【導(dǎo)讀】西安電子科技大學(xué)。通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　

【正文】 同理可以得出，當(dāng)傳輸?shù)膸L分別為 200字節(jié)， 300 字節(jié)， 400 字節(jié)時(shí)，傳輸速率分別為：， bytes/s 和 bytes/s 。 信道利用率，協(xié)議的效率是只占很小一部分。 . 文件傳輸 本實(shí)驗(yàn)傳輸一個大小為 100kb 的文件，誤碼率分別設(shè)為 、 、 和 ，幀長設(shè)為 300字節(jié)，最大傳輸次數(shù)為 50。分別采用 CRC與線性糾錯編碼方式糾錯，記錄通過串口連接藍(lán)牙設(shè)備模塊的測試結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)界面如圖： 圖 12 文件傳輸過程 實(shí)驗(yàn)結(jié)果為： 表 1 采用串口連接藍(lán)牙模塊時(shí)兩種糾錯方式的性能比較 誤碼率 CRC 重傳次數(shù) 0 14 90 無法傳送 時(shí)間（ ms） 76781 79500 97000 無法傳送 誤比特?cái)?shù) 0 0 0 0 誤字節(jié)數(shù) 0 0 0 0 線性分組碼 重傳次數(shù) 0 0 0 0 時(shí)間（ ms） 109735 110219 108406 109031 誤比特?cái)?shù) 0 6 11 1990 誤字節(jié)數(shù) 0 4 10 1405 通過對測試結(jié)果的分析可以得出以下結(jié)論： （ 1）當(dāng)采用 CRC 傳輸時(shí)，隨著誤碼率的增大，重傳的次數(shù)和重傳的時(shí)間都會增大，并且當(dāng)誤碼率增大到一定程度（ ）時(shí)將無法傳送。 （ 2）當(dāng)采用線性分組碼時(shí)，都沒有重傳的次數(shù)，并且傳送的時(shí)間基本不隨誤碼率的增加而改變，但是傳輸時(shí)間要長于采用 CRC 糾錯的方式，當(dāng)誤碼率較高時(shí)也可以傳送。 （ 3）采用 CRC 糾錯，傳輸沒有錯誤，而采用線性分組碼糾錯，傳輸?shù)恼`比特?cái)?shù)與誤字節(jié)數(shù)會隨著誤碼率的增加而增加。 思考題 推導(dǎo)（ 32， 24）線性分組碼的監(jiān)督位生成式，糾錯方法。 答：由于（ 32， 24）是由（ 31， 26）改進(jìn)而來的，所以設(shè)分組碼（ 32， 24）中， 8r? 有 由于低 3 位無意義，所以利用高 5 位可以糾正 32 個單比特位的錯誤。 設(shè) 0a 1a 2a ?? 29a 30a 31a 表示 32 個碼元，用 1 2 3 4 5SS SS S 表示由 5 個監(jiān)督方程計(jì)算得到的矯正因子，并假設(shè) 1 2 3 4 5SS SS S 與誤碼位置對應(yīng)關(guān)系如表 1 所示： 表 1 S1S2S3S4S5 誤碼位置 S1S2S3S4S5 誤碼位置 S1S2S3S4S5 誤碼位置 S1S2S3S4S5 誤碼位置 00001 a0 00110 a8 01110 a16 10110 a24 00010 a1 00111 a9 01111 a17 10111 a25 00011 a2 01000 a10 10000 a18 11000 a26 00100 a3 01001 a11 10001 a19 11001 a27 00101 a4 01010 a12 10010 a20 11010 a28 00000 無誤碼 01011 a13 10011 a21 11011 a29 11110 a6 01100 a14 10100 a22 11100 a30 11111 a7 01101 a15 10101 a23 11101 a31 所以有將 S1 為 1 時(shí)的碼元模二加有 1 67 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1S a a a a a a a a a a a a a a aa? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 1 0 1 1 1 2 1 3 2 7 2 92 6 7 1 4 1 5 1 6 1 7 2 6 2 8 3 0 3 1S a a a a a a a a a a a a a a a a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 4 6 7 8 9 1 4 1 5 1 6 1 7 2 2 2 3 2 4 2 5 3 03 3 1S a a a a a a a a a a a a a a aa? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4 1 2 6 7 8 9 1 2 1 3 1 6 1 7 2 0 2 1 2 4 2 5 2 8 2 9S a a a a a a a a a a a a a a a a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5 0 2 4 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5 2 7 2 9 3 1s a a a a a a a a a a a a a a a a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 同理可得 S2 S3 S4 S5 對應(yīng)的方程組，編碼時(shí) a31 a30?? a8為信息碼元， a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0為監(jiān)督碼元，分令 1 2 3 4 5SS SS S 對應(yīng)的方程組等于零，則求出 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 與 a31 a30?? a8 之間的關(guān)系，從而得到的所有許用碼組。 在接收端收到每個碼組后，計(jì)算出 1 2 3 4 5SS SS S ，根據(jù)表 1 查出對應(yīng)的誤碼位置，對應(yīng)位取反即可糾錯。若超出糾錯能力則只能檢出誤碼，不能糾正。 文件傳輸中的最佳幀長結(jié)果與仿真 1 中結(jié)果有什么差異，你如何解釋？ 答：文件傳輸中的最佳幀長要大于仿真 1 中的最佳幀長。因?yàn)槲募鬏斨械男诺垒^短，信道條件較好，出現(xiàn)誤碼的可能性較小，所以幀長可以取得略大，而仿 真 1 中的信道出現(xiàn)誤碼的可能性較大，所以幀長不宜過大。 實(shí)驗(yàn)四 無線多點(diǎn)組網(wǎng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 理解點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)多跳轉(zhuǎn)接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； (2) 組網(wǎng)過程、簡單的路由協(xié)議以及廣播和組播的概念。 