通信网基础-传输与交换

通信⽹络基础（李建东盛敏）课后习题答案1.1答：通信⽹络由⼦⽹和终端构成（物理传输链路和链路的汇聚点），常⽤的通信⽹络有A TM ⽹络，X.25分组数据⽹络，PSTN ，ISDN ，移动通信⽹等。

1.2答：通信链路包括接⼊链路和⽹络链路。

接⼊链路有：（1）Modem 链路，利⽤PSTN 电话线路，在⽤户和⽹络侧分别添加Modem 设备来实现数据传输，速率为300b/s和56kb/s ；（2）xDSL 链路，通过数字技术，对PSTN 端局到⽤户终端之间的⽤户线路进⾏改造⽽成的数字⽤户线DSL ，x 表⽰不同的传输⽅案；（3）ISDN ，利⽤PSTN 实现数据传输，提供两个基本信道：B 信道（64kb/s ），D 信道（16kb/s 或64kb/s ）；（4）数字蜂窝移动通信链路，⼗⼏kb/s ～2Mb/s ；（5）以太⽹，双绞线峰值速率10Mb/s,100Mb/s 。

⽹络链路有：（1）X.25提供48kb/s ，56kb/s 或64kb/s 的传输速率，采⽤分组交换，以虚电路形式向⽤户提供传输链路；（2）帧中继，吞吐量⼤，速率为64kb/s ，2.048Mb/s ；（3）SDH （同步数字系列），具有标准化的结构等级STM-N ；（4）光波分复⽤WDM ，在⼀根光纤中能同时传输多个波长的光信号。

1.3答：分组交换⽹中，将消息分成许多较短的，格式化的分组进⾏传输和交换，每⼀个分组由若⼲⽐特组成⼀个⽐特串，每个分组都包括⼀个附加的分组头，分组头指明该分组的⽬的节点及其它⽹络控制信息。

每个⽹络节点采⽤存储转发的⽅式来实现分组的交换。

1.4答：虚电路是分组传输中两种基本的选择路由的⽅式之⼀。

在⼀个会话过程开始时，确定⼀条源节点到⽬的节点的逻辑通路，在实际分组传输时才占⽤物理链路，⽆分组传输时不占⽤物理链路，此时物理链路可⽤于其它⽤户分组的传输。

会话过程中的所有分组都沿此逻辑通道进⾏。

⽽传统电话交换⽹PSTN 中物理链路始终存在，⽆论有⽆数据传输。

第一章概论一、写出下列英文缩写的中文含义☆ITU:国际电信联盟☆IEEE：电气与电子工程师协会☆WLAN：无线局域网☆☆ATM:异步传送网☆☆ DDN:数字数据网☆TCP/IP:传输控制协议/互联协议二、填空题☆1.通信的任务是完成信息的传递和交换。

☆2.下图（a）是模拟信号、（b）是数字信号。

f(t) f(t)t t（a）（b）☆3.通信方式按照传输媒质分类可以分为有线通信、无线通信两大类；按信道中传输的信号可以分为模拟通信、数字通信。

☆☆4.将基带信号的频谱搬移到较高的频率范围，使其能转换成适合信道传输的信号，这一过程称为调制。

☆☆5.通信网组成的三个基本要素是传输、交换、终端。

☆☆6.衡量通信系统的主要指标是有效性和可靠性两种。

数字通信系统的质量指标具体用传输速率（误比特率）和误码率表述。

☆☆7.根据噪声在信道中的表现形式，可分为加性噪声和乘性噪声两类。

☆8.现代通信技术的发展特征可归纳为数字化、综合化、融合化、智能化、宽带化和个人化。

☆☆☆9.光纤通信传输频带宽的特点正适应高速率，大容量数字通信的要求。

三、选择题☆1.（ A ）是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。

A.通信B.电信C.消息D.信号☆2.运载信息的物理量是（ B ）A. 信息B.信号C.消息D.媒介☆☆3.以下不属于通信系统模型的组成部分的是（ D ）A.信源信宿B.信道C.变换器、反变换器D.信号☆☆4.信源信号通常不适合于直接在信道上传输，它需要由（ B ）进行某种变换，使其适合在信道中传输。

