1、20132184朱彥榮軟件工程 2計算機網絡作業CH3 物理層一、填空題1) 信號變換方法分別編碼與調制，其中，用數字信號承載數字或模擬數據叫編碼 。用模擬信號承載數字或模擬數據叫調制 。數字信號實現模擬傳輸時，數字信號變成音頻信號的過程稱為調制，音頻信號變成數字信號的過程稱為解調 。2)正弦波是基本的連續信號。一般可以用三個參數描述：_振幅 _、_相位_和 頻率。相應地，調制的基本方法有調幅、調相 、調頻。3)PCM 的三個步驟是：_采樣 _、_量化 _、_編碼 _。4)物理層的主要任務是確定與傳輸媒體的接口的一些特性，包括：機械、電氣、功能和過程。5）綜合布線系統分為建筑群 _、_垂直干線

2、 _、 _水平 _、_工作區 、管理（或配線間）、設備間_六個子系統。6）多路復用技術的幾種形式：時分、頻分、波分、碼分。7）在網絡傳輸過程中，每經過一跳均會產生下列四個時延： 處理時間、排隊時間 、發送時間、傳播時延。8） 存儲轉發交換包括 _報文交換 _和_分組交換 _。9） 常用的導向型傳輸介質有雙絞線電纜 (twisted paircable)、同軸電纜 (coaxial)、 光纖電纜。同軸電纜分為 _基帶同軸電纜 _和_寬帶同軸電纜。10）常見的網絡拓撲結構有總線型、環型、星型、網狀。11） 通信控制規程可分為兩大類，即面向 _字符 _型和面向 比特型。在因特網撥號上網協議中， SL

3、IP 屬于 串行線路網際協議協議， PPP 屬于點對點協議簇協議。12） E1 采用的多路復用技術是時分多路復用（或 TDM ），它的數據速率是2.048 Mbps。13）一個信道的頻率范圍是300MHz300GHz，該信道的帶寬是 299700 MHz 。14）有噪聲信道的信道容量定理香濃定理，該定理的計算公式是C=Blog2(1+S/N) .15）T1 速率為 _1.544Mbps _；E1 速率為 _2.048 Mbps _。16) 在雙絞線中， UTP 表示 _非屏蔽雙絞線 _；STP 表示 _屏蔽雙絞線 _。二、單項選擇題（在四個備選答案中，選出一個正確的答案，并將其號碼填在題干的括

4、號內。）1) T1的速率為（ 1） 56 Kbps（ 3） 1.544Mbps2) E1速率為（ 4（ 1） 56 Kbps（ 3） 1.544Mbps3 ）（2） 96 Kbps（4） 2.048 Mbps）（2） 96 Kbps（4） 2.048 Mbps3） （ B ）通信的雙方都可以發送信息，但不能同時發送（也不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間后再反過來。A. 單工通信B. 半雙工通信C. 全雙工通信D. 以上都不是4) 物理層的 4 個特性中，指明接口所用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的是（A）。A. 機械特性B. 電氣特性C. 功能

5、特性D. 規程特性5)將模擬數據轉換為數字信號的過程，稱為（B）。A. 調制B. 解調C. 轉換D. 以上都不是6) 在鏈路上產生的時延是（ C ）A. 發送時延 B.排隊時延C.傳播時延 D.處理時延7)X.25 網絡是一種（C ）， X.25 對于 OSI 的 （C）層A. 信元交換網， 2 層 B.電路交換網， 1 層 C.通信子網， 3 層D.資源子網， 4 層8)兩臺計算機通過電話線路通信時必須的設備是（A）A.調制解調器B.網卡 C.中繼器D.集線器9) 在串口通信中，DTE 指的是（C）， DCE指的是（A）A. 調制解調器B.電纜C. 計算機D. 串口10) 物理層的主要職責是

6、（B）A. 報文傳輸B. 比特傳輸C.信號變換D.差錯控制11) （B ）通信的雙方都可以發送信息，但不能同時發送（也不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間后再反過來。A. 單工通信B. 半雙工通信C. 全雙工通信D. 以上都不是三、判斷正誤（正確打 ，錯誤打）1)通過改進編碼技術，可以無限提高數據傳輸速率。（ X）2)單模光纖比多模光纖細，所以傳輸速率低。（ X）3)同軸電纜既可用于計算機通信，又可用于傳輸有線電視信號。（ ）4)光纖通信采用的多路復用技術叫做 WDM 。（ ）5)傳輸速率單位 “ bps代”表 BAUD PER SECOND 。（ X）6)理想信道的最

