通信网络基础答案docx.docx

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通信网络基础答案docx

1・1答：

通信网络由子网和终端构成（物理传输链路和链路的汇聚点），帯用的通信网络有ATM网络，X.25分组数据网络，PSTN,ISDN,移动通信网等。

1.2答：

通信链路包括接入链路和网络链路。

接入链路有：

（1）Modem链路，利用PSTN电话线路，在用户和网络侧分别添加Modem设备来实现数据传输，速率为3OOb/s和56kb/s；

（2）xDSL链路，通过数字技术，对PSTN端局到用户终端Z间的用户线路进行改造而成的数字用户线DSL,x表示不同的传输方案；（3）ISDN,利用PSTN实现数据传输,提供两个基本信道：

B信道（64kb/s）,D信道（16kb/s或64kb/s）；

（4）数字蜂窝移动通信链路，十儿kb/s〜2Mb/s；（5）以太网，双绞线峰值速率10Mb/s,lOOMb/so

网络链路有:

（1）X.25提供48kb/s,56kb/s或64kb/s的传输速率,采用分纽•交换，以虚电路形式向用户提供传输链路；

（2）帧屮继，吞吐量大，速率为64kb/s,2.048Mb/s；（3）SDH（同步数字系列），具有标准化的结构等级STM-N；（4）光波分复用WDM,在一根光纤屮能同时传输多个波长的光信号。

1.3答：

三组交换网中，将消息分成许多较短的，格式化的分组进行传输和交换，每一个分组由若干比特组成一个比特串，每个分组都包括一个附加的分组头，分组头指明该分组的目的节点及其它网络控制信息。

每个网络节点采用存储转发的方式來实现分组的交换。

1・4答：

虚电路是分组传输中两种基本的选择路由的方式之一。

在一个会话过程开始时，确定一条源节点到H的节点的逻辑通路，在实际分组传输时才占用物理链路，无分组传输时不占用物理链路，此时物理链路可用于其它用户分组的传输。

会话过程中的所有分组都沿此逻辑通道进行。

而传统电话交换网PSTN中物理链路始终存在，无论有无数据传输。

1.5答：

差别：

ATM信元采用全网统一的固定长度的信元进行传输和交换，长度和格式固定，可用硬件电路处理，缩短了处理时间。

为支持不同类型的业务,ATM网络提供四种类别的服务:

A,B,C,D类,采用五种适配方法MALI〜AAL5,形成I办议数据单元CS-PDU,再将CS-PDU分成信元，再传输。

1.7答：

0SI模型七个层次为：

应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，数据链路层，物理层。

TCP/TP五个相对独立的层次为：

应用层，运输层，互联网层，网络接入层，物理层。

它们的对应关系如下：

OSI模型TCP/IP参考模型

应用层

应用层

表示层

会话层

运输层

运输层

网络层

互连网层

数据链路层

—

网络接入层

物理层

硬件

1.10解:

X（r）=2cos（2加+y）

X（l）=2cos（2^-+r）=2cosr

x（l）

2

0

P

1/2

1/2

E[X（l）]=lx2+lxO=l

X（/J=X（0）=2cosY

X（z2）=X（l）=2cos（2;r+/）=2cosye[x）x（t2）]=e[x（o）x

（1）]=E\2cosr•2cosy]=4e[cos2y]

=4fl2xl+02x|^=2

1.11解：

mx（f）=E[X（/）]=「4cos（w,+&）•/（&）d&=£「cos（w,+&=0

Rx（t.t+r）=£"[X（/）X（/+r）]=「Acos（叭/+^）-Acos[wc（/+0\f{9\l0

=A2[cos（2vvcr+wct+20）

1A，

+COSWTdO=——cos叱丁

€2^2c

?

