1、專業綜合實驗通過本次專業綜合實驗我學習了物聯網、SDH、嵌入式、計算機通信和移動通信實驗的實驗原理和操作方法，加深了對通信工程專業基礎知識的理解和運用。1.物聯網實驗通過物聯網實驗，我掌握了環境監測系統、工業自動化系統（龍門吊）和人員考勤管理系統的實驗原理和具體操作方法。了解了如何搭建一個環境檢測平臺系統，了解了溫濕度傳感器的工作原理。了解工業自動化龍門吊平臺系統工作流程。了解了考勤管理平臺系統是如何組建的，掌握了考勤管理平臺系統考勤器的使用和配置方法。1.1環境監測系統無線數傳模塊（RF Wireless Data Transceiver Module），無線數據傳輸廣泛地運用在車輛監控、遙

2、控、遙測、小型無線網絡、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、無線232數據通信、無線485/422數據通信、數字音頻、數字圖像傳輸等領域中。圖1-1 無線數傳模塊結構框圖工作原理：通過MCU控制射頻收發芯片RF-IC的寄存器來實現無線數據的發送和接收。 圖1-2 無線數據傳輸通信拓撲圖1.2 工業自動化系統（龍門吊）實驗1.2.1實驗原理龍門吊模型為DC12V供電，通過PC機龍門吊控制應用軟件發指令，將該數據發送到WIFI設備服務器，WIFI設備服務器與PLC

3、串口相連。在PLC程序中，是將PC機發送過來的數據跟PLC內部不同寄存器數據進行比較，若數據相同，則會有相應的動作。圖1-3 PLC龍門吊控制平臺工作框圖 工業自動化龍門吊平臺軟件中是通過寫數據到PLC數據寄存器中，再將寫入寄存器的數據與開始預設的寄存器數據進行比較，數據相同，不同寄存器龍門吊運行狀態也不同。圖1-4 工業自動化龍門吊平臺軟件流程圖1.2.2 實驗步驟(1)管理和配置WIFI設備服務(2)工業自動化龍門吊平臺軟件使用說明：1)服務器連接在輸入服務器連接的IP地址，在輸入服務器連接的端口號，點擊按鈕進行服務器連接，當服務器IP地址或者服務器斷開號輸入不正確時則連接失敗 當輸入正確

4、的IP地址和端口號，并且點擊按鈕進行連接，則連接成功。 這樣服務器就連接成功了，就可以對龍門吊設備進行上、下、左、右控制了。2)龍門吊控制向上控制：當按下按鈕時，界面會向服務器發送向上執行的指令，這樣龍門吊設備便會向上運行，當放開按鈕時，則界面會向服務器發送停止執行的指令，這樣龍門吊設備便會停止，實際效果必須參照實物龍門吊設備才能表現出來。向左控制：當按下按鈕時，界面會向服務器發送向左執行的指令，這樣龍門吊設備便會向左運行，當放開按鈕時，則界面會向服務器發送停止執行的指令，這樣龍門吊設備便會停止。向右控制：當按下按鈕時，界面會向服務器發送向右執行的指令，這樣龍門吊設備便會向右運行，當放開按鈕時

5、，則界面會向服務器發送停止執行的指令，這樣龍門吊設備便會停止。向下控制：當按下按鈕時，界面會向服務器發送向下執行的指令，這樣龍門吊設備便會向下運行，當放開按鈕時，則界面會向服務器發送停止執行的指令，這樣龍門吊設備便會停止。3)龍門吊攝像頭在輸入攝像頭IP地址，在輸入攝像頭端口號，點擊按鈕進行攝像頭連接，當輸入的攝像頭IP地址或者端口號不正確時，則連接攝像頭失敗,當攝像頭IP地址和端口號輸入正確時，點擊則連接成功(4)斷開服務器和退出系統斷開服務器：點擊按鈕，則與服務器斷開連接退出軟件：點擊按鈕，則退出軟件。1.3 人員考勤管理系統實驗1）射頻考勤機是通過空中接口協議ISO18000-6C接收9

