北邮计算机通信新技术系列讲座课程习题汇总.docx

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北邮计算机通信新技术系列讲座课程习题汇总

研究生“计算机通信新技术”课程复习题（2017年）

一、现代通信网技术综述

（1）通信网的分层结构是怎样的？

通信网的三要素是什么？

通信网的分层结构：

从功能上将通信网分为信息应用层、业务网层和接入与传送网层

应用层：

表示各种信息应用于服务种类。

业务网层：

表示支持各种信息服务的业务提供手段和装备，它是现代通信网的主题，是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种通信业务的网络。

传送网：

表示支持业务网的传送手段和基础设施，包括骨干传送网和接入网。

功能是：

在不同地点的各点之间完成转移信息的传递，包括电路层、通道层、传输媒质层三层。

支撑网：

支撑网用以支持全部三个层面的工作，提供保证通信网有效正常运行的各种控制和管理能力，传统的通信网包括No.7信令网、数字同步网和电信管理网。

通信网的三要素是：

交换设备、传输设备和终端设备

（2）支撑网有哪些？

业务网都有哪些？

适于提供什么样的业务？

支撑网包括：

信令网、数字同步网、电信管理网

业务网如下：

（3）支撑网有哪些？

各完成什么功能？

支撑网包括：

信令网、数字同步网、电信管理网TMN。

（4）试从三对基本概念比较下列网络：

PSTN、GSM、GPRS、Internet、ATM网络、NGN、WCDMA

三对概念包括：

面向有链接/无连接、动态/固定分配带宽、同步时分复用/统计时分复用

PSTN（电路交换）：

面向有连接、固定带宽分配、同步时分复用

GSM（电路交换）：

面向有连接、固定带宽分配、同步时分复用

GPRS（分组交换）：

Internet（分组交换（数据包方式））：

无连接、动态分配带宽、统计时分复用

ATM网：

NGN（软交换IMS、MPLS）：

动态分配带宽

MPLS有面向连接的转发平面和面向无连接的控制平面

WCDMA：

WCDMA有基于电路&分组交换的版本，也有基于分组交换的R5版本

（5）通信网中的主要交换技术（电路交换、分组交换、ATM交换）的特点是什么？

电路交换技术

技术特点：

面向连接的工作方式（物理连接）；同步时分复用（固定带宽分配）；无差错控制机制；对通信信息不作处理（透明传输）；对流量控制基于呼叫损失制。

分组交换技术

技术特点：

面向连接方式（逻辑连接）和无连接方式；统计时分复用（动态分配带宽）；有差错控制机制；对通信信息作处理；流量控制基于呼叫延迟制。

ATM交换技术（IP交换、光交换、软交换）

技术特点：

以分组传送模式为基础并融合电路传送模式高速化的优点；克服了STM不能适应任意速率业务，难以导入位置新业务的缺点；简化了分组通信中的协议，由硬件对简化的协议进行处理，交换节点不再对信息进行流量控制和差错控制，从而极大地提高了网络的传输处理能力；可满足多业务需求，传输效率高，保证服务质量，有流量控制。

（slide85）

二、下一代网络技术

（6）ITU-T关于NGN的定义和分层体系结构？

ITU-T关于NGN的定义：

NGN是一个能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术提供电信业务的基于分组的网络。

在NGN中，业务相关功能（service-relatedfunctions）独立于底层传送相关技术（transport-relatedtechnologies）。

该网络允许用户不受限地接入网络，自由地选择服务提供商和/或业务。

NGN能够支持通用移动性（generalizedmobility），从而能够向用户提供一致的，无处不在的业务。

NGN的分层体系结构：

NGN体系结构分为业务层、控制层、传送层、接入层四层，其中控制层为核心采用软交换技术。

在业务层和控制层之间采用统一开放的接口，便于新业务的快速提供；在控制层和传送层之间呼叫控制和承载分离，便于采用新的网络传送技术；在传送层和接入层直接爱你接入和传送分离，便于现有各种网络技术的接入。

（7）软交换与传统交换的主要区别是什么？

软交换与IMS的技术区别是什么？

软交换与传统交换的主要区别：

传统交换根据所执行功能的不同，可划分为以下四个平面：

呼叫控制平面；媒体交换平面；业务提供平面；接入网关平面。

这四个平面不仅在物理上合为一体，而且支持这四个功能平面的软、硬件互相牵制，不可分割。

而软交换建立在IP网的基础上，将控制、交换、业务和接入这四个功能平面完全的分离，并利用一些具有开放接口的网络部件去构造折4个功能平面。

从而产生以下主要区别（见下图）：

①开放的业务生成接口

软交换提供业务的主要方式是通过API与“应用服务器”配合以提供新的综合网络业务。

与此同时，为了更好地兼顾现有通信网络，它还能够通过INAP与IN中已有的SCP配合以提供传统的智能业务。

②综合的设备接入能力

软交换可以支持众多的协议，以便对各种各样的接入设备进行控制，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。