/\A

引xa）|\=rx（o}=-

<+00

显然，x（/）的均值为常数，相关函数仅与时差厂有关，且为二阶矩过程，所以该随机过程是广义平稳的。

〈X（1》=l.i.m—£Acos（h;7+0）dt=l.i.m—£（coswctcos0一sinwetsin0}dt

=l.i.mcos0「coswtdt=l.i.m

T->002卩丄TTtoo

Acos0sinwcT_n

―u

TTOO

wcT

〈X（r）x（r+r））=—£.cos（叭/+O）cos[叫“+门+

=l.i.m——I[cos（2vvrZ+wct+2&）coswcr]dt

TT84Tc「」

=—A2COSWT

2

故x（/）的均值和和关函数都具有各态历经性，x（M是各态历经过程。

1.12解：

定义：

称计数过程｛N（t\t>0｝是参数为A（2>0）的Poisson过程，如果:

（1）2V（0）=0；

（2）Mr）,r>0｝是平稳的独立增量过程;

（3）Vr>0,N（f）服从参数为At的Poisson分布,

P（N（/）=k）=°^~严=0,1,2,.-.

00

k\

hk\台k!

幺仗-1）!

t>Q

=At-e~Al•/=At

D』）=D[N（t）]=E[N2（/）]_E[N（r）]2

e[n2（/）]=e[n（/Xn（J-i）+n（/）]=e[n（/Xn（J-1）]+e[n（/）]

=tk

hJk\v72（—2）!

=（At）2e~A/eAf+At=（Az）2+At

・•・0v（/）=（加）2+加_（加）2=舟

不妨设5

心（叩）=E［N（$）N（心E［（N（$）-N（0）XM）-盹）+N（$））］=e［（n（s）_n（o）XM）_n（£））］+e［n2C0］=E［N（也［（N（/）-N（s））］+d［n（s）］+（e［n（s）F——As）+As+A~s2

=A,2st+As=A2st+Amin（5,r）

Rn（£,（）=22^r+2min（5,r）

1.13解：

由M/）,r>0｝是强度为/l的poisson过程及题设知，｛/（/）,/>0｝和

｛z（f）j>0｝是一零初值的平稳的独立增量过程。

又V/X）,

00

pg）=^）=zP（N（r）=i）P（Y（r）=k\N（t）=i）

/=（）

纟门kl台（,一灯！

=e-^V[2（1-丹"=（如）"严£=012…

k'.幺mlk\''

即Vr>0,丫（小兀（勿/>故-0｝是强度为pX的poisson过程。

p（z（t）=k）=£p（/v（f）=z）p（z（r）=刈W）=0/=O

二心（5/尸=S（f工幺i!

k\（i-k）.

=（2（1-严y（如广-（几（1-。

）川

~k\幺加

严十（如）'kk'・伍

k\

1.14解：

（1）

P（N（t）=k）=^e^

"0,1,2,…

P（N（4）=0）=厂

即V/>0,Z（r）5（2（l-”）,故｛z（r）,r>0｝是强度为（1-p）2的poisson过程。

（2）定理：

设｛N（t\t>0｝是参数为2（2>0）的Poisson分布，&“,归,2,・・・｝

是其到达时间序列，则qS=l,2,…）服从「分布，即q的概率密度函数为:

r>0

r<0

・・・厶0=3八二加"

Fr）（r）=[^~ATdr=—2孑）=之一加览=\-e~Att>0-尸宀0

1.15ft?

：

知道过程现在的条件卜其“将来”的分布不依赖于“过去”。

状态转移图如下：

4/94/9

14/91/9

OOO©

1/94/91

一步转移概率矩阵如下：

0100

1/94/94/90

04/94/91/9

0010

1.16解：

Prim一Dijkstra：

Kruskal：

O

O

Q>

O

O

o

O）

O）

6

Q>

I

1。

I

O

O

o-

Or-

O>

O）

o—

2.1答：

有三种，分别是面向字符，面向比特，采用长度计数的组帧技术，其小采用长度计数的组帧方式开销最小。

2.2答：

接收字符串为：

COCO103687DBDCDBDCDCDDDBDDCO7C8D

DCDBDCCO

恢复为：

103687COCODCDDDB・7C8DDCCO

2.3答:

插入后:

011011111Q00111110101011111011111Q01111010

恢复：

01111110mu0-noouiii0011111oiiiii0110001111110

FlagFlag

10111110

2.4答：

在接收端，收到OF后，如果下一位是“0”，就将该“（T删去，如果是“1”，就表示一帧结束。

按此规则：

01101111101111110111119101111110

015015Flag

2.5答：

S］$2»C2C3C4

校验规则

HC二］〔二、r—Ht二J

•r-H

C二］C二］i—Hr—Ht二J

r-HT—•

G=S］㊉S?

