1、四川大学网络教育学院通信网应用综合实践校外学习中心： XXXXXXX 学 生 姓 名： XXXXXXX 专 业： 通信工程 层 次： 专升本 年 级： 2013 级（秋季） 学 号： XXXXXXX 实 践 时 间： 2015 年 5 月 实验目的（一）物联网实验的地位作用和目的通信技术主要集中于无线传感器网络通信技术（802.15.4/Zigbee协议栈）。通过实践教学，让大家加深对理论知识的理解和掌握，在实践中学习和消化理论知识，提高大家的工程实践能力，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础。实验采用韩伯电子公司Crossbow-CC2431 物联网实验箱，其核心芯片是TI 公司 CC2
2、431 芯片。实验内容涵盖了系统环境和工具使用、无线传感器网络组网等主要知识点。实验目的是通过对实际设备的操作和编程，实践课堂所学的软硬件知识，加深对物联网原理的理解和关键技术的掌握。由于物联网实验具有较好的实际应用价值，因此也有助于大家熟悉物联网应用领域、拓展创新思路、激发深度研发的兴趣。本实践环节的主要目的就是：1加深对课堂讲授内容的理解，深入了解802.15.4/Zigbee协议。2熟悉所用的CC2431物联网实验箱的操作方法，了解和熟悉TinyOS编程环境。3. 学习传感器网络组网软件配置及通信程序编程方法。（二）SDH光传输网实验的地位作用和目的通信网应用综合实践是通信工程专业的专业
3、课，又是从事通信工程技术人员必须掌握的专业技术知识。光纤通信在现代通信网中所起的作用越来越广泛，并已经成为通信系统传输的主要方式，光纤通信在现代通信领域占有重要的地位。本实践课程的基本任务是使学生掌握或熟悉光纤通信系统的组成和特点，光纤光缆的结构种类特性以及应用领域，光无源和有源器件的基本原理以及应用领域，光发送机与光接收机的组成和工作原理，以及光纤通信网结构和光纤通信的新技术等。本实践环节的主要目的就是：1加深对课堂讲授内容的理解，掌握各种光无源器件及有源器件的使用。2通过对设备进行业务开通和调度更好的学习和掌握SDH设备的工作原理、结构和特点。3学习SDH设备的组网能力，可以是链型、环形等
4、拓扑。实验内容（注：本实验“必做”内容为必做项目，即最少要交 5 个实验内容的报告。 ）（一）物联网实验项目及内容提要序号 实验名称 内容提要实验性质实验类别现有套数每组人数实验时数 备注1软硬件环境的使用及利用Task 控制LED熟悉 Cygwin、TinyOS、 Flash Programmer 的使用，以及物联网节点的组成结构。2 5 4 5 4 必作2 Zigbee通信程序编程实验在TinyOS上编程实现事件驱动的传感器数据获取；发送与接受消息； 2 4 4 5 6 必作（二）SDH光传输网实验项目及内容提要序号 实验名称 实验目的 实验内容说明 备注1 光电接口参数测试实验通过本实验
5、，让学生了解SDH光传输设备的光口、电口各种最常见的参数，从而对SDH的性能指标有个大致的了解。本实验通过对单站点的调试和测试，让学生了解SDH各种性能指标， 并掌握SDH的部分测试方法。必作2 SDH光传输点对点2M业务通过本实验了解2M业务及2M业务在点对点组网方式中的配置方法和应用1. 组网结构：由网元SDH1和网元SDH2组成点对点网络结构。2. 业务介绍：实现SDH1的第1、2个2M和SDH2的第1、2个2M互通。必作3SDH光传输环形2M业务（单向通道保护环）通过本实验了解2M业务及在二纤单向通道保护环组网方式中的配置方法和应用。1. 组网结构：由网元SDH1、SDH2、SDH3组
6、成二纤单向通道保护环的网络结构。2. 业务介绍：实现SDH1的第1、2个2M和SDH3的第1、2个2M互通，在SDH2网元进行业务穿通，当网元间任意1对纤缆断开通信仍然正常。必作4 SDH链型组网配置实验 通过本实验了解2M业务在链型组网数据配置。通信网络中所有节点相互串接如链状，并且首位两个节点之间不直接相连。为了使两个非相邻节点之间完成业务连接，网上介于这两个节点之间的所有节点都应该配合完成同一业务的连接。选作算法与流程图1、软硬件环境的使用及利用 Task 控制 LEDLeds 组件中提供的函数Leds.get() 提取当前 Led的状态。(bit0=led0, bit1=led1, b
7、it2=led2)整体LED控制 Leds.set(uint8_t) 将 Led的状态设定为输入的值。 (bit0=led0, bit1=led1, bit2=led2)红色 LEDLeds.led0On() 打开红色 LED。Leds.led0Off() 关闭红色 LED。Leds.led0Toggle() 将红色 LED变更为与当前状态相反的状态。(通常用于 LED闪烁时) 绿色 LEDLeds.led1On() 打开绿色 LED。Leds.led1Off() 关闭绿色 LED。Leds.led1Toggle() 将绿色 LED变更为与当前状态相反的状态。(通常用于 LED闪烁时)黄色 L
8、EDLeds.led2On() 打开黄色 LED。Leds.led2Off() 关闭黄色 LED。Leds.led2Toggle() 将 Y黄色 LED变更为与当前状态相反的状态。(通常用于 LED闪烁时)理解节点的 LED 控制，尝试通过创建例题程序，控制节点的 LED 运行。完成利用 Timer 的 LED 控制。2、Zigbee 通信程序编程实验事件驱动的传感器数据获取为了演示事件驱动的传感器数据获取，这里选用简单的传感器应用示例程序 Sense，它从传感器主板的光传感器获取光强度值，并将其低三位值显示在节点的发光二极管。该应用程序位于 apps/Sense 目录，配置文件为Sense.
