中科院大学计算机网络习题答案

中国科学院大学计算机网络硕士课程第1单元物理层授课教师：鲁士文授课地点：雁栖湖教学区公布答案时间：20014年9月19日1课程第1次练习题解答1.在截止频率为4000Hz的电话线路上传输二进制信号，并进行以传送1个字符8位组时间长度为周期T（持续时间有限的数据信号）的傅氏分析。假定传输设备完全没有噪声，那么当数据速率等于3200bps时,允许通过的最高次谐波的次数是多少?解答：由于f=4000Hz,d=3200bps所以n=32000/3200=10因此允许通过的最高次谐波的次数是10.2．如下图所示，一台PC机使用调制解调器通过电话网连接到ISP的服务器。其中B表示在PC机与ISP服务器之间的链路的带宽，单位是赫兹；R表示在PC机与ISP服务器之间的链路的信噪功率比，单位是分贝。假定B=3000,R=10log10127,试确定可以取得的理论上最大的数据传输速率。要求写出解题步骤。解答：信噪功率比的分贝数=10log10(S/N)即10log10(S/N)=R=10log10127因此S/N=127。根据香农公式,最大的数据传输速率D=Blog2(1+S/N)=3000×log2(1+127)=21000(比特/秒)即可以取得的理论上最大的数据传输速率是21kbps。3.电视频道的带宽是6MHz，如果使用4级数字信号，每秒能发送多少比特？假定为无噪声信道。解答：使用奈魁斯特定理，我们可以每秒采样12M次。4级信号意味着每次采样提供2比特，因此总的数据速率是24Mbps。中国科学院大学计算机网络硕士课程第1单元物理层授课教师：鲁士文授课地点：雁栖湖教学区公布答案时间：20014年9月19日24．假定在地球和一个新月亮之间建立一条100M位/秒的链路。从该月亮到地球的距离大约是385000公里，数据在链路上以光速3×108米/秒传输。（1）计算该链路的最小RTT（2）使用RTT作为延迟，计算该链路的“延迟×带宽”值（3）在（2）中计算的“延迟×带宽”值的含义是什么？（4）在月亮上用一个照相机拍取地球的相片，并把它们以数字形式保存到磁盘上。假定在地球上的任务控制要下载25M字节的最新图像，那么，从发出数据请求到传送结束最少要花多少时间？解答：（1）最小RTT等于2×385000000米÷(3×108米/秒)=2.57秒（2）“延迟×带宽”值等于2.57秒×100M位/秒=257M位≈32M字节（3）它表示发送方在收到一个响应之前能够发送的数据量。（4）在图像可以开始到达地面之前，至少需要一个RTT。假定仅有带宽延迟，那么发送需要的时间等于25M字节÷100M位/秒=200M位÷100M位/秒=2秒。所以，直到最后一个图像位到达地球，总共花的时间等于2.0+2.57=4.57秒。5.OC-3的用户数据传输速率是148.608Mbps。请问如何从SONET的OC-3参数推导出该值？解答：基本SONET帧是810字节，通常用90列乘以9行的矩形来描述。每秒传送8000帧，速率为8×810×8000=51840000bps，即51.84Mbps。这就是基本SONET信道，它被称作同步传输信号STS-1，所有的SONET干线都是由多条STS-1构成的。每一帧的前3列被留作系统管理信息使用，前3行包含段开销，后6行包含线路开销。剩下的87列包含87×9×8×8000=50112000bps，即50.112Mbps的数据，被称作同步载荷信封。同步载荷信封（SPE）的第1列是通路开销1×9×8×8000=576000bps，把它从可提供给端点用户的50.112Mbps中减去，即50.112Mbps-576000bps就得到49.536Mbps。OC-3相当于3个OC-1复用在一起，因此其用户数据传输速率是49.536×3=148.608Mbps。(说明:一个SONET系统被划分成3层：段、线路和通路。段指的是在诸如两个中继器这样的两个相邻设备之间跨越的光纤。线路位于两个相邻的多路复用器之间，因此在一般情况下都包括多个段。通路层则处理在两个SONET终端之间的端到端传输。通路可以包括一个或多个线路。)6.现在要在光纤上发送一个计算机屏幕图像序列。屏幕大小为480x640像素，每个像素24位，每秒60幅屏幕图像。问需要多少bps的带宽？假定每赫兹调制一个比特，那么对于中心波长为1.30μm的波段，这个带宽所对应的波长范围有多大？解答:数据速率是480x640x24x60bps，即442Mbps,△f=4.42x108（每赫兹调制一个比特）因此，需要442Mbps的带宽，对应的波长范围是2.5x10–6微米。