計算機網絡（第八版）— 第2章課后習題參考答案

2-01 物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點是什么？

答：物理層要解決的主要問題：

（1）物理層要盡可能地屏蔽掉物理設備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數據鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協議和服務。（2）給其服務用戶（數據鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸的比特流）的能力，為此，物理層應該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。（3）在兩個相鄰系統之間唯一地標識數據電路

物理層的主要特點：（1）由于在OSI之前，許多物理規程或協議已經制定出來了，而且在數據通信領域中，這些物理規程已被許多商品化的設備所采用，加之，物理層協議涉及的范圍廣泛，所以至今沒有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協議，而是沿用已存在的物理規程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機械，電氣，功能和規程特性。（2）由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協議相當復雜。

2-02 歸層與協議有什么區別？

答：規程專指物理層協議

2-03 試給出數據通信系統的模型并說明其主要組成構建的作用。

答：源點：源點設備產生要傳輸的數據。源點又稱為源站。

發送器：通常源點生成的數據要通過發送器編碼后才能在傳輸系統中進行傳輸。接收器：接收傳輸系統傳送過來的信號，并將其轉換為能夠被目的設備處理的信息。終點：終點設備從接收器獲取傳送過來的信息。終點又稱為目的站傳輸系統：信號物理通道

2-04 試解釋以下名詞：數據，信號，模擬數據，模擬信號，基帶信號，帶通信號，數字數據，數字信號，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。

答：數據：是運送信息的實體。信號：則是數據的電氣的或電磁的表現。模擬數據：運送信息的模擬信號。模擬信號：連續變化的信號。數字信號：取值為有限的幾個離散值的信號。數字數據：取值為不連續數值的數據。碼元(code)：在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形。

單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。

半雙工通信：即通信和雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間再反過來。全雙工通信：即通信的雙方可以同時發送和接收信息。基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬于基帶信號。帶通信號——把基帶信號經過載波調制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內能夠通過信道）。

2-05 物理層的接口有哪幾個方面的特性？分別包含什么內容？

答：（1）機械特性? 明接口所用的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。（2）電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的范圍。（3）功能特性　指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。（4）規程特性說明對于不同功能的各種可能事件的出現順序。

2-06 數據在信道重的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香農公式在數據通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區別？

答：碼元傳輸速率受奈氏準則的限制，信息傳輸速率受香農公式的限制???????? 香農公式在數據通信中的意義是：只要信息傳輸速率低于信道的極限傳信率，就可實現無差傳輸。比特/s是信息傳輸速率的單位碼元傳輸速率也稱為調制速率、波形速率或符號速率。一個碼元不一定對應于一個比特。

2-07 假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調制，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那么可以獲得多高的數據率（b/s）?

答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s

2-08 假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數據（無差錯傳輸），試問這個信道應具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結果說明什么問題？）

答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)

W=3khz，C=64khz----àS/N=??? 是個信噪比要求很高的信源

2-09 用香農公式計算一下，假定信道帶寬為為3100Hz，最大信道傳輸速率為35Kb/ｓ，那么若想使最大信道傳輸速率增加６０％，問信噪比Ｓ/Ｎ應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比Ｓ/Ｎ應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，問最大信息速率能否再增加２０％？

答：C = W log2(1+S/N)? b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1

SN2=2*（C2/W）-1=2*（*C1/w）-1=2*（*35000/3100）-1

SN2/SN1=100信噪比應增大到約100倍。C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）C3/C2=%

如果在此基礎上將信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加%左右

2-10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點？

答：雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜 50 W 同軸電纜 75 W 同軸電纜光纜無線傳輸：短波通信/微波/衛星通信

2-11假定有一種雙絞線的衰減是km(在 1 kHz時)，若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長？如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應當使衰減降低到多少？

解：使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/=

? 衰減應降低到20/100=

2-12 試計算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*10e8m/s.

解： V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2

??? 1200nm到1400nm：帶寬=

1400nm到1600nm：帶寬=

2-13 為什么要使用信道復用技術？常用的信道復用技術有哪些？

答：為了通過共享信道、最大限度提高信道利用率。頻分、時分、碼分、波分。

2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，并做簡單的解釋。

FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

答：FDM(frequency division multiplexing)

TDM(Time Division Multiplexing)

STDM(Statistic Time Division Multiplexing)

WDM(Wave Division Multiplexing)

DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)

CDMA(Code Wave Division Multiplexing)

SONET(Synchronous Optical Network)同步光纖網

SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數字系列

STM-1(Synchronous Transfer Module)第1級同步傳遞模塊

OC-48(Optical Carrier)第48級光載波

2-15 碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信而不會互相干擾？這種復用方法有何優缺點？

答：各用戶使用經過特殊挑選的相互正交的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。?? 這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發現。占用較大的帶寬。

2-16 共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為

A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）

C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）

現收到這樣的碼片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問哪個站發送數據了？發送數據的站發送的是0還是1？

解：S?A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，?? A發送1

S?B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B發送0

S?C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，?? C無發送

S?D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，?? D發送1

2-17 試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術的優缺點？

答：xDSL 技術就是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業務。成本低，易實現，但帶寬和質量差異性大。HFC網的最大的優點具有很寬的頻帶，并且能夠利用已經有相當大的覆蓋面的有線電視網。要將現有的450 MHz 單向傳輸的有線電視網絡改造為 750 MHz 雙向傳輸的 HFC 網需要相當的資金和時間。FTTx（光纖到……）這里字母 x 可代表不同意思。可提供最好的帶寬和質量、但現階段線路和工程成本太大。

2-18為什么在ASDL技術中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達每秒幾個兆比？