1、教材上的復習題參考解答 第1章(補充) 1.1 簡要說明數據通信系統模型包含哪些組成部分 答:見第6到7頁.通信系統模型包括五個組成部分:(1)信源:是產生傳輸數據的數據處理裝置的抽象表示.(2)發送器:將傳輸數據轉化并編碼為與傳輸系統信道特性相適應的電磁信號.(3)傳輸系統:提供數據信號的傳輸通道,也稱信道.傳輸系統可以是一條專線,也可以是一個復雜的網絡.(4)接收器:發送器的逆向裝置,接收來自傳輸系統的信號并轉化為信宿能夠處理的數據.(5)信宿:獲取來自接收器的數據的數據處理裝置. 1.2 列出并簡述數據通信的主要任務. 答:見7到8頁.(1)傳輸系統的利用:支持信道與其它通信設施的共享和

2、以及充分和合理利用,如復用(包括鏈路級的復用和網絡交換技術中的復用)和擁塞控制技術.(2)接口:實現數據處理(終端)設備與數據通信(電路端接)設備之間的物理連接,邏輯連接和通信規程.(3)信號的產生和接收:由發送器與接收器完成的功能.必須適應傳輸系統的信道特性.(4)同步:通信的數據終端設備之間通過傳輸系統以外同步方式或自同步方式傳送定時信號,實現接收信號的準確采樣,正確組幀和兩端的協同工作,因此同步可以分比特同步(物理層),幀同步(數據鏈路層),網同步(網絡層)多個級別.(5)數據交換管理:體現在鏈路控制協議中(如雙工方式,主從或對等鏈路設置,數據傳送方式等鏈路規程)和端到端的傳輸協議中.(

3、6)差錯控制與糾正:保證數據的完整性,這是通信最重要的目標之一.(7)流量控制:保證發送的數據流量不致超出接收及處理的能力.(8)尋址:涉及多點鏈路的站點尋址和接入網絡的端系統尋址以及標識端系統上運行的進程多個層次.(9)路由選擇:根據對接入網絡的端系統尋址以及網絡的負荷分布情況和線路工作狀態,決定當前的數據報文穿越網路的路徑.(10)恢復:通信系統工作過程中因突發事件使傳輸中斷甚至癱瘓,需要從中斷之處恢復傳輸或者重啟整個系統.(11)報文格式化:對傳輸和交換數據,控制信息以及通信協議本身的規格化,涉及語法與語義兩個層面.(12)安全性:包括數據保密,報文鑒別和身份認證等方面.(13)網絡管理

4、:包括網絡的配置管理,故障管理,計費管理,性能管理和安全管理. 1.3 簡要描述數據通信過程. 答:見第9頁.含有信息的消息進入信源成為可處理的數據;由發送器將數據轉換為適應信道傳輸的信號;信號經過傳輸系統提供的信道傳送到接收器,接收的信號因信道噪聲與外界干擾可能與發送的信號不太一致;接收器將收到的信號恢復為數據,并將數據傳遞給信宿;信宿對收到數據進行差錯檢測,如果正確,將交付信宿上的高層應用;如發現錯誤,需要通知信源重發出錯的數據. 1.4 簡述構成傳輸系統的網絡類型. 答:閱讀第10到12頁.按地域大小劃分,有廣域網(WAN),城域網(MAN),局域網(LAN)三大類,Internet是最

5、大的廣域網,也稱全球網;局域網根據規模和用途又衍生出主干網(Backbone)或者園區網(CAN,最典型的是校園網),個人區域網(PAN),存儲區域網(SAN).按傳輸媒體分,分為有線網和無線網,無線網又分固定網和移動網.按數據傳輸方式分,分為廣播式網絡和交換式網絡,無線網絡和部分局域網采用廣播方式,而廣域網,城域網和當今的多數局域網都采用交換技術.交換技術主要有電路交換和分組交換兩類,分組交換則有數據報和虛電路兩種交換方式,在傳統的虛電路基礎上又發展出了幀中繼和信元中繼(即 ATM網絡中采用的技術). 第3章 3.1 說出導向媒體與非導向媒體之間的區別. 答:見第41到42頁.導向媒體引導電

6、磁波沿某一物理路徑前進;非導向媒體不規定電磁波的傳播路徑(但可以控制其方向,教材上的說法不太嚴謹). 3.2 說出模擬電磁信號與數字電磁信號之間的區別. 答:見第53頁.模擬信號是連續變化的電磁波,根據其頻譜可以在不同類型的傳輸媒體上傳播,無論是導向媒體(頻帶有寬有窄)和非導向媒體.數字信號是電壓脈沖序列(非連續變化的離散量),這些電壓脈沖只能在導向媒體上傳播. 3.3 周期信號有哪三個重要參數 答:見第44頁.周期信號的三個重要參數是:(1)峰值振幅:一段時間內信號強度的峰值;(2)頻率或信號周期:分別指信號循環的速度或信號重復一周的時間;(3)相位:一個信號周期內在不同時間點上的相對位置.

