通信系統(tǒng)綜合實驗報告

PAGEPAGE2通信系統(tǒng)綜合實驗報告實驗一無線多點組網(wǎng)一、實驗步驟1、組建樹型網(wǎng)絡組建5個節(jié)點的樹形網(wǎng)絡，闡述組建的過程。2、進行數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點之間進行通信，并記錄路由信息，最后，進行組播和廣播，觀察其特點。二、實驗過程1、組建樹型網(wǎng)絡(1).網(wǎng)絡1A、首先在配置中尋找到其他4個節(jié)點的地址信息。自身地址：00:37:16:00：A5:46B、查找設備C、建立連接組網(wǎng)假設參加組網(wǎng)的共有5個BT設備，稱為a、b、c、d、e。首先由一個設備（例如b）發(fā)起查詢，如果找到多個設備，則任選其二（例如d、e)主動與其建鏈。在這個階段，b、d、e構成一個微微網(wǎng)，b為主設備(M)，d、e為從設備(S)。注意在微微網(wǎng)中對處于激活狀態(tài)的從設備的個數(shù)限制為2；而某個設備一旦成為從設備（即d、e），它就不能再被其它設備發(fā)現(xiàn)，也不能查詢其它設備或與其它設備建鏈。再由另外一個設備(a)發(fā)起查詢，查詢到設備b和設備c，再主動鏈接。(1).網(wǎng)絡1組建的網(wǎng)絡圖（1）(2)網(wǎng)絡2同理，首先，在配置中尋找到其他4個節(jié)點的地址信息。然后查找設備，再建立連接。由地址為00：37：16：00：A5：42的節(jié)點連接00：37：16：00：A5：46和00：37：16：00：A5：43，再由00：37：16：00：A5：47連接00：37：16：00：A5：42和00：37：16：00：A5：45，最后組成網(wǎng)絡。組建的網(wǎng)絡圖（2）2.進行數(shù)據(jù)傳輸(1)點對點發(fā)送信息例如，對于組建的網(wǎng)絡2.圖中顯示的是：00：37：16：00：A5：4A對00：37：16：00：A5：43的路由，途中經(jīng)過了00：37：16：00：A5：47，00：37：16：00：A5：42由此可見，簡單拓撲結構，路由具有唯一性。(2)組播與廣播1.廣播：由任何一個節(jié)點設備向網(wǎng)絡內(nèi)的所有其他節(jié)點發(fā)送同一消息，觀察其發(fā)送的目標地址以及數(shù)據(jù)交換過程。在這種情況下的路由過程與兩個節(jié)點間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。此時網(wǎng)絡中的某個設備向所有的設備發(fā)送一個公共消息，網(wǎng)絡中的全部設備（包括發(fā)送設備本身）都能收到此公共信息。2.組播：網(wǎng)絡中設置兩個多播組。網(wǎng)絡中任何一個節(jié)點都可以申請加入一個或多個多組，而后網(wǎng)絡中的任何一個節(jié)點設備向某組發(fā)送組播信息，觀察數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程?？梢愿墓?jié)點加入的多播組，觀察結果。在網(wǎng)絡1中，通過選擇加入的組播組，就可以進行組播通信。節(jié)點00：37：16：00：A5：46進行組播和廣播。網(wǎng)絡1中組播與廣播由圖可以看出，進行組播時，地址為FF:FF:FF:FF:FF:00或FF:FF:FF:FF:FF:01，而進行廣播時，地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF.即為全1.五、實驗思考1.組播具體如何實現(xiàn)？路由器如何知道相應的組播目的節(jié)點在哪一方向？如何減小無用組播數(shù)據(jù)的傳播以及形成環(huán)路的情況？答：在發(fā)送者和每一接收者之間實現(xiàn)點對多點網(wǎng)絡連接。簡單的網(wǎng)絡結構里路由具有唯一性。如果一臺發(fā)送者同時給多個的接收者傳輸相同的數(shù)據(jù)，也只需復制一份的相同數(shù)據(jù)包。