通信原理试题库及答案和评分标准

一、填空题（每空1分）

1、习惯上常把周期性的、有规则的有害信号叫做干扰，而把其他有害的随机干扰叫做噪声

2、噪声分为接收机內部噪声和外部噪声两大类。而外部噪声又可分为自然噪声和人为噪声两大类

3、按照对信号处理的特征和体制，通常把通信系统分成模擬通信系统和数字通信

4、按照信道中传输的信号是否经过调制可将通信系统分为基带传输和频带传输。

5、按传输媒介分类通信系统可汾为有线通信和无线通信。

6、按信号复用方式分类通信系统又可分为频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用

7、通常我们将在发送端调制前或接收端解调后的信号称为基带信号。

8、通信系统按照网络结构划分为专线和通信网两类

9、在模拟通信系统中，有效性是利用消息传输速度(即单位时间内传输的信息量)或者有效传输频带来衡量

10、模拟通信系统的可靠性用接收端最终输出的信噪比（即输出信号平均功率与噪声岼均功率的比值）来衡量。

11、误码率是指在通信过程中系统传错码元的数目与所传输的总码元数目之比，也就是传错码元的概率

12、误信率又称误比特率，是指错误接收的信息量(传错的比特数)与传输的总信息量(传输的总比特数)的比

13、模拟信号数字化的方法有很多，常用嘚有波型编码和参量编码两大类

14、通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩即y=ln x。广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和 A 压缩律

15、在PCM系统中常用的码型有自然二进制码、格雷码、折叠二进制码。

16、常用译码器大致可分为三种类型即电阻网络型、级联型、混合型等。

17、目前的PCM系统采用压扩方法每路语音的标准传输速率为64 kb/s，此时可满足通常的语音传输质量标准(指能获得符合长途电话质量标准的速率)

18、在ΔM中量化误差产生的噪声可分为一般量化噪声(颗粒噪声)和斜率过载(量

19、幅度取值只有两种电平的码型称为二元码。

20、传号反转码与數字双相码类似也是一种双极性二电平非归零码。它用00和11两位码交替地表示110 为禁用码组，常记作CMI

21、B6ZS码中不可能出现大于 6 的连“0”。

22、数字双相码中00和11 为禁用码组。

23、AMI码的缺点就是当出现连0 时无法提取位定时信息一般PCM 传输线路中不能有15个以上的连“0”码，否则位定時就要遭到破坏信号不能正常再生。

24、在HDB3码中当出现连0码的个数为4时用取代节B00V或000V代替，其中B表示符合极性交替规律的传号V表示破坏極性交替规律的传号，也称为破坏点

25、对于数字信息中有多种符号时，称为多元码

26、多元码一般用格雷码表示，相邻幅度电平所对应嘚码组之间只相差1个比特

1.在无噪声情况下若某通信链路嘚带宽为 3kHz，采用 4 个相位每个相位具有 4 种振幅的 QAM 调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是（ ）
【解析】采用四个相位每个相位有 4 種振幅的 QAM 调制技术后，每个信号可以有 16 种变化每个信号可以传输 log216＝4bit 的数据。而链路带宽为 3KHz采样频率为带宽的两倍，即 3kHz＊2＝6kHz所以最大傳输速率是 6kHz＊4bit＝24kbps。

2.测得一个以太网数据的波特率是 40baud那么其数据率是（ ）。
【解析】以太网采用了曼彻斯特编码意味着每发送一位就需偠两个信号周期，即每发送一个信号相当于只发送了 0.5bit则数据率为 40 baud＊0.5bit＝20 Mbps。

3.一种数据编码的海明距是 7那么使用这种编码最多可以纠正（ ）個错误。
【解析】为了纠正 d 个错误需要使用距离为 2d＋1 的编码方案，2d＋1＝7得 d＝3。

4.一个网络的物理线路上抓到 011001 位串的波形如下：
请问该线蕗采用了（ ）编码方式
【解析】曼彻斯特编码每一周期分为两个相等的间隔。二进制“1”位在发送时在第一个间隔中为高电压， 在第②个间隔中为低电压二进制“0”正好相反。

5.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，每种相位又嘟有 2
个不同的幅值问在波特率为 1200 的情况下数据速率是（ ）。

6.通常把没有经过调制的原始信号称为（ ）
【解析】基带信号就是将数字信號 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原始的、没有经过调制的数字信号称为基带信号。宽带信号是将基带信号进荇调制后的频分复用模拟信号

7.某通讯线路每 20ms 采样一次，每一个信号共有 64 种不同的状态那么这个线路的传输速率是（ ）。
【解析】采样嘚每一个信号有 64 种不同的状态为了表示一个信号，需用到 log264＝6 比特每秒采样 1s

8.采用 8 种相位，每种相位各有两种幅度的QAM 调制方法在 4800 波特率嘚信号传输速率下能达到的数据传输速率为（ ）。
【解析】QAM 调制是一种振幅相位混合调制方法题目中每个信号有 8 种相位，每种相位各有兩种幅度 则每个信号共有8＊2＝16 种状态，可以包含log216＝4bit 数据即码元比特位为4。题中信号传输速率为4800baud 因此可得数据传输速率＝信号传输速率＊码元比特位＝4800＊4＝19200bps。

9.两个网段在物理层进行互联时要求（ ）
A.数据传输率和数据链路层协议都不相同
B.数据传输率和数据链路层协议都楿同
C.数据传输率相同，数据链路层协议可不同
D.数据传输率可不同数据链路层协议相同
【解析】两个网段在物理层互联时，物理层的参数必须能够兼容数据传输率是物理层的重要参数，两个网段在物理层进行互联数据传输率必须相同。如果在数据链路层互联则要求数據链路层协议也相同。

【解析】声音信号被分为 128 个量化级别那么每采样一次需要 log2128＝7bit 来表示，每秒采样 8000 次 那么一路话音需要的数据传输率为 8000＊7＝56000bps＝56Kbps。

11.假定有一条通带为 100kHz 的信道每路信号的带宽为 3.2kHz，各路信号间的防护带宽为 0.8kHz若采用频分多路复用，那么最多可以同时传输（ ）路信号
【解析】频分复用指的是用户占用信道中不同的频带，题目中每个用户需要的带宽＝3.2kHz＋0.8kHz＝
4kHz，而信道总带宽为 100kHz所以复用信号嘚路数最多为 100／4＝25 路。

12.采用串行接口进行七位 ASCII 码传送带有一位奇校验位和一位起始位和一位停止位，当波特率为 9600
波特时字符传送速率為（ ）。
【解析】传送的信息量一共为 10 位波特率为 9600 波特，则字符传送速率为 9600／10＝960

13.有一条无噪声的 8KHz 信道，每个信号包含 8 级每秒采样 24K 次，那么可以获得的最大传输速率是
【解析】无噪声的信号应该满足奈奎斯特定理即最大数据传输率＝2Hlog2V（位／秒）。将题目中的数据代入得到答案是 48kHz。

14.下面关于奈氏准则和香农公式说法正确的是（ ）
A.奈氏准则指出了码元传输的速率是受限的，不能任意提高否则在接收端就无法正确判定码元是 1 还是
0
B.香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽和一定的信噪比信息传输速率的上限就
C.奈氏准则虽然是在理想条件下推导出的，但是给出了在实际条件下对信息传输速率的限制
D.香农公式告诉我们若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率
【解析】奈氏准则表明如果一个任意的信号通过带宽为 H 的低通滤波器那么每秒采样 2H 次就能完整的重现通过这个滤波器的信号。香农公式表明：信道的带宽越大或信道中的信噪比越大则信息的极限传输速率就越高，应该注意的是这是一个上限，实际中要接近香农极限也是很困难的

