第 2 章 物理层

一、单项选择题
1.在无噪声情况下，若某通信链路的带宽为 3kHz，采用 4 个相位，每个相位具有 4 种振幅的 QAM 调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是（ ）。
A．12kbps B．24kbps C．48kbps D．96kbps
【答案】B
【解析】采用四个相位每个相位有 4 种振幅的 QAM 调制技术后，每个信号可以有 16 种变化，每个信号可以传输 log216＝4bit 的数据。而链路带宽为 3KHz，采样频率为带宽的两倍，即 3kHz＊2＝6kHz，所以最大传输速率是 6kHz＊4bit＝24kbps。

2.测得一个以太网数据的波特率是 40baud，那么其数据率是（ ）。
A．10 Mbps
B．20 Mbps
C．40 Mbps
D．80 Mbps
【答案】B
【解析】以太网采用了曼彻斯特编码，意味着每发送一位就需要两个信号周期，即每发送一个信号相当于只发送了 0.5bit，则数据率为 40 baud＊0.5bit＝20 Mbps。

3.一种数据编码的海明距是 7，那么使用这种编码最多可以纠正（ ）个错误。
A．0 个
B．1 个
C．2 个
D．3 个
【答案】D
【解析】为了纠正 d 个错误，需要使用距离为 2d＋1 的编码方案，2d＋1＝7，得 d＝3。

4.一个网络的物理线路上抓到 011001 位串的波形如下：
图 2-1
请问该线路采用了（ ）编码方式。
A.二进制编码
B.曼彻斯特编码
C.差分曼彻斯特编码
D.归零编码
【答案】B
【解析】曼彻斯特编码每一周期分为两个相等的间隔。二进制“1”位在发送时，在第一个间隔中为高电压， 在第二个间隔中为低电压。二进制“0”正好相反。

5.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 2
个不同的幅值，问在波特率为 1200 的情况下数据速率是（ ）。
A．7200bps B．4800bps

C．2400bps D．1200bps
【答案】A
【解析】本题中，根据题意有 4 种相位＊2 个幅值＝8 种信号状态，波特率W＝1200baud，根据奈奎斯特定理，数据速率C＝2W＊log2M＝2＊1200＊log28＝2＊1200＊3＝7200b／s

6.通常把没有经过调制的原始信号称为（ ）。
A.基带信号
B.宽带信号
C.频带信号
D.带通信号
【答案】A
【解析】基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。原始的、没有经过调制的数字信号称为基带信号。宽带信号是将基带信号进行调制后的频分复用模拟信号。

7.某通讯线路每 20ms 采样一次，每一个信号共有 64 种不同的状态，那么这个线路的传输速率是（ ）。
A．100bps B．200bps C．300bps D．400bps
【答案】C
【解析】采样的每一个信号有 64 种不同的状态，为了表示一个信号，需用到 log264＝6 比特，每秒采样 1s
／20ms＝50 次，那么线路传输速率为 6＊50＝300bps。

8.采用 8 种相位，每种相位各有两种幅度的QAM 调制方法，在 4800 波特率的信号传输速率下能达到的数据传输速率为（ ）。
A．4800bps B．9600bps C．19200bps D．38400bps
【答案】C
【解析】QAM 调制是一种振幅相位混合调制方法。题目中每个信号有 8 种相位，每种相位各有两种幅度， 则每个信号共有8＊2＝16 种状态，可以包含log216＝4bit 数据，即码元比特位为4。题中信号传输速率为4800baud， 因此可得数据传输速率＝信号传输速率＊码元比特位＝4800＊4＝19200bps。

9.两个网段在物理层进行互联时要求（ ）。
A.数据传输率和数据链路层协议都不相同
B.数据传输率和数据链路层协议都相同
C.数据传输率相同，数据链路层协议可不同
D.数据传输率可不同，数据链路层协议相同
【答案】C
【解析】两个网段在物理层互联时，物理层的参数必须能够兼容，数据传输率是物理层的重要参数，两个网段在物理层进行互联，数据传输率必须相同。如果在数据链路层互联，则要求数据链路层协议也相同。

