計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)后習(xí)題答案 物理層

1、第二章 物理層2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？答：物理層要解決的主要問題：（1）物理層要盡可能地屏蔽掉物理設(shè)備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務(wù)。（2）給其服務(wù)用戶（數(shù)據(jù)鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓鳎┑哪芰?，為此，物理層?yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。（3）在兩個相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識數(shù)據(jù)電路。物理層的主要特點(diǎn)：由于在OSI之前，許多物理規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定出來了，而且在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，這些物理規(guī)程已被許多商品化的設(shè)備所采用，加之，物理層協(xié)議涉及的范圍廣泛，所以至今沒

2、有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協(xié)議，而是沿用已存在的物理規(guī)程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機(jī)械、電氣、功能和過程特性。由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。2-02 歸層與協(xié)議有什么區(qū)別？答：規(guī)程專指物理層協(xié)議。2-03 試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型并說明其主要組成構(gòu)建的作用。答：源點(diǎn)：源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。源點(diǎn)又稱為源站。發(fā)送器：通常源點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。接收器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。終點(diǎn)：終點(diǎn)設(shè)備從接收器獲取傳送過來的信息。終點(diǎn)又稱為目的站。傳輸系統(tǒng)：信號物理

3、通道。2-04 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號，基帶信號，帶通信號，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。答：數(shù)據(jù)：是運(yùn)送信息的實(shí)體。信號：則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。模擬數(shù)據(jù)：運(yùn)送信息的模擬信號。模擬信號：連續(xù)變化的信號?；鶐盘枺椿绢l帶信號）：來自信源的信號。像計算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。帶通信號：把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號：取值為有限的幾個離散值的信號。碼元(code

4、)：在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形。單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。半雙工通信：即通信和雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當(dāng)然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間再反過來。全雙工通信：即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。串行傳輸：是在傳輸中只有1個數(shù)據(jù)位在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。對任何一個由若干位二進(jìn)制表示的字符，串行傳輸都是用一個傳輸信道，按位有序的對字符進(jìn)行傳輸。并行傳輸：是在傳輸中有多個數(shù)據(jù)位同時在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。一個編了碼的字符通常是由若干位二進(jìn)制數(shù)表示，如用ASCII碼編碼的符號是由8位二

5、進(jìn)制數(shù)表示的，則并行傳輸ASCII編碼符號就需要8個傳輸信道，使表示一個符號的所有數(shù)據(jù)位能同時沿著各自的信道并排的傳輸。2-05 物理層的接口有哪幾個方面的特性？各包含些什么內(nèi)容？ 答：（1）機(jī)械特性：指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。（2）電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。（3）功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何意。（4）過程特性：說明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2-06 數(shù)據(jù)在信道中的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區(qū)別？ 答：碼元

6、傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制，信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制。信噪比不能任意提高。香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是：只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種方法來實(shí)現(xiàn)無差錯的傳輸。比特/每秒是信息傳輸速率的單位；碼元/每秒是碼元傳輸速率，也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號速率。一個碼元不一定對應(yīng)于一個比特，可能對應(yīng)多個比特。2-07 假定某信道受奈氏準(zhǔn)則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調(diào)制，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那么可以獲得多高的數(shù)據(jù)率（b/s）?答：C=R*Log216=20000b/s*4=80000b/s2-08 假定要用3kHz帶寬的電話信

7、道傳送64kb/s的數(shù)據(jù)（無差錯傳輸），試問這個信道應(yīng)具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結(jié)果說明什么問題？）答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)W=3kHz，C=64kb/s->S/N=64.2dB 是個信噪比要求很高的信源2-09 用香農(nóng)公式計算一下，假定信道帶寬為為3100Hz，最大信道傳輸速率為35Kb/，那么若想使最大信道傳輸速率增加，問信噪比/應(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎(chǔ)上將信噪比/再增大到10倍，問最大信息速率能否再增加？ 答：C = W log2(1+S/N) b/s SN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1SN2=2*（C

8、2/W）-1=2*（1.6*C1/W）-1=2*（1.6*35000/3100）-1SN2/SN1=100，信噪比應(yīng)增大到約100倍。C3=Wlog2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）C3/C2=18.5% 如果在此基礎(chǔ)上將信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右。2-10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點(diǎn)？答：雙絞線：把兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起來構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。分屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)和無屏蔽雙絞線UTP (Unshielded Twisted Pair) 。計算機(jī)通信中