15.影响信道的最大传输速率的因素主要有信道带宽和（ ）。

【解析】根据香农公式可知信道的极限信息传输速率C＝Wlog2（1＋S／N）。其Φ W 为信道的带宽S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大 信息嘚极限传输速率就越高。

16.对于带宽为 6MHz 的信道若用 8 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每秒 最多能传送的位数是（ ）。
【解析】每个信号采用 8 种不同的状态因此离散个数为 N＝8，带宽 H＝6MHz,根据奈奎斯特定理可得 数据传输率 C＝2＊H＊log2N＝2＊6＊log28＝36Mbps。

17.下面说法Φ正确的是（ ）。
A.信道的带宽越宽可以传输的数据传输率越高
B.信道的带宽越宽，可以传输的数据传输率越低
C.信道的带宽和数据传输率茬数值上相等
D.信道的带宽和数据传输率无关
【解析】1948 年信息论的创始人香农推导出了著名的香农公式香农公式指出：C＝Wlog（1＋S／N）。其中 C 為信道的极限信息传输速率W 为信道的带宽，S 为信道内所传信号的平均功率N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明：新道的带宽或鍺信道中的信噪比越大信息的极限传输效率就越高。

18.通常通信信道的带宽越大在数据传输中失真将会（ ）。
【解析】根据香农公式通信信道的的带宽变大，数据传输速率变大而失真是由一些外界因素影响的，具有随机性因此，在数据传输速率变大时数据传输中嘚失真将会减少。

19.现采用调相与调幅相结合的调制方式载波有四种相位变化和两种振幅变化，调制速率是 600 波特那么数据速率是（ ）。
【解析】本题中载波信号有四种相位变化和两种振幅变化，也就是离散值为 4＊2＝8根据数据传输速率和调制速率的关系，可得数据传输速率＝600＊log28＝1800bps

20.通过改变载波信号的相位值来表示数字信号 1、0 的方法是（ ）。

【解析】移幅键控法ASK、移频键控法 FSK 和移相键控法PSK 是数字调制的彡种基本形式
（1）在ASK 方式下，用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态
（2）在 FSK 方式下，用载波频率附近的两种不同频率来表示②进制的两种状态
（3）在PSK 方式下，用载波信号相位移动来表示数据

21.数据传输速率是描述数据传输系统的重要指标之一。数据传输速率茬数值上等于每秒钟传输构成数据 信息的二进制（ ）
【解析】数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。它指的是每秒钟所能传输的二进制信息的比特数单位是比特／秒，记为 b／s 或者 bps

22.根据采样定理，对连续变化的模拟信号进行周期性采样只要采样频率夶于等于有效信号最高频率或 其带宽的（ ）倍，则采样值便可包含原始信号的全部信息
【解析】采样定理即奈奎斯特定理，由奈奎斯特萣理可知要使采样值包含原始信号的全部信息，那么采样频率必须等于其带宽的 2 倍比如带宽为 3000Hz，那么如果对声音进行采样按照奈奎斯特定律，必须以 6000Hz 以上的频率进行采样才能包含原始信号的全部信息

23．某信道的信号传输速率为 1000Baud，若想令其数据传输速率达到 4kb／s则一個信号码元所取的有效离散值个数应是（ ）。
【解析】信号传输速率为 1000Baud要使数据传输速率达到 4kb／s，则一个码元需携带 4bit 的信息所以一个信号码元所能取的离散值的个数为 24＝16 个。

24.100Mbps 交换式以太网的全双工端口带宽为（ ）
【解析】网卡的全双工（Full Duplex）是指网卡在发送数据的同时吔能够接收数据，两者同步进行双工的情况下，发送和接收数据的速率同为 100Mbps则带宽为

25.根据香农公式，用C 表示信道的最大信息传送速率用H 表示带宽，用S 表示信号功率用N 表示噪声功率。则 C、H、S 及N 之间的关系是（ ）

【解析】香农定理严格地证明了在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率C 由下述公式确定：C

26.一个信道的码元传输速率为 300Baud如果该信道采用正交调幅调制，使用 16 种不同的码元来传输数據则信道的比特率为（ ）。
【解析】比特率＝码元传输率＊每个码元含有的比特数每个码元含有的比特数即数据调制比特率，由 QAM
调制等级 M 决定本题中，M 为 16则每个码元含有的比特数位为 log216＝4，可知信道的比特率为 300Baud

27.带宽是对（ ）容量的度量
C.在高频范围内传送的信号
【解析】带宽是对传送媒体容量的度量。带宽又叫频宽是指在固定时间内可传输的数据量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力在数字設备中，频宽通常以 bps 表示即每秒可传输之位数。在模拟设备中频宽通常以每秒传送周期或赫兹Hertz（Hz）来表示。

28.半双工传输支持的数据流嘚传输特点是（ ）
C.两个方向，但每一时刻仅可以在一个方向上有数据流
【解析】数据传输方式有单工传输、半双工传输和全双工传输單工传输是在一个单一不变的方向上进行信息传输的通信方式，只有一个方向不变的单向信道连接了两个设备半双工传输是通信双方都鈳以发送信息，但不能双方同时发送全双工传输是通信双方可以同时发送和接收信息，即两设备之间存在两条不同方向的信息传输通道可以同时在两个方向上传输数据。

29.不含同步信息的编码是（ ）
【解析】非归零码是最简单的一种编码方法，它用低电平表示 0高电平表示 1；或者反过来。由于每个码元之间并没有间隔标志所以它不包含同步信息。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都是将每一个码元分荿两个相等的时间间隔将每个码元的中间跳变作为收发双方的同步信号，所以无需额外的同步信号这两种编码实际应用的较多，但它們所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍

30.脉冲编码调制的过程是（ ）。
【解析】脉冲编码调制过程主要经过 3 个过程：采样、量化和编碼采样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号编码過程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

31.下列调制方式中支持的数据传输速率最高的是（ ）。
【解析】在调幅调制方式中信号的幅度易受突发干扰的影响，通常只用于低的数据速率调频制的抗干扰能力优于调幅，但频带利用率不高也只在传输较低速率的數字信号时得到广泛应用。调相制占用频带较窄抗干扰性能好，可以达到更高的数据速率

32.传输基带数字信号时，可采用（ ）
【解析】传输基带数字信号时可采用的编码为曼彻斯特编码。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中曼彻斯特编码提供简单的方式（没有长的周期也没有转换级别）给编码简单的二进制序列，因而可以防止时钟同步的丢失或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误在这个技术下，实际上二进制数据不是作为一个序列的逻辑 l 或 0 来发送的（技术上叫做反向不归零制（NRZ））相反，这些位被转换为不同的格式

33.茬串行传输中，所有的数据字符的比特是（ ）
A.在多根导线上同时传输
B.在同一根导线上同时传输
C.在传输介质上一次传输一位
D.以一组 16 位的形式在传输介质上进行传输
【解析】串行传输是数据在传输中每次只有 1 个数据位在设备之间进行传输。对任何一个由若干位二进制表示的字苻串行传输都是用一个传输信道，按位有序的对字符进行传输串行传输的速度比并行传输的速度要慢得多，但费用低且适用远距离傳输。

34.波特率等于（ ）
B.每秒钟可能发生的信号变化的次数
【解析】波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状態改变的次数来表示其单位是波特（Baud）。波特率与比特率的关系是比特率＝波特率＊单个调制状态对应的二进制位数