實(shí)驗(yàn)原理 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)可以大體歸納為幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選擇時(shí)要根據(jù)具體情況。 幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示例 在一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，兩臺計(jì)算機(jī)互相通信還必須解決如下幾個問題： 信道特性，即計(jì)算機(jī)互相通信時(shí)使用什么樣的物理媒介。 信道共享，即如果使用的通信媒介是多臺計(jì)算機(jī)共享的，如何決定在某一時(shí)刻由哪臺計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。 地址分配，即如何對計(jì)算機(jī)進(jìn)行編址，以唯一區(qū)分每個數(shù)據(jù)包的發(fā)送者和接收者。 路由選擇，即如果兩臺計(jì)算機(jī)不是直連在一起的，數(shù)據(jù)包如何選出一條從起點(diǎn)到目的地的合適的通路。 錯誤檢測，即如何檢測通信過程中的錯誤，檢測到錯誤后又如何去校正錯誤。 通信協(xié)議，即通信過程中使用什么數(shù)字格式來表示數(shù)據(jù)。 OSI 從低到高的七層分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。 網(wǎng)型網(wǎng) 星型網(wǎng) 復(fù)合型網(wǎng) 環(huán)型網(wǎng) 總線型網(wǎng) 一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就是一個節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)層定義的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（或節(jié)點(diǎn)）有兩類： ? 主機(jī) :包括 PC機(jī)、工作站、主機(jī)、文件服務(wù)器等等。 ? 路由器 :它在主機(jī)和其它路由器之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使得主機(jī)不必和通信所用的直接相鏈，實(shí)現(xiàn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能、執(zhí)行路由協(xié)議。 路由技術(shù) （ 1）數(shù)據(jù)包能夠通過多條路徑從源設(shè)備到達(dá)目的設(shè)備，選擇什么路徑最合適，就是路由技術(shù)所要研究的問題。 （ 2）路由器之間通過路由協(xié)議交換信息，以報(bào)告它們各自所連接的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，更新路由表。 （ 3）傳輸?shù)目煽啃砸?、?shù)據(jù)包的傳輸費(fèi)用和時(shí)延。 （ 4）根據(jù)不同要求，提出多種路由選擇算法。 廣播和組播 將數(shù)據(jù)包的設(shè)備地址設(shè)置為一個特殊的廣播地址。每個組播組通過唯一的組播地址來識別。任何節(jié)點(diǎn)都可以加入多個組播組，發(fā)給某個組的數(shù)據(jù)只有該組成員才能接收。組播也需要組播路由算法。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò) 任何設(shè) 備在任何地方都可以方便迅速組網(wǎng) ,網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的。 ,每個節(jié)點(diǎn)都有路由器的功能，信息可以經(jīng)由各節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點(diǎn)。組網(wǎng)過程，如下圖 。 圖 2 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)過程 首先由一個設(shè)備（例如 b）發(fā)起查詢，如果找到多個設(shè)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(gòu)成一個微微網(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)備的個數(shù)限制為 2；而某個設(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。 此時(shí)， a、 b、 c、 d、 e 構(gòu)成了一個分布式網(wǎng)絡(luò)。由于參與組網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量較少，它實(shí)際上已經(jīng)組成了一個自組織的 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備 a 成為網(wǎng)絡(luò)中的根設(shè)備。最終形成如前圖所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是個典型的二叉樹形結(jié)構(gòu)。 在建鏈過程中，如果已經(jīng)作為 M 的設(shè)備（如 b）再接受建鏈成功，要把自己的從設(shè)備的信息（路由信息）告知上一個主設(shè)備（父設(shè)備）。這樣最終所有的設(shè)備的路由信息都在保留在樹形結(jié)構(gòu)的根設(shè)備（最上層的父設(shè)備）中。每個節(jié)點(diǎn)也擁有自己的路由信息，路由表中包含默認(rèn)路由器，也就是它的父節(jié)點(diǎn)。當(dāng)它無法從本地路由表查找到數(shù)據(jù)的目的地址時(shí)就轉(zhuǎn)發(fā)給默認(rèn)路由器，因?yàn)槟J(rèn)路由器可能包含有比它本身更多的路由信息 。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1． 組網(wǎng)過程 五人一組，相互配合，共同組成一個無線網(wǎng)絡(luò)。從實(shí)驗(yàn)中體會微微網(wǎng)、分布式網(wǎng)絡(luò)的概念和構(gòu)造，并且掌握如何構(gòu)造一個基于分布式網(wǎng)絡(luò)的無中心、自組織的 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。 2． 單跳與多跳轉(zhuǎn)接 通過 單跳或多跳實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩個節(jié)點(diǎn)間的通信。