9、nc，实现模块文件为 SenseM.nc。跟前面的例子一样，在D:ProgramFilesasdcygwinopttinyos-1.xappsSense目录下输入命令：make mica install这条命令完成编译应用程序，并安装到传感器节点。本实验中需要将一个带有光传感器的传感器板连接到节点。例如 Mica2传感器主板使用 51针的连接头。传感器主板的类型可以在 ncc的命令行上使用“-board”选项来选择。在Mica2节点上，缺省的传感器类型为 micasb。TinyOS支持的所有传感器板都在 tos/sensorboards目录下，每个目录对应一种型号，目录名称与主板名称相一致。这
10、里 ADC将光传感器获取的大样本数据转化为 10位的数字，表示当节点在光亮处时 LED关掉，在黑暗中 LED则发亮，因而将该数据的高三位求反。在SenseM.nc的函数 ADC.dataReady()中有如下语句：“display(7 - (data 7) ”，就是为了实现这个用途。发送与接受消息这个实验是对传感器节点编写“CntToLedsAndRfm”程序，它通过无线方式传输计数器的数值，假设命名为“节点 1”。对另外一个传感器节点编写“RfmToLeds”程序，这个节点负责以 LED显示所接收到的计数器数值，假设命名为“节点 2”。实验步骤如下：(1) 将网络节点 Mica2通过串口与
11、MIB510编程板相连。(2) 打开 Cygwin窗口，输入下面的命令：cd /opt/tinyos-1.x/apps/CntToLedsAndRfm(3) 输入编译命令：make mica2 install这时我们可以看到节点 2上的 LED会显示 3位的二进制计数器，当然这也是节点 1通过无线发送的数据结果。(4) 关闭节点 1的电源，将另外的其它一个节点与编程板相连，假设这个节点命名为“节点 3”。输入下面命令：cd /opt/tinyos-1.x/apps/RfmToLeds(5) 输入下面命令：make mica2 install.2(6) 打开节点 1和节点 3，这时我们可以看到节
12、点 1通过无线发送计数器的数据，节点 3在它的 LED上显示所接收到的计数值。3、光电接口参数测试实验光接口功率测量测试准备：测试前一定要保证光纤连接头清洁，连接良好，包括光板拉手条上法兰盘的连接、清洁；事先测试尾纤的衰耗；单模和多模光接口应使用不同的尾纤。测试尾纤应根据接口形状选用 FC/PC（圆头）或 SC/PC（方头）连接头的尾纤。本演示采用 FC/PC圆头尾纤连接。1. 发送光功率测试发光功率测试如右图所示，测试操作如下：（1）光功率计设置在被测波长上。（2）选择连接本站光接口输出端的尾纤（标记为 ） 。（3）将此尾纤的另一端连接光功率计的测试输入口，待接收光功率稳定后，读出光功率值，
13、即为该光接口板的发送光功率。本测试实验实际 ODF侧连接图如下：ODF架上 2、4、6、8、10、12 端口为光口输出端。光端口号12 4 8 2 6 10光功率光接口灵敏度测试1. 准备测试仪器：2M误码仪一台、固定光衰减器若干、光功率计一台。2. 测试方法：如下图所示，在自环光路中逐个串接光衰减器， ，然后用自环线把 2M误码仪串接在一个 2M电接口的收发端（如果连接了 DDF架，就在 DDF架侧进行串接）。连接图如下：光接受端11 3 7 1 5 9灵敏度4、SDH 光传输点对点 2M业务采用点对点组网方式时，需要两套 SDH设备。以上实验均以上下 2M业务为主。实际连接图如下：点对点传
14、输实验本实验要求:在 TM1的 PL1 2M板的 14端口和 TM2的 PL1 2M板的 14端口之间之间有 2M业务连通。5、SDH 光传输环形 2M业务（单向通道保护环）本例采用环型的组网方式介绍 2M业务的配置方法，EB 通信软件实现（教学） 。EB通信软件实现（1）做本实验之前，参与实验的学生应对 SDH的原理技术、命令行有比较深刻的了解和认识。 （2）参与本实验的学生已对 EB通信软件有了较深入的了解并已具备熟练掌握其使用操作。 （用户名：1 或 szhw；密码：nesoft ）登入设备进行二纤单向通道保护环 2M业务功能的配置实现。 数据配置准备：SDH1配置：见程序清单SDH2配
15、置：见程序清单SDH3配置：见程序清单通过 EB平台对 SDH进行配置（注：老师先启动 SDH服务器的验证模式） ，学生已对 EB通信软件的操作使用非常熟练，将已编辑好的文本文件进行批处理。主要操作如下所示：a. 通过 EB软件已成功登入 SDH网元，并已成功占用席位，将已准备好的配置文件导入网元设备，批处理成功后可查阅执行过程中无错误提示及网元状态为“running”。如下所示：b. 通过 EB软件已成功登入 SDH网元，并已成功占用席位，将已准备好的配置文件导入网元设备，批处理成功后可查阅执行过程中无错误提示及网元状态为“running”。如下所示：c. 通过 EB软件已成功登入 SDH网
