第3章： 数据链路层习题讲解

停止等待ARQ

例：信道速率为4Kb/s，采用停止等待协议。传播时延T_p=20ms。确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少50%？

解：信道利用率1/2=T_f/T_T=T_f/(T_f+2T_p)

则T_f=2T_p=2*20ms=40ms

则帧长L_f=T_f*C=40ms*4Kb/s=160b

选择重传ARQ

例：使用一个64Kb/s的无错卫星通道发送512字节的数据帧（在一个方向上），而在另一个方向上返回很短的确认帧。对于窗口大小为1、7、15和127的最大速率是多少？

解：发送时延T_f：512*8b/64000b/s=64ms ##CONTINUE##

传播时延T_p：270ms 卫星的传播时延

周期T_T= T_f+2T_p=64+2*270=604ms

窗口大小(604ms*64Kb/s)/(8b*512)≈9帧才能保持通道不空。

对于窗口值1：512*8b/0.604s=6781b/s=6.8Kb/s

对于窗口值7：6781*7=47467b/s=47.5Kb/s

对于窗口值超过9帧，速率到达完全速率64Kb/s

1.为了进行差错控制，必须对传送的数据帧进行校验。在局域网中广泛使用的校验方法是 _____校验。CRC-16标准规定的生成多项式为g(x)=x¹⁶+x¹⁵+x²+1，它产生的校验码是_____位，接收端发现错误后采取的措施是_____。如果CRC的生成多项式为g(x)=x⁴+x+1，信息码字为10110，则计算出的CRC校验码是_____。要检查出d位错，码字之间的海明距离最小值应为_____。

A.奇偶（Parity） B.海明（Hamming） C.格雷（Gray） D.循环冗余（Cyclic Redundancy）

A.2 B.4 C. 16 D.32

A.自动纠错 B.报告上层协议 C.自动请求重发 D.重新生成原始数据

A.0100 B.1010 C.0111 D.1111

A.d B.d+1 C.d-1 D.2d+1

分析：奇偶检验是串口通信中最常使用的是数据校验的方法。一个码距为1的编码系统加上一位就校验码后，码距就成为2。产生奇偶校验时将信息数据的各位进行模二加法，直接使用这个加法的结果作为校验码的称为奇校验。把这个加法值取反后作为校验码的称为偶校验。简单来说，奇校验的规则是：信息数据中各位中1的个数为奇数，校验码为1，否则校验码为0。偶校验则相反。

格雷码（又称循环码或反射码），为解决采用脉码调制方式PCM的 无线电通信中，由于线路中的脉冲干扰严重而造成误码率太多这一严重问题而提出的，格雷码的编码规则是使任何两个相邻代码只有一个二进制位的状态不同，其余 三个二进制位必须有相同状态。它的好处在于从某一编码变到下一个编码时只有一位状态发生变化，有利于得到更好的译码波形，或者在从模拟到数字、从数字到模 拟的转换电路中得到更好的运行结果。

CRC校验码的编码过程。由于CRC-32、CRC-16、CCITT和CRC-4的编码过程基本一致，只有位数和生成多项式不一样。为了叙述简单，下面用一个CRC-4编码的例子来说明CRC的编码过程。设待发送的数据t(x)为12位的二进制数据100100011100；CRC-4的生成多项式为g(x)= x⁴+x+1,阶数r为4，即10011。首先在t(x)的末尾添加4个0构成，数据块就成了1001000111000000。然后用g(x)去除，不用管商是多少，只需要求得余数y(x)。

目前常用的差错控制技术有一下3种。

1.ARQ： 反馈纠错，是在发送端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码，加入少量监督码元，在接受端则根据编码规则对收到的编码信号进行 检查，一旦检测出有错码时，即向发信端发出询问的信号，要求重发。发信端收到询问信号时，立即重发已发生传输差错的那部分发信息，直到正确收到为止。

2.FEC：前向纠错，发送端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接受端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。设备比较复杂。

3.ARQ/FEC：混合纠错，少量纠错在接受端自动纠正，差错较严重，超出自行纠正能力时，就向发送端发出询问信号，要求重发。

在分组编码中两个码组对应位置上取值不同（1或0）的位数，称为码组的距离，简称码距，又称海明距离，通常用d表示。例如：000与101之间码距d=2；000与111之间码距d=3。对于（n、k）码，允许使用码组为2^k个，各码组之间距离最小值称为最小码距，通常用d₀表示。

