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)的過程稱為調(diào)制，音頻信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)的過程稱為解調(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、功能和過程。5）綜合布線系統(tǒng)分為建筑群-一、一一垂直干線一、一水平_、工作區(qū)、管理（或配線間）、設(shè)備

2、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)傳輸過程中，每經(jīng)過一跳均會(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（twistedpaircable）、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(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，SLIP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T

3、DM），它的數(shù)據(jù)速率是2.048Mbps。13）一個(gè)信道的頻率范圍是300MHz300GHz,該信道的帶寬是299700MHz。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2.048Mbps。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)碼填在題干的括號(hào)內(nèi)。）1）T1的速率為（3）（1）56Kbps（2）96Kbps（3）1.544Mbps（4）2.048Mbps2）E1速率為（4）（1）56Kbps（2）96Kbps（3）1.54

4、4Mbps（4）2.048Mbps3）（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，過一段時(shí)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(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

5、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（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，過一段時(shí)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(cuò)誤打X）1）通過改進(jìn)編碼技術(shù)，可以

6、無限提高數(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)。（V）4）光纖通信采用的多路復(fù)用技術(shù)叫做WDM。（V）5）傳輸速率單位“bps”代表BAUDPERSECOND。（X）6）理想信道的最高速率由香濃定理決定。（X）四、簡答及計(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

7、接受數(shù)據(jù)，然后通過共享信道發(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位編碼的語音線路PCM信號(hào)速率是64Kbps。答：PCM（脈沖編碼調(diào)制）。采樣、量化、編碼。因?yàn)椋赫Z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=64Kbps3. 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

8、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]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：101g（S/N）=20；則S/N=100由Shannon公式最大數(shù)據(jù)傳輸速率二Hlog2(l+S/N)=3K*log2(l+100)1998Kbps根據(jù)Nyquist定理最大數(shù)據(jù)傳輸速率=2H

9、log2V=2*3K*log22=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50KHZ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*gKbpsS/N231-1；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/sd:距離，s:介質(zhì)中信號(hào)傳播速度(07c)報(bào)文發(fā)送時(shí)間：數(shù)據(jù)長度/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

10、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、乙兩種方案傳送此文件所需時(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：(100X106X8)/(8X103)=100000s每一段線路的傳播

11、時(shí)延為：10ms=10Xio-3s總時(shí)間為：(10Xio-3+100000)X3=30000003s方案乙傳送此文件所需時(shí)間：文件一共分為100X106/1000=1°5(個(gè))幀1個(gè)幀長為1020字節(jié)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送1個(gè)幀的時(shí)間為:1020X8/(8X1000)=102s傳送1個(gè)幀所需時(shí)間：(1.02+0.01)X3=309s傳送所有幀所需時(shí)間：3.09+1.02X(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

12、可得：最大數(shù)據(jù)傳輸速率=2Hlog2V=2*4000Hz*log2=8000Hz2允許27=128個(gè)量化級(jí)。數(shù)據(jù)傳輸率：2Hlog2V=2*4000Hz*log7=56000bps。211. 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(mechanicalcharacteristics)電氣特性(electricalcharacteristics)功能特性(functionalcharacteristics)規(guī)程特性(proceduralcharacteristics)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

13、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600MB（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)寫到磁盤上，然后托人乘火車（需10小時(shí)）將這些磁盤捎去。另一種方法是用計(jì)算機(jī)通過長途電話線（設(shè)信息傳送的速率是24kb/s）傳送此數(shù)據(jù)。試比較這兩種方法的優(yōu)劣。若信息傳送速率為1Mb/s,其結(jié)果又如何？答：磁盤傳送的速率=600*106*8比特/10*60*60秒=4/3*山bps該速率快于24k

14、b/s,但慢于1Mb/s13. 波特（Baud）和比特/秒（b/s）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：單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)。S=Blog2NS信息速率bps（比特率）B波形（電信號(hào)）速率Baud（波特率）N波形的狀態(tài)數(shù)舉例說明：如果在數(shù)字傳輸過程中，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。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、0

15、1、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)D1說明虛(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)送我/(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/1(6)DCE就緒)/(6)DCE就緒/(7)信號(hào)地/(7)信號(hào)地:/(8)載波檢測/(8)載波檢測(20)DTE就緒(20)DTE就緒:(22)振鈴指休二(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

16、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DTE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，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) 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)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

17、直接相連，兩機(jī)相距K千米，電磁信號(hào)在鏈路上的傳播速率為V千米/秒，主機(jī)1發(fā)送長L比特的分組給主機(jī)2。(1)用K和V來計(jì)算傳播延遲Tprop；用L和R來計(jì)算分組的發(fā)送時(shí)間Ttrans；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開始發(fā)送，求t=Ttrans時(shí)，該分組最后1比特所在位置；該分組的第1比特在何處?該分組的第1比特在何處?R=28kbps,求使Tprop=(5)若Tprop>Ttrans,當(dāng)t=Ttrans時(shí),(6)若Tprop<Ttrans,當(dāng)t=Ttrans時(shí),設(shè)V=20萬km/小時(shí)，L=100比特,Ttrans的K值。答：(電磁信號(hào))傳播延遲Tprop=K(km)/V(km/s)=KsV分組的發(fā)送時(shí)間Ttrans=L(b)/R(b/s)=丄sR端到端延遲(不考慮主機(jī)處理和排隊(duì)時(shí)間)T=Tprop+Ttrans=K+LV