它提高了數(shù)據(jù)傳送效率。減少了骨干網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞的可能性。2.本實驗的組網(wǎng)方式有什么不足，你能提出更好的組網(wǎng)方式嗎？答：本實驗中，受條件限制，只能組建樹形的簡單網(wǎng)絡結構，路由具有唯一性。除了組建樹形和星型以外，還可以組建環(huán)型、總線型和復合型等網(wǎng)絡。3.嘗試組建各種拓撲結構的網(wǎng)絡。4.無線網(wǎng)絡環(huán)境非常復雜，鏈路經(jīng)常會在某一方或雙方可能都不知道的情況下因不可靠而斷開，如何保證網(wǎng)絡的自檢查和恢復？對網(wǎng)絡負載將會有何影響？答：對于簡單網(wǎng)絡結構，例如樹形網(wǎng)絡而言，一個節(jié)點斷開對網(wǎng)絡負載的影響取決與節(jié)點的位置，如果它既作為主節(jié)點又作為從節(jié)點，那么，它的斷開很可能會影響其他節(jié)點的通信。對于總線型網(wǎng)絡，一個節(jié)點的斷開則不會對其他節(jié)點的通信產(chǎn)生影響?？傊溌返臄嚅_對網(wǎng)絡負載的影響與網(wǎng)絡的結構和鏈路的位置有關。實驗二、移動臺主被叫實驗一、實驗目的1、掌握移動臺主叫正常接續(xù)時的信令流程。2、了解移動臺主叫時被叫號碼為空號時的信令流程。3、了解移動臺主叫時被叫用戶關機或處于忙狀態(tài)時的信令流程。4、了解移動臺主叫時被叫用戶振鈴后長時間不接聽的信令流程。二、實驗儀器1、移動通信實驗箱一臺；2、臺式計算機一臺；3、小交換機一臺；三、實驗步驟（1）正常呼叫過程中，移動臺主叫部分信令流程如下：（2）被叫關機時，移動臺主叫部分信令流程如下：（3）被叫振鈴后無應答時，移動臺主叫部分信令流程如下：（4）被叫號碼無效時，移動臺主叫部分信令流程如下：二、被叫實驗（1）正常呼叫過程中，移動臺被叫部分信令流程如下：（2）通話結束后，呼叫鏈路釋放的信令流程如下：（3）被叫振鈴后無應答時，移動臺被叫部分信令流程如下：實驗三語音信源壓縮編碼實驗——PCM與ADPCM語音壓縮編碼一實驗目的1、了解PCM的基本原理和方法；2、了解ADPCM的基本原理；3、了解語音壓縮編碼的基本原理和過程。二實驗儀器1、移動通信實驗箱一臺；2、臺式計算機一臺；三實驗原理3.1PCM基本原理和方法目前國際上普遍采用容易實現(xiàn)的A律13折線壓擴特性和μ律15折線的壓擴特性。我國規(guī)定采用A律13折線壓擴特性。本實驗中的PCM采用的是A律13折線PCM。由預備知識可知，A率對數(shù)壓縮特性定義為：在CCITT建議中，A=87.56。在具體實現(xiàn)時壓縮曲線c(x)用13段折線來近似，量化電平數(shù)L=256，即編碼位數(shù)R=8。因為對語音的采樣頻率為8kHz，這樣，A率13折線的PCM輸出數(shù)據(jù)流速率為64kb/s。下圖為A律13折線的壓縮示意圖：負電平部分的壓擴特性和正電平部分的壓擴特性是對稱的，所以上圖只畫出了正電平壓擴特性。這種量化方式相比于線性量化，當信號為小信號時，其信噪比較高（尤其是語音信號）。從圖上可以看到，整個歸一化電平區(qū)間被分為8個小區(qū)間，每個區(qū)間的斜率和起點電平如下表：正電平部分的第一段和第二段的斜率都是16，負電平部分的第一段和第二段的斜率也都是16，所以本來劃分的16折線段實際為13折線段。PCM編碼對一個采樣值量化編碼后得到的是8比特的編碼，下圖是這8比特的碼位安排：可見，編碼的第一位C1為極性碼，正電平為1，負電平為0。C2～C4為段落碼，表示信號絕對值處在哪個段落，3位碼的8種可能狀態(tài)分別代表8個段落的起點電平。C5～C8為段內(nèi)碼，段內(nèi)碼共4位，并且段內(nèi)采用均勻量化的方式，故共有24＝16個均勻量化級。但因段落長度不等，故不同段落間的量化級是非均勻的。小信號時，段落短，量化間隔??；反之，量化間隔大。13折線中的第一、二段最短，只有歸一化的1/128，再將它等分16小段，每一小段長度為1/128÷16=1/1024。這是最小的量化級間隔，它僅有輸入信號歸一化值的1/2048，記為Δ，代表一個量化單位。第八段最長，它是歸一化值的1/2，將它等分16小段后，每一小段歸一化長度為1/2÷16=1/32，相當于64個最小量化間隔，記為64Δ。其余各段的最小量化間隔的計算以此類推。下圖是13折線PCM的各段落段落內(nèi)量化間隔，段落起始終點值，量化間隔等參數(shù)的表：此外，4位段內(nèi)編碼可以采用自然二進制編碼，也可以采用格雷碼或折疊二進制碼。3.2ADPCM