10.用 PCM 对语音进行数字量化，如果将声音分为 128 个量化级，采样频率为 8000 次／秒，那么一路话音需要的数据传输率为（ ）。
A．56Kbps B．64Kbps C．128Kbps D．1024Kbps

【答案】A
【解析】声音信号被分为 128 个量化级别，那么每采样一次需要 log2128＝7bit 来表示，每秒采样 8000 次， 那么一路话音需要的数据传输率为 8000＊7＝56000bps＝56Kbps。

11.假定有一条通带为 100kHz 的信道，每路信号的带宽为 3.2kHz，各路信号间的防护带宽为 0.8kHz。若采用频分多路复用，那么最多可以同时传输（ ）路信号。
A．10 路
B．20 路
C．25 路
D．40 路
【答案】C
【解析】频分复用指的是用户占用信道中不同的频带，题目中，每个用户需要的带宽＝3.2kHz＋0.8kHz＝
4kHz，而信道总带宽为 100kHz，所以复用信号的路数最多为 100／4＝25 路。

12.采用串行接口进行七位 ASCII 码传送，带有一位奇校验位和一位起始位和一位停止位，当波特率为 9600
波特时，字符传送速率为（ ）。
A．480 B．873 C．960 D．1371
【答案】C
【解析】传送的信息量一共为 10 位，波特率为 9600 波特，则字符传送速率为 9600／10＝960。

13.有一条无噪声的 8KHz 信道，每个信号包含 8 级，每秒采样 24K 次，那么可以获得的最大传输速率是
（ ）。A．24Kbps B．32Kbps C．48Kbps D．72Kbps
【答案】C
【解析】无噪声的信号应该满足奈奎斯特定理，即最大数据传输率＝2Hlog2V（位／秒）。将题目中的数据代入，得到答案是 48kHz。

14.下面关于奈氏准则和香农公式说法正确的是（ ）。
A.奈氏准则指出了码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是 1 还是
0
B.香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限就
确定了
C.奈氏准则虽然是在理想条件下推导出的，但是给出了在实际条件下对信息传输速率的限制
D.香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽，要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率
【答案】C
【解析】奈氏准则表明，如果一个任意的信号通过带宽为 H 的低通滤波器那么每秒采样 2H 次就能完整的重现通过这个滤波器的信号。香农公式表明：信道的带宽越大或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高，应该注意的是，这是一个上限，实际中要接近香农极限也是很困难的。

15.影响信道的最大传输速率的因素主要有信道带宽和（ ）。
A.频率特性
B.相位特性
C.信噪比

D.噪声功率
【答案】C
【解析】根据香农公式可知，信道的极限信息传输速率C＝Wlog2（1＋S／N）。其中 W 为信道的带宽，S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大， 信息的极限传输速率就越高。

16.对于带宽为 6MHz 的信道，若用 8 种不同的状态来表示数据，在不考虑热噪声的情况下，该信道每秒 最多能传送的位数是（ ）。
A．36＊106 B．18＊106 C．48＊106 D．96＊106
【答案】A
【解析】每个信号采用 8 种不同的状态，因此离散个数为 N＝8，带宽 H＝6MHz,根据奈奎斯特定理可得， 数据传输率 C＝2＊H＊log2N＝2＊6＊log28＝36Mbps。

17.下面说法中，正确的是（ ）。
A.信道的带宽越宽，可以传输的数据传输率越高
B.信道的带宽越宽，可以传输的数据传输率越低
C.信道的带宽和数据传输率在数值上相等
D.信道的带宽和数据传输率无关
【答案】A
【解析】1948 年信息论的创始人香农推导出了著名的香农公式。香农公式指出：C＝Wlog（1＋S／N）。其中 C 为信道的极限信息传输速率，W 为信道的带宽，S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明：新道的带宽或者信道中的信噪比越大，信息的极限传输效率就越高。

