《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》物理層習(xí)題

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理層習(xí)題2.1物理層要解決哪些問(wèn)題，物理層的主要特點(diǎn)是什么？答：物理層需要解決怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指連接計(jì)算機(jī)的具體物理設(shè)備或具體的傳輸媒體。物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口的一些特性。2.2給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型并說(shuō)明其主要各組成構(gòu)件的作用。答：一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為3大部分，即源系統(tǒng)（發(fā)送端）、傳輸系統(tǒng)（傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（接收端）。源系統(tǒng)包括2個(gè)部分：源點(diǎn)，產(chǎn)生輸出的數(shù)字比特流；發(fā)送器，源點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)要通過(guò)發(fā)送器編碼后才能在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。傳輸系統(tǒng)可能是一個(gè)簡(jiǎn)單的傳輸線，也可以是連接在源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目的就

2、是將數(shù)據(jù)從源系統(tǒng)傳輸?shù)侥康南到y(tǒng)。目的系統(tǒng)一般也包括2個(gè)部分：接收器，接收傳輸系統(tǒng)傳送來(lái)的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成能夠被目的設(shè)備處理的信息；終點(diǎn)，消費(fèi)數(shù)據(jù)。2.3解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號(hào)，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)，單工通信，半雙工通信，全雙工通信。答：數(shù)據(jù)：運(yùn)送信息的實(shí)體信號(hào)：數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)：連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。模擬信號(hào)：連續(xù)變化的信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：用取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)：取值為不連續(xù)的信號(hào)單工通信：右稱(chēng)為單向通信，即只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。例如，廣播等。半雙工通信：雙向交替通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送。一方發(fā)送另一方接收，然后再

3、反過(guò)來(lái)。全雙工通信：雙向同時(shí)通信，即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。2.4物理層的接口有哪些方面的特性？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。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種意義。4.規(guī)程功能，指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2.5奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？比特和波特有何區(qū)別？答：奈氏準(zhǔn)則給出了通信系統(tǒng)中碼元的最高傳輸速率。香農(nóng)公式給出了通信系統(tǒng)中信息傳輸速率。波特是碼元傳輸速率的單位，1波特為每秒傳送1個(gè)碼元。比特是信息量

4、的單位。如1bit，8bit等等。2.6用香農(nóng)公式計(jì)算一下：假定信道帶寬為3100Hz，最大信息傳輸速率為35kb/s，那么若想使最大信息傳輸速率增加60%。問(wèn)信噪比S/N應(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計(jì)算出的基礎(chǔ)上將信噪比S/N再增大到10倍，問(wèn)最大信息傳輸速率能否再增加20%？答：香農(nóng)公式為：C=Wlog2(1+S/N) b/s，W為信道帶寬(單位Hz)，S/N為信噪比。由題目知35kb=3100* log2(1+S/N)，得S/N約為2500。若傳輸速率提高60%，則35 000*1.6=3100* log2(1+S/N),得S/N約為274132，增大到109倍。若將S/N再增大到10倍，

5、則log (274132*10)/ log (274132)=1.1838，大約能提高18.38%的速度。2.7什么是曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼？其特點(diǎn)如何？答：未經(jīng)編碼的二進(jìn)制基帶數(shù)字信號(hào)就是高電平和低電平不斷交替的信號(hào)，用0和1分別表示之，出現(xiàn)的問(wèn)題是當(dāng)有長(zhǎng)串的0或1時(shí)，在接手端無(wú)法從收到的比特流中提取出位同步信號(hào)。曼徹斯特編碼的編碼方法是將每一個(gè)碼元再分成兩個(gè)相等的間隔：碼元1是在前一個(gè)間隔為高電平而后一個(gè)間隔為低電平，碼元0是在前低后高。缺點(diǎn)是占用的頻帶寬度比原始的基帶信號(hào)增加1倍；差分曼徹斯特編碼的編碼規(guī)則是：若碼元為1,則其前半個(gè)碼元的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平一樣，若

