1、第2章數據通信基礎習題及答案一、 填空題(1) 按使用的傳輸介質劃分，信道可以分為_有線信道_和_無線信道_兩類。(2) 按允許通過的信號類型劃分，信道可以分為_模擬信道_和_數字信道_兩類。(3) 按數據傳輸的方向和時序關系分類，信道可以分為_單工信道_、_半雙工信道_和_全雙工信道_三類。(4) 按傳輸信號頻譜分類，信道可以分為_基帶信道_和_頻帶信道_兩類。(5) 數據通信系統的主要技術指標有_碼元速率_、_信息速率_、_誤比特率_、_誤碼率_、_可靠度_、_頻帶利用率_和_通信建立時間_。(6) 常用的數字傳輸系統的標準有_ T1_和_E1_。(7) 按同步方式劃分，交換可以分為（同步

2、交換）和（異步交換）兩種類型。(8) 按差錯控制的方式劃分，交換可以分為（分組交換）和（快速分組交換）兩種類型。(9) 按存儲轉發的信息單位劃分，交換可以分為（報文交換）和（分組交換）兩種類型。(10) 按占用信道的方式劃分，交換可以分為（電路交換）和（分組交換）兩種類型。(11) 按交換的信號類型劃分，交換可以分為（數字交換）和（模擬交換）兩種類型。(12) 按信號分割方式劃分，信道共享技術分為（頻分復用）、（時分復用）、（波分復用）和（碼分復用）四種類型。(13) 按接入信道的方式劃分，信道共享技術分為（集中器接入）和（多點接入）兩種類型。(14) 按共享策略的實施時間劃分，信道共享技術分

3、為（靜態復用）和（動態接入）兩種類型。(15) 采用交換技術的計算機通信網絡的核心設備是（結點交換機/路由器）。二、 名詞解釋信息：從信息論的角度來講，信息就是對消息解除不確定度。通常把信息理解成所關注的目標對象的特定知識。數據：數據是對所關注對象進行觀察所得到的結果或某個事實的結果。信號：信號是通信系統實際處理的具體對象。基帶、基帶傳輸：在電磁波的傅利葉級數表示中，從零開始并覆蓋了信號的主要能量表現的那段頻率范圍稱為基本頻帶，簡稱基帶。在信道中直接傳送基帶信號的傳輸模式稱為基帶傳輸。調幅以數字基帶信號去調節正弦載波信號的振幅，使得載波信號的振幅隨數字基帶信號的變化而變化即為調幅。調頻以數字基

4、帶信號去調節正弦載波信號的頻率，使得載波信號的頻率隨數字基帶信號的變化而變化即為調頻。調相以數字基帶信號去調節正弦載波信號的相位，使得載波信號的相位隨數字基帶信號的變化而變化即為調相。頻分復用通信系統為每個用戶預先分配一定帶寬的通信頻帶，在整個通信的過程中用戶始終占用著這個頻帶。時分復用將整個頻帶的信道按時間劃分成等長的時分復用幀。每個時分復用幀按照用戶的數目再劃分成等長的時隙。將一個時分復用幀的各個時隙按順序編號，每一位時分復用的用戶都將占有一個編號的時隙。而且對于任意一個時分復用幀來說，一個特定的用戶所占用的時隙的編號是固定的。也即，對于一個特定的用戶而言，在每一個時分復用幀中都有一個固定

5、的時間片專門為其提供信道的使用服務。波分復用光的頻分復用。碼分復用在發送端使用各不相同的、相互（準）正交的偽隨機地址碼調制其所發送的信號，在收端則采用同樣的偽隨機地址碼從混合信號中解調檢測出相應的信號。統計時分復用時分復用幀不再依照系統的用戶數量劃分時隙，時隙與系統用戶不再有一一對應的關系，時隙的數量要少于系統用戶的數量。系統依次對各條用戶的輸入線路進行掃描，如果掃描到的線路上有要傳送的數據，則立刻將其填入復用幀空閑的時隙中。每當一個復用幀的所有時隙被填滿后就立刻發送，然后系統再生成一個空的復用幀等待用戶數據的填充。CSMA/CD載波監聽指的是每一臺計算機在發送數據之前要監聽信道上是否有信號存