7、高速率由香濃定理決定。（ X ）四、簡答及計算題1解釋以下名詞：基帶傳輸；寬帶傳輸；帶寬；多路復用技術；調制；編碼。答：基帶傳輸 : 不調制，編碼后的數字脈沖信號直接在信道上傳送。寬帶傳輸 : 調制成模擬信號后再傳送，接收方需要解調。帶寬 : 在單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”。多路復用技術 : 設備或機構，從多個信號源接受數據，然后通過共享信道發送出去。調制 : 用模擬信號承載數字或模擬數據編碼 : 用數字信號承載數字或模擬數據2. 以數字方式傳輸電話信號（如 IP 電話）時，使用何種調制方式？要經歷哪些處理步驟？為什么一條 8 位編碼的語音線路 PCM 信號速率是

8、 64Kbps。答： PCM（脈沖編碼調制）。采樣、量化、編碼。因為：語音的頻率范圍是 4KHZ，根據 Nyquist 定理，采樣頻率最高只需 8KHz；8 位編碼，所以 PCM信號速率為： 8*8=64 Kbps3. 數字信號在模擬信道上傳輸時，要進行何種處理？有哪幾種調制方式？答： D/A 調制（調制解調）主要有三種調制方式：調幅、調頻、調相4. 理想信道的最大速率由什么計算？實際信道的最高速率由什么計算？答：理想信道的最大速率： Nyquist 定理。實際信道的最高速率：香農定理5. 電視頻道的帶寬是 6MHz，若使用 4 級數字信號，每秒能發送多少比特。（不考慮信道噪音）解：因為不考慮

9、信道噪音，因此使用 Nyquist 定理最大數據傳輸速率（ bps） =2Hlog2V=2*6M*log24=24Mbps6. 一個用于發送二進制信號的 3KHz 信道，其信躁比為 20dB，最大的信道傳輸速率是多少？解： 10lg(S/N)=20 ；則 S/N=100由 Shannon公式最大數據傳輸速率 =Hlog2(1+S/N)=3K*log2(1+100) 19.98Kbps 根據 Nyquist 定理最大數據傳輸速率 =2Hlog2V=2*3K*log2 2=6Kbps最大數據傳輸速率由Nyquist 定理決定，故為6Kbps7.T1 載波的速率為 1.544Mbps ，在 50KH

10、Z 的線路上發送 T1 信號，需要多大的信躁比？解：由 Shannon公式最大數據傳輸速率 =Hlog2(1+S/N)=50K*log2(1+S/N)=1.544* 103 Kbps S/N 231 -1 ；因此信噪比為： 10lg(S/N) 93dB8信道傳播時延、報文發送時間、處理時延和排隊時延各自的含意是什么？信道傳播時延： d/s d:距離， s: 介質中信號傳播速度 ( 0.7c)報文發送時間：數據長度/ 發送速率處理時延：節點對數據包進行處理所需的時間排隊時延：數據在節點等待轉發的延遲時間9. 設需在兩臺計算機間經兩個中間節點傳送 100 兆字節的文件，假定：(A) 各跳的通信線路

11、的通信速率皆為 8Kbps；(B) 不考慮中間節點存儲轉發等處理時間和排隊時間；(C) 每一段線路的傳播時延均為 10ms試計算采用甲、乙兩種方案傳送此文件所需時間。其中：方案甲 : 將整個文件逐級存儲轉發。方案乙 : 將文件分為 1000 字節長的幀再進行逐級存儲轉發，假定幀頭和幀尾的開銷各為 10 字節。假定分組之間連續發送，連續到達中間節點 。答：兩臺計算機之間的路徑共有3 跳，因此：方案甲傳送此文件所需時間：每一段線路的報文發送時間為：（100× 106× 8）/ （8×103 ）100000s每一段線路的傳播時延為：10ms10× 10-3 s

12、總時間為：（ 10× 10-3 100000）× 3300000.03s方案乙傳送此文件所需時間：文件一共分為 100×106 /1000 105 （個）幀1 個幀長為 1020 字節，節點發送 1 個幀的時間為：1020 ×8/(8 ×1000) 1.02s傳送 1 個幀所需時間：(1.02+0.01) ×3=3.09s傳送所有幀所需時間：3.09 1.02 ×（ 105 -1 ）=102002.07s10如果聲音數據限于 4000Hz 以下的頻率，那么每秒采樣多少次可滿足完整地表示聲音信號的特征？如果使用 7 位二進制編