7、 3.4 完整的一周360度對應的弧度是多少 答:2. 3.5 正弦波的波長和頻率之間有什么關系 答:見第45頁.波長是信號循環一個周期所占的空間長度,或者說是信號的兩個連續周期上同相位兩點之間的距離.相對于某一波速,波長與頻率互為倒數,即波長等于波速乘以頻率的倒數,頻率等于波速乘以波長的倒數,或者說波速是波長與頻率的乘積. 3.6 信號的頻譜和帶寬之間有什么關系 答:見第47頁.信號的頻譜是其所包含的頻率范圍(頻帶),該范圍上限頻率與下限頻率之差稱為帶寬,即頻帶的寬度. 3.7 什么是衰減 答:見57頁.在任何媒體上傳輸的信號之強度隨距離增加而不斷減弱的特性稱為衰減,對導向媒體而言,衰減呈指

8、數級變化;對于非導向媒體,衰減是距離的復雜函數,并與大氣條件相關. 3.8 給出信道容量的定義. 答:見第61頁.信道所能達到的最大數據率稱為信道容量. 3.9 影響信道容量的主要因素有哪些 答:見第62到63頁.影響信道容量的因素包括:(1)信道帶寬;(2)每個信號單元攜載的比特數;(3)信噪比:信號強度與信道噪聲的比值. 第4章 4.1 為什么雙絞銅線中的導線要絞合起來 答:見第72頁."將線對絞合起來是為了減輕同一根電纜內相鄰線對之間的串音干擾." 4.2 雙絞線主要有哪些缺點 答:見第73頁.雙絞線在傳輸距離,帶寬以及數據率上有局限性,這是因為雙絞線的衰減隨頻率增加

9、而迅速增加,由于它易于與電磁場耦合,干擾合噪聲等各種傳輸損傷對雙絞線的影響相對嚴重. 4.3 非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線之間的區別時什么 答:見第74頁.屏蔽雙絞線相對于非屏蔽雙絞線,是用金屬網罩和護皮將雙絞線屏蔽起來,減少了外界電磁干擾的影響. 4.4 描述光纖的組成 答:見第77頁.光纖由石英玻璃或塑料材料的纖芯,折射率低于纖芯的相同材料包層,防護罩三部分組成. 4.5 微波傳輸有哪些主要的優點合缺點 答:見第83頁.優點:微波適用于長距離電信業務,因障礙不易敷設線路的場所(跨越道路,河流的建筑物之間)點對點短距離傳輸,蜂窩移動通信等場合.缺點:微波需要假設較高的天線;微波的主要損耗來自傳輸

10、中的衰減,而且衰減會因天氣而變化;頻帶的有限而可能重疊使用造成相互干擾. 4.6 什么是直播衛星(DBS) 答:見第85頁.衛星轉播的節目直接被發送到用戶家庭,家庭用戶可使用甚小孔徑天線接收. 4.7 為什么衛星的上行頻率和下行頻率必須不一樣 答:見第86頁.衛星無間斷連續工作,無法用相同頻率同時發送和接收,必須以某一頻率接收來自地面站的信號,同時用另一頻率轉發給地面. 4.8 說出廣播無線電和微波之間的一些重要區別 答:見第87頁.(1)廣播無線電波是全向發射的;微波是定向發射的.(2)廣播無線電頻率包括VHF頻段及部分UHF頻段,及30MHz至1GHz頻率范圍;微波工作在1GHz以上. 4

11、.9 天線主要有哪兩個功能 答:閱讀第81到82頁.(1)天線可用來發射電磁能量或者收集電磁能量,即可用于發射和接收無線電信號;(2)天線通過定向根據其面積獲得一定的天線增益,增強發射或接收的信號. 4.10 什么是各向同性天線 答:見第81頁.各向同性天線就是一種理想化的全向天線,從概念上抽象為空間中的一個點,均勻地向所有方向發射能量. 4.11 拋物反射面天線的優點是什么 答:見第81到82頁.發送時,由天線焦點發出的信號被拋物面以無散射的平行線波束,使波束具有很強的方向性;接收時,拋物面將采集到的已衰減信號的平行波束聚集到焦點,合成較強的信號. 4.12 決定天線增益的因素有哪些 答:見

12、第82頁.決定天線增益的因素由天線面積和信號頻率(波長),天線面積越大或頻率越高(波長越短),增益越大. 4.13 在衛星通信中信號損耗的主要原因是什么 答:見第86頁.當使用超過10GHz頻率時,信號損耗主要原因是受大氣層吸收和降雨氣候影響. 4.14 什么是折射 答:見第90頁和94頁.這里的折射是特指的電磁波在空氣中傳播時產生的折射.電磁波從一種密度的媒體移動到另一種媒體中時速度發生了變化,在兩種不同密度媒體的界面處,電磁波在方向上出現了彎曲.當電磁波從低密度傳播到高密度媒體時,會向高密度媒體方向拐彎.此現象稱為折射.當無線電波經過大氣層傳播時,因大氣層的密度變化是漸變的,因此產生的折射

13、也是漸進的,電磁波信號是連續逐漸彎曲的.海拔高度越高,大氣密度減低,信號傳播速度加快,導致無線電波向下彎曲,微波LOS傳播距離公式中引入系數K=4/3,也是這個原因,說明微波的傳輸是彎曲的. 4.15 衍射和散射的區別是什么 答:見教材第93頁和第346頁.當傳播的無線電波碰到比其波長大且不能穿透的物體邊緣處時,會以該邊緣為源點,在不同方向上衍生出多個無線電波,這種光波的折射效應稱之為衍射.如果障礙物(包括雨霧懸浮的水滴)大小與信號波長相近或小于信號波長,則出現散射,將射入的信號散射成多個較弱的信號.由此可見,衍射與散射之間最主要的區別是障礙物大小與波長的關系,障礙物大于信號波長,產生衍射;障

14、礙物小于或等于信號波長,則出現散射. 第5章 5.1 列出用于評估或比較各種不同的數字到數字編碼技術的重要參數,并給出它們的簡單定義. 答:見教材第102到103頁.這些參數是:(1)信號頻譜:盡可能減少直流分量以有利于利用交流耦合進行電氣隔離的物理接口減少干擾,也不希望編碼后的信號含有過高頻率使其產生對信道帶寬的苛刻要求.(2)時鐘同步:希望編碼信號具有很強的自同步能力.(3)差錯檢測:希望信號編碼方式具有某種潛在的規則,一旦出錯則打破規則由此發現差錯(當然增加同步能力的擾碼技術也打破了信號編碼規則以便被接收方識別,但其違反規則的方式具有某種規律).(4)信號抗擾抗噪度:希望編碼信號具有較高