6、02MHz928MHz頻率的射頻卡，在讀卡期間20cm范圍內不能有大型金屬塊，否則射頻考勤機會發生擾亂，影響正常讀卡。輸出方面，射頻考勤機則是通過232串口協議進行通信。射頻考勤機工作在-1050溫度之間，濕度在20%95%之間的環境下，所需電源是12V。讀卡距離00.1M。 2）非接觸式射頻ID卡：每個卡片內都有一個小芯片和感應線圈。價格低廉、國內最普及的EM ID卡，大都為瑞士EM或臺灣GK公司的4100、4102系列IC芯片 + 線圈 + 卡基封裝而成。每張卡有且只有一個唯一的、不可更改和復制的ID內碼（64位2進制加密的永不重復的卡號），因其安全可靠、價格低廉而大量應用于身份識別、產品

7、防偽等領域。3）射頻ID卡讀卡器 讀卡原理：當卡片靠近讀卡器時，讀卡器與卡片之間通過內部的射頻電路和感應天線感應，使讀卡器獲得特定的加密信號，進而翻譯后成為某種格式的卡號，以某種通訊協議輸出給目標設備（如電腦等）。2. SDH實驗通過SDH實驗，我了解了SDH幀的復用結構，SDH的指針調整規則和方法，認識了SDH實驗的各種硬件設備及SDH系統的網管軟件，并能夠完成ETH業務自愈環形網配置實驗。加深了對SDH基礎知識的理解和運用。2.1 SDH硬件設備RZ-60CT最新一代SDH光傳輸設備，是靈活型設備，采用插卡方式，具有4個通用插槽，可以提供光卡、以太網卡和E1卡等多種板卡選擇，用戶可以根據實

8、際業務需要靈活選擇對應的接口方式。可用作匯聚設備或終端設備，構成星形、環形、線形、網孔形等各種復雜拓撲。2.2 網管軟件2.2.1 SDH-CS 網管簡介 SDH-CS網絡管理系統是基于C/S結構的由南京紫金豐泰通信設備有限責任公司為管理各類傳輸設備和終端設備而專門設計開發的。 SDH-CS軟件采用中文、英文視窗界面，操作簡單、易學易用，是對網絡和設備進行日常維護和測試的重要工具。 SDH-CS網絡管理系統完整地實現了以下功能： 1）拓撲管理：以圖形方式展現網絡拓撲結構，組織并管理各種類型的網絡設備節點，以及節點之間的鏈路。 2）故障管理：能夠集中收集并統一管理南京紫金豐泰通信設備有限責任公司

9、自主研發的所有網絡設備上報的告警信息，并提供查詢、過濾、統計、轉發、聲音提示等功能。 3）性能管理：提供SDH設備所必需的性能管理功能，可以查詢NE內部所有歷史寄存器的值。 4）安全管理：支持多個管理員帳戶，提供分權分域的安全控制策略，以及詳盡的系統/設備操作日志，方便進行操作權限控制。 5）資源管理：集中管理網絡資源信息和網絡客戶信息，以及資源與客戶之間的關聯關系。 6）日志管理：完整的日志管理提供包括系統操作日志、設備操作日志、系統運行事件的管理功能，方便用戶追蹤與維護。 此外， SDH-CS網絡管理系統還提供了網絡配置管理和網元配置管理。 2.2.2 SDH-CS界面介紹1）菜單欄：在主

10、窗體最上方，以菜單的方式提供操作。 2）工具欄：在菜單欄的下方，以按鈕的方式提供操作，系統共有三種工具欄：對象工具欄，網元工具欄和告警工具欄，用戶可根據自己的需要隨意控制要顯示的工具欄。 3）狀態欄：在主窗體的最下方，提供socket連接、串口連接、收發狀態、當前時間等信息的提示。 4）拓撲視圖：在主窗口最左方，為樹型結構，其層次是系統-區域-網絡-設備，雙擊不同層次的樹節點，右側視圖會顯示相應的視圖。拓撲樹視和客戶資源可以相互切換，客戶資源提供客戶管理和設備接口資源與客戶綁定等操作。 5）視圖：共四層視圖，雙擊拓撲樹視中不同層次的樹節點，右側視圖會顯示相應的視圖，如系統視圖、區域視圖、網絡視

