2013计算机网络第三次作业物理层详解(共11页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 朱彦荣 软件工程2计算机网络作业CH3 物理层一、填空题1) 信号变换方法分别编码与调制，其中，用数字信号承载数字或模拟数据叫 编码 。用模拟信号承载数字或模拟数据叫 调制 。数字信号实现模拟传输时，数字信号变成音频信号的过程称为 调制，音频信号变成数字信号的过程称为 解调 。2)正弦波是基本的连续信号。一般可以用三个参数描述：_振幅_、_相位 _和 频率。相应地，调制的基本方法有 调幅、调相 、调频。3)PCM 的三个步骤是：_采样_、_量化_、_编码_。4)物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，包括： 机械、 电气、 功能 和 过程。5）综合布线系统分为 建筑群_、_垂直干线_、_水平_、_工 作区 、管理（或配线间）、设备间_六个子系统。6）多路复用技术的几种形式： 时分、频分、波分、码分。7）在网络传输过程中，每经过一跳均会产生下列四个时延： 处理时间、排队时间 、发送时间、传播时延。8） 存储转发交换包括_报文交换_和_分组交换_。9） 常用的导向型传输介质有 双绞线电缆(twisted paircable)、同轴电缆(coaxial)、 光纤电缆 。同轴电缆分为_基带同轴电缆_和_宽带同轴电缆 。10）常见的网络拓扑结构有 总线型、环型、星型、网状 。11） 通信控制规程可分为两大类，即面向_字符_型和面向 比特 型。在因特网拨号上网协议中，SLIP 属于 串行线路网际协议 协议，PPP 属于点对点 协议簇 协议。12） E1 采用的多路复用技术是 时分多路复用（或TDM），它的数据速率是 2.048Mbps。13）一个信道的频率范围是 300MHz300GHz，该信道的带宽是 MHz 。14）有噪声信道的信道容量定理 香浓定理 ，该定理的计算公式是 C=Blog2(1+S/N) .15）T1 速率为_1.544Mbps _；E1 速率为_2.048 Mbps _。16) 在双绞线中，UTP 表示_非屏蔽双绞线_；STP 表示_屏蔽双绞线_。二、单项选择题（在四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）1) T1的速率为（3 ）（1）56 Kbps（2）96 Kbps（3）1.544Mbps（4）2.048 Mbps2) E1速率为（ 4）（1）56 Kbps（2）96 Kbps（3）1.544Mbps（4）2.048 Mbps3） （ B ）通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。A. 单工通信B. 半双工通信C. 全双工通信D. 以上都不是4) 物理层的 4 个特性中，指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等的是（ A ）。A. 机械特性B. 电气特性C. 功能特性D. 规程特性5) 将模拟数据转换为数字信号的过程，称为（ B ）。A. 调制B. 解调C. 转换D. 以上都不是6)在链路上产生的时延是（ C）A.发送时延 B.排队时延C.传播时延 D.处理时延7)X.25 网络是一种（ C ），X.25 对于 OSI 的 （C ）层A.信元交换网，2 层 B.电路交换网，1 层 C.通信子网，3 层D.资源子网，4 层8) 两台计算机通过电话线路通信时必须的设备是（ A ） A.调制解调器B.网卡C.中继器D.集线器9) 在串口通信中，DTE 指的是（ C ），DCE 指的是（ A ）A.调制解调器B.电缆C.计算机D.串口10) 物理层的主要职责是（ B ）A.报文传输B.比特传输C.信号变换D.差错控制11) （B ）通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。A. 单工通信B. 半双工通信C. 全双工通信D. 以上都不是三、判断正误（正确打，错误打）1)通过改进编码技术，可以无限提高数据传输速率。（ X）2)单模光纤比多模光纤细，所以传输速率低 。（ X）3)同轴电缆既可用于计算机通信，又可用于传输有线电视信号。（ ）4)光纤通信采用的多路复用技术叫做 WDM。（ ）5)传输速率单位“bps”代表 BAUD PER SECOND。（ X）6)理想信道的最高速率由香浓定理决定。（ X ）四、简答及计算题1 解释以下名词：基带传输；宽带传输；带宽；多路复用技术；调制；编码。答：基带传输:不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。