最小码距d₀的大小与信道编码的检纠错能力密切相关。分组编码最小码距与检纠错能力的关系有以下三条结论。

1.在一个码组内为了检测e个误码，要求最小码距应满足：d₀≥e+1。

2.在一个码组内为了纠正t个误码，要求最小码距应满足：d₀≥2t+1。

3.在一个码组内为了纠正t个误码，同时能检测e个误码（e>t）,要求最小码距应满足：d₀≥e+t+1。

题中两个码字的海明距离为d，则需要d个单比特就可以把一个码字转换成另一个码字；为了检查出d个错（单比特错），需要使用海明距离为d+1的编码；为了纠正d个错，需要使用海明距离为2d+1的编码。

答案：D C C D B

2.使用海明码进行前向纠错，如果冗余为4位，哪么信息位最多可以用到_____位，假定码字位a₆ a₅ a₄ a₃ a₂ a₁ a₀ ，并且有下面的监督关系式：

S₂= a₂ +a₄ +a₅ +a₆

S₁= a₁ +a₃ +a₅ +a₆

S₀= a₀ +a₃ +a₄ +a₆

若S₂ S₁ S₀=110，则表示出错位是_____。

A.6 B.8 C.11 D.16

A. a₃ B. a₄ C. a₅ D. a₆

分析：本题考查海明编码知识。

海明码属于线性分组编码方式，大多数分组码属于线性编码，其基本原理是，是信息码元与监督码元通过线性方程式联系起来。线性码建立在代数学群论的基础上，各许用码组的集合构成代数学中的群，故又称为群码。注意以下两个问题。

1.校验和监督关系式：r各监督关系式能只是一个错码的2^r-1个可能位置。一般情况下，若码长为n，信息码为k，则监督码数r=r-k。若希望用r个监督码构造出r个监督关系式来指示一位错码的n种可能位置，则要求：

2^r-1≥n或2^r-1≥k+r+1

2.海明码的编码效率：m=1-r/n，当n很大时，效率是很高的。

题中当r=4，则k最大为11。

在海明码这些多个校验位中的每一位都对不同的信息数据位进行奇偶校验，通过合理的安排每个校验位对原始数据进行的校验的位组合，可以达到发现错误，校正错误的目的。

S₂ S₁ S₀=110，得k=3。码字位a₆ a₅ a₄ a₃ a₂ a₁ a₀，所以m=4。

校验方程是指示每个校验位对相应的信息位进行校验的等式。一般情况下，校验码会被插入到数据的1，2，4，8，…，2ⁿ位置，那么，在数据生成时，按照提供的海明码校验方程计算出b1,b2,b4,…，bn，可知S₀= a₀，S₁= a₁，S₂= a₃，推出错码位置关系如下表所示：

错码位置关系表

S2 S1 S0	000	001	010	100	011	101	110	111
错码位置	无错	a0	a1	a2	a3	a4	a5	a6

答案：C C

3.码是一些码字组成的集合。一对码字之间的海明距离是_____，一个码的海明距离是所有不同码字的海明距离的_____。如果要检查出d位错，哪么码的海明距离是_____。如果信息长度为5位，要求纠正1位错，按照海明编码，需要增加的校验位是_____位。以太网中使用的校验码标准是_____。

A.码字之间不同的位数 B.两个码字之间相同的位数

C.两个码字的校验和之和 D.两个码字的校验和之差

A.平均值 B.最大值 C.最小值 D.任意值

A.d-1 B.d+1 C.2d-1 D.2d+1

A.3 B.4 C.5 D.6

A.CRC-12 B.CRC-CCITT C.CRC-16 D.CRC-32

码距是指两个码字逐位比较，其不同字符的个数就是两个码字的距离。所以一个码制的距离定义为：在这个编码制中各个码字之间的最小距离称位码距。例如4位二进制数中16个代码的码距为1，若合法的增大码距，可以提高发现错误的能力。D个单比特错就可以把一个码字转换成另一个码字。为了检查出d个错误，需要使用海明距离为2d+1的编码。

对于信息位长度位k，监督码长度为r，则要指示一位错的n（n=k+r）个可能位置，即纠正一位错，则必须满足如下关系：2^r-1≥n=k+r。故当信息位为5时，满足2^r-1≥k+r=5+r，则r=4