16、元，并已成功占用席位，将已准备好的配置文件导入网元设备，批处理成功后可查阅执行过程中无错误提示及网元状态为“running”。如下所示：以上配置完成后，根据组网图连接好物理链路就可以对数据进行验证了。实验验证通过 EB通信软件完成实验数据的配置操作后，方可进行实验结果的测试验证。可采用与程控出局对接，即正常实现出局通信。其程控及光传输平台 2M端口分布如下所示：与程控出局对接：前提条件：已成功实现程控局的出局业务配置。方法：将程控局出局的对应 2M端口与光传输平台的对应 2M端口（端口由数据配置而定）进行连接即可实现出局业务。本例：如程控出局业务采用第 1、2 个 2M端口，将其第 1个 2M
17、端口与光传输平台网元 SDH1的第 2个 2M端口进行连接，将其第 2个 2M端口与光传输平台网元SDH3的第 2个 2M端口进行连接即可（程控出局通信正常即可） 。程序清单1、软硬件环境的使用及利用 Task 控制 LEDBlink.nc1: configuration Blink 2: 3: implementation 4: components MainC, BlinkM, LedsC, BusyWaitMicroC;5: BlinkM.Boot - MainC;6: BlinkM.Leds - LedsC;7: BlinkM.BusyWait -BusyWaitMicroC;8: 备
18、注：4:components 后是使用的模块，有 MainC、BlinkM 以及用于控制 LED的组件 LedsC及提供延迟功能的 BusyWaitMicroC5:在 TinyOS2.X中通过 Boot接口与 MainC模块连接。MainC 组件及 TinyOS的相关设点结束后，通过 Boot的 Booted事件开始程序 6: 连接模块 BlinkM的接口 Leds和下层组件 LedsC的接口 Leds7: 为了提供以 us为单位延迟时间的BusyWait接口，连接 BusyWaitMicroC组件BlinkM.nc1: module BlinkM 2: uses 3: interface B
19、oot;4: interface Leds;5: interface BusyWait;6: 7: 8: implementation 9: task void led_task(); 10: event void Boot.booted() 11: post led_task(); 12: 备注：26:Module 文件中，通过 uses声明的接口，有通知程序开始的 Boot接口，控制 LED的 Leds接口，提供延迟时间的 BusyWait接口。BusyWait 的内的内容中，TMicro 意味着时间单位以 us为单位，设定的时间变量类型为uint16_t。9:为了声明想要通过 Task运
20、行的特征函数，需在函数前添加关键词task，第 9行中的 led_task在第 13行被定义。1012 :如果 TinyOS初始化完毕，根据 MainC 组件，Boot.booted()函数被调用。在该函数中，为了调用第 9行的 Task函数，而使用了关键词 post。如果 booted函数结束，依靠调度程序，led_task() Task 函数被调用。BlinkM.nc13: task void led_task()14: int i;15: for(i=0; i; /初始化所有系统:cfg-set-nepara:nename=“1-test“:device=sbs622:bp_type=t
21、ype3:gne=true; /网元设备属性/注意：如果有 SS11PL1板，bp_type 只能为 type2。:cfg-create-lgcsys:sys1 /创建逻辑系统:cfg-set-sysname:“sys1“;/逻辑系统名称:cfg-create-board:1,pl1:9,gtc:11,sll:15,stg:18,ohp2; /创建板位:cfg-set-gtcpara:work_mode=main; /配置逻辑设备交叉板:cfg-set-xcmap:xlwork,9,gtc; /定义 9号板位 GTC为主用:cfg-set-xcmap:xlbak,10,gtc; /定义 10号
22、板位 GTC为备用:cfg-set-stgpara:sync=intr: syncclass=intr; /配置时钟跟踪从属关系:cfg-set-stgbackup:15,stg,work; /定义 15号板位 STG为主用:cfg-set-ohppara:tel1=101; /配置电话号码:cfg-set-ohppara:meet=999:reqt=9:dial=dtmf; /配置公务电话号码:cfg-set-ohppara:rax=sys1; /允许通话逻辑系统:cfg-set-gutumap:gw1,11,sl1,0; /逻辑设备到物理设备的映射:cfg-set-gutumap:t1,1
