谢希仁计算机网络课后答案.pdf

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1、1章答案计算机网络向用户可以提供哪些服务？答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，即：(1)连通性。所谓连通性，就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样.如传真、电子邮件(E-mail)、电子数据交换(EDI)、电子公告牌(BBS)、远程登录(Telnet)与信息浏览等服务；(2)共享。所谓共享是指资源共享，资源共享的含义是多方面的，可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。试简述分组交换的要点。答：分组交换是报文交换的一种改进，分组交换采用存储转发技术。在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。每一个数据段前面添加上首部构成

2、分组。分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。最 后,在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。分组交换的优点有高效、迅速、可靠。分组交换的缺点是分组在各节点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部也造成了一定的开销。试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。答：(1 )电路交换电路交换中，整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送，适用于连续传送大量数据。优点其优点是数据传输可靠、迅 速，数据不会丢失且保持原来的序列。缺点缺点是电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说长。电路交换连

3、接建立后，信道利用率低。电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。(2)报文交换报文交换中，整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。优点其优点是采用了存储转发技术，线路使用率高。报文交换不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。缺点缺点是不能满足实时或交互式通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。(3)分组交换分组交换中，单个分组(这只是整个报文的一部分)传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。优点其优点是分组动态分配带宽，且对网络逐段占用，提高通信线路使用效率；分组独立选择路由，使结

4、点之间数据交换比较灵活；分组大大压缩结点所需的存储容量，也缩短了网络延时；较短的分组相比较长的报文可大大减少差错的产生，提高传输可靠性。缺点缺点是分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延；当网络通信量过大时，这种时延也可能会很大；同时，各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。三者的比较：若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。为什么说因特网是自印刷术以来

5、人类通信方面最大的变革？答：我们知道，21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络，因为网络能够提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。它正在改变着我们工作和生活的各个方面，加速了全球信息革命的进程，现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。因此，可以说因特网是人类自印刷术发明以来在通信方面最大的变革。因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。答：因特网的发展大致分为3个阶段：第一阶段是从单个网络ARPANET

6、向互联网发展的过程。1969年美国国防部创建的第一个分组交换网ARPANET最初只是一个单个的分组交换网(并不是一个互连的网络)。1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，在1983至1984年间，因特网形成；第二阶段是3级结构的因特网。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。从1985年起，美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)就围绕六个大型计算机中心建设计算机网络，即国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网(或企业网)；第三阶段是多层次ISP结构的因特网.第三阶段的特点是逐渐形成了多层次IS

7、P结构的因特网.大致将因特网分为以下五个接入级：第一级是网络接入点NAP；第二级是由多个公司经营的国家主干网；第三级是地区ISP(商用的、国家的)；第四级是本地ISP；第五级是校园网、企业或家庭PC机上网用户。简述因特网标准制定的几个阶段.答：因特网标准的制定包括4个阶段：(1)因特网草案(Intenet Draft),在这个阶段还不是RFC文档；(2)建议标准(Proposed Standard),从这个阶段开始就成为RFC文档；(3)草案标准(Draft Standard)；(4)因特网标准(Internet Standard).因特网草案的有效期只有六个月。只有到了建议标准阶段才以RFC

8、文档形式发表。本书的许多内容都注明其相关的RFC文档号便于读者查阅。小写和大写开头的英文名字internet和Internet在意思上有何重要区别？答：以小写字母i开始的internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的；以大写字母I开始的Internet(因特网)则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET.区别：后者实际上是前者的双向应用。计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？答

9、：(1 )从网络的作用范围进行分类局域网LAN(Loca1 Area Network),局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(速率在10 Mb/s以上)，但地理上局限在较小的发网内(如1 km左右).在局域网发展的初期，一个学校或工厂往往只拥有一个局域网，但现在局域网已得到非常广泛地使用，一个学校或企业大都拥有许多个互连的局域网；城域网MAN(Metropolitan Area Network),城域网的作用范围一般是一个城市,可跨越几个街区甚至整个的城市，其作用距离约为5 50 km。城域网可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连；广域网WA