在以太网中是使用CRC来校验数据的传输是否出错的，通常使用CRC-32生成多项式作为标准校验式，并且在以太网中，CRC不校验前同步码和帧定界符。如果不记得以太网是使用什么校验时，但是记得以太网的帧格式的最后一个域FCS为4个字节，哪么也可以知道其检验码为CRC-32。

要注意的是CRC-CCITT的表达式也是16位，但是和CRC-16是不同的校验式。其中4个多项式已成为国际标准：

CRC-12=x¹²+x¹¹+x³+x²+x+1

CRC-16=x¹⁶+x¹⁵+x²+1

CRC-CCITT=x¹⁶+x¹²+x⁵+1

CRC-32= x³²+x²⁶+x²³+x²²+x¹⁶+x¹²+x¹¹+x¹⁰+ x⁸+x⁷+x⁵+ x⁴+x²+x+1

答案：A C B B D

第2章：物理层习题讲解

例：一条信噪比为30db，带宽为3Khz的信道，其最大信息传输速率为多少？
解：因为S/N=30db，所以换算成比值为：S/N=10^(30/10)=10^3。带入公式C=W㏒2(1+S/N)可得C=3000*㏒2(1001)

1.设信道的码元速率为300波特，采用4相DPSK调制，则信道的数据速率为____bps。
A.300 B.600 C.800 D.1000
分析：每一个码元均采用四相差分相移键控调制（4DPSK）的方法调制，就是每个码元最多有4种不同的相位，含有的Bit信号为㏒24=2bit。所以可以得到最大的信道速率为300*2=600bps。
答案：B
##CONTINUE##

2.光纤通信中使用的复用方式是____.E1载波把32个信道按照____方式复用，在一条2.048Mb/s的高速信道上，每条话音信道的数据速率是____.
A.时分多路 B.空分多路 C.波分多路 D.频分多路
A.时分多路 B.空分多路 C.波分多路 D.频分多路
A.56Kb/s B. 64Kb/s C.128Kb/s D.512Kb/s
分析：光纤中的复用方式为：波分复用是光纤通信中的一种传输技术，他利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通信传输一种预定波长的光信号。通常将波分复用所写为WDM（Wavelength Division Multiplexing）.而在E1的帧中占8bit，8*8K=64K，即一条E1中含有32个64K，每条有8K个E1的帧通过接口，即8K*256=2048Kbps。
答案： C A B

3.10个9.6Kb/s的信道按时分多路复用在一条线路上传输，如果忽略控制开销，在同步TDM情况下，复用线路的带宽应该是_____；在统计TDM情况下，假定每个子信道只有30%的时间忙，复用线路的控制开销为10%，哪么复用线路的带宽应该是_____。
A.32Kb/s B.64Kb/s C.72Kb/s D.96Kb/s
A.32Kb/s B.64Kb/s C.72Kb/s D.96Kb/s
分析：考查各种复用的计算。
时分多路复用就是把时间划分为若干个时间段（时隙），每个用户分得一时间段，该用户只有在分配的时间段里向线路发送信息和接受信息，当在分配的时间内用户没有信息要传输时，这段时间不能由其他用户使用，而保持为空闲状态。在其占用的时间段内，该用户可使用信道的全部带宽。10个9.6Kb/s的信道，合并在一起的带宽为96Kbps。
统计时分复用（STDM）主要使用于数字传输系统中。是一种改进的时分复用，其特征在于对每路信号不是固定分配时隙，而是根据用户实际需要动态分配时隙（线路资源），只要当用户有数据要传输时才给他分配线路资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可以被其他用户使用。采用统计时分复用时，每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可达到线路总的传输能力。题中传输数据所需总带宽为10*9.6Kbps*30%=28.8Kbps，10%的控制开销，就是90%的线路带宽用于传输数据。所需线路总带宽*90%=28.8Kbps，即28.8/0.9=32Kbps，得线路总带宽=32Kbps。
答案： D A

4.画出下图中曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形图所实际传送的比特串为____,____

分析：曼彻斯特编码：
1：在间隔的中间位置从高向低跳变；
0：在间隔的中间位置从低向高跳变；
差分曼彻斯特编码：
0：在间隔的起始位置有跳变；
1：在间隔的起始位置没有跳变；
在间隔的中间位置总是有跳变；
特点：需要更多的带宽，自同步，无直流成分，可以差错监测。
答案：D A

