿真軟件的應(yīng)用。計算機網(wǎng)絡(luò)作為一種相對比較抽象的課程，在教學(xué)的過程中存在一定的困難。通過借助仿真軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)過程的模擬和控制，能夠幫助學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的原理，幫助學(xué)生找到解決問題的辦法，能夠提高學(xué)生解決實際問題的能力。

作者：張俞玲 單位：麗江師范高等?？茖W(xué)校數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)系