网络营销网站建设实验总结,浙江省建设政务网站,网站地图文件,长春新增2个高风险地区计算机网络#xff08;谢希仁第六版#xff09;课后习题与答案 物理层 博客只对老师给的重点进行整理#xff0c;完整的课后习题答案见Gitee下载#xff1a;《计算机网络教程#xff08;第6版#xff09;#xff08;微课版#xff09;》习题答案 2-5 请画出数据流1 0 1…计算机网络谢希仁第六版课后习题与答案 物理层 博客只对老师给的重点进行整理完整的课后习题答案见Gitee下载《计算机网络教程第6版微课版》习题答案 2-5 请画出数据流1 0 1 0 0 0 1 1的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形从高电平开始。 图2-1 题2-5图
非归零编码NRZ高1低0编码容易实现但没有检错功能且无法判断一个码元的开始和结束以至于收发双方难以保持同步。比如发了一长串相同的电平就无法看出1或0的个数了。归零编码RZ信号电平在一个码元之内都要恢复到零导致处于低电平的时间非常多不推荐使用。反向不归零编码NRZI信号电平翻转表示0信号电平不变表示1。如果对于全0的信号那么电平会一直反转接收端很好接收但如果是全为1的信号电平就不会反转了。曼彻斯特编码将一个码元分成两个相等的间隔前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1码元0则正好相反。可以记忆为前高后低表示1前低后高表示0。也可以采用相反的规定该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变位中间的跳变既作时钟信号可用于同步又作数据信号但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。每一个码元都被调成两个电平所以数据传输速率只有调制速率的二分之一。差分曼彻斯特编码同1异0。常用于局域网传输其规则是**若码元为1则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同若为0则相反。**该编码的特点是在每个码元的中间都有一次电平的跳转可以实现自同步且抗干扰性强于曼彻斯特编码。4B/5B编码**了解即可**比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1就是用5个比特来编码4个比特的数据之后再传给接收方因此称为4B/5B。编码效率为80%。只采用16种对应16种不同的4位码其他的16种作为控制码帧的开始和结束线路的状态信息等或保留。 2-9 试解释以下名词数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。 数据通信的目的是传送消息。语音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体数据是使用特定方式表示的信息通常是有意义的符号序列这种信息的表示可以用计算机或人处理产生。 信号信号是数据的电气或电磁的表现。 模拟数据模拟数据也称为模拟量相对于数字量而言指的是取值范围是连续的变量或数值。模拟数据是指在某个区间产生的连续值例如声音、图像、温度和压力等模拟数据一般采用模拟信号例如用一系列变化的电磁波或电压信号表示。 模拟信号模拟信号也称为连续信号代表消息的参数的取值是连续的例如用户家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上传送的就是模拟信号。 基带信号来自信源的信号称为基带信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。 带通信号经过载波调制后的信号称为带通信号。 数字数据在数据通信中也称为数字量相对于模拟量而言指的是取值范围是离散的变量或者数值。 数字信号数字信号也称离散信号。代表消息的参数的取值是离散的。例如用户家中的计算机到调制解调器之间或在电话网中继线上传送的就是数字信号。(编码指的是将数据变成数字信号而调制指的是将数据变成模拟信号) 码元指用一个固定时长的信号波形数字脉冲代表不同离散数值的基本波形是数字通信中数字信号的计量单位这个时长内的信号称为** k k k进制码元**而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时M大于2此时码元为** M M M进制码元**。通俗来讲比如 2 2 2进制码元就代表信号有两种波形那么需要 l o g 2 2 1 log_{2}21 log221个比特位来表示0和1。如果是 4 4 4进制码元就代表信号有四种波形那么需要 l o g 2 4 2 log_{2}42 log242个比特位来表示00、01、10、11。 单工通信只有一个方向的通信而没有反方向的交互因此仅需要一条信道。类比广播站。 半双工通信通信的双方都可以发送或接收信息但任何一方都不能同时发送或接收需要两条信道。类比对讲机。 全双工通信又通信双方可以同时发送和接收信息也需要两条信道。类比电话。 串行传输表示一个字符的8位二进制数按由低到高位的顺序依次发送。速度慢、费用低、适合远距离。 并行传输表示一个字符的8位二进制数同时通过8条信道发送。速度快、费用高、适合近距离。 图2-2 三种通信方式示意图 2-10 常用的传输媒体有哪几种各有何特点
