1、20132184朱彥榮軟件工程 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作業(yè)CH3 物理層一、填空題1) 信號(hào)變換方法分別編碼與調(diào)制，其中，用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)叫編碼 。用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)叫調(diào)制 。數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)模擬傳輸時(shí)，數(shù)字信號(hào)變成音頻信號(hào)的過(guò)程稱為調(diào)制，音頻信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào) 。2)正弦波是基本的連續(xù)信號(hào)。一般可以用三個(gè)參數(shù)描述：_振幅 _、_相位_和 頻率。相應(yīng)地，調(diào)制的基本方法有調(diào)幅、調(diào)相 、調(diào)頻。3)PCM 的三個(gè)步驟是：_采樣 _、_量化 _、_編碼 _。4)物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口的一些特性，包括：機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程。5）綜合布線系統(tǒng)分為建筑群 _、_垂直干線

2、 _、 _水平 _、_工作區(qū) 、管理（或配線間）、設(shè)備間_六個(gè)子系統(tǒng)。6）多路復(fù)用技術(shù)的幾種形式：時(shí)分、頻分、波分、碼分。7）在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，每經(jīng)過(guò)一跳均會(huì)產(chǎn)生下列四個(gè)時(shí)延： 處理時(shí)間、排隊(duì)時(shí)間 、發(fā)送時(shí)間、傳播時(shí)延。8） 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換包括 _報(bào)文交換 _和_分組交換 _。9） 常用的導(dǎo)向型傳輸介質(zhì)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(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、環(huán)型、星型、網(wǎng)狀。11） 通信控制規(guī)程可分為兩大類，即面向 _字符 _型和面向 比特型。在因特網(wǎng)撥號(hào)上網(wǎng)協(xié)議中， SL

3、IP 屬于 串行線路網(wǎng)際協(xié)議協(xié)議， PPP 屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議簇協(xié)議。12） E1 采用的多路復(fù)用技術(shù)是時(shí)分多路復(fù)用（或 TDM ），它的數(shù)據(jù)速率是2.048 Mbps。13）一個(gè)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(jì)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(xiàng)選擇題（在四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確的答案，并將其號(hào)碼填在題干的括

4、號(hào)內(nèi)。）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(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送（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(guò)一段時(shí)間后再反過(guò)來(lái)。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(gè)特性中，指明接口所用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的是（A）。A. 機(jī)械特性B. 電氣特性C. 功能

5、特性D. 規(guī)程特性5)將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，稱為（B）。A. 調(diào)制B. 解調(diào)C. 轉(zhuǎn)換D. 以上都不是6) 在鏈路上產(chǎn)生的時(shí)延是（ C ）A. 發(fā)送時(shí)延 B.排隊(duì)時(shí)延C.傳播時(shí)延 D.處理時(shí)延7)X.25 網(wǎng)絡(luò)是一種（C ）， X.25 對(duì)于 OSI 的 （C）層A. 信元交換網(wǎng)， 2 層 B.電路交換網(wǎng)， 1 層 C.通信子網(wǎng)， 3 層D.資源子網(wǎng)， 4 層8)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)電話線路通信時(shí)必須的設(shè)備是（A）A.調(diào)制解調(diào)器B.網(wǎng)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(diào)制解調(diào)器B.電纜C. 計(jì)算機(jī)D. 串口10) 物理層的主要職責(zé)是

6、（B）A. 報(bào)文傳輸B. 比特傳輸C.信號(hào)變換D.差錯(cuò)控制11) （B ）通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送（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(guò)一段時(shí)間后再反過(guò)來(lái)。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(cuò)誤打）1)通過(guò)改進(jìn)編碼技術(shù)，可以無(wú)限提高數(shù)據(jù)傳輸速率。（ X）2)單模光纖比多模光纖細(xì)，所以傳輸速率低。（ X）3)同軸電纜既可用于計(jì)算機(jī)通信，又可用于傳輸有線電視信號(hào)。（ ）4)光纖通信采用的多路復(fù)用技術(shù)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(jiǎn)答及計(jì)算題1解釋以下名詞：基帶傳輸；寬帶傳輸；帶寬；多路復(fù)用技術(shù)；調(diào)制；編碼。答：基帶傳輸 : 不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。寬帶傳輸 : 調(diào)制成模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)。帶寬 : 在單位時(shí)間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過(guò)的“最高數(shù)據(jù)率”。多路復(fù)用技術(shù) : 設(shè)備或機(jī)構(gòu)，從多個(gè)信號(hào)源接受數(shù)據(jù)，然后通過(guò)共享信道發(fā)送出去。調(diào)制 : 用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼 : 用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)2. 以數(shù)字方式傳輸電話信號(hào)（如 IP 電話）時(shí)，使用何種調(diào)制方式？要經(jīng)歷哪些處理步驟？為什么一條 8 位編碼的語(yǔ)音線路 PCM 信號(hào)速率是

