数据与计算机通信课后习题答案(电子工业)

第一章1简要说明通信系统模型包含哪些组成局部以及各局部作用？信源：顾名思义，指信息产生的源头，可以是人或设备。其发出的信息也可以是多种多样的，如语音、文字、图像、数据等。这些信息可以是离散的，也可以是连续的。发送器：种类及其功能多样化，如编码、调制、放大、滤波、发射等。发送器含有与传输线路匹配的接口，其根本作用是将信源发出的信息转换成便于传输的某种信号。模拟与数字通信系统两者的发送器功能有很大差异。信道：即信息传输通道，也是传递物质信号的媒体。信道可以是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等。噪声源：是整个系统噪声与干扰的总折合，用以表征信息在信道中传输时遭受的干扰情况。在任何通信系统中，干扰的性质与强弱都是影响系统性能的重要因素。接收器：其作用主要是接收信道中的信号，并转换成发送前相同表示形式的信息传递给信宿，与发送器功能正好相反。对接收器的要求是尽可能地从受干扰的信号中精确地提取和复原来自信源的信息。信宿：信息传输的目的地，即接收消息的人或机器。同步：狭义地讲，是信息在通信系统传输过程中，其数据信号在系统各局部的收发时序上保持一致，包括比特同步、帧同步、网同步。更广的意义是信息在通信系统中保持时间、空间、内容以及它们之间的同步。2简述数据通信的主要任务。TransmissionSystemUtilization〔传输系统的有效利用〕Interfacing〔接口〕SignalGeneration〔信号产生〕Synchronization〔同步〕ExchangeManagement〔交换管理〕ErrorDetectionandCorrection〔过失检测与纠正〕AddressingandRouting〔寻址与路由选择〕Recovery〔恢复〕MessageFormatting〔报文格式化〕Security〔平安措施〕NetworkManagement〔网络管理〕3简述数据通信网的概念。数据通信网：在一定范围内以数据通信设备与交换设备为点，以传输链路为线，点线按一定顺序相连，将地理分散的数据终端设备连接起来，可以完成用户间多对多的数据通信。要素：数据终端设备〔DTE-DataTerminalEquipment〕；数据通信设备〔DCE-DataCommunicationEquipment〕；交换设备；传输链路4通信网络类型1)根据所采用的传输技术的不同，网络可分为交换式网络：电路交换存储-转发〔报文交换、分组交换〕；帧中继；信元中继播送式网络：有线信道〔总线型、环型〕；无线信道〔微波、卫星〕2)根据网络规模及所覆盖地域范围大小，网络可分为局域网：PAN-PersonalAreaNetwork(个人区域网)LAN-LocalAreaNetwork(局域网〕SAN-StorageAreaNetwork(存储区域网)CAN-CampusAreaNetwork(园区网、校园网〕城域网：MAN-MetropolitanAreaNetwork广域网：WAN-WideAreaNetwork(广域网)GAN-GlobalAreaNetwork(全球区域网)第二章作业1、简述TCPIP协议体系结构与OSI协议体系结构的分层及各层作用。OSIvsTCP/IPTCPIP：物理层：数据传输设备与传输媒体或网络间的物理接口，定义了传输媒体的特点、信号状态、数据率；网络接入层：为与同一网络相连的两个系统提供网络接入，并为他们的数据选择路由以穿过网络，端系统与其连接网络之间的数据交换；提供目的地址、调用优先级；互联网层：为连在不同网络的设备跨越多个互连的网络，使用网际协议IP提供经过多个网络的路由选择功能；运输层：可靠的交换数据，数据到达的顺序与发送顺序一致；应用层：包含用于支持各种不同的用户应用程序的逻辑。OSI：物理层：规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性，为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体；数据链路层：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输，作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、过失控制等；网络层：负责对子网间的数据包进行路由选择，建立、维护和终止连接。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能；传输层：负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，还要处理端到端的过失控制和流量控制问题；会话层：管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话；还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步；表示层：对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的压缩等；应用层：为或网络应用程序提供访问网络效劳的接口。2、简述某主机A上的端口3向主机B上的端口1发送报文的过程中，TCPIP的操作过程。1〕主机A上的进程将报文向下递交给TCP，并命令TCP将其发送给主机B的端口1。2〕TCP将报文向下递交给IP，并命令IP将其发送给主机B。3〕IP将报文向下递交给网络接入层，并命令将这个报文发送到路由器J。4〕在路由器J上，分组的首部被剥离，并检查IP首部。根据IP首部中的地址信息，IP路由器中的IP模块将这个数据报发送出去。