㊉S3

C2=S2®S3

C3=S［㊉S3

C4=S|㊉s?

该码的最小距离为4。

2.6解：

D4S（D）=r）4（Z）3+D+1）=D1+D5+D4=D3（D4+D2+D+1）+£>3

£）3

D4+Z）2+D+1）D7+od&+d'+d4+o£）3

，+0D&+D‘+Q4+£p

•••册数为.

2.7证明:

（1）已C^（jD）=Remainder

D'PL

g®）

=Remainder

i+L

K-l

一个任意的数据多项式s（d）=Sk“z+Sk_2»i2+..・+sp+s（）=£sp

/=（）

C（Q）二

其CRC多项式

Remainder

s（d\dl

g（D）

Remainder

K-l工spj=o

~~g（D）

Remainder

K—in^L

龙S0）9）

f=o

（2）将C⑴（D）=C£]Z）3+…+Cy）D+C『代入到C（D）=£sC）（Q）中，得

/=0

C（D）=£S』c£?

|DI+…+C$）D+eg）]

/=0

K-lK-lK-\K-\

=0心2丹+工SC±2沪2+・・・+》SjCy）D+》S,C『

i=0i=（）i=0f=0

又有C（D）=CL_XD-+C/2D_+…+GD+C°

K-l

2.8

对应可得

0

Cj=XSiCJ}

i=0

在这种情况下，山于时延的影响，分组B出错却导致分纟IIC重发，最终分纟11B丢失。

2.9ilE：

根据停等式ARQ协议，当序号采用模2表示时仍可正常运行。

描述如下：

发端A：

（I）置SN=O；

（2）若从高层接收到一个分组，则将SN指配给该分组，若没有分组则等待；（3）将第SN个分组装入物理帧中发送给接收节点B；（4）若从B接收到RNHSN,则将SN模2加1,返回

（2）,若在规定时间内，并未收到B的RNHSN的应答,则返回（3）。

收端

（1）置RN=O；

（2）无论何时从A端收到一个SN二RN的分组，将该分组传送给高层，并将RN模2加1；（3）在接收到分组的规定有限时长内将RN放入一帧的RN域发送给A,返冋

（2）。

2.10解：

设任意一个分组平均需要发送N次才能成功，而一个分组发送i次成功的概率为0（1-°厂，从而有

8、1

/=!

P

成功发送一个分组所需耍的时间为NT「,故&吹=丄=£

NTT

2.11与课本上图2-11的a,c图基本相同，只需将A,B名字交换。

2取答：

錨"。

5$

128

64x2

=0.02s

T=0.0155

（1）

820

Tp+Tack+厂x2

=104

（2）

820

（Tp+Tack+&）x2

=6119

（3）当节点连续发送时,

Q9O

a.而“640。

帧

可以发送的帧最多

0.082s后可收到应答;

820

0.052

=15769帧

0.0132s后可收到应答。

2」4答：

停等式ARQ

max

>（1+2a）

n<（1+2a）

1—P

返回ii—ARQ

1+@_1）P血-P）

（1+2必+（斤-1）尸）

l-P

n>（1+2a）

选择重传ARQ

U=<

n（l-P）

n<（1+2a）

、（l+2a）

1

-P

7

8>（14-2cr）B卩q<—

7

8<（14-卩q>-

ARPANETARQ

〔（1+2&）

这里a=^,所以〃与误帧率及信道传播时延与数据帧的传输时延的比值Td

有关。

当〃n（i+2a）时，〃=丄二£-与u=—均小于1-P；

'7\+2a1+（/?

