2-01 物理層要解決哪些問(wèn)題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？

要解決的問(wèn)題：

• 屏蔽掉硬件設(shè)備與傳輸媒體的差異，使比特流在傳輸媒體上透明的傳輸。
• 用多大電壓表示1和0，以及接收方如何識(shí)別發(fā)送發(fā)所發(fā)送的比特
• 確定連接電纜的插頭有多少根引腳，以及各引腳如何連接。

特點(diǎn)：

• 物理連接方式多，傳輸媒體種類(lèi)多，物理層協(xié)議多。

2-02 規(guī)程與協(xié)議有什么區(qū)別？

用于物理層的協(xié)議也常稱(chēng)為物理層規(guī)程，因?yàn)閰f(xié)議出現(xiàn)前就已經(jīng)使用規(guī)程這個(gè)詞了。

2-03 試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型并說(shuō)明其主要組成構(gòu)建的作用。

源點(diǎn)： 源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。源點(diǎn)又稱(chēng)為源站或信源。
發(fā)送器： 編碼源點(diǎn)生成的數(shù)字比特流。不編碼的話無(wú)法在傳輸系統(tǒng)中傳輸。
接收器： 接收傳輸系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換為目的設(shè)備能處理的信息。
終點(diǎn)： 獲取接收器傳來(lái)的比特流，把信息輸出。又稱(chēng)目的站或信宿。

2-04 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號(hào)，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)，基帶信號(hào)，帶通信號(hào)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。

數(shù)據(jù)： 是運(yùn)送消息的實(shí)體。
信號(hào)： 數(shù)據(jù)的電氣或電磁的表現(xiàn)。
模擬數(shù)據(jù)： 即連續(xù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的變化是連續(xù)的。
模擬信號(hào)： 連續(xù)信號(hào)，消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。
基帶信號(hào)： 來(lái)自信源的信號(hào)。
帶通信號(hào)： 把基帶信號(hào)的頻率范圍搬到較高的頻段后，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。經(jīng)過(guò)載波調(diào)制的信號(hào)稱(chēng)為帶通信號(hào)。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)： 即離散數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的變化是離散的。
數(shù)字信號(hào)： 離散信號(hào)，消息的參數(shù)的取值是離散的。
碼元： 在使用時(shí)間域的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散值的基本波形。
單工通信： 即只有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。
半雙工通信： 即通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送（當(dāng)然也不能同時(shí)接收）。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過(guò)一段時(shí)間再反過(guò)來(lái)。
全雙工通信： 即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。
串行傳輸： 使用一根數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，一次傳輸1個(gè)比特，多個(gè)比特需要一個(gè)接一個(gè)依次傳輸。
并行傳輸： 使用多根數(shù)據(jù)線一次傳輸多個(gè)比特。

2-05 物理層的接口有哪幾個(gè)方面的特性？各包含些什么內(nèi)容？

機(jī)械特性： 明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。
電氣特性： 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。
功能特性： 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。
規(guī)程特性： 說(shuō)明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。

2-06 數(shù)據(jù)在信道中的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區(qū)別？

1.受到信道帶寬（頻帶寬度）與信噪比的限制，信號(hào)頻率高容易碼間串?dāng)_，信噪比低容易有錯(cuò)誤比特。
2.不能，信號(hào)功率有限，噪聲功率不可能任意小。
3.只要信息傳輸速率低于信道的基線信息傳輸速率，就一定存在無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)姆椒ā?br> 4.比特每秒是指信息傳輸速率，每秒傳送的信息量，碼元每秒是碼元傳輸速率，每秒鐘傳送的碼元個(gè)數(shù)。根據(jù)編碼的不同一個(gè)碼元可以對(duì)應(yīng)幾個(gè)比特或幾個(gè)碼元對(duì)應(yīng)一個(gè)比特。

2-07 假定某信道受奈氏準(zhǔn)則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調(diào)制，把碼元的振幅劃分為16個(gè)不同等級(jí)來(lái)傳送，那么可以獲得多高的數(shù)據(jù)率（b/s）?