6、在，若有信號存在，則意味著有其它計算機在傳傳送數據，需要退避一段時間再次監聽以免發生數據碰撞；若沒有信號存在，則意味著信道正處在空閑階段，本地主機就開始發送數據。多點接入指的是在連接到公共信道的各個接入點上，用戶只要有數據就可以向總線傳送。隨機接入蘊含著競爭的思想，即公共信道資源誰先搶上誰使用。用戶在發送數據的時候要執行沖突檢測的策略。沖突指的是總線上的兩臺計算機傳輸的數據的時間有所重疊，結果是傳輸的數據在總線上相遇進而互相影響，信號嚴重失真而無法正確接收。沖突檢測是檢測總線上是否發生了沖突的方法。一般的做法是計算機邊發送邊接收，如果接收到的信號與發送的信號相比，其電壓值擺動太大超過了一定的閾

7、值就認為產生了沖突。一旦檢測到了沖突的發生，數據的發送方立刻停止發送數據并且發出特定編碼和長度的擾碼信息，告知網絡上其它的主機發生了沖突，請暫緩發送數據以免加重沖突。隨后，數據發送主機也將選擇一個退避時間，然后重新開始監聽信道發送信息。三、 簡答題(1) 請簡述信息、數據和信號這三個概念之間的關系。數據蘊含著信息，而信號是數據的具體表現。(2) 通信系統的結構是怎樣的？數據通信系統一般由數據終端設備DTE、傳輸信道和數據電路終接設備DCE三部分構成。其中，數據終端設備又由數據輸入/輸出設備和通信控制器兩部分構成。一般來說，數據輸入/輸出設備指的是信源和信宿，通信控制器指的是信源/信道的編/譯碼

8、器，數據電路終接設備指的是調制/解調器。(3) 信道編碼和信源編碼有何不同？信源編碼是將模擬或者數字信源的輸出表示成二進制數字序列，以盡可能少的二進制字符串來表示信源輸出的信號，從而提高通信的效率。信道編碼是在信源編碼器輸出的二進制數字序列中加入一些冗余的編碼，在接收方通過某種方式的計算用來提高接收數據的準確度和可靠性。兩者的目的和作用是不同的。(4) 全雙工模式與半雙工模式的區別是什么？利用半雙工信道進行通信的雙方不允許同時進行數據傳輸，某個時刻只能有一方進行傳輸。而在全雙工信道中，數據可以同時雙向傳遞。(5) 模擬信號能否在數字信道上傳輸？數字信號能否在模擬信道上傳輸？在模擬信道的兩端加上

9、調制解調設備，將輸入的數字信號轉換為模擬信號，即可在模擬信道上傳輸數字信號。模擬信號經過采樣、量化和編碼轉換成數字信號的形式，即可在數字信道上傳輸。(6) 波特率和比特率的區別是什么？波特率指的是單位時間內信道傳輸的碼元數量，單位是Baud（波特）。而碼元是使得通信系統能夠正確識別信號的最小單位。比特率指的是單位時間內信道傳送的信息量的大小，單位是bit/s（比特/秒）。兩者的描述對象不同。(7) 解釋“并行傳輸”和“串行傳輸”的概念，并指明兩者的區別。并行傳輸意味著多個二進制位信號將同時由發送方傳送往接收方。這需要為每一個傳輸的二進制位信號都設立一個信道。各二進制位信號在各自的信道中同時傳輸

10、，互不干擾。串行傳輸則是將多個二進制位信號在同一個信道上依次傳輸。兩者的數據位信號發送方式不同，前者是并發式的，后者是順序的。(8) 請解釋“同步傳輸”和“異步傳輸”的概念，并指明兩者的區別。兩者傳輸實現的方式是不同的。異步傳輸指只要發送方有數據要發送，就可以隨時向信道發送信號。而接收端則通過檢測信道上電平的變化自主地決定何時接收數據。在發送信息之前需要發送一小段具有特定格式的數據，讓接收方做好接收的準備工作。準備工作主要是讓接收方讀取數據的控制脈沖與發送數據信號的頻率一致，不至于讀錯。在信息發送完畢后，還要發送一小段具有特定格式的數據，告訴接收方該信息段傳輸結束。異步傳輸模式傳輸靈活、控制簡

