计算机网络谢希仁第七版 第二章 课后答案
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁第七版 第二章 課后答案
2-01 物理層要解決哪些問題?物理層的主要特點(diǎn)是什么?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁
答案: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?#xff09;的能力,為此,物理層應(yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。(3)在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)電路
物理層的主要特點(diǎn):(1)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,功能和規(guī)程特性。(2)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。
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2-02 歸層與協(xié)議有什么區(qū)別?
答案: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。
答案: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(hào),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(hào)物理通道
2-04 試解釋以下名詞:數(shù)據(jù),信號(hào),模擬數(shù)據(jù),模擬信號(hào),基帶信號(hào),帶通信號(hào),數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),數(shù)字信號(hào),碼元,單工通信,半雙工通信,全雙工通信,串行傳輸,并行傳輸。
答案:數(shù)據(jù):是運(yùn)送信息的實(shí)體。信號(hào):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(hào)。模擬信號(hào):連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào):取值為有限的幾個(gè)離散值的信號(hào)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù):取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。碼元(code):在使用時(shí)間域(或簡(jiǎn)稱為時(shí)域)的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí),代表不同離散數(shù)值的基本波形。
單工通信:即只有一個(gè)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(shí)發(fā)送(當(dāng)然也不能同時(shí)接收)。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收,過一段時(shí)間再反過來。全雙工通信:即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。基帶信號(hào)(即基本頻帶信號(hào))——來自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后,把信號(hào)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)。
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2-05 物理層的接口有哪幾個(gè)方面的特性?個(gè)包含些什么內(nèi)容?
答案:(1)機(jī)械特性 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)規(guī)程特性說明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。
2-06 數(shù)據(jù)在信道重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?
答案:碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制,信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制 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傳信率,就可實(shí)現(xiàn)無差傳輸。比特/s是信息傳輸速率的單位碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。一個(gè)碼元不一定對(duì)應(yīng)于一個(gè)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(gè)不同等級(jí)來傳送,那么可以獲得多高的數(shù)據(jù)率(b/s)?
答案:C=RLog2(16)=20000b/s4=80000b/s(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁第七版)
2-08 假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數(shù)據(jù)(無差錯(cuò)傳輸),試問這個(gè)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(gè)結(jié)果說明什么問題?)
答案:C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----àS/N=64.2dB 是個(gè)信噪比要求很高的信源
2-09 用香農(nóng)公式計(jì)算一下,假定信道帶寬為為3100Hz,最大信道傳輸速率為35Kb/s,那么若想使最大信道傳輸速率增加60%,問信噪比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再增大到十倍,問最大信息速率能否再增加20%?
答案:C = W log2(1+S/N) b/s-àSN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6C1/w)-1=2(1.635000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比應(yīng)增大到約100倍。C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10SN2)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)?
答案:雙絞線 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜 50 W 同軸電纜 75 W 同軸電纜 光纜無線傳輸:短波通信/微波/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(shí)),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(zhǎng)?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=0.2db
謝希仁
2-12 試計(jì)算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在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210e8m/s.
解: V=LF-àF=V/L–àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm:帶寬=23.8THZ
1400nm到1600nm:帶寬=17.86THZ
2-13 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?
答案:為了通過共享信道、最大限度提高信道利用率。頻分、時(shí)分、碼分、波分。
2-14 試寫出下列英文縮寫的全文,并做簡(jiǎn)單的解釋。
FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.
答案:FDM(frequency division multiplexing)
TDM(Time Division Multiplexing)
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)
WDM(Wave Division Multiplexing)
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)
CDMA(Code Wave Division Multiplexing)
SONET(Synchronous Optical Network)同步光纖網(wǎng)
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數(shù)字系列
STM-1(Synchronous Transfer Module)第1級(jí)同步傳遞模塊
OC-48(Optical Carrier)第48級(jí)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(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信而不會(huì)互相干擾?這種復(fù)用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)?
答案: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(huì)造成干擾。 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)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(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4個(gè)站的碼片序列為
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S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了?發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1?
解:S?A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1, A發(fā)送1
S?B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B發(fā)送0
S?C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0, C無發(fā)送
S?D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1, D發(fā)送1
2-17 試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)?
答案:xDSL 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)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。HFC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(shí)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(gè)兆比?
答案:靠先進(jìn)的DMT編碼,頻分多載波并行傳輸、使得每秒傳送一個(gè)碼元就相當(dāng)于每秒傳送多個(gè)比特
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總結(jié)
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