15、的功率及信噪比.(5)成本與復雜性:要求較好的性價比,相對容易實現. 5.2 什么是差分編碼技術 答:見第103到104頁."在差分編碼中,被傳輸的信息是由兩個連續信號單元之間是否發生變化而不是信號單元本身的大小來表示的." 5.3 解釋不歸零電平(NRZ-L)和不歸零反轉(NRZ-I)之間的區別是什么 答:見第104頁.不歸零制指在每個信號單元整個持續時間保持同一狀態而不回到零電平(這是相對于信號單元持續的中間要回到零電平的歸零制編碼而言的).NRZ-L是以絕對不同的兩個電平來分別代表二進制信息的兩個值;而NRZ-I是一種差分編碼,對于所表示的二進制信息的某一個值,由前一

16、信號單元原有電平跳變到極性相反的另一電平,而對于另一二進制值,則保持前一信號單元的原有電平不變,用有無變化來區分二值信息. 5.4 請描述兩種多電平二進制數字到數字編碼技術, 答:見第105頁.兩個編碼方案實際上都是偽三進制編碼,實際用+A,0,-A三級電平表示的是二進制值,一種是交替信號反轉(AMI)編碼,用交替的+A和-A兩個電平標識二進制1,0電平標識二進制0.另一種正好相反的編碼是偽三元碼(pseudoternary,也稱偽三進制碼),用交替的+A和-A兩個電平標識二進制0,0電平標識二進制1.雙極電平交替表示相同的一種值的目的是使信號交變以消除直流分量(0電平本身也不具有直流分量),

17、同時提供連續的該值或二值交替變化時的同步能力,缺點是對連續的另一值同步能力較差,可通過擾碼技術來解決. 5.5 請給出雙相位編碼的定義并描述兩種雙相位編碼技術. 答:見第105到106頁.雙相位指無論代表的二進制值是什么,每個信號單元中間都要反相,也就是每個信號單元持續期間都有兩個相位的變化.曼徹斯特碼是絕對的相位,比如對于0值取由正跳變到負的相位,對于1值則取由負跳變到正的相位.差分曼徹斯特碼是一種差分編碼,每個信號單元的中間都要改變一次相位,此外,對0值,在信號單元前沿再改變一次相位,而對于1值則前沿不發生相位改變. 5.6 請指出與數字到數字編碼技術相關的擾碼的功能. 答:閱讀第107到

18、109頁.擾碼技術通常是為解決AMI或偽三元碼中代表不交替變化的另一值的0電平的同步問題而使用的.擾碼技術主要有北美的雙極性8零替換(B8ZS)和歐洲的高密度雙極性3零(HDB3)兩種方案(ISDN的主速率接口的兩種規范分別使用,1.544Mbps接口使用具有B8ZS的AMI碼,2.048Mbps接口使用具有HDB3的AMI碼),采用某種交替規律來替換連續零電平,使編碼信號在傳輸過程中減少缺乏同步能力的零點平數目. 5.7 調制解調器的作用是什么 答:見第109頁.調制解調器功能是將要發送的數字數據轉換成模擬信號在模擬信道上傳輸,或將從模擬信道上接收到的模擬信號還原為數字數據. 5.8 在幅移

19、鍵控中二進制信息是如何表示的 這種方式的局限性是什么 答:見109頁.用有無載波或調制載波的振幅來表示二進制不同的二值.由于多個振幅不易控制和辨別,因此以一個多電平信號單元傳遞連續多個二進制值難以實現,由此效率較低. 5.9 正交相移鍵控(QPSK)和偏移正交相移鍵控(OQPSK)之間的區別是什么 答:閱讀第113到114頁.對于連續兩個二進制比特,QPSK以偏差一個正交相位的兩路(Il流和Q流)并行地分別調制, OQPSK在其中的Q流引入一個比特的時延,區別僅在于此.為什么要采用OQPSK呢 因為QPSK將分別調制后的兩路模擬信號疊加后傳輸,因此,疊加后的信號速率是原來輸入比特流速率的一半,

20、就有可能一對比特同時改變符號,從而使得在調制后的信號流的一個信號單元到另一個信號單元之間會產生類似BPSK的180度相位轉變.所以,采用OQPSK,通過引入一路時延,使任何時候一對比特中只有一個比特可以改變符號,使疊加后的信號的相位變化永遠不超過90度,保持信號正交的特性. 5.10 什么是正交調幅(QAM) 答:見第117到178頁.實際上是數字調幅與數字調相的結合,也可認為是QPSK的擴展(請對照一下圖5.11,圖5.14和圖8.19),可以以更大的并行度,將連續的多個比特分別調制再疊加后在模擬信道上傳輸.使在相同帶寬模擬信道上提供比QPSK還要快得多的信號速率.因此在現代調制解調器中提供

21、了超越音頻話路信道34kbps的香農極限的56kbps速率.而且此技術還運用于ADSL/DMT和無線傳輸信道中,所以ADSL能提供超越10Mbps的下行流速率. 5.11 在考慮模擬信號所要求的采樣速率時,從采樣原理可知什么 答:見第119頁.根據奈奎斯特采樣原理,采樣速率應是模擬信號最高主頻率的兩倍,以此速率采集的樣本則包含了原始信號的全部信息.根據這些樣本,通過低通濾波器可以恢復出與原信號相近的新信號(相近不是說采樣樣本數不夠,是對樣本進行量化時因量化級別不夠而產生的量化噪聲所致). 5.12 角度調制,調相和調頻三者的區別時什么 答:見第126到127頁.公式(5.13)所示是角度調制一