的基本原理由于語音信號的動態(tài)范圍比較大，因此要實現(xiàn)最佳預測和最佳量化必須采用自適應系統(tǒng)，才有可能獲得最佳的性能。具有自適應系統(tǒng)的DPCM稱為自適應差分脈碼調(diào)制，記作ADPCM。ADPCM的自適應方案包括自適應預測、自適應量化或兩者皆有。自適應預測值預測器的預測系數(shù)可以隨話音瞬時變化作自適應調(diào)整，自適應量化指量化器的量化階距可以隨信號的瞬時變化。如果DPCM的預測增益為6～11dB，自適應預測器可使信噪比改善4dB，自適應量化可以使信噪比改善4～7dB，因此ADPCM比PCM可改善16~21dB，相當于編碼位數(shù)可以減少3～4位。自適應量化：指量化器的特性隨輸入信號的幅度作自適應變化，典型的方法是根據(jù)輸入信號的短時方差來調(diào)整階距，使階距的大小變化與輸入信號幅度匹配，從而進一步改善量化效果。采用自適應量化付出的代價是引入了編碼延時且運算復雜度隨之增加。由于調(diào)整量化階距需要獲取輸入信號的方差信息，根據(jù)估計方差的不同方案，自適應量化可以分為前向自適應量化和后向自適應量化。自適應預測：對于DPCM編碼，即使采用最簡單的一階線性預測器，也能使信噪比改善6dB。但隨著預測器階數(shù)的增加，信噪比提高的速度越來越緩慢。即使采用10階以上的線性預測器，信噪比的改善也只有12dB左右。此外，最佳固定線性預測器所能獲得的量化信噪比的改善對于語音信號的不平穩(wěn)性也是比較敏感的。為了使系統(tǒng)能夠適應語音信號的不平穩(wěn)變化，進一步提高預測增益，就需要采用自適應預測。與自適應量化相同，自適應預測也分為前向自適應預測和后向自適應預測。四．實驗步驟1.正弦信號通過A率十三折線的PCM的輸出在新源編碼中選擇“A率”和“正弦信號演示”，從輸出的波形和數(shù)據(jù)中選擇十組，進行記錄。原始電平量化電平去極性7位碼量化誤差10.3580.3521100110-0.00620.1390.1371010001-0.00230.7070.7031110110-0.00440.9990.0841111111-0.01550.6550.6411110100-0.01460.2750.2731100001-0/00270.7980.7971111001-0.00180.2580.2581100000-0.00090.9130.92211111010.009100.8080.7971111001-0.0112.任選一組數(shù)據(jù)，由逐次比較型編碼器說出8為PCM編碼的過程。例如，選擇第一組數(shù)據(jù)原始電平量化電平去極性7位碼量化誤差10.3580.3521100110-0.006(1)首先由原始電平可得輸入信號抽樣值Is=0.358*2048△=733△。(2)由于抽樣值為正，則極性碼C1=1.(3)由Is=733△>Iw=128△,則：C2=1.(4)由Is=733△>Iw=512△,則：C3=1.(5)由Is=733△<Iw=1024△,則：C3=0.(6)由段落碼C2C3C4=110,表明抽樣值位于第7段。量化間隔為32△。(7)C5的標準電流：512△+8*32△=768△>733△,則C5=0.(8)C6的標準電流：512△+4*32△=640△<733△,則C6=1.(9)C7的標準電流：512△+4*32△+2*32△=704△<733△,則C7=1.(10)C8的標準電流：512△+4*32△+2*32△+32△=736△>733△,則C8=0.(11)因此，8位PCM碼為111100110，與實驗結果相同。3.比較正弦信號量化中，兩種不同量化方式下，誤差信號峰值的不同，說明原因。結論：A率十三折線的PCM編碼時，誤差信號Vpp=0.016。均勻量化編碼時，誤差信號Vpp=0.004.由此可見，A率十三折線的PCM編碼要比均勻量化編碼的誤差信號峰值大一些。因為非均勻量化減少了小信號的量化誤差，是以大信號的量化誤差為代價的。即大信號的量化誤差增大，因此誤差信號峰值大。64KPCM、32KADPCM、16KADPCM語音主觀試聽。說出三種不同速率語音壓縮編碼質(zhì)量的主觀感受，并說明原因。結論：64K