经过子网2到达主机B。数据报再次添加上一个网络接入层首部。5〕主机B收到数据后，进行相反的操作。每一次，相应的首部被剥离，并将剩余数据传递给上一层，直到原始的用户数据被交付到目的进程。3、比拟TCP与UDP协议的异同。项项目TCPUDP是否连接面向连接非连接传输可靠性可靠不可靠应用场合传输大量数据传输少量数据速度较慢快4、效劳原语的类型？证实的效劳与无证实的效劳工作过程？效劳原语类型：请求，指示，响应，证实工作过程如下：1〕源点的(N)实体用请求效劳原语调用它的(N-1)实体，参数包括传输的数据和终点地址等；2〕源点的(N-1)实体准备一个(N-1)PDU发送到它的对等(N-1)实体；3〕终点的(N-1)实体通过指示效劳原语把数据交付给终点上适当的(N)实体，参数包括数据和源地址；4〕如果要求确认，终点的(N)实体向它的(N-1)实体发送一个响应效劳原语；(N-1)实体用一个(N-1)PDU来运送这个确认；5〕这个确认以证实效劳原语的形式交付给(N)实体。其中：证实的效劳：发起者收到一个证实，说明它请求的效劳在另一端取得了预期的效果，步骤1〕至步骤5〕。无证实的效劳：发起者不会收到说明其所请求的动作已经发生的证实信息，仅仅有请求和指示两个效劳原语；步骤1〕至步骤3〕第三章作业3.13假设一个数字化电视画面从源点被发送时使用的是480x500的像素矩阵，其中每个像素可携带32种强度值中的一种。假设每秒发送30幅画面。计算源点的数据率R(bps)？b.假设这个电视画面通过带宽为4.5MHz，信噪比为35dB的信道传输，计算该信道容量(bps)。解答：a.因为每秒发送30幅画面，每个画面480x500像素，则需创立一个每秒为(30画面/秒)×(480×500像素/画面)=7.2×106像素的像素流。每个像素可取32种强度值之一，可由5个比特表示。因此数据率为R=7.2×106像素/秒×5比特/像素=36Mbps。b.B=4.5x106Hz，又因SNRdB=35dB，知SNR=1035/10=3162.3。根据香农容量公式,CS=Blog2(1+SNR)=4.5×106log2(1+3162.3)=52.335×106bps3.16一个数字信号传输系统要求其工作在9600bps。a.如果一个信号单元可编码成4比特的单字，那么需要的最小信道带宽是多少？b.在8比特单字的情况下又是多少？解答：a.每个码元含有4个比特，即log2M=4。根据奈奎斯特准则和条件R=9600bps，有CN=2Blog2M=9600bps，因此，B=9600/2×4=1200Hzb.如果log2M=8，则B=9600/2×8=600Hz3.21假设信道所要求的容量为20Mbps，信道带宽为3MHz，为到达这一信道容量，要求信噪比为多少？解答：C=20Mbps，B=3MHz。根据香农容量公式CS=Blog2(1+SNR)，有C=20×106≤3×106×log2(1+SNR)即log2(1+SNR)≥6.67，解得SNR≥1013.23假设某数字系统接收到的信号值是-151dBW，接收系统的有效噪声温度是1500K。对于一个传输速率为2400bps的链路，其Eb/N0是多少？解答：Sdbw=-151dB，T=1500K，R=2400bps，则Eb/N0=Sdbw-10lgR+228.6dbW-10lgT=-151-10lg2400+228.6-10lg1500=-151-33.8+228.6-31.8=12dB第四章作业4.13假设发射器产生的功率为50W。a.请写出以dBm和dBW为单位的发射功率。b.如果将发射器的功率应用到单位增益天线，且载波为900MHz，那么在自由空间距离为100m的地方接收到的功率为多少dBm？c.如果其他条件不变，距离变为10千米，那么接收到的功率又是多少dBm？d.现在假设接收天线的增益为2，重复〔c〕。解答：a.10log〔50〕＝17dBW；10log〔50×1000〕＝47dBmb.发射器和接收器都使用单位增益天线，即G＝1，则LdB＝20log(900×106)+20log100-147.56dB=71.52dBW距离100m的地方接收功率为17dBW-71.52dBW＝-54.52dBW＝–24.52dBmc.距离变为10千米，则LdB＝20log〔900×106〕+20log〔10×103〕–147.56dB＝111.52dBW距离10千米的地方接收功率为17dBW-111.52dBW＝-94.52dBW＝-64.52dBmd.接收天线增益为2，则LdB＝10log(Pt/Pr)＝20log(4πfd/2c)＝20log(f)＋20log(d)－150.57dB＝179.08dB+80dB－150.57dB＝108.51dBW距离10千米的地方接收功率为17dBW-108.51dBW=-91.51dBW＝–61.51dBm4.14某微波发射器的输出功率为0.1W，频率为2GHz。假设这个发射器用于某微波通信系统中，在该系统中发射天线与接收天线都是抛物反射面天线。直径为1.2m。a.两个天线的增益分别是多少分贝？b.考虑到天线增益，发送信号的有效发射功率是多少？c.如果接收天线的位置在距发射天线24千米处，且通过自由空间传输，那么在接收天线周围的有效信号功率是多少dBm？解答a.天线直径为1.2m，面积Ae＝0.56πr2＝0.56×3.14×0.36＝0.633m2天线增益GdB＝10log(4πf2Ae/c2)＝10log(4πAe)＋20log(f)－20log(c)＝10log(4×3.14×0.633)＋20log(2×109)－20log(3×108)＝9dB＋186dB－169.54dB＝25.46dBb.发射器的输出功率0.1W，即－10dBW，并由(a)知GdB＝25.46dB，求得