10、N(Wide Area Network),广域网的作用范围几十到几千公里，因而有时也称为远程网。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离(如跨越不同的国家)运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量；个人区域网PAN(Personal Area Network).个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备(如便携式电脑等)用无线技术连接起来的网络，因 此，也常称为无线个人区域网WPAN(WirelessPAN),其范围大约在10 m左右.(2)从网络的使用者进行分类公用网(Public Network).电信公司(国有或私有)出资建造的

11、大型网络；专用网(Private Network)。某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位以外的人提供服务.(3)用来把用户接入到因特网的网络这种网络就是接入网AN(Access Network),又称本地接入网或居民接入网。这是一类匕瞅特殊的计算机网络，他本身既不属于因特网的核心部分，也不属于因特网的边缘部分。(4)从网络的交换功能来看可以分为：电路交换：建立连接、传输数据、释放资源。报文交换：整个报文整体传送到相邻节点，全部存储下来查找转发表并转发。分组交换：单个报文传送到相邻结点，全部存储下来查找转发表并转发。混合交换：混合以上多种交换方式。计算机网络中的主

12、干网和本地接入网的主要区别是什么？答：计算机网络中的主干网和本地接入网的主要区别是：主 干网：分布式，其中任何一个节点都至少和其他两个节点直接相连。它的设施共享；高度综合集成，可应付高密度的业务量需求；工作在可控环境；使用率高；技术演进迅速，以软件为主；成本逐渐下降。本地接入网：集中式，所有的信息流必须经过中央处理设备，从中央交换节点向外辐射，用于把用户接入因特网的网络。设施专用，且分散独立；接入业务种类多，业务量密度低；线路施工难度大，设备运行环境恶劣；使用率低；技术演进迟缓，以硬件为主；网径大小不一，成本与用户有关。试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共X(bit).从源点到

13、终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s),数据率为b(b/s).在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为P(bit),且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？(提 示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。)答：时延=发送时延+传播时延-处理时延+排队时延发送时延-数据块长度(bit)/发送速率(b/s)传播时延-信道长度(m)/信号在信道上的传播速率(m/s)线路交换时延：kd+x/b+s；分组交换时延：k d+(x/p)(p/b)+(k-l)(p/b)；其 中(k-l)(p/b)表示k段传输中，有(k-l)次的储存转发延

14、迟。当s(k-1)(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当xp,相反。II.在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。通信的两端共经过k段链路。链路的数据率为b(b/s)，但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计。若打算使总的时延最小，问分组的数据部分长度P应取为多大？(提 示：参考图1-12的分组交换部分，观察总的时延由哪几部分组成。)答：忽略排队时间和传播时延，分组交换总时延=发送时延，共有x/p个分组，每个分组长度(”)，故口 x*p-h 1-1p b b求D对P的

15、导数-xh-1bpr b令D，(p)=O,解 得：p=-I)因特网的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么？它们的工作方式各有什么特点？答：边缘部分是由所有连接在因特网上的主机组成。它由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或衩濒）和资源共享，其工作方式为客户/服务器方式和对等连接方式。处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。核心部分是由大量网络和连接这些网络的路由器组成。它为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）,其工作方式为电路交换、分组交换和报文交换。网络核心部分是因特网中最复杂的部分，因

16、为网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任 可一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。客户/服务器方式与对等通信方式的主要区别是什么？有没有相同的地方？答：客户/服务器方式与对等通信方式的主要区别如表1-2所示。表1-2客户/服务器方式与对等通信方式的区别区别客户服分器方式对等通信方式处理请求一点对多点点对点服务器有一个总是打开的主机称为服务器没布 个总是打开的主机称为服务器服务请求方与提供方客户是服务请求方,服务器是服务提供方任意一对主机称为对等方,不作区分】p地址具有固定、周知的1P地址参与的 机IP地址是可以改变的相 同点：对等通信方式（P

17、2P）本质是客户/服务器方式，实际上是客户/服务器方式双向应用。计算机网络有哪些常用的性能指标？答：计算机网络常用的性能指标包括：速 率：网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数据率（Data rate）或比特率（Bit rate）.带 宽：在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。吞吐量：吞吐量（Throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。时延（发送时延、传播时延、处理时延、排队时延）：时延（Delay或Latency）

