《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案.docx
《《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案
《数据通信与计算机网络》补充题题介
第一章
1.计算机网络的发展经历了几个阶段?
各阶段有什么特点?
2.通信子网是计算机网络的一个组成部分。
试列出在计算机网络的工作中那些是由通信子网完成的?
那些不是?
3.简述可以从几种不同角度来对计算机网络分类。
第二章
1.在一个n层的网络系统中,每层协议分别要求加上Hi字节长的报头。
若送往该网络的应用数据长度为A字节,问在物理媒体的带宽中有多少百分比是用来传输有效应用数据的?
解:
∵每层协议要求加上Hi字节的报头
∴n层的网络系统中,增加的开销为
又∵应用数据长度为A字节
∴传输有效应用数据的有效的带宽占
第三章
1.简述通信系统的模型。
2.物理层协议包括哪四方面的内容?
3.简述模拟数据及数字数据的模拟信号及数字信号表示方法。
4.简述MODEM和CODEC的作用。
5.什么是数据通信?
6.数据传输速率与信号传输速率的单位各是什么?
它们之间有什么关系?
7.数据传输速率与信道容量的单位各是什么?
它们之间有什么不同?
8.对于带宽为4KHz的信道,若用8种不同的物理状态来表示数据,信噪比为30db,试问按奈奎斯特定理,最大限制的数据速率是多少?
按香农定理最大限制的数据速率是多少?
解:
按奈奎斯特定理C=2H·log2N
∵N=8,H=4KHZ∴C=24kbps
按香农定理,C=H·log2(1+S/N)
∵信噪比为30db,30db=10·logS/N
∴
H=4KHZ
∴C=H·log2(1+1000)=40kbps
9.对于带宽为6MHz的信道,若用4种不同的状态来表示数据,在不考虑热噪声的情况下,该信道的最大数据传输速率是多少?
解:
按奈奎斯特定理:
C=2·H·log2N
∵N=4,H=6MHZ
∴C=2·6MHZ·log24=24Mbps
10.某调制解调器同时使用幅移键控和相移键控,采用0、π/2、π和3/2π四种相位,每种相位又都有两个不同的幅度值,问波特率为1200的情况下数据速率是多少?
同时使用幅移键控和相移键控
解:
有
4种相位,每个相位又有2个幅度
∴N=4×2=8B=1200baud
∴S=B·log2N=3600bps
11.信道带宽为3KHz,信噪比为30db,每个信号两种状态,则每秒能发送的比特数不会超过多少?
解:
按香农定理:
信噪比为30db,H=3KHZ
∴
C=H·log2(1+1000)=30kbps
按奈奎斯特定理C=2H·log2N
∵N=2,H=3KHZ∴C=6kbps
所以该信道每秒能发送的比特数不会超过6kbit。
12.采用8种相位、每种相位各有两种幅度的PAM调制方法,问在1200Baud的信号传输速率下能达到的数据传输速率为多少?
解:
N=8×2=16种,B=1200Band
∴S=B·log2N=4800bps
13.采用每种相位各有两种幅度的PAM调制方法,在带宽为8KHz的无噪信道上传输数字信号,若要达到64Kbps的数据速率,问至少要多少种不同的相位?
解:
按奈奎斯特定理:
H=8KHZ,C=64kbps
C=2·H·log2NN=16
∵每种相位各有两种幅度∴N/2=8种相位
答至少要8种不同相位
14.简述异步传输方式与同步传输方式的区别。
15.数据速率为1200bps,采用无校验、1位停止位的异步传输,问1分钟内最多能传输多少个汉字(双字节)?
解:
异步传输汉字时,每个汉字占二个群;数据位为8位,采用无校验,1位停止位,1位起始位
每分钟可传输的汉字数
所以1分钟内最多能传输汉字3600个。
16.分别用标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出1011001的波形图。
解:
数据为1011001
v1011001
全宽码t
曼彻斯特码
差分曼彻斯
特码
17.采用曼彻斯特编码的10Mbps局域网的波特率是多少?
