通信网络基础-(李建东-盛敏-)课后习题答案

通信网络基础-（李建东-盛敏-）

课后习题答案

LT

1.1答:通信网络由子网和终端构成（物理传输链路和链路的汇聚点），常用的通信网络有ATM网络，X.25分组数据网络，PSTN,ISDN,

移动通信网等。

1.2答：通信链路包括接入链路和网络链路.

接入链路有：（1）Modem链路，利用PSTN电话线路，在用户和网络侧分别添加Modem设备来实现数据传输，速率为3（）0b/s

和56kb/s；（2）xDSL链路，通过数字技术，对PSTN端局到用户终端之间的用户线路进行改造而成的数字用户线DSL,x表示

不同的传输方案；（3）ISDN,利用PSTN实现数据传输，提供两个基本信道：B信道（64kb/s）,D信道（16kb/s或64kb/s）；（4）

数字蜂窝移动通信链路，十几kb/s〜2Mb/s；（5）以太网，双绞线峰值速率10Mb/s,lOOMb/s。

网络链路有：（1）X.25提供48kb/s,56kb/s或64kb/s的传输速率，采用分组交换，以虚电路形式向用户提供传输链路；（2）

帧中继，吞吐量大，速率为64kb/s,2.048Mb/s；（3）SDH（同步数字系列），具有标准化的结构等级STM-N；（4）光波分复用WDM,

在一根光纤中能同时传输多个波长的光信号。

1.3答：分组交换网中，将消息分成许多较短的，格式化的分组进行传输和交换，每一个分组由若干比特组成一个比特串，每个分组

都包括一个附加的分组头，分组头指明该分组的目的节点及其它网络控制信息。每个网络节点采用存储转发的方式来实现分组的

交换。

1.4答：虚电路是分组传输中两种基本的选择路由的方式之一。在一个会话过程开始时，确定一条源节点到目的节点的逻辑通路，在

实际分组传输时才占用物理链路，无分组传输时不占用物理链路，此时物理链路可用于其它用户分组的传输.会话过程中的所有

分组都沿此逻辑通道进行。而传统电话交换网PSTN中物理链路始终存在，无论有无数据传输。

1.5答：差别：ATM信元采用全网统一的固定长度的信元进行传输和交换，长度和格式固定，可用硬件电路处理，缩短了处理时间。

为支持不同类型的业务，ATM网络提供四种类别的服务：A,B,C,D类，采用五种适配方法：AAL1〜AAL5,形成协议数据单元CS-PDU,

再将CS-PDU分成信元，再传输。

1.7答：0SI模型七个层次为：应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，数据链路层，物理层。TCP/IP五个相对独立的层次为：

应用层，运输层，互联网层，网络接入层，物理层。

它们的对应关系如下：

i.io解：x"）=2cos（2m+丫）

yV（l）=2cos（2i+K）=2cos/

x(l)20

p1/21/2

£[X(1)]=；X2+；XO=1

X(q)=X(l)=2cos(2乃+丫)=2cosY

£[X(ZJX(G)]=£[^(0)^(1)]=E[2cosY・2cosy]=4E[COS2Y]

=4「2x1+()2xJ_]=2

I22

1.11解：mx(1)=E[X«)]=J"/cos(wJ+6)・f(0}d0="cos(w/+。卜。=0

Rx(f,t+r)=E\x(t}x(t+r)]=jicos(w/+6>4cos[w(,Q+7)+外/(。卜。

=A—[cos(2wZ+WCT+2。)+coswr\—d0=coswr

52cc212c

4M]=/?x(0)哼<+8

显然，X1）的均值为常数，相关函数仅与时差r有关，且为二阶矩过程，所以该随机过程是广义平稳的。

“IT

(%(/))=l.i.m—[Acos(w/+6)dt=l.i.m——|(c(oswtcos0-sinwtsin3)dt

\'〃T-oo2TJ”z*T827J"'cc

.rT,JcossinwT八

=l,.•i.m——Acos0\coswtat=Li.m------------------=0

J-r°ttbWT

tts2Tc

42M

+r))=lT.i上.m方Lcos(wj+e)cos[吗(f+7)+0.

