中南大学移动通信实验报告.docx

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中南大学移动通信实验报告

中南大学移动通信实验报告

实验名称：

服务发现的功能

一、实验环境

每2台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP66022块；

串口连接线2根。

软件：

OS：

Windows2000；

显示设置：

Windows标准字体；

分辨率：

1024×768。

二、实验目的

通过具体的蓝牙服务发现协议：

了解网络的服务发现方式；

了解数据的表示方式；

掌握服务发现的工作流程；

掌握典型的客户－服务器工作模式

三、实验原理

1.服务发现的功能

对于蓝牙设备来说，要想访问另一个设备的

包，返回给客户机。

服务发现协议是典型的客户机－服务器模型。

每个服务发现协议分为客户端部分和服务器端部分，两部分在不同的蓝牙设备上工作。

一个蓝牙设备可以既是服务器同时又是客户机。

请求服务的蓝牙设备运行服务发现协议的客户端部分，提供服务的蓝牙设备运行服务发现协议的服务器端部分。

SDP客户端与服务器交互模型：

2.数据元的编解码

编码过程：

将服务记录用数据元格式表示出来，在注册函数中调用。

解码过程：

将查询返回的服务属性数据元解析成可以理解的服务记录形式，用树形结构给出。

3.PDU交互的工作流程

SDP定义了2种获取服务信息的方式：

查找服务方式：

在用户知道服务的UUID的情况下，用户通过指定服务类型（ServiceSearchPattern）来直接获得服务记录信息；

服务发现协议的服务器端是根据服务类型来找与用户所要求的服务相匹配的服务记录的，它是唯一的查找服务的手段。

浏览服务方式：

不知道服务的UUID，浏览各个服务记录；

为了支持该方式，服务记录必须含有BrowseGroupList属性，该属性说明了该服务属于何种浏览组。

3种查找服务方式：

（1）ServiceSearchTransaction方式

（2）ServiceAttributeTransaction方式

（3）ServiceSearchAttributeTransaction方式

四、实验内容

1.实验流程

在服务器端注册本机的服务记录

客户端查询服务器已注册的服务记录

服务属性：

客户端服务发现：

2.实验分析

本次试验中观察了客户机发起请求，服务器端给出响应的过程，比较了不同的服务查找方式，更好的理解了服务发现的原理。

五、实验思考

1.网络通信中为什么需要服务发现的协议部分？

答：

网络通信中，协议为连接不同的操作系统和不同的硬件体系结构的互联网络提供通信支持。

2.蓝牙的服务发现协议规定的数据元格式有什么优劣之处？

答：

蓝牙协议中采用数据元的形式来表示变长数据，这样可以减少对无线信道资源的浪费，数据库中的信息存储也以数据元的形式表示，这样可以节约存储资源。

3.为什么要有不同的服务查询模式，这样对提高服务发现的效率有什么好处？

答：

三种查询方式应用于不同的场合，根据不同需要选择三中查询方式可以提高服务发现的效率。

实验名称：

数据传输

一、实验环境

每两台PC为一组。

硬件：

SEMIT66022块

串口连接电缆2根

软件：

OS：

Windows2000

显示设置：

Windows标准字体

分辨率：

1024×768

二、实验目的

了解通信过程中数据传输的流程；

掌握物理链路和逻辑链路的概念和区别；

掌握通信协议栈的分层概念；

体会分层的必要性；

了解同层协议的对等关系；

了解上下层协议的联系和适配关系。

数据传输流程：

三、实验原理

1.分层次的网络体系结构

应用层：

直接为用户的应用进程提供服务，来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。

运输层：

传送“报文”，根据下面通信子网的特性最佳地利用网络资源，为上一层进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务（负责主机中两个进程的通信）。