解:
采用曼彻斯编码时,在最坏情况下,一位二进制比特需要有二次跳变,所以10Mbps局域网的波特率为10Mbps*2=20Mbaud
18.简述异步传输方式的字符格式,并说明各部分的所用。
19.信源以字节(8比特)为单位传输数据,若数据速率为B(bps),对下列两种情况分别计算有效数据传输速率:
(1)异步串行传输,不用校验位、使用1位停止位;
(2)同步串行传输,每帧包含48位控制位和4096位数据位。
解:
(1)异步传输:
(传输数据位最多时)
以字节为单位,8位数据,不用校验,1位起始位,1位停止位
(2)同步传输:
每帧包含48位控制位和4096位数据位
20.在相同数据速率下,分别采用异步协议和同步协议传输大批量数据,问两者的传输效率之比约为百分之几?
解:
在相同数据速率B下,传输大批量数据时
异步传输的效率最多为
同步传输的效率为接近于1×B
两者的传输效率之比为
21.对于带宽为4KHz的语音信号,采用量化级别为128的PCM方法编码,问所产生的二进制位起码要用多大传输速率的信道才能传输?
解:
语音信号带宽为4KHZ,所以采样频率为2×4KHZ=8KHZ即每秒采样8000次
每次间隔时间为125us,量化级为128,故每次采样要用七位二进制来表示
所以数据速率为
7bit×8KHZ=56kbps
或7bit/125us=56kbps
22.简述FDM和TDM的实现原理。
23.分别计算T1载波和E1载波的编码效率和开销率。
解:
T1载波:
每帧由24路声音,每路声音7位数据,1位控制,每帧1位标志
编码效率为
开销率为
E1载波:
每帧由30路声音,每路声音8位数据,每帧有8位同步,8位控制
编码效率为
开销为
24.若要在采用两种物理状态传输的50Kbps信道上传输1.544Mbps的T1载波,问信道的信噪比至少要多少?
解:
在两种物理状态下传输50kbps,即
C1=2·H·log2N∵N=2,C1=50kbps
∴H=25KHZ
现要传输1.544Mbps的T1载波
∴C2=H·log2(1+S/N)C2=1.544Mbps
∴leg2(1+S/N)=61.76S/N=261.76-1
信噪比为
25.试比较电路交换、报文交换、虚电路分组交换及数据报分组交换方式的特点。
26.对于交换网定义如下参数:
N–两个给定站点间转接的节点数;
L–报文长度(比特);
B–链路上的数据传输速率(bps);
P–每个分组的长度(比特);
H–每个分组的开销(比特);
S–电路交换或虚电路分组交换的呼叫建立时间(秒);
D–每个转接点的转接延迟时间(秒)。
M–两个节点之间的传播延迟时间(秒)。
假设不需要确认,请分别计算电路交换、报文交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的端到端延迟时间。
解:
(1)电路交换,有电路的建立时间,报文传输延迟和传播延迟时间
T电路交换=
(M为两站点之间的传播延迟)
(2)报文交换,无电路的建立时间,但采用存贮转发
T报文交换=
分组交换:
分组个数
X个分组(可能最后一个分组中数据量不足P-H)
最后一个分组长度为L-(x-1)·(P-H)+H记为Y
(3)虚电路分组交换:
有虚电路的建立时间,延迟时间可为
T虚电路交换=虚电路的建立时间+第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间
(4)数据报分组交换:
无虚电路的建立时间
T数据报交换=第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间
27.若两个端系统之间有三个转接点,要传送的报文为4800bits,所有链路上的数据速率为10Mbps,若采用虚电路分组交换技术,呼叫建立的时间为0.001秒,每个分组的最大长度为1200bits,每个分组要有40bits的开销,每个转换点的处理时延为0.0002秒。
两个站点之间的传播时延为0.00001秒,试计算从端到端的延迟时间。
解:
每个分组的最大长度为1200bits,每个分组要有40bits的开销,所以每个分组只能携带1160bits数据。
分组个数为X=4800÷1160≈4.1个,为5个分组。
最后一个分组长度为Y=L-(x-1)·(P-H)+H=200bits
呼叫建立的时间为S=0.001秒=1ms;每个转换点的处理时延为D=0.0002秒=0.2ms;
两个站点之间的传播时延为M=0.00001秒=0.01ms;N=3;B=10Mbps=10bit/μs
T虚电路交换=虚电路的建立时间+第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间
=2.5ms
28.若在相隔1000公里两地之间要传送3K位的数据。
可以通过地面电缆以4.8kbps的数据速率传送或通过卫星信道以50kbps的数据速率传送,问从开始发送到接受方收到全部数据为止用那种方式传送时间较短?
