计算机网络_第二章习题

第二章

1、计算函数f(t)=t (0≤t≤1)的傅立叶系数。

2、每1毫秒对一条无噪声4 kHz信道采样一次。试问最大数据传输率是多少?如果信道上有噪声，且信噪比是30 dB，试问最大数据速率将如何变化?

3、电视信道宽6 MHz。如果使用4级数字信号，试问每秒可发送多少个比特?假设电视信道为无噪声的。 4、如果在一条3 kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20 dB，试问可达到的最大数据率为多少? 5、试问在50 kHz的线路上使用T1载波需要多大的信噪比? 6、试问光纤作为传输介质，相比铜芯有什么优势?是否存在不足? 7、试问在0.1微米频谱上1微米波长的带宽是多少?

8、现在需要在一条光纤上发送一系列的计算机屏幕图像。屏幕的分辨率为2560 X 1600像素，每个像素24比特。每秒钟产生60幅屏幕图像。试问需要多少带宽?在1.30微米波段需要多少微米的波长? 9、试问尼奎斯特定理对高质量的单模光纤成立吗?还是它只适用于铜线?

10、当无线电天线的直径等于无线电波波长时天线通常工作得最好。常见的天线直径范围为1 ~5米。试问这将覆盖多大的频率范围?

11、一束1毫米宽的激光对准了100米外建筑物顶上的一个1毫米宽探测器。试问若要使该激光束对准探测器，则激光束必须小于多大的角度?

12、铱计划中的“颗低轨道卫星被分成绕着地球的六条链。它们在自己的高度绕地球一圈周期是90分钟。试问对于一个固定的发射器，切换的平均间隔是多少?

13、试分别计算在两个GEO(高度:35 800千米)、MEO(高度:18 000千米)和LEO(高度:750千米)卫星之间一个数据包的端一端传输时间。

14、如果使用铱星卫星通信，试问从北极发出一个电话呼叫到达南极的延迟是多少?假设卫星交换时间是10微秒，地球半径为6371千米。

15、如果信号传输使用NRZ, MLT-3和曼彻斯特编码，试问为了达到B bps速率，至少需要多少带宽?请解释你的答案。 16、试证明在4B15B编码模式中，至少每4个比特时间要发生一次信号跳变。

17、1984年以前每个端局由三位数字的区域号和本地号码中的前三位命名，试问那时共有多少个电话端局?区域号数字由2-9开始，第二位是0或者1，最后一位数字任意取值。本地号码的前两个数字总在2-9范围内，第三个数字可以是任何数字。 18、一个简单的电话系统包括两个端局和一个长途局，每个端局通过一条1 MHz的全双工中继线连接到长途局。在每8小时的工作日中，平均每部电话发出4次呼叫，每次呼叫平均持续6分钟，并且10%的呼叫是长途(即要通过长途局)。试问端局最多能支持多少部电话(假设每条电路为4 kHz)?请解释为什么电话公司决定支持的电话数要少于端局的最大电话数? 19、一个区域电话公司有1000万个用户。每部电话通过双绞线连接到一个中心局。这此双绞线的平均长度为10千米。试问本地回路中的铜价值多少？假设每股线的横截面直径为1毫米，铜的密度是9.0克/立方厘米，并且每千克铜可以卖6美元。 20、试问石油管道是单工系统、半双工系统还是全双工系统?或者三者都不是?河流或者类似对讲机的通信是什么系统? 21、高速微处理器的价格已经降到了可以在每个调制解调器中都安装一个的程度。试问这对电话线路的错误处理有什么影响?它能否决第二层差错检测/纠正的需求?

22、一个类似于图2-23的调制解调器星座图有以下几个数据点:(1, 1), (1，-1),(-1, l)和 (-1，-1)。试问一个具备这些参数的调制解调器以1200符号/秒的速率能获得多少bps?