18、是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和，即总时延=发送时延+传播时延十处理时延+排队时延。时延带宽积：传播时延和带宽的乘积。往返时间RTT：它表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方收到数据后便立即发送确认），总共经历的时间.利 用率：信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。假定网络的利用率到达了9 0%。试估算一下现在的网络时延是它的最小值的多少倍？答：根据利用率公式，可得DD-3”0.9 伉10所

19、 以，现在的网络时延是它的最小值的1 0倍。计算机通信网有哪些非性能特征？非性能特征与性能指标有什么区别？答：计算机通信网的非性能特征包括：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展和可升级性、易于管理和维护等方面。非性能特征与性能指标的区别：性能指标和非性能特征分别从定量和定性两个不同的角度来描述计算机通信网络的特征。非性能指标对于计算机通信网来说同样重要。收发两端之间的传输距离为1 0 0 0 km,信号在媒体上的传播速率为2 X 1 0 8 m试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：(1)数据长度为lO,bi t,数据发送速率为1 0 0 kb/s。(2)数据长度为l(Pbi t,数据发送速率为

20、1 Gb/s。从以上计算结果可得出什么结论？答：发送时延和传播时延的计算公式：发送时延二数据帧长度(b发送速率(b/s：传播时延_ _ _ _ _ _ _ _信道长度(m)_电磁波在信道上的传描速率(m/，)(I )发送时延=1 07bi t/(1 0 0 x1 03b/s)=1 0 0 s；传播时延=1 0 0 0 x 1 03m/(2 x 1 0 8mzs)=5 m s(2 )发送时延=l()3 bi t/(1 0 9 b/s)=l|i s;传播时延=1 0 0 0 x 1 03m/(2 x 1 0 8mzs)=5 ms从以上计算结果得出的结论是：若数据长度大且发送速率低，则在总时延中，发

21、送时延往往大于传播时延；若数据长度短且发送速率高，则传播时延有可能是总时延中的主要成分。假设信号在媒体上的传播速率为2 x1 0 8 m/s。媒体长度1分别为：(1 )1 0 c m(网络接口卡)(2 )1 0 0 m(局域网)(3 )1 0 0 km(城域网)(4 )5 0 0 0 k m(广域网)试计算当数据率为1 Mb/s和1 0 Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。答：媒体中正在传播的比特数即为传播时延带宽积。传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率；传播时延带宽积=传播时延x数据率；(1 )IMb/s：传播时延=0.1 /(2 xl08)=5 xlO-1 0比特数=5 xl0

22、 i xlxl0 6=5 xl()4 Gb/s：比特数=5 x1()-1 0 x1 x1 0 9=5 x1 0 1(2 )IMb/s:传播时延=1 0 0/(2 xl08)=5 x1 0-7比特数=5 x1 0-7 x1 x1 0 6=5 x1 0“IGb/s：比特数=5 x1 0-7 x1 x1 0 9=5*IO2(3 )IMb/s：传播时延=1 0 5 /(2 xl08)=5 x1 0-4比特数=5 x1 0-4 x1 x1 0 6=5 x1 ()2IGb/s：比特数=5X10_4X1X1()9=5X105(4)IMb/s：传播时延=(5 X 1 06)/(2 xl08)=2.5*1 0比

23、特数=2.5 x1 0 2 x1 x1 0 6=5 x1()4IGbs：比特数=2.5 x1 0-2 x1 x1 0 9=5 x1()7长度为1 0 0字节的应用层数据交给运输层传送，需加2 0字节的T C P首部。再交给网络层传送，需加上2 0字节的IP首部。最后交给数据链路层的以太网传送，再加上首部和尾部共1 8字节。试求数据的传输效率。数据的传输效率是指发送的应用层数据除以所发送的总数据(即应用数据加上各种首部和尾部的额外开销)若应用层数据长度为1 0 0 0字 节，数据的传输效率是多少？答：数据长度为1 0 0字节的数据传输效率：1 0 0/(1 0 0+2 0+2 0+1 8)=6