解:
地面电缆:
T=传输延迟+传播延迟
=625ms+5ms=630ms
卫星信道:
卫星的单向传播延迟时间约为270ms
T=传输延+传播延迟
=60ms+270ms=330ms
所以用卫星信道传送的时间较短。
29.一个简单的电话系统由二个终端局和一个长途局组成,每个终端局用1MHZ的全双工中继线连到长途局,平均每台电话机在8小时的工作日中使用4次,每次通话平均持续6分钟,其中10%的通话是长途电话局。
(即经过长途局的),若设每路话音带宽为4KHZ,问每个终端局能够支持的电话机最多台数是多少?
解:
按频分多路
个子信道
按时分多路
个用户
可支持的电话机的最多台数为250×200=50000台
30.假如你训练你的急救用狗,方法是传送一个装有三片软盘的盒子,每个盘片上存有250,000字节的信息,不管你在那里,狗都能以18公里/小时的速度跑到你跟前,问在什么距离范围内,狗的数据传输率比电路交换的数据传输率300bps高?
解:
(设距离为X公里)
31.若某运载工具能以每小时80公里的速度一次传递10盒8mm的磁带,每盒3盘带,每盘带容量为7GB。
问在什么距离范围内,该运载工具的数据传输率比155Mb/s的ATM网络要高?
解:
设距离为Y公里
32.某信道误码率为10-5,每帧长度为10000bits,试问:
a)若差错都是单个错,则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少?
b)若差错大多为突发错,平均突发长度为100bits,则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少?
解:
Pe=10-5,每帧长度为104bit
(1)若为单个错:
Ne=1∴N=105
有多少个帧:
∴帧的错误率为10%
(2)若为突发错:
Ne=100bit
∴
有多少帧
个帧,但突发错误可能影响一个帧,也可能影响二个帧;
所以帧的平均错误率为
或
第四章
1.比较ARQ和FEC方法的工作原理,说明他们的不同之处。
2.已知生成多项式为:
X4+X3+X2+1,求信息位1010101的CRC码。
解:
生成多项式g(x)=x4+x3+x2+1对应的二进制位串为11101(r=4)
信息位1010101对立的二进制多项式为k(x)
求
的余式
1110101
1110110101010000
11101
∴余式r(x)=x3+110000
→100111101
11011
C(x)=x4·k(x)+r(x)11101
11000
→对应的CRC码为11101
10100
11101
101010110011001
3.已知(7,3)循环码的校验关系式为:
C6+C3+C2+C1=0
C5+C2+C1+C0=0
C6+C5+C1=0
C5+C4+C0=0
求该循环码的生成多项式G(X)和信息码110的余式r(x)?