23、如果波特率是1200并且不需要差错检测，试问V.32标准调制解调器能达到的最大比特率是多少? 24、试问一个全双工QAM-64调制解调器使用了多少频率?

25、有l0个信号，每个需要4000 Hz带宽，现在用FDM将它们复用在一条信道上。试问对对于被复用的信道，需要的最小带宽是多少?假设保护带为400 Hz宽。

26、试问为什么PCM采样时间被设置为125微秒?

27、试问T1载波的百分比开销为多少?也就是说，1.544 Mhps中有百分之多少没有给端用户使用?OC-1或OC-786线路的百分比开销又是多少?

28、若将无噪声的4 kHz信道用于下面的用途，请比较它们的最大数据传输率:

(a)每个样值2 比特的模拟编码(比如QPSK)。 (b) T1 PCM系统。

29、如果一个TI载波系统失去同步不知道自己在哪里，它试图在每一帧的第1位重新同步。试问在出错概率为0.001的情况下，平均要检查多少帧才能重新获得同步。

30、试问调制解调器的解调部分与编码解码器的编码部分有没有区别?如果有的话，区别是什么?(毕竟两者都将模拟信号转换成数字信号)

31、SONET时钟的漂移率大约是1/109。试问，经过多长时间才能使得漂移等于1比特的宽度?该结果有什么实际含义吗?若有，请解释之。

32、使用如图2-17所示的集线器，试问需要多长时间才能把一个1 GB的文件从一个VSAT发送到另一个?假设上行链路是1 Mbps，下行链路是7 Mbps，采用电路交换技术，电路的建立时间是1.2秒。

33、在上题中，如果采用包交换，试问数据包的传输时间是多少?假设数据包长度为64 KB,在卫星和集线器上的交换时延是10微秒，数据包的包头大小为32字节。

34、在图2-40中，oc-3用户的数据传输率规定为148.608 Mhps o试问该数值是如何从SONET OC-3的参数得出的。对于OC-3072线路来说，SPE和用户数据率是多少?

35、为适应比STS-1低的速率，SONET有一个虚拟支流(VT, virtual tributary)系统。一个VT是指被插入到STS-1帧中的部分有效载荷，并且可以与其他部分有效载荷组合起来填满数据帧。VT1.5使用STS-1帧的3列，VT2使用4列，VT3使用6列，VT6使用12列。试问，哪个VT可以满足: (a) DS-1服务(1.544 Mbps )?

(b)欧洲的CEPT-1服务(2.048 Mbps )? (c) DS-2服务(6.312 Mbps)?

36、试问一个OC-12c连接的用户可用带宽是多少?

37、有三个包交换网络，每个包含n个节点。第一个网络采用星形拓扑结构，有一个中心交换机;第二个网络采用双向环结构;第三个网络则采用全连通结构，每个节点都有一条线路与其他的每个节点相连。试问，从传输路径的跳数来看，哪个最好?哪个其次?哪个最差?

38.比较在一个电路交换网络和一个(负载较轻的)包交换网络中，沿着k跳路径发送一个x位长度消息的延迟。假设电路建立时间为s秒，每一跳的传播延迟为d秒，数据包的大小为p位，数据传输率为b bps。试问在什么条件下数据包网络的延迟比较短?请解释之。

39.假定在一个包交换网络中用户数据长度为x位，将以一系列数据包的形式沿着一条k跳路径传输，每个数据包包含p位数据和h位头，这里x>>p+h。线路的比特率为b bps传播延迟忽略不计。试问什么样的p值使得总延迟最小?

40.在一个六角形蜂窝的典型移动电话系统中，不允许相邻蜂窝重复使用频段。如果总共有840个频率可用，试问对于一个给定的蜂窝最多可以使用多少个频率?

41.蜂窝的实际布局很少像图2-45那样规则。即使单个蜂窝的形状也往往是不规则的。试给出一个可能的理由说明为什么会这样?这些不规则形状对每个蜂窝的频率分配有什么影响?