11、單，但同步數據開銷大、效率低。同步傳輸模式要求建立精確的同步系統。接收端接收信息位的行為都要和發送端的發送行為保持準確地同步。在信道上，各個碼元占據同等的碼元寬度，順序且不間斷地進行傳輸。以同步傳輸模式傳輸數據時，一般將構造一個較大的、具有一定格式的數據塊然后再傳輸，該數據塊稱為幀。收發雙方不僅要求保持碼元（位）同步的關系，而且還要求保持著幀（群）同步的關系。同步傳輸模式傳輸效率高、速度快，但控制技術較為復雜。(9) 請簡述模擬信號調制的過程。模擬信號的調制一般分為以下兩個步驟：1）采樣模擬信號調制的第一步應該是把連續量轉變成適合數字化處理的離散量的形式。采樣就是在單位時間內，從模擬信號中等時

12、間間隔地抽取一部分離散的信號值。根據香儂采樣定理：只要采樣頻率不低于原始信號最高頻率的兩倍，就可以從采樣脈沖信號中無失真地恢復出原有的話音信號。因此連續量的離散化操作是可行的。2）量化編碼采樣操作完成后，獲得的一系列離散信號值還無法被數字通信系統直接使用，原因是數字通信系統往往只能處理二進制數據信號。因此，必須要把每個信號值數字化成二進制位串，這個過程稱為量化。量化必須要確定要用多少個二進制位來表示一個信號值。從理論上講，用于表示信號值的二進制位串越長，表示信號值的精度也就越高，但是最終需要傳輸的二進制數據信號也就越多，因此不能無限制地增加二進制位串的長度。編碼即解釋每個信號值要用多少二進制位

13、來表示；二進制位串是如何組合的，不同的位的意義是什么；如果有多個信道的話，表示多個信道的二進制位串如何組合到一起，各位串之間如何區分等問題。(10) 什么叫做同步？為什么需要同步這種技術？同步技術從本質上說蘊含的是時序的思想。即當發送方發出的數據信號序列到達接收端時，接收端能夠通過某種手段調整自己的接收觸發脈沖，使得自己的接收觸發脈沖的頻率與生成數據信號序列的發送端的生成（發送）頻率一致。數據信號序列在信道中傳輸時，其信號寬度不會發生改變，因此序列中的數據信號依次到達接收端的頻率與發送端的生成（發送）頻率相等。讀取頻率和生成頻率保持一致保證了接收端讀取數據的正確性，既不會發生多讀的現象，也不會

14、發生漏讀的現象。同步技術直接影響了通信系統的可用性，是影響通信系統是否能夠正常工作的關鍵。如果同步措施使用不當，目的用戶無法正確接收數據，那么即使信道帶寬再大，數據傳輸率再高也沒有任何功效。(11) 為什么需要群同步？其與載波同步和位同步的區別是什么？在計算機通信系統中，傳輸的數據位常常被組織成有意義的數據塊，這種數據塊是計算機網絡應用的基礎。在信道中這種數據塊表現為各種碼元序列，而群同步技術的目的就是判斷這些碼元序列的開始與結束的位置。該技術保證了接收端能夠正確接收這種數據塊。群同步是碼元的分組以及譯碼所需的同步，而載波同步和位同步是數據信號的解調所需的同步。(12) 請說明同步實現方法的分

15、類。一般來說，同步技術的實現有以下三種方法：1）統一時間標準：要求信息的發送方和接收方都受到同一個標準時間源的控制。2）使用獨立的同步信號：將一個特殊的同步信號或者導頻與數據信號一同傳輸，接收方通過判讀同步信號或者導頻來獲取同步信息。3）自同步：接收方根據數據流本身的特性提取同步信息。(13) 交換是什么意思？有什么作用？從通信資源分配的角度來看，交換就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。其作用是實現從源端到目的端的通信信道，進而進行信息的傳輸。(14) 什么是電路交換？電路交換分為哪幾個階段？電路交換定義：在通話前通過用戶的呼叫，由網絡預先給用戶分配傳輸資源。若呼叫成功，則從主叫端到被叫

16、端建立起了一條物理通路，雙方即可通話。電路交換分為三個階段：1）建立連接階段利用電話交換技術傳輸數據，首先需要在通信的雙發之間建立一條連接電路。若需經過多個結點交換設備，則必須要在每個結點交換設備上為該連接預留通信資源。2）連接維持階段電路建立以后，即在通信雙方之間構建了一條全雙工的信道。數據可以沿著這條信道快速、順序地傳輸，延遲小、無阻塞，不會改變傳輸的路徑。3）釋放連接階段當數據傳輸完畢后，由某一端發送連接釋放請求到另一端。當電路被釋放后才能夠被其他用戶所使用。(15) 電路交換的特點是什么？可否連接不同傳輸速率的設備？為什么？電路交換技術具有如下特點：1）在通話的全部時間之內，用戶始終占