-1）P

当“<（l+2a）时，—<-i—<也迥

所以，当和8均大于1+2q时，选择重传式ARQ和ARPANETARQ链路利用率都最高，当«>8时选择重传式ARQ链路利用率高，当斤<8时，ARPANETARQ链路利用率高。

2.18答

（1）在没有发生任何差错的情况下如下图所示：

UPIDOWN

IINITI

DISCI

|ackd|

|ACKI|

ACKI|

JackdJi

◄

1

INIT

ACKI

DISC

ACKI）

◄c

DOWN

在各种可能的差错下：

DOWN

DISC

ACKI

DISC

ACKI

DISC

ACKT

|ackd|

|ackd|

XXX

11

DISC

DISC

DISC

■

ACKD

ACKD

ACKD

DOWN

可见，不论发生哪一种差错，每个节点最终都会认为链路处于DOWN状态。

（2）有两种可能情况

INIT

ACKI

DOWN

UP

J

DOWN

■

IINITI

DISC

V

|ackd|

|ACKI|

ACKI|

JackdJi

INITACKI

M—

UP

DISC|ACKD

DOWN

up

—

—+,

DOWN

IINIT|

DISC

V

|ackd|

[ACKI|

|ACKI|

^ACKD|

t

丢:

1DISUACKD

UP

2.19答

（1）

[disc]故障|D1SC||1NT1|故障il）iscj|lNTl|IDO]故障[【MSCj11N11I1_D"L1

\A\z\7\\x//,

<

丢失

pkCKDf

|ackd|

1ACKI||ACKD|

|ACKI1|RNT|

（2）

故障Lx1

故障

1x」LdoJ

故障门

*

1—1—

T1

'丢失

1Y|

1YI

|rni1

2.20解：

假定有n个节点交换机，在题中所给的条件下，传输一个分组（从源端到目的端）需要（n-l）T秒，传输两个分组需要（n+l）T秒，如此类推,传输m个分组需要（n・l+2（m・l））T秒，速率为m/（n・l+2（m・l））T.若m»n,可以认为分组交付给H的地的速率最快为1/2T分组/秒。

2.21答：

（1）采用收数据一转发一发确认的机制，假定B做完第二件事即转发后出现故障，则A曲于没有收到B发冋的确认，在定时器溢出斤将重发上一分组,B将这个分组作为新分组转发给C,但C已在B出故障那次收到了该分组。

因此，造成C接收重复分组。

（2）采用收数据一发确认一转发的机制，假定B做完第二件事即发确认后出现故障，则B不会向C转发该分组。

而实际上A乂收到了B发回的确认，所以A继续发送下一分组。

由此造成C丢失B故障前的那个分纽。

只有采用端到端的发确认消息的方法，在AC之间建立起一对SN,RN（在运输层,

参看课本P77）,才能保证在任何悄况卜-数据都能从A经B正确无误地交付到Co在第一种情况下，即使A重发B故障前那一分组，C收到后也能根据AC之间的SN,RN辨认出这一重复分组而将其丢弃。

