数据通信与网络重点总结 期中考试试卷
一 (10分) 画出通信系统的基本组成框图，并说明每一部分的功能。 通信系统的基本组成如图1所示：
图1 通信系统的基本组成
其中，信息源和受信者分别是信息的发送者和接收者，变换器是将信息源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号，反变换器则是将从信道上接收的信号变换成受信者可以接收的信息，信道是信号传输的载体，在信号传输过程中，噪声将对信号产生干扰。
二 (20分) 写出香农信道容量公式，说明它的物理意义及其对通信系统开发的指导意义。
假设在带宽为3100 Hz、信噪比 为30 dB的语音信道上，通过Modem传输数字数据，那么在该语音线路上，理论上所能达到的最大数据传输速率是多少？ C = Wlb (b/s)
香农信道容量公式（香农定理）给出了在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中可达到的最大传输速率的极限值。 香农信道容量公式对通信系统开发的指导意义包括：
（1）任何一个信道都有它的容量。香农证明了，如果在信道上的实际信息速率R小于无差错容量C，那么在理论上都有可能用适当的信号编码方法通过信道实现无差错传输。
（2）对于给定的噪声电平，要提高数据传输速率可以通过增大信号强度或带宽来实现。 （3）信道容量或信道最大数据传输速率C与带宽W和信噪比 有关。 30=10lg1000 根据香农定理：
C= Wlb (b/s) = 3100 * lb（1+1000）=30.9kbps
三 (10分) 分别用曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出01001011的波形图。 四 (10分) 分析ATM交换的原理，简要说明ATM信元格式特点。
ATM采用步异步传输模式。在这一模式中，ATM交换以固定大小的信元进行信息交换。ATM信元是固定长度的分组，共有53字节，前面的5字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以，ATM进行数据传输时造成的时延小，实时性比较好，交换速率大大高于X.25、帧中继等传统的数据网。 五 (15分) 常见的光交换有几种方式？各有何优缺点？
光交换技术可分成光的电路光交换(光路交换)和分组光交换两大类。
电路光交换方式采用OADM、OXC等光器件设置光通路，在中间节点不需要使用光缓存，其交换方式与传统的电路交换技术相类似，目前光的电路光交换研究已经较为成熟。
分组光交换系统按照对控制包头处理以及交换粒度的不同可分为：光分组交换(OPS)、光突发交换(OBS)和光标记分组交换(OMPLS)。分组光交换与光电路交换相比，有着很高的资源利用率和很强的适应突发数据的能力。 六 (15分)若P = 110011，而M = 11100011，计算CRC。 由于模式P=110011，共6bit，所以FCS R=5bit，所以要在信息码字后补5个0，变为1110001100000。用1110001100000除以110011，余数为11010，即为所求的冗余位。
因此发送出去的CRC码字为原始码字11100011末尾加上冗余位11010，即 1110001111010。 七 (10分) 试比较几种共享信道方法的特点。
受控多点接入主要采用轮询的方式，在线路上有一个轮询帧，各站有数据时才发送，在网络通信量比较小时，工作效率较低。
ALOHA方式采用随机接入技术，是一种完全随机式分布控制的媒质接入方式，哪一个节点想发送帧就发送，而不管
其他节点和信道的状况，当发生数据碰撞时就要重新发送。
CSMA也是采用的随机接入技术，它的基本原理是：任一个网络节点在它有帧欲发送之前，先监测一下广播信道中是否存在别的节点正在发送帧的载波信号。如果监测到这种信号，说明信道正忙，否则信道是空闲的。然后，根据预定的控制策略来决定是否发送数据。
令牌传递接入适用于环形网络，它有一个令牌在换上传递，令牌的忙或闲状态代表信道是否空闲以供节点站接入使用。闲令牌到达某一个站，相当于把信道的使用权轮给了该节点站。 八 (10分) CSMA/CD的工作过程包括那些步骤。 CSMA/CD的工作过程包括以下步骤： 第1步：新帧进入缓冲器，等待发送；
第2步：监测信道。若信道空闲，启动发送帧，发完返回第1步；否则，若信道忙碌，继续； 第3步：转至第2步。 第一章
1、什么是网络协议？为什么需要网络体系结构？ 通信包含哪些内容，如何传送这些内容以及什么时候进行通信等事项，都必须符合通信双方实体都可以接受的规则或约定。这些规则或约定就是协议(protocol)。
相互通信的两台计算机之间必须进行高度协调一致的合作，而这种协调与合作的逻辑实现不是由单一的模块来完成的，而是被分解为多个子任务，然后通过分别实现各个子任务来最终实现整个任务的完成。处置现代网络各种复杂功能的最有效手段是按照层次体系结构来组织它们，在这一层次体系结构中，一个层次的服务是在相邻下层提供服务的基础之上实现的。通过这一网络协议体系结构，有利于提高各个层次功能的相对独立性和兼容性。 2、比较TCP/IP协议集和ISO/OSI参考模型各层的功能，调制解调属于哪一层次？ 1）、TCP/IP协议集由以下5个相对独立的层次构成：物理层、 网络访问层、网际互连层、 传输层和 应用层。 2）、OSI参考模型由7个层次构成：
(1) 物理层 涉及在物理媒质上非结构化比特流的传输，处置访问物理媒质的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
(2) 数据链路层 使经过物理链路的信息可靠传输，用必要的同步信号、差错控制和流量控制发送数据(帧)。 (3) 网络层 为上面的各个层次提供对数据传输和用于连接系统的交换技术的独立性，负责建立、管理和终止连接。 (4) 传输层 在端点之间提供可靠、透明的数据传输，提供端点的差错恢复和流量控制。
(5) 会话层 为应用程序之间的通信提供了控制结构，建立、管理和终止应用程序之间的连接(会话)。 (6) 表示层 为各个应用进程提供在数据表示差异上的独立性。