A.中继器B.发送设备C.接收设备D.低通设备☆☆5.下列（ C ）不属于有线通信。

A．双绞线 B．同轴电缆 C．红外线 D．光纤☆☆6.通信网络的基本要素为传输、交换和终端。

其中（ A ）和（ B ）部分组成核心网。

A.传输B.交换C.终端☆☆7.通信网上数字信号传输速率用（ E ）来表示，而模拟信号传输速率用（ C ）来表示。

通信网络概论及基础第一章1.如果能在任意两个用户之间都建立一条物理传输通道，就可以解决相互通信问题，但共需要N 2条物理传输通道，（N 为通信的用户数）。

2.一个基本的通信网络通常由用户通信终端，物理传输链路（通道）和链路的汇聚点（网络节点）组成。

3.根据用户类型（移动或固定），业务的种类（电话、多媒体、计算机数据）传输链路或媒介（有线、光纤、无线），节点采用的技术体制（A TM 交换体制、电路交换体制、分组交换体制）。

4.数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（它通常规定了电气接口，调制解调的方法，数据编码的方式，比特同步，帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特传输通道。

5.数据传输链路分两大类：一类是用户到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称接入链路）；另一类是网络节点（路由器或交换机）到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称网络链路）。

6.典型的数据传输网络有分组交换网和A TM 网。

7.分组交换网需要完成三个基本的过程：○1分段和重装的过程；○2选择传输路径（确定路由的过程）；○3各网络节点的交换过程。

虚电路：分组交换网向用户提供的一种面向连接的网络服务方式。

即两个用户之间完成一次数据通信的全过程。

类似电话通信。

数据报：类似于电报处理过程的一种无连接的网络服务方式。

8.ATM 网络中，信元的长度为53个字节，其中5个字节为信元头，48个字节用来运载信息。

9.分层：○1OSI 协议的体系结构模型分为七个层次，应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

功能：应用层，为用户提供接入OSI 的环境，并提供分布式的信息服务；表示层，定义信息的表示方法，向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务，从而使应用程序与数据表示的差异性无关；会话层：负责控制应用程序间的通信，为协同工作的应用程序之间建立，管理和终止连接（回话）；运输层，在两个端点之间提供可靠透明的数据传输，提供端到端的差错恢复和流量控制；网络层，高层的功能独立于用来连接网络节点的传输和交换技术，负责建立、维护和终止连接；数据链路层，为信息跨越物理链路提供可靠的传输，发送带有必要的同步，差错控制和流量控制信息的数据块（帧）；物理层，关注在物理媒介上（非结构化）比特流的传输，处理接入物理媒介的机械电气，功能和过程特性。

第一章1,什么是通信网：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。

用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。

2，通信网实现的4个主要的网络功能：(1) 信息传送：(2) 信息处理：(3) 信令机制(4) 网络管理3，通信网的类型：按业务类型可以将通信网分为电话通信网(如PSTN、移动通信网等)、数据通信网(如X.25、Internet、帧中继网等)、广播电视网等。

按空间距离可以将通信网分为广域网(WAN：Wide Area Network)、城域网(MAN：Metropolitan Area Network)和局域网(LAN：Local AreaNetwork)。

按信号传输方式，可以将通信网分为模拟通信网和数字通信网。

按运营方式，可以将通信网分为公用通信网和专用通信网。

第二章1，传输介质：有线介质目前常用的有双绞线、同轴电缆和光纤；无线传输常用的电磁波段主要有无线电、微波、红外线等。

2，基带传输系统：基带传输系统是指在短距离内直接在传输介质上传输模拟基带信号的系统。

基带传输的优点是线路设备简单；缺点是传输媒介的带宽利用率不高，不适于在长途线路上使用。

3，频分复用传输系统：频分复用传输系统是指在传输介质上采用FDM技术的系统，FDM是利用传输介质的带宽高于单路信号的带宽这一特点，将多路信号经过高频载波信号调制后在同一介质上传输的复用技术。