11、圖和設備視圖。 6）窗口：有四種窗口，分別是信息窗口、相關設備、光纖鏈路和操作日志。2.3 ETH業務自愈環形網配置2.3.1 實驗原理1）采用環形組網方式時，需要3套SDH設備。本實驗采用SNCP。2）RZ-60CT的光接口的光接口是雙光接口，標準的STM-1光接口，分別為光接口1和光接口2。3）子網連接概述在網絡結構日趨復雜的情況下，子網連接保護（SNCP）是唯一的可適用各種網絡拓撲結構且倒換速度快的業務保護方式。LO/HO SNCP是通道層的保護，可用于不同的網絡結構中：網狀網及環網等。如圖5-19所示，SNCP采用11保護方式。業務在工作和保護子網連接上同時傳送，當工作子網連接失效或性

12、能劣化到某一規定的水平時，在子網連接的接收端根據優選準則選擇保護子網連接上的信號。 倒換時一般采取單端切換的方式，因而不需要協議。被保護的子網還可進一步由較低等級的子網連接和鏈路連接級聯而成。圖2-1 子網連接保護示意圖2.3.2 實驗步驟1登陸網管軟件，配置SDH業務分別對光端機A、B、C進行如下步驟的設置，注意A、B的IP地址位于同一子網，但不能相同，這里以設置為192.168.0.251、192.168.0.252、192.168.0.253為例，按下面步驟設置。1）打開SDH光傳輸設備電源開關，將網線一端連接設備的網管軟件監控口，另一端與PC的網卡接線口相連；2）啟動網管軟件SDH S

13、erver，登陸進入網管軟件界面；3）通過撥下RZ-60CT的前面板的撥子開關的第一位查看設備的IP地址，設置PC端的IP與設備的IP位于同一子網，步驟如下：本地連接屬性TCP/IP使用下面的IP地址，子網掩碼設置為255.255.255.0；4）在主窗口左口的拓撲視圖，右擊系統添加區域右擊區域增加網絡（類型為傳輸網）增加設備類型選為RZ-60CT,將設備的IP地址與子網掩碼（255.255.255.0）填入對應位置，這時屏幕中間的主窗口看到我們添加的設備，右擊設備顯示出設備的配置。5）重復步驟3）、4）分別對光端機A、B、C進行添加設置。6）進入菜單欄的系統超級客戶端連接設置與選項連接管理添

14、加將設備的IP地址填入確定；這時連接列表下就添加了新設備，使能連接，這時PC通過網管軟件實現了與設備的連接，可進行對設備的監控了。通過設置相應的“查詢隊列管理”和“查詢控制與選項”的啟動查詢，在信息窗口下就可看到設備的查詢信息。7）找到設備圖標，右擊進入ETH設備，進入虛級聯，實現如圖14-5所示的設置，VC編號總共63個對應STM-1的63個時隙，每個時隙帶寬2M,VCG1VCG4對應ETH1ETH4的四個通道。8)進入菜單欄 網絡SDH業務配置新建業務，如下圖所示，將光端機A的ETH1接口分配在光口一的1時隙，其光口二的1時隙作為光端機A的SNCP保護業務，如圖14-6所示；光端機B的 E

15、TH1通道1接口分配在光口一的1時隙，其光口二的1時隙作為SNCP保護業務,如圖14-7示，將光端機C的光口一的1時隙與光口二的1時隙穿通，此業務為無保護的雙向業務。2設備硬件配置，實現預設業務功能 1）按圖連接光端機A、B、C。2）驗證上述配置是否實現A的ETH1與B的ETH1相通，上下2M業務。可將A或B之一TH1口連接互聯網，另一與PC相連，測試是否ping通或瀏覽網頁驗證。3）斷開A-B或A-C-B鏈路，再次觀察A、B之間能否正常通信。 注：ping另一臺的PC端要設置其IP地址為固定IP，可通過查看該PC自動獲取時的IP等各項信息填入為“使用下面的IP地址”、“使用下面的DNS服務器