(7) 应用层 提供对应用OSI环境的访问，还提供各种分布式的信息服务。 TCP/IP协议集和OSI参考模型的对应关系如图1.2所示。
图1.2 TCP/IP协议集和OSI参考模型的对应关系
3）、调制解调属于物理层。 第二章 数据通信技术基础
1、常见的传输媒质有哪几类？主要用途是什么？
传输媒质一般分为两大类：有线传输媒质和无线传输媒质。 常见的有线传输媒质包括：（1）双绞线：是最常见的、最经济的传输媒质，主要用于电话网络和建筑物内的通信线路；（2）同轴电缆：主要应用于电视转播、长途电话传输、近距离的计算机系统连接、局域网等；（3）光纤：主要用在长途电信中；
常见的无线传输媒质有：微波、无线电、红外线和毫米波和激光等。主要应用在短波通信、微波通信、卫星通信和移动通信等领域中。
2、无线电通信频率范围是多少？无线电广播频谱和微波频谱各是多少？ 无线电通信频率范围为3KHz～300GHz，无线电广播频谱为30 MHz～1 GHz，微波频谱为2～40 GHz。 3、什么是基带信号？什么是频带信号？基带传输和频带传输的主要区别是什么？
未经频率变换处理(即调制)的原始数据信号叫做基带信号(即高限频率和低限频率之比远大于1的信号)；将基带信号通过某种频率变换(例如调制)后得到的信号叫做频带信号。基带传输不需要调制解调，传输距离短；频带传输设备更复杂，但传输距离更长。
4、简述帧中继协议与X.25协议的异同点。
（1）帧中继着眼与数据的快速传输，最大程度地提高网络吞吐量；X.25则强调网络内数据传输的可靠性。
（2）帧中继只有物理层和数据链路层，省去了X.25的分组层，把分组层的一些功能取消或削弱后合并在数据链路层。 （3）帧中继只在源端点DTE和终端点DTE之间进行确认和重发，在网络接口及网内节点间检错，有错就将其抛弃；X.25在分组层对报文进行分组和重组以及节点间都由确认重发。
（4）帧中继没有提供透明的、对每条虚电路都实行的流量控制机制；X.25在数据链路层和分组层都设置了流量控制机制。
（5）帧中继和X.25都是点对点的交换网络，在DTE和DCE间单一的物理链路上复用多条逻辑信道（即虚电路）。 第三章 数据链路控制
1、简述下列术语的基本概念：差错控制、差错检测、流量控制、帧同步、ARQ ①差错控制是指当传输系统中，用于检测和校正帧传输过程中出现差错的机制。 ②在传输系统中，差错总会存在，它可能会导致传输的帧中有一个或多个比特被改变，这是就要采取差错检测技术。 ③流量控制是用于确保发送实体发送的不会超出接收实体接收数据能力的一种技术。
④在数据通信系统中，数据以数据块的形式发送，这些数据块简称为帧。每个帧的开始和结束必须可以辨别，以便系统可以同步检测。这称为帧同步。
⑤ARQ为自动重发请求，它所起的作用就是使不可靠的数据链路变得可靠。 第四章 多路复用与信道共享技术
1多路复用技术的理论依据是什么?常用的多路复用技术是如何实现多路信号的有效分割？
信道多路复用的理论依据是信号分割原理。实现信号分割是基于信号之间的差别，这种差别可以在信号的频率参量、时间参量以及码型结构上反映出来。从实现方式上来讲，目前多路复用的主要方式有：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用和空分复用等几种。
2、试写出下列英文缩写的全文，并进行简单地解释。FDM、TDM、STDM、WDM、DWDM、CDMA、SONET、SDH、STM-1、DTE、DCE、EIA、ITU-T、ISO
①FDM：Frequency Division Multiplexing ，频分多路复用是指按照频率参量的差别来分割信号的复用方法；②TDM：Time Division Multiplexing ，时分多路复用是指按照时间参量的差别来分隔信号的复用方法；③STDM：Statistic Time-Division Multiplexing ，传统的TDM(同步时分多路复用)系统中，以固定分配时隙的方式对来自多个设备的数据流进行组合，然后在单一的公用信道上传输，而统计时分复用则采用按需分配时隙的技术，即动态地分配所需时隙，以避免每帧中出现空闲时隙的现象；④WDM：Wavelength Division Multiplexing ，波分复用是将多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端复合一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；⑤DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing ，密集波分复用；⑥CDMA：Code Division Multiple Access ，码分多址接入是指用不同的码型来分隔信号的复用方法；⑦SONET：Synchronous Optical Network ，同步光纤网络最早由美国提出，它定义了光纤传输系统同步传输的线路速率等级结构；⑧SDH：Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系，国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制；
STM-1：Synchronous Transmission Module level one，SDH中的基本传输模块，传输速率为155.52Mbps；⑨DTE：Data Terminal Equipment，数据终端设备；⑩DCE：Data Communications Equipment，数据通信设备；⑾EIA：Electronic Industries Association，美国电子工业协会；
ITU-T：International Telecommunication Union for Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门；⑿ISO：International Organization for Standardization，国际标准化组织。 第五章 局域网
数据通信与网络重点总结
