通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

PAGEPAGE2通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一無線多點(diǎn)組網(wǎng)一、實(shí)驗(yàn)步驟1、組建樹型網(wǎng)絡(luò)組建5個(gè)節(jié)點(diǎn)的樹形網(wǎng)絡(luò)，闡述組建的過程。2、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信，并記錄路由信息，最后，進(jìn)行組播和廣播，觀察其特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)過程1、組建樹型網(wǎng)絡(luò)(1).網(wǎng)絡(luò)1A、首先在配置中尋找到其他4個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址信息。自身地址：00:37:16:00：A5:46B、查找設(shè)備C、建立連接組網(wǎng)假設(shè)參加組網(wǎng)的共有5個(gè)BT設(shè)備，稱為a、b、c、d、e。首先由一個(gè)設(shè)備（例如b）發(fā)起查詢，如果找到多個(gè)設(shè)備，則任選其二（例如d、e)主動與其建鏈。在這個(gè)階段，b、d、e構(gòu)成一個(gè)微微網(wǎng)，b為主設(shè)備(M)，d、e為從設(shè)備(S)。注意在微微網(wǎng)中對處于激活狀態(tài)的從設(shè)備的個(gè)數(shù)限制為2；而某個(gè)設(shè)備一旦成為從設(shè)備（即d、e），它就不能再被其它設(shè)備發(fā)現(xiàn)，也不能查詢其它設(shè)備或與其它設(shè)備建鏈。再由另外一個(gè)設(shè)備(a)發(fā)起查詢，查詢到設(shè)備b和設(shè)備c，再主動鏈接。(1).網(wǎng)絡(luò)1組建的網(wǎng)絡(luò)圖（1）(2)網(wǎng)絡(luò)2同理，首先，在配置中尋找到其他4個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址信息。然后查找設(shè)備，再建立連接。由地址為00：37：16：00：A5：42的節(jié)點(diǎn)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(luò)。組建的網(wǎng)絡(luò)圖（2）2.進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸(1)點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送信息例如，對于組建的網(wǎng)絡(luò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，路由具有唯一性。(2)組播與廣播1.廣播：由任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送同一消息，觀察其發(fā)送的目標(biāo)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(gè)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)設(shè)備向所有的設(shè)備發(fā)送一個(gè)公共消息，網(wǎng)絡(luò)中的全部設(shè)備（包括發(fā)送設(shè)備本身）都能收到此公共信息。2.組播：網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置兩個(gè)多播組。網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以申請加入一個(gè)或多個(gè)多組，而后網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)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(diǎn)加入的多播組，觀察結(jié)果。在網(wǎng)絡(luò)1中，通過選擇加入的組播組，就可以進(jìn)行組播通信。節(jié)點(diǎn)00：37：16：00：A5：46進(jìn)行組播和廣播。網(wǎng)絡(luò)1中組播與廣播由圖可以看出，進(jìn)行組播時(shí)，地址為FF:FF:FF:FF:FF:00或FF:FF:FF:FF:FF:01，而進(jìn)行廣播時(shí)，地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF.即為全1.五、實(shí)驗(yàn)思考1.組播具體如何實(shí)現(xiàn)？路由器如何知道相應(yīng)的組播目的節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接。簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里路由具有唯一性。如果一臺發(fā)送者同時(shí)給多個(gè)的接收者傳輸相同的數(shù)據(jù)，也只需復(fù)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(luò)出現(xiàn)擁塞的可能性。2.本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，受條件限制，只能組建樹形的簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(fù)合型等網(wǎng)絡(luò)。3.嘗試組建各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。4.無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非常復(fù)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(luò)的自檢查和恢復(fù)？對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載將會有何影響？答：對于簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如樹形網(wǎng)絡(luò)而言，一個(gè)節(jié)點(diǎn)斷開對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的影響取決與節(jié)點(diǎn)的位置，如果它既作為主節(jié)點(diǎn)又作為從節(jié)點(diǎn)，那么，它的斷開很可能會影響其他節(jié)點(diǎn)的通信。對于總線型網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的斷開則不會對其他節(jié)點(diǎn)的通信產(chǎn)生影響。總之鏈路的斷開對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的影響與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和鏈路的位置有關(guān)。實(shí)驗(yàn)二、移動臺主被叫實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握移動臺主叫正常接續(xù)時(shí)的信令流程。2、了解移動臺主叫時(shí)被叫號碼為空號時(shí)的信令流程。3、了解移動臺主叫時(shí)被叫用戶關(guān)機(jī)或處于忙狀態(tài)時(shí)的信令流程。4、了解移動臺主叫時(shí)被叫用戶振鈴后長時(shí)間不接聽的信令流程。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、移動通信實(shí)驗(yàn)箱一臺；2、臺式計(jì)算機(jī)一臺；3、小交換機(jī)一臺；三、實(shí)驗(yàn)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(guān)機(jī)時(shí)，移動臺主叫部分信令流程如下：（3）被叫振鈴后無應(yīng)答時(shí)，移動臺主叫部分信令流程如下：（4）被叫號碼無效時(shí)，移動臺主叫部分信令流程如下：二、被叫實(shí)驗(yàn)（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(jié)束后，呼叫鏈路釋放的信令流程如下：（3）被叫振鈴后無應(yīng)答時(shí)，移動臺被叫部分信令流程如下：實(shí)驗(yàn)三語音信源壓縮編碼實(shí)驗(yàn)——PCM與ADPCM語音壓縮編碼一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、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(shí)驗(yàn)儀器1、移動通信實(shí)驗(yàn)箱一臺；2、臺式計(jì)算機(jī)一臺；三實(shí)驗(yàn)原理3.1PCM基本原理和方法目前國際上普遍采用容易實(shí)現(xiàn)的A律13折線壓擴(kuò)特性和μ律15折線的壓擴(kuò)特性。