【導讀】西安電子科技大學。通信系統(tǒng)綜合實驗報告

　　

【正文】 同理可以得出，當傳輸?shù)膸L分別為 200字節(jié)， 300 字節(jié)， 400 字節(jié)時，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 本實驗傳輸一個大小為 100kb 的文件，誤碼率分別設為 、 、 和 ，幀長設為 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牙設備模塊的測試結(jié)果。 實驗界面如圖： 圖 12 文件傳輸過程 實驗結(jié)果為： 表 1 采用串口連接藍牙模塊時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 時間（ ms） 76781 79500 97000 無法傳送 誤比特數(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 時間（ ms） 109735 110219 108406 109031 誤比特數(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）當采用 CRC 傳輸時，隨著誤碼率的增大，重傳的次數(shù)和重傳的時間都會增大，并且當誤碼率增大到一定程度（ ）時將無法傳送。 （ 2）當采用線性分組碼時，都沒有重傳的次數(shù)，并且傳送的時間基本不隨誤碼率的增加而改變，但是傳輸時間要長于采用 CRC 糾錯的方式，當誤碼率較高時也可以傳送。 （ 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`比特數(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（ 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）改進而來的，所以設分組碼（ 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 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)督方程計算得到的矯正因子，并假設 1 2 3 4 5SS SS S 與誤碼位置對應關系如表 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 對應的方程組，編碼時 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 之間的關系，從而得到的所有許用碼組。 在接收端收到每個碼組后，計算出 1 2 3 4 5SS SS S ，根據(jù)表 1 查出對應的誤碼位置，對應位取反即可糾錯。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。因為文件傳輸中的信道較短，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。 實驗四 無線多點組網(wǎng) 實驗目的 (1) 理解點對多點的網(wǎng)絡、 Ad hoc 網(wǎng)絡多跳轉(zhuǎn)接的拓撲結(jié)構； (2) 組網(wǎng)過程、簡單的路由協(xié)議以及廣播和組播的概念。 實驗原理 通信網(wǎng)絡拓撲結(jié)構 現(xiàn)代通信網(wǎng)絡可以大體歸納為幾種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構，每種結(jié)構都有自己的優(yōu)點和缺點，選擇時要根據(jù)具體情況。 幾種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構如下圖所示： 圖 1 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構示例 在一定的網(wǎng)絡結(jié)構中，兩臺計算機互相通信還必須解決如下幾個問題： 信道特性，即計算機互相通信時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算機共享的，如何決定在某一時刻由哪臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包。 地址分配，即如何對計算機進行編址，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，即如果兩臺計算機不是直連在一起的，數(shù)據(jù)包如何選出一條從起點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)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。 網(wǎng)型網(wǎng) 星型網(wǎng) 復合型網(wǎng) 環(huán)型網(wǎng) 總線型網(wǎng) 一個網(wǎng)絡設備就是一個節(jié)點。網(wǎng)絡層定義的網(wǎng)絡設備（或節(jié)點）有兩類： ? 主機 :包括 PC機、工作站、主機、文件服務器等等。 ? 路由器 :它在主機和其它路由器之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使得主機不必和通信所用的直接相鏈，實現(xiàn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能、執(zhí)行路由協(xié)議。 路由技術 （ 1）數(shù)據(jù)包能夠通過多條路徑從源設備到達目的設備，選擇什么路徑最合適，就是路由技術所要研究的問題。 （ 2）路由器之間通過路由協(xié)議交換信息，以報告它們各自所連接的網(wǎng)絡和設備，更新路由表。 （ 3）傳輸?shù)目煽啃砸?、?shù)據(jù)包的傳輸費用和時延。 （ 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)包的設備地址設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 任何設 備在任何地方都可以方便迅速組網(wǎng) ,網(wǎng)絡中所有節(jié)點的地位都是平等的。 ,每個節(jié)點都有路由器的功能，信息可以經(jīng)由各節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。組網(wǎng)過程，如下圖 。 圖 2 Ad hoc 網(wǎng)絡組網(wǎng)過程 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。 此時， a、 b、 c、 d、 e 構成了一個分布式網(wǎng)絡。由于參與組網(wǎng)的設備數(shù)量較少，它實際上已經(jīng)組成了一個自組織的 Ad hoc 網(wǎng)絡。設備 a 成為網(wǎng)絡中的根設備。最終形成如前圖所示的拓撲結(jié)構，是個典型的二叉樹形結(jié)構。 在建鏈過程中，如果已經(jīng)作為 M 的設備（如 b）再接受建鏈成功，要把自己的從設備的信息（路由信息）告知上一個主設備（父設備）。這樣最終所有的設備的路由信息都在保留在樹形結(jié)構的根設備（最上層的父設備）中。每個節(jié)點也擁有自己的路由信息，路由表中包含默認路由器，也就是它的父節(jié)點。當它無法從本地路由表查找到數(shù)據(jù)的目的地址時就轉(zhuǎn)發(fā)給默認路由器，因為默認路由器可能包含有比它本身更多的路由信息 。 實驗內(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。從實驗中體會微微網(wǎng)、分布式網(wǎng)絡的概念和構造，并且掌握如何構造一個基于分布式網(wǎng)絡的無中心、自組織的 Ad hoc 網(wǎng)絡。 2． 單跳與多跳轉(zhuǎn)接 通過 單跳或多跳實現(xiàn)網(wǎng)絡中任意兩個節(jié)點間的通信。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)點設備向網(wǎng)絡內(nèi)所有其他節(jié)點發(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)點間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。 5． 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播組，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)點加入多播組，觀察結(jié)果。 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 實驗內(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。從實驗中體會微微網(wǎng)、分布式網(wǎng)絡的概念和構造，并且掌握如何構造一個基于分布式網(wǎng)絡的無中心、自組織的 Ad hoc網(wǎng)絡。 2．單跳與多跳轉(zhuǎn)接 通過單跳或多跳實現(xiàn)網(wǎng)絡中任意兩個節(jié)點間的通信。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)點設備向網(wǎng)絡內(nèi)所有其他節(jié)點發(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)點間數(shù)據(jù)單播的過程有何不同。 5．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播組，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)點加入多播組，觀察結(jié)果。 實驗記錄如下： 1．組網(wǎng)步驟 完成后，記錄本組五個網(wǎng)絡節(jié)點組成的自組織網(wǎng)絡的結(jié)構，繪出拓撲圖并標明每個節(jié)點的角色（ M、 S） 網(wǎng)絡拓撲圖如圖 2所示，每個節(jié)點的角色如下： 00:37:16:00:A6:75主設備（根設備） 00:37:16:00:A6:86從設備 00:37:16:00:A6:7B主設備 /從設備 00:37:16:00:A6:76從設備 00:37:16:00:A6:7A從設備 圖 3 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構 2．與本組其他四個節(jié)點通信，觀察并記錄到每個節(jié)點的路由選擇。 本機地址為 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)點通信，觀察并紀錄到每個節(jié)點的路由選擇。對其他節(jié)點進行廣播，觀察并紀錄到每個節(jié)點的路由選擇。 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：主機收到數(shù)據(jù)包后，確認目的地址是組播地址。若本機也在該組播內(nèi)，則將其送入本機內(nèi)部處理。若本機路由表內(nèi)有其它的同組主機，且不是該數(shù)據(jù)包的上一跳節(jié)點，則將數(shù)據(jù)包按路由表繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。對于無線網(wǎng)絡來說，路由器無法只針對相應的目的節(jié)點進行發(fā)送（智能天線除外），只能將設置接收節(jié)點的地址。在該無線路由器的功率覆蓋范圍內(nèi)的所有主機都將 收到其發(fā)出的數(shù)據(jù)包，若本機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，則直接發(fā)送；若有同組節(jié)點需要經(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。