5.RS-232是DTE和DCE之间的接口标准，当作为DCE的MODEM和作为DTE的计算机相连时，按此标准需要连接的最少线数是_____。MODEM收到呼叫信号后向计算机发送的信号是____.当数据发送完毕，计算机向MODEM发送的信号是清除_____.MODEM随后向计算机发送清除_____信号作为应答。当使用RS-232通信时，通常需要使用速率匹配功能，完成该功能的协议是_____.
A.3 B.9 C.15 D.25
A.接收数据 B.载波检测 C.MODEM就绪 D.呼叫（振铃）指示
A.“DTE就绪” B.“请求发送” C.“MODEM就绪” D.“允许发送”
A.“DTE就绪” B.“请求发送” C.“MODEM就绪” D.“允许发送”
A.Telnet B.XON/XOFF C.KERMIT D.XMODEM
分析：RS-232接口是数据通信中最重要的，而且是完全遵循数据通信标准的一种接口。它的作用就是定义DTE设备（终端、计算机、文字处理机和多路复用机等）和DCE设备（将数字信号转换成模拟信号的调制解调器）之间的接口。
RS-232C标准是目前用来连接DTE与DCE设备最流行的标准接口。大多数主要的调制解调器和DTE制造商都已把其设备设计的符合RS-232C标准规格。由于EIA协会促进了其标准化工作，因此RS-232C常常简称为EIA接口。
RS-232C是数据通信设备间的实际物理层连接。RS-232C接口完成下列两项工作；提供DTE与DCE之间的物理连接；规定它的25个插脚的每个信号的含义。RS-232C包括四种特性：电气特性、机械特性、功能特性和过程特性。
(1)RS-232C的电气特性
接口的电气特性用来确定该接口的电压电平和电压变化的定时关系。RS-232C标准给出一下定义：
比-3V更低的电压电平=二进制1=传号
比+3V更高的电压电平=二进制0=空号
DTE和DCE都必须用同一个电压电平表示。这些电气特性确定了利用RS-232C接口所能实现的距离和数据率。信号的传输距离在RS-232C中并没有明确标明，然而，所规定的是连接DTE设备与DCE设备的电缆允许的最大容量。
(2) RS-232C的机械特性
RS-232C接口的机械特性与DTE,DCE实际的物理连接有关。一般来说，在每一端RS-232C的机械特性规定以下几点：RS-232C是一个有25个插脚的连接器，引线都作了具体安排：这些引线在每一端都被困扎成一根带有端接插头的电缆，DTE和DCE必须各具有一个阴阳属性相反的插头，以便与该电缆相连接。如果使用的DCE或DTE具有阴阳匹配错误的插头，使用“阴阳交换器”后就能使其正确配接。
(3) RS-232C的功能特性
调制解调器将DTE的数字信号转换成电话网兼容的模拟信号。调制解调器还能将电话网的模拟信号转换成DTE的数字流。DTE和DCE之间的连接必须包含数据传输引线、信号传输引线和控制引线，以及其他重要的功能，这就是RS-232C的功能特性。
当DTE和DCE需要发送数据时，它们需要一条进行这种交换的通路，这些通路在DTE和DCE中被称作“引线”，当这两根引线经过RS-232C电缆连接在一起时，整个链路被称作“电路”。
在25个插脚的RS-232C接口中，每个电路都能在连接DTE和DCE方面完成一个特定的功能。下图能表示RS-232C的功能特性。这些功能被分成四大类：接地、数据、控制和定时。
XON/XOFF是一种流控制协议（通信速率匹配协议），用于数据传输速率大于1200b/s时进行通信速率匹配，方法是控制发送方的发送速率以匹配双方的速率。

XMODEM是一种低速文件传输协议。KERMIT是异步通信环境中使用的一种文件传输协议，它与XMODEM的主要区别是：KERMIT一次可传送多个文件，而XMODEM一次只能传送一个文件；KERMIT在接收方以完整的信息包应答，而XMODEM以单字节应答；KERMIT提供多种错误校验技术，而XMODEM只提供一种错误校验技术。
Telnet是一种远程登录协议（虚拟终端协议）。
答案：B D B D B

