计算机通信与网络课后答案

1.3 什么是计算机网络?

计算机网络定义为:把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机,通过通信设备和线路连接起来,在功能完善的网络软件运行下,以实现网络中资源共享为目标的系统。 1.8 现代电信网的基本组成:终端子系统,交换子系统,传输子系统。其主要功能是面向公众提供全程全网的数据传送,交换和处理。 1.9 电信网上传输数据的主要限制是: 1.15 物联网

通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

2.1 计算机网络的拓扑结构种类有哪些?各自的特点是什么?

网络的拓扑(Topology)结构是指网络中各节点的互连构形,也就是连接布线的方式。 星形结构的特点是存在一个中心节点,其他计算机与中心节点互连,系统的连通性与中心节点的可靠性有很大的关系。

树形结构的特点是从根节点到叶子节点呈现层次性。

总线形结构的特点是存在一条主干线,所有的计算机连接到主干线上。

环形结构是将所有计算机连接到一个环形的线路,每两个计算机之间有两条线路相连。 网络型是一种不规则的连接,事实上,目前的因特网就是这种拓扑结构。 2.4 什么是网络协议?由哪几个基本要素组成?

网络协议:计算机网络中为正确传输数据信息而建立的通信规则、标准或约定的集合。 语义:定义了用于协调通信双方和差错处理的控制信息,是对构成协议的协议元素含义的解释。语法:规定了通信所用的数据格式,编码与电平等,是对所表达的内容的数据结构形式的一种规定。定式规则:明确实现通信的顺序,速率适配及排序。 2.7

2.9 在OSI参考模型中各层的协议数据单元(PDU)是什么?

(N十1}层实体通过访问SAP向(N)层实体发送协议数据单元PDU。PDU由两部分造成,如(N}层PDU的构成如图所示;:。一部分为本层用户的数据,记为(N)用户数据;另一部分为本层的协议控制信息,记为(N) PCI 。PCI就是前而讲到的每一层传递过程中加上的包头

2.17 设有一个系统具有n层协议,其中应用进程生成长度为m字节的数据,在每层都加上长度为h字节的报头,试计算传输报头所占用的网络带宽百分比。

答:若应用层数据长度为m字节,则每一层加h字节的报头,经过n层后总数据长度为: m+n×h, 从而,传输报头所占用的网络带宽百分比为: nh/(m+n×h)

2.19 在OSI模型中,各层都有差错控制过程,指出以下每种差错发生在OSI那些层中?并说明判断原因。

(1)噪声是传输链路上的一个1变成0或一个0变成1 (2)一个分组被传送到一个错误的目的站 (3)收到一个序数错误的目的帧

(4)一台打印机正在打印,突然收到一条错误的指令要打印头回到本行的开始位置、 答:(1)物理层,原因是只有在物理传输中,传输介质会受到噪声的干扰。 (2)网络层,一个分组应该就是IP包 (3)数据链路层,在二层传输的数据叫帧

(4)第4个比较不好判断,首先要明白这个错误的指令是操作造成的错误指令,还是在传输过程中导致正确的指令错误。如果是前者的话是在应用层,如果是后者是表示层。 3.2 用的传输媒体有哪几种?各有何特点?

答:有线传输媒体主要有双绞线、同轴电缆和光缆等,无线传输媒体主要包括无线电波、地面微波、卫星微波、红外线。

3.6 什么叫传信速率?什么叫传码速率?说明两者的不同与关系。

答:传信速率又称为比特率,记作Rb,是指在数据通信系统中,每秒钟传输二进制码元的个数,单位是比特/秒(bit/s,或kbit/s或Mbit/s)。传码速率又称为调制速率、波特率,记作NBd,是指在数据通信系统中,每秒钟传输信号码元的个数,单位是波特(Baud)。

是二电平传输,则在一个信号码元中包含一个二进制码元,即二者在数值上是相等的;若若

是多电平(M电平)传输,则二者在数值上有Rb=NBd×log2 M的关系。

3.7 设数据信号码元长度为833×10-6秒,若采用16电平传输,试求传码速率和传信速率。 答: 由于T=833×10-6秒,所以传码速率NBd=1/T≈1200波特 由于传送的信号是16电平,所以,M=16。则传信速率Rb = NBdlog2 M =4800bit/s

3.8 异步传输中,假设停止位为1位,无奇偶校验,数据位为8位,求传输效率为多少? 答:传输效率=字符的数据位/字符的总长度 则传输效率=8/(1+1+8)×100%=80% 3.10 假设带宽为3000Hz的模拟信道中只存在高斯白噪声,并且信噪比是20dB,则该信道能否可靠的传输 速率为64kb/s的数据流?