TT

=Li.m——I[cos(2vv./+WT+26)coswr}dt

TT847*J"LcCc

=—A2coswr

2c

故X（f）的均值和相关函数都具有各态历经性，X（。是各态历经过程。

1.12解：定义：称计数过程｛N«）,f20｝是参数为>0）的Poisson过程，如果:

（1）N（0）=0；（2）｛N（f）"20｝是平稳的独立增量过程;

（3）V/>0,N（f）服从参数为力的Poisson分布,

P(N(f)=k)="e"

4=0,1,2,…

K.

(Xt)k、>(Xt、T

ke“=Xt-e-t/____\

k=ok!k=\k\㈠

—Xt•e-入亡•eM=Xtt>0

Q)=oLvQ)]=EV

DLG)I

[(d[(xo)()]t(xo)]to]

EN『=ENtNt-1+Nt=ENtNtT+ENt

,C)

=~k•7-1/e-xt+At2•e-u-(、+At

浮x-1<]~/\4-21

()()"=2

=ht2e-"e；、叶Xt=2+九七

.•.DG)=3、+At-Oit)=At

N

R妨&)=f[/vG)/V(t)]=A(N(s)-N(0)GvG)一N(s)+N(s)]

N""(AC]

=EDVGMGVQ)-N(s)1+oDv(s)]+SDVG®2

=>S(A1-九s)+九S+入2s2

=Nst+｝s=Qst+九minG,t)

/.RG,t)=入2st+Xmin(s,t)

N

1.13解：由2。)是强度为入的poisson过程及题设知，Mt)，N())和以①N。｝是一零初值的平稳的独立增量过程。

又Vt〉o,

P(Y(t)=k)=£P(N(t)=MYG)=[NG)=Z)

w的e-UCkpk(1-p)-k=('Pt)kyk((—p小

十T()]CT'i!

入「PL_入ptke-k=0,1,2-

m=oM=内

即Vt>0,yQ)A7l(%冗)，故>o｝是强度为pX的poisson过程。

P(Z(t)=k)=£P(N(t)=z)Az(t)=勺N(t)=/)

小)…()——c；£，pt)-k

=“e'uCk'l-p'kpi-k=e-u(])।

Lk))1()(T^)T--

X\-ptkVXptmX\一Dtk/、

e-u乙=ye-Mi-p)tk=0,1,2…

k\nml

即Vt〉0,Z(t)A7lQ(l—p)t),故[At),t>0)是叙为(1-ph的poisson过程。

1.14解：P(N(/)=。=A=0,1,2,…

九二3

（i）PGV（4）=0）=e-叫=e-12

1=4

,〃=1,2,•一｝是其到达时间序列，则T0=1,2,…）服

（2）定理:设RG）JN。｝是参数为入6＞o）的Poisson分布,

从「分布，即T的概率密度函数为:

n

(XJi

\n—1)!z>0

t<Q

f(/)=3e-3，=九e-儿

F0=LXe-^dx一J'e一航r>0

Io

T1TOo

FG)|=1—e-3rf>0

*l%=3

1.15解：知道过程现在的条件下，其“将来”的分布不依赖于“过去”。

状态转移图如下：

1＞当甲有一个球时，状态转移图如下:

2/5

2＞当甲有两个球时，状态转移图如下：

1/2

c

_3/4_（1/4_

Q1/4

1/4。3/4

3＞当甲有三个球时，状态转移图如下：

4Q419

_14/91/9

1/9

4/91

一步转移概率矩阵如下:

'0100、

1/94/94/90

04/94/91/9

I1

0010

4＞当甲有四个球时，状态转移图如下;