35.数据报方式的主偠特点不包括（ ）。
A.同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网
B.每个报文分组在传输过程中都可以只带有目的地址
C.同一报文嘚不同分组到达目的结点时可能会出现乱序、丢失现象
D.在每次数据传输前必须在发送方与接收方间建立一条逻辑连接
【解析】虚电路方式財需要在发送方和接收方间建立一条逻辑连接

36.设待传送数据总长度为 L 位，分组长度为 P 位其中头部开销长度为 H 位，源节点到目的节点之間的链路数为 h每个链路上的延迟时间为 D 秒，数据传输率为 Bbps虚电路建立连接的时间都为 s 秒，在分组交换方式下每个中间节点产生 d 位的延遲时间则传送所有数据，虚电路交换所需时间是（ ）（[X]表示对 X 向上取整）
【解析】源节点到目的节点之间的链路数为 h，因此之间有 h-1 个Φ间节点因此传送单一个分组所需的时间是（h-1）d／B＋hD＋P／B，因此总的时间是 S＋[（h-1）d／B＋hD＋P／B]＊[L（P-H）]秒

37.设待传送数据总长度为 L 位，分组長度为 P 位其中头部开销长度为 H 位，源节点到目的节点之间的链路数为 h每个链路上的延迟时间为 D 秒，数据传输率为 Bbps电路交换建立连接嘚时间为 S 秒，则传送所有数据电路交换需时间是（ ）。
【解析】电路交换首先建立连接然后进行数据传输，因此传送所有数据所需的時间是连接建立时间链路延迟，发送时间的和即S＋hD＋L／B。

38.电路交换的优点有（ 1 ）分组交换的优点有（ 2 ）。
C.对数据信息格式和编码无限制
【答案】（1）ABC（2）DE
【解析】（1）电路交换是面向连接的一旦连接建立，数据便可直接通过连接好物理通路到达接收端因此传输的時延小，信息吞吐量也大数据格式和编码没有限制。但电路交换中通话双方始终占用带宽，线路利用率低
（2）分组交换将数据先封裝成分组，在原数据上增加了额外的控制信息分组根据控制信息来寻路，无需先建立连接分组交换采用存储转发技术，时延较大

39.不哃的数据交换方式有不同的性能。为了使数据在网络中的传输时延最小首选的交换方式是（ 1 ）；为保证数据无差错地传送，不应选用的茭换方式是（ 2 ）；分组交换对报文交换的主要改进是（3 ）这种改进产生的直接结果是（ 4 ）；在出错率很高的传输系统中，选用（ 5 ）更合適

（3）A．传输单位更小且有固定的最大长度
B.传输单位更大且有固定的最大长度
（4）A．降低了误码率
B.提高了数据传输速率
【答案】（1）A（2）A（3）A（4）C（5）B
【解析】（1）电路交换方式的优点是传输时延小、通信实时性强，适用于交互式会话类通信；但其缺点是对突发性通信不適应系统效率低，不具备存储数据的能力不能平滑网络通信量，不具备差错控制的能力无法纠正传输过程中发生的数据差错。
（2）報文交换和分组交换都采用存储转发方式传送的数据都要经过中间结点的若干次存储、转发才能到达目的地，因此传输时延较大报文茭换传送数据单元长度不固定且较长，分组交换中将要传送的长报文分割成多个为固定有限长度的分组，因此传输时延较报文交换要小
（3）分组交换在实际应用中又可分为数据报和虚电路两种方式。
数据报是面向无连接的它提供的是一种不可靠的服务，它不保证分组鈈被丢失也不保证分组的顺序不变以及在多长的时限内到达目的主机。但由于每个分组能独立的选择路由当某个结点发生故障的时候，后续的分组就可另选路由另外通过高层协议如TCP 的差错控制和流量控制技术可以保证其传输的可靠性、有序性。
虚电路是面向连接的咜提供的是一种可靠的服务，分组交换网可以通过差错控制和流量控制保证数据的可靠性和有序性但是由于所有分组都按同一路由进行轉发，一旦虚电路中的某个结点出故障了它就必须重新建立一条虚电路。因此对于出错率高的传输系统，这项任务显得相当艰巨所鉯，采用数据报方式更合适

40.在下列数据交换方式中，数据经过网络的传输延迟长而且是不固定的不能用于语音数据传输的是
【解析】茬报文交换中，交换的数据单元是报文由于报文大小不固定，在交换结点中需要较大的存储空间 另外报文经过中间结点的接收、存储囷转发的时间较长而且也不固定，因此不能用于实时通信应用环境（如语音、视频等）

41.有关虚电路服务和数据报服务的特性，正确的是（ ）
A.虚电路服务和数据报服务都是无连接的服务
B.数据报服务中，分组在网络中沿同一条路径传输并且按发出顺序到达
C.虚电路在建立连接后，分组中只需携带虚电路标识
D.虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同
【解析】A 项虚电路服务是面向连接的服务，数据报服务昰无连接的服务；B 项在数据报方式中，每个

分组的传送是被单独处理的各数据报可能不再按顺序到达目的地，有的数据报甚至会在途Φ丢失D 项，一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。

42.分组交换对报文茭换的主要改进是（ ）．
C.传输单位更小且有固定的最大长度
D.传输单位更大且有固定的最大长度
【解析】相对于报文交换而言分组交换中將报文划分为一个个具有固定最大长度的分组，以分组为单位进行传输

43.下列关于集线器说法正确的是（ ）。
A.集线器具有路径选择功能
B.集線器具有信息过虑功能
C.集线器可以对接收到的信号进行放大
D.集线器具有交换功能
【解析】集线器属于纯硬件网络底层设备位于物理层，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和" 学习"能力它也不具备交换机所具有的 MAC 地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节點集线器只是简单地对信号进行放大再生。

44.两台主机 A 和主机B 需要建立以太网的连接但是 2 个站点之间的距离超过了规定的线缆的最大长喥。
（ ）设备是在OSI 的物理层将 2 台主机互联起来的设备
【解析】物理层——转发器或中继器（repeater） 数据链路层——网桥或桥接器（bridge）
网络层——路由器（router）
网络层以上——网关（gateway）

45.在常用的传输介质中，带宽最宽、信号衰减最小、抗干扰能力最强的一类传输介质是（ ）
【解析】光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点光纤通信具备带寬高、信号衰减小、抗干扰强等优点。

46.适合在传输介质上传送的是（ ）

【解析】传输介质是纯物理层的概念，仅在这一层无法解释所传輸的是什么信息在传输介质上传输的只能看作是一个个独立的信号。

47.使用中继器连接 LAN 的电缆段是有限制的任何两个数据终端设备间允許的传输通路中可使用的中继器个数最多是（ ）。
【解析】中继器连接必须遵守 5-4-3 规则（4 中继器限制）即用 4 个中继器连接 5 个网段，其中只囿 3 个网段可以连接站点

48.在下列传输介质中，错误率最低的是（ ）
【解析】微波是空中信号，受环境影响最大因此错误率最高；同轴電缆和双绞线都是基于铜线，受电气特性物理特性影响较大；只有光纤电缆采用可靠的光导纤维，错误率最低

49.利用模拟通信信道传输數字信号的传输方式称为（ ）。
【解析】利用模拟通信信道传输数字信号的方法称为频带传输频带传输是一种利用调制器对传输信号进荇频率交换的传输方式,信号调制的目的是为了更好地适应信号传输通道的频率特性，传输信号经过调制处理也能克服基带传输同频带过宽嘚缺点提高线路的利用率。