42.为了覆盖旧金山(120平方千米)，请粗略估算需要多少个直径为100米的PCS微蜂窝?

43.有时当一个移动用户从一个蜂窝边界跨越进入另一个蜂窝时，当前的电话呼叫会被突然中止，即使所有的发射器和接收器都在正常工作。试问这是为什么?

44.假设在一个CDMA系统中，A, B和C同时传输比特0，它们的码片序列如图2-28 (a)所示。试问结果码片序列是什么? 45.考虑用另一种方式来看待CDMA码片序列的正交特性。一对序列中的每一位要么匹配，要么不匹配。试按照匹配和不匹配来表示正交特性。

46.一个CDMA接收器得到了下面的码片:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。假设码片序列如图2-28 (a)所定义，试问哪些移动站传输了数据?每个站发送了什么比特?

47.在图2-28中，有4个站可以传输。假设增加了4个站，试给出这些站的码片序列。

48.在低端，电话系统呈星型结构，邻近范围内的所有本地回路都集中到端局。相反，有线电视网的低端则使用一条长电缆蜿蜒穿过邻近范围内的所有住户。假设未来的有线电视电缆是10 Gbps的光纤，而不再是铜线。试问，它可以模拟电话模型，即

每个住户都有自己的专用线路连接到端局吗?如果可以的话，试问一根光纤上可以挂接多少个只有一部电话的住户? 49.一个有线电视公司决定为一个有5000个住户的区域提供Internet接入服务。该公司使用一根同轴电缆，它的频谱分配方案允许每根电缆有100 Mbps的下行带宽。为了吸引客户，公司决定在任何时候都保证每个住户至少有2 Mbps的下行带宽。试问该公司需要采取什么措施才能提供这样的带宽保证。

50.利用图2-52显示的频谱分配方案以及课本中给出的信息，试问一个有线电视系统分配的上行流带宽和下行流带宽分别是多少个Mbps?

51.如果网络空闲，一个有线电视用户的接收数据率是多少?假设用户接口分别是: Ca) 10 Mbps以太网。 Cb) 100 Mbps以太网。 Cc) 54 Mbps无线局域网。

52.多个STS-1数据流的复用在SONET中扮演了非常重要的角色，这些STS-1数据流称为支流(tributary )。一个3:1多路复用器将三个输入的STS-1支流复用到一个STS-3输出流中。复用过程按字节进行，也就是说，前三个输出字节分别是支流1, 2和3的第一个字节;接下去的三个字节分别是支流1, 2和3的第二个字节;以此类推。请编写一个程序来模拟这样的3:1多路复用器。程序应该包含5个进程。1个主进程创建4个进程，其中三个进程分别对应于三个STS-1支流，另一个对应于多路复用器。每个支流进程从一个输入文件中读入连续的810字节作为一个STS-1帧，它们将这些帧(逐个字节)发送给多路复用器进程。多路复用器进程接收这些字节，然后一个字节一个字节地输出到标准输出设备上。进程之间的通信使用管道。 53.写一个实现CDMA的程序。假设，码片序列的长度是8，发射站的数目为4。程序应该包括三组进程:4个发射进程(t0, t1, t2和t3 )、一个联结进程和四个接收器进程(r0, r1, r2和r3 )。主程序，同时作为联结进程，首先从标准输入设备读入4个码片序列(双极表示)和一个4比特的序列(每个发射进程负责发射1个比特)，并且派生出4对发射和接收子进程。每对发射/接收进程(t0,r0; t1,r1; t2,r2; t3,r3)分配得到一个码片序列，每个发射进程还分配得到1个比特(第一个比特分配给t0，第二个比特给t1，以此类推)。然后，每个发射进程计算它要发射的信号(8比特的序列)，并将该信号发送到联结进程。在收到全部四个发射进程发来的信号后，联结进程把这些信号组合起来:然后把组合后的信号发射到4个接收器，并打印到标准输出。进程之间的通信采用管道形式进行。

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