院系院系學(xué)號姓名…………密………………封………………線………………… 第8頁（共9頁） 第7頁（共9頁）哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018學(xué)年春工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試題B題號一二三四五六七八九十總分得分閱卷人院系院系學(xué)號姓名……………密………封………線………………… 第1頁（共9頁）本題得分一、簡答題（共56分）1、按照國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158給出現(xiàn)場總線的定義。（本題4分）答：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。2、多種國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線并存的原因是什么？（本題6分）答：①各大公司為了從自己專用的技術(shù)中取得更多、更大的利潤，并不迫切希望現(xiàn)場總線早日問世；②他們不得不開發(fā)打破壟斷、全面開放的現(xiàn)場總線，與其自身利益相矛盾，是無奈之舉；③一旦國際標(biāo)準(zhǔn)與其技術(shù)產(chǎn)品不符，就投反對票；④一些小國在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上依附于大國，投票中搖擺，不能自主；⑤IEC是多極化組織，代表分別來自各大國及各大公司，斗爭的復(fù)雜性反復(fù)性不可避免；⑥技術(shù)上，沒有一種現(xiàn)場總線對所有領(lǐng)域都是最好的。3、簡述服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系。（本題6分）答：服務(wù)與協(xié)議是兩個完全不同的概念。服務(wù)是底層的協(xié)議向上層協(xié)議提供的一組原語（操作），盡管服務(wù)定義了該層能夠代表他的上層完成的操作，但絲毫也未涉及這些操作是如何完成的。服務(wù)定義了兩層之間的接口，上層是服務(wù)用戶，下層是服務(wù)提供者。協(xié)議是定義同層對等實體之間交換的幀、報文、分組的格式及意義的一組規(guī)則，實體可以任意改變他們的協(xié)議。這樣，服務(wù)和協(xié)議就被完全分離開來?；颍ǚ?wù)通過協(xié)議完成，協(xié)議通過服務(wù)體現(xiàn)；服務(wù)代表功能、能力，協(xié)議代表標(biāo)準(zhǔn)化；用戶只能見到服務(wù)；協(xié)議控制同層實體間的通信，服務(wù)由下層向上層提供。4、比較OSI參考模型與TCP／IP參考模型，給出其異同點？（本題8分）答：共同點：都以協(xié)議棧概念為基礎(chǔ)，并且協(xié)議棧中的協(xié)議彼此相互獨立。兩個模型中各個層的功能也大致相似。傳輸層之上的各層都是傳輸層服務(wù)的用戶，并且是面向應(yīng)用的。不同點：（1）OSI模型的核心是如下3個概念：1）服務(wù)；2）接口；3）協(xié)議。TCP/IP參考模型最初沒有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議。（2）OSI模型中的協(xié)議比TCP／IP參考模型的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術(shù)發(fā)生變化時能相對比較容易地替換掉。最初把協(xié)議分層的主要目的之一就是能做這樣的替換。（3）OSI參考模型產(chǎn)生在協(xié)議發(fā)明之前。這意味著該模型沒有偏向于任何特定的協(xié)議，因此非常通用。不利的方面是設(shè)計者在協(xié)議方面沒有太多的經(jīng)驗，因此不知道該把哪些功能放到哪一層最好。TCP／IP卻正好相反。首先出現(xiàn)的是協(xié)議，模型實際上是對已有協(xié)議的描述。不會出現(xiàn)協(xié)議不能匹配模型的情況。唯一的問題是該模型不適合于任何其它協(xié)議棧。（4）OSI模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。（5）OSI模型在網(wǎng)絡(luò)層支持無連接和面向連接的通信，但在傳輸層僅有面向連接的通信。（6）TCP／IP模型在網(wǎng)絡(luò)層僅有一種通信模式（無連接），但在傳輸層支持兩種模式，給了用戶選擇的機會。5、數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)勢有哪些？（本題5分）答：①數(shù)字技術(shù)：LSI/VLSI技術(shù)使得數(shù)字電路體積和價格都在不斷降低。②數(shù)據(jù)完整性：遠(yuǎn)距離傳輸，線路質(zhì)量要求不高，轉(zhuǎn)發(fā)器的功勞。③容量利用率：經(jīng)濟(jì)的高帶寬傳輸鏈路，數(shù)字技術(shù)的高級復(fù)用技術(shù)，有效利用其容量。④安全和保密：加密技術(shù)是現(xiàn)成的。⑤綜合性：能類似地處理模擬與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。6、HDLC幀由6個字段組成，按先后順序列出這6個字段，并簡單說明前兩個字段的主要作用。（本題5分）答：HDLC幀組成：標(biāo)志、地址、控制、信息、FCS、標(biāo)志。標(biāo)志字段以獨特的01111110模式在幀的兩端起定界作用。地址字段標(biāo)識出了傳輸該幀或者是準(zhǔn)備接收這個幀的從站。7、列出CAN總線的4種幀類型，給出標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀的具體組成，并指出標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀不計填充位時最少和最多各有多少位？（本題9分）答：CAN有4種幀類型，分別為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯誤幀與超載幀。