9、常用的無屏蔽雙絞線UTP有超五類、六類雙絞線，傳輸速率分別可達(dá)100Mbps、1000Mbps。同軸電纜：由相互絕緣的同軸心導(dǎo)體構(gòu)成的電纜：內(nèi)導(dǎo)體為銅線，外導(dǎo)體為銅管或網(wǎng)。同軸電纜分50 基帶電纜和75寬帶電纜兩類。光纜：主要是由光導(dǎo)纖維(細(xì)如頭發(fā)的玻璃絲)和塑料保護(hù)套管及塑料外皮構(gòu)成。一般按光在光纖中的傳輸模式可分為單模光纖和多模光纖。光纖按纖維直徑劃分有50m緩變型多模光纖、62.5m緩變增強(qiáng)型多模光纖和8.3m突變型單模光纖，光纖的包層直徑均為125m，故有62.5/125m、50/125m、9/125m等不同光纖種類。單模光纖芯徑?。?0m左右），僅允許一個模式傳輸，色散小，工作在長波

10、長（1310nm和1550nm），與光器件的耦合相對困難；多模光纖芯徑大（62.5m或50m），允許上百個模式傳輸，色散大，工作在850nm或1310nm，與光器件的耦合相對容易。無線傳輸：短波通信，無線電微波通信（地面微波接力通信和衛(wèi)星通信）。2-11假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在 1 kHz時)，若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長？如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應(yīng)當(dāng)使衰減降低到多少？解：使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/0.7=28.6km衰減應(yīng)降低到20/100=0.2db2-12 試計算工作在1200nm到1400nm之間以

11、及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*108m/s.解：V=L*F-àF=V/L-àB=F2-F1=V/L1-V/L2 1200nm到1400nm：帶寬=23.8THZ 1400nm到1600nm：帶寬=17.86THZ2-13 為什么要使用信道復(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？答：為了通過共享信道，最大限度提高信道利用率。常用的信道復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用、時分復(fù)用、統(tǒng)計時分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用。2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，并做簡單的解釋。 FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,S

12、TM-1 ,OC-48.答：FDM(frequency division multiple xing) 頻分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) 時分復(fù)用STDM(Statistic Time Division Multiplexing) 統(tǒng)計時分復(fù)用WDM(Wave Division Multiplexing) 波分復(fù)用DWDM(Dense Wave Division Multiplexing) 密集波分復(fù)用CDMA(Code Wave Division Multiplexing)碼分多址SONET(Synchronous Optical Network)同步光

13、纖網(wǎng)SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數(shù)字系列STM-1(Synchronous Transfer Module)第1級同步傳遞模塊OC-48(Optical Carrier)第48級光載波。2-15 碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信而不會互相干擾？這種復(fù)用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的相互正交的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)，占用較大的帶寬。2-16 共有4個站進(jìn)行碼分多址通信。4個站的碼片序列為A：（11111111） B：（1

14、1111111）C：（11111111） D：（11111111）現(xiàn)收到這樣的碼片序列S：（11311311）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？解：SA=（11311311）8=1， A發(fā)送1SB=（11311311）8=1， B發(fā)送0SC=（11311311）8=0， C無發(fā)送SD=（11311311）8=1， D發(fā)送12-17 試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：xDSL（x數(shù)字用戶線）技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。成本低，易實(shí)現(xiàn)，但帶寬和質(zhì)量差異性大。其中ADSL（非對稱數(shù)字用戶線）應(yīng)用最為廣泛。HFC（光

15、纖同軸混合）網(wǎng)的最大的優(yōu)點(diǎn)具有很寬的頻帶，并且能夠利用已經(jīng)有相當(dāng)大的覆蓋面的有線電視網(wǎng)。要將現(xiàn)有的450 MHz 單向傳輸?shù)挠芯€電視網(wǎng)絡(luò)改造為 750 MHz 雙向傳輸?shù)?HFC 網(wǎng)需要相當(dāng)?shù)馁Y金和時間。FTTx（光纖到）這里字母 x 可代表不同意思。可提供最好的帶寬和質(zhì)量、但現(xiàn)階段線路和工程成本太大。2-18為什么在ASDL技術(shù)中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達(dá)每秒幾個兆比？答：靠先進(jìn)的離散多音調(diào)DMT編碼，頻分多載波并行傳輸，使得每傳送一個碼元就相當(dāng)于傳送多個比特（每碼元對應(yīng)于多個比特）。綜合布線問答：什么是綜合布線？綜合布線系統(tǒng)主要由哪幾個部分組成？答：綜合布線是一種模塊化的、