解:
在(7,3)循环码中前k-1位为0的信息位是001,即有C6C5C4C3C2C1C0
001XXXX
代入校验方程组:
C6+C3+C2+C1=0→C3=1;
C5+C2+C1+C0=0→C2=1;
C6+C5+C1=0→C1=0;
C5+C4+C0=0→C0=1;
生成多项式对应的二进制位串为0011101(r=4);生成多项式为g(x)=x4+x3+x2+1
信息位110对立的二进制多项式为k(x)
求
的余式
101
111011100000
11101
∴余式r(x)=x3+110100
→100111101
1001
C(x)=x4·k(x)+r(x)→对应的CRC码为1101001
4.设有一个(7,3)码,其生成多项式G(X)=x4+x3+x2+1,当传输信息为101时,求循环冗余码。
解:
生成多项式g(x)=x4+x3+x2+1对应的二进制位串为11101(r=4)
信息位101对立的二进制多项式为k(x)
求
的余式
111
111011010000
11101
∴余式r(x)=x+110010
→001111101
11110
C(x)=x4·k(x)+r(x)11101
0011
→对应的CRC码为1010011
5.设信息为7位,冗余位为4位,生成多项式G(X)=x4+x3+1,试计算传输信息为1011001和1101001的CRC编码。
解:
生成多项式g(x)=x4+x3+1对应的二进制位串为11001(r=4)
信息位1011001对立的二进制多项式为k(x)
求
的余式
1101010
1100110110010000
11001
∴余式r(x)=x3+x11110
→101011001
11110
C(x)=x4·k(x)+r(x)11001
11100
→对应的CRC码为11001
1010
10110011010
信息位1101001对立的二进制多项式为k(x)
1001001
1100111010010000
11001
∴余式r(x)=111010
→000111001
11000
C(x)=x4·k(x)+r(x)11001
0001
→对应的CRC码为11010010001
6.试比较四种帧定界方法的特点。
7.若发送窗口尺寸为4,在发送3号帧并收到2号帧的确认帧后,发送方还可发几帧?
请给出可发帧的序号。
解:
发送窗口尺寸为4,即不必等待确认帧的到来,最多可连续发送4个帧。
发送了3号帧,即前面一共发送了0,1,2,3号4个帧。
收到了2号帧的确认帧,即表示0号,1号,2号帧均已收妥,故发送窗口可删除0号,1号,2号帧,即还留下一个帧:
3号帧;所以发送方还可以发送3个帧,可发送帧的序号为4号,5号和6号帧。
8.若窗口序号位数为3,发送窗口尺寸为2,采用Go-back-N法,请画出由初始态出发相继下列事件发生时的发送及接收窗口图:
发送帧0、发送帧1、接收帧0、接收确认帧0、发送帧2、帧1接收出错、帧1确认超时、重发帧1、接收帧1、发送帧2、接收确认帧1。
解:
窗口序号位数为3,即占三位二进制,帧序号为0~7;采用G0–back–N法,发送窗口为2,接收窗口为1,即可以连续发送2个帧,而接收为顺序接收。
解:
窗口序号位数为3,即占三位二进制,帧序号为0~7;采用G0–back–N法,发送窗口为2,接收窗口为1,即可以连续发送2个帧,而接收为顺序接收。
初态发0发1收0接收确认0发2
0
1
0
5
1
1
0
1
6
7
0
1
2
2
5
2
发送窗口同左
1
3
4
3
0
7
1
6
0
5
1
3
2
2
3
4
接受窗口同左同左同左同左
帧1接收错帧1确认超时重发1接收帧1重发2接收确认1
2
1
1
1
2
2
2
发送窗口同前同左
1
2
接受窗口同左同左同左同左
9.若帧序号位数为3,窗口尺寸为2,采用选择重发协议,请画出由初始态出发相继下列事件发生时的发送及接收窗口图:
发送帧0、发送帧1、接收帧0、接收确认帧0、发送帧2、接收否定确认帧1、接收帧2、重发帧1、接收帧1、接收确认帧2。
解:
窗口序号位数为3,即占三位二进制,帧序号为0~7;采用选择重发协议,发送窗口为2,接收窗口为2,即可以连续发送2个帧,而接收为不按顺序接收。
初态发0发1接收帧0接收确认帧0发2
7
0
0
0
1
1
1
5
6
2
1
2
发送窗口同左
4
3
接受窗口同左同左同左同左
接收否定确认帧1接收帧2重发1接收帧1接收确认帧2
0
1
1
3
2
发送窗口同左同左
1
3
2
接受窗口同左同左同左
1
2
或
10.若BSC帧数据段中出现下列字符串:
“ABCDE”
问字符填充后的输出是什么?