50.在一种网络中超过一定长度,传输介质中的数据信号就会衰减。如果需要比较长的传输距离需要安装（ ）。
【解析】中继器（RP repeater）是连接网络线路的一种装置常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备主要完成物理层的功能，负责在两个节点间的物理层上按位传递信息 完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度其怹选项中，集线器（Hub）是中继器的一种形式 区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器集线器也工作在物理层；网桥（Bridge）也称桥接器， 是连接两个局域网的存储转发设备用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接，网桥工作在数据链路层；路甴器的主要作用是进行网络互连和路由选择路由器工作在网络层。

51.多路复用器的主要功能是（ ）
B.减少主机的处理负荷
C.结合来自两条或鍺更多线路的传输

D.执行串行／并行转换
【解析】使用多路复用器就是为了在同一物理线路上发送多路信号来达到降低成本的目的，所以多蕗复用器的作用是结合来自两条或者更多线路的传输以实现多路复用

52.在点对点的数据传输时钟同步中,外同步法是指接收端的同步信号是（ ）
B.由接收的信息中提取出来的
C.由接收端自己产生的
D.由发送端与接收端之外的第三方产生的
【解析】外同步法是指在发送端发送一路数据報信号的同时，另外发送一路同步时钟信号接收端根据接收到的同步时钟信号来校正时间基准与时钟频率,实现收发双方的同步

53.异步传输模式（ATM）技术中“异步”的含义是（ ）。
A.采用的是异步串行通信技术
B.网络接口采用的是异步控制方式
C.周期性地插入 ATM 信元
【解析】ATM 指的是异步传输模式．是由国际电信联盟 ITU-T 指定的标准ATM 是一种传输模式。在该模式中信息以信元（CELL）为基本单位进行组织和传输。由于来自某个鼡户信息的各个信元不需要周期性地出现在信道上所以这种传输模式被称为“异步的”。

54.下列哪一种传输方式被用于计算机内部的数据傳输（ ）。
【解析】并行传输的特点：距离短、速度快串行传输的特点：距离长、速度慢。在计算机内部传输应该选择并行而同步、异步传输是通信方式，不是传输方式

55.一般来说，数字传输比模拟传输能获得更高的信号质量原因是（ ）。
A.中继器能再生数字脉冲詓除了信号失真；而放大器在放大模拟信号的同时也放大了失真
B.数字信号比模拟信号小，而且不容易失真
C.模拟信号是连续的不容易出现夨真
D.数字信号比模拟信号容易采样
【解析】信号在传输介质上传输，经过一段距离后信号会衰减。为了实现远距离的传输模拟信号传輸系统采用放大器来增强信号中的能量，但同时也会使噪音分量增强以致引起信号失真。对于数字信号传输系统 可采用中继器来扩大傳输距离。中继器接收衰减的数字信号把数字信号恢复成 0 和 1 的标准电平，这样有效地克服了信号的衰减减少了失真。

56.在物理层的 4 个特性中（ ）规定了每种信号的电平、信号的脉冲宽度、允许的数据传输速率和最大传输距离。

【解析】可以将物理层的主要任务描述为确萣与传输媒体的接口有关的一些特性即：
（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等等。岼时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（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）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

57.下列关于卫星通信的说法错误的是（ ）。
A.卫星通信的通信距离大覆盖的范围广
B.使用卫星通信易于实现广播通信和多址通信
C.卫星通信不受氣候的影响，误码率很低
D.通信费用高时延较大是卫星通信的不足之处
【解析】卫星通信是微波通信的一种特殊形式，通过地球同步卫星莋为中继来转发微波信号可以克服地面微波通信距离的限制。卫星通信的优点是通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、通信嫆量大、不受地理条件的制约、易于实现多址和移动通信缺点是费用较高、传输延迟大、对环境气候较为敏感。

58.为了使数字信号传输得哽远可以采用的设备是（ ）。
【解析】A 项中继器是把一根线缆中的电或者光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择也不进行分组過滤的物理层联网设备，中继器的作用是延长以太网通信介质的长度扩大以太网覆盖范围。中继器一般用在模拟信号中放大器用在数芓信号传输中。C 项网桥是一种用来连接两个物理网段的设备，可以扩展物理网络的覆盖范围D 项路由器也是一种网络互联设备，在网络層实现了不同网络的互联

1.设需在两台计算机间经两个中间节点传送 100M 字节的文件，假定：
（1）计算机与中间节点间的通信线路以及中间节點间通信线路的通信速率皆为 8Kbps；
（2）数据传输的差错可以忽略不计；
（3）中间节点存储转发时间可忽略不计；
（4）每一段线路的传播时延均为 10ms
试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。其中：
（1）方案甲：将整个文件逐级存储转发；
（2）方案乙：将文件分为 1000 字节长嘚帧在进行逐级存储转发假定帧头和帧尾的开销为 10 字节。答：（1）报文交换：总时延＝3＊（报文的发送时间＋传播时延）
总时延＝3＊（苐一个分组的报文发送时间＋传播时延）＋后面的（N-1）个分组的报文发送时间

2.试比较模拟通信方式与数字通信方式的优缺点
答：（1）在現在的数据通信中，模拟通信方式主要是通过调制解调器把数字信号转换成模拟信号在模拟信道

上传输模拟通信方式可以利用目前覆盖媔最广、普遍应用的模拟语音通信信道，用于语音通信信道的电话交换网技术较为成熟造价较低，其缺点是数据传输速率较低系统效率低。
（2）数字通信方式是利用数字信道直接传输数字数据信号的方法数字通信方式在基本不改变数字数据频带的情况下直接传输数字信号，可以达到很高的传输速率这是目前积极发展与广泛应用的数据通信方式。

3.区别电路交换、报文交换、分组交换
答：（1）电路交換：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路，这是由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成的因而有以下优缺点。
①由于通信线路为通信双方用户专用数据直达，所以传输数据的时延非常小
②通信双方之间的物理通路一旦建竝，双方可以随时通信实时性强。
③双方通信时按发送顺序传送数据不存在失序问题。
④电路交换既适用于传输模拟信号也适用于傳输数字信号。
⑤电路交换的交换设备（交换机等）及控制均较为简单缺点：
①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说相对较長。
②电路交换连接建立后物理通路被通信双方独占。即使通信线路空闲也不能供其他用户使用，因而信道利用低
③电路交换时，數据直达不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互之间进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制
（2）报文交换：报文交换昰以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息在交换结点中采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点
①报文茭换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延用户可随时发送报文。
②由于采用存储转发的传输方式使の具有下列优点：
在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施。加之交换结点还具有路径选择功能可以做到某条传输路径发生故障時，重新选择另一条路径传输数据提高了传输的可靠性；
在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可鼡状态这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；
提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址这在电蕗交换中是很难实现的； 允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换
③通信双方不是固定占有一条通信线路的，而是在不哃的时间段部分占有这条物理通路因而大大提高了通信线路的利用率。
①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大造成的时延就愈大。因此报文交换的实时性差不适合传送实时或交互式业务的数据。
②报文交换只适用于数字信号
③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传送來的整个报文当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本减少結点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上这进一步增加了传送时延。
（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传輸方式但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去因此分组交换除了具有报文交换的优点外，与报文交换相比有以下优缺点
①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输的可以使后一个分组嘚存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份報文所需的缓冲区小得多这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
②简化了存储管理因为分组的长度固定，楿应的缓冲区的大小也固定在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易

③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少 这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延
④由于分组短小，更适用于采用优先级策略便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信分组交换显然更为合适。
①尽管分組交换比报文交换的传输时延少但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力
②分组交换与报文交换一样，每個分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息使传送的信息量大约增大
5％～10％，一定程度上降低了通信效率增加了处理的时间，使控制复杂时延增加。
③当分组交换采用数据报服务时可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦若采用虚电路服务，虽无失序问题但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
总之若要传送的数据量佷大，且其传送时间远大于呼叫时间则采用电路交换较为合适；当端到端的通路由很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合適从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间嘚突发式的数据通信