③基于策略的运行支持系统

软交换采用了一种与传统OAM系统完全不同的、基于策略（Policy－based）的实现方式来完成运行支持系统的功能，按照一定的策略对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以保证整个系统的稳定性和可靠性。

软交换与IMS的技术区别：

答：

（1）在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步地实现了呼叫控制层和业务控制层的分离。

（2）IMS起源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据库——归属用户服务器（HSS），用于用户鉴权和保存用户业务触发规则

（3）IMS全部采用会话初始协议（SIP）作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中，SIP只是可用于呼叫控制的多种协议的一种，更多地使用媒体网关控制协议（MGCP）和H.248协议。

总体来讲，IMS与软交换的区别主要是在网络构架上。

IMS的网络架构相比于软交换更为先进，因为IMS比软交换进行了更充分的网络解聚。

网络各个层面的不断解聚是电信网络发展的总体趋势，从传统电路交换网到智能网出现，再到软交换以及IMS，无不符合这种趋势。

网络的解聚使得垂直业务模式被打破，有利于业务的发展；另外，不同类型网络的解聚也为网络在不同层面上重新聚合创造了条件。

这种重新聚合，就是网络融合的过程。

由此可见区别，IMS的网络架构相比于软交换也更有利于实现固定与移动的网络融合。

三、网络安全及防火墙技术

（8）网络信息系统不安全的原因是什么？

答：

（1）自身缺陷；

系统缺陷广泛存在；通用的商用计算机系统存在许多安全性问题；专用的安全计算机系统中也存在大量安全性问题；人们的认知能力和实践能力的局限性。

一些数据也证明了部分旧的操作系统存在缺陷。

（2）网络的开放性；

业务基于公开的协议；远程访问使得各种攻击无需到现场就能得手；连接是基于主机上的社团彼此信任的原则。

（3）黑客及有害程序的攻击。

（9）如何提高网络信息系统的安全性？

答：

（1）基本的预防保护：

用户隔离、身份认证、访问控制、数据加密、动态防火墙等技术

（2）实时的动态检测：

设备日志、动态防火墙以及专用入侵检测等技术

（3）有效的攻击响应：

告警等自动响应以及策略更改、黑名单等手动响应

（4）核心---安全策略：

研究造成信息丢失、系统损坏的各种可能；提出对网络资源与系

统保护方法的过程。

四、软件定义网络（SDN）技术

（10）为什么要采用SDN技术？

现有网络的缺陷：

当今往往有多种分布式的网络设备构成，比较复杂，且难于管理，难以进行大规模网络创新与验证，难以引入新的机制；同时各种类型的客户拥有不同的业务模型，对可编程和自动化网络提出了需求，而当今的网络设备和架构无法满足该需求。

因而考虑克服现有网络缺陷，考虑采用SDN技术。

SDN的优势：

SDN是一种可编程网络，控制平面与转发平面分离，控制平面逻辑上集中。

由此带来了SDN的优势：

在不改变网络设备的前提下，提供跟过的网络处理能力，降低了网络复杂性，将网络设备中复杂的部分转移到基于软件的控制器上，从而解决了当今网络复杂、难以管理、缺乏创新性等不足。

（11）软件定义网络（SDN）的体系架构和技术特征是什么？

软件定义网络SDN改变网络转发与控制紧耦合的架构，作为一种全新的网络体系结构，体系架构如下图：

上图表达了SDN的分层解耦合概念，包括通用的基础硬件层、硬件抽象层、网络操作系统、上层应用。

其中基础硬件与硬件抽象两层组成物理网络设备，也就是SDN架构中的数据转发层面;网络操作系统与上层应用组成了控制层面。

数据转发层面与控制层面之间以一种标准化的交互协议来解耦合，此协议当前为OpenFlow。

这种去耦合的架构，表明网络操作系统及网络应用（如路由控制协议等）不必运行在物理设备上，而可以运行在外部系统（如X86架构的服务器）内，从而实现网络控制的灵活可编程性。