宽带传输:调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调。带宽:在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。多路复用技术:设备或机构，从多个信号源接受数据，然后通过共享信道发送出去。调制:用模拟信号承载数字或模拟数据编码:用数字信号承载数字或模拟数据2. 以数字方式传输电话信号（如 IP 电话）时，使用何种调制方式？要经历哪些处理步骤？为什么一条 8 位编码的语音线路 PCM 信号速率是 64Kbps。 答： PCM（脉冲编码调制）。采样、量化、编码。因为：语音的频率范围是4KHZ，根据Nyquist定理，采样频率最高只需8KHz；8位编码，所以PCM信号速率为：8*8=64 Kbps 3. 数字信号在模拟信道上传输时，要进行何种处理？有哪几种调制方式？答：D/A调制（调制解调） 主要有三种调制方式：调幅、调频、调相4. 理想信道的最大速率由什么计算？实际信道的最高速率由什么计算？答：理想信道的最大速率：Nyquist定理。 实际信道的最高速率：香农定理5. 电视频道的带宽是 6MHz，若使用 4 级数字信号，每秒能发送多少比特。（不考虑信道噪音）解：因为不考虑信道噪音，因此使用Nyquist定理 最大数据传输速率（bps）=2Hlog2V=2*6M*log24=24Mbps6. 一个用于发送二进制信号的 3KHz 信道，其信躁比为 20dB，最大的信道传输速率是多少？解：10lg(S/N)=20；则S/N=100由Shannon公式最大数据传输速率=Hlog2(1+S/N)=3K*log2(1+100)19.98Kbps根据Nyquist定理最大数据传输速率=2Hlog2V=2*3K*log2 2=6Kbps最大数据传输速率由Nyquist定理决定，故为6Kbps7.T1 载波的速率为 1.544Mbps，在 50KHZ 的线路上发送 T1 信号，需要多大的信躁比？解：由Shannon公式最大数据传输速率=Hlog2(1+S/N)=50K*log2(1+S/N)=1.544*KbpsS/N-1 ；因此信噪比为：10lg(S/N) 93dB8 信道传播时延、报文发送时间、处理时延和排队时延各自的含意是什么？信道传播时延：d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(0.7c)报文发送时间：数据长度/发送速率处理时延：节点对数据包进行处理所需的时间排队时延：数据在节点等待转发的延迟时间9. 设需在两台计算机间经两个中间节点传送100兆字节的文件，假定：(A)各跳的通信线路的通信速率皆为8Kbps；(B)不考虑中间节点存储转发等处理时间和排队时间；(C)每一段线路的传播时延均为10ms试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。其中：方案甲:将整个文件逐级存储转发。方案乙: 将文件分为 1000 字节长的幀再进行逐级存储转发，假定幀头和幀尾的开销各为 10字节。假定分组之间连续发送，连续到达中间节点 。答：两台计算机之间的路径共有3跳，因此：方案甲传送此文件所需时间： 每一段线路的报文发送时间为：（100××8）/（8×）s 每一段线路的传播时延为：10ms10×s 总时间为：（10×）×3.03s方案乙传送此文件所需时间： 文件一共分为100×/1000（个）帧 1个帧长为1020字节，节点发送1个帧的时间为： 1020×8/(8×1000)1.02s 传送1个帧所需时间： (1.02+0.01)×3=3.09s 传送所有帧所需时间： 3.091.02×（-1）=.07s10如果声音数据限于 4000Hz 以下的频率，那么每秒采样多少次可满足完整地表示声音信号的特征？如果使用 7 位二进制编码表示采样，允许有多少个量化级?这种情况下数据传输率是多少?解:由奈氏定理可得：最大数据传输速率=2Hlog2V=2*4000Hz*=8000Hz允许=128个量化级。数据传输率：2Hlog2V=2*4000Hz*=56000bps。11.物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？答： 物理层的四个重要特性机械特性 (mechanical characteristics)电气特性 (electrical characteristics)功能特性 (functional characteristics)规程特性 (procedural characteristics)机械特性：主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物理连接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制。