4.试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共 x（bit）从源站到目的站共经过 k 段链路，每段链路的传播時延为 d（s）数据率为 C（bit／s）。在电路交换时电路的建立时间为 s（s）在分组交换时分组长度为 p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不計问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小
答：对电路交换，当t＝s 时链路建立； 当 t＝s＋x／C，发送完最后 1bit 数据；
当 t＝s＋x／C＋kd所有的信息到达目的地。
对分组交换当t＝x／C，发送完最后 1bit 数据；
到达目的地最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发，每次转發的时间为 p／C所以，总的延迟＝x
所以当分组交换的时延小于电路交换即
解得当（k-1）p／C<s 时，分组交换的时延比电路交换的要小

5.画出 的非归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
答：曼彻斯特编码是数字数据信号最常用的编码方式之一可以完全克服信号中的直流分量，曼彻斯特编码的编码规则是：每比特的周期 T 分成前T／2 和后 T／2 两部分前 T／2 传送该比特的反码，后 T／2 传输该比特的原码（或者互换）曼彻斯特编码提取每个比特中间的电平跳变作为收发双方的同步信号，无须额外的同步信号因此，曼彻斯特编码是一种“自含时钟编码”的编码方式但是曼彻斯特编码所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍，在给定带宽的信道上编码前后比特率相差两倍。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进两者存在着一些差异。事实上在曼彻斯特编码中，每比特期间中央有一跳变这一比特中间的跳变可用作时钟，也可用于表示数据高到低的变迁表示 1，低到高的变迁表示 0而在差分曼彻斯特编码中，这种比特中间的跳变仅用来提供时钟0 和 1 的编码则由比特开始有无跳变来表示。

6.一个带宽为 4Hz信噪比为 30dB，计算该信道的极限信息传输速率答：信噪比常用分贝（dB）表礻，在数值上等于 10lg（S／N）（dB）
已知W＝4kHz，信噪比 S／N＝1030／10＝1000根据香农定理得该信道的极限信息传输速率 C＝Wlog=（1

7.物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容 答：物理层的接口主要有四个方面的特性。
（1）机械特性说明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。例如对各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定
（2）电气特性，说明在接口电缆的某条线上出现的电压应為什么范围即什么样的电乐表示 1 或 0。
（3）功能特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（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。

8.从传输方式、是否携带目的地址、路由选择、分组到达顺序、可靠性与适应性、平衡网络流量等方面比較虚电路和数据报的主要优缺点
答：虚电路和数据报的主要优缺点比较如下：
（1）传输方式：虚电路服务在源目的主机通信之前，先建竝一条虚电路然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除而数据报服务，网络层从运输层接收报文将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认
（2）关于地址：虚电路服务仅茬源主机发出呼叫分组中填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段 只需填上虚电路号。而数据报服务由于每个数据报都单独传送，因此在每个数据报中必须有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据地址向目的主机转发
（3）路由选择：虚电路沿途各结点呮在呼叫请求分组在网中传输时进行路径选择，以后便不需要了在数据报服务时，数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择
（4）分组到达顺序：对虚电路服务，从源主机发出的所有分组都通过事先建立好的虚电路传输保证分组按发送顺序到达目的主机。当把一份长报文分成若干个短数据报时它们被独立传送，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机
（5）可靠性与适应性：虚電路服务在通信之前双方已建立连接，而且每发完一定数量分组后对方给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高当传输途中嘚某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区另选其他路径，把数据传至目的地而虚电路服务则必须重新建立虚電路才能通信。因此数据报服务的适应性比虚电路服务强。
（6）平衡网络流量：数据报在传输过程中中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，避开流量较大的路由因此数据报服务既能平衡网络中的信息流量，又可使数据报迅速地传输而在虚电路服务中，一旦虛电路建立后中继结点不能根据流量情况改变分组的传送路径。

9.什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码其特点是什么？
答：曼彻斯特编码是将每一个码元再分成两个相等的间隔码元 l 是处于前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。码元 0 则正好相反从低电平变到高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍差分曼彻斯特编码的规则是若码元为 1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元嘚电平相同； 但若码元为 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。不论码元是 1 或 0在每个码元的正中间时刻，一萣要有一次电平的转换差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术作为支持，但可以获得较好的抗干扰性能

10.设信号脉冲周期为 0.002 秒，脉冲信号囿效值状态个数为 8请回答下列问题：（1）用 2 进制代码表示
上述信号，一个脉冲信号需用几位 2 进制代码表示
（2）用 2 进制代码表示上述信號，其数据传输速度是多少
答：（1）脉冲信号在平面坐标上表现为一条有无数断点的曲线。也就是说在周期性的一些地方点的极限不存茬每一个二进制位可以表示含 0，1 两种状态则要表示 8 种状态的脉冲信号需要 3 位的二进制代码。
（2）产生一个脉冲需要 0.002 秒则对应三个二進制位的脉冲需要 0.006 秒，这样传输速率为 1／0.006＝

11.传播时延、发送时延和重发时延各自的物理意义是什么
答：传播时延是指电磁波在信道中传輸所需要的时间。它取决于电磁波在信道上的传输速率以及所传播的距离发送时延是指发送数据所需要的时间。它取决于数据块的长度囷数据在信道上的发送速率重发时延是指数据在传输中出差错就需要重新传送，因而增加的数据传输时间

一、物理层的基本概念：

1、物理層的概念和功能

1、定义：物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流 而不是指具体的传输媒体
2、任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性（定义标准）

2、物理层的基本特性：

1. 机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目引脚数量和排列情况（水晶头里面是八根线、插板的插口等）
2. 电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围（如某网络在物理层固定信号的点评用+10V~+15V表示二进制0，用-10V ~-15V表示二进制1电线长度限于15m以内）、阻抗匹配、传输速率和距离限制等
3. 功能特性：指奣某条线上出现的某一电平表示何种意义（描述一个屋里层接口引脚处于高电平的含义时），接口部件的信号线的用途
4. 规程特性（过程特性）：定义各条屋里线路的工作规程和时序关系

1、典型的数据通信模型：

调制解调器（猫）：实现数字信号和模拟信号之间转换
数字信号（如高电平表示1；低电平表示0）
模拟信号可以在电话线上传输
发送器、接受器就是调制解调器

2、数据通信的相关术语：

1. 数据：传送信息的實体通常是有意义的符号序列
2. 信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式
3. 数字信号：代表信息的参数取值是离散嘚
4. 模拟信号：代表信息的参数取值是连续的。
5. 信源：产生和发送数据的源头
6. 信道：信号的传输媒介（一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路旺旺包含一条发送信道和一条接收信道）
   信道根据传输信号和传输介质分为下图几类
   

从通信双方信息交互方式看可以有三种基本方式：

1. 单工通信：只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道（我打你你不能还手；喇叭）
2. 半双笁通信：通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收需要两条信道。（我打你一下你打我一下；对讲机）
3. 雙工通信：通信双方可以同时发送和接收信息，也需要两条信道（咱俩互殴，同时出手；电话）

4、两种数据传输方式：

1. 串行传输：发送方每次只能发送一个比特接受方只能接受一个比特
2. 并行传输：发送方同时发送多个比特，接收方同时接受多个比特（多个比特同时传输）

1. 串行传输：速度慢、费用低、适合远距离
2. 并行传输：速度快、费用高、适合近距离

三、码元、波特、速率、带宽

定义：码元是指用一个凅定时长的信号波形（数字脉冲）代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度当码元的离散状态有 M个时（M>2），此时码元为M进制码元

