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20132184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(twistedpaircable)、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300MHz~300GHz，该信道的带宽是299700MHz。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___2.048Mbps___。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）56Kbps（2）96Kbps（3）1.544Mbps（4）2.048Mbps2)E1速率为（4）（1）56Kbps（2）96Kbps（3）1.544Mbps（4）2.048Mbps3）（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BAUDPERSECOND。（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=64Kbps3.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*log22=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*310KbpsS/N≈312-1；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/sd: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：（100×610×8）/（8×310）＝100000s每一段线路的传播时延为：10ms＝10×-310s总时间为：（10×-310＋100000）×3＝300000.03s方案乙传送此文件所需时间：文件一共分为100×610/1000＝510（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：3.09＋1.02×（510-1）=102002.07s10．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*2log2=8000Hz允许72=128个量化级。数据传输率：2Hlog2V=2*4000Hz*7log2=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(mechanicalcharacteristics)电气特性(electricalcharacteristics)功能特性(functionalcharacteristics)规程特性(proceduralcharacteristics)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600MB（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24kb／s）传送此数据。试比较这两种方法的优劣。若信息传送速率为1Mb／s，其结果又如何？答：磁盘传送的速率=600*610*8比特/10*60*60秒=4/3*510bps该速率快于24kb／s，但慢于1Mb／s13．波特（Baud）和比特∕秒（b∕s）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。Ｓ＝Ｂlog2ＮＳ－信息速率bps(比特率）Ｂ－波形（电信号）速率Baud（波特率）Ｎ－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=Ttra