請查看發(fā)送成功的單播數(shù)據(jù)的路由信息或接收到單播數(shù)據(jù)的路由信息 3． 路由協(xié)議 觀察 各個節(jié)點(diǎn)之間地址及數(shù)據(jù)信息的交換過程，理解簡單的路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程。 請查看發(fā)送成功的單播數(shù)據(jù)的路由信息或接收到單播數(shù)據(jù)的路由信息。 4． 廣播 由任何一個節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送同一消息，觀察其發(fā)送的目的地址以及數(shù)據(jù)交換過程。在這種情況下的路由過程與兩個節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。 5． 組播 網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置兩個多播組。網(wǎng)絡(luò)中 任何一個節(jié)點(diǎn)都可以申請加入一個或多個多播組，而后網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(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)加入多播組，觀察結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下： 1．組網(wǎng)過程 五人一組，相互配合，共同組成一個無線網(wǎng)絡(luò)。從實(shí)驗(yàn)中體會微微網(wǎng)、分布式網(wǎng)絡(luò)的概念和構(gòu)造，并且掌握如何構(gòu)造一個基于分布式網(wǎng)絡(luò)的無中心、自組織的 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。 2．單跳與多跳轉(zhuǎn)接 通過單跳或多跳實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩個節(jié)點(diǎn)間的通信。請查看發(fā)送成功的單播數(shù)據(jù)的路由信息或接收到單播數(shù)據(jù)的路由信息 。 3．路由協(xié)議 觀察各個節(jié)點(diǎn)之間地址及數(shù)據(jù)信息的交換過程，理解簡單的路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程。請查看發(fā)送成功的單播數(shù)據(jù)的路由信息或接收到單播數(shù)據(jù)的路由信息。 4．廣播 由任何一個節(jié)點(diǎn)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送同一消息，觀察其發(fā)送的目的地址以及數(shù)據(jù)交換過程。在這種情況下的路由過程與兩個節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。 5．組播 網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置兩個多播組。網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點(diǎn)都可以申請加入一個或多個多播組，而后網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(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)加入多播組，觀察結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)記錄如下： 1．組網(wǎng)步驟 完成后，記錄本組五個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的自組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，繪出拓?fù)鋱D并標(biāo)明每個節(jié)點(diǎn)的角色（ M、 S） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖 2所示，每個節(jié)點(diǎn)的角色如下： 00:37:16:00:A6:75主設(shè)備（根設(shè)備） 00:37:16:00:A6:86從設(shè)備 00:37:16:00:A6:7B主設(shè)備 /從設(shè)備 00:37:16:00:A6:76從設(shè)備 00:37:16:00:A6:7A從設(shè)備 圖 3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2．與本組其他四個節(jié)點(diǎn)通信，觀察并記錄到每個節(jié)點(diǎn)的路由選擇。 本機(jī)地址為 00:37:16:00:A6:76 76 到 75： 76—— 7B—— 75； 76 到 7B： 76—— 7B； 76 到 7A： 76—— 7B—— 7A； 76 到 86： 76—— 7B—— 75—— 86。 3．加入組播組，與同組其他節(jié)點(diǎn)通信，觀察并紀(jì)錄到每個節(jié)點(diǎn)的路由選擇。對其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，觀察并紀(jì)錄到每個節(jié)點(diǎn)的路由選擇。 組播及廣播記錄結(jié)果如圖 3 所示。 圖 4 組播及廣播 思考題 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：主機(jī)收到數(shù)據(jù)包后，確認(rèn)目的地址是組播地址。若本機(jī)也在該組播內(nèi)，則將其送入本機(jī)內(nèi)部處理。若本機(jī)路由表內(nèi)有其它的同組主機(jī)，且不是該數(shù)據(jù)包的上一跳節(jié)點(diǎn)，則將數(shù)據(jù)包按路由表繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。對于無線網(wǎng)絡(luò)來說，路由器無法只針對相應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送（智能天線除外），只能將設(shè)置接收節(jié)點(diǎn)的地址。在該無線路由器的功率覆蓋范圍內(nèi)的所有主機(jī)都將 收到其發(fā)出的數(shù)據(jù)包，若本機(jī)地址與接收地址不一致則丟棄。若下一跳覆蓋有同組節(jié)點(diǎn)，則直接發(fā)送；若有同組節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過多跳，則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，接收地址按路由表填寫，目的地址仍為組播地址。