通信系统综合实验报告

PAGEPAGE2通信系统综合实验报告实验一无线多点组网一、实验步骤1、组建树型网络组建5个节点的树形网络，阐述组建的过程。2、进行数据传输节点之间进行通信，并记录路由信息，最后，进行组播和广播，观察其特点。二、实验过程1、组建树型网络(1).网络1A、首先在配置中寻找到其他4个节点的地址信息。自身地址：00:37:16:00：A5:46B、查找设备C、建立连接组网假设参加组网的共有5个BT设备，称为a、b、c、d、e。首先由一个设备（例如b）发起查询，如果找到多个设备，则任选其二（例如d、e)主动与其建链。在这个阶段，b、d、e构成一个微微网，b为主设备(M)，d、e为从设备(S)。注意在微微网中对处于激活状态的从设备的个数限制为2；而某个设备一旦成为从设备（即d、e），它就不能再被其它设备发现，也不能查询其它设备或与其它设备建链。再由另外一个设备(a)发起查询，查询到设备b和设备c，再主动链接。(1).网络1组建的网络图（1）(2)网络2同理，首先，在配置中寻找到其他4个节点的地址信息。然后查找设备，再建立连接。由地址为00：37：16：00：A5：42的节点连接00：37：16：00：A5：46和00：37：16：00：A5：43，再由00：37：16：00：A5：47连接00：37：16：00：A5：42和00：37：16：00：A5：45，最后组成网络。组建的网络图（2）2.进行数据传输(1)点对点发送信息例如，对于组建的网络2.图中显示的是：00：37：16：00：A5：4A对00：37：16：00：A5：43的路由，途中经过了00：37：16：00：A5：47，00：37：16：00：A5：42由此可见，简单拓扑结构，路由具有唯一性。(2)组播与广播1.广播：由任何一个节点设备向网络内的所有其他节点发送同一消息，观察其发送的目标地址以及数据交换过程。在这种情况下的路由过程与两个节点间数据单播的过程有何不同。此时网络中的某个设备向所有的设备发送一个公共消息，网络中的全部设备（包括发送设备本身）都能收到此公共信息。2.组播：网络中设置两个多播组。网络中任何一个节点都可以申请加入一个或多个多组，而后网络中的任何一个节点设备向某组发送组播信息，观察数据包的发送过程。可以更改节点加入的多播组，观察结果。在网络1中，通过选择加入的组播组，就可以进行组播通信。节点00：37：16：00：A5：46进行组播和广播。网络1中组播与广播由图可以看出，进行组播时，地址为FF:FF:FF:FF:FF:00或FF:FF:FF:FF:FF:01，而进行广播时，地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF.即为全1.五、实验思考1.组播具体如何实现？路由器如何知道相应的组播目的节点在哪一方向？如何减小无用组播数据的传播以及形成环路的情况？答：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。简单的网络结构里路由具有唯一性。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。2.本实验的组网方式有什么不足，你能提出更好的组网方式吗？答：本实验中，受条件限制，只能组建树形的简单网络结构，路由具有唯一性。除了组建树形和星型以外，还可以组建环型、总线型和复合型等网络。3.尝试组建各种拓扑结构的网络。4.无线网络环境非常复杂，链路经常会在某一方或双方可能都不知道的情况下因不可靠而断开，如何保证网络的自检查和恢复？对网络负载将会有何影响？答：对于简单网络结构，例如树形网络而言，一个节点断开对网络负载的影响取决与节点的位置，如果它既作为主节点又作为从节点，那么，它的断开很可能会影响其他节点的通信。对于总线型网络，一个节点的断开则不会对其他节点的通信产生影响。总之链路的断开对网络负载的影响与网络的结构和链路的位置有关。实验二、移动台主被叫实验一、实验目的1、掌握移动台主叫正常接续时的信令流程。2、了解移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程。3、了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程。4、了解移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程。二、实验仪器1、移动通信实验箱一台；2、台式计算机一台；3、小交换机一台；三、实验步骤（1）正常呼叫过程中，移动台主叫部分信令流程如下：（2）被叫关机时，移动台主叫部分信令流程如下：（3）被叫振铃后无应答时，移动台主叫部分信令流程如下：（4）被叫号码无效时，移动台主叫部分信令流程如下：二、被叫实验（1）正常呼叫过程中，移动台被叫部分信令流程如下：（2）通话结束后，呼叫链路释放的信令流程如下：（3）被叫振铃后无应答时，移动台被叫部分信令流程如下：实验三语音信源压缩编码实验——PCM与ADPCM语音压缩编码一实验目的1、了解PCM的基本原理和方法；2、了解ADPCM的基本原理；3、了解语音压缩编码的基本原理和过程。二实验仪器1、移动通信实验箱一台；2、台式计算机一台；三实验原理3.1PCM基本原理和方法目前国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。我国规定采用A律13折线压扩特性。本实验中的PCM采用的是A律13折线PCM。由预备知识可知，A率对数压缩特性定义为：在CCITT建议中，A=87.56。在具体实现时压缩曲线c(x)用13段折线来近似，量化电平数L=256，即编码位数R=8。因为对语音的采样频率为8kHz，这样，A率13折线的PCM输出数据流速率为64kb/s。下图为A律13折线的压缩示意图：负电平部分的压扩特性和正电平部分的压扩特性是对称的，所以上图只画出了正电平压扩特性。这种量化方式相比于线性量化，当信号为小信号时，其信噪比较高（尤其是语音信号）。从图上可以看到，整个归一化电平区间被分为8个小区间，每个区间的斜率和起点电平如下表：正电平部分的第一段和第二段的斜率都是16，负电平部分的第一段和第二段的斜率也都是16，所以本来划分的16折线段实际为13折线段。PCM编码对一个采样值量化编码后得到的是8比特的编码，下图是这8比特的码位安排：可见，编码的第一位C1为极性码，正电平为1，负电平为0。C2～C4为段落码，表示信号绝对值处在哪个段落，3位码的8种可能状态分别代表8个段落的起点电平。C5～C8为段内码，段内码共4位，并且段内采用均匀量化的方式，故共有24＝16个均匀量化级。但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。小信号时，段落短，量化间隔小；反之，量化间隔大。13折线中的第一、二段最短，只有归一化的1/128，再将它等分16小段，每一小段长度为1/128÷16=1/1024。这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/2048，记为Δ，代表一个量化单位。第八段最长，它是归一化值的1/2，将它等分16小段后，每一小段归一化长度为1/2÷16=1/32，相当于64个最小量化间隔，记为64Δ。其余各段的最小量化间隔的计算以此类推。下图是13折线PCM的各段落段落内量化间隔，段落起始终点值，量化间隔等参数的表：此外，4位段内编码可以采用自然二进制编码，也可以采用格雷码或折叠二进制码。3.2ADPCM

