View on GitHub

ITMO-PE

My study notes about Program Engineering at University ITMO

MainPage/Computer Network/DZ

Университет ИТМО
Факультет ФПИ и КТ







Отчёт по лабораторной работе 1

«Компьютерные сети»











Студент: Чжоу Хунсян
Группа: P33131
Преподаватель:


Санкт-Петербург 2024


Этап 1. Формирование сообщения

Таблица 1

Символ Код Символ Код Символ Код Символ Код Символ Код
А С0 Р D0 а Е0 р F0 пробел 20
Б С1 С D1 б Е1 с F1 , 2С
В С2 Т D2 в Е2 т F2 . 2Е
Г СЗ У D3 г ЕЗ у F3 0 30
Д С4 Ф D4 д Е4 ф F4 1 31
Е С5 Х D5 е Е5 х F5 2 32
Ж С6 Ц D6 ж Е6 ц F6 3 33
З С7 Ч D7 з Е7 ч F7 4 34
И С8 Ш D8 и Е8 ш F8 5 35
Й С9 Щ D9 й Е9 щ F9 6 36
К СА Б DA к ЕА ь FA 7 37
Л СВ Ы DB л ЕВ ы FB 8 38
М СС Ъ DC м ЕС ъ FC 9 39
Н CD Э DD н ED э FD    
О СЕ Ю DE о ЕЕ ю FE    
П CF Я DF п EF я FF    

Исходное сообщение:

Чжоу Х.

В шестнадцатеричном коде:

D7 Е6 ЕЕ F3 20 D5 2Е

В двоичном коде:

1101 0111 1110 0110 1110 1110 1111 0011 0010 0000 1101 0101 0011 0000

Длина сообщения: 7 байта (56 бит)

Пропускная способность канала связи $C = 1$ Гбит/c

Этап 2. Физическое кодирование исходного сообщения

M2 - Манчестерский код

Базовая частота: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_0 = C = 1000$ МГц

Верхняя граница частот: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 1000$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 500$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 = 750$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (54f_0 + 58f_0 / 2) / 112 \approx 741.07$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н = 6500$ МГц

Полоса пропускания: $F = 6500$ МГц

NRZ - Потенциальный код без возврата к нулю

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 12t, t = \frac{1}{12C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} \approx 83.33$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 \approx 291.66$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (16f_0 + 16f_0 / 2 + 9f_0/3 + 4f_0/4 + 5f_0/5 + 6f_0/6) / 56 \approx 267.86$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н \approx 3416.67$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3420$ МГц

AMI - Биполярное кодирование с чередующейся инверсией

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 10t, t = \frac{1}{10C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 100$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 = 300$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (43f_0 + 8f_0 / 2 + 5f_0/5) / 56 \approx 428.57$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н \approx 3400$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3400$ МГц

Этап 3. Логическое(избыточное) кодирование исходного сообщения

4B 5B Значение
0000 11110 0
0001 01001 1
0010 10100 2
0011 10101 3
0100 01010 4
0101 01011 5
0110 01110 6
0111 01111 7
1000 10010 8
1001 10011 9
1010 10110 A
1011 10111 B
1100 11010 C
1101 11011 D
1110 11100 E
1111 11101 F

Исходное сообщение в двоичном коде:

1101 0111 1110 0110 1110 1110 1111 0011 0010 0000 1101 0101 0011 0000

Сообщение закодированное при помощи 4B/5B:

11011 01111 11100 01110 11100 11100 11101 10101 10100 11110 11011 01011 10100 11100

16-ый код сообщения полученного при помощи 4B/5B:

36FE3B9CED69EDAE9C

Длина сообщения полученного при помощи 4B/5B: $8.75$ байт ($70$ бит)

Избыточность: $0.25$

M2 - Манчестерский код

Базовая частота: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_0 = C = 1000$ МГц

Верхняя граница частот: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 1000$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 500$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 = 750$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (70f_0 + 70f_0 / 2) / 140 = 750$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н = 6500$ МГц

Полоса пропускания: $F = 6500$ МГц

NRZ - Потенциальный код без возврата к нулю

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 14t, t = \frac{1}{14C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} \approx 71.43$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 \approx 285.71$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (16f_0 + 22f_0 / 2 + 21f_0/3 + 4f_0/4 + 7f_0/7) / 70 \approx 257.14$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н \approx 3428.57$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3430$ МГц

AMI - Биполярное кодирование с чередующейся инверсией

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 6t, t = \frac{1}{6C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} \approx 166.67$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 \approx 333.33$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (57f_0 + 10f_0/2 + 3f_0/3) / 70 = 450$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н \approx 3333.33$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3330$ МГц

Этап 4. Скремблирование исходного сообщения

Полином скремблирования: $B[i]=AiBi-7B[i-9]$

Сообщение закодированное при помощи скремблирования:

11010110001000011011110101010111001001010000110110110011 (56 bits)

16-ый код сообщения полученного при помощи скремблирования:

D621BD57250DB3

Длина сообщения полученного при помощи скремблирования: $7$ байт ($56$ бит)

M2 - Манчестерский код

Базовая частота: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_0 = C = 1000$ МГц

Верхняя граница частот: $T = t, t = \frac{1}{C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 1000$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 500$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 = 750$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (48f_0 + 64f_0 / 2) / 112 \approx 714.29$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н = 6500$ МГц

Полоса пропускания: $F = 6500$ МГц

NRZ - Потенциальный код без возврата к нулю

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 8t, t = \frac{1}{8C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 125$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 = 312.5$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (18f_0 + 20f_0 / 2 + 6f_0/3 + 12f_0/4) / 56 \approx 294.64$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н = 3375$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3380$ МГц

AMI - Биполярное кодирование с чередующейся инверсией

Базовая частота: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_0 = C = 500$ МГц

Верхняя граница частот: $T = 2t, t = \frac{1}{2C} \rightarrow f_в = \frac{1}{T} = C = 500$ МГц

Нижняя граница частот: $T = 8t, t = \frac{1}{8C} \rightarrow f_н = \frac{1}{T} = 125$ МГц

Середина спектра: $f_{1/2} = (f_н + f_в) / 2 312.5$ МГц

Средняя частота: $f_{ср} = (39f_0 + 6f_0/2 + 3f_0/3 + 8f_0/4) / 56 \approx 401.79$ МГц

Ширина спектра сигнала: $S = 7 * f_в − f_н = 3375$ МГц

Полоса пропускания: $F = 3380$ МГц

Этап 5. Сравнительный анализ результатов кодирования

Метод            
M2 1000 500 750 741.07 6500 6500
Избыточное 4B/5B 1000 500 750 750 6500 6500
Скремблир ование 1000 500 750 714.29 6500 6500
             
Метод            
NRZ 500 83.33 291.66 267.86 3416.67 3420
Избыточное 4B/5B 500 71.43 285.71 257.14 3428.57 3430
Скремблир ование 500 125 312.5 294.64 3375 3380
             
Метод            
AMI 500 100 300 428.57 3400 3400
Избыточное 4B/5B 500 166.67 333.33 450 3333.33 3330
Скремблир ование 500 125 312.5 401.79 3375 3380

Этап 6. Определение минимальной полосы пропускания идеального канала связи

Исходное сообщение:

36 FE 3B = 0011 0110 1111 1110 0011 1011
= \3BFE36

Этап 7. Скриншоты работы приложения

NRZ

RZ

AMI

Manchester

Этап 8. Результаты исследований