22、般表達式,可以定義為具有固定載頻2fc t,恒定振幅Ac和瞬時相角(t)=2fc t+(t)的正弦波.若正弦波的瞬時相角(t)與調制信號m(t)呈線性函數關系,就稱為調相(PM)波.若正弦波的瞬時頻率 )(2)(2ttfdtdtfci+=與調制信號m(t)呈線性函數關系,則稱之為調頻(FM)波. PM和FM是角度調制的特例,或者說PM波和FM波是角調波的不同形式,但二者并無本質區別.由于載波相位的任何變化都將引起頻率變化,反之亦然.因此,PM與FM密切相關.PM與FM只是頻率和相位的變化規律不同而已.在PM中,角度隨調制信號而線性變化;而在FM中,角度隨調制信號的積分而線性變化.若將m(t)先

23、積分而后使它對載波進行PM,即得FM;反之,若將m(t)先微分而后使它對載波進行FM,即得PM. 第6章 6.1 在異步傳輸中,如何區分一個字符的傳輸與下一個字符的傳輸 答:見第134到135頁.在每個傳輸的字符前增加一個起始比特和一至兩個停止比特來區分字符之間的傳輸.起始比特和停止比特還起啟停字符內的比特同步的作用. 6.2 異步傳輸的主要缺點是什么 答:見第135頁到136頁.異步傳輸的最大缺點是效率低,一是每個比特需附加2至3個比特,額外開銷大;二是連續的字符流傳輸時,每個字符進行重新同步,有效吞吐率打折扣. 6.3 同步傳輸中是如何提供同步的 答:見第136頁.在發送方與接收方之間通過

24、外同步或自同步方式保持兩者的時鐘同步,按照時鐘比特提供的比特間隔,對每個比特塊以穩定的比特流形式傳輸.塊之間的同步問題則由在每塊增加前同步碼和后同步碼的方法解決. 6.4 什么是奇偶校驗比特 答:見第139頁.奇偶校驗比特增加到需要校驗的數據塊末尾,根據數據塊中值1的比特個數來決定該奇偶比特取值1或0,根據是奇校驗和偶校驗,使連同奇偶校驗比特在內的整個數據塊中值1的比特數為奇數或偶數. 這里附加一點常識,對每個字符采用奇偶校驗時,是利用7單位ASCII碼(即IRA編碼)只占用了字符低7位的特點,將每個字符的最高位用作奇偶校驗比特,因為按照規定奇偶校驗比特增加到需要校驗的數據塊末尾,因此,字符傳

25、輸時是先低位后高位. 為什么校驗比特要放在末尾呢 如果放在數據快前面,接收方最先收到校驗比特,需要先將其存放起來,然后對后續收到的數據進行校驗,生成信的校驗比特,再與存放起來的原校驗比特進行比較.因此,放在末尾不需要先保存校驗比特,先利用收到的數據比特生成新的校驗比特,直接與后收到的原校驗比特進行比較,這樣實現起來效率更高. 6.5 什么是CRC 答:見第139頁.循環冗余檢驗碼(CRC)有這樣一種特性:其碼集內的任一個碼字,進行循環移位后,仍然是該碼集中的碼字,因此而取名循環碼."冗余"是檢錯和糾錯編碼的關鍵,CRC是在k比特原始碼字上增加r個冗余比特從而生成長度為n=k

26、+r個比特且具有檢錯能力的新碼字.該r=n-k個比特稱為幀檢驗序列(FCS),具體來說是由發送器將k比特原始碼字左移r比特然后用精心選擇的生成多項式(實際上是一個r+1比特長的二進制序列)去除所得到的余數. 6.6 你為什么認為CRC比奇偶校驗能夠檢查出更多的差錯 答:閱讀第145到148頁.實際上是一個碼距大小的問題,冗余比特序列越長,碼距越大,檢錯和糾錯的能力越強.奇偶校驗比特只為每個數據塊增加一個比特,而CRC增加的冗余比特無疑要多不少,因此能檢查出更多的差錯. 6.7 列出可以描述CRC算法的三種不同方式. 答:閱讀第139到144頁.CRC算法的三種等價的實現方式分別是:模2除法運算

27、,多項式除法,數字邏輯除法電路. 6.8 有沒有可能設計一種ECC,它能夠糾正某些雙比特差錯,但不能糾正所有的雙比特差錯 為什么 答:許多教材都會提到二維奇偶校驗碼(水平垂直奇偶校驗,檢錯糾錯原理請自行到網絡上搜尋).它能檢測出所有3比特或3比特以下的錯誤,包括糾正奇數個錯和發現部分偶數個錯,即部分偶數個錯不能測出.也就是說,盡管能糾錯,但只能糾單比特,不能糾雙比特錯,不符合題意.那么有沒有能糾雙比特錯的糾錯碼(ECC)呢 有.根據教材第148頁上關于糾錯編碼的最小漢明距離與檢錯糾錯能力之間關系的描述,知道一種編碼的校驗和糾錯能力取決于它的海明距離(碼距).為檢測出t比特錯,需要使用最小碼距t

28、+1的編碼;因為t個單比特錯決不可能將一個有效的碼字轉變成另一個有效的碼字.當接收方看到無效的碼字,它就能明白發生了傳輸錯誤.同樣,為了糾正t比特錯,必須使用最小碼距為2t+1的編碼,這是因為有效碼字的距離遠到即使發生t個變化,這個發生了變化的碼字仍然比其它碼字都接近原始碼字,因此可以將該變化了的碼字按認定的原始碼字進行糾正.作為糾錯碼的一個簡單例子,考慮如下只有4個有效碼字的編碼:0000000000,0000011111,1111100000和1111111111.每個碼字都有五個比特不同,即該編碼的所有的碼距均為5,根據前面的結論,它能糾正雙比特錯(因為2t+1=5,所以t=2).比如碼

