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文檔簡介
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
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