2.物理层要解决哪些问题,物理层的主要特点是什么? 答:物理层需要解决怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指连接计算机的具体物理设 备或具体的传输媒体。 物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。 22给出数据通信系统模型并说明其主要各组成构件的作用 个数据通信系统可划分为3大部分,即源系统(发送端)、传输系统(传输网络)和目的系统(接收端)。 源系统包括2个部分:源点,产生输出的数字比特流:发送器,源点产生的数据要通过发送器编码后才能在传输系 统中进行传输。 传输系统 可能是一个简单的传输线,也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统,目的就是将数据从源系统传输 到目的系统 目的系统一般也包括2个部分:接收器,接收传输系统传送来的信号,并将其转换成能够被目的设备处理的信息 终点,消费数据。 23解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,数字数据,数字信号,单工通信,半双工通信,全 双工通信。 答: 数据:运送信息的实体 信号:数据的电气的或电磁的表现 模拟数据:连续变化的数据 模拟信号:连续变化的信号 数字数据:用取值为不连续数值的数据 数字信号:取值为不连续的信号 单工通信:右称为单向通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。例如,广播等 半双工通信:双向交替通信,即通信的双方都可以发送信息,但不能同时发送。一方发送另一方接收,然后再反过 来 全双工通信:双向同时通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息 24物理层的接口有哪些方面的特性?各包含些什么内容? 答: 1.机械特性,指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等 2电气特性,指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围 3功能特性,指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 4规程功能,指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 25奈氏准则和香农公式在数据通信中的意义是什么?比特和波特有何区别? 答: 奈氏准则给出了通信系统中码元的最高传输速率 香农公式给出了通信系统中信息传输速率 波特是码元传输速率的单位,1波特为每秒传送1个码元 比特是信息量的单位。如1bit,8bit等等 2.6用香农公式计算一下:假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速率为35kbs,那么若想使最大信息传输速 率増加60%。问信噪比SN应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比SN再增大到10倍,问最大 信息传输速率能否再增加20%? 香农公式为:C=Wlog2(1+S/N)bs,W为信道带宽(单位Hz),SN为信噪比
2.1物理层要解决哪些问题，物理层的主要特点是什么？ 答：物理层需要解决怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体物理设 备或具体的传输媒体。 物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。 2.2 给出数据通信系统模型并说明其主要各组成构件的作用。 答： 一个数据通信系统可划分为3大部分，即源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。 源系统包括2个部分：源点，产生输出的数字比特流；发送器，源点产生的数据要通过发送器编码后才能在传输系 统中进行传输。 传输系统 可能是一个简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统，目的就是将数据从源系统传输 到目的系统。 目的系统一般也包括2个部分：接收器，接收传输系统传送来的信号，并将其转换成能够被目的设备处理的信息； 终点，消费数据。 2.3 解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，数字数据，数字信号，单工通信，半双工通信，全 双工通信。 答： 数据：运送信息的实体 信号：数据的电气的或电磁的表现 模拟数据：连续变化的数据。 模拟信号：连续变化的信号 数字数据：用取值为不连续数值的数据。 数字信号：取值为不连续的信号 单工通信：右称为单向通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。例如，广播等。 半双工通信：双向交替通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送。一方发送另一方接收，然后再反过 来。 全双工通信：双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。 2.4 物理层的接口有哪些方面的特性？各包含些什么内容？ 答： 1.机械特性，指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。 2.电气特性，指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 3.功能特性，指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 4.规程功能，指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2.5 奈氏准则和香农公式在数据通信中的意义是什么？比特和波特有何区别？ 答： 奈氏准则给出了通信系统中码元的最高传输速率。 香农公式给出了通信系统中信息传输速率。 波特是码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。 比特是信息量的单位。如1bit，8bit等等。 2.6用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速 率增加60%。问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大 信息传输速率能否再增加20%？ 答： 香农公式为：C=Wlog2 (1+S/N) b/s，W为信道带宽(单位Hz)，S/N为信噪比