24、3.3%；数据长度为1 0 0 0字节的数据传输效率：1 0 0 0/(1 0 0 0+2 0+2 0+1 8)=9 4.5%。网络体系结构为什么要采用分层次的结构？试举出一些与分层体系结构思想相似的日常生活。答：分层次的结构可以带来很多好处：(1)各层之间是独立的，某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口(即界面)所提供的服务；(2)灵活性好，当某一层的具体实现方法更新时，只需要保证上下层的接口不变，便不会对邻层产生影响；(3)结构上可分隔开，各层都可以采用最合适的技术来实现；(4)易于实现和维护，这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因

25、为整个系统已被分解成为若干个相对独立的子系统；(5)能促进标准化工作。日常工作中，例如经理甲想要发一份宴会的邀请给异地的经理乙，通常他会把这个意愿告诉自己秘书，秘书去制作好请柬，交给邮递部门把请柬寄到经理乙的公司，请柬由乙方的秘书签收，再拿给经理乙，如图1-1 0所示。图1-10标准化邀请流程协议与服务有何区别？有何关系？答：(1)协议与服务的区别协议是“水平”的，即协议是控制对等实体之间通信的规则，服务是“垂直”的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的；并非在一个层内完成的全部功能都 为服务,只有那些能够被高一层实体看得见的功能才能称之为服务；协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层

26、服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协 议，下面的协议对上面的服务用户是透明的。(2)协议与服务的联系在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务；要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务；只要不改变提供给用户的服务，实体可以任意地改变它们的协议.网络协议的三个要素是什么，各有什么含义？答：网络协议的三个要素：语 法，语义和同步。(1)语 法：即数据与控制信息的结构或格式；(2)语 义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；(3)同 步：即事件实现顺序的详细说明。为什么一个网络协议必须把各种不利的情况都考虑到？答：因为在计算机网络中要做到有条不紊地交

27、换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题，这些规则、标准或者约定就是网络协议，由此可 见，网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分.计算机网络的协议还有一个很重要的特点，就是协议必须把所有不利的条件都事先估计到，而不能假定一切都是正常的和理想的。例 如，两个朋友在电话中约好，下午3时在某公园门口碰头，并且约定“不见不散”，这就是一个很不科学的协议，因为如果其中任何一方临时有急事来不了而又无法通知对方时(如对方的电话或手机都无法接通),则另一方按照协议就必须永远等待下去。因 此，看一个计算机网络协议是否正确，不能只看在正常情况下是否正确，而且

28、还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。试述具有五层协议的网络体系结构的要点，包括各层的主要功能。答：五层网络体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层.:1)应用层：应用层是体系结构的最高层，直接为用户的应用进程提供服务；(2)运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务；(3)网络层：负责将分组从源站交付到目的站，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。(4)数据链路层：在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将由网络层交下来的IP数据报组装成 帧，在两个相邻结点间的链路上透明的传送帧中的数据。

29、每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层在收到一个帧后，可从中提取出数据部分，上交给网络层。数据链路层将原始的物理连接转换成无差错的数据链路；(5)物 理 层：物理层的任务是协调在物理媒体中传送比特流所需要的各种功能。试举出日常生活中有关“透明”这个名词的例子。答：透明表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。比如电脑上的应用程序,因为程序员在编写过程中为方便用户使用设定了一定的按钮，用户只需要知道特定按钮所对应的功能，并不需要知道按钮所对应的代码是怎么编写的。还有比如程序员在编程时使用java语言的API,程序员不必关注这些API内部是怎么实现的，只要知道这些接口的用法就可以了。所以

30、对于程序员来说，这些接口都是透明的。解释以下名词：协议栈、实体、对等层、协议数据单元、服务访问点、客户、服务器、客户/服务器方式。答：协 议 栈：在网络中，为了完成通信，必须使用多层次的多种协议。这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈，也称为协议族；实 体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程；对 等层：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。协议数据单元：OSI参考模型中在对等层次之间传送的数据单位；服务访问点(SAP)：在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方；客户和服务器：通信中所涉及的两个应用进程。客户为服务请求方，服务器为服务提供方；客户/服务器方式：描述进程

31、之间服务与被服务的关系。客户首先发起连接建立请求，服务器接受连接建立请求，并为客户提供相应服务。试解释Everything Over IP和IP Over Everything的含义。答：(1 )Everything Over IP：未来的通信网即已肯定以数据信息业务为重心,并普遍使用互联网规约IP,那么网上信息业务宜一律使用IP。BP Everything Over IP0(2)IP Over Everything：在现在的电通信网过渡到光通信网的过程中，IP、ATM、WDM会配合使用，渐渐过渡，即IP Over Everything.2章答案物理层要解决哪些问题，物理层的主要特点是什么？答