數(shù)據(jù)幀組成如下圖所示：幀間空間幀間空間幀間空間數(shù)據(jù)幀或超載幀幀起始仲裁場控制場數(shù)據(jù)場CRC場幀結(jié)束ACK場標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀不計填充位，最少44位，最多108位。8、闡述以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3采用的二進(jìn)制指數(shù)退避的１堅持算法的基本原理，并分析其優(yōu)缺點。（本題7分）答：IEEE802.3采用的二進(jìn)制指數(shù)退避的１堅持算法的基本原理：當(dāng)站點連續(xù)多次遇到?jīng)_突時，它仍然不斷地試圖進(jìn)行重發(fā)。在前10次重傳過程中，每次重傳的隨機時延平均值會加倍。然后再做6次嘗試，此時的平均時延值保持不變。在16次不成功的嘗試后，站點放棄傳輸并報告有差錯發(fā)生。優(yōu)點：在擁塞程度不斷嚴(yán)重的情況下，逐漸增大退避量就可以減小沖突發(fā)生的概率。缺點：后進(jìn)先出，沒有或幾乎沒有發(fā)生過沖突的站點要比已經(jīng)等了很長時間的站點有更多的機會先傳輸。9、簡述千兆位以太網(wǎng)與百兆位以太網(wǎng)相比，在基本CSMA/CD機制上主要做了哪些技術(shù)改進(jìn)？（本題6分）答：載波擴(kuò)充：在短MAC幀的末尾附加了一組特殊符號，使每個數(shù)據(jù)塊長度從10Mbps及100Mbps的最小512位時間提高到至少4096位=512字節(jié)時間，從而使發(fā)送相應(yīng)幀長度所需的時間超過1Gbps下的傳播時延。幀突發(fā)：允許發(fā)送方將多個待發(fā)送的（短）幀級連在一起，直至達(dá)到最大限度，一次發(fā)送出去。本題得分二、用雙極性AMI信號編碼機制對二進(jìn)制序列01001100011進(jìn)行信號編碼，請畫出編碼后的信號波形，限定二進(jìn)制序列之前的比特1對應(yīng)的是負(fù)電平。（本題6分）答：本題得分三、計算題（共30分）1、給定報文D=1010001101（10位），預(yù)定比特序列（預(yù)定的除數(shù)）P=110101（6位），請采用摸2運算計算該報文對應(yīng)的CRC幀檢驗序列R（5位）。（本題8分）答：2、已知CAN網(wǎng)絡(luò)使用的獨立CAN控制器SJA1000的晶振頻率為8MHz，若總線定時寄存器BTR0=11Hex，BTR1=AAHex，則CAN網(wǎng)絡(luò)的通信速率是多少？設(shè)CAN網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀包含5個字節(jié)有效數(shù)據(jù)，則其最小CAN中斷時間是多少？（相關(guān)表格參見附頁）（本題13分）答：tCLK=1/fXTAL=1/8M=1/8微秒因BTR0=11Hex，則==9/2微秒因BTR1=AAHex，則==CAN網(wǎng)絡(luò)的位時間：微妙CAN網(wǎng)絡(luò)的通信速率：14.8kbps最小CAN中斷時間：微妙3、設(shè)Modbus總線采用RTU模式進(jìn)行報文傳輸，每個報文幀內(nèi)包含10個字節(jié)數(shù)據(jù)，報文幀的幀內(nèi)兩個字符（子幀）之間的時間間隔為8個位時間，報文幀的幀與幀之間的時間間隔為5個字符（子幀）時間，位速率為19200bps，求連續(xù)發(fā)送兩個RTU報文幀時兩次發(fā)送的起始時刻之間的時間間隔。（本題9分）解：RTU模式下每個字符（子幀）包含的位數(shù)：11位RTU模式下每個RTU報文幀包含的字符（子幀）個數(shù)：1+1+10+2=14RTU模式下每個RTU報文幀包含的位數(shù)：258幀與幀之間的時間間隔位數(shù)：55位時間：s所求的時間間隔：16.3（ms）本題得分四、在一個DeviceNe現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，MACID值為1的主站分別與MACID值為4、8、16的從站建立了預(yù)定義主/從連接組關(guān)系，這三個從站和主站之間采用位選通數(shù)據(jù)觸發(fā)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的生產(chǎn)/消費。請寫出主站發(fā)給從站的位選通命令報文和每一個從站的位選通響應(yīng)報文對應(yīng)的CID，要求同時給出CID的十六進(jìn)制和二進(jìn)制表達(dá)形式。（相關(guān)表格參見附頁）（本題8分）答：主站的位選通命令報文CID：0x408，100000010004號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x384，011100001008號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x388，0111000100016號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x390，01110010000附頁：標(biāo)識符位標(biāo)識用途16進(jìn)制范圍1098765432100組1報文ID源MACID組1報文000-3ff01101源MACID從站的I/OCOS或周期報文01110源MACID從站的位選通響應(yīng)報文01111源MACID從站的I/O輪詢響應(yīng)或COS/周期應(yīng)答報文10MACID組2報文ID組2報文400-5ff10源MACID000主站的I/O位選通命令報文110源MACID001保留給主站使用-使用為TBD0目的MACID010主站的COS或周期應(yīng)答報文10源MACID011從站的顯式/未連接響應(yīng)報文10目的MACID100主站的顯式請求報文10目的MACID101主站的I/O輪詢/COS/周期報文10目的MACID110僅限組2未連接顯式請求報文（保留）10目的MACID111重復(fù)MACID檢驗報文圖1預(yù)定義主/從連接組標(biāo)識符區(qū)定義BIT