解:
BSC帧数据段中出现下列字符串:
“ABCDE”
字符填充后为:
“ABCDE”
11.HDLC帧数据段中出现下列比特串:
“010*********”问比特填充后的输出是什么?
解:
HDLC帧数据段中出现下列比特串:
“010*********”
比特填充后为:
“010*********”
12.一个信道的数据速率为4Kbps,单向传播延迟时间为20ms,问帧在什么范围内,才能使停等协议的效率至少是50%?
解:
∵题中未提确认帧,即确认帧很短,可以忽略,不占时间
∴停等协议的信道利用率为
∵B=4kbps;R=20ms
∴
∴L≥160bit
答:
帧长要大于等于160bit
13.一个信道的数据速率为1Mbps,往返传播延迟时间为4ms,帧长度为1000比特,帧的顺序号用三位,并假设确认不采用捎带方式,并且不占时间,问若不考虑差错重发和帧头所造成的信道损失时,采用选择重发协议,信道可能达到的最大有效利用率是多少?
解:
确认方式:
单独的确认帧,帧长为L′(不采用捎带方式)
单独的确认帧,帧长很短,可以忽略,不占时间;L′=0(不采用捎带方式)
采用捎带方式,帧长为数据帧,故为L
帧的顺序号为三位,故最大帧序号为Smax=23–1=7;又因为采用选择重发协议,信道上发送方的发送窗口的最大尺寸为序号范围的一半,即23–1=4
信道的最大利用率:
∵L=1000bit;2R=4ms;B=1Mbps
∴
14.使用后退n协议在3000km长的1.544Mbps的T1干线上发送64字节的帧,若信号传播速度是6s/km,问帧的顺序号应有多少位?
解:
设帧的顺序号为n位,则后退n协议的发送窗口的最大尺寸为Smax=2n–1=m即可连续发送m个帧,并设确认帧不占时间(L′=0)
∴后退n协议的信道利用率
要使U为最大,即接近于1
∴
∴
=108.56
∴m=109
2n-1=m∴n=leg2(m+1)=7
答帧的顺序号应有7位二进制.
15.在50Kbps的卫星信道上发送1Kbit长的帧,确认信号总是由数据帧捎带,帧头很短,使用三位顺序号,对于下面三种协议,最大可能达到的信道有效利用率是多少?
(1)停等协议
(2)后退n协议(3)选择重发协议
解:
确认信号总是由数据帧捎带,故确认帧长等于数据帧长,
L′=L,帧头很短,故帧的开销可忽略不计。
L/B
使用三位帧顺序号,则Smax=23–1=7
卫星信道的单向传播延迟时间约为270ms
(1)停等协议,发送窗口为1,只能发送1个帧
L′/B
(2)后退n协议,发送窗口的最大尺寸为Smax=7
(3)选择重发协议,发送窗口的最大尺寸为序号范围的一半,即为4
16.用BSC规程传输一批汉字(双字节),若已知采用不带报头的分块传输,且最大报文块长为129字节,共传输了5帧,其中最后一块报文为101字节。
问每个报文最多能传多少汉字?
该批数据共有多少汉字?
(假设采用单字节的块校验字符。
)
解:
BSC规程中帧的格式为
SSSEB
YYT报文TC
NNXBC
每个报文可以最多传输的汉字数:
(129B–5B)/2=62个汉字
共有多少个汉字:
4×62+(101B-5B)/2=296个汉字
17.用HDLC帧传输12个汉字(双字节)时,帧中的信息字段占多少字