由题目知3kb=3100*log2(+S/N),得SN约为2500 若传输速率提高60%,则35000*1.6=3100*log2(1+SN,得S/N约为274132,增大到109倍 若将SN再增大到10倍,则log(274132*10/log(274132)=1.1838,大约能提高1838%的速度 27什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码?其特点如何? 未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号,用0和1分别表示之,出现的问题是当有长串 的0或1时,在接手端无法从收到的比特流中提取出位同步信号。 曼彻斯特编码的编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔:码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为 低电平,码元0是在前低后高。缺点是占用的频带宽度比原始的基带信号增加1倍 差分曼彻斯特编码的编码规则是:若码元为1,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样,若码 元为0,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不管码元为0还是1,在每个码元的正中间的时 刻,一定有一次电平的转换。 28模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么? 答 模拟传输系统:长途干线主要使用频分服用的传输方式 数字传输系统:都是使用脉码调制体制。由于历史的原因,有北美的T1标准(1.544Mbs)和欧洲的E1标准 (2048Mb/s) 29EIA-232和RS-449接口标准各用在什么场合? 通常EIA-232用于标准电话线路的物理层接口,而RS-449则用于宽带电路 210基带信号与宽带信号的传输各有什么特点? 答 基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示,然后送到线路上去传输。 而宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分服用模拟信号。 21]有600MB的数据,须要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上,然后托人乘火车将这些磁盘 捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线路(速率是2.4kbs)传送此数据。比较两种方法的优劣。。若信 息传送速率为33.6kb/s,其结果又如何? 答 乘火车从南京到北京约12个小时。 600MB的数据用24kb的速度传送须要600*1000008/2400=550小时左右。比火车慢多了! 如果用33.6kb的速度传送须要39小时左右 2.1256kbs的调制解调器是否已突破了香农的信道极限传输速率?这种调制解调器的使用条件是怎样的? 答: 根据香农公式,只要信噪比无线提高,传输的速率是可以增大的。 56kb/s的调制解调器是用在用户到ISP之间传送数字信号的,由于ISP端不需要AD转换才提高的速度。如果两个用 户各使用一个56kb/s的调制解调器互相传送数据,则速率是达不到56kbs的,只有336kb/s 213介绍双绞线时,说“在数字传输时,若传输速率为每秒几个兆比特,则传输距离可达几公里”但目前我们 使用调制解调器与ISP相连时,数据的传输速率最高只能达到56kb/s,与几兆相距甚远。为什么? 答 由于双绞线在数字传输时不需要AD转换,因而速度较快:而调制解调器须要A/①转换,大大增加了线路的噪音, 所以传输速度收到影响
由题目知35kb=3100* log2 (1+S/N)，得S/N约为2500。 若传输速率提高60%，则35 000*1.6=3100* log2 (1+S/N),得S/N约为274132，增大到109倍。 若将S/N再增大到10倍，则log (274132*10)/ log (274132)=1.1838，大约能提高18.38%的速度。 2.7 什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？其特点如何？ 答： 未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号，用0和1分别表示之，出现的问题是当有长串 的0或1时，在接手端无法从收到的比特流中提取出位同步信号。 曼彻斯特编码的编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔：码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为 低电平，码元0是在前低后高。缺点是占用的频带宽度比原始的基带信号增加1倍； 差分曼彻斯特编码的编码规则是：若码元为1,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样，若码 元为0,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不管码元为0还是1,在每个码元的正中间的时 刻，一定有一次电平的转换。 