13、碼表示采樣，允許有多少個量化級 ?這種情況下數據傳輸率是多少 ?解:由奈氏定理可得：最大數據傳輸速率 =2Hlog2V=2*4000Hz*log2 2 =8000Hz允許 27 =128 個量化級。數據傳輸率： 2Hlog2V=2*4000Hz*log 2 7 =56000bps。11. 物理層的接口有哪幾個方面的特性？各包含些什么內容？答：物理層的四個重要特性機械特性 (mechanical characteristics) 電氣特性 (electrical characteristics) 功能特性 (functional characteristics)規程特性 (procedural

14、characteristics)機械特性：主要定義物理連接的邊界點，即接插裝置。規定物理連接時所采用的規格、引腳的數量和排列情況。電氣特性：規定傳輸二進制位時，線路上信號的電壓高低、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制。功能特性：主要定義各條物理線路的功能。線路的功能分為四大類：數據、控制、定時、地105 bps若信規程特性：主要定義各條物理線路的工作規程和時序關系。12 有 600 MB（兆字節）的數據，需要從南京傳送到北京。一種方法是將數據寫到磁盤上，然后托人乘火車（需 10 小時）將這些磁盤捎去。另一種方法是用計算機通過長途電話線（設信息傳送的速率是 24 k b s）傳送此數據。試比較這兩種方

15、法的優劣。息傳送速率為 1M b s，其結果又如何？答：磁盤傳送的速率 =600* 106 *8 比特 / 10*60*60 秒 =4/3 * 該速率快于 24 k b s，但慢于 1M bs13波特（ Baud）和比特秒（ bs）兩單位所表示的是什么量，它們之間有什么關系。答：波特（ Baud）率：表示單位時間內傳送的信號波形數。比特率：單位時間內傳送的比特數。 log2 信息速率 bps ( 比特率）波形（電信號）速率Baud （波特率）波形的狀態數舉例說明：如果在數字傳輸過程中，用 0V 表示數字 0,5V 表示數字 1，那么每個碼元有兩種狀態 0 和 1. 每個碼元代表一個二進制數字。

16、此時的每秒碼元數和每秒二進制代碼數是一樣的，這叫兩相調制，波特率等于比特率。如果在數字傳輸過程中，0V、2V、4V 和 6V 分別表示 00、01、10和 11，那么每個碼元有四種狀態 00、01、10 和 11. 每個碼元代表兩個二進制數字。此時的每秒碼元數是每秒二進制代碼數是一半的，這叫四相調制，波特率等于比特率一半。14. 參照圖 1 說明虛（零 / 空）調制解調器的工作原理。插頭插座插座插頭(1)保護地(1)保護地(2) 發送(2)發送(3)接收(3)接收(4)請求發送(4)請求發送(5) 允許發送(5)允許發送(6)DCE 就緒(6)DCE 就緒(7)信號地(7)信號地(8) 載波檢

17、測(8)載波檢測(20)DTE 就緒(20)DTE 就緒(22) 振鈴指示(22) 振鈴指示計算機虛調制解調器計算機圖 1兩臺計算機采用虛調制解調器直接相連答：分析如下：（ 1）信號地（ 7）和保護地（ 1）直連，使兩臺計算機的參考電平相同；（ 2）發送（ 2）與接收（ 3）連接，一端的發送信號直接送達另一端的接收端；（ 3）信號線 6（DCE 就緒）和信號線 20（DTE 就緒）相連后，再與對方 D TE的信號線 22（振鈴指示）相連，當 DTE 就緒信號出現時，另一方即振鈴，表示有呼叫進來，此時 DCE 就緒信號也產生，因此，只要雙方 DTE 就緒，就同時給雙方提供 DCE 就緒信號。（4

18、） 由于信號線 4（請求發送）和信號線5（允許發送）接在一起，因此只要有請求就允許發送，同時對方信號線 8（載波檢測）也收到信號。這種連接可實現全雙工通信。15分析發送時間與傳播延遲的關系，主機1 與主機 2 經速率為Rbps 的鏈路直接相連，兩機相距 KV 千米 /秒，主機 1 發送長 L千米，電磁信號在鏈路上的傳播速率為比特的分組給主機 2。(1)用 K 和 V 來計算傳播延遲Tprop；(2)用 L 和 R 來計算分組的發送時間Ttrans；(3)給出端到端延遲的表達式（不考慮在主機中的處理和排隊時間）；(4)t=0 時，主機 1 開始發送，求 t= Ttrans 時，該分組最后 1 比特所在位置；(5)若 Tprop > Ttrans，當 t= Ttrans