在第二种情况下，只要A没有收到C对B故障前那一分组的确认，就会重复发送这一分组，直到收到C对这一数据的确认。

2.23解：

设窗口为nkb,则吞吐量为

120=

n

77

丄+2x0」28

256

解出窗口为n«58

2.24答：

经六次变化后窗口为HKBo

传送次数欣

2.25答：

网络层和数据链路层差错控制的主耍差别在于：

a.使用的位置不同。

数据链路层的丼错控制是用于一条物理链路的两端，而网络层的差错控制是用于网络中的任意两节点之间。

通常网络中的任意两个节点之间的传输路径会由多条链路串联而成。

b.分纽•编号的方式不同。

在网络层是对一个session屮的分纽（或者字节，或者消息）进行统一编号。

而在链路层上是对不同session中所有分组进行顺序编号。

c・传输顺序的差别。

在链路层，所有的帧都是按顺序传输的；而在网络层中，相同源和目的节点的分组可能会经过不同的路径，分组的传输可能会出现乱序现象。

d.时延不同。

在链路层，传输时延（包括传播时延、处理时延、帧传输的时延）在小范围内变化；而在网络层，传输时延会在大范围内变化。

当然在链路层和网络层，传输时延会在大范围内变化。

2.26答：

在差错控制时，ARQ协议用于保证分组的正确传输，它侧重于分组的内容；在流控时，ARQ用于减缓网络中分组的发送速度，侧重于网络的状态。

3.1解：

顾客到达率为2=5人/分钟

平均每个顾客的服务时间为T=5+（0.5x20+0.5x0）=15分钟

根据little定理，得快餐店内的平均顾客数为N=AT=15人

3.2解：

节点3处理一个文件结束后才会再向节点1或2请求另一个文件，说明节点3处没有排队,任何时刻都最多只有一个文件在接收服务。

根据little定理，应有Aj/?

.+P1）+22（/?

2+P2）

3.3解:

"5毎戸力+『詁％+305394讪

3.5解

（1）①10个相等容量的时分复用系统：

对于一个session而言，平均服务时间为丄二丄哄二丄s,分组到达率为“5xlO35

2=樂=』分组/秒。

602

在系统屮的平均分纽•数为：

N=^—=^^=i

“一久5-5/2

根据叭定理，得分组的平均时延知V需m

队列屮的平均分组数为：

Nq

=AW

A\T-丄

I“丿

（21）

（55；

②统计复用：

平均服务时间为『辟二和

分组到达率为QOx罟=25分组/秒。

25

A

1一s25

ri）

（ii、

1

=AW=A

T——

=25x

—

L“丿

<2550丿

2

50-25

Nq

（2）①时分复用:

对于分组到达率为250分组/分钟的session,平均服务时间为丄=卫咯=-s“5xlO35

分组到达率为A=—=耳分组/秒。

606

“225/6u“N56

N===5T=—==—s

“―久5-25/6A25/65

Nq

25

=——x

“丿

<6_P

J_5>

25

~6

对于分组到达率为50分组/分钟的,平均服务时间为「黑斗

分组到达率为A=—=丄分组/秒。

60

6

22

5/6

1

N

1/5

6

N==-

T=

5-5/6

5

2

5/6

25

r1、

5

（6

1>

1

No=AW=A

T——

=—X

Q

l“丿

6

<25

5丿

30

②统计复用:

平均服务时间为丄=』22_=丄$,分组到达率为

“50x250

955

2=—5+?

x5=25分组/秒。

66

亠旦=1T』亠

“-Q50-25225

（1）（11A1

CI“丿12550丿2

3.7解：

离散型M/M/1系统可用与连续型M/M/1系统类似的马尔可夫链描述。

参照课本上90页图3-4o区别在于转移概率为兄，“，以及1-Z-//,没有时

间因子〃。

计算所得全局平衡方程与连续时相同，系统稳态概率分布也完全一样。

3.13证明：

设第i个用户到达系统时，第/个用户正在接收服务，其剩余服务时间为此时等待队列中有N,个用户。

设第k个用户的服务时间为X-用户，的等待时间为:

Wi=Ri+Ni个用户的服务时间=&+Xxk

k=i-Ni

求平均W；=£{/?

.}+£^xk\=E{Ri]+X^E{Ni}令i—>oo,W=limW,,有

iTOO

l-Q

假定系统有稳态解，且具有各态历经性，则剩余服务时间心）町用卜•图表示:

在［0丿］区间平均剩余服务时间为:

1«1¥（!

）1

R（=-[r^=-t-X

1M（f）

2t

M（f）

5X

l—Q

P

2“（1-p）

3.14证

（1）M/G/l系统屮，系统繁忙的概率为p=-=AX

/.P｛系统空闲｝=1~p=l~AX

（2）忙区间之间的平均长度为闲期间的平均长度。

曲于闲期间是系统处于一顾客被服务后，下一个顾客到达之间的时期，即顾客到达的时间间隔，所以闲期间服从参数为2的指数分布，所以忙区间之间的平均长度为丄。

A

⑶设忙区间平均长度为呗着二总

1

—匚

1-/91-AX

在一个忙区间内服务的平均顾客数=

忙区间平均长度

平均服务时间

]

1-AX

3.15证:

M）

为休假的到达率

L（“

1M（r）,1