为防止各路信号之间相互干扰，要求每路信号要调制到不同的载波频段上，而且各频段之间要保持一定的间隔,这样各路信号通过占用同一介质不同的频带实现了复用4，OTN的分层结构：OTN是在传统SDH网络中引入光层发展而来的，光层负责传送电层适配到物理媒介层的信息，在ITU-T G.872建议中，它被细分成三个子层，由上至下依次为：光信道层(OCh：Optical Channel Layer)、光复用段层(OMS：Optical Multiplexing Section Layer)、光传输段层(OTS：Optical Transmission Section Layer)。

通信网络基础知识梳理一、相关概念无源器件：指工作时不需要外部能量源的器件，电容电阻等有源器件：指工作时需要外部能量源的器件，该器件有个输出，并且是输入信号的一个函数,1ED、比较器等高频通信的好处：1、无线通信中，为获得较高辐射效率，天线尺寸必须与波长差不多，因此只有高频（短波长）信号能满足要求。

2、可把多个基带信号搬移到不同的频段的载波信号上，实现信道复用，提高信道利用率。

3、频率越高，衰落越大，因此对基站的发射机有更高要求，同时其频段内用户数量少，抗干扰能力自然更好。

模拟通信系统两种基本变换：1、发送端消息转换为电信号，接收端作逆变换2、基带信号变换为适合在信道中传输的信号，即调制和解调基带信号：频谱从零频附近开始的原始信号，如语音信号频谱300~3400Hz,图像信号频谱0"6MHz带通信号：基带信号经调制后都具有带通特性，故称带通信号带宽与宽带：带宽定义一：两频率间的差值，即某个特定频率成分占据的频率范围。

带宽定义二：单位时间内，通信网络中某一点到另一点所能传输的数据量。

数字通信（二进制）带宽的计算公式是时钟频率*总线位数/8比特率和波特率：波特率:每秒传输码元个数（批注：每个码元可以取2、4、8...个可能值）比特率:每秒传输的二进制位数.单位bps两者关系：（比特率）S=（波特率）B1og2N（码元可能值的个数）讨论带宽时,一般采用波特率,讨论线路实际传输数据的能力时,一般采用比特率.宽带是相对窄带而言的,一般带宽较大,能满足一般需求的通信网络称为宽带.PCMzpu1secodemodu1ation,脉冲编码调制。

对音频、图像、视频信号的离散化、数字化的一种编码方式，由取样、量化和编码三个基本环节构成并行通信和串行通信：从原理上讲，并行通信拥有更多数据线，理应拥有更高的信息传输能力。

但现实并非如此，因为并行传输的前提是各路信号同一时序传播且同一时序接收，时钟频率过高时各路信号难以合拍，布线稍有差异就会引起错误。

第一章通信网概述1.1简述通信系统模型中各个组成部分的含义，并举例说明。

答：通信系统的基本组成包括：信源，变换器，信道，噪声源，反变换器和信宿六部分。

信源：产生各种信息的信息源。

变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号。

信道：按传输媒质分有线信道和无线信道，有线信道中，电磁信号或光电信号约束在某种传输线上传输；无线信道中，电磁信号沿空间传输。

反变换器：将信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。

信宿：信息的接收者。

噪声源：系统内各种干扰。

1.2现代通信网是如何定义的？答：由一定数量的节点和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。

适应用户呼叫的需要，以用户满意的效果传输网内任意两个或多个用户的信息。

1.3试述通信网的构成要素及其功能。

答：通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统。

硬件由：终端设备，交换设备和传输系统构成，完成通信网的基本功能：接入、交换和传输；软件由：信令、协议、控制、管理、计费等，它们完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。

1.4分析通信网络各种拓扑结构的特点。

（各种网络的拓扑结构图要掌握）答：基本组网结构：Ø网状网：优点：①各节点之间都有直达线路，可靠性高；②各节点间不需要汇接交换功能，交换费用低；缺点：①各节点间都有线路相连，致使线路多，建设和维护费用大；②通信业务量不大时，线路利用率低。