8、 64Kbps。答： PCM（脈沖編碼調(diào)制）。采樣、量化、編碼。因?yàn)椋赫Z(yǔ)音的頻率范圍是 4KHZ，根據(jù) Nyquist 定理，采樣頻率最高只需 8KHz；8 位編碼，所以 PCM信號(hào)速率為： 8*8=64 Kbps3. 數(shù)字信號(hào)在模擬信道上傳輸時(shí)，要進(jìn)行何種處理？有哪幾種調(diào)制方式？答： D/A 調(diào)制（調(diào)制解調(diào)）主要有三種調(diào)制方式：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相4. 理想信道的最大速率由什么計(jì)算？實(shí)際信道的最高速率由什么計(jì)算？答：理想信道的最大速率： Nyquist 定理。實(shí)際信道的最高速率：香農(nóng)定理5. 電視頻道的帶寬是 6MHz，若使用 4 級(jí)數(shù)字信號(hào)，每秒能發(fā)送多少比特。（不考慮信道噪音）解：因?yàn)椴豢紤]

9、信道噪音，因此使用 Nyquist 定理最大數(shù)據(jù)傳輸速率（ bps） =2Hlog2V=2*6M*log24=24Mbps6. 一個(gè)用于發(fā)送二進(jìn)制信號(hào)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(shù)據(jù)傳輸速率 =Hlog2(1+S/N)=3K*log2(1+100) 19.98Kbps 根據(jù) Nyquist 定理最大數(shù)據(jù)傳輸速率 =2Hlog2V=2*3K*log2 2=6Kbps最大數(shù)據(jù)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(fā)送 T1 信號(hào)，需要多大的信躁比？解：由 Shannon公式最大數(shù)據(jù)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(shí)延、報(bào)文發(fā)送時(shí)間、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延各自的含意是什么？信道傳播時(shí)延： d/s d:距離， s: 介質(zhì)中信號(hào)傳播速度 ( 0.7c)報(bào)文發(fā)送時(shí)間：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度/ 發(fā)送速率處理時(shí)延：節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理所需的時(shí)間排隊(duì)時(shí)延：數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間9. 設(shè)需在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間經(jīng)兩個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送 100 兆字節(jié)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(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等處理時(shí)間和排隊(duì)時(shí)間；(C) 每一段線路的傳播時(shí)延均為 10ms試計(jì)算采用甲、乙兩種方案?jìng)魉痛宋募钑r(shí)間。其中：方案甲 : 將整個(gè)文件逐級(jí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。方案乙 : 將文件分為 1000 字節(jié)長(zhǎng)的幀再進(jìn)行逐級(jí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，假定幀頭和幀尾的開(kāi)銷各為 10 字節(jié)。假定分組之間連續(xù)發(fā)送，連續(xù)到達(dá)中間節(jié)點(diǎn) 。答：兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的路徑共有3 跳，因此：方案甲傳送此文件所需時(shí)間：每一段線路的報(bào)文發(fā)送時(shí)間為：（100× 106× 8）/ （8×103 ）100000s每一段線路的傳播時(shí)延為：10ms10× 10-3 s

12、總時(shí)間為：（ 10× 10-3 100000）× 3300000.03s方案乙傳送此文件所需時(shí)間：文件一共分為 100×106 /1000 105 （個(gè)）幀1 個(gè)幀長(zhǎng)為 1020 字節(jié)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送 1 個(gè)幀的時(shí)間為：1020 ×8/(8 ×1000) 1.02s傳送 1 個(gè)幀所需時(shí)間：(1.02+0.01) ×3=3.09s傳送所有幀所需時(shí)間：3.09 1.02 ×（ 105 -1 ）=102002.07s10如果聲音數(shù)據(jù)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(hào)的特征？如果使用 7 位二進(jìn)制編

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

14、characteristics)機(jī)械特性：主要定義物理連接的邊界點(diǎn)，即接插裝置。規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格、引腳的數(shù)量和排列情況。電氣特性：規(guī)定傳輸二進(jìn)制位時(shí)，線路上信號(hào)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(shù)據(jù)、控制、定時(shí)、地105 bps若信規(guī)程特性：主要定義各條物理線路的工作規(guī)程和時(shí)序關(guān)系。12 有 600 MB（兆字節(jié)）的數(shù)據(jù)，需要從南京傳送到北京。一種方法是將數(shù)據(jù)寫(xiě)到磁盤(pán)上，然后托人乘火車（需 10 小時(shí)）將這些磁盤(pán)捎去。另一種方法是用計(jì)算機(jī)通過(guò)長(zhǎng)途電話線（設(shè)信息傳送的速率是 24 k b s）傳送此數(shù)據(jù)。試比較這兩種方