1/2

3/41/4

V4

4。Q0

1/43/4

5＞当甲有五个球时，状态转移图如下：

3/5

70

1.16解：Prim—Dijkstra：

2.1答：有三种，分别是面向字符，面向比特，采用长度计数的组帧技术，其中采用长度计数的组帧方式开销最小。

2.2答：接收字符串为：COCO103687DBDCDBDCDCDDDBDDCO7C8DDCDBDCCO

恢复为：第一帧：空.第二帧：7c8DDCCO

2.3答：插入后：011011111000111110101011111011111001111010

恢复：01111110intioiioontiiooitmomuoiioo01111110

FlagFlag

Ionine

2.4答：在接收端，收到015后，如果下一位是“0”，就将该“0”删去，如果

是“1”，就表示一帧结束。按此规则:

on011111-0minomitoioiiiiuo

015015Flag

2.5答:

ssscccc校验规则

1231234

1001011c=s㊉s㊉s

1123

0101101

c=s㊉s

223

0011110

c=s㊉S

1100110313

1010101c=s㊉s

412

1111000

0000000

0110011

该码的最小距离为4。

26解.04s(D)=Da+。+1)=Di+Di+04=。3+Di+O+J+D3

03

DA+D2+D+107+0。6+£)5+。4+0。3

Di+0。6+。5+£)4+Di

D4s(。)

余数为

()()「。"牛1IDi+L।

D=Remainder]g\D)

I=Remainder\—

2.7证明：（1）已知1I四

一个任意的数据多项式s?SDK-\+SDK-2++SD\+SSDi

K-lK-2io

1=0

「&））.DL~\K-'SiDi-DL

=0

c口皿出叫=

Remainder+~g^

其CRC多项式

Di+L

圮SSC（i）（D）

=Remainder£

，河」Jo

i=0

()()o00()记()()

(2)将CiD=CiOLT+・・・+CiD+Ci的到CD=SCi。中，得

LT10j

()另[()()()]1=0

cWSCiDL-\+---+CiD+Ci

10

•rCG)DL-1,¥1^CODL-2H---F包$C(i)0+通甘)

iL-]十J'£-2

i=0i=o

又有c(o)=CDL-I4-CDI-2H--1-CD+C

L-\L-210

对应可得C=2sCG)0<j<L

JiJ

i=0

在这种情况下，由于时延的影响，分组B出错却导致分组C重发，最终分组B丢失。

2.9证：根据停等式ARQ协议，当序号采用模2表示时仍可正常运行。描述如

下:

发端A：(1)置SN=0;(2)若从高层接收到一个分组，则将SN指配给该分组，若没有分组则等待；(3)将第SN个分组装入物

理帧中发送给接收节点B；(4)若从B接收到RNXSN,则将SN模2加1,返回(2),若在规定时间内，并未收到B

的RNKSN的应答，则返回(3).

收端B：(1)置RN=0；(2)无论何时从A端收到一个SN=RN的分组，将该分组传送给高层，并将RN模2加1；(3)在接收到分

组的规定有限时长内将RN放入一帧的RN域发送给A,返回(2)«

2.10解：设任意一个分组平均需要发送N次才能成功，而一个分组发送i次成功

的概率为P(1-P)T,从而有

N立ipG-p)=_L

tP

1=P

成功发送一个分组所需要的时间为NT故入

•max而T~

2.11与课本上图2—11的a,c图基本相同，只需将A,B名字交换。

3200128

2.13答：T==0.05ST==0.002sT=0.015s

P64x103ACK64x103

820

⑴T+T+TX2=1S个

PACK

820

⑵（T+T+t）x2=6ll9个

PACK

（3）当节点连续发送时，可以发送的帧最多

820

a-=16400W0.082s后可收到应答;

820

b.嬴-769帧0.134s后可收到应答。

2.14答：停等式ARQu=1-P

max1+2a

返回n—ARQ

I尸>

unG)Xn-(12a)

-.-/+

选择重传ARQn<（1+2a）

1（、r、

W+20j

「1-P8>（l+2a）^Pa<,

（）

ARPANETARQU」8l-P（）才

8<l+2a即a>

l（l+2a）

2

T

这里a=尸，所以“与误帧率及信道传播时延与数据帧的传输时延的比值

有关。

n>（1+2a）U=1「U-1-Pi-p

当时'E与TrWr均小于；

〃（

n<（l+2a）।°<（1-P）<n（l-P）

当时，

FT2ai+2aXl+（n-l）P）l+2a

所以，当”和8均大于l+2a时，选择重传式ARQ和ARPANETARQ链路

利用率都最高，当n>8时选择重传式ARQ链路利用率高，当n<8时，

ARPANETARQ链路利用率氤

2.18答（D在没有发生任何差错的情况下如下图所示:

在各种可能的差错下:

可见，不论发生哪一种差错，每个节点最终都会认为链路处于DOWN状态。

(2)有两种可能情况

2.19答⑴

(2)

故障1X上故障1X[DO・故障[X]|IDO•

2.20解：假定有n个节点交换机，在题中所给的条件下，传输一个分组(从

源端到目的端)需要(n-l)T秒，传输两个分组需要(n+l)T秒，如此类推，传输m个分组需要(n-l+2(m-l))T秒，

速率为m/(n-l+2(m-l))T渚m»n,可以认为分组交付给目的地的速率最快为1/2T分组/秒。

2.21答：⑴采用收数据一转发一发确认的机制，假定B做完第二件事即转发后出现故障，则A由于没有收到B发回的确认，在定时

器溢出后将重发上一分组，B将这个分组作为新分组转发给C,但C已在B出故障那次收到了该分组。因此，造成C接收重复分组。

(2)采用收数据一发确认一转发的机制，假定B做完第二件事即发确认后出现故障，贝!IB不会向C转发该分组。而实际上A又收到

了B发回的确认，所以A继续发送下一分组。由此造成C丢失B故障前的那个分组。

只有采用端到端的发确认消息的方法，在AC之间建立起一对SN.RN(在运输层，参看课本P77),才能保证在任何情况下数据都能

从A经B正确无误地交付到Co在第一种情况下，即使A重发B故障前那一分组，C收到后也能根据AC之间的SN.RN辨认出这一

重复分组而将其丢弃。在第二种情况下，只要A没有收到C对B故障前那一分组的确认，就会重复发送这一分组，直到收到C对这

一数据的确认。

2.23解：设窗口为"kb,则吞吐量为

nn

120=

T+2Tn

DP+2x0.128

256

解出窗口为“"58

2.24答：经六次变化后窗口为HKBo

艮

按

长

口

窗

塞

拥

2.26答：在差错控制时，ARQ协议用于保证分组的正确传输，它侧重于分组的

内容；在流控时，ARQ用于减缓网络中分组的发送速度，侧重于网络的状

态。

3.1解：顾客到达率为九=5人/分钟

平均每个顾客的服务时间为T=54(0.5x20+0.5x0)=15分钟

根据little定理，得快餐店内的平均顾客数为N=XT=75人

3.5解(1)①10个相等容量的时分复用系统：

110001。.1505△如/孙

对于一个session而言，平均服务时间为_==_S,分组到达率为大=_=_分组/杪。

g5x1035602

X5/2

在系统中的平均分组数为：N=――^=5_5/2=1

N12

根据little定理，得分组的平均时延为：丁=—=——=—S

Z5/25

NX/5(21]1

=W=

队列中的平均分组数为：Q(J'=对弓飞片？

②统计复用：

110001150

平均服务时间为_=________=_s.分组到达率为1=10x=25分组/秒。

日50x1035060

N=卜=253

T-N1

1——=q

50-25X25

NX110(.(1,1)=1

=W-MT-=25x【

QIV)<2550；2

(2)①时分复用：

11000125025八,□，山

对于分组到达率为250分组/分钟的session,平均服务时间为_=_______=_S,分组到达率为％=_=_分组/秒。

日5x1035606

X25/6N56

N=厂7=5—25/6—7sT—T=2576=5s

*7J25/625

N=人勿=入|7_『x-=

Q『gj百(55)6

1=1000-1s入_50=5分组/秒

对于分组到达率为50分组/分钟的session,平均服务时间为口耳赤"5，分组到达率为防Q。