的基本原理由于语音信号的动态范围比较大，因此要实现最佳预测和最佳量化必须采用自适应系统，才有可能获得最佳的性能。具有自适应系统的DPCM称为自适应差分脉码调制，记作ADPCM。ADPCM的自适应方案包括自适应预测、自适应量化或两者皆有。自适应预测值预测器的预测系数可以随话音瞬时变化作自适应调整，自适应量化指量化器的量化阶距可以随信号的瞬时变化。如果DPCM的预测增益为6～11dB，自适应预测器可使信噪比改善4dB，自适应量化可以使信噪比改善4～7dB，因此ADPCM比PCM可改善16~21dB，相当于编码位数可以减少3～4位。自适应量化：指量化器的特性随输入信号的幅度作自适应变化，典型的方法是根据输入信号的短时方差来调整阶距，使阶距的大小变化与输入信号幅度匹配，从而进一步改善量化效果。采用自适应量化付出的代价是引入了编码延时且运算复杂度随之增加。由于调整量化阶距需要获取输入信号的方差信息，根据估计方差的不同方案，自适应量化可以分为前向自适应量化和后向自适应量化。自适应预测：对于DPCM编码，即使采用最简单的一阶线性预测器，也能使信噪比改善6dB。但随着预测器阶数的增加，信噪比提高的速度越来越缓慢。即使采用10阶以上的线性预测器，信噪比的改善也只有12dB左右。此外，最佳固定线性预测器所能获得的量化信噪比的改善对于语音信号的不平稳性也是比较敏感的。为了使系统能够适应语音信号的不平稳变化，进一步提高预测增益，就需要采用自适应预测。与自适应量化相同，自适应预测也分为前向自适应预测和后向自适应预测。四．实验步骤1.正弦信号通过A率十三折线的PCM的输出在新源编码中选择“A率”和“正弦信号演示”，从输出的波形和数据中选择十组，进行记录。原始电平量化电平去极性7位码量化误差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.任选一组数据，由逐次比较型编码器说出8为PCM编码的过程。例如，选择第一组数据原始电平量化电平去极性7位码量化误差10.3580.3521100110-0.006(1)首先由原始电平可得输入信号抽样值Is=0.358*2048△=733△。(2)由于抽样值为正，则极性码C1=1.(3)由Is=733△>Iw=128△,则：C2=1.(4)由Is=733△>Iw=512△,则：C3=1.(5)由Is=733△<Iw=1024△,则：C3=0.(6)由段落码C2C3C4=110,表明抽样值位于第7段。量化间隔为32△。(7)C5的标准电流：512△+8*32△=768△>733△,则C5=0.(8)C6的标准电流：512△+4*32△=640△<733△,则C6=1.(9)C7的标准电流：512△+4*32△+2*32△=704△<733△,则C7=1.(10)C8的标准电流：512△+4*32△+2*32△+32△=736△>733△,则C8=0.(11)因此，8位PCM码为111100110，与实验结果相同。3.比较正弦信号量化中，两种不同量化方式下，误差信号峰值的不同，说明原因。结论：A率十三折线的PCM编码时，误差信号Vpp=0.016。均匀量化编码时，误差信号Vpp=0.004.由此可见，A率十三折线的PCM编码要比均匀量化编码的误差信号峰值大一些。因为非均匀量化减少了小信号的量化误差，是以大信号的量化误差为代价的。即大信号的量化误差增大，因此误差信号峰值大。64KPCM、32KADPCM、16KADPCM语音主观试听。说出三种不同速率语音压缩编码质量的主观感受，并说明原因。结论：64K