答: 按Shannon定理:在信噪比为20db的信道上,信道最大容量为: C=Wlog2(1+S/N) 已知信噪比电平为20db,则信噪功率比S/N = 100 C = 3000?log2(1+100)=3000?6.66=19.98 kbit/s 则该信道不能可靠的传输速率为64kb/s的数据流

3.12 曼彻斯特编码0表示电平有低到高,1反之。差分曼特斯特编码0表示开始有电平变化,1表示开始无电平变化。

3.13 带宽为6MHz的电视信道,如果使用量化等级为4的数字信号传输,则其数据传输率是多少?假设信道 是无噪声的。

答: 由奈氏准则,其数据传输率=2Wlog2 M=2×6 M×log2 4=24Mbit/s

3.14 对于带宽为3kHz、信噪比为20dB的信道,当其用于发送二进制信号时,它的最大数据传输率是多少?

答:按Shannon定理:在信噪比为20db的信道上,信道最大容量为: C=Wlog2(1+S/N) 已知信噪比电平为20db,则信噪功率比S/N = 100 C = 3000?log2(1+100)=3000?6.66=19.98 kbit/s 而奈氏极限值是6 kbit/s,显然,瓶颈是奈氏极限,所以,最大传输速率是6 kbit/s

3.15 一个每秒钟采样1000次的4kHz无噪声信道的最大数据传输率是多少?

答:不管采样速率如何,一个无噪声信道都可以运载任意数量的信息,因为每个采样值都可以发送大量数据。事实上,对于4KHz的信道,以高于每秒8000次的速率来采样是没有意义的。采样频率为1000次/秒,若每个采样点的值用4bit编码,则速率是4kb/s, 若每个采样点的值用16bit编码,则速率可达16kb/s。

3.16 什么是多路复用?按照复用方式的不同,多路复用技术基本上分为几类?分别是什

么?

答:多路复用技术是指在一条传输信道中传输多路信号,以提高传输媒体利用率的技术。分为:时分复用、频分复用、码分复用和波分复用四类

3.18 设有3路模拟信号,带宽分别为2kHz.4kHz,2kHz,8路数字信号,数据率都为8000bps,当采用TDM方式将其复用到一条通信线路上,假定复用后为数字传输,对模拟信号采用PCM方式量化级数为16级,则复用线路需要的最小通信能力为?

答:对3路模拟信号采用PCM方式变为数字信号,采样频率分别为4KHz,8KHz,4KHz, 对模拟信号采用PCM方式量化级数为16级,需要的数据率分别为16kbps,32kbps 16kbps 对8路数字信号,8×8000=64kbps答案为 128Kbps

3.20 A机的2接B机的3,A机的3接B机的2,A机的5接B机的5,这样就可以了 4.4 在停止-等待协议中,确认帧是否需要序号?为什么?

答:在停止-等待协议中,由于每次只确认一个已经发送的帧,确认帧可以不需要序号。但在一些特殊情况下会出现问题。如果发送方在超时重发一个帧后又收到了迟到的确认,就不能确定该应答是对哪一个帧的确认,并可能导致随后的传送过程重新差错。

4.6 对于使用3比特序号的停止-等待协议、连续ARQ协议和选择ARQ协议,发送窗口和接收窗口的最大尺寸分别是多少?

答:使用3比特对帧进行编号,可以有0~7,共8种编码。 停止-等待协议:发送窗口=1,接收窗口=1; 连续ARQ协议:最大发送窗口=7,接收窗口=1; 选择ARQ协议:最大发送窗口=4,最大接收窗口=4。

4.7 信道速率为4kb/s,采用停止等待协议,单向传播时延tp为20ms,确认帧长度和处理时间均 可忽略,问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%?

答:不考虑确认帧发送时间和双方的处理时间,则信道利用率=tF/(2tp+tF) tF=L/v,其中L为帧长度,v=4kb/s 要使信道利用率达到50%,则 tF>= 40 ms 可以得到L >= 160 bit

4.8 假设卫星信道的数据率为1Mb/s,取卫星信道的单程传播时延为250ms,每一个数据帧长度是 1000bit。忽略误码率、确认帧长和处理时间。试计算下列情况下的卫星信道可能达到的最大的信道利用率分别是多少? 1) 停止-等待协议; 2)连续ARQ协议,WT=7; 3)连续ARQ协议,WT=127。

答:不考虑差错情况,确认帧发送时间和双方的处理时间,则信道利用率=tF/(2tp+tF) tF=L/v,其中L为一个帧长度,v=1Mb/s,则tF=1000/1000000=0.001s=1ms

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