2184计算机网络第三次作业物理层文档格式.docx

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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）2.048Mbps

2）E1速率为（4）

3）（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

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）。

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=64Kbps

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？

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？

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=24Mbps

6.一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？

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6Kbps

7.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？

最大数据传输速率=Hlog2（1+S/N）=50K*log2（1+S/N）=1.544*

Kbps

S/N≈

-1；

因此信噪比为：

10lg（S/N）≈93dB

8．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。

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×

）＝100000s

每一段线路的传播时延为：

10ms＝10×

s

总时间为：

（10×

＋100000）×

3＝300000.03s

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：

3.09＋1.02×

（

-1）=102002.07s

10．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？

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？

磁盘传送的速率=600*

*8比特/10*60*60秒=4/3*

bps

该速率快于24kb／s，但慢于1Mb／s

13．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。

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＝Ｂlog2Ｎ

Ｓ－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

（1）保护地

（2）发送

（3）接收

（4）请求发送

（5）允许发送

（6）DCE就绪

（7）信号地

（8）载波检测

（20）DTE就绪

（22）振铃指示

计算机

虚调制解调器

图1两台计算机采用虚调制解调器直接相连

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<

（7）设V=20万km/小时，L=100比特，R=28kbps，求使Tprop＝Ttrans的K值。

⑴（电磁信号）传播延迟Tprop=K（km）/V（km/s）=

⑵分组的发送时间Ttrans=L（b）/R（b/s）=

s

⑶端到端延迟（不考虑主机处理和排队时间）T=Tprop+Ttrans=

+

⑷当t=Ttrans时，最后1比特刚发出，即S=0。

⑸若Tprop>

Ttrans，当t=Ttrans时，

处。

⑹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：

⑺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？

E1线路由32个等长时隙组成，用户话路占用其中30个（1～15，17～31），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.