16、地址”下的各項信息，然后通過與RZ60CT相連的PC，輸入“ping 另一PC的IP地址 t ，例如另一PC的IP為192.168.1.109，則鍵入命令行“ping 192.168.1.109 t”，ping通的效果如下圖所示可自行嘗試通過改變SDH業務及時隙設置，體驗實驗結果，理解并掌握SDH的業務配置、時隙設置，以及ETH業務的復用及分接原理。3. 嵌入式實驗嵌入式實驗是在linux虛擬機系統下進行的，首先要搭建一個linux操作系統實驗所需的實驗環境構件，了解linux的組成，能夠編寫linux驅動程序，并且掌握linux應用程序添加到文件系統的方法。以基于linux的鍵盤驅動程序的編

17、寫實驗為例，總結嵌入式實驗的主要內容。3.1 基于linux的鍵盤驅動程序的編寫1)打開虛擬機，在主文件夾下的home文件夾里新建一個TestNFS文件夾，并將文件夾屬性改為共享，將提前燒寫好的linux3530鍵盤驅動程序的文件復制到新建的文件夾里，虛擬機的準備工作完成。虛擬機下的程序：ifconfig eth0 192.168.1.10 配置虛擬機的IP地址 ping 192.168.1.1 確定虛擬機與開發板連接成功 cd /etc cd rc.d ./nfs start2)打開開發板電源，打開CRT軟件，將開發板與虛擬機連接，并運行鍵盤驅動程序。開發板下的程序：ifconfig eth

18、o 192.168.1.1 配置開發板IP地址 mount o soft,nolock,rsize=1024 v 192.168.1.10:/home/TestNFS /mnt/net cd /mnt/net cd /linux3530 cd kbd7279 cd arm7279diver/ insmod arm7279.ko cd . cd app-key/ ./kbd按開發板上的鍵盤，CRT和LED顯示器上均顯示相應字母或數字。4. 計算機通信實驗通過計算機通信實驗，我學會了交換機的基本配置和路由器的基本配置方法。以下分別總結這兩種配置。4.1 交換機的基本配置1）實驗環境：試驗網絡拓撲結

19、構圖圖 4-1 網絡拓撲2）實驗步驟第一步：在交換機上配置管理IP地址 Switchenable 14 !進入特權模式 Switch#configure terminal !進入全局配置模式 Switch(config)#hostname SwitchA !配置交換機名稱為“SwitchA” SwitchA(config)#interface vlan 1 !進入交換機管理接口配置模式 SwitchA(config-if)#ip address 192.168.0.138 255.255.255.0 !配置交換機管理接口IP地址 SwitchA(config-if)#no shutdown !

20、開啟交換機管理接口 SwitchA(config-if)#end !結束并退出 SwitchA#show ip interface !驗證交換機管理IP地址已經配置，管理接口已開啟 或 SwitchA#show interface vlan 1 第二步：配置交換機遠程登錄密碼 SwitchA # configure terminal SwitchA (config)#enable secret level 1 0 123456 !設置遠程登錄密碼為“123456” 第三步：配置交換機特權模式密碼 SwitchA (config)#enable secret level 14 0 654321!

21、設置特權模式密碼為“654321” 驗證測試：驗證從PC機通過網絡遠程登錄到交換機上后可以進入特權模式 第四步：保存在交換機上所做的配置 SwitchA#write 第五步：驗證配置已保存 SwitchA#show config 4.2 路由器的基本配置1）實驗環境 圖4-2 網絡拓撲2）實驗步驟第一步：在路由器上配置fastethernet0端口的IP地址 Routerenable ! 進入特權模式 Router #config terminal ! 進入全局配置模式 Router(config)#hostname RouterA ! 配置路由器名稱為“RouterA” RouterA(co

22、nfig)#interface fastethernet0/1 ! 進入路由器接口配置模式 或RouterA(config)#interface fastethernet0/0 RouterA(config-if)#ip address 192.168.0.138 255.255.255.0 ! 配置路由器管理接口IP地址 RouterA(config-if)#no shutdown ! 開啟路由器fastethernet1/0接口 RouterA(config-if)#exit RouterA(config)#exit 驗證測試：驗證路由器接口配置狀態 RouterA#show ip int