29、字0000000111到達后,接收方知道這是一個不合法的碼字,說明原始碼字中的某些比特發生了變化,如果限定只能糾正雙比特錯,則認為原始碼字是0000011111,其中兩個比特由1變成了0;如果允許糾正三個比特錯,該0000000111也有可能是0000000000中的三個0變成了1;那么到底將它糾正為0000011111呢還是糾正為0000000000 所以這只能是一個能糾正雙比特的ECC碼. 上面的例子是一個能糾正所有雙比特錯的編碼.能否只允許糾正某些雙比特錯但不能糾正所有雙比特錯,如果選用最小碼距2t,可以做到這一點.仍選用上例,有效碼字在0000000000,0000011111,111

30、1100000和1111111111基礎上增加1010101010.它與其它四個碼字的最大碼距為6,最小碼距為4,當接收到0000000111,肯定仍糾正為0000011111.如果收到1111101010,則可能是1010101010從左數第二個比特和第四個比特由0變成1,是雙比特錯;也可能是由1111100000從右數第二個比特和第四個比特由0變成1,也是雙比特錯;究竟原始碼字是什么,就無法糾錯了. 由此得知設計題目所要求的ECC碼是可能的,條件是糾正部分t比特錯的最小碼距為2t. 6.9 在(n,k)分組糾錯碼中,n和k分別代表什么 答:見第147頁.(n,k)分組糾錯碼中,k代表重現在

31、合法碼字中的k個原始數據比特,n代表包含原始數據比特以及附加(n-k)個檢驗比特形成的n比特碼字. 6.10 DEC是什么 它的功能是什么 答:見第151頁.DCE和DTE都是與傳統數據通信網絡相關的術語.DCE是數據線路端接設備(Data Circuit-terminating Equipment)的英文縮寫,有時DCE又稱為數據通信設備(Data Communication Equipment).DTE則是指完成數據處理的網絡端系統,稱為數據終端設備(Data Terminal Equipment).DEC負責與網絡的連接并幫助DTE通過網絡與遠端的另一個DTE交換數據.也可以將DCE看成

32、是DTE接入網絡的設備.使用"Circuit-terminating(電路端接,也可譯成電路終結")很形象,比如,兩個端系統通過通信網絡建立起一條電路(或虛電路),該電路逐眺連接網絡中間節點直到到兩端的DCE就終結了,所以,從網絡的角度看,DCE實際上是網絡的端節點.從端系統一側看,DCE是DTE的通信裝置(包含收發器),調制解調器(包括撥號Modem,ADSL Modem和Cable Modem)就是一種DCE裝置.局域網的網卡也是這樣一種裝置. 第7章 7.1 列出并簡單定義經由數據鏈路的有效通信需要什么 答:見第163頁.(1)幀同步:能辨別每幀的開始和結束;(2)流

33、量控制:發送幀的速度不能超越接收站點接納能力,即不能導致接收緩存溢出;(3)差錯控制:傳輸中的差錯必須被糾正;(4)尋址:在多點直接連接鏈路上要能夠識別幀的發送站點和接收站點;(5)能夠從傳輸的數據中區分用戶信息和控制信息;(6)鏈路管理:數據交換的初始化,維護和終止以及站點之間的協同.其中,初始化工作涉及以下方面,(1)站點類型:主站,從站,混合站.(2)鏈路設置:鏈路接入的站點為主從關系(主站或從站)時,通常設置為非平衡鏈路;主從關系也能設置成對稱鏈路,即主從關系可以在站點間互換;對等關系(混合站)時設置為平衡鏈路.(3)媒體接入控制方式:點對點鏈路為詢問/確認方式;多點鏈路采用輪詢/選擇

34、.(4)數據傳送方式:非平衡鏈路使用的正常響應方式和異步響應方式;平衡鏈路使用的異步平衡方式. 7.2 給出流量控制的定義. 答:見第164頁.發送實體發送數據的速度不能超出接收實體接納數據的能力,以保證接收緩存不出現溢出. 7.3 描述停止等待流量控制. 答:閱讀第164到166頁.發送方每次發送一幀后處于停止等待狀態,待接收方收到并保證正確接受后返回給發送方一個確認幀,發送方收到確認幀,然后再接著發送下一幀.當發送的幀丟失或出錯,接收方將不會返回確認幀,發送方等待超過約定的時間,即認為發送出現問題,便重發該數據幀. 對出錯幀的處理可以采用另一種實現方案:正確接受返回肯定確認幀,檢測出差錯返

35、回否定確認幀,丟失幀仍利用超時重傳機制. 7.4 將很長的數據傳輸分解成多個幀的原因是什么 答:便于實現流量控制和差錯控制.因為太長的幀,還沒接收完,接收緩沖就溢出了,無法進行流量控制;對于差錯控制而言,如不分解,出現差錯將重傳整個數據塊,如果分解為多幀,出錯時僅需重傳差錯所在的該幀即可,從而提高了數據傳輸的有效性. 7.5 請描述滑動窗口流量控制. 答:閱讀第166到168頁.對發送緩存和接收緩存都設置相同大小的一個容納預定數量幀的窗口,每次最多可發窗口尺寸限定的幀數,接收方可以進行累積確認.由此提高了傳輸效率. 7.6 與停止等待流量控制相比,滑動窗口流量控制的優勢是什么 答:正如7.5的