一個(gè)碼元表示$lo{g}_{2}16=4$個(gè)比特。
數(shù)據(jù)率：$20000\times 4=80000bit/s$

2-08 假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數(shù)據(jù)（無(wú)差錯(cuò)傳輸），試問(wèn)這個(gè)信道應(yīng)具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來(lái)表示？這個(gè)結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題？）

帶入香農(nóng)公式：$C=Wlo{g}_2(1+S/N)=3kHz\times lo{g}_2(1+S/N)=64kb/s$
$S/N=2^{64/3}?1=2.64\times 10^6$
64kb/s的數(shù)據(jù)率下信道信噪比很高，但是這題沒(méi)有說(shuō)最高數(shù)據(jù)率，實(shí)際信噪比可能會(huì)低。

2-09 用香農(nóng)公式計(jì)算一下，假定信道帶寬為3100Hz，最大信道傳輸速率為35Kb/ｓ，那么若想使最大信道傳輸速率增加60%，問(wèn)信噪比Ｓ/Ｎ應(yīng)增大到多少倍？如果在剛才計(jì)算出的基礎(chǔ)上將信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，問(wèn)最大信息速率能否再增加20%？

原來(lái)的：$S/N=2^{35/3.1}?1=2504$
道傳輸速率增加60%:$S/N=2^{56/3.1}?1=274132$
信噪比需/增加$274132/2504\approx 109$倍

信噪比增大十倍后的數(shù)據(jù)率： $C=3100\times lo{g}_2(1+2741320)=66298$
$66298/56000=1.18$，提升了18%

2-10 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點(diǎn)？

雙絞線： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩根相互絕緣銅線絞合起來(lái)組成。可分為無(wú)屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線較無(wú)屏蔽雙絞線抗干擾性強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)，但價(jià)格較高。
同軸電纜： 由內(nèi)導(dǎo)體銅制芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編制的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層組成，抗干擾性強(qiáng)，能傳輸高數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)。
光導(dǎo)纖維： 光纖通信的傳輸媒體，利用光的全反向原理傳播光信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是直徑小、質(zhì)量輕、傳播頻帶寬、通信容量大、抗雷電和電磁干擾性能好，無(wú)串音干擾、保密性好、誤碼率低。
無(wú)線電波：

2-11 假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在 1 kHz時(shí))，若容許有20dB的衰減，試問(wèn)使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長(zhǎng)？如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應(yīng)當(dāng)使衰減降低到多少？

雙絞線的工作距離S=20dB/0.7dB/Km=28.6Km
降低到：20/100 = 0.2dB/km

2-12 試計(jì)算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為$2\times 10^{8}m/s$

$f=c/\lambda$
1200nm到1400nm的寬帶：$2\times 10^8/(1.2\times 10^{?6})?2\times 10^8/(1.4\times 10^{?6})=1.67\times 10^{14}?1.43\times 10^{14}=2.4\times 10^{13}Hz$
1400nm到1600nm的寬帶：$2\times 10^8/(1.4\times 10^{?6})?2\times 10^8/(1.6\times 10^{?6})=1.43\times 10^{14}?1.25\times 10^{14}=1.8\times 10^{13}Hz$

2-13 為什么要使用信道復(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？

可以讓許多用戶(hù)通過(guò)一個(gè)共享信道進(jìn)行通信，提高信道利用率。
頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用。

2-14 試寫(xiě)出下列英文縮寫(xiě)的全文，并做簡(jiǎn)單的解釋。FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

FDM(frequency division multiplexing)
TDM(Time Division Multiplexing)
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)
WDM(Wave Division Multiplexing)

2-15 碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶(hù)在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信而不會(huì)互相干擾？這種復(fù)用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？

碼分多址下每個(gè)站分配了相互正交的碼型，接收方接收到碼片后用與發(fā)送方事先約定好的碼片進(jìn)行向量?jī)?nèi)積運(yùn)算，就可以準(zhǔn)確無(wú)誤得到發(fā)送方發(fā)送的信息，所以各站之間不會(huì)相互干擾。
優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：占用寬帶大。

2-16 共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4個(gè)站的碼片序列為 A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1） C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1） 現(xiàn)收到這樣的碼片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？

S?A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A發(fā)送1
S?B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B發(fā)送0
S?C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C無(wú)發(fā)送
S?D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D發(fā)送1

2-17 試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)？

2-18 為什么在ASDL技術(shù)中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達(dá)每秒幾個(gè)兆比？

2-19 什么是EPON和GPON？文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-407369.html

到了這里，關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理 謝希仁（第8版）第二章習(xí)題答案的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！