23、 brief ！顯示IP端口狀態 第二步：配置路由器遠程登錄密碼 RouterAenable RouterA#con RouterA(config)#line vty 0 4 ! 進入路由器線路配置模式 RouterA(config-line)#login ! 配置遠程登錄 RouterA(config-line)#password 123456 ! 設置路由器遠程登錄密碼為“123456” RouterA(config-line)#end 驗證測試：驗證從PC機可以通過網絡遠程登錄到路由器上 第三步：配置路由器特權模式密碼 RouterA(config)#enable password 65

24、4321 ! 設置路由器特權模式密碼為“654321” RouterA(config)#end 驗證測試：驗證從PC機通過網線遠程登錄到路由器上后可以進入特權模式 第四步：保存在路由器上所做的配置 RouterA#write Building configuration. OK 第五步：顯示路由器的配置信息 RouterA#show startup-config 5. 移動通信實驗 通過移動通信實驗，我了解了m序列的性質和特點，熟悉了m序列的產生方法，了解了m序列的DSP或CPLD實現方法。了解了終端短信和數據通信的結構框圖，了解了移動通信終端的短信收發過程。5.1基礎實驗第一部分基礎實驗對應

25、移動通信系統的各個關鍵部分。包括語音的A/D轉換、壓縮編碼實驗，擴頻通信的擴頻碼的產生實驗，擴頻、調頻通信實驗，數字調制與解調實驗，信道編碼實驗，信道特性實驗。包括偽隨機序列產生實驗、信源與信道編碼實驗、擴頻通信基礎實驗、數字調制和解調實驗。5.1.1 M序列m序列是最長線性反饋移存器序列的簡稱,是偽隨機序列的一種。它是由帶線性反饋的移存器產生的周期最長的一種序列。m序列在一定的周期內具有自相關特性。它的自相關特性和白噪聲的自相關特性相似。雖然它是預先可知的，但性質上和隨機序列具有相同的性質。比如：序列中“0”碼與“1”碼等抵及具有單峰自相關函數特性等。圖5-1周期為15的M序列產生框圖Fig

26、5-1 cycle is 15 M sequence produce block diagram(1)觀測現有的m序列。打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成。先按下“菜單”鍵，再按下數字鍵“1”，選擇“一、 偽隨機序列”，出現的界面如下所示：再按下數字鍵“1”選擇“1 m序列產生”，則產生一個周期為15的m序列。(2)在測試點TP201測試輸出的時鐘，在測試點TP202測試輸出的m序列。(3)自主設計通過DSP產生m序列。5.1.2 卷積碼原理以二元碼為例，編碼器如圖（2-6-1）所示。輸入信息序列為，其多項式表示為。編碼器的連接可用多項式表示為，和，稱為碼的子生成多項式。它們的系數矢量g

27、(1,1)=(111)和g(1,2)=(101)稱作碼的子生成元。以子生成多項式為陣元構成的多項式矩陣G(x)g(1,1)(x),g(1,2)(x)，稱為碼的生成多項式矩陣。編碼器輸出序列為cuG，稱為碼序列，其多項式表示為c(x)，它可看作是兩個子碼序列c(1)(x)和c(2)(x)經過合路開關S合成的，其中c(1)(x)u(x)g(1,1)(x)和c(2)(x)u(x)g(1,2)(x),它們分別是信息序列和相應子生成元的卷積，卷積碼由此得名。圖5-2（2，1，3）卷積編碼器Fig5-2 (2,1,3)convolution encoder在一般情況下，輸入信息序列經過一個時分開關被分成k

28、0個子序列,分別以表示,其中i=1，2,k0，即。編碼器的結構由k0n0階生成多項式矩陣給定。輸出碼序列由n0個子序列組成，即，且c(x)=u(x)G(x)。若m是所有子生成多項式g(x)中最高次式的次數，稱這種碼為(n0，k0，m)卷積碼。5.2系統實驗5.2.1短信收發實驗實驗原理通訊發達的今天短信已經成為人們交流的重要手段，其中也蘊含著巨大的市場和經濟利益。主要過程就是用戶將編制好的短信，通過移動信道，發送給接收方，接收方收到短信，再顯示出來。短信收發的結構框圖如圖5-3所示。圖5-3 短信收發的結構框圖Fig5-3 SMS transceiver structure diagram 工