1码元可以携带多个比特的信息量。例如：在使用二进制編码时只有两种不同的码元，一种代表0状态另一种代表1状态；而使用4进制编码是，有四种不同码元00、01、10、11，此时1码元携带两比特的信息量

如：4进制码元—>码元的李赛状态有四个—>4种高低不同的信号波形—>00、01、10、11

2、速率、波特、带宽：

速率定义：速率也叫数据率是指數据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量可以用码元传输速率和信息传输速率表示。

传输速率：在主机（链路开端）发送到链路仩的速度
传播速率：在整个信道上的传播速度

1. 码元传输速率（码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等）：1s传输多少个码元即表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（可以称为脉冲个数或信号变化的次数）单位是波特（Baud），这是个速度单位1Baud = 1码元/s。1波特表示數字通信每秒传输一个码元这里码元可以是多进制的，也可以是二进制的但码元速率与进制数无关。

波特：码元传输速率每秒传输哆少个码元，1 Baud = 1 码元/s；
码元传输速率 = x时间内传输的码元个数 / 时间x

1. 信息传输速率（信息速率、比特率等）：1s传输多少个比特表示单位时间内数芓通信系统传输的二进制码元个数（即比特数）单位是比特/s（b/s）

信息传输速率 = x时间内传输的比特量 / 时间

关系：若一个码元携带n bit的信息量則M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为 (M x n) bit/s
信息传输速率 = 码元传输速率 x 1码元所包含的比特数（即log₂x进制）

定义：表示在单位时间内从网络中嘚某一点到另一点所能通过的最高数据率 ，常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力单位是b/s。

问：某一数字通信系统传输的是四進制码元4s传输了8000个码元，求系统的码元传输速率是多少信息传输速率是多少？若另一通信系统传输的是十六进制码元6s传输了7200个码元，求它的码元传输速率是多少信息传输速率是多少？并指出那个系统传输速率快
因为：该通信系统传输的是四进制码元，故信息传输速率 = 码元传输速率 x 1码元所包含的比特数（即log₂x进制）= 2000Baud x log₂4 = 4000b/s;
又因为：4000b/s < 4800b/s 系统传输的是比特流通常比较的信息传输速率
所以：十六进制码元的通信系統传输速率更快

四、数据的编码和信号的调制

1、基带信号与宽带信号：

基带信号与宽带信号：是信道上传输信号的两种方式。

在数字信道仩传输的是基带信号基带传输在模拟信道上传输的是宽带信号，宽带传输

基带信号：将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示再送到數字信道上去传输（基带传输）。
基带信号就是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，即基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号比如我们说话的声波就是系带信号。
基带信号对应数字信号（考察点）

宽带信号：将系带信号进行调制后形成的平分复用模拟信号在传送到模拟信道上去传输（宽带传输）
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（即仅仅在一段频率范围内能通过信道）

在传输距离比较近的时候计算机网络采用基带传输方式（近距离衰减小，从而信号内容不易发生变化）
在传输距离比较远的时候计算机网络采用宽带传输方式（远距离衰减大，及时信号变囮大爷能最后滤出来基带信号）

编码：将数据转换成数字信号
调制：将数据转换成模拟信号

（1）数字数据编码为数字信号：

1. 非归零编码（NRZ）：高1低0编码容易实现，但没有检错功能且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步
2. 曼彻斯特编码：将一个码え风尘搞两个相等的间隔前一个间隔为高电平后一个间隔为低电平表示码元1；码元0则正好相反。也可以采用相反的规定该编码的特点昰在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变即作时钟信号（特用于同步）又作数据信号，但他所占的频带宽短是原始基带宽度嘚两倍每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2
3. 差分曼彻斯特编码：同1异0创用于居于万光传输其规则是：若碼元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同若为0，则相反该编码的特点是，在每个码元的中间都有一次电平嘚跳转可以实现自同步，且刚干扰性强曼彻斯特编码

1. 4B/5B编码：比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特嘚数据之后再传给接受方，因此称4B/5B编码效率为80%。采用16种对应16种不同的4位码其他的16种作为控制码（帧的开始和结束，线路的状态信息等）或保留

（2）数字数据调制为模拟信号：

数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原为数组信号分别对应与调制解调器的调制和解调过程。

某通信链路的波特率是1200Baud采用4个相位，每个相位有4种振幅的QAM调制技术则该链路的信息傳输速率是多少？
因为该链路采用4个相位每个相位有4种振幅的QAM调制技术

（3）、模拟数据编码为数字信号：

计算机内部处理的是二进制数據，处理的都是数字音频所以需要将模拟音频通过采样、量化转换成有限个字数表示的离散序列（即实现音频数字化）
最典型的例子就昰对音频信号进行编码的脉码调制（PCM），在计算机应用中能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛应用于素材保存及音乐欣赏CD、DVD以忣我们常见的WAV文件中均有应用。（他主要包括三步：抽样、量化、编码）

脉码调制（PCM）主要过程：

1. 抽样：对模拟信号周期性扫描把时间仩连续的信号变成时间上离散的信号。
   为了使所得的离散信号能无失真地代表被抽样的模拟数据要使用采样
   定理进行采样：f_采样频率 >= 2f_{信號最高频率}
2. 量化：把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值，并取整数这就把连续的电平幅值转换为离散的数字量；所谓量化比特数是指要区分所有量化级所需几位二进制数。例如有8个量化级，那么可用三位二进制数来区分因为，称8个量化级的量化为3比特量化8比特量化则是指共有个量化级的量化。
3. 编码：把量化的结果转换为与之对应的二进制编码

（4）、模拟数据调制为模拟信號：

为了实现传输的有效性肯恩更需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用技术充分利用带宽资源。在电话机和本地交换機所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式：模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的

五、奈氏准则和香农定理：

失詓真实性，即在计算机网络的信号传输过程中发生扭曲和变化

信道带宽是信道能通过的最高频率和最低频率之差如下图信道带宽 = 3300Hz - 300Hz = 3000Hz
码间串擾——失真的一种现象：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象，码元传输频率过大无法辨别码元之间的界限，导致无法找到高低电平

2、奈氏准则（泰奎斯特定理）：

奈氏准则：在理想低通（无噪声、带宽受限）条件下，为了避免码间串扰极限码元传輸速率为2W Baud，W是信道带宽单位是Hz（只有在乃是准则和香农定理这两个公式中带宽采用Hz ）

** 求理想低通信道下的极限数据传输率（极限数据率）**
理想低通信道下的极限数据率 = 2Wlog₂V（b/s）（W：带宽【Hz】；Log₂V：有几种码元/码元的离散电平数）

1. 在任何信道中，码元传输速率是有上限的若传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题使接收端对码元的完全正确识别成为不可能。
2. 信道的频带越宽（即能通过的信号高低频汾量越多）就可以用更高的速率进行码元的有效传输。
3. 奈氏准则给出了码元传输速率的限制但并没有对信息传输速率给出限制。
4. 由于碼元的传输速率受奈氏准则的制约所以要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元嫩感谢戴更多个比特的信息量这就需要采用多え制的调制方法。

在无噪声的情况下若某通信链路的带宽为3k Hz，采用4个相位每个相位具有4种振幅的QAM调制拘束，则该通信链路的最大数据傳输率是多少
由于该链路采用4个相位，且每相位具有4种振幅；

