一、任务
设计并制作一个基于互联网的信号传输系统。如图 1 所示。
二、要求
1. 基本要求
（1） 配置一个由 3 个通用百兆/千兆以太网交换机级联的局域网，模拟一个互联网。交换机采用通用成品，端口数 4~24 个，接口为 RJ45 标准接口，采用 1 米网线连接，级联个数及端口可任意变换。交换机采用通用默认配置，并可以被测试现场提供的通用交换机替换。
（2） 制作三个网络终端 A、B 和 C。A 和 B 两个终端用于信号的采集，C终端用于信号的再生输出。网络终端 IP 地址自定。A 和 B 两个终端可以独立实时采集两路不相关的周期性任意波信号，其采样率不低于10MS/s，采样位数不低于 8 位。被采集信号为交流信号，峰峰值范围为 1V~5V。信号源 1 和 2 采用两台成品任意波信号发生器，无需制作。在 C 终端可以通过手动设置选择，再生 A 或 B 终端采集的信号。C终端信号输出端输出电阻和负载均为 50 欧姆。负载电阻需裸露便于观察测量。
（3） C 终端再生信号与采集端被采信号相比，波形无明显失真。其幅度相对误差的绝对值不大于 5%，周期相对误差的绝对值不大于 10%。
2. 发挥部分
（1） C 终端再增加一个信号输出端，输出电阻和负载均为 50 欧姆。可同时再生输出 A 和 B 两个终端采集的信号。
（2） 在 C 终端同时再生输出 A 和 B 两个终端采集信号的条件下，通过对传输网络时延的测量及补偿，实现再生信号与原信号相位同步。两信号周期最大同步误差时间（含抖动）不大于 10 微秒。
（3） 通过改变交换机级联个数或网线长度改变网络时延， C 终端能够自动测量及补偿时延时间，实现再生信号与原信号相位的快速同步。从网线连通开始，到两信号周期最大同步误差时间（含抖动）不大于 10微秒为止，时间不大于 5 秒。
（4） 其他。
三、说明
（1） A、B 和 C 三个终端可以基于任何嵌入式系统制作，但不得采用台式或笔记本电脑。A、B 和 C 需采用独立直流电源供电。
（2） A 和 B 与 C 之间仅通过所搭建的局域网连接，不得使用其他连线及无线通信装置。
（3） 测试时，局域网中以太网交换机级联的个数可以在 1-3 个间任意指定。连接网线长度可以在 1~50 米间任意指定。
（4） 测试还原信号与被采集信号的波形失真及同步状况，可采用一台双通道示波器，一个通道观察被采集信号，并作为同步触发源，同时用另一个通道观察还原信号。
一、任务概述
设计一个模拟互联网的信号传播系统，使信号源通过A、B终端传输并最终在C终端进行信号再生。系统通过交换机连接，实现多台设备的互联互通。
二、系统组成
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硬件组件
- 信号源1和2：提供输入信号。
- A、B、C终端：用于信号传输和再生。
- 交换机：采用4~24个端口，RJ45标准接口，1米网线连接。
- 模拟互联网：连接A、B、C终端的网络。
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软件配置
- 配置三个具有IPv4/IPv6兼容的终端，实现局域网和互联网连接。
- 确保各终端独立获取IP地址，A、B终端可以独立采集异步信号。
三、基本要求
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网络配置和连接
- 使用通用协议配置交换机，确保信号快速稳定传输。
- RJ45标准接口确保可靠连接，信号源与终端间的连接通过1米网线完成。
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信号传输
- 信号源传输的信号应为交流信号，峰值在1V ~ 5V之间。
- 终端C通过程序设置选择A或B的信号源并再生数据信号，终端A和B需处理不同频率信号。
- 终端C接收信号与来源的信号相比较，测量误差应低于5%。
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时延控制和同步性
- 交换机端口数和链路长度可变，确保信号传播延时和时差控制在10微秒内。
- 测试信号同步性及无损失情况下，再生信号与源信号峰值误差不超过10%。
四、操作步骤
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配置和连接硬件
- 按照图示连接各个硬件组件，确保网络电缆和端口连接正确。
- 启动交换机并配置其网络参数，确保各终端正确分配IP地址。
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信号发送及接收
- 在信号源处设置交流信号并启动传输，观察终端A和B的信号接收。
- 在终端C通过软件选择信号源，比较再生信号和原始信号的差异。
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调试与测试
- 调节交换机的端口和链路，观察信号延迟和时差，以确保系统稳定。
- 进行多次测试确保各项指标在设计要求范围内，调整必要配置以优化性能。
五、维护注意事项
- 定期检查硬件连接，避免松动或老化。
- 定期更新软件配置和固件，避免安全隐患。
- 在运行过程中，监测信号传输质量，及时处理异常情况。
本题目考察的知识点
该项目设计主要考察以下知识点：网络通信基础、硬件配置和信号处理技术。首先，通过配置交换机和网络参数，实现终端设备的互联互通，检验网络通信理论和实操能力。其次，在硬件层面上，如何利用信号源以及终端设备进行信号的采集、传输和再生，涉及硬件开发、信号处理与分析。此外，项目中要求低延迟和高同步性，考察了复杂系统时延控制和同步信号传输的能力。最终，通过比较再生信号与原始信号的误差，检验信号完整性与准确性。