36、答案,停止等待流量控制一次發送一幀,而滑動窗口流量控制一次可傳送多幀.而且,前者需收到確認后才能發送下一幀,而后者即使沒收到確認,只要發送的幀數未超過窗口大小,仍可繼續發送,收到確認的幀后,又可從確認之幀的后一幀起連續發送窗口規定的幀數. 7.7 什么是捎帶 答:見第168頁.捎帶確認方式適用于雙向數據傳輸的場合,當接收到對方的若干幀后,如正好要發送數據給對方,就將確認幀與數據幀合二而一,即把確認標記(通常是盼望的下一幀序號)寫入待發數據幀相應控制字段中,使對方在接收數據的同時收到確認信息. 7.8 給出差錯控制的定義. 答:見第169頁.用于檢測并糾正數據幀在傳輸過程中出現的差錯.實現這樣功

37、能的機制就是差錯控制. 7.9 列出鏈路控制協議中的差錯控制一般都由哪些組成 答:此題的理解也有三種理解. 第一種理解是出現在各種鏈路控制協議中的差錯控制技術種類.見第169頁和第145頁.差錯控制機制主要有三類:(1)具有自動糾錯能力的前向糾錯(FEC);(2)自動重傳請求(ARQ),包括基于停止等待流量控制機制的停止等待ARQ,基于滑動窗口流量控制機制的回退N幀ARQ和選擇拒絕ARQ.(3)混合糾錯(HEC),是FEC和ARQ的結合,能糾之錯使用FEC,不能自糾就使用ARQ. 第二種理解就是指鏈路控制協議中包含哪些實現差錯控制的成分,只能舉例說明,見第174頁.HDLC鏈路控制協議中,多項

38、成分都是流量控制與差錯控制共用的,監控幀的監控字段S,監控幀和信息幀中的發送和接收序號字段N(S),N(R),輪詢/結束比特,以及HDLC幀中的幀檢驗序列FCS應該都屬于差錯控制相關的部分. 第三種理解我認為可能才是作者的真實意圖.這種理解見第169頁.最常用的差錯控制的基礎由以下部分組成:(1)差錯檢測;(2)肯定確認;(3)超時后重傳;(4)否認與重傳.這些機制都歸結為ARQ. 7.10 請描述自動重傳請求(ARQ). 答:見第169頁.接收方利用幀的FCS對于接收到的幀進行差錯檢測;接收方未檢測到錯就給予發送方肯定確認;如果檢測到錯就給予發送方否定確認,發送方則重傳出錯的幀;如果幀丟失(

39、無論是數據幀還是肯定/否定確認幀),發送方直至超時仍未接收到確認幀,就要重傳未被確認的幀. 7.11 列出并簡單定義三種ARQ. 答:閱讀第169到173頁.三種ARQ分別是基于停止等待流量控制機制的停止等待ARQ,基于滑動窗口流量控制機制的回退N幀ARQ和選擇拒絕ARQ.第一種ARQ中,發送方每次發送一幀,其余過程如7.10題所述.第二種ARQ是發現出錯時,從出錯的幀之后所有接收緩沖中的幀全部清除,且都要重傳,因此效果是將窗口指針回退N幀.第三種ARQ是發現出錯的幀后,只需要重傳出錯的幀,其它后續幀仍放在接收緩存中,待重傳的幀到達后按序插入其在緩存中的正確位置,再行交付. 7.12 HDLC

40、支持的站點類型有哪些 請分別描述. 答:見第173頁.(1)主站:具有鏈路控制權,可直接控制從站以及與從站之間的鏈路進行操作;(2)從站:需在主站控制下操作;(3)混合站(復合站):具有平等關系(混合了主站與從站的特點)的站點. 主站和從站之間的鏈路通常設置為非平衡鏈路,也能設置成對稱鏈路,即主從關系可以在站點間互換;混合站之間的鏈路設置為平衡鏈路. 7.13 HDLC支持的發送方式有哪些 請分別描述. 答:見第173頁.(1)正常響應方式:使用非平衡設置,主站能夠初始化從站的數據傳送,而從站只能通過響應主站的命令來傳輸數據;(2)異步響應方式:使用非平衡設置,主站對線路全權負責,但從站也能夠

41、初始化自己的數據傳送;(3)異步平衡方式:使用平衡設置,兩個混合站都可初始化數據傳輸,不必對方事先授權. 7.14 HDLC幀的標志字段的目的是什么 答:見第174頁.在幀的兩端起定界作用.在連續的幀之間的標志字段代表上一幀的結束,頁標志著下一幀的開始. 7.15 請給出"數據透明性"的定義. 答:見第175頁.這里"數據透明性"是特指的.由鏈路控制協議通過"比特填充"方法來消除數據與標志字段的01111110模式的沖突,由此使用戶數據不必考慮標志字段的存在,可以將任意比特序列插入到幀中,這種使用戶不必了解協議內部對數據處理詳情的特性

42、就稱為"數據透明性". 7.16 HDLC支持的三種幀類型是什么 請分別描述. 答:見第174頁.一類是信息幀,傳送用戶數據并進行捎帶確認;監控幀是專門的確認幀,其中的監控字段起著差錯控制(使用否定確認,包括回退N幀ARQ的REJ和選擇拒絕ARQ的SRET指示)和流量控制(肯定確認,包括緩沖空余的RR和緩沖將滿的RNR指示)的作用;第三類稱為無編號幀,即此幀不包含幀的序號(前兩類幀皆包含發送幀和接收幀的序號),該類幀用于初始化數據傳送,拆除邏輯連接,差錯恢復,鏈路規程(媒體接入控制)等用途. 第8章 8.1 為什么復用的性價比高 答:閱讀第189到190頁.(1)利用信號正

43、交分割的理論將一條物理媒體劃分為若干邏輯信道,比為每路通信各拉一條線路要經濟得多;(2)多路傳輸共享一條物理媒體可以提高線路利用率. 8.2 如何通過使用頻分復用避免干擾 答:閱讀第190到193頁.此題的理解有歧義,有三種理解.前兩種理解和問題字面相同,第一種理解是,在一條不分割頻帶的線路上,要實現全雙工通信可以使用回聲抵消技術,但雙向信號間肯定有干擾,采用頻分復用后各方向各使用一個互不重疊的頻帶,即可避免干擾.第二種理解是相對于時分復用而言,時分復用是基帶傳送,各路信號都將占據整個信道頻帶,各路信號是通過時間分割來實現輪流傳送的,因此各路信號必須等待屬于自己的時隙到來,因此各路信號是受到相