X5/61N1/56

N=____=LL］八=7-T=--=-----=——S

LT5-b/65X5/625

1

30

②统计复用：

1_10001255_”八加，口

平均服务时间为_一=_s,分组到达率为入=_x5+_x5=25分组/秒。

H50x1035066

入25N1

N=_「=,心,=1T=—

产丁50—25X25

N=入W=入7-1=25x(1—1]J

Ql刃<2550；2

3.13证明：设第i个用户到达系统时，第/个用户正在接收服务，其剩余服务时间为R此时等待队列中有N个用户。

设第k个用户的服务时间为X,用户i的等待时间为：

k

W=R+N个用户的服务时间=R+t1X

iiiik

k=i-Nj

求平均w-=E{R}+E)t1xI=E{R}+*•E{N}

iik

Ik=i-Nj-

令1'-»8,川=limg有

ifco

W=R+X^N=R+'N=R+1九W=R+pW

Q兵QF

w=R

E

在卜』区间平均剩余服务时间为:

R=斗「加1—2

Lo

/\M(t)

1M\t)ZX/J_J1

R—_•____•ii/、__A,X2—_X•

<2tM(t)—22|12

w=幺九上

P

I"2^(1-P)

3.17解：ACE：100个/分ADE：200个/分

BCEF：500个/分BDEF：600个/分

r=Zx=100+200+500+600=1400个/分=—个/秒

3

九二100个/分X=200个/分X=500个/分

ACADBC

九二600个/分九=600个/分九=800个/分

BDCEDE

X=1100个/分

EF

M=(50kb/sx60s)-1000Z?/t=3000个/分

ij

N100_1N=1N11

AC3000-100-29CE419

141

N=_N=_NN=_

AD14BD4BD5

N=ENfJ+_L+U=L748

115419

N1.748个

T=—=•7n---------=0.075s

r少个/秒

3

分组的平均时延：T'=T+2ms=0.077s

(11)11

T=・N++2ms+-N++2ms

CE

、WCE、1^CE7>

+_1+2ms=0.050s

507

T-0.053sT-0.087sT=0.090s

ADEBCEFBDEF

4.1答：固定多址接入协议可以保证每个用户之间的公平性(每个用户都分配了固定的资源)以及数据的平均时延。它适合于恒定比

特流的业务的传输，对于用户数较少且数量大致固定，每个用户业务量较大的情形是一种有效的方法。它对于突发性数据业务的

传输，通常会有较大时延。若已分配固定信道的用户没有通信，那么这些资源就会浪费，若有限的信道资源被分配完毕，那么新

的用户将不能通信。

lOOObits’./

4.4解：每个节点发送数据的速率是：=l()bit/s

100s

1_

纯ALOHA系统最大通过率为—"°/84

2e

有效的信道速率为9600x0.184=1766.4（to/.y）

...NJ766、76（个）

10

1

时隙ALOHA系统的最大通过率为-=6368

有效的信道速率为9600X0.368=3532.8（b〃/s）

N=35328-（个）

10

4.5答：稳定的多址协议是指对于给定到达率，多方协议可以保证每个分组的平均时延是有限的。

伪贝叶斯算法的时隙ALOHA协议对任何九<一的到达率都是稳定的。根据该算法，G（〃）=1,其稳定的最大通过率为］.