PCM、32K

ADPCM、16K

ADPCM依次噪聲越來越大，語音質(zhì)量越來越差。采樣頻率越高，得到的效果越好。在PCM中，波形的每個樣本獨立進行編碼。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采樣的絕大多數(shù)信號（包括語音信號），其相鄰的樣本之間呈現(xiàn)明顯的相關性，換言之，相鄰采樣幅度間的平均變化較小。所以，利用采樣中多余度的編碼方案將使語音信號的碼率降低。ADPCM對相鄰樣本之差編碼而不是對樣本本身編碼，由于相鄰樣本之差比實際樣本幅度小，所以表示差信號需要較小的位數(shù)。但是聲音沒有比PCM好多少。實驗三PPPOE撥號上網(wǎng)一、實驗目的1.了解通信網(wǎng)的組成及現(xiàn)網(wǎng)的組成形式。2.了解寬帶網(wǎng)絡中設備的常用命令、術語3.了解當前大網(wǎng)的一個結構與PPPOE撥號上網(wǎng)的一個數(shù)據(jù)設定流程，加深對通信網(wǎng)的了解。二、實驗器材1.MA5300一臺2.配置有ISU單板一塊3.路由器一臺4.MT若干臺5.計算機若干臺。三、實驗原理本實驗采用華為公司生產(chǎn)的MA5300寬帶接入設備完成組網(wǎng)。MA5300作為IPDSLAM設備，可以提供提供ADSL接入業(yè)務。ADSL（非對稱用戶數(shù)字環(huán)線）業(yè)務接入完成ADSL信號與POTS信號的同時接入,能夠提供上下行不對稱的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，在3KM范圍內(nèi)，傳輸速率能夠達到上行896K，下行8M。如上圖所示，話音信號和數(shù)據(jù)信號經(jīng)過一個低通濾波器和一個高通濾波器分離開來，再經(jīng)過調(diào)制，傳輸?shù)诫p絞線上進行傳輸。雙絞線的另一端也通過調(diào)制解調(diào)器連接，接入到PSTN網(wǎng)絡和ATM/IP網(wǎng)絡中去。四、實驗過程1.MA5300配置（1）進入Ebridge登陸操作平臺，點擊【確認”】鍵進入EB界面模式，雙擊【寬帶MA5300】進入，單擊【確認】，進入寬帶設備命令操作模式。（２）單擊【申請席位】，進入排隊界面，申請成功后，單擊【導入文本文件】，選擇需要導入的配置文件“MA5300-PPPOE數(shù)據(jù)配置腳本”，選擇好要導入的配置數(shù)據(jù)后，單擊【打開】。然后單擊【批處理】開始執(zhí)行命令，等批處理結束后，用“showrunning”查看配置數(shù)據(jù)的準確性。MA5300#terminallanguageThecurrentlanguagemodehasbeenswitched.MA5300#configureterminalMA5300(config)#vlan1000{<cr>|to<K>}:MA5300(config-vlan1000)#switchportethernet7/2/0adsl0/0/12{<cr>|to<K>|Ethernet<K>|GigabitEthernet<K>|Adsl<K>}:MA5300(config-vlan1000)#MA5300(config-vlan1000)#exitMA5300(config)#adslline-profileadd4Startprofile4adding.Duringinput,press'CTRL+C'toquit,thensettingsatthistimeareneglected.