數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信課后習(xí)題答案(電子工業(yè))

第一章1簡(jiǎn)要說明通信系統(tǒng)模型包含哪些組成局部以及各局部作用？信源：顧名思義，指信息產(chǎn)生的源頭，可以是人或設(shè)備。其發(fā)出的信息也可以是多種多樣的，如語音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等。這些信息可以是離散的，也可以是連續(xù)的。發(fā)送器：種類及其功能多樣化，如編碼、調(diào)制、放大、濾波、發(fā)射等。發(fā)送器含有與傳輸線路匹配的接口，其根本作用是將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)哪撤N信號(hào)。模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)兩者的發(fā)送器功能有很大差異。信道：即信息傳輸通道，也是傳遞物質(zhì)信號(hào)的媒體。信道可以是明線、電纜、波導(dǎo)、光纖、無線電波等。噪聲源：是整個(gè)系統(tǒng)噪聲與干擾的總折合，用以表征信息在信道中傳輸時(shí)遭受的干擾情況。在任何通信系統(tǒng)中，干擾的性質(zhì)與強(qiáng)弱都是影響系統(tǒng)性能的重要因素。接收器：其作用主要是接收信道中的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成發(fā)送前相同表示形式的信息傳遞給信宿，與發(fā)送器功能正好相反。對(duì)接收器的要求是盡可能地從受干擾的信號(hào)中精確地提取和復(fù)原來自信源的信息。信宿：信息傳輸?shù)哪康牡兀唇邮障⒌娜嘶驒C(jī)器。同步：狹義地講，是信息在通信系統(tǒng)傳輸過程中，其數(shù)據(jù)信號(hào)在系統(tǒng)各局部的收發(fā)時(shí)序上保持一致，包括比特同步、幀同步、網(wǎng)同步。更廣的意義是信息在通信系統(tǒng)中保持時(shí)間、空間、內(nèi)容以及它們之間的同步。2簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)通信的主要任務(wù)。TransmissionSystemUtilization〔傳輸系統(tǒng)的有效利用〕Interfacing〔接口〕SignalGeneration〔信號(hào)產(chǎn)生〕Synchronization〔同步〕ExchangeManagement〔交換管理〕ErrorDetectionandCorrection〔過失檢測(cè)與糾正〕AddressingandRouting〔尋址與路由選擇〕Recovery〔恢復(fù)〕MessageFormatting〔報(bào)文格式化〕Security〔平安措施〕NetworkManagement〔網(wǎng)絡(luò)管理〕3簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的概念。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：在一定范圍內(nèi)以數(shù)據(jù)通信設(shè)備與交換設(shè)備為點(diǎn)，以傳輸鏈路為線，點(diǎn)線按一定順序相連，將地理分散的數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接起來，可以完成用戶間多對(duì)多的數(shù)據(jù)通信。要素：數(shù)據(jù)終端設(shè)備〔DTE-DataTerminalEquipment〕；數(shù)據(jù)通信設(shè)備〔DCE-DataCommunicationEquipment〕；交換設(shè)備；傳輸鏈路4通信網(wǎng)絡(luò)類型1)根據(jù)所采用的傳輸技術(shù)的不同，網(wǎng)絡(luò)可分為交換式網(wǎng)絡(luò)：電路交換存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)〔報(bào)文交換、分組交換〕；幀中繼；信元中繼播送式網(wǎng)絡(luò)：有線信道〔總線型、環(huán)型〕；無線信道〔微波、衛(wèi)星〕2)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及所覆蓋地域范圍大小，網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)：PAN-PersonalAreaNetwork(個(gè)人區(qū)域網(wǎng))LAN-LocalAreaNetwork(局域網(wǎng)〕SAN-StorageAreaNetwork(存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))CAN-CampusAreaNetwork(園區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)〕城域網(wǎng)：MAN-MetropolitanAreaNetwork廣域網(wǎng)：WAN-WideAreaNetwork(廣域網(wǎng))GAN-GlobalAreaNetwork(全球區(qū)域網(wǎng))第二章作業(yè)1、簡(jiǎn)述TCPIP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)與OSI協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的分層及各層作用。