44、互制約的.第三種理解和字問題面意思有差異,是指頻分復用中如何避免信道間干擾,方法就是信道(也稱為頻道,和頻分復用相關的波分復用中按波長分割的信道可稱為波道)間留出防護隔離頻帶. 8.3 什么是回聲抵消 答:教材上并沒給出定義,參見第211頁和圖8.17(b).回聲抵消技術是,線路兩端收發器使用相同頻帶支持發送信道和接收信道,一邊發信號,一邊收信號,接收到信號中肯定混合了自己發出的信號成分,我們將這部分發送信號成分稱為回聲,只要從收到的信號中扣減去這部分回聲就可以得到對方發來的信號,該過程因此稱為回聲抵消. 8.4 給出用戶線中上行流何下行流的定義. 答:見第210頁.由用戶設備經DSL接入到電

45、信公司的信道傳送的數據(現在通稱為通信服務商,網絡服務商,ISP因特網服務商),由電信公司經營的網絡中各其他站點經接入的中心局服務器傳回用戶的數據稱為下行流.(直接用教材上的定義更簡潔,但陳舊些.) 8.5 請解釋同步時分復用(TDM)是如何工作的 答:閱讀第195到197頁.為每路數字信號分配一個時隙(每路信號的時隙在每個復用幀中的位置固定)而不管該路是否空載,在一條傳輸通路(一條線路或一個頻道)上按時間上交錯傳輸每路信號的一部分,這種交織可以按比特,也可以按字節或更大的數據塊(幀). 8.6 為什么統計時分復用與同步時分復用相比較效率更高 答:閱讀第203到205頁.為每路數字信號按需分配

46、時隙,即使分配了時隙,每路信號的時隙在每個復用幀中的位置是動態變化的.為了標識某個時隙究竟攜載的是哪一路信號,因此需要在時隙中增加地址標識,還有可能使用長度字段支持變長數據傳送.正因為是按需分配,無數據傳送需求就不必分配時隙,可以讓給其它路信號傳送,由此減輕了空載情況,效率得以提高. 8.7 參照表8.3指出北美和國際的TDM載頻標準有哪些主要的區別 答:見表8.3,并閱讀第199到203頁.北美和國際的TDM載頻標準兩者之間的主要區別有二,一是各級中復接成上一級的路數有差異,二是其一次群(基群)速率的差別主要在于幀的同步結構不同.由這兩點原因造成了各級支持的速率不同. 8.8 參照圖8.14

47、指出緩存大小和線路利用率的之間的關系. 答:見圖8.14(a),閱讀第205到208頁.緩存平均大小只取決于線路利用率,線路利用率越高,復用線路處理就越繁忙,每個源的時延就越大,因此需要的緩存就越大.圖8.14(b)說明了緩存大小與復用線路容量無太大關系.因為復用線路容量能夠處理的源數目越大,說明其處理能力越強(速率越快),則每個源所需的緩存空間就越小.第207頁所舉的兩種情況印證了這一點. 第9章 9.1 采用擴頻編碼的信號帶寬與編碼前的帶寬之間的關系是什么 答:見第217頁.擴頻編碼后的信號帶寬比編碼前的信號帶寬得到顯著擴展. 9.2 列舉擴頻的優點. 答:見第217頁到218頁.(1)抵

48、抗噪聲和多路失真的干擾;(2)對信號起到隱蔽和加密作用;(3)減弱或避免使用相同頻帶的用戶彼此干擾. 9.3 什么是跳頻擴頻 答:見第218頁.信號用偽隨機無線電頻率序列廣播,并以短暫的固定時間間隔不斷從信道總頻帶中的一個頻率跳變到另一個頻率.信號瞬間的帶寬遠遠小于信道的總帶寬. 9.4 說明慢速跳頻擴頻何快速跳頻擴頻之間的區別. 答:閱讀第221到222頁.傳輸一個和多個比特才進行一次頻率切換稱為慢速跳頻擴頻,不到一個比特就切換頻率(通常一個比特的持續時間內頻率跳變了兩次和多次)稱為快速跳頻擴頻. 9.5 什么是直序擴頻 答:閱讀第222到224頁.借助于擴頻碼將原始信號的一個比特分割為多個

49、比特(稱為碼片,多個碼片總的持續時間與該原始比特持續時間相等).擴頻碼有多少個比特就將原始信號擴展了多少倍帶寬. 9.6 采用DSSS編碼后的信號的比特率與編碼前的比特率之間的關系是什么 答:如同9.5所述,如果編碼后的信號帶寬比編碼后擴展了10倍,則比特率提高了10倍. 9.7 什么是CDMA 答:閱讀第226到229頁.CDMA(碼分多址)是利用直序擴頻原理實現的一種復用技術,它可以將不同用戶的相同比特值用不同的擴頻碼變成各不相同的碼片序列.也就是說,用不同的碼型(信號波形)來區分不同用戶的信道,所以稱為碼分復用.碼分復用中具有相同頻帶的各信道在時間上和頻率上都是重疊的,只是功率密度不同(

