计算机网络 第七章 物理层(习题)

发布时间:2023年12月24日

第 7 章 物理层

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7-1 填空题

  1. 数据分为( 数字数据 )和( 模拟数据 ),信号分为( 数字信号 )和( 模拟信号 )。

  2. 信号要在( 信道 )中传递。

  3. 将数字信号转换成模拟信号,最基本的 3 种方式是( 幅移键控 ASK )、(频移键控FSK )和( 相移键控 PSK )。

  4. 根据所传输的信号不同,数据传输可以分为( 基带传输 )和( 宽带传输 )。

  5. 对于模拟信号,采用的复用技术是( 频分复用 );对于数字信号,采用的复用技术是(时分复用 )。

  6. 常见的有线传输介质有( 同轴电缆 )、( 双绞线 )和( 光纤 )。

  7. 物理层标准定义了通信接口的(机械特性)、(电气特性 )、( 功能特性 )和(规程特性 )特性。

  8. 在信道上传递的信号可以分为基带信号和( 宽带信号 )。

  9. 在 FDM 和 TDM 中,( FDM )技术可以使多个用户在同样的时间占用不同的带宽资源,( TDM )技术可以使多个用户在不同的时间占用所有的带宽资源。

  10. 数据通信系统由三部分组成,分别是( 源系统 )、( 传输系统 )和( 目的系统 )。

7-2 选择题

  1. ( A )是距离传输介质最近的层。
    A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.运输层

  2. 物理层关心物理介质上( D )的传输。
    A.程序 B.对话 C.协议 D.比特

  3. 在( C )传输中,比特是同时发送,在独立的线路上传输的。
    A.异步串行 B.同步串行 C.并行 D.A 和 B

  4. 如果一个信号的带宽是 5kHz,而其最低频分量是 52kHz,那么其最高频分量频率为( D )。
    A.5kHz B.5kHz C.47kHz D.57kHz

  5. 在数据传输中,数据只能沿一个方向传递,这种方式称为( A )。
    A.单工传输 B.全双工传输 C.半双工传输 D.都不对

  6. 在( D )传输中,比特是依次通过一条线路传输的。
    A.异步串行 B.同步串行 C.并行 D.A 和 B

  7. 多路信号共用一条链路的技术称为( A )。
    A.复用 B.调制 C.解调 D.PCM

  8. PCM 是 ( D )转换的例子。
    A.数字-数字 B.数字-模拟
    C.模拟-模拟 D.模拟-数字

  9. AM 和 FM 是( C )转换的例子。
    A. 数字-数字 B.数字-模拟
    C. 模拟-模拟 D.模拟-数字

  10. 如果一个 PCM 编码信号的最大值是 31 而最小值是-31,那么这种编码使用几个二进制位 ? ( C )
    A.4 B.5 C.6 D.7

  11. ( B )的功能是通过网络发送或接收数字或模拟信号。
    A. 数据终端设备 B. 数据电路终端设备
    C.数字终端编码器 D.数字传输设备

  12. 哪种复用技术传输模拟信号?( A )
    A. 频分复用 B.同步时分复用
    C.异步时分复用 D.B 和 C

  13. 哪种复用技术传输数字信号?( D )
    A. 频分复用 B.同步时分复用
    C.异步时分复用 D.B 和 C

  14. 调制解调器是一个典型的( B )设备。
    A. DTE B. DCE C. TDE D.CDE

  15. EIA-232 定义了 DTE-DCE 接口的( D )特性。
    A.机械 B.电气 C.功能 D.全部

  16. EIA-232 标准中多数针用于( A )目的。
    A. 控制 B.定时 C.数据 D.测试

  17. EIA-232 标准规定 0 必须是( D )。
    A.大于-15V B.小于-15V
    C.-15~-3V 之间 D.3~15V 之间

  18. EIA-232 标准接口有( C )针。
    A.20 B.24 C.25 D.30

  19. EIA-232 标准中第( A )针用来发送数据。
    A.2 B.3 C.4 D.全部

  20. EIA-232 标准中数据针上?12V 意味着( A )。
    A.1 B.0 C.未选定 D.0 或 1

7-3 判断题

  1. 模拟是指离散的量、数字是指连续的量。×

  2. 模拟信号和数字信号之间可以相互转换。√

  3. 波特率是指每秒能够传输的比特数。×

  4. 如果信号码元共有 4 种变化,那么比特率是波特率的 4 倍。×

  5. 物理层主要是指传输介质。×

  6. 与串行传输相比,并行传输更适合远距离传输。×

  7. 波分复用实际上是光波的时分复用。×

7-4 简答题

  1. 简述信息、数据和信号 3 者之间的关系。
    答:
    ? ?? ?信息是以声音、语言、文字、图像、动画、气味等方式所表示的实际内容。信息在计算机中存储或者在网络中传递时,需要首先被编码成数据。数据分为模拟数据和数字数据。计算机处理的数据 0, 1 就是数字数据典型的例子。0、1 不能直接在通信介质上传递,因为通信介质只能接收电磁信号的形式,因此数据需要用信号表示才能在通信介质上传递。

  2. 什么是 DTE?什么是 DCE?两者有什么区别和联系?
    答:
    ? ?? ?DTE 称为数据终端设备(Data Terminal Equipment, DTE)。DTE 是产生、接收和处理二进制数字数据的设备。DTE 最典型的代表是计算机。
    ? ?? ?DCE 称为数据电路终端设备(Data Circuit Terminal Equipment, DCE)。DCE 主要功能是进行信号转换。
    ? ?? ?DTE 具有一定的通信处理能力,但当它所产生的数字信号不能直接被通信网络传送时,就需要在 DTE 和通信网络之间加一个中间设备,这个设备就是 DCE,DCE 完成信号转换的工作,使得 DTE 发出的信号被转换后能够在通信网络中传递,到达对端 DCE 时,进行逆转换,将 DTE 发出的信号还原,交给对端的 DTE。