15、法的優(yōu)劣。息傳送速率為 1M b s，其結(jié)果又如何？答：磁盤(pán)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(guān)系。答：波特（ Baud）率：表示單位時(shí)間內(nèi)傳送的信號(hào)波形數(shù)。比特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)。 log2 信息速率 bps ( 比特率）波形（電信號(hào)）速率Baud （波特率）波形的狀態(tài)數(shù)舉例說(shuō)明：如果在數(shù)字傳輸過(guò)程中，用 0V 表示數(shù)字 0,5V 表示數(shù)字 1，那么每個(gè)碼元有兩種狀態(tài) 0 和 1. 每個(gè)碼元代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。

16、此時(shí)的每秒碼元數(shù)和每秒二進(jìn)制代碼數(shù)是一樣的，這叫兩相調(diào)制，波特率等于比特率。如果在數(shù)字傳輸過(guò)程中，0V、2V、4V 和 6V 分別表示 00、01、10和 11，那么每個(gè)碼元有四種狀態(tài) 00、01、10 和 11. 每個(gè)碼元代表兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。此時(shí)的每秒碼元數(shù)是每秒二進(jìn)制代碼數(shù)是一半的，這叫四相調(diào)制，波特率等于比特率一半。14. 參照?qǐng)D 1 說(shuō)明虛（零 / 空）調(diào)制解調(diào)器的工作原理。插頭插座插座插頭(1)保護(hù)地(1)保護(hù)地(2) 發(fā)送(2)發(fā)送(3)接收(3)接收(4)請(qǐng)求發(fā)送(4)請(qǐng)求發(fā)送(5) 允許發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DCE 就緒(6)DCE 就緒(7)信號(hào)地(7)信號(hào)地(8) 載波檢

17、測(cè)(8)載波檢測(cè)(20)DTE 就緒(20)DTE 就緒(22) 振鈴指示(22) 振鈴指示計(jì)算機(jī)虛調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)圖 1兩臺(tái)計(jì)算機(jī)采用虛調(diào)制解調(diào)器直接相連答：分析如下：（ 1）信號(hào)地（ 7）和保護(hù)地（ 1）直連，使兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的參考電平相同；（ 2）發(fā)送（ 2）與接收（ 3）連接，一端的發(fā)送信號(hào)直接送達(dá)另一端的接收端；（ 3）信號(hào)線 6（DCE 就緒）和信號(hào)線 20（DTE 就緒）相連后，再與對(duì)方 D TE的信號(hào)線 22（振鈴指示）相連，當(dāng) DTE 就緒信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，另一方即振鈴，表示有呼叫進(jìn)來(lái)，此時(shí) DCE 就緒信號(hào)也產(chǎn)生，因此，只要雙方 DTE 就緒，就同時(shí)給雙方提供 DCE 就緒信號(hào)。（4

18、） 由于信號(hào)線 4（請(qǐng)求發(fā)送）和信號(hào)線5（允許發(fā)送）接在一起，因此只要有請(qǐng)求就允許發(fā)送，同時(shí)對(duì)方信號(hào)線 8（載波檢測(cè)）也收到信號(hào)。這種連接可實(shí)現(xiàn)全雙工通信。15分析發(fā)送時(shí)間與傳播延遲的關(guān)系，主機(jī)1 與主機(jī) 2 經(jīng)速率為Rbps 的鏈路直接相連，兩機(jī)相距 KV 千米 /秒，主機(jī) 1 發(fā)送長(zhǎng) L千米，電磁信號(hào)在鏈路上的傳播速率為比特的分組給主機(jī) 2。(1)用 K 和 V 來(lái)計(jì)算傳播延遲Tprop；(2)用 L 和 R 來(lái)計(jì)算分組的發(fā)送時(shí)間Ttrans；(3)給出端到端延遲的表達(dá)式（不考慮在主機(jī)中的處理和排隊(duì)時(shí)間）；(4)t=0 時(shí)，主機(jī) 1 開(kāi)始發(fā)送，求 t= Ttrans 時(shí)，該分組最后 1 比特所在位置；(5)若 Tprop > Ttrans，當(dāng) t= Ttrans