2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？

要解決的問題：

• 屏蔽掉硬件設(shè)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(fā)送發(fā)所發(fā)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(diǎn)：

• 物理連接方式多，傳輸媒體種類多，物理層協(xié)議多。

2-02 規(guī)程與協(xié)議有什么區(qū)別？

用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程，因為協(xié)議出現(xiàn)前就已經(jīng)使用規(guī)程這個詞了。

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。

源點(diǎn)： 源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。源點(diǎn)又稱為源站或信源。
發(fā)送器： 編碼源點(diǎn)生成的數(shù)字比特流。不編碼的話無法在傳輸系統(tǒng)中傳輸。
接收器： 接收傳輸系統(tǒng)發(fā)送來的信號，并把它轉(zhuǎn)換為目的設(shè)備能處理的信息。
終點(diǎn)： 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(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。

數(shù)據(jù)： 是運(yùn)送消息的實體。
信號： 數(shù)據(jù)的電氣或電磁的表現(xiàn)。
模擬數(shù)據(jù)： 即連續(xù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的變化是連續(xù)的。
模擬信號： 連續(xù)信號，消息的參數(shù)的取值是連續(xù)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(zhuǎn)換為模擬信號。經(jīng)過載波調(diào)制的信號稱為帶通信號。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)： 即離散數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的變化是離散的。
數(shù)字信號： 離散信號，消息的參數(shù)的取值是離散的。
碼元： 在使用時間域的波形表示數(shù)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(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： 使用一根數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(nèi)容？

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。
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。
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。
規(guī)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？

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?dāng)_，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?shù)姆椒ā?br /> 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(shù)。根據(jù)編碼的不同一個碼元可以對應(yīng)幾個比特或幾個碼元對應(yīng)一個比特。

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）?

一個碼元表示$lo{g}_{2}16=4$個比特。
數(shù)據(jù)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(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？）

帶入香農(nóng)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(shù)據(jù)率下信道信噪比很高，但是這題沒有說最高數(shù)據(jù)率，實際信噪比可能會低。

2-09 用香農(nóng)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(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎(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%？

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(shù)據(jù)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(diǎn)？

雙絞線： 結(jié)構(gòu)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(qiáng)，傳輸距離長，但價格較高。
同軸電纜： 由內(nèi)導(dǎo)體銅制芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編制的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層組成，抗干擾性強(qiáng)，能傳輸高數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)。
光導(dǎo)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(yōu)點(diǎn)是直徑小、質(zhì)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(yīng)當(dāng)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(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？

可以讓許多用戶通過一個共享信道進(jìn)行通信，提高信道利用率。
頻分復(fù)用、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,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(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)？

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(fā)送方事先約定好的碼片進(jìn)行向量內(nèi)積運(yùn)算，就可以準(zhǔn)確無誤得到發(fā)送方發(fā)送的信息，所以各站之間不會相互干擾。
優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：占用寬帶大。

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：（－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？

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)？

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？

2-19 什么是EPON和GPON？

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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