如网中有N个节点，则传输链路数H=1/2*N(N-1)。

Ø星形网：优点：①线路少，建设和维护费用低；②线路利用率高；缺点：①可靠性低，②中心节点负荷过重会影响传递速度。

如网中有N个节点，则传输链路数H=N-1。

Ø环形网：同样节点数情况下所需线路比网状网少，可靠性比星形网高。

如网中有N个节点，则传输链路数H=N。

Ø总线形网：优点：①节点接入方便②成本低，缺点：①传输时延不稳定②若传输总线损坏，整个网络会瘫痪。

1 移动通信网络基础知识1.1通信网基本概念通信网是由通信端点、连接节点和相应的传输链路有机地组合起来以实现在两个或多个通信端点之间提供信息传输的通信体系。

例如电话网、计算机网、因特网等都是目前典型的通信网。

通信网由用户终端设备，交换设备和传输设备组成。

交换设备间的传输设备称为中继线路(简称中继线)，用户终端设备至交换设备的传输设备称为用户路线(简称用户线)。

通信网可从不同角度分类：按业务内容可分为电报网、电话网、图像网、数据网等；按地区规模可分为农村网、市内网、长途网、国际网等；按服务对象可分为公用网、军用网、专用网等；按信号形式可分为模拟网、数字网等。

1.1.1 （熟悉）通信网基本概念通信系统就是用信号（电信号、光信号等）来传递信息的系统。

通信系统的构成可以简单地概括为一个统一的模型，由信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声源6各部分组成，如图1-1所示。

图1-1 通信系统模型1)信源是指发出信息的信息源。

在人与人之间通信的情况下，信源就是指发出信息的人；在机器与机器之间通信的情况下，信源就是发出信息的机器，如计算机等。

2)发送设备就是把信源发出的信息变换成适合于在信道上传输的信号的设备。

3)信道是信号传输媒介的总称。

不同的信源形式所对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也不同。

传输信道的类型有两种划分方法：一是按传输媒介可划分为无线信道和有线信道；二是按在信道上传输信号的形式可划分为模拟信道和数字信道。

4)接受设备是发送设备的逆过程。

因为发送设备是把不同形式的信息变换和处理成适合在信道上传输的信号，一般情况下，这种信号是不能为信息接收者所直接接收的，所以接收设备的功能就是把从信道上接收的信号变换成信息接收者的信息。

5)信宿是指信息传送的终点，也就是信息接收者。

6)噪声源并不是人为实现的实体，但在实际通信系统中是客观存在的。

在模型中把发送、传输和接收端各部分的干扰噪声集中地用一个噪声源来表示。

通信方式和交换方式有哪些数据通信方式.通信方向按数据传输的方向分，可以有下面三种不同的通信方式。

(1)单工通信.在单工信道上，信息只能在一个方向传送，发送方不能接收，接收方也不能发送.信道的全部带宽都用于由发送方到接收方的数据传送。

无线电广播和电视广播都是单工通信的例子。

(2)半双工通信.在半双工信道上，通信的双方可交替发送和接收信息，但不能同时发送和接收.在一段时间内，信道的全部带宽用于一个方向上传送信息，航空和航海无线电台以及无线对讲机等都是以这种方式通信的。

这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工设备便宜。

在要求不是很高的场合，多采用这种通信方式，虽然转换传送方向会带来额外的开销。

(3)全双工。

这是一种可同时进行双向信息传送的通信方式，例如现代的电话通信就是这样的。

这不但要求通信双方都有发送和接收设备，而且要求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备最昂贵。

2.同步方式在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上保持同步，才能准确地传送信息.前面曾提到过信号编码的同步作用，这叫码元同步.另外，在传送由多个码元组成的字符以及由许多字符组成的数据块时，通信双方也要就信息的起止时间取得一致。

这种同步作用有两种不同的方式，因而也对应了两种不同的传输方式。

(1)异步传输。

即把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。

这种方式也叫起止式，即在字符的前后分别插入起始位((j$019)和停止位(1 v,)，如图2-17所示.起始位对接收方的时钟起置位作用。

接收方时钟置位后只要在8-11位的传送时间内准确，就能正确接收一个字符.最后的停止位告诉接收方该字符传送结束，然后接收方就可以检测后续字符的起始位了.当没有字符传送时，连续传送停止位。

加入校验位的目的是检查传输中的错误，一般使用奇偶校验。

异步传输的优点是简单，但是由于起止位和检验位的加入会引入20%^-30%的开销，传输的速率也不会很高。