ee

4.6答：CSMA协议的基本原理是：节点在发送分组之前先侦听信道，判断是否有用户正在传输，进而确定信道的忙闲状态，然后再

决定分组是否发送。

CSMA是ALOHA协议的改进，它采用了附加的硬件装置，每个节点都能检测到信道上有无分组传输。如果一个节点有分组要传

输，它首先检测信道是否空闲，如果信道有其他分组在传输，则该节点可以等待信道空闲后再传输，这样可以减少要发送的分组

与正在传输分组之间的碰撞，减少发送的盲目性，提高系统利用率。

4.8答：CSMA方法要求收发共享一个信道，时延小。

因为卫星信道的传播时延非常大，因而在不同的监测点上同一信号出现或消失的时刻是不同的。在CSMA协议中，影响系统性能

的最重要的参数是载波检测时延工,因此CSMA不适于卫星信道。

4.9解：由于吞吐量是关于归一化载波侦听时延P的函数，所以只要LAN和MAN有相同的P就会有相同的吞吐量。

一、填空题

1、移动通信方式的种类有集群移动通信、公用移动通信、卫星移动通信、无绳电话和寻呼

系统。

2.在移动通信系统中采用的多址方式主要有FDMA>在MA和CDMA。

3.移动通信网络的服务区域覆盖方式一般分为大区制、小区制和蜂窝式的小区制。

4.根据蜂窝移动通信系统发展的历史、现状和未来趋势，可将其划分为以下三代。第一代模拟移

动通信系统:第二代数字移动通信系统：第三代数字蜂窝式移动通信系统

5.数字蜂窝移动电话系统GSM标准的制定是由移动甦别小组完成的。该小组成立于一L282_年，它要

求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范标准。

6.修富移动通信系统中要由交换网络子系统NSS、无线基站系统BSS和移动台MS等

三大部分组成。

7.移动台有车载式、—手提式、便携式等三种形式。

8.移动电话系统的漫游方式有两种，一是与方式，二是_人工短_方式。

9.CDMA移动通信系统由扩频、址接2一蜂窝组网和颜率再黑等几项技术结合而成。

10.在SIM卡中存储有用户的--密钥——和----个人信息算法。

11.66、空分多址方式是指在卫星上安装一多车天线—覆盖区分别指向地球表面上的不同区

M-o

12.VSAT,意译应是甚小口径天线地球站.

13.通信系统的三大硬件设备是指交换系统、传输系统、终端设备。

14.电信网的拓扑结构主要是星型网、网状网、复合网和蜂窝网。

15.蓝牙技术产生于1994年Ericsson推出了解决无线连接问题的技术开发计划,产生了推

进无线连接与个人连接的想法。

16.“蓝牙”是一种短距离无线通信技术标准的代称,蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线

电空中接口及其控制软件的公开标准。

17.T接线器的作用是完成某HW线上的信号从一个TS到另一个TS的搬移。中要由话音存储器

SM和控制存储器CM组成.

18.S接线器的功能是完成各复用线的冲j_

19.S接线器由电子开关阵列和—控制存储器CM_组成。

20.电话通信网是以交换为基础，以―电话业备为主体的电信网。

二、选择题

1.全分散控制方式的最大特点是取消了（A）o

A、中央处理机B、区域处理机C、功能处理机D、信息处理机

2.程控交换机中，向用户终端提供接口电路，完成用户话务的集中和扩散，以及对用户侧的话路进

行必要控制的模块是（A）

A、用户模块B、中继模块C、信号设备D、数字交

换网络

3.程控交换操作系统中，对系统中出现的软件、硬件故障进行分析，识别故障发生原因和类别,决

定排除故障的方法，使系统恢复正常工作能力的是（C）

A、维护程序B、管理程序C、故障处理程序D、消

息处理程序

4.当A用户正与B用户通话，C用户试图与A用户建立通话连接,此时给A用户一个呼叫等待的指

示，表示另有用户等待与之通话。这种业务是（A）

A、呼叫等待B、三方通话C、转移呼叫D、截接服务

5.数字交换机在表示模拟用户接口电路的功能时,字母“B”表示的是(A）.

A、馈电B、过压保护C、振铃控制D、监视

6.在数字交换中表示模拟用户接口电路的功能时,字母“H”表示的是(C）O

A、馈电B、测试控制C、混合电路D、编译码和滤波

7.模拟交换机在交换网络中传送的是（A)»

A、模拟信号B、数字信号C、增量调制信号D、脉码调制信号

8.数字交换机在交换网络中传送的是（B)O

A、模拟信号B、数字信号C、增量调制信号D、脉码调制信号

9.IP电话业务泛指利用（A）协议,通过IP网络提供或通过电话网络和IP网络共同提供的电

话业务。

A、IP网络B、IPX网络C、通信网络

10.电话网从设备上讲是由交换机、（A）和用户终端设备三部分组成的。

A、传输电路B、用户线C、局间中继电路

1话务量是用来定量地表示电信系统中设备或通道承受的负荷，也用来定量地表示用户对（A）

需求的程度。

A、通信业务B、电话业务C、电信网

2电话网的编号方案规定第一、二位号码（A）为国际长途全自动冠号。

A、00B、01C、10D、11

三、名词解释

1.频分多路复用（F