《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

?Hi 又 ∵

i?1n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

AA??Hii?1n

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 = 24 kbps 按香农定理, C = H·log2(1+S/N) ∵信噪比为30db,30db = 10· log S/N ∴ S/N?10?1000 H = 4KHZ ∴C = H·log 2(1+1000)= 40 kbps

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?

3010解:按奈奎斯特定理:C = 2·H·log2N ∵N = 4, H = 6MHZ ∴C = 2·6MHZ·log24 = 24 Mbps

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0,?3,?,? 4种相位,每个相位又有2个幅度 22

∴N = 4×2 = 8 B = 1200 baud ∴S = B·log2N = 3600 bps

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

S?1010?1000∴ N

30C = H·log2(1+1000) = 30 kbps 按奈奎斯特定理 C = 2H·log2N ∵N = 2,H = 3KHZ ∴C = 6 kbps

所以该信道每秒能发送的比特数不会超过6 kbit。

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 = 1200 Band ∴S = B·log2N = 4800 bps

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 = 64 kbps C = 2·H·log2N N = 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

?1200bps?60s?3600

(8?1?1)?2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

v 1 0 1 1 0 0 1 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 = 20 Mbaud

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

8?B?0.8B8?1?1

(2)同步传输:每帧包含48位控制位和4096位数据位

4096?B?0.988B

4096?48

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

8?B?0.8B 10

同步传输的效率为接近于1×B 两者的传输效率之比为

0.8B?0.8 1B

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 = 56 kbps 或 7bit / 125us = 56 kbps

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

开销为 开销率为 编码效率为

7?24168??0.87

8?24?1193

25?0.1295?0.13 193E1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

30?8240??0.9375

30?8?8?825616?0.0625 256

24.若要在采用两种物理状态传输的50 Kbps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50 kbps,即 C1 = 2·H·log2N ∵N = 2,C1 = 50 kbps ∴H = 25 KHZ 现要传输1.544 Mbps的T1载波 ∴C2 = H·log2(1+S/N) C2 = 1.544 Mbps

.

∴leg2(1+S/N)= 61.76 S/N = 2 6176-1

S?信噪比为 10?lg?185.9db

N

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 = S?L?(N?1)?M (M为两站点之间的传播延迟) BL?M)?N?D B(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 = (N?1)?(分组交换: 分组个数

L记为 X个分组(可能最后一个分组中数据量不足P-H)

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

?(N?1)(

?S?(N?1)(P(x?2)?p?y?M)?N?D? BBP(x?2)?p?y?M)?N?D? BB

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

?S?(N?1)(P(x?2)?p?y?M)?N?D? BB =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

3k1000?103m ??4.8kbps200m/us=625 ms + 5 ms = 630 ms

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

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