传输媒体分为导引型传输媒体和非导引型传输媒体。导引型传输媒体分为双绞线、同轴电缆、光光纤非导引型传输媒体主要是无线电波。 双绞线是古老、但又是最常用的传输介质它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。为了进一步提高电磁干扰能力可以在双绞线的外面加一个由金属丝编制成的屏蔽层这就是屏蔽双绞线STP无屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线UTP。 双绞线价格便宜是最常用的传输介质之一在局域网和传统电话中普遍使用。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线其通信距离一般为几公里到数十公里。距离太远时对于模拟传输要用放大器放大衰减的信号对于数字传输要用中继器将失的信号整形。 同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗数值的不同通常将同轴电缆分为两类:50Q同轴电缆和75Q同轴电缆。其中50Q同轴电缆主要用于传送基带数字信号又称为基带同轴电缆它在局域网中得到广泛应用75Q同轴电缆主要用于传送宽带信号又称为宽带同轴电缆它主要用于有线电视系统。 由于外导体屏蔽层的作用同轴电缆抗干扰特性比双绞线好被广泛用于传输较高速率的数据其传输距离更远但价较较双绞线贵。 光纤通信就是利用光导纤维简称光纤传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1无光脉冲表示0。而可见光的频率大约是 108 M H z 108MHz 108MHz因此光纤通信系统的带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。光纤在发送端有光源可以采用发光二极管或半导体激光器它们在电脉冲作用下能产生出光脉冲;在接收端用光日二极管做成光检测器在检测到光脉冲时可还原出电脉冲。 光纤主要由纤芯实心的和包层构成光波通过纤芯进行传导包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时其折射角将大于入射角。因此如果入射角足够大就会出现全反射即光线碰到包层时候就会折射回纤芯、这个过程不断重复光也就沿着光纤传输下去。 无线电波具有较强的穿透能力可远距离传输广泛应用于通信领域如手机通信。 2-11 为什么要使用信道复用技术常用的信道复用技术有哪些
一般情况下通信信道带宽远远大于用户所需的带宽使用信道复用技术可以提高信道利用率共享信道资源降低网络成本。常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、波分复用和码分复用。 图2-3 多路复用技术示意图 频分多路复用FDM 用户在分配到一定的频带后在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽单位为Hz)资源。充分利用传输介质带宽系统效率较高由于技术比较成熟实现也比较容易。 图2-4 频分复用示意图 时分多路复用TDM 将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙所有用户轮流占用信道。频分复用可以理解为“并行”时分复用可以理解为“并发”。 图2-5 时分多路复用示意图 统计时分复用STDM 每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存然后集中器按顺序依次扫描输入缓存把缓存中的输入数据放入STDM帧中一个STDM帧满了就发出。STDM帧不是固定分配时隙而是按需动态分配时隙。谁先来就让谁先走 图2-6 统计时分复用示意图 波分多路复用WDM 波分多路复用就是光的频分多路复用在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号由于波长(频率)不同所以各路光信号互不干扰最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。几乎不考察 图2-7 波分多路复用示意图 码分多路复用CDM 码分多址CDMA是码分复用的一种方式当码分复用信道为多个不同地址的用户所共享时就称为码分多址。 每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信码分复用集合了频分复用和时分复用的优点。且抗干扰能力强其频谱类似于白噪声不易被人发现。 1个比特分为多个码片/芯片每一个站点被指定一个唯一的 m m m位的芯片序列发送1时发送芯片序列通常把0写成-1。 码分多址的特点 每个站分配的码片序列各不相同且必须互相正交向量S和T的规格化内积等于0。任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。 图2-8 码分多址示意图 2-14 共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片序列为