6.物理层的电气特性有多种标准，其中CCITT的V.11建议中规定_____.常用的EIA RS-232接口的电气特性与CCITT的_____兼容，在这种电路中，数据“1”的接口电平规定为_____.在RS-232定义的接口线中，_____表示计算机请求发送数据，_____表示计算机准备接收数据。
A．发送器采用非平衡方式工作，接收器采用平衡方式工作
B．发送器采用平衡方式工作，接收器采用非平衡方式工作
C. 发送器和接收器都采用非平衡方式工作
D. 发送器和接收器都采用平衡方式工作
A. V.10 B. V.11 C. V.24 D.V.28
A. -3~-15V B. +3~+15V C. +5~+15V D. -5~-15V
A.DCD B.TD C.RTS D.DSR
A.CTS B.DTR C.RD D.RI
分析：涉及机械特性的标准，主要由ISO制定：如ISO 2110-数据通信-25针DTE/DCE接口连接器和引脚分配。涉及电气、功能、规程特性的标准有V系列、X系列、I系列建议。
1.V系列建议：由CCITT制定，一系列以V开头的建议集，是针对电话网模拟PSTN通信设施制定的物理层标准。
2.X系列建议：由CCITT制定，一系列以X开头的建议集，是针对全数字传输线路（PDN）制定的物理层标准。
3.I系列建议：由CCITT制定，一系列以I开头的建议集，是针对N-ISDN和B-ISDN综合业务数字网制定的物理层标准。
DTE与DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方式有非平衡方式、采用差动接受器的非平衡方式三种。
1.非平衡方式。采用分立元件技术设计的非平衡接口，每个电路使用一根导线，收发两个方向共用一根信号地线，信号速率<20Kb/s，传输距离<15m。由于使用共用信号地线，所以会产生比较大的串扰。CCITT V.28建议采用这种电气连接方式，EIA RS-232C标准基本与之兼容。
2.采用差动接收器的非平衡方式。这类采用集成电路技术的非平衡接口，与前一种方式相比，发送器仍使用非平衡式，但接收器使用差动接收器。每个电路使用一根导线，但每个方向都使用独立的信号地线，使串信号较小。这种方式的信号传输速率可达300Kb/s，传输距离为10m（信号传输速率为300Kb/s时）~1000m（信号速率为3Kb/s时）。CCITT V.10/X.26建议采用这种电气连接方式，EIA RS-423标准与之兼容。
3.平衡方式。采用集成电路技术设计的平衡接口，使用平衡式发送器和差动式接收器，每个电路采用两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信号减至最小。这种方式的信号传输速率<10Mb/s，传输距离为10m（信号传输速率为10Mb/s时）~1000m(信号传输速率<100Kb/s时)。CCITT V.11/X.27建议采用这种电气连接方式，EIA RS-423标准与之兼容。
常用的接口标准是EIA RS-232,它等效于CCITT的V.24,但 V.24很少用，EIA RS-232成为事实上的工业标准。在RS-232C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即逻辑“1”为-5~-15V；逻辑“0”为+5~+15V。噪声容限为2V，即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”，介于-3~+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在(+ -)(3~15)V之间。
RS-232C常用的状态信号如下。
数据装置准备好（Data Set Ready,DSR）：有效时（ON）状态表明MODEM处于可以使用的状态。
数据终端准备好（Data Terminal Ready,DSR）：有效时（ON）状态表明数据终端处于可以使用的状态。
这两个信号有时连到电源上，一加电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。
请求发送（Request To Send,RTS）：用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。
允许发送（Clear To Send,CTS）：用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。
答案：B C A C B

治愈系

生活在这样一个匆忙的时代里，连笑话都失去了盐味。那些闪闪发亮的，有沉重分量的，需要想象才能补全轮廓的，已经掉落出时代之外，这里没有它们的空间。如果说还有所谓个人价值的话，大概也只能做个治愈系的魔法师。每个人为每个人，最多也就做到如此而已。

熊木杏里：风の记忆

蓝色的地球在我的心里
捧起了夜空中的满月
大地的鲜花在我的心里
升起了不落的太阳

与人邂逅
总会伴随分别的海上晚风

乘着风越过海洋
你成了我追逐的宝岛
小小的梦想
就像成群鱼儿
横穿过整个季节
（期待）与你共创奇迹

飞鸟在朝霞中飞过
汽船开启的鸣笛声
也象要追逐黎明的脚步
荡漾着漂向周围

和你一起有过的短暂记忆
不知何时冲破记忆的闸门涌上前来

在微风中闭上眼睛
你成了我追寻的宝岛

点缀着梦想
象随波飘摇的珊瑚
在不断感受的季节里
继续明天的旅程