我國規(guī)定采用A律13折線壓擴(kuò)特性。本實(shí)驗(yàn)中的PCM采用的是A律13折線PCM。由預(yù)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(shí)現(xiàn)時(shí)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?yàn)閷φZ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(fù)電平部分的壓擴(kuò)特性和正電平部分的壓擴(kuò)特性是對稱的，所以上圖只畫出了正電平壓擴(kuò)特性。這種量化方式相比于線性量化，當(dāng)信號為小信號時(shí)，其信噪比較高（尤其是語音信號）。從圖上可以看到，整個(gè)歸一化電平區(qū)間被分為8個(gè)小區(qū)間，每個(gè)區(qū)間的斜率和起點(diǎn)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(fù)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(shí)際為13折線段。PCM編碼對一個(gè)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(fù)電平為0。C2～C4為段落碼，表示信號絕對值處在哪個(gè)段落，3位碼的8種可能狀態(tài)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)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(gè)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(shí)，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(gè)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(dāng)于64個(gè)最小量化間隔，記為64Δ。其余各段的最小量化間隔的計(jì)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(diǎn)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(jìn)制編碼，也可以采用格雷碼或折疊二進(jìn)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(shí)現(xiàn)最佳預(yù)測和最佳量化必須采用自適應(yīng)系統(tǒng)，才有可能獲得最佳的性能。具有自適應(yīng)系統(tǒng)的DPCM稱為自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制，記作ADPCM。ADPCM的自適應(yīng)方案包括自適應(yīng)預(yù)測、自適應(yīng)量化或兩者皆有。自適應(yīng)預(yù)測值預(yù)測器的預(yù)測系數(shù)可以隨話音瞬時(shí)變化作自適應(yīng)調(diào)整，自適應(yīng)量化指量化器的量化階距可以隨信號的瞬時(shí)變化。如果DPCM的預(yù)測增益為6～11dB，自適應(yīng)預(yù)測器可使信噪比改善4dB，自適應(yīng)量化可以使信噪比改善4～7dB，因此ADPCM比PCM可改善16~21dB，相當(dāng)于編碼位數(shù)可以減少3～4位。自適應(yīng)量化：指量化器的特性隨輸入信號的幅度作自適應(yīng)變化，典型的方法是根據(jù)輸入信號的短時(shí)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(jìn)一步改善量化效果。采用自適應(yīng)量化付出的代價(jià)是引入了編碼延時(shí)且運(yùn)算復(fù)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(jì)方差的不同方案，自適應(yīng)量化可以分為前向自適應(yīng)量化和后向自適應(yīng)量化。自適應(yīng)預(yù)測：對于DPCM編碼，即使采用最簡單的一階線性預(yù)測器，也能使信噪比改善6dB。但隨著預(yù)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(yù)測器，信噪比的改善也只有12dB左右。此外，最佳固定線性預(yù)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(yīng)語音信號的不平穩(wěn)變化，進(jìn)一步提高預(yù)測增益，就需要采用自適應(yīng)預(yù)測。與自適應(yīng)量化相同，自適應(yīng)預(yù)測也分為前向自適應(yīng)預(yù)測和后向自適應(yīng)預(yù)測。四．實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)電流：512△+8*32△=768△>733△,則C5=0.(8)C6的標(biāo)準(zhǔn)電流：512△+4*32△=640△<733△,則C6=1.(9)C7的標(biāo)準(zhǔn)電流：512△+4*32△+2*32△=704△<733△,則C7=1.(10)C8的標(biāo)準(zhǔn)電流：512△+4*32△+2*32△+32△=736△>733△,則C8=0.(11)因此，8位PCM碼為111100110，與實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)論：A率十三折線的PCM編碼時(shí)，誤差信號Vpp=0.016。均勻量化編碼時(shí)，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?yàn)榉蔷鶆蛄炕瘻p少了小信號的量化誤差，是以大信號的量化誤差為代價(jià)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(jié)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(gè)樣本獨(dú)立進(jìn)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(guān)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(shí)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(shí)驗(yàn)三PPPOE撥號上網(wǎng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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(luò)中設(shè)備的常用命令、術(shù)語3.了解當(dāng)前大網(wǎng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)與PPPOE撥號上網(wǎng)的一個(gè)數(shù)據(jù)設(shè)定流程，加深對通信網(wǎng)的了解。二、實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)若干臺。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用華為公司生產(chǎn)的MA5300寬帶接入設(shè)備完成組網(wǎng)。MA5300作為IPDSLAM設(shè)備，可以提供提供ADSL接入業(yè)務(wù)。ADSL（非對稱用戶數(shù)字環(huán)線）業(yè)務(wù)接入完成ADSL信號與POTS信號的同時(shí)接入,能夠提供上下行不對稱的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在3KM范圍內(nèi)，傳輸速率能夠達(dá)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(gè)低通濾波器和一個(gè)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(jìn)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(luò)和ATM/IP網(wǎng)絡(luò)中去。四、實(shí)驗(yàn)過程1.MA5300配置（1）進(jìn)入Ebridge登陸操作平臺，點(diǎn)擊【確認(rèn)”】鍵進(jìn)入EB界面模式，雙擊【寬帶MA5300】進(jìn)入，單擊【確認(rèn)】，進(jìn)入寬帶設(shè)備命令操作模式。（２）單擊【申請席位】，進(jìn)入排隊(duì)界面，申請成功后，單擊【導(dǎo)入文本文件】，選擇需要導(dǎo)入的配置文件“MA5300-PPPOE數(shù)據(jù)配置腳本”，選擇好要導(dǎo)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(jié)束后，用“showrunning”查看配置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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