OSIvsTCP/IPTCPIP：物理層：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與傳輸媒體或網(wǎng)絡(luò)間的物理接口，定義了傳輸媒體的特點(diǎn)、信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)率；網(wǎng)絡(luò)接入層：為與同一網(wǎng)絡(luò)相連的兩個(gè)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接入，并為他們的數(shù)據(jù)選擇路由以穿過網(wǎng)絡(luò)，端系統(tǒng)與其連接網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換；提供目的地址、調(diào)用優(yōu)先級(jí)；互聯(lián)網(wǎng)層：為連在不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備跨越多個(gè)互連的網(wǎng)絡(luò)，使用網(wǎng)際協(xié)議IP提供經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇功能；運(yùn)輸層：可靠的交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)到達(dá)的順序與發(fā)送順序一致；應(yīng)用層：包含用于支持各種不同的用戶應(yīng)用程序的邏輯。OSI：物理層：規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點(diǎn)之間的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性以及過程特性，為上層協(xié)議提供了一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體；數(shù)據(jù)鏈路層：在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸，作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、過失控制等；網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)對(duì)子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇，建立、維護(hù)和終止連接。此外，網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能；傳輸層：負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，還要處理端到端的過失控制和流量控制問題；會(huì)話層：管理主機(jī)之間的會(huì)話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會(huì)話；還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步；表示層：對(duì)上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個(gè)主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個(gè)主機(jī)的應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的壓縮等；應(yīng)用層：為或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)效勞的接口。2、簡(jiǎn)述某主機(jī)A上的端口3向主機(jī)B上的端口1發(fā)送報(bào)文的過程中，TCPIP的操作過程。1〕主機(jī)A上的進(jìn)程將報(bào)文向下遞交給TCP，并命令TCP將其發(fā)送給主機(jī)B的端口1。2〕TCP將報(bào)文向下遞交給IP，并命令I(lǐng)P將其發(fā)送給主機(jī)B。3〕IP將報(bào)文向下遞交給網(wǎng)絡(luò)接入層，并命令將這個(gè)報(bào)文發(fā)送到路由器J。4〕在路由器J上，分組的首部被剝離，并檢查IP首部。根據(jù)IP首部中的地址信息，IP路由器中的IP模塊將這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。經(jīng)過子網(wǎng)2到達(dá)主機(jī)B。數(shù)據(jù)報(bào)再次添加上一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入層首部。5〕主機(jī)B收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相反的操作。每一次，相應(yīng)的首部被剝離，并將剩余數(shù)據(jù)傳遞給上一層，直到原始的用戶數(shù)據(jù)被交付到目的進(jìn)程。3、比擬TCP與UDP協(xié)議的異同。項(xiàng)項(xiàng)目TCPUDP是否連接面向連接非連接傳輸可靠性可靠不可靠應(yīng)用場(chǎng)合傳輸大量數(shù)據(jù)傳輸少量數(shù)據(jù)速度較慢快4、效勞原語的類型？證實(shí)的效勞與無證實(shí)的效勞工作過程？效勞原語類型：請(qǐng)求，指示，響應(yīng)，證實(shí)工作過程如下：1〕源點(diǎn)的(N)實(shí)體用請(qǐng)求效勞原語調(diào)用它的(N-1)實(shí)體，參數(shù)包括傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和終點(diǎn)地址等；2〕源點(diǎn)的(N-1)實(shí)體準(zhǔn)備一個(gè)(N-1)PDU發(fā)送到它的對(duì)等(N-1)實(shí)體；3〕終點(diǎn)的(N-1)實(shí)體通過指示效勞原語把數(shù)據(jù)交付給終點(diǎn)上適當(dāng)?shù)?N)實(shí)體，參數(shù)包括數(shù)據(jù)和源地址；4〕如果要求確認(rèn)，終點(diǎn)的(N)實(shí)體向它的(N-1)實(shí)體發(fā)送一個(gè)響應(yīng)效勞原語；(N-1)實(shí)體用一個(gè)(N-1)PDU來運(yùn)送這個(gè)確認(rèn)；5〕這個(gè)確認(rèn)以證實(shí)效勞原語的形式交付給(N)實(shí)體。