6、碼元為0,則其前半個(gè)碼元的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平相反。不管碼元為0還是1,在每個(gè)碼元的正中間的時(shí)刻，一定有一次電平的轉(zhuǎn)換。2.8模擬傳輸系統(tǒng)與數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？答：模擬傳輸系統(tǒng)：長(zhǎng)途干線主要使用頻分服用的傳輸方式，數(shù)字傳輸系統(tǒng)：都是使用脈碼調(diào)制體制。由于歷史的原因，有北美的T1標(biāo)準(zhǔn)（1.544Mb/s）和歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)（2.048Mb/s）.2.9 EIA-232和RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)各用在什么場(chǎng)合？答：通常EIA-232用于標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)線路的物理層接口，而RS-449則用于寬帶電路。2.10基帶信號(hào)與寬帶信號(hào)的傳輸各有什么特點(diǎn)？答：基帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不

7、同的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。而寬帶信號(hào)則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分服用模擬信號(hào)。2.11有600MB的數(shù)據(jù)，須要從南京傳送到北京。一種方法是將數(shù)據(jù)寫(xiě)到磁盤(pán)上，然后托人乘火車(chē)將這些磁盤(pán)捎去。另一種方法是用計(jì)算機(jī)通過(guò)長(zhǎng)途電話(huà)線路(速率是2.4kb/s)傳送此數(shù)據(jù)。比較兩種方法的優(yōu)劣。若信息傳送速率為33.6kb/s，其結(jié)果又如何？答：乘火車(chē)從南京到北京約12個(gè)小時(shí)。600MB的數(shù)據(jù)用2.4kb的速度傳送須要600*1000 000*8/2400=550小時(shí)左右。比火車(chē)慢多了！如果用33.6kb的速度傳送須要39小時(shí)左右。2.12 56kb/s的調(diào)制解調(diào)器是否已突破了香農(nóng)的信道極限傳

8、輸速率？這種調(diào)制解調(diào)器的使用條件是怎樣的？答：根據(jù)香農(nóng)公式，只要信噪比無(wú)線提高，傳輸?shù)乃俾适强梢栽龃蟮摹?6kb/s的調(diào)制解調(diào)器是用在用戶(hù)到ISP之間傳送數(shù)字信號(hào)的，由于ISP端不需要A/D轉(zhuǎn)換才提高的速度。如果兩個(gè)用戶(hù)各使用一個(gè)56kb/s的調(diào)制解調(diào)器互相傳送數(shù)據(jù)，則速率是達(dá)不到56kb/s的，只有33.6kb/s。2.13介紹雙絞線時(shí)，說(shuō)“在數(shù)字傳輸時(shí)，若傳輸速率為每秒幾個(gè)兆比特，則傳輸距離可達(dá)幾公里”但目前我們使用調(diào)制解調(diào)器與ISP相連時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸速率最高只能達(dá)到56kb/s,與幾兆相距甚遠(yuǎn)。為什么？答：由于雙絞線在數(shù)字傳輸時(shí)不需要A/D轉(zhuǎn)換，因而速度較快；而調(diào)制解調(diào)器須要A/D轉(zhuǎn)換，

9、大大增加了線路的噪音，所以傳輸速度收到影響。2.14碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶(hù)在同樣的事件使用同樣的頻帶進(jìn)行通信而不會(huì)互相干擾？這種服用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：由于任何一個(gè)站點(diǎn)和其他站點(diǎn)的碼片序列的內(nèi)積都是0,和自己的碼片序列的內(nèi)積是1。所以可以將多個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)公用一個(gè)通信頻帶，接收端如果須要接收某個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則用該站點(diǎn)的碼片序列和接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行相乘，即可過(guò)濾掉其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。2.15共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。4個(gè)站點(diǎn)的碼片序列為：A：（-1-1-1+1+1-1+1+1）B：（-1-1+1-1+1+1+1-1）C：（-1+1-1+1+1+1-1-1）D：（-1+1-1-1-1-1+1-1）現(xiàn)收到這樣的碼片序列：(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是1還是0?答：設(shè)接收到的碼片序列為X=(-1+1-3+1-1-3+1+1)A*X=(1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1B*X=(1-1-3-1-1-3+1-1)/8= -1C*X=(1+1+3+1-1-1-1-1)/8=0.25D*X=(1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1A,D站發(fā)送1,B站發(fā)送0,C站沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)。2.16假定在進(jìn)行異步通信時(shí)，發(fā)