16、靈活性極高的建筑物內(nèi)或建筑群之間的信息傳輸通道。通過它可使話音設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、交換設(shè)備及各種控制設(shè)備與信息管理系統(tǒng)連接起來，同時也使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連的布線。它還包括建筑物外部網(wǎng)絡(luò)或電信線路的連接點(diǎn)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備之間的所有線纜及相關(guān)的連接部件。綜合布線由不同系列和規(guī)格的部件組成，其中包括：傳輸介質(zhì)、相關(guān)連接硬件（如配線架、連接器、插座、插頭、適配器）以及電氣保護(hù)設(shè)備等。這些部件可用來構(gòu)建各種子系統(tǒng)，它們都有各自的具體用途，不僅易于實(shí)施，而且能隨需求的變化而平穩(wěn)升級。我國綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范GB/T50311-2007規(guī)定：綜合布線系統(tǒng)由工作區(qū)、配線子系統(tǒng)、主干子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)、

17、設(shè)備室、進(jìn)線間和管理等7全部分組成。簡述雙絞線應(yīng)用場合、雙絞線水晶頭制作過程、雙絞線模塊端接技術(shù)要點(diǎn)。答：雙絞線布線適合于長度不超過100米的大樓內(nèi)部的短距綜合布線。雙絞線跳線制作過程：下料、剝線、捋線、排序（T-568A、T-568B）、剪齊、壓線、測試、標(biāo)識。詳述如下。（1）下料：穿管、確定長度、剪斷，借助線纜的長度標(biāo)識。（2）剝線：距線端約20mm處剝除絕緣層，避免損傷線芯。（3）排序：拆開雙絞線，按標(biāo)準(zhǔn)排序。（4）捋線：將排好序的雙絞線捋直、捋平。（5）剪齊：將捋平整排好序的雙絞線剪齊，裸線長度約1213mm。注意保持雙絞線線序及平整。（6）推入：左右手配合將剪齊的雙絞線全部推入水晶頭

18、至底部。（7）壓線：將水晶頭插入壓線鉗夾槽，用力壓線鉗，動作迅速、力度恰當(dāng)。（8）重復(fù)制作跳線另一端。（9）測試：將制作完成的跳線兩端分別插入雙絞線測試儀主機(jī)和 接收端，觀察指示燈亮的順序判斷成功與否。（10）標(biāo)識：將成功的雙絞線作好標(biāo)識。注意水晶頭中雙絞線的排序遵從EIA/TIA 568-A和EIA/TIA 568-B標(biāo)準(zhǔn)。568-B接線規(guī)范： 白橙 橙 白綠 藍(lán) 白藍(lán) 綠 白棕 棕 1 2 3 4 5 6 7 8568-A接線規(guī)范： 白綠 綠 白橙 藍(lán) 白藍(lán) 橙 白棕 棕 1 2 3 4 5 6 7 8雙絞線模塊端接技術(shù)要點(diǎn)：下料、剝線、捋線、排序（按配線架或模塊標(biāo)示的T-568A、T-5

19、68B色標(biāo)進(jìn)行排序）、打線、測試、標(biāo)識、理線。詳述如下。（1）下料：確定長度，剪斷雙絞線。信息插座端預(yù)留長度30cm，配線架端為機(jī)柜長寬高。（2）剝線：距線端約30mm處剝除絕緣層，避免損傷線芯。（3）排序：對照色標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)將8根雙絞線分別卡入相應(yīng)線卡內(nèi)。雙絞線絕緣層盡量靠近線槽，兩兩對絞保持到線卡處才分開。（4）打線：用打線器對準(zhǔn)線卡上的導(dǎo)線，垂直向下用力打線。注意打線器切口向外；觀察聲音及外側(cè)導(dǎo)線被切斷的情況確定是否打好。（5）蓋上防塵片：固定信息模塊于面板、上面板于底盒。（6）重復(fù)對另一端進(jìn)行打線端接。（7）測試：用兩根跳線分別連接配線架模塊和測試儀、信息插座和測試儀另一端進(jìn)行測試。（8）標(biāo)識：用地理位置標(biāo)識（帖標(biāo)簽）鏈路兩端（配線架端和信息插座端）便于管理。（9）理線：信息插座端將剩余網(wǎng)線打圈