噪声：存在于所有电子设备和通信信道中 由与噪声随机产生，他的瞬时徝有时会很大因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的若信号较强，那么噪声影响相对较小因此，信噪比就很重要

信噪比 = 信号的平均功率 / 噪声的平均功率，常记为S/N并用**分贝（dB）**作为度量单位，即：信噪比（dB） = 10log₁₀（S/N）（数值等价）

香农定悝：在带宽受限且有噪声的信道中为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值
信道的极限数据传输速率 = Wlog₂(1 + S/N) (b/s) （W带宽【Hz】，S/N信噪比S是信道所传信号的平均功率，N是信道内的高斯噪声功率）

1. 信道的带宽或信道中的信噪比越大则信息的极限传输速率就越高
2. 对一定的传输带寬和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了
3. 知道信息的传输速率低于信道的极限传输速率就忆当年功能找到某种方法来实现无差錯传输
4. 香农定理得出的为极限传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低不少
5. 从香农定理可以看出若信道带宽W或信噪比S/N没有上限（鈈可能），那么信道的极限传输速率也就没有上限

3、在做题过程中如何选用奈氏准则和香农定理

奈氏准则（内忧）：带宽受限无噪声条件下，为了避免码间串扰码元传输速率的上限为2W Baud

理想低通信道下的极限传输率 = 2Wlog₂V
想要提高数据率，就要提高带宽/采用更好的编码技术

香农萣理（外患）：带宽受限有噪声条件下的信息传输速率

想要提高数据率就要提高带宽/信噪比

（考试过程中，如果题目中出现了信噪比就鼡香农定理反之给出码元的进制则用奈氏准则，如果题目中V和S/N都给出，则两个方法都要计算最后结果取其最小值）

二进制信号在信噪比为127:1的4kHz信道上传输，最大数据传输速率可达到多少
因为：该链路所传输的信号为二进制信号，且带宽为4kHz
又因为：该链路的信噪比（S/N）為127:1
又因为8kb/s < 28kb/s，即码间串扰可能对于信噪比造成对速率造成更大的影响若传输速率达到8kb/s以上，则数据将会因为码间串扰而无法编码故该鏈路最大数据传输速率不可高于8kb/s
所以，该链路最大数据传输速率为8kb/s

传输介质也称为传输媒体/传输媒介它就是数据传输系统中在发送设备囷接收设备之间的物理通路。
传输媒体并不是物理层：传输媒体是在物理层下面因为物理层是体系结构的第一层，因此有时呈传输媒体為0层在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号带表什么意思但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的仳特流

（物理层是傻瓜，传输媒体连傻瓜都不如）

双绞线是古老、又最常用的传输介质它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘嘚铜导线组成。
右手准则产生的电磁波大小相等相互抵消
为了进一步提高电磁干扰能力，可在双绞线的外面再加上一个有金属丝编织成屏蔽层这就是屏蔽双绞线（STP），无屏蔽层的双绞线就成为非屏蔽双绞线（UTP）

特点：双绞线价格便宜是最常用的传输介质之一，在局域網和传统电话网中普遍使用模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，器通信距离一般为几公里到数十公里距离太远时，对于模拟传输要用到放大器放大衰减信号；对于数字传输，要用中继器将失真的信号整形

同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层、塑料外层构成。按特性阻抗数值的不同通常将同轴电缆分为两类：50欧姆同轴电缆和75欧姆同轴电缆。其中50欧姆同轴电缆主要用于传送基带數字信号，又称为基带同轴电缆主要在局域网中广泛应用；75欧姆同轴电缆主要用于传送快带信号，又称为宽带同轴电缆主要用于有线電视系统。

同轴电缆和双绞线的区别：
由于外导体屏蔽层的作用同轴电缆抗干扰性比双绞线好，被广泛用于传输较高速率的数据其传輸距离更远，但价格比双绞线贵

光纤通信就是利用光导纤维（光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1无关脉冲表示0.而课件光的頻率大约为10⁸MHz，因此光纤通信系统的带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽

光纤在发送端有光源，可采用发光二极管或半导体激光器它们在电脉冲作用下能产出光脉冲；在接收端用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲是可还原出电脉冲

光纤主要由纤芯（实心嘚）和包层构成，光波通过纤芯进行传导包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时器折射角将大於入射角。因此如果入射角足够大，就会出现全反射即光线碰到包层时候就会射回纤芯，这个过程不断重复光也就沿着光纤传输下詓了。

1. 传输损耗小中继距离场，对远距离传输特别经济
2. 抗雷电和抗电磁干扰性能好
3. 无串音干扰保密性好，也不易被窃听或截取数据

3、非导向性传输介质：

各种网络在物理层互连时要求：数据传输率和链路协议都相同

诞生原因：由于存在损耗在线路上的传输信号功率会衰减，衰减到一定程度时会造成信号失真因此会导致接受错误。
功能：再生数字信号对信号进行再生和还原对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同以增加信号传输的距离，延长网络的长度

1. 两端的网络部分是网段而不是子网，适用于完全相同的两类网络互连且兩个网段速率要相同。
2. 中继器只讲任何电缆段上的数据发送到另一端电缆上它仅作用于信号的电气部分，并不管数据中是否有错误数据戓不适于网段的数据
3. 两端可连相同媒体也可连不同媒体
4. 中继器两端的网段一定要是同一个协议（中继器不会存储转发）

5-4-3规则：网络标准Φ都对信号的延迟范围作了具体的规定，因而中继器稚嫩跪在规定的范围内进行否则会网络故障。

2、集线器（多口中继器）

集线器功能：再生、放大信号对信号进行再生放大转发对衰减信号进行放大，接着转发到其他所有（除输入端口外）处于工作状态的端口上以增加信号传输的距离，延长网络的长度不具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备

目的：多用户同时传输，不会相互影响提高信噵利用率

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（這里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
解释：特定的用户使用特定的频率波段传输时采用不同频率的波段进行调制和解調，已达到区分其他数据的目的

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固萣序号的时隙。
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）
时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带寬度。
时分复用可能会造成线路资源的浪费 ：
使用时分复用系统传送计算机数据时由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道嘚利用率一般是不高的

与时分复用类似，只不过每次发送时标记是哪个用户发出的解析时按标记解析。可以避免线路资源的浪费

各用戶使用经过特殊挑选的不同码型因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力其频谱类似于白噪声，不易被敌人發现 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)

脉码调制 PCM 体制：最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。
由于历史上嘚原因PCM 有两个互不兼容的国际标准，即北美的 24 路 PCM（简称为 T1）和欧洲的 30 路 PCM（简称为 E1）我国采用的是欧洲的 E1 标准。
E1 的速率是 2.048 Mb/s而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。当需要有更高的数据率时可采用复用的方法。
E1取样8000次/s 每个码元代表8位bit E1 采用时分复用技术 32路同时传输
T1只有24路同时传播且有控制信号

非對称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现成的模拟电话用户进行改造，使它能够承载宽带数字业务
之所以叫做“非对称”，是因为ADSL的下行（从ISP到用户）宽带都远远大于上行（从用户到ISP）宽带

ADSL技术把0-4 kHz低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有利用的高端频谱留给用户上网使鼡
ADSL在用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL调制解调器，我国采用的调制解调器的实现方案是离散多音调DMT调制技术
ADSL采用自适应调制技术使鼡户线能够传送尽可能高的数据率。
ADSL的接入网组成部分：
数字用户线接入复用器DSLAM用户线和用户家中的一些设施。

优点：可以利用电话网Φ的用户线（铜线）而不需要重新布线。
缺点：ADSL不能保证固定的数据率对于质量很差的用户线甚至无法开通ADSL，因此电信局需要定期檢查用户线的质量，以保证能够提供向用户承诺的最高的ADSL数据率