其中：證實(shí)的效勞：發(fā)起者收到一個(gè)證實(shí)，說明它請(qǐng)求的效勞在另一端取得了預(yù)期的效果，步驟1〕至步驟5〕。無證實(shí)的效勞：發(fā)起者不會(huì)收到說明其所請(qǐng)求的動(dòng)作已經(jīng)發(fā)生的證實(shí)信息，僅僅有請(qǐng)求和指示兩個(gè)效勞原語；步驟1〕至步驟3〕第三章作業(yè)3.13假設(shè)一個(gè)數(shù)字化電視畫面從源點(diǎn)被發(fā)送時(shí)使用的是480x500的像素矩陣，其中每個(gè)像素可攜帶32種強(qiáng)度值中的一種。假設(shè)每秒發(fā)送30幅畫面。計(jì)算源點(diǎn)的數(shù)據(jù)率R(bps)？b.假設(shè)這個(gè)電視畫面通過帶寬為4.5MHz，信噪比為35dB的信道傳輸，計(jì)算該信道容量(bps)。解答：a.因?yàn)槊棵氚l(fā)送30幅畫面，每個(gè)畫面480x500像素，則需創(chuàng)立一個(gè)每秒為(30畫面/秒)×(480×500像素/畫面)=7.2×106像素的像素流。每個(gè)像素可取32種強(qiáng)度值之一，可由5個(gè)比特表示。因此數(shù)據(jù)率為R=7.2×106像素/秒×5比特/像素=36Mbps。b.B=4.5x106Hz，又因SNRdB=35dB，知SNR=1035/10=3162.3。根據(jù)香農(nóng)容量公式,CS=Blog2(1+SNR)=4.5×106log2(1+3162.3)=52.335×106bps3.16一個(gè)數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)要求其工作在9600bps。a.如果一個(gè)信號(hào)單元可編碼成4比特的單字，那么需要的最小信道帶寬是多少？b.在8比特單字的情況下又是多少？解答：a.每個(gè)碼元含有4個(gè)比特，即log2M=4。根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則和條件R=9600bps，有CN=2Blog2M=9600bps，因此，B=9600/2×4=1200Hzb.如果log2M=8，則B=9600/2×8=600Hz3.21假設(shè)信道所要求的容量為20Mbps，信道帶寬為3MHz，為到達(dá)這一信道容量，要求信噪比為多少？解答：C=20Mbps，B=3MHz。根據(jù)香農(nóng)容量公式CS=Blog2(1+SNR)，有C=20×106≤3×106×log2(1+SNR)即log2(1+SNR)≥6.67，解得SNR≥1013.23假設(shè)某數(shù)字系統(tǒng)接收到的信號(hào)值是-151dBW，接收系統(tǒng)的有效噪聲溫度是1500K。對(duì)于一個(gè)傳輸速率為2400bps的鏈路，其Eb/N0是多少？解答：Sdbw=-151dB，T=1500K，R=2400bps，則Eb/N0=Sdbw-10lgR+228.6dbW-10lgT=-151-10lg2400+228.6-10lg1500=-151-33.8+228.6-31.8=12dB第四章作業(yè)4.13假設(shè)發(fā)射器產(chǎn)生的功率為50W。a.請(qǐng)寫出以dBm和dBW為單位的發(fā)射功率。b.如果將發(fā)射器的功率應(yīng)用到單位增益天線，且載波為900MHz，那么在自由空間距離為100m的地方接收到的功率為多少dBm？c.如果其他條件不變，距離變?yōu)?0千米，那么接收到的功率又是多少dBm？d.現(xiàn)在假設(shè)接收天線的增益為2，重復(fù)〔c〕。解答：a.10log〔50〕＝17dBW；10log〔50×1000〕＝47dBmb.發(fā)射器和接收器都使用單位增益天線，即G＝1，則LdB＝20log(900×106)+20log100-147.56dB=71.52dBW距離100m的地方接收功率為17dBW-71.52dBW＝-54.52dBW＝–24.52dBmc.距離變?yōu)?0千米，則LdB＝20log〔900×106〕+20log〔10×103〕–147.56dB＝111.52dBW距離10千米的地方接收功率為17dBW-111.52dBW＝-94.52dBW＝-64.52dBmd.接收天線增益為2，則LdB＝10log(Pt/Pr)＝20log(4πfd/2c)＝20log(f)＋20log(d)－150.57dB＝179.08dB+80dB－150.57dB＝108.51dBW距離10千米的地方接收功率為17dBW-108.51dBW=-91.51dBW＝–61.51dBm4.14某微波發(fā)射器的輸出功率為0.1W，頻率為2GHz。假設(shè)這個(gè)發(fā)射器用于某微波通信系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中發(fā)射天線與接收天線都是拋物反射面天線。直徑為1.2m。a.兩個(gè)天線的增益分別是多少分貝？b.考慮到天線增益，發(fā)送信號(hào)的有效發(fā)射功率是多少？c.如果接收天線的位置在距發(fā)射天線24千米處，且通過自由空間傳輸，那么在接收天線周圍的有效信號(hào)功率是多少dBm？解答a.天線直徑為1.2m，面積Ae＝0.56πr2＝0.56×3.14×0.36＝0.633m2天線增益GdB＝10log(4πf2Ae/c2)＝10log(4πAe)＋20log(f)－20log(c)＝10log(4×3.14×0.633)＋20log(2×109)－20log(3×108)＝9dB＋186dB－169.54dB＝25.46dBb.發(fā)射器的輸出功率0.1W，即－10dBW，并由(a)知GdB＝25.46dB，求得