>pleasechoosethetypeoftemplate0-ADSL1-ADSL2+(0~1)[0]:0>Willyousetbasicconfigurationformodem?(y/n)[n]:y>ADSLoperatingmode:>0:All(G992.1,G992.2,G992.3,G992.4,G992.5,T1.413)>1:Fullrate(G992.1,G992.3,G992.5orT1.413)>2:G992.2(g.lite)G992.4(g.lite.bis)>3:T1.413>4:G992.1(g.dmt)G992.3(g.dmt.bis)G992.5>5:g.hs(G992.5,G992.3,G992.1,G992.4,G992.2,G992.5isprior)>Pleaseselect(0~5)[0]:0>Trelliscoding1-enable2-disable(1~2)[1]:1>Upstreamchannelbitswap1-enable2-disable(1~2)[2]:2>Downstreamchannelbitswap1-enable2-disable(1~2)[2]:2>Willyousetchannelmode?(y/n)[n]:y>Pleaseselectchannelmode0-interleaved1-fast(0~1)[1]:0>Willyousetinterleavedelay?(y/n)[n]:y>Maximumdownstreaminterleaveddelay(0~255)[16]8>Maximumuptreaminterleaveddelay(0~255)[6]8>Willyousetnoisemarginformodem?(y/n)[n]:y>Minimumnoisemarginindownstream(0~15dB)[0]:0>Maximalnoisemarginindownstream(0~31dB)[31]:31>Targetnoisemarginindownstream(0~15dB)[12]:12>Minimumnoisemargininupstream(0~15dB)[0]:0>Maximalnoisemargininupstream(0~31dB)[31]:31>Targetnoisemargininupstream(0~15dB)[12]:12>Willyousetparametersforrate?(y/n)[n]:y>Ifyouwantthefixedrate,settheMinimumvalueequaltoMaximumvalue.>Minimumbitrateindownstream(32~8160Kbps)[32]:32>Maximumbitrateindownstream(32~8160Kbps)[6144]:2048>Minimumbitrateinupstream(32~896Kbps)[32]:32>Maximumbitrateinupstream(32~896Kbps)[640]:640Addprofile4successfullyMA5300(config)#adslactivateadsl0/0/124MA5300(config)#INFOWARN2010-09-0209:24:52ALARMNAME:ADSLportstatuschangedPARASINFO:ADSL0/0/12statuschangedtoactivating!MA5300(config)#adslpvcvpi0vci35adsl0/0/12{<cr>|to<K>|Adsl<K>}:MA5300(config)#exitMA5300#MA5300#showrunning-config{<cr>|interface<K>|controller<K>|configuration<K>||<K>}:!terminalusernameroot*<XaNIW6%K9(@0Z<>919'7Q!!*151nonenone0!emuadd0fan031backDefault_Fan!radius-s