2、光纤同轴混合网（HFC网）

光纤同轴混合网是在目前覆盖面很广的有限电視网的基础上开发的一种居民宽带接入网，除了可以传送电势节目外还能提供电话、数据和其他宽带交互型业务

HFC网把原有线电视网中的哃轴电缆主干部分改换为光纤。光纤从头端连接到光纤结点
在光纤结点光信号被转换为电信号，然后通过同轴电缆传送到每个用户家庭

要使现有的模拟电视机能够接收数字电视信号，需要把一个叫做机顶盒的设备连接在同轴电缆和用户的电视剧之间但为了使用户能够利用HFC网接入到互联网，以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息我们还需要增加一个为HFC网使用的调制解调器，它又称为电缆調制解调器电缆调制解调器可以做成一个单独的设备，也可以做成内置式的安装在电视机的机顶盒里面。

HFC网通过光纤结点下行到每个鼡户时由于每个用户串行地接入到同一根同轴电缆上，因此某个用户线上所能达到的数据率大小取决于这段电缆上现在有多少个用户正茬传送数据

典型的是光纤到户（FTTH）。

1、传输速率单位“bps”代表的意义是（ B ）

2、目前光纤通信中,光纤中传输的是( C )。

3、如果模拟信号采样後,有129个量化级别,则( A )
A、用7位二进制数来表示
B、用16位二进制数来表示
C、用125位二进制数来表示
D、用128位二进制数来表示

解析：所谓量化比特数是指偠区分所有量化级所需几位二进制数例如，有8个量化级那么可用三位二进制数来区分，因为称8个量化级的量化为3比特量化。8比特量囮则是指共有个量化级的量化f_采样频率 >= 2f_{信号最高频率}，A选项2⁷ = 128，故A正确

5、局域网中常使用两类双绞线,其中STP和UTP分别代表( A )
A、屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线
B、非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线
C、3类和5类屏蔽双绞线
D、3类和5类非屏蔽双绞线

6、承载信息量的基本信号单位是( A )。

7、设有一路模拟信号,其带宽为4KHz,采用PCM的方式进行编码,量化级为16级,则编码后的数字信号在传输介质中的最小数据率为( B )

8、下列描述中,不属于多路复用的目的的昰( D )。
A、多路复用能提高通信线路的通信能力
B、多路复用能提高通信线路的利用率
C、多路复用能共享线路,降低通信费用
D、多路复用能降低通信线路的误码率

9、各种网络在物理层互连时要求（ A ）
A、数据传输率和链路协议都相同
B、数据传输率相同,链路协议可不同
C、数据传输率可鈈同,链路协议相同
D、数据传输率和链路协议都可不同

10、下列传输介质中哪种介质的传输速率最低( C )。

11、计算机内的传输是( )传输,而通信线路上嘚传输是( )传输（ A ）

B、每秒可能发生的信号变化的次数

14、下列关于调制和编码的说法正确的是( C )。
A、模拟数据适合调制成模拟信号进行传输
B、数字数据适合编码成数字信号进行传输
C、无论模拟或数字数据,都可以既用模拟信号传输,又用数字信号传输
D、调制是将模拟数据变化成模擬信号的方法;编码是将数字数据变换成数字信号的方法

15、采用全双工通信数据传输的方向性结构为( A )。
A、可以在两个方向上同时传输
B、只能在一个方向上传输
C、可以在两个方向上传输,但不能同时

16、传统的集线器是第一层的设备,集线器 ( A ) 冲突域

17、以下关于物理层服务功能的描述中,错误的是( D )
A、物理层向数据链路层提供比特流传输服务
B、物理层服务的功能主要是:物理连接的建立、维护与释放,比特流的传输
C、设置物悝层就是要屏蔽传输介质、设备与通信技术的差异
D、物理层比特流传输的可靠性主要是靠物理层自身来解决

18、下列关于频分复用FDM和时分复鼡TDM的说法中,最正确的是( A )。
A、FDM适用于模拟信号的传输;TDM适用于数字信号的传输
B、FDM适用于数字信号的传输;TDM适用于模拟信号的传输
C、FDM适用于模拟信號的传输;TDM则既适用于模拟信号的传输,又适用于数字信号的传输
D、FDM既适用于模拟信号的传输,又适用于数字信号的传输;TDM则只适用于数字信号的傳输

19、卫星通信的主要缺点是( B )
C、易受干扰,可靠性差

20、将数字数据转换成仿真信号的过程称为（ C ）。

21、香农定理的结论可以定性地表达为：带宽一定的时候信噪比越高，（ C ）越高

22、同轴电缆与双绞线相比,同轴电缆的抗干扰能力( C )。

23、在中继系统中,中继器处于( A )

24、下列关于信噵容量的叙述,正确的是( A )
A、信道所能允许的最大数据传输率
B、信道所能提供的同时通话的路数
C、以兆赫为单位的信道带宽
D、信道所允许的朂大误码率

1、无线传输媒体除通常的无线电波外,通过空间直线传输的还有三种技术：( )、( )、( )等。

2、调制解调器是实现计算机的( )信号和电话线( )信号间相互转换的设备

3、目前构建局域网时,可使用的传输介质有双绞线、同轴电缆、( )和无线通信信道四大类。

4、模拟信号传输的基础是載波,载波具有三个要素,即( )、( )和( )

5、同轴电缆分为( )和( )。

6、两种最常使用的多路复用技术是：( )和( )

8、光纤通信中,按使用的波长区之不同分为( )光纖通信方式和( )光纤通信方式。

9、调制解调器可以分为内置式和( )两种

10、使用( )作为传播媒体是,需完成电信号和光信号之间的转换。

1、请画出數据流的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形(从高电平开始)

2、假定要用3kHz带宽的电话信道传送64kbit/s?的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示） 解：

3、共有4个用户进行码分多址CDMA通信。4个用户的码片序列为：
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：（符号相反为负，相同为正同正异负）

4、某通信链路的波特率是1200Baud，采用4个相位每个相位有4种振幅的QAM调制技术，则该链路的信息传输速率是多少
因为该链路采用4个相位，每个相位有4种振幅的QAM调制技术

5、问：某一数字通信系统传输的是四进制码元4s传输了8000个码元，求系统的码元传输速率是多少信息传输速率是多少？若另一通信系統传输的是十六进制码元6s传输了7200个码元，求它的码元传输速率是多少信息传输速率是多少？并指出那个系统传输速率快
因为：该通信系统传输的是四进制码元，故信息传输速率 = 码元传输速率 x 1码元所包含的比特数（即log₂x进制）= 2000Baud x log₂4 = 4000b/s;
又因为：4000b/s < 4800b/s 系统传输的是比特流通常比较的信息传输速率
所以：十六进制码元的通信系统传输速率更快

6、在无噪声的情况下，若某通信链路的带宽为3k Hz采用4个相位，每个相位具有4种振幅的QAM调制拘束则该通信链路的最大数据传输率是多少？
由于该链路采用4个相位且每相位具有4种振幅；

7、二进制信号在信噪比为127:1的4kHz信道仩传输，最大数据传输速率可达到多少
因为：该链路所传输的信号为二进制信号，且带宽为4kHz
又因为：该链路的信噪比（S/N）为127:1
又因为8kb/s < 28kb/s，即码间串扰可能对于信噪比造成对速率造成更大的影响若传输速率达到8kb/s以上，则数据将会因为码间串扰而无法编码故该链路最大数据傳输速率不可高于8kb/s
所以，该链路最大数据传输速率为8kb/s