--more--SDN的典型架构共分三层，最上层为应用层，包括各种不同的业务和应用;中间的控制层主要负责处理数据平面资源的编排，维护网络拓扑、状态信息等;最底层的基础设施层负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。

SDN本质上具有“控制和转发分离”、“设备资源虚拟化”和“通用硬件及软件可编程”三大特性，这至少带来了以下好处。

第一，设备硬件归一化,硬件只关注转发和存储能力，与业务特性解耦，可以采用相对廉价的商用的架构来实现。

第二，网络的智能性全部由软件实现,网络设备的种类及功能由软件配置而定,对网络的操作控制和运行由服务器作为网络操作系统（NOS）来完成。

第三，对业务响应相对更快,可以定制各种网络参数，如路由、安全、策略、QoS、流量工程等，并实时配置到网络中，开通具体业务的时间将缩短

--more--除了三个平面还有两个接口非常重要：

1.南向接口（SouthboundInterface或D-CPI）：

位于数据平面和控制平面之间，负责SDN控制器与网络单元之间的数据交换和交互操作，OpenFlow就是最著名的工作在南向接口的协议。

2.北向接口（NorthboundInterface或A-CPI）：

位于控制平面与应用平面之间，上层的应用程序通过北向接口获取下层的网络资源，并通过北向接口向下层网络发送数据。

软件定义网络（SDN）的技术特征：

1.控制与转发分离2.软件编程控制机制3.逻辑上的集中控制4.标准通用的接口5.网络的虚拟化

五、移动互联网

（12）什么是移动互联网？

涉及那些技术？

移动互联网是移动通信技术与互联网结合的产物。

移动终端可以随时随地、方面灵活的接入到互联网。

移动互联网上的应用与服务与传统互联网有很大的差异。

涉及的技术：

（1）核心网技术

（2）无线接入技术

（3）移动智能终端技术

（4）业务相关技术

（13）智能手机与普通手机的区别是什么？

与普通手机相比，智能手机以应用为中心，以嵌入式系统为载体、通过多种技术的无缝结合以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求。

与普通手机相比,智能手机采用了开放的嵌入式操作系统，可装载多种应用程序来实现相应的功能，允许用户根据不同的需要扩展现有的软硬件系统，为软件运行和内容服务提供广阔的“舞台”。

（14）智能手机操作系统平台都有哪些？

智能手机的主要操作平台有：

Android、iOS、WindowsPhone8、Symbian、OMS、BlackBerryOS、MeeGO、WebOS（PalmOS）

六、网格计算

（15）网格计算与虚拟计算和云计算有何不同？

网格计算和云计算的不同点在于：

①网格计算的思路是聚合分布资源，支持虚拟组织，提供高层次的服务，例如分布协同科学研究等，即manyforone,而云计算的资源相对集中，主要以数据中心的形式提供底层资源的使用，即oneformany,并不强调虚拟组织的概念。

②网格计算刚开始的目的是聚合资源来支持挑战性应用，后来才支持信息化应用，但云计算从一开始就支持广泛企业计算、web应用，普适性更强。

③在对待异构性方面，也不同。

网格计算用中间件屏蔽异构系统，使用户面向同样的环境，而云计算承认异构，用镜像执行，或提供服务的机制来解决异构性的问题。

④网格计算用执行作业形式使用，在一个阶段内完成作用产生数据，而云计算支持持久服务，用户可以利用云计算作为其部分IT基础设施，实现的托管和外包

⑤网格计算更多的面向科研应用，商业模型不清晰，而云计算从诞生开始就是针对企业商业应用，商业模型比较清晰。

七、嵌入式系统

（16）什么是实时嵌入式系统？

（*）

Anembeddedsystemisacomputersystemdesignedtodooneorafewdedicatedand/orspecificfunctions,oftenwithreal-timecomputingconstraints.Itisembeddedaspartofacompletedeviceoftenincludinghardwareandmechanicalparts.

