《数据通信与计算机网络》补充习题参考答案1

《数据通信与计算机网络》补充题题介第二章1．在一个n层的网络系统中，每层协议分别要求加上Hi字节长的报头。若送往该网络的应用数据长度为A字节，问在物理媒体的带宽中有多少百分比是用来传输有效应用数据的？解：∵每层协议要求加上Hi字节的报头∴n层的网络系统中，增加的开销为niHi1又∵应用数据长度为A字节∴传输有效应用数据的有效的带宽占niHiAA1第三章1．对于带宽为4KHz的信道，若用8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为30db，试问按奈奎斯特定理，最大限制的数据速率是多少？按香农定理最大限制的数据速率是多少？解：按奈奎斯特定理C=2H·log2N∵N=8，H=4KHZ∴C=24kbps按香农定理，C=H·log2（1+S/N）∵信噪比为30db，30db=10·logS/N∴100010/1030NSH=4KHZ∴C=H·log2（1+1000）=40kbps2．对于带宽为6MHz的信道，若用4种不同的状态来表示数据，在不考虑热噪声的情况下，该信道的最大数据传输速率是多少？解：按奈奎斯特定理：C=2·H·log2N∵N=4，H=6MHZ∴C=2·6MHZ·log24=24Mbps3．某调制解调器同时使用幅移键控和相移键控，采用0、π/2、π和3/2π四种相位，每种相位又都有两个不同的幅度值，问波特率为1200的情况下数据速率是多少？同时使用幅移键控和相移键控解：有23,,2,04种相位，每个相位又有2个幅度∴N=4×2=8B=1200baud∴S=B·log2N=3600bps4．信道带宽为3KHz，信噪比为30db，每个信号两种状态，则每秒能发送的比特数不会超过多少？解：按香农定理：信噪比为30db，H=3KHZ∴1000101030NSC=H·log2（1+1000）=30kbps按奈奎斯特定理C=2H·log2N∵N=2，H=3KHZ∴C=6kbps所以该信道每秒能发送的比特数不会超过6kbit。5．采用8种相位、每种相位各有两种幅度的PAM调制方法，问在1200Baud的信号传输速率下能达到的数据传输速率为多少？解：N=8×2=16种，B=1200Band∴S=B·log2N=4800bps6．采用每种相位各有两种幅度的PAM调制方法，在带宽为8KHz的无噪信道上传输数字信号，若要达到64Kbps的数据速率，问至少要多少种不同的相位？解：按奈奎斯特定理：H=8KHZ，C=64kbpsC=2·H·log2NN=16∵每种相位各有两种幅度∴N/2=8种相位答至少要8种不同相位7．数据速率为1200bps，采用无校验、1位停止位的异步传输，问1分钟内最多能传输多少个汉字（双字节）？解：异步传输汉字时，每个汉字占二个群；数据位为8位，采用无校验，1位停止位，1位起始位每分钟可传输的汉字数36002)118(601200sbps所以1分钟内最多能传输汉字3600个。8.分别用标准曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出1011001的波形图。解：数据为1011001v1011001全宽码t曼彻斯特码差分曼彻斯特码9．采用曼彻斯特编码的10Mbps局域网的波特率是多少？解：采用曼彻斯编码时，在最坏情况下，一位二进制比特需要有二次跳变，所以10Mbps局域网的波特率为10Mbps*2=20Mbaud10．信源以字节（8比特）为单位传输数据，若数据速率为B(bps)，对下列两种情况分别计算有效数据传输速率：（1）异步串行传输，不用校验位、使用1位停止位；（2）同步串行传输，每帧包含48位控制位和4096位数据位。解：（1）异步传输:(传输数据位最多时)以字节为单位，8位数据，不用校验，1位起始位，1位停止位BB8.01188（2）同步传输：每帧包含48位控制位和4096位数据位BB988.0484096409611．在相同数据速率下，分别采用异步协议和同步协议传输大批量数据，问两者的传输效率之比约为百分之几？解：在相同数据速率B下，传输大批量数据时异步传输的效率最多为BB8.0108同步传输的效率为接近于1×B两者的传输效率之比为8.018.0BB12．对于带宽为4KHz的语音信号，采用量化级别为128的PCM方法编码，问所产生的二进制位起码要用多大传输速率的信道才能传输？解：语音信号带宽为4KHZ，所以采样频率为2×4KHZ=8KHZ即每秒采样8000次每次间隔时间为125us，量化级为128，故每次采样要用七位二进制来表示所以数据速率为7bit×8KHZ=56kbps或7bit/125us=56kbps13．分别计算T1载波和E1载波的编码效率和开销率。解：T1载波:每帧由24路声音，每路声音7位数据，1位控制，每帧1位标志编码效率为87.01931681248247开销率为13.01295.019325E1载波：每帧由30路声音，每路声音8位数据，每帧有8位同步，8位控制编码效率为9375.025624088830830开销为0625.02561614．若要在采用两种物理状态传输的50Kbps信道上传输1.544Mbps的T1载波，问信道的信噪比至少要多少?解：在两种物理状态下传输50kbps，即C1=2·H·log2N∵N=2，C1=50kbps∴H=25KHZ现要传输1.544Mbps的T1载波∴C2=H·log2（1+S/N）C2=1.544Mbps∴leg2（1+S/N）=61.76S/N=261.76-1信噪比为dbNS9.185lg1015．对于交换网定义如下参数：N–两个给定站点间转接的节点数；L–报文长度(比特)；B–链路上的数据传输速率（bps）；P–每个分组的长度(比特)；H–每个分组的开销(比特)；S–电路交换或虚电路分组交换的呼叫建立时间(秒)；D–每个转接点的转接延迟时间(秒)。M–两个节点之间的传播延迟时间(秒)。假设不需要确认，请分别计算电路交换、报文交换、虚电路分组交换和数据报分组交换的端到端延迟时间。