2.8 模拟传输系统与数字传输系统的主要特点是什么？ 答： 模拟传输系统：长途干线主要使用频分服用的传输方式， 数字传输系统：都是使用脉码调制体制。由于历史的原因，有北美的T1标准（1.544Mb/s）和欧洲的E1标准 （2.048Mb/s）. 2.9 EIA-232和RS-449接口标准各用在什么场合？ 答： 通常EIA-232用于标准电话线路的物理层接口，而RS-449则用于宽带电路。 2.10 基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？ 答： 基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 而宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分服用模拟信号。 2.11 有600MB的数据，须要从南京传送到北京。一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车将这些磁盘 捎去。另一种方法是用计算机通过长途电话线路(速率是2.4kb/s)传送此数据。比较两种方法的优劣。。若信 息传送速率为33.6kb/s，其结果又如何？ 答： 乘火车从南京到北京约12个小时。 600MB的数据用2.4kb的速度传送须要600*1000 000*8/2400=550小时左右。比火车慢多了！ 如果用33.6kb的速度传送须要39小时左右。 2.12 56kb/s的调制解调器是否已突破了香农的信道极限传输速率？这种调制解调器的使用条件是怎样的？ 答： 根据香农公式，只要信噪比无线提高，传输的速率是可以增大的。 56kb/s的调制解调器是用在用户到ISP之间传送数字信号的，由于ISP端不需要A/D转换才提高的速度。如果两个用 户各使用一个56kb/s的调制解调器互相传送数据，则速率是达不到56kb/s的，只有33.6kb/s。 2.13介绍双绞线时，说“在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里”但目前我们 使用调制解调器与ISP相连时，数据的传输速率最高只能达到56kb/s,与几兆相距甚远。为什么？ 答： 由于双绞线在数字传输时不需要A/D转换，因而速度较快；而调制解调器须要A/D转换，大大增加了线路的噪音， 所以传输速度收到影响
214码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的事件使用同样的频带进行通信而不会互相干扰?这种服 用方法有何优缺点? 由于任何一个站点和其他站点的码片序列的内积都是0,和自己的码片序列的内积是1。所以可以将多个站点的数据 公用一个通信频带,接收端如果须要接收某个站点的数据,则用该站点的码片序列和接收到数据进行相乘,即可过 滤掉其他站点的数据。 215共有4个站进行码分多址CDMA通信。4个站点的码片序列为: 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:(-1+1-3+1-1-3+14+1)。问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是1还是0? 答 设接收到的码片序列为X=(-1+1-3+1-1-3+1+1) A*X=(1-1+3+1-1+3+1+18=1 B*X=(1-1-3-1-1-3+1-1)/8= C*X=(1+1+3+1-1-1-1-18=0.25 DX=(1+1+3-1+1+3+1-1)8=1 A,D站发送1,B站发送0C站没有发送数据。 2.16假定在进行异步通信时,发送端每发送一个字符就要发送10个等宽的比特(一个启示比特,8个比特的 ASCI码字符,最后一个结束比特)。问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时,双发能否正 常通信? 在异步通信时,当接收端的时钟不太准确时,只要够保证正确接收这10个比特就行了 5%×9=45%,采样点的移动没有超过半个比特的宽度
2.14 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的事件使用同样的频带进行通信而不会互相干扰？这种服 用方法有何优缺点？ 答： 由于任何一个站点和其他站点的码片序列的内积都是0,和自己的码片序列的内积是1。所以可以将多个站点的数据 公用一个通信频带，接收端如果须要接收某个站点的数据，则用该站点的码片序列和接收到数据进行相乘，即可过 滤掉其他站点的数据。 2.15 共有4个站进行码分多址CDMA通信。4个站点的码片序列为： 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：(-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1还是0? 答： 设接收到的码片序列为X=(-1+1-3+1-1-3+1+1) A*X=(1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1 B*X=(1-1-3-1-1-3+1-1)/8= -1 C*X=(1+1+3+1-1-1-1-1)/8=0.25 D*X=(1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1 A,D站发送1,B站发送0,C站没有发送数据。 2.16 假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就要发送10个等宽的比特（一个启示比特，8个比特的 ASCII码字符，最后一个结束比特）。问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双发能否正 常通信？ 答： 在异步通信时，当接收端的时钟不太准确时，只要够保证正确接收这10个比特就行了。 5%×9=45%，采样点的移动没有超过半个比特的宽度