Real-timecomputingiscomputingwherethesystemcorrectnessdependsnotonlyonthecorrectnessofthelogicalresultofthecomputationbutalsoontheresultdeliverytime.Pertainingasystemormodeofoperationinwhichcomputationisperformedduringtheactualtimethatanexternalprocessoccurs,inorderthatthecomputationresultsmaybeusedtocontrol,monitor,orrespondinatimelymannertotheexternalprocess.（IEEE610.12-1990）

（17）RTOS和GPOS有何不同？

（*）

实时性。

大多数嵌入式系统工作在实时性要求很高的环境中，对外部事件的响应，包括数据的获取、处理和数据的输出都必须在deadline规定的时间内完成。

这就要求实时嵌入式操作系统必须将实时性作为一个重要指标。

小型化、可裁减。

嵌入式系统所能提供的资源有限，所以实时嵌入式操作系统必须做得小巧，以满足嵌入式系统的硬件限制，同时必须能够根据应用的要求进行裁减，去除多余的部分，或者简化相应的模块。

强稳定性。

与桌面系统不同，大多数嵌入式系统一旦开始运行就不需要人过多的干预。

在这种条件下，要求作为系统资源总管的操作系统具有较高的稳定性。

固化代码。

在嵌入式系统中，操作系统与应用软件代码通常被固化在嵌入式系统的ROM中。

目前辅助存储器（如磁盘）在嵌入式系统中很少使用，因此，实时嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易裁减，取而代之的是各种内存文件系统。

弱交互性。

除消费类电子设备以外，大多数嵌入式系统的工作过程不需要人的干预。

因此多数实时嵌入式操作系统所提供用户操作接口相对简单，主要通过系统调用命令向用户程序提供服务。

专业化强。

每一种实时嵌入式操作系统通常面向特定类型或几种相近类型应用。

某些操作系统会根据不同的应用对象采用不同的模块搭配。

有些操作系统甚至是自行研制的内部产品。

（18）强（Hard）实时和弱（Soft）实时有何不同？

（*）

Hardreal-time:

missingadeadlinehascatastrophicresultsforthesystem;

Softreal-time:

deadlinesmaybemissedandcanberecoveredfrom.Thereductionofsystemqualityisacceptable;

所谓的硬实时（hardreal-time）和软实时（softreal-time）。

硬实时系统有一个刚性的、不可改变的时间限制，它不允许任何超出时限的错误。

超时错误会带来损害甚至导致系统失败、或者导致系统不能实现它的预期目标。

软实时系统的时限是一个柔性灵活的，它可以容忍偶然的超时错误。

失败造成的后果并不严重，例如在网络中仅仅是轻微地降低了系统的吞吐量。

硬实时与软实时之间最关键的差别在于，软实时只能提供统计意义上的实时。

例如，有的应用要求系统在95%的情况下都会确保在规定的时间内完成某个动作，而不一定要求100%。

八、数据时代的网络科学

（19）什么是网络科学？

网络科学研究的主要内容是什么？

网络科学的应用前景如何？

网络科学（NetworkScience）应该是专门研究复杂网络系统的定性和定量规律的一门崭新的交叉科学,研究涉及到复杂网络的各种拓扑结构及其性质,与动力学特性（或功能）之间相互关系,包括时空斑图的涌现、动力学同步及其产生机制,网络上各种动力学行为和信息的传播、预测（搜索）与控制,以及工程实际所需的网络设计原理及其应用研究,其交叉研究内容十分广泛而丰富。

2005年11月，美国科学院发表了研究报告《网络科学》，给出了网络科学的一种定义：

“网络科学是研究利用网络来描述物理、生物和社会现象，建立这些现象预测模型的科学”。

主要研究内容：

通过发现、建模、分析、设计的流程进行研究，主要研究的内容有结构复杂性、节点复杂性、结构与节点之间的相互影响、网络之间的相互影响等。

应用前景：

大数据时代，使得人们开始能够收集和处理规模巨大且种类不同的世纪网络数据，学科之间的相互交叉使得研究人员可以广泛比较各种不同类型的网络数据，从而探索网络科协的共性规律和理论。