23、,pl,0;:cfg-set-tupara:tu1,1 / 配置支路板属性:cfg-set-attrib:155:2f:bi:nopr:line:tm; /配置逻辑设备属性:cfg-init-slot; /初始化业务/1站到 2站的业务 :cfg-create-vc12:sys1,ge1,1 /配置业务:cfg-create-vc12:sys1,t1,1:cfg-checkout; /配置校验下发:cfg-get-nestate; /查看网元是否进入正常运行态将以上命令行编辑成一个文本文件：如附件 tm1.txt Tm1.txtTM2配置：#2:login:1,“nesoft“ /登陆 ID号
24、为 2的网元:per-set-endtime:15m /停止性能监视:cfg-init; /初始化所有系统:cfg-set-nepara:nename=“3-test“:device=sbs622:bp_type=type3:gne=false; /网元设备属性/注意：如果有 SS11PL1板，bp_type 只能为 type2。:cfg-create-lgcsys:sys1; /创建逻辑系统:cfg-set-sysname:“sys“; /逻辑系统名称:cfg-create-board:1,pl1:9,gtc:11,sl1:15,stg:18,ohp2; /创建板位:cfg-set-gtcp
25、ara:work_mode=main; /配置逻辑设备交叉板:cfg-set-xcmap:xlwork,9,gtc; /定义 9号板位 GTC为主用:cfg-set-stgpara:sync=w1s8k:syncclass=w1s8k /配置时钟跟踪从属关系:cfg-set-stgbackup:15,stg,work; /定义 15号板位 STG为主用:cfg-set-ohppara:tel1=102; /配置电话号码:cfg-set-ohppara:meet=999:reqt=9:dial=dtmf; /配置公务电话号码:cfg-set-ohppara:rax=sys1; /允许通话逻辑系统
26、:cfg-set-gutumap:gw1,11,sl1,0; /逻辑设备到物理设备的映射:cfg-set-gutumap:t1,1,pl1,0;:cfg-set-tupara:tu1,1 / 配置支路板属性:cfg-set-attrib:155:2f:bi:nopr:line:tm; /配置逻辑设备属性:cfg-init-slot; /初始化业务/2站到 1站的业务:cfg-create-vc12:sys1,ge1,1 /配置业务:cfg-create-vc12:sys1,t1,5 /配置校验下发:cfg-get-nestate; /查看网元是否进入正常运行态:dbms-backup-all:
27、fdb0;:dbms-backup-all:fdb1;本实验中，依次用 Optix Navigator运行 tm1.txt和 tm2.txt两个文本文件。5、SDH 光传输环形 2M业务（单向通道保护环）SDH1配置：#1:login:“szhw“,“nesoft“;:cfg-init-all;:cfg-set-devicetype:OptiXOSN2000,SubrackI; :cfg-set-nename:64,“SDH1“;:cfg-add-board:1,la1:2,etfs8:4,pl1:5,eft0:6,sd4:7,xcs:14,piu:15,piu:18,aux:19,sti:2
28、7,osb4a;:cfg-set-telnum:18,1,101; :cfg-set-meetnum:18,999; :cfg-set-lineused:18,6,1,1;:cfg-set-lineused:18,6,2,1; :cfg-set-meetlineused:18,6,1,1;:cfg-set-meetlineused:18,6,2,1;:cfg-set-synclass:7,1,0xf101;:cfg-add-sncppg:1:cfg-set-sncpbdmap:1:cfg-set-sncpbdmap:1:cfg-add-xc:0,4,1 :cfg-add-xc:0,4,1:cf
