2-01?物理層要解決哪些問題?物理層的主要特點(diǎn)是什么?

答：物理層要解決的主要問題：

(1)物理層要盡可能地屏蔽掉物理設(shè)備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務(wù)。

(2)給其服務(wù)用戶(數(shù)據(jù)鏈路層)在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流(一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓?/span>)的能力，為此，物理層應(yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。

(3)在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)電路

物理層的主要特點(diǎn)：

(1)由于在OSI之前，許多物理規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定出來了，而且在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，這些物理規(guī)程已被許多商品化的設(shè)備所采用，加之，物理層協(xié)議涉及的范圍廣泛，所以至今沒有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協(xié)議，而是沿用已存在的物理規(guī)程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機(jī)械，電氣，功能和規(guī)程特性。

(2)由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。

2-02?歸層與協(xié)議有什么區(qū)別?

答：規(guī)程專指物理層協(xié)議

2-03?試給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型并說明其主要組成構(gòu)建的作用。

答：源點(diǎn)：源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。源點(diǎn)又稱為源站。

發(fā)送器：通常源點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。

接收器：接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。

終點(diǎn)：終點(diǎn)設(shè)備從接收器獲取傳送過來的信息。終點(diǎn)又稱為目的站

傳輸系統(tǒng)：信號(hào)物理通道

2-04?試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號(hào)，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)，基帶信號(hào)，帶通信號(hào)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。

答：數(shù)據(jù)：是運(yùn)送信息的實(shí)體。

信號(hào)：則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。

模擬數(shù)據(jù)：運(yùn)送信息的模擬信號(hào)。

模擬信號(hào)：連續(xù)變化的信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)：取值為有限的幾個(gè)離散值的信號(hào)。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值為不連續(xù)數(shù)值的數(shù)據(jù)。

碼元(code)：在使用時(shí)間域(或簡稱為時(shí)域)的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。

單工通信：即只有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。

半雙工通信：即通信和雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也不能同時(shí)接收)。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時(shí)間再反過來。

全雙工通信：即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。

基帶信號(hào)(即基本頻帶信號(hào))——來自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。

帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸(即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道)。

2-05?物理層的接口有哪幾個(gè)方面的特性?個(gè)包含些什么內(nèi)容?

答：(1)機(jī)械特性

明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。

(2)電氣特性

指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。

(3)功能特性

指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何意。

(4)規(guī)程特性

說明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。

2-06?數(shù)據(jù)在信道重的傳輸速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么?“比特/每秒”和“碼元/每秒”有何區(qū)別?

答：碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制，信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制

香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是：只要信息傳輸速率低于信道的極限傳信率，就可實(shí)現(xiàn)無差傳輸。

比特/s是信息傳輸速率的單位

碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。一個(gè)碼元不一定對(duì)應(yīng)于一個(gè)比特。

2-07?假定某信道受奈氏準(zhǔn)則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果采用振幅調(diào)制，把碼元的振幅劃分為16個(gè)不同等級(jí)來傳送，那么可以獲得多高的數(shù)據(jù)率(b/s)?

答：C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s

2-08?假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數(shù)據(jù)(無差錯(cuò)傳輸)，試問這個(gè)信道應(yīng)具有多高的信噪比(分別用比值和分貝來表示?這個(gè)結(jié)果說明什么問題?)

答：C=Wlog2(1+S/N)(b/s)

W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB?是個(gè)信噪比要求很高的信源

2-09?用香農(nóng)公式計(jì)算一下，假定信道帶寬為為3100Hz，最大信道傳輸速率為35Kb/s，那么若想使最大信道傳輸速率增加60%，問信噪比S/N應(yīng)增大到多少倍?如果在剛才計(jì)算出的基礎(chǔ)上將信噪比S/N應(yīng)增大到多少倍?如果在剛才計(jì)算出的基礎(chǔ)上將信噪比S/N再增大到十倍，問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信噪比應(yīng)增大到約100倍。

C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)

C3/C2=18.5%

如果在此基礎(chǔ)上將信噪比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?常用的傳輸媒體有哪幾種?各有何特點(diǎn)?

答：雙絞線

屏蔽雙絞線?STP (Shielded Twisted Pair)

無屏蔽雙絞線?UTP (Unshielded Twisted Pair)

同軸電纜

50 W?同軸電纜

75 W?同軸電纜

光纜

無線傳輸：短波通信/微波/衛(wèi)星通信

2-11假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在?1 kHz時(shí))，若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長?如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應(yīng)當(dāng)使衰減降低到多少?

解：使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/0.7=28.6km

衰減應(yīng)降低到20/100=0.2db

2-12?試計(jì)算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*10e8m/s.

解：

V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2

1200nm到1400nm：帶寬=23.8THZ

1400nm到1600nm：帶寬=17.86THZ

2-13?為什么要使用信道復(fù)用技術(shù)?常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些?

答：為了通過共享信道、最大限度提高信道利用率。

頻分、時(shí)分、碼分、波分。

2-14?試寫出下列英文縮寫的全文，并做簡單的解釋。

FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.

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)同步光纖網(wǎng)

SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數(shù)字系列

STM-1(Synchronous Transfer Module)第1級(jí)同步傳遞模塊

OC-48(Optical Carrier)第48級(jí)光載波

2-15?碼分多址CDMA為什么可以使所有用戶在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信而不會(huì)互相干擾?這種復(fù)用方法有何優(yōu)缺點(diǎn)?

答：各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的相互正交的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。

這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。占用較大的帶寬。

2-16?共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4個(gè)站的碼片序列為

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)

現(xiàn)收到這樣的碼片序列S：(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了?發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1?

解：S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1，?A發(fā)送1

S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1，?B發(fā)送0

S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0，?C無發(fā)送

S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1，?D發(fā)送1

2-17?試比較xDSL、HFC以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)?

答：xDSL?技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。成本低，易實(shí)現(xiàn)，但帶寬和質(zhì)量差異性大。

HFC網(wǎng)的最大的優(yōu)點(diǎn)具有很寬的頻帶，并且能夠利用已經(jīng)有相當(dāng)大的覆蓋面的有線電視網(wǎng)。要將現(xiàn)有的450 MHz?單向傳輸?shù)挠芯€電視網(wǎng)絡(luò)改造為?750 MHz?雙向傳輸?shù)?/span>?HFC?網(wǎng)需要相當(dāng)?shù)馁Y金和時(shí)間。

FTTx(光纖到……)這里字母?x?可代表不同意思。可提供最好的帶寬和質(zhì)量、但現(xiàn)階段線路和工程成本太大。

2-18為什么在ASDL技術(shù)中，在不到1MHz的帶寬中卻可以傳送速率高達(dá)每秒幾個(gè)兆比?

答：靠先進(jìn)的DMT編碼，頻分多載波并行傳輸、使得每秒傳送一個(gè)碼元就相當(dāng)于每秒傳送多個(gè)比特