副修计算机网络第二章作业黄思君04353069 行政管理（人力资源管理）第二章物理层习题2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层考虑的是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的物理设备或具体的传输媒体。
现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有许多不同的方式。
物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。
物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。
习题2-02 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：•源点：源点设备产生要传输的数据。
例如正文输入到PC机，产生输出的数字比特流。
•发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
例如，调制解调器将PC机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。
•接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。
•终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。
习题2-03 试解释以下名词：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：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。
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。
习题2-04 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？答：（1）机械特性指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。
习题2-06 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%？解：∵根据香农公式，C=W㏒(1+S/N)b/s,2∴可以算出在带宽为3100Hz，传输速率为35kb/s时，S/N=2520；(1+S/N)=18.06，S/N=273275，所以当最大信息传输速率增加60%时，㏒2S/N增加到108.44倍。
(1+2732750)=3100*21.382=66283.2b/s 当S/N增加到10倍时，C’=3100*㏒2C’/C=（3100*21.382)/（3100*18.06）=1.184，因此，最大信息率增加了18.4%，不能达到20%。
习题2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？答：基带信号将数字1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上传输。
宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号。
采用基带信号传输，一条电缆只能传输一路数字信号，而采用宽带信号传输，一条电缆中可同时传送多路的数字信号，提高了线路的利用率。
习题2-13 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：56kb/s的调制解调器没有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：用户通过ISP从因特网上下载信息的情况下，下行信道的传输速率为56kb/s。
（见下图）习题2-15 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM ，TDM ，STDM ，WDM ，DWDM ，CDMA ，SONET ，SDH ，STM-1，OC-48，DTE ，DCE ，EIA ，ITU-T ，CCITT ，ISO答：FDM(frequency division multiplexing)TDM(Time Division Multiplexing)STDM(Statistic Time Division Multiplexing)WDM(Wave Division Multiplexing)DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)CDMA(Code Wave Division Multiplexing)SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列STM-1(Synchronous Transfer Module)第1级同步传递模块OC-48(Optical Carrier)第48级光载波习题2-17 共有4个站进行码分多址CDMA 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：（-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1还是0？答：S ·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 发送1S ·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 发送0S ·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习题2-18 假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就发送10个等宽的比特（一个起始比特，8个比特的ASCII 码字符，最后一个结束比特）。
试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？解：设发送端和接收端的时钟周期分别为X 和Y 。
若接收端时钟稍慢，则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前，即9.5Y<10X 。
若接收端时钟稍快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后，即9.5Y>9X 。
解出：%26.5191)(=<-X X Y 因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的。
第13题：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:56Kb/s 的调制解调器主要用于用户与ISP 的通信，这时从用户到ISP 之间只需经过一次A/D 转换，网络中的下行信道不包含模数转换，比两个用户之间使用的33.6Kb/s 调制解调器的量化噪声要小，信噪比得到了提高。
虽然33.6Kb/s 调制解调器的速率基本已达到香农的信道极限传输速率，但是56Kb/s 的调制解调器的使用条件不同，它提高了信噪比，上行信道的速率却没有达到56Kb/s ，而且在使用时条件不足将会使调制解调器的性能下降，因此，它没有突破香农极限传输速率。
56Kb/s 的调制解调器的使用条件：ISP 也使用这种调制解调器(这里是为了进行数字信号不同编码之间的转换,而不是数模转换)，并且在ISP 与电话交换机之间是数字信道。
若ISP 使用的只是33.6Kb/s 调制解调器，则用户端的56Kb/s 的调制解调器会自动降低到与33.6Kb/s 调制解调器相同的速率进行通信。
第17题：共有4个站进行码分多址CDMA 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：（-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？解： ∵使用CDMA 系统根据 和 以及叠加原理，所有其它站的信号都被过滤掉，只剩下A(B 或C 或D)发送的信号。
当四个站中发送1时，在接收端计算的内积的结果为+1；若发送的是0时，接收端的内积结果为-1;当没有发送的时候，接收端的内积为0。
∴与站A 的内积：1/8*(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1) *（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）=1 与站B 的内积：1/8*(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)*（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）= -1 与站C 的内积：1/8*(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) *（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）=0 与站D 的内积：1/8* (-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)*（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）=1 因此，站A 、D 发送了1；站B 发送了0；站C 没有发送数据。
011=≡∙∑=mi i i T S m T S ∑∑∑====±===∙m i m i i m i i i m S m S S m 112211)1(111S S。