32、：(1 )物理层要解决的主要问题：物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体 通信手段的差异，使上面的蝇链路层感觉不到这些差异，这样就可加I据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么；怎样在连接各种计算机的硬件设备上传输数据比特流；在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。(2)物理层的主要特点：由于在OSI之 前，许多物理规程或协议已经制定，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用。加之物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程

33、特性；由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因 此，具体的物理协议相当复杂。规程与协议有什么区别？答：规程与协议没有本质的区别。用于物理层的协议也常称为物理层规程(Procedure),其实物理层规程就是物理层协议，只是在叶办议”这个名词出现之前人们先使用了“规程”这一名词。试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。答：如图2-1所 示,一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端、接收方).(1)源系统：T 殳包括源点和发送器两部分。源点设备产生要传输的数据，又称为源站或信源；通常源点生成的数据比特流要通过发送器

34、编码后才能在传输系统中进行传输；(2)目的系统：包括接收器和终点两部分。接收器接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息；终点设备从接收器获取传送来的信息，又称为目的站或信宿；(3)传输系统：在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂的网络系统。图2-1数据通信系统的模型图4.试解释以下名词：数 据，信 号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信 号，码 元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。答：数据：运送消息的实体；信 号：数据的电气的或电磁的表现；模拟数据：运送信息的模拟信号；模拟

35、信号：连续变化的信号；基带信号：来自信源的信号；带通信号：经过载波调制后的信号；数字数据：取值为不连续数值的数据;数字信号：取值为有限的几个离散值的信号；码 元：在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形称为码元；单工通信：即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互；半双工通信：又称双向交替通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送或接收传输；全双工通信：又称双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息；串行传输：逐个比特按照时间顺序传输；并行传输：多个比特同时传输。物理层的接口有哪几个方面的特性，各包含些什么内容？答：物理层的主要任务可描述为确定

36、与传输媒体接口的一些特性，即：(1)机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化规定；(2)电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围；(3)功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义；(4)过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高，香农公式在数据通信中的意义是什么，“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？答：根据香农定理公式C=W xlog 2(l+S/N)(b/s),其中，C为信道的极限信息传输速率，W为带宽，S/N为信噪比，可

37、知，数据在信道中的传输速率受到信噪I：4口带宽的影响。从理论上来说，只要信号功率足够大或者噪声功率足够小，信噪比就可以任意提高。但在实际的系统中，由于受到系统发射功率的限制，信号功率不可能无穷大，而对于系统来说，有一定的噪声基底，噪声功率不可能无穷小，因此信噪比不能任意提高。香农公式的意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。不过，香农没有说明具体的实现方法。，比特您”是信息的传输速率，“码元/秒 是码元的传输速率。两者在二进制时相等。在多进制时，比特率=码元速率xlog zL,其中L表示一个码元对应的数据信号电平的数量。显 然，一个码元不一定对

38、应于一个比特.假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率？答：根据公式比特率=码元速率xlogzL又由题意可知：L=16,码元速率=20000码元/秒贝 惰：20000 x|og216=80000(b/s)o所以，可以获得80000比特/秒的数据率。假定要用3kHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示)，这个结果说明什么问题？答：根据香农公式C=WxIog2(l+S/N)(b/s),可得S/N=2C/w_i,其中c=64000

39、b/s,W=3000 Hz,则性噪比为：S/N=264(X)0/3000-1=2642245用分贝表示为：IOxlog2(S/N尸 10 xlog22642245=64.2dB。结果表明这是一个信噪比很高的信道，在表示性噪比的时候，用分贝来表示会更加的直观简明，而直接用比值表示不利于理解。用香农公式计算一下，假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速率为35kb/s,那么若想使最大信息传输速率增加60%，问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大信息速率能否再增加20%?答：根据香农公式C=Wxlog2(l+S/N),可得$小=281,其中W=3