17、用端到端的固定傳輸帶寬。2）數據傳輸速度快，傳輸延遲小。3）數據按序傳輸。4）當通路中的任意一點斷開時，必須重新建立撥號連接，連通性不強。5）建立連接所花費的時間太長，不適合只傳送少量的數據，否則耗費比太大。6）如果將電路交換應用到計算機數據的傳輸環境中，由于計算機數據是突發傳輸的，那么大部分的時間內線路是空閑的，這是對通信資源的重要組成部分線路資源的極大浪費，即線路利用率低下。7）由于計算機和各種終端的傳送速率并不一致，因此不同類型、不同規格和不同速率的終端之間很難進行相互通信。電路交換無法連接不同傳輸速率的設備。原因是電路交換相當于在通信雙方之間建立了一條實際的物理通路，而物理通路只能提供

18、傳輸信號的功能，無法對雙方的速率進行匹配。(16) 什么是報文？什么是報文交換？從數據通信的角度來看，報文就是指要發送的整塊數據，而報文交換指的是中間結點將傳輸的整個報文從接收線路上接收下來，再轉發到相應的目的線路上去的一種信道實現技術。(17) 存儲轉發的原理是什么？存儲轉發原理指的是每當有數據到達時，線路的中間結點設備首先都要將到達的數據存儲下來。其后可能會對數據及承載信號進行一些操作，比如數據的校驗檢錯、信號的整形濾波及再生放大等等，也可能不作任何操作。最后根據網絡的實際狀況，比如是否擁堵，以及數據首部的目的信息確定其轉發的方向。(18) 報文交換的特點是什么？1）采用的是存儲轉發原理，

19、使得有限的通信線路資源可以被所有用戶使用，線路利用率高。2）可以為用戶的報文設定優先級，在通信量增大時，能靈活地應對各種可能的情況。3）可以進行不同速率、不同碼型的交換，進而實現不同類型終端之間的數據通信。4）報文通過通信網絡的延遲時間較長，不適合實時的或者交互式的數據通信業務。(19) 什么是分組？什么是分組交換？分組指的是報文經過劃分形成的若干小數據段，在其首部再加上包含傳輸的目的地址和源地址等等重要控制信息而形成的數據傳輸單元，又稱為包。分組交換技術，也稱為包交換技術，它將要傳輸的報文分成若干段依次傳送。每當有分段的報文片到達通信線路的中間結點時，結點設備都采用先將該分段的報文片接收并存

20、儲下來然后再根據情況轉發往下一個結點的處理策略。(20) 分組交換的特點是什么？1）采用存儲轉發原理，通信電路的選擇可以根據情況改變，通信可靠性高。2）采用了較短的、標準化的分組，對網絡設備來說所需的處理工作相對簡單，降低了網絡設備的復雜性，從而降低了網絡設備的成本。3）采用了短分組的思想，降低了通信的延遲時間，提高了傳輸的速度。4）通過分組的定義，實現了多路傳輸的復用，提高了通信的效率。5）通過存儲轉發技術和標準化的接口，實現了不同速率、不同碼型的各種類型終端之間的通信。6）分組交換網的主干網一般都是高速鏈路，可以傳送大量的計算機數據。7）分組交換技術相對比較復雜，還不能做到嚴格的實時傳輸。

21、(21) 請簡要說明分組交換與快速分組交換的區別。采用分組交換技術的設備必須把到達的信息全部接收下來，經過處理后再發送。而快速分組交換設備只要知道了數據傳輸的目的地址即立刻開始轉發數據，無需等到數據全部到達并接收下來，檢驗無錯后再轉發。(22) 同樣環境下，分組交換所需的時間為什么要比報文交換和電路交換所需的時間要短？分組交換不需要預先建立連接，也不需要釋放連接，因此與電路交換相比，分組交換少了連接建立和釋放連接兩個階段所需的時間。報文交換雖然也不需要連接建立和釋放連接，但是它將數據的傳輸在各個通信信道段之間串行化了，因此反而比電路交換要花費更多的時間。(23) 為什么要使用信道共享技術？網絡

