2-01 物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?
答:物理层要解决的主要问题:
1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输**,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输**上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层的主要特点:
1)由于在osi之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按osi的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输**接口的机械,电气,功能和规程特性。
2)由于物理连接的方式很多,传输**的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
2-04 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。
答:数据:是运送信息的实体。
信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:运送信息的模拟信号。
模拟信号:连续变化的信号。
数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:取值为不连续数值的数据。
码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信:即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来。
全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号(即基本频带信号)——来自信源的信号。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——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性?个包含些什么内容?
答:(1)机械特性。
明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
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意。
4)规程特性。
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:c=r*log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-09 用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100hz,最大信道传输速率为35kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加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再增大到十倍,问最大信息速率能否再增加20%
答:c = w log2(1+s/n) b/s-àsn1=2*(c1/w)-1=2*(35000/3100)-1
sn2=2*(c2/w)-1=2*(1.6*c1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1
sn2/sn1=100信噪比应增大到约100倍。
c3=wlong2(1+sn3)=wlog2(1+10*sn2)
c3/c2=18.5%
如果在此基础上将信噪比s/n再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右。
2-10 常用的传输**有哪几种?各有何特点?
答:双绞线。
屏蔽双绞线 stp (shielded twisted pair)
无屏蔽双绞线 utp (unshielded twisted pair)
同轴电缆。50 w 同轴电缆。
75 w 同轴电缆。
光缆。无线传输:短波通信/微波/卫星通信。
2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7db/km(在 1 khz时),若容许有20db的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长?如果要双绞线的工作距离增大到100公里,试应当使衰减降低到多少?
解:使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km
衰减应降低到20/100=0.2db
2-13 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?
答:为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
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、码分复用等。
2-16 共有4个站进行码分多址通信。4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?
解:s·a=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1, a发送1
s·b=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, b发送0
s·c=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0, c无发送。
s·d=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1, d发送1
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?
答:适配器(即网卡)来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件。
网络适配器工作在tcp/ip协议中的网络接口层(osi中的数据链里层和物理层)
3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?
答:帧定界是分组交换的必然要求,透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆,差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。
3-06 ppp协议的主要特点是什么?为什么ppp不使用帧的编号?ppp适用于什么情况?为什么ppp协议不能使数据链路层实现可靠传输?
答:简单,提供不可靠的数据报服务,检错,无纠错。
不使用序号和确认机制。
地址字段a 只置为 0xff。地址字段实际上并不起作用。
控制字段 c 通常置为 0x03。
ppp 是面向字节的。
当 ppp 用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和 hdlc 的做法一样),当 ppp 用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法。
ppp适用于线路质量不太差的情况下、ppp没有编码和确认机制。
3-07 要发送的数据为1101011011。采用crc的生成多项式是p(x)=x4+x+1。试求应添加在数据后面的余数。
数据在传输过程中最后一个1变成了0,问接收端能否发现?若数据在传输过程中最后两个1都变成了0,问接收端能否发现?采用crc检验后,数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输?
答:作二进制除法,1101011011 0000 10011 得余数1110 ,添加的检验序列是1110.
作二进制除法,两种错误均可发现。
仅仅采用了crc检验,缺重传机制,数据链路层的传输还不是可靠的传输。
3-08 要发送的数据为101110。采用crcd 生成多项式是p(x)=x3+1。试求应添加在数据后面的余数。
答:作二进制除法,101110 000 10011 添加在数据后面的余数是011
3-10 ppp协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。试问经过零比特填充后变成怎样的比特串?若接收端收到的ppp帧的数据部分是0001110111110111110110,问删除发送端加入的零比特后变成怎样的比特串?
答:011011111 11111 00
3-14 常用的局域网的网络拓扑有哪些种类?现在最流行的是哪种结构?为什么早期的以太网选择总线拓扑结构而不是星形拓扑结构,但现在却改为使用星形拓扑结构?
答:星形网,总线网,环形网,树形网。
当时很可靠的星形拓扑结构较贵,人们都认为无源的总线结构更加可靠,但实践证明,连接有大量站点的总线式以太网很容易出现故障,而现在专用的asic芯片的使用可以讲星形结构的集线器做的非常可靠,因此现在的以太网一般都使用星形结构的拓扑。
3-30 以太网交换机有何特点?用它怎样组成虚拟局域网?
答:以太网交换机则为链路层设备,可实现透明交换。
虚拟局域网 vlan 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
这些网段具有某些共同的需求。
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符,称为 vlan 标记(tag),用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
3-31 网桥的工作原理和特点是什么?网桥与**器以及以太网交换机有何异同?
网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口**此帧,而是先检查此帧的目的 mac 地址,然后再确定将该帧**到哪一个接口。
**器工作在物理层,它仅简单地**信号,没有过滤能力。
以太网交换机则为链路层设备,可视为多端口网桥。
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