重庆科创学院数据通信原理第五章思考与练习题答案.doc

第5章 思考与练习1.什么是信道？信道有那几种主要分类？每一类特点是什么？信道是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。如果我们把信道的范围扩大，它还可以包括有关的变换装置，比如：发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等，我们称这种扩大的信道为广义信道，而称前者为狭义信道。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.请分别列举恒参信道和随参信道的传输介质类型。恒参信道：信道参数（乘性干扰）不随时间变化或基本不变化。随参信道：信道参数（乘性干扰）是随机变化的。恒参信道举例：有线电信道；光纤信道；无线电视距中继；卫星中继信道。恒参信道举例：短波电离层反射；超短波流星余迹散射；超短波及微波对流层散射；短波电离层散射3.一个用于发送二进制信号的3KHZ信道，其信噪比为20dB,请问可以获得的最大数据传输率是多少？香农定律公式：Rmax = B log2（1+S/N ）（bps），其中 Rmax 为最大数据传输速率， B为信道带宽，S/N为信噪比；分贝数=10log10（S/N）（ 1分，答对给分）得出最大数据传输速率为： Rmax = B log2 （1+S/N）（ bps）=3k log2（1+S/N ）（bps），因为信噪比 10*lg（S/N ）=20dB，得到 S/N=100，因此R max=3klog 2101（bps ）。 4.若某通信链路的数据传输速率为2400bit/s，采用4个相位、每个相位具有2种振幅的QAM调制技术，则该链路的波特率是多少？有4种相位，则1个码元需要log24=2个比特表示，所以波特率=比特率/2=1200Bd.5.在50KHZ线路上使用T1传输，需要多大的噪比？T1线路是由24个多路复用的PCM话音信道组成。通常模拟信号被轮流采样，结果的模拟信号流被送给编码译码器，这里并不是合用24个单独的编码译码器，然后会合并数字输出，每个信道按顺序在输出流插入8比特，以8000次/S。7比特为数据，1比特用于控制，即每信道的传输速率为7*8000为56kb/s的数据传输速率和1*8000为8kb/s的信号速度，那64kb/s的信息速率，每次采样，可获得24*7位数据和25位控制信息，即193了，第193比特用于帧同步，即每次采样可获193b,所以每秒采样8000次的传输速率为8000*193即为1.544mb/s.根据香农公式：1.544mbps = 50kHz * log2(1+S/N)求得： S/N= 197.6M信噪比 = 10log10(S/N) = 93dB6.有10路信号，每一路需要带宽4000hz,使用FDM复用到单个通道。请问该复用通道所需的最小带宽是多少？假设警戒带宽是400HZ。解答：有10个4 000Hz信号，我们需要9个警戒带以避免干扰。这样所需要的最小带宽等于4 00010+4009=43 600Hz。7.多路复用的主要目的是什么？目前主要的多路复用技术有哪些？答：多路复用是由多路复用器连接许多低速线路，并将它们各自所需的传输容量组合在一起，仅用一条速度较高的浅路传输所有信息。由四种常见的多路复用技术，分别为频分多路复用，时分多路复用，波分多路复用，码分多路复用。8.在共享信道中，什么是冲突？有哪些办法解决冲突？信道采用基于信道的共享和基于排队的共享两种方法。信道共享可采用频分复用或时分复用，无论采用哪种技术都可以有固定分配和按需分配两种不同的方式。基于排队共享可以采用两种方式分配带宽：一种是随机接入，即允许各站自由发送数据。当发生冲突时，则通过一定的算法来解决冲突。另一种方法是设法形成一个分布式的逻辑队列或用令牌来协调各站发送数据。这四种共享广播信道的方法：固定分配法实时性好，但信道利用率低；按需分配方法信道利用率高，但工作站必须增加一定的处理能力，而且信道忙时，一部分用户对信道的申请可能被阻塞，再申请产生时延；随机接入的方法简单，工作站接入与安装方便，在低负载时，网络基本上没有时延，但发送时延不确定，重负载时，网络的效率下降很多；分布式逻辑队列或令牌法，发送时延确定，可设优先级，能传送数字化的分组话音信号，重负载的性能好，但协议复杂。9. 若干个终端用纯ALOHA随机接入协议与远程主机通信，通信速率为2400bps。设每个终端平均每2分钟发送一个帧，帧长为200比特，问终端数目最多允许为多少？若采用时隙ALOHA协议，其结果有如何？若改变以下数据，分别重新计算上述问题： （a）帧长变为500比特； （b）终端每3分钟发送一个帧； （c）线路速率改为4800bps。 答 ：ALOHA的容量为0.182400432bps，终端速率200比特/120秒5/3bps， 最大终端数=4325/3259个。 时隙ALOHA容量为0.372400888bps，所以最大终端数8885/3532个，约为纯ALOHA的终端数加倍。 （a）帧长增加了2.5倍，以上答案除以2.5； （b）终端速率降为原来的2/3，以上答案乘以1.5； （c）线路速率加倍，以上答案相应加倍。10. 在纯ALOHA协议中，若系统工作在G=0.5的状态，求信道为空闲的概率。 答：对于纯ALOHA，在任一帧时内生成k帧的概率服从泊松分布信道为空闲（即：生成0帧）的概率为11. 10000个终端争用一条公用的时隙ALOHA信道。平均每个终端每小时发送帧18次，时隙长度为125us，试求信道负载G。 答：每个终端每200（=3600/18）秒发送1次帧，总共有10000个终端，因此，总负载是200秒发10000次帧，平均每秒50次帧。每秒8000个时隙，所以平均每个时隙发送次数是G=508000=1/160。12.请解释CSMA/CD的基本工作原理。CSMA/CD是用于以太网（802.3）的接入机制。如果站点想发送数据到网上，必须首先监听线路上存在的通信量。如果没有检测到通信量，则认为线路是空闲的并开始发送。站点在发送数据后继续监听，如果检测到冲突，站点停止当前的发送并等待某个时间量直到线路干净，然后再从头开始这一切。 13.在一个CDMA网络中，某站点正接收另一码序列为（-1，1，1，-1，-1，-1，1，-1）的站点发送的数据，若该站点收到（-111 -1 -1 -11 -1 1 -1 -11 -11 1 -1 -1111 -11 -111 -1 -1 -111 -1），则该站点收到的数据是什么？答：（-1 1 1 -1 -1 -1 1 -1）.( -1 1 1-1 -1 -1 1 -1)/8=1（-1 1 1 -1 -1 -1 1 -1）.( 1 -1 -1 1 1 1 -1 1)/8=-1（-1 1 1 -1 -1 -1 1 -1）(1 -1 -1 1 1 1 -1 1 )/8=-1（-1 1 1 -1 -1 -1 1 -1）.( -1 1 1 -1 -1 -1 1 -1)=0分别收到1 、-1(0)、-1（0）、 0（未收到任何信息）14.请解释令牌环的基本工作原理。（1）首先进行环的初始化（建立一逻辑环），然后产生一空令牌，在环上流动。 （2）希望发送帧的站必须等待，直到它检测到空令牌的到来。（3