40、100Hz,若使最大信息传输速率增加60%,那么(S/N)2=2CX(I+60%)/W-1=(2C/W)L6-l=(S/N+l)L6-l,而由原始的W=3100Hz,C=35000Hz,易得 S/N=2504,所 以(S/N)2=(S/N+l)L6-l=274215,故(S/N)2/S/N-274215/2504-110,信噪比S/N应增大到大约110倍。如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，那么(S/N)3=274215x10=2742150,由香农公式C=Wlog2(l+S/N),可得C3=3100 xlog2(1+2742150)109200b/s,而C2=1.6x35000=56

41、000b/s,所以最大信息速率增加为：(C3-C2)/C2=(109200-56000)/56000=18.5%.所以最大信息速率只能再增加18.5%左右。常用的传输媒体有哪几种，各有何特点？答：常见的传输媒体有以下几种：(1)双绞线。双绞线分屏蔽双绞线(STP)和无屏蔽双绞线(UTP).把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合在起来就构成了双绞线。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。使用双绞线最多的地方就是到处都有的电话系统.几乎所有的电话都用双绞线连接到电话交换机。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里。由于双绞线的价格便宜且性能也不错，因此使用十分

42、广泛；(2)同轴电缆。同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编制的外导体屏蔽层以及保护塑料外层构成。由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。目前同轴电缆主要用在安装有线电视网的居民小区中，同轴电缆的带宽取决于电缆的质量，目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1 GHz；(3)光导纤维。光纤是光纤通信的传输媒体，光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽.光纤的通信容量非常大，传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济，抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据，体积小，质量轻。但

43、是光电接口还比较贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线；(4)无线电微波通信。无线电微波通信主要是靠电离层的反射，由于电离层的不稳定，导致短波信道的通信质量较差，危险微波通信不能直视，分为两种方式：地面短波接力通信和卫星通信.卫星通信虽然通信距离远，通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在1kHz时)，若容许有20 dB的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长，如果要使这种双绞线的工作距离增大到100公里，问应当使衰减降低到多少？答：使用这种双绞线的链路的工作距离为：20dB/(0.7dB/km)=28.57km如果要使这

44、种双绞线的工作距离增大到100公里，则应当使衰减降到20dB/100km=0.2dB/km。试计算工作在1200nm到1400nni之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2x 108m zs.答：由公式c=fX,可得4 G ,则：1200nm和1400nm波长之间的带宽为A f=f|-f2=c/X|-c/X2=2X108X(1/1200-1/1400)x 109=2.38x IO4 GHz=23.8THz1400nm和1600nm波长之间的带宽为Af=f|-f2=c/X i-c/入 2=2x 108x(l/l 400-1/1600)x 109=

45、1.786xlO4GHz=17.86THz。为什么要使用信道复用技术，常用的信道复用技术有哪些？答：使用信道复用技术是为了提高系统容量和系统效率。常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、波分复用和码分复用四种。(1)频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，保证各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行方式工作，每一路信号传

46、输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种正交频分复用(OFDM)；(2)时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干个时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变。其优点是时隙分配固定，便于调节控 制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路利用率；(3)波

47、分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)本质上也是频分复用。WDM是在1根光纤上承载多个波长(信道)系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”光 纤，每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量；(4)码分复用(CDM,Code Division Multiplexing)是一种靠不同的编码来区分各路原始信号的复用方 式，它和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无缭口有线接入。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因 此，各用户之间不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送

48、的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1,OC-48.答：(1 )FDM(Frequency Division Multiplexing)是频分复用，同一时间同时发送多路信号,所有的用户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术；(2)TDMfTime Division Multiplexing)是时分复用，将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地给多个用户使用，每

49、一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的频率宽度.将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙；(3)STDM(Slalistic Time Division Multiplexing堤统计时分复用，一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。使用STDM帧来传送复用的数据，但每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙；(4)WDM(Wave Division Multiplexing)是波分复用,在光信道上采用的一种频分多路复用的变种，即光的频分复用。将不同光

50、纤上的光波信号复用到一根长距离传输的光纤上的复用方式。它是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术；(5)DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)是密集波分复用，使用可见光频谱的带宽特征在单个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长；(6)CDMA(Code Division Multiple Access)是码分多址,采用扩频的码分多址技术用户可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道，每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信；(