解：（1）电路交换，有电路的建立时间，报文传输延迟和传播延迟时间T电路交换=MNBLS)1(（M为两站点之间的传播延迟）（2）报文交换，无电路的建立时间，但采用存贮转发T报文交换=DNMBLN)()1(分组交换：分组个数记为HPLX个分组（可能最后一个分组中数据量不足P-H）最后一个分组长度为L-（x-1）·（P-H）+H记为Y（3）虚电路分组交换：有虚电路的建立时间，延迟时间可为T虚电路交换=虚电路的建立时间+第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间BypxDNMBPNS)2())(1(（4）数据报分组交换：无虚电路的建立时间T数据报交换=第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间BypxDNMBPN)2())(1(16．若两个端系统之间有三个转接点，要传送的报文为4800bits，所有链路上的数据速率为10Mbps，若采用虚电路分组交换技术，呼叫建立的时间为0．001秒，每个分组的最大长度为1200bits，每个分组要有40bits的开销，每个转换点的处理时延为0．0002秒。两个站点之间的传播时延为0．00001秒，试计算从端到端的延迟时间。解：每个分组的最大长度为1200bits，每个分组要有40bits的开销,所以每个分组只能携带1160bits数据。分组个数为X=4800÷1160≈4.1个，为5个分组。最后一个分组长度为Y=L-（x-1）·（P-H）+H=200bits呼叫建立的时间为S=0．001秒=1ms；每个转换点的处理时延为D=0．0002秒=0．2ms；两个站点之间的传播时延为M=0．00001秒=0．01ms；N=3；B=10Mbps=10bit/μsT虚电路交换=虚电路的建立时间+第一个分组的到达时间+后续分组的到达时间BypxDNMBPNS)2())(1(=2.5ms17．若在相隔1000公里两地之间要传送3K位的数据。可以通过地面电缆以4.8kbps的数据速率传送或通过卫星信道以50kbps的数据速率传送，问从开始发送到接受方收到全部数据为止用那种方式传送时间较短？解：地面电缆：T=传输延迟+传播延迟usmmkbpsk/2001010008.433=625ms+5ms=630ms卫星信道：卫星的单向传播延迟时间约为270msT=传输延+传播延迟mskbpsk270503=60ms+270ms=330ms所以用卫星信道传送的时间较短。18．一个简单的电话系统由二个终端局和一个长途局组成，每个终端局用1MHZ的全双工中继线连到长途局，平均每台电话机在8小时的工作日中使用4次，每次通话平均持续6分钟，其中10%的通话是长途电话局。（即经过长途局的），若设每路话音带宽为4KHZ，问每个终端局能够支持的电话机最多台数是多少？解：按频分多路25041KHZMHZ个子信道按时分多路200%1064608个用户可支持的电话机的最多台数为250×200=50000台19．假如你训练你的急救用狗，方法是传送一个装有三片软盘的盒子，每个盘片上存有250，000字节的信息，不管你在那里，狗都能以18公里/小时的速度跑到你跟前，问在什么距离范围内，狗的数据传输率比电路交换的数据传输率300bps高？解：bpsxbit300/18/82500003小时公里（设距离为X公里）公里10036001018300825000033smbpsbitx20．若某运载工具能以每小时80公里的速度一次传递10盒8mm的磁带，每盒3盘带，每盘带容量为7GB。问在什么距离范围内，该运载工具的数据传输率比155Mb/s的ATM网络要高？解：设距离为Y公里MbpsyGB155/80/7310小时公里公里24036001080101558107310369smy21．某信道误码率为10-5，每帧长度为10000bits,试问：a)若差错都是单个错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？b)若差错大多为突发错，平均突发长度为100bits，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？解：Pe=10-5，每帧长度为104bit（1）若为单个错：NNpeeNe=1∴N=105有多少个帧：个10101045∴帧的错误率为10%（2）若为突发错：Ne=100bit∴710eePNN有多少帧1000101047个帧，但突发错误可能影响一个帧，也可能影响二个帧；所以帧的平均错误率为10001或10002第四章1．已知生成多项式为：X4+X3+X2+1，求信息位1010101的CRC码。解：生成多项式g(x)=x4+x3+x2+1对应的二进制位串为11101(r=4)信息位1010101对立的二进制多项式为k(x)求)()(4xgxkx的余式1110101111011010101000011101∴余式r(x)=x3+110000→10011110111011C(x)=x4·k(x)+r(x)1110111000→对应的CRC码为1110110100111011010101100110012．已知（7，3）循环码的校验关系式为：C6+C3+C2+C1=0C5+C2+C1+C0=0C6+C5+C1=0C5+C4+C0=0求该循环码的生成多项式G（X）和信息码110的余式r(x)？解：在（7，3）循环码中前k-1位为0的信息位是001，即有C6C5C4C3C2C1C0001XXXX代入校验方程组：C6+C3+C2+C1=0→C3=1；C5+C2+C1+C0=0→C2=1；C6+C5+C1=0→C1=0；C5+C4+C0=0→C0=1；生成多项式对应的二进制位串为0011101(r=4)；生成多项式为g(x)=x4+x3+x2+1信息位110对立的二进制多项式为k(x)求)()(4xgxkx的余式10111101110000011101∴余式r(x)=x3+110100→100111101