《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案.docx
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《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
∴n层的网络系统中,增加的开销为
Hi
又∵应用数据长度为
A字节
i
1
∴传输有效应用数据的有效的带宽占
A
n
A
Hi
i1
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=24kbps
按香农定理,C=H·log2(1+S/N)
∵信噪比为30db,30db=10·logS/N
30
∴S/N
1010
1000
H=4KHZ
∴C=H·log2(1+1000)=40kbps
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?
解:
按奈奎斯特定理:
C=2·H·log2N
∵N=4,H=6MHZ
∴C=2·6MHZ·log24=24Mbps
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
2
2
∴N=4×2=8
B=1200baud
∴S=B·log2N=3600bps
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
30
10
1000
10
∴N
2(1+1000)=30kbps
C=H·log
C=2H·log2N
按奈奎斯特定理
∵N=2,H=3KHZ
∴C=6kbps
所以该信道每秒能发送的比特数不会超过
6kbit。
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=1200Band
∴S=B·log2N=4800bps
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=64kbps
C=2·H·log2NN=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=20Mbaud
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
0.8B
8
1
1
(2)同步传输:
每帧包含48位控制位和4096位数据位
4096
B0.988B
409648
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
B0.8B
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=56kbps
或7bit/125us=56kbps
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
编码效率为
7
24
168
0.87
24
1
193
8
25
0.1295
0.13
开销率为
193
E1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
8
240
0.9375
8
8
8
256
30
16
0.0625
开销为
256
24.若要在采用两种物理状态传输的
50Kbps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
50kbps,即
C1=2·H·log2N
∵N=2,C1=50kbps
∴H=25KHZ
现要传输1.544Mbps的T1载波
∴C2=H·log2(1+S/N)
C2=1.544Mbps
2(1+S/N)=61.76
S/N=261.76
∴leg
-1
信噪比为10
S
185.9db
lg
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);
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虚电路交换
T电路交换=S
L
M
(M为两站点之间的传播延迟)
(N1)
B
(2)报文交换,无电路的建立时间,但采用存贮转发
L
T报文交换=(N1)(M)ND
B
分组交换:
L
分组个数记为X个分组(可能最后一个分组中数据量不足P-H)
PH
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
=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
P
(x
2)
p
y
S(N
1)(
M)
ND
B
B
(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)(
P
N
(x2)
p
y
M)
D
B
B
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
P
M)
(x
2)
p
y
1)(
ND
B
B
=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
3k
1000
10
3
m
4.8kbps
200m/us
=625ms+5ms=630ms
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
3k
270ms
50kbps
=60ms+270ms=330ms
所以用卫星信道传送的时间较短。
29.一个简单的电话系统由二个终端局和一个长途局组成,每个终端局用
1MHZ的全双工中继
线连到长途局,平均每台电话机在
8小时的工作日中使用4次,每次通话平均持续6分钟,
其中10%的通话是长途电话局。
(即经过长途局的),若设每路话音带宽为
4KHZ,问每个
终端局能够支持的电话机最多台数是多少?
解:
按频分多路
1MHZ
250
个子信道
4KHZ
按时分多路
8
60
200
个用户
46
10%
可支持的电话机的最多台数为
250×200=50000台
30.假如你训练你的急救用狗,方法是传送一个装有三片软盘的盒子,每个盘片上存有
250,
000字节的信息,不管你在那里,狗都能以18公里/小时的速度跑到你跟前,
问在什么距离
范围内,狗的数据传输率比电路交换的数据传输率
300bps高?
解:
3250000
8bit
300
bps(设距离为X公里)
x/18
公里/小时
3
250000
8bit
3
1810m
100公里
x
300bps
3600s
31.若某运载工具能以每小时
80公里的速度一次传递
10盒8mm的磁带,每盒3盘带,每盘带
容量为7GB。
问在什么距离范围内,该运载工具的数据传输率比
155Mb/s
的ATM网络要
高?
解:
设距离为Y公里
10
3
7GB
y/80
155Mbps
公里/小时
10
3
7
109
8
80
103m
240公里
y
155
106
3600s
32.某信道误码率为10-5,每帧长度为10000bits,试问:
a)若差错都是单个错,则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少?
b)若差错大多为突发错,平均突发长度为100bits,则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少?
解:
Pe=10
-5,每帧长度为
104
bit
(1)若为单个错:
pe
Ne
Ne=1
∴N=10
5
N
10
5
10个
∴帧的错误率为10%
有多少个帧:
4
10
(2)若为突发错:
Ne=100bit
∴N
Ne
7
10
Pe
有多少帧
107
1000
个帧,但突发错误可能影响一个帧,也可能影响二个帧;
4
10
所以帧的平均错误率为
1
2
1000
或
1000
第四章
1.比较ARQ和FEC方法的工作原理,说明他们的不同之处。
2.已知生成多项式为:
4
3
2
1010101的CRC码。
X+X
+X+1,求信息位
解:
生成多项式g(x)=x4+x3+x2+1对应的二进制位串为11101(r=4)
信息位1010101对立的二进制多项式为k(x)
求
x4k(x)
的余式
g(x)
1110101
11101
10101010000
∴余式r(x)=x3+1
11101
10000
→1001
11101
4·k(x)+r(x)
11011
C(x)=x
11101
11000
→对应的CRC码为
11101
10100
11101
10101011001
1001
3.已知(7,3)循环码的校验关系式为:
C6+C3+C2+C1=0
C5+C2+C1+C0=0
C6+C5+C1=0
C5+C4+C0=0
求该循环码的生成多项式
G(X)和信息码110的余式r(x)
?
解:
在(7,3)循环码中前k-1
位为0
的信息位是
001,即有C6C5C4C3C2C1C0
001XXXX
代入校验方程组:
C6+C3+C2+C1=0
→C3=1;
C5+C2+C1+C0=0
→C2=1;
C6+C5+C1=0
→C1=0;
C5+C4+C0=0
→C0=1;
生成多项式对应的二进制位串为
0011101(r=4);生成多项式为g(x)=x4+x3+x2+1
信息位110对立的二进制多项式为
k(x)
4
xk(x)
的余式
求
g(x)
101
11101
1100000
∴余式r(x)=x3+1
11101
10100
→1001
11101
C(x)=x4·k(x)+r(x)
1001
→对应的CRC码为1101001
4.设有一个(7,3)码,其生成多项式G(X)=x4+x3+x2+1,当传输信息为101时,求循环冗余码。
解:
生成多项式g(x)=x4+x3+x2+1对应的二进制位串为11101(r=4)
信息位101对立的二进制多项式为k(x)
x4
k(x)
求
的余式
g(x)
111
11101
1010000
11101
∴余式r(x)=x+1
10010
→0011
11101
C(x)=x4·k(x)+r(x)
11110
11101
0011
→对应的CRC码为
1010011
5.设信息为7位,冗余位为
4位,生成多项式
4
3
,试计算传输信息为
1011001和
G(X)=x+x+1
1101001的CRC编码。
解:
生成多项式g(x)=x4
+x
3
+1对应的二进制位串为11001(r=4)
信息位1011001对立的二进制多项式为
k(x)
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