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
现收到这样的码片序列S-1 1 -3 1 -1 -3 1 1。问哪个站发送数据了发送数据的站发送的是0还是1 A ⋅ S 1 8 ∑ i 1 8 ( 1 − 1 3 1 − 1 3 1 1 ) 1 B ⋅ S 1 8 ∑ i 1 8 ( 1 − 1 − 3 − 1 − 1 − 3 1 − 1 ) − 1 C ⋅ S 1 8 ∑ i 1 8 ( 1 1 3 1 − 1 − 3 − 1 − 1 ) 0 D ⋅ S 1 8 ∑ i 1 8 ( 1 1 3 − 1 1 3 1 − 1 ) 1 A 发 送 的 是 1 B 发 送 的 是 0 C 没 有 发 送 D 发 送 的 是 1 A\cdot S\frac{1}{8}\sum^{8}_{i1}{(1-131-1311)}1\\ B\cdot S\frac{1}{8}\sum^{8}_{i1}{(1-1-3-1-1-31-1)}-1\\ C\cdot S\frac{1}{8}\sum^{8}_{i1}{(1131-1-3-1-1)}0\\ D\cdot S\frac{1}{8}\sum^{8}_{i1}{(113-1131-1)}1\\ A发送的是1B发送的是0C没有发送D发送的是1 A⋅S81i1∑8(1−131−1311)1B⋅S81i1∑8(1−1−3−1−1−31−1)−1C⋅S81i1∑8(1131−1−3−1−1)0D⋅S81i1∑8(113−1131−1)1A发送的是1B发送的是0C没有发送D发送的是1 2-15 试比较ADSLHFC以及FTTx接入技术的优缺点 非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造使它能够承载宽带数字业务。ADSL最大的好处就是可以利用现有电话网中的用户线铜线而不需要重新布线。有许多老的建筑电话线都早已存在。但若重新铺设光纤往往会对原有建筑产生一些损伤。从尽量损坏原有建筑考虑使用ADSL进行宽带接入就非常合适了。缺点是信号传输距离短信号衰减大信号传输不稳定容易受干扰故障率高。 光纤同轴混合网HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网除可传送电视节目外还能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。优点是覆盖面广带宽高传输速率高缺点是在使用HFC的电缆调制解调器时在同轴电缆这一段用户所享用的最高数据率是不确定的因为某个用户所能享用的数据率大小取决于这段电缆上现在有多少个用户正在传送数据。有线电视运营商往往宣传通过电缆调制解调器上网可以达到比ADSL更高的数据率例如达到10Mbit/s甚至30Mbit/s但只有在很少几个用户上网时才可能会是这样的。然而若出现大量用户例如几百个同时上网那么每个用户实际的上网速率可能会低到难以忍受的程度。 多种宽带光纤接入方式称为FTTx。这里字母x可代表不同的光纤接入地点。实际上FTTx就是把光电转换的地方从用户家中向外延伸到离用户家门口有一定距离的地方。光纤到户FTTH应当是最好的选择。所谓光纤到户就是把光纤一直铺设到用户家庭。只有在光纤进入用户的家门后才把光信号转换为电信号这样做就可以使用户获得最高的上网速率。但光纤到户FTTH有两个问题首先是目前的价格还不够便宜其次是一般的家庭用户也并没有这样高的数据率的需求。要在网上流畅地观看视频节目有数兆比特每秒的数据率就可以了不一定非要使用100 Mbit/s或更高的数据率。 2-17 判断以下正误。 DSL和电话网拨号接入技术都要通过电话网经过电话交换机连接到ISP的路由器的。× 原因拨号上网使用拨号调制解调器利用电话网电路交换在用户计算机与ISP的路由器之间建立一条物理链路话音信道使用这条话音信道传输数据。而DSL仅使用用户线利用频分复用技术将用户线划分了数据信道和话音信道分离上网的数据并不通过电话网。 通过ADSL上网的同时可以利用同一电话线打电话。√ 原因ADSL仅使用用户线利用频分复用技术将用户线划分了数据信道和话音信道分离上网的数据并不通过电话网因此可以同时上网和打电话。 双绞线由两个具有绝缘保护层的铜导线按一定密度互相绞在一起组成这样不容易被拉断。× 原因双绞线由两个具有绝缘保护层的铜导线按一定密度互相绞在一起组成这样可以降低信号干扰的程度。 信道复用技术可以将多路信号复用到同一条传输线路上进行传输而不会混淆因此能将该传输线路的带宽成倍增加。×