50、波形不同,則信號能量不同). 第10章 10.1 為什么每對站點之間有一條以上的可能路徑會很有用 答:答案就在第239頁"規則"的第3條:"人們總是希望每兩個站點之間存在多條穿過網絡的可能通路,這樣做可以提高網絡的可靠性."即是說,如果當某條路徑發生故障或擁塞時,有其它通路可以使數據即時地到達目的站.此外,多條路徑還能使網絡能夠保持負載均衡,避免局部擁塞. 10.2 公用通信網絡的四個組成部分的總稱分別是什么 給出每個術語的定義. 答:見第240到241頁.四個部分及其定義是:(1)用戶(subscriber):與網絡連接的設備;(2)用戶環路(subs

51、criber loop或local loop):用戶和網絡之間的鏈路;(3)交換局(exchanges,包括end office和intermediate exchange):(4)中繼線(trunks):交換局之間的干線線路. 10.3 推動電路交換網設計的主要應用是什么 答:見第240頁.推動電路交換網設計的主要應用是公用電話網(PSTN)以及專用小交換機(PBX,包括電路交換局域網CBX). 10.4 隨路信令和共路信令之間的區別是什么 答:閱讀第246到248頁.區別在于信令是否和話音信號使用相同的信道傳送,隨路信令與話音(數據)信號同信道傳送(分相同頻帶的帶內信令和從話音信道割讓出窄

52、小信令頻帶的帶外信令兩種實現方式),共路信令是指專門另建一條獨立于話音(數據)信道的公用信令信道,共路信令還根據信令信道是完全跟隨話音(數據)信道走還是具有相對獨立的路徑又分為相關方式和非相關方式. 10.5 與電路交換相比,分組交換有哪些優勢 答:見第252頁末和253頁首.(1)線路的利用率高(非獨占性);(2)支持兩端不同速率的轉換(逐跳轉接和存儲轉發);(3)網絡部分阻塞仍能傳遞數據(逐跳轉接和存儲轉發);(4)能夠進行優先控制(存儲轉發和排隊). 10.6 請解釋數據報和虛電路操作之間的區別. 答:閱讀第253到255頁.主要區別是在發送數據之前是否建立兩端的邏輯連接. 虛電路方式需

53、要為傳送的一個報文事先建立邏輯連接,而且對于每次連接后傳送的該報文的所有分組只需要進行一次路由選擇,由此建立起一條虛電路,然后用該虛電路號標識該報文的每個分組,依次沿選好的路徑傳送分組,各交換節點根據虛電路號和序號來控制沿正確路徑傳送并按序交付. 數據報方式不需要事先建立邏輯連接,直接將目的地址來標識每個分組,途中交換節點對到達的每個分組都要進行一次路由選擇,各分組可以沿不同的路徑傳遞到目的端, 因此目的端節點需要對收到的分組重新排序. 10.7 在分組交換網中,分組大小有何重要意義 答:閱讀第256到257頁.一個報文的分組大小與傳輸該報文所花的總時間密切相關. 10.8 在評價分組交換網的

54、性能時,哪幾種類型的時延會有很大影響 答:見第257頁.對分組交換網性能影響很大的幾種時延是:(1)傳播時延(由節點間媒體距離和媒體傳播速度決定);(2)傳輸時間(由數據分組長度和數據率決定);(3)節點時延(節點完成交換處理過程的時間). 10.9 幀中繼與X.25有什么不同 答:閱讀第260到261頁.(1)X.25使用帶內信令;而幀中繼使用共路信令,用戶數據和控制信令在各自獨立的邏輯連接上傳輸.(2)X.25在端系統之間傳輸報文分組,因此虛電路(邏輯連接)復用發生在第三層;而幀中繼在端系統之間直接傳輸數據幀,因此邏輯連接的復用和交換發生在第二層,這也是取名幀中繼的原因.(3)X.25在第

55、二層和第三層都提供了流量控制和差錯控制機制(注意:只有第二層有差錯檢測功能);而幀中繼在節點各跳之間沒有流量控制和差錯控制機制,端系統如需要流量控制和差錯控制,由高層應用自己實現. 10.10 與X.25相比,幀中繼有哪些優點和缺點 答:見第261頁.優點有:(1)使通信處理過程變為流程化作業;(2)用戶與網絡之間接口被簡化;(3)網絡內部處理也得到簡化,因此具有更高吞吐率和更低時延.缺點主要是,失去了鏈路級流量控制和差錯控制,可靠性方面不及X.25,幀中繼的可靠性寄希望于線路本身的高質量. 第11章 11.1 ATM與幀中繼的區別是什么 相同點是什么 答:見第267頁,第261頁和第11頁.

56、第一問答案在第11頁,"幀中繼與ATM之間最大的區別在于幀中繼使用的是長度可變的分組,稱為幀;而ATM使用的是長度固定的分組,稱為信元." 第二問答案在第261頁和第267頁.相同點至少有三個:1)使通信處理過程成為流程化作業(強調端到端的虛電路連接,縮短中間轉發的時延);2)允許在單個物理接口上復用多個邏輯連接;3)具有極少的差錯控制能力. 11.2 與幀中繼相比,ATM具有哪些優點和缺點 答:閱讀整個第11章進行歸納總結.相對于幀中繼, ATM有這樣一些優點:1)信元長度固定,簡化了ATM交換節點的處理任務,有助于提高ATM數據率;2)引入了VCC(類似于虛電路的單個邏輯連接)與VPC(具有相同端點的邏輯連接組)兩級邏輯連接,由此簡化了網絡結構,提高了網絡性能和可靠性,減少了處理過程并縮短連接建立時間,增強了網絡的服務;3)ATM可支持SDH/SONET同步系列,比幀中繼的復接能力和同步能力更強,而且還可以直接支持自同步的信元流傳輸,而幀中繼通常依賴于T3或E3線路的速率和同步能力;4)支持五種不同服務級別,可適應各種不同的應用需求,這是幀中繼所不具有的;5)通過AAL適配層與高層不同的網絡業務實現融合,能支持傳統的電信業務和當今普及的Internet應用. 相對