内容发布更新时间 : 2024/12/27 5:55:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第二章 物理层

物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？ （）物理层要解决的主要问题：

①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。

②.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。

③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。 （）物理层的主要特点：

①.由于在之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。

②.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。

规程与协议有什么区别？

答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（），后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”（）这一名词，以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。

试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。 答：一个数据通信系统可划分为三大部分：

源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。

源系统一般包括以下两个部分：

?源点：源点设备产生要传输的数据。例如正文输入到机，产生输出的数字比特流。

?发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。例如，调制解调器将机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。

?接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。

?终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。

试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、基带信号、带通信号、数字数据、数字信号、码元、单工通信、半双工通信、全双工通信、串行传输、并行传输。 答：数据：是运送信息的实体。

信号：则是数据的电气的或电磁的表现。 模拟数据：运送信息的模拟信号。 模拟信号：连续变化的信号。 基带信号：来自信源的信号。

带通信号：经过载波调制后的信号。

数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。 数字数据：取值为不连续数值的数据。

码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形 单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。

半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。 全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？ 答：（）机械特性：指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

（）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 （）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。 （）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特秒”和“码元秒”有何区别？ 答：限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：

（）在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

（）由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误（判决为或判决为）。所以信噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。

信噪比越大，量化性能越好；均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高；非均匀量化的信号量噪比，例如随编码位数指数规律增长，与频率有关等。但实际信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺复杂等。

香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。

比特秒是指信息传输速率，每秒钟传送的信息量；码元秒是码元传输速率，每秒钟传送的码元个数。两者在二进制时相等。在多进制时，信息传输速率要乘以以为底的进制数等于码元传输速率

假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为码元秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（）？ 答：

假定要用贷款的电话信道传送的数据（无差错传输），试问这个信道应该具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示），这个结果说明什么问题？

答： 是个信噪比很高的信道

用香农公式计算一下：假定信道带宽为，最大信息传输速率为，那么若想使最大信息传输速率增加。问信噪比应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比再增大到倍，问最大信息传输速率能否再增加？

答：奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒个码元。香农公式则表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式，计算信道的极限信息传输速率为：(）;根据公式，可以计算出，信噪比应增大到倍。如果在此基础上将信噪比再增大倍，最大信息速率只能再增加左右。

常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？ 答：常见的传输媒体有以下几种

.双绞线

双绞线分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。由两根相互绝缘的导线组成。可以传输模拟信号，也可以传输数字信号，有效带宽达，通常距离一般为几道十几公里。导线越粗其通信距离越远。在数字传输时，若传输速率为每秒几兆比特，则传输距离可达几公里。一般用作电话线传输声音信号。虽然双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高，但因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。

.同轴电缆

同轴电缆分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。由于其高带宽（高达）、低误码率、性能价格比高，所以用作中。同轴电缆的最大传输距离随电缆型号和传输信号的不同而不同，由于易受低频干扰，在使用时多将信号调制在高频载波上。

.光导纤维

光导纤维以光纤维载体，利用光的全反向原理传播光信号。其优点是直径小、质量轻：传播频带款、通信容量大：抗雷电和电磁干扰性能好，五串音干扰、保密性好、误码率低。但光电接口的价格较昂贵。光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。

.无线电微波通信

无线电微波通信分为地面微波接力通信和卫星通信。其主要优点是频率高、频带范围宽、通信信道的容量大；信号所受工业干扰较小、传播质量高、通信比较稳定；不受地理环境的影响，建设投资少、见效快。缺点是地面微波接力通信在空间是直线传播，传输距离受到限制，一般只有，隐蔽性和保密性较差；卫星通信虽然通信距离远且通信费用与通信距离无关，但传播时延较大，技术较复杂，价格较贵。

假定有一种双绞线衰减是,若容许有的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要使这种双绞线的工作距离增大到公里，问应该使衰减降低到多少？ 答：在此频率下可的传输距离≈（）。

工作距离增大到公里，衰减应该为