2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點是什么？

要解決的問題：

• 屏蔽掉硬件設備與傳輸媒體的差異，使比特流在傳輸媒體上透明的傳輸。
• 用多大電壓表示1和0，以及接收方如何識別發送發所發送的比特
• 確定連接電纜的插頭有多少根引腳，以及各引腳如何連接。

特點：

• 物理連接方式多，傳輸媒體種類多，物理層協議多。

2-02 規程與協議有什么區別？

用于物理層的協議也常稱為物理層規程，因為協議出現前就已經使用規程這個詞了。

2-03 試給出數據通信系統的模型并說明其主要組成構建的作用。

源點： 源點設備產生要傳輸的數據。源點又稱為源站或信源。
發送器： 編碼源點生成的數字比特流。不編碼的話無法在傳輸系統中傳輸。
接收器： 接收傳輸系統發送來的信號，并把它轉換為目的設備能處理的信息。
終點： 獲取接收器傳來的比特流，把信息輸出。又稱目的站或信宿。

2-04 試解釋以下名詞：數據，信號，模擬數據，模擬信號，基帶信號，帶通信號，數字數據，數字信號，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。

數據： 是運送消息的實體。
信號： 數據的電氣或電磁的表現。
模擬數據： 即連續數據，數據的變化是連續的。
模擬信號： 連續信號，消息的參數的取值是連續的。
基帶信號： 來自信源的信號。
帶通信號： 把基帶信號的頻率范圍搬到較高的頻段后，轉換為模擬信號。經過載波調制的信號稱為帶通信號。
數字數據： 即離散數據，數據的變化是離散的。
數字信號： 離散信號，消息的參數的取值是離散的。
碼元： 在使用時間域的波形表示數字信號時，代表不同離散值的基本波形。
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： 即通信雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，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送和接收信息。
串行傳輸： 使用一根數據線傳輸數據，一次傳輸1個比特，多個比特需要一個接一個依次傳輸。
并行傳輸： 使用多根數據線一次傳輸多個比特。

2-05 物理層的接口有哪幾個方面的特性？各包含些什么內容？

機械特性： 明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。
電氣特性： 指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的范圍。
功能特性： 指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。
規程特性： 說明對于不同功能的各種可能事件的出現順序。

2-06 數據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？香農公式在數據通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區別？

1.受到信道帶寬（頻帶寬度）與信噪比的限制，信號頻率高容易碼間串擾，信噪比低容易有錯誤比特。
2.不能，信號功率有限，噪聲功率不可能任意小。
3.只要信息傳輸速率低于信道的基線信息傳輸速率，就一定存在無差錯傳輸的方法。
4.比特每秒是指信息傳輸速率，每秒傳送的信息量，碼元每秒是碼元傳輸速率，每秒鐘傳送的碼元個數。根據編碼的不同一個碼元可以對應幾個比特或幾個碼元對應一個比特。

2-07 假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調制，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據率（b/s）?

一個碼元表示$lo{g}_{2}16=4$個比特。
數據率：$20000\times 4=80000bit/s$

2-08 假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數據（無差錯傳輸），試問這個信道應具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結果說明什么問題？）

帶入香農公式：$C=Wlo{g}_2(1+S/N)=3kHz\times lo{g}_2(1+S/N)=64kb/s$
$S/N=2^{64/3}?1=2.64\times 10^6$
64kb/s的數據率下信道信噪比很高，但是這題沒有說最高數據率，實際信噪比可能會低。

2-09 用香農公式計算一下，假定信道帶寬為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應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，問最大信息速率能否再增加20%？

原來的：$S/N=2^{35/3.1}?1=2504$
道傳輸速率增加60%:$S/N=2^{56/3.1}?1=274132$
信噪比需/增加$274132/2504\approx 109$倍

信噪比增大十倍后的數據率： $C=3100\times lo{g}_2(1+2741320)=66298$
$66298/56000=1.18$，提升了18%

2-10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點？

雙絞線： 結構簡單，兩根相互絕緣銅線絞合起來組成?？煞譃闊o屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線較無屏蔽雙絞線抗干擾性強，傳輸距離長，但價格較高。
同軸電纜： 由內導體銅制芯線、絕緣層、網狀編制的外導體屏蔽層以及保護塑料外層組成，抗干擾性強，能傳輸高數據率數據。
光導纖維： 光纖通信的傳輸媒體，利用光的全反向原理傳播光信號。其優點是直徑小、質量輕、傳播頻帶寬、通信容量大、抗雷電和電磁干擾性能好，無串音干擾、保密性好、誤碼率低。
無線電波：

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，試應當使衰減降低到多少？

雙絞線的工作距離S=20dB/0.7dB/Km=28.6Km
降低到：20/100 = 0.2dB/km

2-12 試計算工作在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$2\times 10^{8}m/s$

$f=c/\lambda$
1200nm到1400nm的寬帶：$2\times 10^8/(1.2\times 10^{?6})?2\times 10^8/(1.4\times 10^{?6})=1.67\times 10^{14}?1.43\times 10^{14}=2.4\times 10^{13}Hz$
1400nm到1600nm的寬帶：$2\times 10^8/(1.4\times 10^{?6})?2\times 10^8/(1.6\times 10^{?6})=1.43\times 10^{14}?1.25\times 10^{14}=1.8\times 10^{13}Hz$

2-13 為什么要使用信道復用技術？常用的信道復用技術有哪些？

可以讓許多用戶通過一個共享信道進行通信，提高信道利用率。
頻分復用、時分復用、波分復用、碼分復用。

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,STM-1 ,OC-48.

FDM(frequency division multiplexing)
TDM(Time Division Multiplexing)
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)
WDM(Wave Division Multiplexing)

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行通信而不會互相干擾？這種復用方法有何優缺點？

碼分多址下每個站分配了相互正交的碼型，接收方接收到碼片后用與發送方事先約定好的碼片進行向量內積運算，就可以準確無誤得到發送方發送的信息，所以各站之間不會相互干擾。
優點：抗干擾能力強。缺點：占用寬帶大。

2-16 共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為 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） 現收到這樣的碼片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問哪個站發送數據了？發送數據的站發送的是0還是1？

S?A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A發送1
S?B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B發送0
S?C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C無發送
S?D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D發送1

2-17 試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術的優缺點？

2-18 為什么在ASDL技術中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達每秒幾個兆比？

2-19 什么是EPON和GPON？

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络原理 谢希仁（第8版）第二章习题答案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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