PCM、32K

ADPCM、16K

ADPCM依次噪声越来越大，语音质量越来越差。采样频率越高，得到的效果越好。在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号（包括语音信号），其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。ADPCM对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。但是声音没有比PCM好多少。实验三PPPOE拨号上网一、实验目的1.了解通信网的组成及现网的组成形式。2.了解宽带网络中设备的常用命令、术语3.了解当前大网的一个结构与PPPOE拨号上网的一个数据设定流程，加深对通信网的了解。二、实验器材1.MA5300一台2.配置有ISU单板一块3.路由器一台4.MT若干台5.计算机若干台。三、实验原理本实验采用华为公司生产的MA5300宽带接入设备完成组网。MA5300作为IPDSLAM设备，可以提供提供ADSL接入业务。ADSL（非对称用户数字环线）业务接入完成ADSL信号与POTS信号的同时接入,能够提供上下行不对称的数据传输业务，在3KM范围内，传输速率能够达到上行896K，下行8M。如上图所示，话音信号和数据信号经过一个低通滤波器和一个高通滤波器分离开来，再经过调制，传输到双绞线上进行传输。双绞线的另一端也通过调制解调器连接，接入到PSTN网络和ATM/IP网络中去。四、实验过程1.MA5300配置（1）进入Ebridge登陆操作平台，点击【确认”】键进入EB界面模式，双击【宽带MA5300】进入，单击【确认】，进入宽带设备命令操作模式。（２）单击【申请席位】，进入排队界面，申请成功后，单击【导入文本文件】，选择需要导入的配置文件“MA5300-PPPOE数据配置脚本”，选择好要导入的配置数据后，单击【打开】。然后单击【批处理】开始执行命令，等批处理结束后，用“showrunning”查看配置数据的准确性。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