29、g-verify;:cfg-get-nestate;:logout;SDH2配置：#2:login:“szhw“,“nesoft“;:cfg-init-all;:cfg-set-devicetype:OptiXM1000V300,subrackI; :cfg-set-nename:64,“SDH2“;:cfg-add-board:3,eft:5,oi4d:6,sp2d:11,scc:12,xc:13,stg:14,eow;:cfg-set-telnum:14,1,102; :cfg-set-meetnum:14,999; :cfg-set-lineused:14,5,1,used; :cfg-
30、set-lineused:14,5,2,used; :cfg-set-meetlineused:14,5,1,used; :cfg-set-meetlineused:14,5,2,used; :cfg-set-synclass:13,2,0x0501,0xf101;:cfg-add-xc:0,5,1,1,1:cfg-add-xc:0,5,2,1,1:cfg-verify;:cfg-get-nestate;:logout;SDH3配置：#3:login:“szhw“,“nesoft“;:cfg-init-all;:cfg-set-devicetype:OptiXM1000V300,subrack
31、I; :cfg-set-nename:64,“SDH3“;:cfg-add-board:3,eft:5,oi4d:6,sp2d:11,scc:12,xc:13,stg:14,eow;:cfg-set-telnum:14,1,103; :cfg-set-meetnum:14,999; :cfg-set-lineused:14,5,1,used;:cfg-set-lineused:14,5,2,used; :cfg-set-meetlineused:14,5,1,used;:cfg-set-meetlineused:14,5,2,used;:cfg-set-synclass:13,2,0x0501
32、,0xf101;:cfg-add-sncppg:1:cfg-set-sncpbdmap:1:cfg-set-sncpbdmap:1:cfg-add-xc:0,6,1:cfg-add-xc:0,6,1:cfg-verify;:cfg-get-nestate;:logout;注：将以上命令行编辑成文本文件，将可进行批处理操作。运行结果1、软硬件环境的使用及利用 Task 控制 LED通过实践操作，将会看到韩伯节点的 Yellow LED被打开，每隔 30ms Green LED进行 on/off变换。2、Zigbee 通信程序编程实验在TinyOS上编程实现了事件驱动的传感器数据的获取以及发送与接
33、受消息。3、光电接口参数测试实验光接口功率测量光端口号 12 4 8 2 6 10光功率 11 12 14 16 15 14光接口灵敏度测试光接受端 11 3 7 1 5 9灵敏度 -6 -10 -8 -12 -20 -174、SDH 光传输点对点 2M业务两个 SDH网元运行之后，分别将 TM1、TM2 的 2M口如下图连接：用误码仪测试误码，正常情况下，5 分钟内误码应为 0,5、SDH 光传输环形 2M业务（单向通道保护环）无调试分析和体会此次通信专业通信网以用综合实践内容包括光通信技术、传感器网络、物联网相关应用课程，这些课程都具有很强的实践性。传输网络主要由传输设备和网络节点设备构成
34、。传输设备既可以是光缆线路系统，也可以是微波或卫星系统；网络节点既可以是只有复用功能的简单节点，也可以是具有传输、复用、交叉连接和交换功能的复杂节点。为了实现全球统一电信网络的最终目标，必须统一网络节点间的接口网络节点接口（NNI），SDH传输技术正是在此基础上，由一些基本的SDH网络单元组成，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接。这些课程都具有很强的实践性。在本次实践当中让我感触最深的便是遭遇的问题太多，书上的理论知识没有充分的掌握。当遇到实际问题时，我们要认真思考，翻阅了资料，寻求老师和同学们的帮助，用所学的知识，一步步探索，培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结
35、合。此次实践让我更好地掌握了无线传感器网络通信技术、SDH技术的基本原理和基本方法，更多的是培养了我的学习和动手能力，这在以后的工作和生活当中将会有很大的帮助。查阅资料目录1 黄玉兰. 物联网概论.人民邮电出版社,2011. 2 徐勇军主编.物联网实验教程.机械工业出版社，2011 年 5月.3 宁焕生编著.RFID 与物联网:射频、中间件、解析与服务.电子工业出版社，2008 年 2月.4 张春江等.物联网技术与应用.人民邮电出版社，2011 年 1月.5 崔逊学，左从菊编著.无线传感器网络简明教程.清华大学出版社，2009年 7月.6 方志豪，朱秋萍，方锐编著.光纤通信原理与应用.电子工业出版社，2013年 2月.
