傳統(tǒng)的通信網(wǎng)教學(xué)是以數(shù)學(xué)推導(dǎo)為主要分析手段的，如排隊(duì)論是通信網(wǎng)中的基礎(chǔ)理論之一，其基本規(guī)律是通過馬氏鏈來進(jìn)行分析的，又如CSMA是通信網(wǎng)中的多址關(guān)鍵技術(shù)，其主要指標(biāo)是通過隨機(jī)概率理論來確立的。對通信網(wǎng)協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體(如計(jì)算機(jī)網(wǎng)、移動通信網(wǎng))的深入討論，也往往要通過數(shù)學(xué)分析和隨機(jī)概率的方法來進(jìn)行。這些方法對于本科生而言，常顯得過于艱深，他們必須在數(shù)學(xué)推導(dǎo)中投入很大的精力，這導(dǎo)致許多學(xué)生或者陷入只見樹木，不見森林的怪圈，或者失去學(xué)習(xí)興趣甚至半途而廢。

是否能找到一種繞開或者淡化數(shù)學(xué)模型，突出通信網(wǎng)自身的本質(zhì)規(guī)律并適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的通信網(wǎng)教學(xué)方法呢？答案是肯定的，基于計(jì)算機(jī)建模的網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)能較好地解決這個問題。網(wǎng)絡(luò)仿真是近年來興起的一項(xiàng)專門技術(shù)，可以通過軟件平臺進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的模擬和仿真。不同于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分析，網(wǎng)絡(luò)仿真采用編程方法構(gòu)建模型，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)行為的模擬并統(tǒng)計(jì)性能參數(shù)，從而解決了傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)建模、推理難度過大的問題。

近年來，作者將OPNET應(yīng)用于通信網(wǎng)的教學(xué)及科研工作中，發(fā)現(xiàn)其可以調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生從對例程的模仿、分析和實(shí)驗(yàn)逐步過渡到自主建模，通過圖形、調(diào)試等工具對通信網(wǎng)的規(guī)律進(jìn)行分析(包括與現(xiàn)有理論的對比分析)，在享受有所收獲的快樂中學(xué)習(xí)、探索。通過科研活動，在為社會服務(wù)的同時，也為教學(xué)的深入和拓展提供了基礎(chǔ)。

基于OPNET的通信網(wǎng)教學(xué)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，還為學(xué)生提供了一種進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)評估、預(yù)測和設(shè)計(jì)的手段。學(xué)生可以在一定程度上進(jìn)行研發(fā)的鍛煉，提高動手能力和獨(dú)立思考能力，為日后工作打下基礎(chǔ)。事實(shí)上，對于通信網(wǎng)研發(fā)而言，網(wǎng)絡(luò)仿真的作用更為突出。這是因?yàn)楫?dāng)今的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，難以甚至不可能進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，只能通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真進(jìn)行性能評估和方案比較。

為了使本書更加簡練、實(shí)用，在成書過程中作者主要有以下幾點(diǎn)考慮：

(1) 總體上，注重理論結(jié)合實(shí)際。所謂理論，是指仿真建模的原理和方法；所謂實(shí)際，是指建模實(shí)例及仿真實(shí)驗(yàn)。本書分上、下兩篇，上篇(一至五章)講述理論基礎(chǔ)，下篇(六至十章)講述應(yīng)用實(shí)踐。上篇是下篇的鋪墊，為下篇提供方法；下篇是上篇的實(shí)際應(yīng)用，為上篇提供佐證。二者具有內(nèi)在的邏輯性，是貫通統(tǒng)一的。

(2) 對理論的論述要有一定的邏輯性、系統(tǒng)性，但又不能面面俱到。要將重點(diǎn)放在通信網(wǎng)建模的核心思想和關(guān)鍵技術(shù)上，力求做到對重點(diǎn)內(nèi)容(如仿真架構(gòu)、離散驅(qū)動機(jī)制、仿真通信機(jī)制、多進(jìn)程機(jī)制等)的深入剖析，從而切中要害地解決建模中的關(guān)鍵性問題。

(3) 實(shí)踐部分的實(shí)例是從多個角度來選取的：從通信網(wǎng)基礎(chǔ)理論來說，有M/M/1排隊(duì)論；從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，涉及通信網(wǎng)中的物理層(如無線發(fā)射技術(shù))、數(shù)據(jù)鏈路層(如MAC子層競爭接入)；從通信網(wǎng)方式來說，涉及有線網(wǎng)(如計(jì)算機(jī)以太網(wǎng))和無線網(wǎng)(如移動節(jié)點(diǎn)的信噪比分析)等。每個實(shí)例都有一定的代表性和典型性，力求用較少的實(shí)例體現(xiàn)通信網(wǎng)建模中的一般思路和方法。

(4) 為了突出實(shí)踐特色，作者將代碼剖析貫穿于全書的始終，使讀者通過代碼說明理解建立模型的架構(gòu)思想和關(guān)鍵機(jī)制，明白案例的建模思路和仿真方法，深刻理解建模的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，從而能夠很自然地過渡到自我編程、自我建模、自我研發(fā)的階段。

(5) 鑒于無線技術(shù)在當(dāng)今通信網(wǎng)絡(luò)中的重要地位和無線仿真建模的復(fù)雜性，作者將無線管道階段作為本書的一個重要內(nèi)容，從無線管道階段的建模框架、管道程序，到無線網(wǎng)絡(luò)的模型實(shí)例和調(diào)試跟蹤，在多個章節(jié)中從不同角度對無線網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)進(jìn)行剖析。

同時，由于OPNET軟件和幫助文檔都是英文的，因此作者在書中對術(shù)語都加了英文標(biāo)注，以便于讀者對照閱讀。

最后，希望每一位讀者學(xué)有所得、學(xué)有所思、學(xué)有所用！也希望得到來自專家、學(xué)者和廣大讀者的意見、批評和指正。

郜　林

于天津財(cái)經(jīng)大學(xué)

2017年9月15日