以还原论和整体论相结合为重要特色的复杂性科学的星期，促使人们研究网络的结构与性能之间的关系。

同时存在潜在的应用领域和前景，包括社会领域、信息领域、技术领域、生物领域、社会网络分析（商业、公共安全、军事）、生物网络、互联网、信息处理等

（20）为什么说网络科学与数据科学是两个孪生学科？

大数据为网络科学研究提供了强有力的研究方法和手段，而数据科学更是离不开网络科学，因为隐藏在大数据中的秘密主要是数据之间的网络（数据网络）。

相比网络科学，数据科学更不成熟，各种数据背后的共性问题是什么，现在还不清楚。

九、自然语言处理技术

（21）自然语言处理的五个主要任务是什么，他们之间的关系如何？

自然语言处理的五个主要任务包括：

语言问题、数学模型、计算模型、编程实现、评估

十、宽带接入技术

（22）什么是宽带接入？

（*）

答：

宽带接入，是一种接入速率较高的接入方式，一般当接入速度大于2Mbit/s时称为宽带接入。

（2017年可以说是大于等于2M，将来速度可能更快）

（23）ADSL和VDSL的技术特点是什么？

（*）

ADSL的技术特点：

（1）两个方向的速率不对称；

（2）上行速率为：

16-640kbit/s下行速率为：

1.5-8Mbit/s

（3）使用一个线对；

（4）模拟话机可在新的数字环路上使用；

（5）分离器的作用：

分离数据业务，使原有模拟中断继续使用；

（6）在原来电话线路只承载语音的0-4khz频率上，开辟了26-1100khz的数据传输频段，数据传输频段又分为上行和下行两个传输通道。

VDSL的技术特点：

（1）两个方向的速率不对称

（2）上行速率：

1.5-6.0Mbit/s下行速率：

13-52Mbit/s

（3）数据传输速率高，距离较短；

（4）ONU（光纤网络单元）到用户端的接入方案；

（5）实现技术有多种，“乒乓DMT”技术，频分复用CAP技术；

（6）其可行性与光纤的实用化和ATM的普及程度有关

（24）无线接入技术主要有哪些？

其技术特点和应用特点是什么？

（*）

答：

无线接入技术主要有：

Wi-Fi，WiMAX。

（1）Wi-Fi是无线保真的缩写。

技术及应用特点是：

使用的标准协议为802.11；

应用特点是：

高速无线技术；覆盖范围为100m（LAN）

（2）WiMAX为全球微波接入互操作性。

技术及应用特点是：

使用的标准协议是802.16协议；

应用特点是：

应用频段宽：

10~66GHz频段、＜11GHz许可频段和＜11GHz免许可频段；调制方式灵活，802.16标准定义了三种物理实现方式：

单载波、OFDM、OFDMA；QoS机制完善,802.16标准在MAC层定义了较为完整的QoS机制。

十一、物联网技术

（25）物联网体系架构、各功能层的主要功能是什么？

答：

有四层结构：

对象感知层（感知）、数据交换层（交换）、信息整合层（理解）、应用服务层（服务）

各功能层的主要功能：

（1）对象感知层：

通过RFID、传感器等方式获取物理对象（人、机、物）的各种行为和状态数据；通过控制器实现对物理对象的操控

（2）数据交换层（交换）：

由通信能力和处理能力差异很大的异质网元组成；屏蔽底层异构网络自治与互联的具体组织模式，提供透明的数据传输能力

（3）信息整合层（理解）：

对网络获取的不确定信息完成重组、清洗、融合等处理，整合为相对准确的结论

（4）应用服务层（服务）：

利用下层提供的基本信息服务能力和丰富精准的信息内容，通过服务组合、适配、协同等完成物联网联动、泛在、无形的服务目标。

（26）物联网与互联网有何不同？

物联网：

是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。

互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。

物联网两点可以直接通信，物联网提供更全面的环境感控；物联网提供更广泛的互连互通；物联网提供更透彻的感知；物联网提供更综合的智能服务。

互联网要经过其他设备进行通信。

（27）群智感知的基本概念是什么？

主要应用有哪些？

群智感知是将普通用户的移动设备作为基本感知单元，通过网络通信形成群智感知网络，从而实现感知任务分发与感知数据收集，完成大规模、复杂的社会感知任务。

在计算机科学领域，与群智感知相关的概念有：

群体计算、社群感知、众包等。

主要应用有：

智能交通（公交车到站时间预测），环境检测（UrbanAirQualityMonitoring），维基百科；

十二、浅谈大数据技术及应用

（28）什么是大数据？

大数据的主要特征是什么？

如何挖掘数据的潜在价值？

什么是大数据：

一般的软件工具难以捕捉、管理、分析的大容量数据。

（无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产）通过海量信息资产（数据）的交换、整合和分析，发现新的知识，创造新的价值，带来“大知识”、“大科技”、“大利润”和“大发展”。

大数据的4V特征：

业界（IBM最早定义）将大数据的特征归纳为4个“V”（量Volume，多样Variety，价值Value，速Velocity），或者说特点有四个层面：

第一，数据体量巨大。

大数据的起始计量单位至少是P（1000个T）、E（100万个T）或Z（10亿个T）；第二，数据类型繁多。

比如，网络日志、视频、图片、地理位置信息等等。

第三，价值密度低，商业价值高。

第四，处理速度快。

最后这一点也是和传统的数据挖掘技术有着本质的不同。

大数据思维：

维克托·迈尔-舍恩伯格认为