29、作過程如下：開機，DSP從FLASH加載程序代碼。（1）發送方： a通過鍵盤選擇短信，由單片機通過中斷通知DSP； b DSP將短信數據處理后通過串口MCBSP發送給D/A轉換單元； c D/A轉換單元將數字信號變換為模擬信號，然后上變頻單元通過 射頻把語音信號發射出去。 （2）接收方a 接收方的下變頻單元，將接收的信號下變頻給接收方的A/D單元；b A/D單元將模擬信號轉換為數字信號，交給DSP的MCBSP；c DSP對短信處理后，通過中斷通知單片機，單片機將接收的短信內容在液晶屏上顯示出來。實驗步驟及任務(1) 打開實驗箱電源，等待實驗箱初始化。初始化結束后顯示“初始化完成，請使用”，此時

30、可以進行下面操作。(2)先按下鍵盤上“菜單”鍵，再按下數字鍵“6”選擇“六. 短信收發”，進入短信編輯方式選擇狀態；按下“1”鍵進入“選擇短信序號”方式，顯示屏顯示短信編號和內容：可以通過“/確認”鍵和“/取消”鍵查看更多的短信。按下相應的數字編號選擇要發送的短信內容，并啟動短信發送程序；按下“2”鍵進入“編輯數字短信”方式，可以用鍵盤輸入數字，輸入完畢后按下“/確認”鍵，啟動短信發送程序；按下“3”鍵進入“編輯數字短信”方式，此時數字19分別代表字母AI，可以用鍵盤輸入字母，輸入完畢后按下“/確認”鍵，啟動短信發送程序；(3)在液晶的上方顯示發送的短信內容。如果接收到短信，在液晶的下方將顯示

31、收到的短信內容。(4)通過菜單選擇短信收發實驗，選擇其他的短信內容，觀測接收到的短信內容。5.2.2移動臺漫游實驗實驗原理移動網管理的實驗，主要是讓學生了解兩種位置更新的信令流程以及對應的VLR和HLR參數的改變。這兩種位置更新是VLR內的位置更新和跨VLR的位置更新。本節將介紹移動通信網中移動性管理作用；VLR內部位置更新和跨VLR位置更新原理及其信令流程。（1）移動通信網中移動性管理的作用同固定網絡相比，移動通信網絡中的用戶總是處于不斷運動狀態的，其位置是不固定的。當有電話用戶要同某移動用戶通話時，移動通信網絡必須能夠知道此移動用戶目前的大概位置，從而順利地尋呼到此用戶。即移動通信網絡要始

32、終跟蹤移動用戶的位置，這項工作就是由移動通信網絡中的移動性管理功能塊實現的，它是移動網絡所特有的。（2）VLR內部位置更新的原理及其信令流程VLR內部的位置更新是一類最簡單的位置更新程序，只在當前所在的VLR中進行，而不需通知HLR。VLR內部位置更新的信令流程如圖2-6-1所示，從信令的流程可以看出來，它跟前面提到過的IMSI附著的信令過程非常相似。首先同樣是信令信道的分配過程，之后在初始化過程中，移動臺向網絡發送SABM幀中攜帶LOCATION UPDATING REQUEST消息，但是這個消息中有一個標識位，表明此次接入需要完成的是“正常位置更新”；且該消息中包含MS的TMSI和LAI號。若MSC收到了此報文，則通知VLR執行位置更新處理。具體的處理過程是：更新VLR中對此MS的記錄，存儲新的LAI號碼；并根據需要向移動臺分配一個新的TMSI號。MSC/VLR向MS發送LOCATION UPDATING ACCEPT消息，其中包含新分配的TMSI號。MS收到新的TMSI號后，向MSC/VLR發送TMSIRELOCATION COMPLETE消息。此后釋放信道，VLR內位置更新結束。（3）跨VLR位置更新的原