22、通信系統一般都存在著多個用戶同時在利用網絡傳遞信息。但通信的線路資源是一種有限的資源。以通信線路為實現基礎的信道資源，尤其是干線信道資源也就成為了一種有限的通信資源。這樣就不可避免地存在著兩個或者兩個以上的用戶同時對某一條通信鏈路發出請求的情況，稱之為沖突。因此必須要求通信系統合理地對信道資源進行調度或者分配。一般來說，在通信系統中通常采取將兩個或者兩個以上用戶的信號組合起來，使它們通過同一個物理線纜或者無線鏈路，在同一個信道上進行傳輸的策略來滿足所有用戶的通信要求并減少沖突現象的產生。這種策略從用戶的角度來看就叫做信道共享技術。(24) 為什么時分復用屬于靜態信道共享技術，而統計時分復用屬于

23、動態信道共享技術？時分復用的每個用戶所占用的時隙編號是固定的。就是說，對于一個特定的用戶而言，在每一個時分復用幀中都有一個固定的時間片專門為其提供信道的使用服務。這一點不會隨著系統運行狀態的改變而發生變化，是預先設定好的。因此時分復用屬于靜態信道共享技術。統計時分復用不存在特定時隙與特定用戶的對應關系，每個用戶在不同時刻使用的時隙的編號極有可能是不同的。也即時隙與用戶的對應關系是動態變化的，是隨著系統運行情況的變化而改變的。因此統計時分復用屬于動態信道共享技術。(25) 在統計時分復用中，復用幀具有什么樣的特點？復用幀劃分的時隙的數量要少于系統用戶的數量。(26) 時分復用和頻分復用各自的特點

24、是什么？有什么樣的不同？頻分復用的特點是所有用戶在同樣的時間內占用不同的帶寬資源。時分復用的特點是所用用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。它們分別從時間和帶寬角度出發來確定各自的共享策略。(27) 若計算機局域網采用集線器連接各臺主機，這些主機將采用什么方式使用信道？將采用競爭性隨機接入的方式用信道。(28) 受控接入有哪些類型？受控接入技術分為采用集中式控制機制的接入技術和采用分散式控制機制的接入技術兩種類型。(29) “802.4標準的計算機局域網絡不是總線型網絡。”這句話對嗎？為什么？這句話不對，802.4標準的計算機局域網絡是總線型網絡。雖然802.4標準的計算機局域網絡在邏輯上為接入

25、網絡的每臺計算機設備確定了一個“邏輯位置”，這些邏輯位置連接起來構成了一個邏輯環。在這個環上傳遞名為令牌的特殊幀，只有獲得令牌的主機才能夠發送數據。但是其實際的物理結構是一個總線型的網絡。(30) 請查閱資料，論述TCP協議的流量控制機制的詳細內容。TCP協議采用大小可變的滑動窗口機制進行流量控制。窗口大小的單位是字節。TCP報文段首部的窗口字段寫入的數值就是當前給對方設置的發送窗口數值的上限。發送窗口的大小在連接建立時由雙方商定。但是在通信過程中，接收方可以根據自己的實際情況，隨時動態地調整對方的發送窗口的上限值（可以增大也可以減小）。這種控制機制通過接收方設置向發送方返回的確認幀首部的窗口

26、字段值來實現。發送方發送TCP報文數據，首先按字節劃分報文段，并根據收發雙方建立連接時協商的參數建立發送窗口。發送窗口中的數據實際上是要發送的報文段的索引值。只有報文段的索引值落在發送窗口中的時候，該報文段才會被發送出去。發送方在發送窗口中維護一個指針，每發送一個報文段，指針就向前移動一個報文段的距離。當指針移動到發送窗口的最右端，也就是到達發送窗口的上限時，發送方就不能夠發送報文段了。而發送方只要收到了對方的確認，就可以將以確認過的報文段索引排除出窗口，并根據確認幀中窗口字段的值確定新的發送窗口的上限，以此決定是否將新的報文段索引值納入發送窗口中。滑動的含義就在于此。(31) 擁塞控制與流量控制的區別是什么？擁塞控制技術的前提是網絡能夠承載現有的網絡負荷，即通過重定向等方法可以將現有的網絡流通過其他鏈路進行傳輸。流量控制技術的前提則是接收方不能承受發送方傳遞過來的數據，低速的接收方會丟棄來不及處理的數據。擁塞控制技術是一個全局的概念，涉