  3. 简述幅移键控、频移键控、相移键控各自的特点。
    答:
    ? ?? ?幅移键控:在幅移键控中,正弦载波幅度随调制信号变化。
    ? ?? ?频移键控:频移键控中,正弦载波的瞬时频率随调制信号的瞬时值变化。
    ? ?? ?相移键控:相移键控中,正弦载波的瞬时相位随调制信号变化。

  4. 简述脉码调制(PCM)的作用和工作过程。
    答:
    ? ?? ?脉码调制(PCM)用来将模拟信号转换为数字信号,使其能够在数字网络中传递。
    ? ?? ?PCM 由 4 个过程组成:采样、量化、二进制编码、数字-数字编码。

  5. 画出 01101100 的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
    答:
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  6. 简述异步传输和同步传输各自的特点。
    答:
    ? ?? ?异步传输:在异步传输中,传输的单位是字节。每个字节的前面有开始位,后面有停止位。在异步传输中,对于一个字节内部的每个比特,接收方和发送方要保持同步;而在字节和字节之间是异步的,接收到起始位后,接收方就开始重新同步。异步传输中每个字节都要附加开始位和停止位,字节和字节之间间隙不定,所以速度较慢,适合于低速通信。
    ? ?? ?同步传输:在同步传输中,传输的单位称为帧。一个帧可以包含多个字节,字节和字节之间没有间隙,收发双方传递的就是不间断的 0, 1 比特流。在每一帧的首尾会有特殊的比特组合作为标志(如 01111110),表示帧的开始和结束。开始标志不仅能够通知接收方帧已到达,它同时还能让接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致,使收发双方进入同步。

  7. 什么是单工、半双工和全双工?
    答:
    ? ?? ?单工传输是指消息只能单方向传输的工作方式,也称为单工通信。
    ? ?? ?半双工可以进行双向通信,但任一时刻,数据只能有一个方向上的传输存在,称为半双工传输。
    ? ?? ?全双工在任一时间可以同时接受和发送信息,实现双向通信,通信的双方可以同时发送和接受信息。

  8. 简述物理层的功能和 4 个特性。
    答:
    ? ?? ?(1)机械特性。物理层要定义接口的形状、尺寸、插头的针和插座孔的数量,以及针的排列方式等。
    ? ?? ?(2)电气特性。传输介质上不可能传递数字 0、1,传输介质只能传输电磁信号,所以物理层必须定义用什么样的信号表示 1,什么样的信号表示 0,每个比特占用多长时间等。
    ? ?? ?(3)功能特性。接口上会连接多根导线,有的导线用来传输数据信号,有的导线用来传输控制信号,物理层需要定义每根导线的功能,以及导线上出现某个特定信号的含义。
    ? ?? ?(4)规程特性。发送 0、1 串时需要有工作流程,物理层需要定义数据传输的操作过程,也就是在完成通信的过程中各线路上的动作规则或动作序列。

  9. 信号 y = A sin(wt + a)中,振幅、频率、相位分别由哪个参量决定?试画出两种不同频率
    的信号。
    答:
    ? ?? ?信号 y = A sin(wt + a)中,振幅、频率、相位分别由 A,w,a 决定。
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  10. 共有四个站进行码分多址 CDMA 通信。四个站的码片序列为:
    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)
    现收到这样的码序列:(-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?
    答:
    ? ?? ?A、B、C、D 四个站点分别与(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)计算格式化内积,结果分别为 1,-1,0,1。
    ? ?? ?因此,A、B、D 三个站点发送了数据,数据分别为 1,0,1。C 没有发送数据

  11. 如下图所示,主机 A 和主机 B 通过 Modem 接入电话网络进行通信。
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    ? ?? ?用户的接入电话线传输模拟信号,而在电话系统内部则采用数字信号传输,请简要回答数据从主机 A 发送到主机 B,要使用哪些信号转换技术和复用技术?
    答:电话网络示意图如下所示。
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    ? ?? ?主机 A 和主机 B 的通信过程如下:
    ? ?? ?(1)主机 A 生成数字信号,通过 RS232 接口传递给调制解调器 A。
    ? ?? ?(2)数字信号要转换成模拟信号才能进入电话网络,调制解调器可以采用幅移键控、频移键控、相移键控技术进行转换,但在实际应用中,更多地采用正交调制 QAM 的方式来提高转换效率。
    ? ?? ?(2)经过调制解调器的调制,模拟信号进入电话网络,进入本地交换机。本地电话交换机会同时为多个用户服务,接收多路模拟信号。本地交换机将多路模拟信号向上传递时,会使用频分复用技术,将多路模拟信号在一条上行线路上传递。
    ? ?? ?(3)本地电话交换机将复用模拟信号传递给上一级交换机(干线交换机),干线交换机之间的线路为数字信号,因此干线交换机会将本地交换机传来模拟信号采用 PCM 转换为数字信号,传递给对端干线交换机。一个干线交换机会连接多个本地交换机,一个本地交换机的模拟信号会被转换为一路数字信号,因此会有多路数字信号在干线上传递,此时在干线上会采用时分复用技术。
    ? ?? ?(4)数字信号到达对端干线交换机,干线交换机通过时分复用,还原得到相应的数字信号,再采用 PCM 的逆过程,还原得到相应的模拟信号,将模拟信号交给本地交换机
    ? ?? ?(5)本地交换机收到模拟信号,进行频分复用的逆过程,将用户数据的模拟信号还原出来,交给调制解调器
    ? ?? ?(6)调制解调器收到模拟信号,通过解调,将模拟信号还原为数字信号,发送给主机 B。

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