功能特性：主要定义各条物理线路的功能。线路的功能分为四大类：数据、控制、定时、地规程特性：主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。12 有 600 MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车（需 10 小时）将这些磁盘捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线（设信息传送的速率是 24 k bs）传送此数据。试比较这两种方法的优劣。 若信息传送速率为 1M bs，其结果又如何？答：磁盘传送的速率=600*8 比特/ 10*60*60 秒 =4/3 *bps 该速率快于24 k bs，但慢于1M bs13波特（Baud）和比特秒（bs）两单位所表示的是什么量，它们之间有什么关系。答： 波特（Baud）率：表示单位时间内传送的信号波形数。 比特率：单位时间内传送的比特数。 log2 信息速率 bps (比特率） 波形（电信号）速率 Baud （波特率） 波形的状态数举例说明： 如果在数字传输过程中，用0V表示数字0,5V表示数字1，那么每个码元有两种状态0和1. 每个码元代表一个二进制数字。此时的每秒码元数和每秒二进制代码数是一样的，这叫两相调制，波特率等于比特率。 如果在数字传输过程中，0V、2V、4V和6V分别表示00、01、10和11，那么每个码元有四种状态00、01、10和11. 每个码元代表两个二进制数字。此时的每秒码元数是每秒二进制代码数是一半的，这叫四相调制，波特率等于比特率一半。14. 参照图 1 说明虚（零/空）调制解调器的工作原理。插头插座插座插头(1)保护地(1)保护地(2)发送(2)发送(3)接收(3)接收(4)请求发送(4)请求发送(5)允许发送(5)允许发送(6)DCE就绪(6)DCE就绪(7)信号地(7)信号地(8)载波检测(8)载波检测(20)DTE就绪(20)DTE就绪(22)振铃指示(22)振铃指示计算机虚调制解调器计算机图 1 两台计算机采用虚调制解调器直接相连答：分析如下：（1） 信号地（7）和保护地（1）直连，使两台计算机的参考电平相同；（2） 发送（2）与接收（3）连接，一端的发送信号直接送达另一端的接收端；（3） 信号线6（DCE就绪）和信号线20（DTE就绪）相连后，再与对方DTE的信号线22（振铃指示）相连，当DTE就绪信号出现时，另一方即振铃，表示有呼叫进来，此时DCE就绪信号也产生，因此，只要双方 DTE就绪，就同时给双方提供 DCE就绪信号。（4） 由于信号线 4（请求发送）和信号线 5（允许发送）接在一起，因此只要有请求就允许发送，同时对方信号线8（载波检测）也收到信号。这种连接可实现全双工通信。15分析发送时间与传播延迟的关系，主机 1 与主机 2 经速率为 Rbps 的链路直接相连，两机相距 K 千米，电磁信号在链路上的传播速率为 V 千米/秒，主机 1 发送长 L 比特的分组给主机 2。(1)用 K 和 V 来计算传播延迟 Tprop；(2)用 L 和 R 来计算分组的发送时间 Ttrans；(3)给出端到端延迟的表达式（不考虑在主机中的处理和排队时间）；(4)t=0 时，主机 1 开始发送，求 t= Ttrans 时，该分组最后 1 比特所在位置；(5)若 Tprop > Ttrans，当 t= Ttrans 时，该分组的第 1 比特在何处？(6)若 Tprop < Ttrans，当 t= Ttrans 时，该分组的第 1 比特在何处？(7)设 V=20 万 km/小时，L=100 比特，R=28kbps，求使 Tprop Ttrans 的 K 值。答： （电磁信号）传播延迟 Tprop = K(km)/V(km/s) = s 分组的发送时间 Ttrans = L(b)/R(b/s) = s 端到端延迟（不考虑主机处理和排队时间）T = Tprop + Ttrans = + s 当t = Ttrans 时， 最后1比特刚发出，即S= 0。 若Tprop > Ttrans，当t = Ttrans 时， 处。 若Tprop < Ttrans，当t = Ttrans 时，该分组第1b早已到达H2，不再向前传了。第1b位于S = K（km）千米处。如下图所示： 当Tprop = Ttrans，即16. E1 线路的 2.048Mb/s 中，有多少速率不能被最终用户所用？ 答： E1线路由32个等长时隙组成，用户话路占用其中30个（115，1731），时隙0用于帧同步，时隙16用于传送信令，即E1的2.048Mb/s中不能被最终用户所用的为64kbps*2=128kbps.专心-专注-专业