网络层：

选择合适的路由，使发端的运输层所传下来的分组能够正确地按照目的地址找到目的终端，并交付给目的终端的运输层－－寻址（负责网络中不同主机的通信）。

数据链路层：

在两个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据（差错控制，流量控制）。

物理层：

物理层的任务就是透明（经实际电路传送后的比特流没有发生变化）地传送比特流。

数据在各层之间传递的过程：

为了突出协议的上下层次，实验设计了两个协议层来模拟数据传输的机制和流程：

会话层封装了上层的数据，使下层向上看起来传送的都是同样的数据包，并且提供了一个典型但是比较简单的数据交换机制，也就是会话协议。

数据链路层把一条有可能出差错的实际链路，转变为上层向下看起来不出差错的链路。

2.逻辑链路与物理链路

数据传输时需要两种地址：

物理地址（标识主机，MAC层传输）

SAP地址（标识服务，LLC层传输）

3.面向连接和面向无连接的服务

面向连接的服务（虚电路服务）：

数据交换前必须建立连接，数据交换结束需终止该连接；

在传送数据时是按序传送的；

每次通信都要经过连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；

适合于在一定的期间内向同一目的地发送许多报文的情况。

面向无连接的服务（数据报服务）：

不需要建立连接，不需要确认；

不能防止报文的丢失，重复和无序；

适合于传送很长的数据文件，可用于点对点通信、广播和多播

4.自环、广播和组播

自环指数据发往本机应用；广播和组播是一种目的地址不唯一的，不要求响应的数据传输方式。

5.协议实现的多样性和互操作性

协议的实现可以有多种方式，只要遵守协议的规定和流程，不同的实现应具有良好的互操作性。

本设计中的会话层协议是一个精简的OBEX协议。

6.数据链路层

数据链路层分为两个子层：

逻辑链路控制（LLC），媒体访问控制（MAC）

实验中的数据链路层负责：

流量控制和差错控制，信道复用以及链路管理。

数据链路层负责的流量控制采取连续ARQ和滑动发送窗口的机制。

7.表示会话层

会话层：

使应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。

表示层：

为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。

数据传输实验设计的表示会话层精简于无线通信中常用的对象交换协议OBEX（OBjectExchange），它使用对象这种思想把各种上层应用所要交换的数据封装成统一的格式，是一种紧凑、高效的二进制协议。

支持：

同步、文件传输、对象推入。

四、实验内容

聊天界面：

文件传输：

自环：

五、实验思考

1.有连接的数据包和无连接数据包的区别。

答：

面向连接时，应用之间有逻辑信道连接，发出的每个数据包都需要有响应；

面向无连接时，应用之间没有逻辑信道连接，发出的每个数据包也不需要有响应。

2.在同一条物理链路上如何区分不同的逻辑信道？

答：

在一条物理链路上可以建立多条服务访问点之间的逻辑连接即逻辑信道。

通常区分逻辑信道的方法为：

对不同的逻辑信道使用不同的逻辑信道号或逻辑信道句柄进行标识。

3.会话层与数据链路层之间数据交互是否需要插入适配层？

答：

需要

4.数据链路层滑动窗窗口的作用

答：

在数据链路上限制发送帧的最大数量，通过设置一个窗口的宽度来实现，窗宽W规定了允许发送方发送的最大帧数。

实验名称：

无线多点组网

一、实验环境

5台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP66015块；

USB连接线5根；

软件：

OS：

Windows2000；

屏幕分辨率：

1024×768；

二、实验目的

利用多个设备进行组网操作：

学习无线组网的基本原理及相关概念；

理解点对多点的网络、Adhoc网络多跳转接的拓扑结构；

理解组网过程、简单的路由协议以及广播和组播的概念。

三、实验原理

1.通信网络拓扑结构

现代通信网实现的五种基本结构：

2.路由技术

路由技术所要研究的问题:

数据包能够通过多条路径从源设备到达目的设备，选择什么路径最合适。

路由器之间通过路由协议交换信息，以报告它们各自所连接的网络和设备，更新路由表。

路由选择流程图：

3.组网过程

无线局域网的网络结构

无中心拓扑结构：

（用于用户数较少的临时组网）

网络中任意两个站点均可直接通信，一般使用公用广播信道；

网络抗毁性能好、建网容易、费用较低、整体网络移动性好；

用户数较多时，信道竞争限制网络性能，路由信息占据大部分有效通信。

有中心拓扑结构：

一个无线站点作为基站，网络中所有站点对网络的访问和通信均由其控制；

能实现高速率通信，网络中站点布局受环境限制较小；

中心站为实现局域网互联和接入有线主干网提供了一个逻辑接入点（AP）。

组网方式：

主设备（M）可以查询周围蓝牙设备并与其建链；

从设备（S）不可主动查询和被其它蓝牙设备查询到，不能主动发起建链和被动建链；

主从设备（M/S）不可主动查询，但可被其它蓝牙设备查询到，不能主动发起建链但可被动建链。

组网原则：

一个主设备至多可与n个从设备建立链路（本实验中为了使得网络结构更加清晰，规定一个主设备最多可与2个从设备建立链路）；

两个从设备间不能直接建立链路（通过主设备路由转接）；

所有的从设备节点只能受到一个主设备的控制。

4.广播和组播

广播（所有设备）

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。

任何设备收到目的地址为广播地址的数据都接收。

组播（某些特定设备）

一个节点设备向网络内某组发送组播信息。

网络中任何一个节点设备都可以申请加入一个或多个组播组。

每个组播组通过唯一的组播地址来识别。

发给某个组的数据只有该组成员才能接收。

四、实验内容

组网：

单播广播：

组播：

五、实验思考

1.组播具体如何实现？

答：

实现IP组播传输，则组播源和接收者以及两者之间的下层网络都必须支持组播。

这包括以下几方面：

主机的TCP/IP实现支持发送和接收IP组播；主机的网络接口支持组播；有一套用于加入、离开、查询的组管理协议；有一套IP地址分配策略，并能将第三层IP组播地址映射到第二层MAC地址。

2.路由器如何知道相应的组播目的节点在哪一方向？

答：

组播的目的地址是一个集合，通过组播路由算法知道相应的节点的方向。

实验名称：

通信传输的有效性和可靠性分析

一、实验环境

每两台PC为一组。

硬件：

SEMIT66032块

USB电缆2根

串口电缆（反绞，不反绞）3根

软件：

OS：

Windows2K

显示设置：

Windows标准字体

分辨率：

1024×768

二、实验目的

理解点对点数据传输中的流量控制和差错控制等方法。

结合实验原理分析无误码情况下速率测试的结果。

加上误码之后，如何在通信的可靠性和有效性之间做出折衷。

理解多点共享信道的常用技术和它们的性能。

三、实验原理

1.数据传输的流量控制

（1）停止等待协议

基本思想：

发送端每发送一帧就停下来。

接收方收到数据帧后发一个响应给发送方，表示接收的任务已经完成。

这时，发送方才发送下一个数据帧。

通常数据帧后面会加上循环冗余校验CRC，收端返回的响应必须区分收到帧校验是正确还是错误的，如果收端认为校验无误，向发端发出确认帧ACK，如果收端认为校验错误，就向发端发出否认帧NAK，要求发送方重发这一帧数据。

正确传输一个数据帧平均所需时间为：

（2）连续ARQ协议

基本思想：

发送端在发送完一个数据帧后，不是停下来等待应答帧，

而是可以连续发送若干个帧。

如果这时收到了接收端发来的确认帧，

那么还可以接着发送数据帧。

（3）信道利用率和最佳帧长

关系：

数据帧取得很短，控制信息占的比例增大，信道利用率下降。

数据帧取得太长，数据帧在传输过程中出错的概率增大，重传的次数就增大，信道利用率下降。

所以，存在一个最佳帧长，在此帧长下信道利用率最高。

2.误码和差错控制

（1）检错重发ARQ

需要通信两端具有双向信道；

编译码器比较简单，纠错能力较强；

实时性较差；

本实验中使用CRC-16码。

（2）前向纠错FEC

不需要反向信道；

不需要因反复重发引起的延误时间；

实时性较好；

设备较复杂；

本实验中使用（32，24）的线性分组码。

3.信道共享技术

最简单的多址接入方式----复用

多点接入方式：

动态分配信道资源；

网络利用率提高；

主要有两类：

受控接入和随机接入。

受控接入：

轮叫轮询，传递轮询

随机接入：

ALOHA，CSMA和CSMA/CD

四、实验内容

1.性能仿真

速率测试：

连续ARQ和停等协议的比较：

非坚持CSMA在不同延时条件下，吞吐量S-网络负载G的曲线：

坚持CSMA在不同延时条件下，吞吐量S-网络负载G的曲线：

CSMA/CD在不同延时条件下，吞吐量S-网络负载G的曲线：

当延时相同时，不同接入技术的吞吐量S-网络负载G的曲线：

归一化传播时延和战数对信道利用率的影响：

五、实验思考

本实验结果可以看出，网络重要的两个性能参数吞吐量和网络负载在不同的技术时体现出不同的关联。

同时应用仿真也验证了最佳帧长的存在。