18.通常通信信道的带宽越大，在数据传输中失真将会（ ）。
A.严重
B.不变
C.越大
D.越小
【答案】D
【解析】根据香农公式，通信信道的的带宽变大，数据传输速率变大，而失真是由一些外界因素影响的，具有随机性，因此，在数据传输速率变大时，数据传输中的失真将会减少。

19.现采用调相与调幅相结合的调制方式，载波有四种相位变化和两种振幅变化，调制速率是 600 波特，那么数据速率是（ ）。
A．1200bps B．1800bps C．2400bps D．3600bps
【答案】B
【解析】本题中，载波信号有四种相位变化和两种振幅变化，也就是离散值为 4＊2＝8，根据数据传输速率和调制速率的关系，可得数据传输速率＝600＊log28＝1800bps。

20.通过改变载波信号的相位值来表示数字信号 1、0 的方法是（ ）。
A．ASK B．FSK C．PSK D．PPP

【答案】C
【解析】移幅键控法ASK、移频键控法 FSK 和移相键控法PSK 是数字调制的三种基本形式。
（1）在ASK 方式下，用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态。
（2）在 FSK 方式下，用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态。
（3）在PSK 方式下，用载波信号相位移动来表示数据。

21.数据传输速率是描述数据传输系统的重要指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输构成数据 信息的二进制（ ）。
A.比特数
B.字符数
C.帧数
D.分组数
【答案】A
【解析】数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。它指的是每秒钟所能传输的二进制信息的比特数，单位是比特／秒，记为 b／s 或者 bps。

22.根据采样定理，对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或 其带宽的（ ）倍，则采样值便可包含原始信号的全部信息。
A．0.5
B．1 C．2 D．4
【答案】C
【解析】采样定理即奈奎斯特定理，由奈奎斯特定理可知，要使采样值包含原始信号的全部信息，那么采样频率必须等于其带宽的 2 倍。比如带宽为 3000Hz，那么如果对声音进行采样，按照奈奎斯特定律，必须以 6000Hz 以上的频率进行采样才能包含原始信号的全部信息。

23．某信道的信号传输速率为 1000Baud，若想令其数据传输速率达到 4kb／s，则一个信号码元所取的有效离散值个数应是（ ）。
A．2 B．4 C．8 D．16
【答案】D
【解析】信号传输速率为 1000Baud，要使数据传输速率达到 4kb／s，则一个码元需携带 4bit 的信息，所以一个信号码元所能取的离散值的个数为 24＝16 个。

24.100Mbps 交换式以太网的全双工端口带宽为（ ）。
A．200Mbps B．100Mbps C．150Mbps D．400Mbps
【答案】A
【解析】网卡的全双工（Full Duplex）是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行。双工的情况下，发送和接收数据的速率同为 100Mbps，则带宽为
100Mbps＊2＝200Mbps。

25.根据香农公式，用C 表示信道的最大信息传送速率，用H 表示带宽，用S 表示信号功率，用N 表示噪声功率。则 C、H、S 及N 之间的关系是（ ）。
A．C＝Hlog2（1＋S／N ）

B．C＝Hlog2（1＋N／s） C．C＝Nlog2（1＋S／H） D．C＝（1＋S／N）log2N
【答案】A
【解析】香农定理严格地证明了在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率C 由下述公式确定：C
＝H＊log2（1＋S／N）。

26.一个信道的码元传输速率为 300Baud，如果该信道采用正交调幅调制，使用 16 种不同的码元来传输数据，则信道的比特率为（ ）。
A．300bps B．1200bps C．1600bps D．4800bps
【答案】B
【解析】比特率＝码元传输率＊每个码元含有的比特数，每个码元含有的比特数即数据调制比特率，由 QAM
调制等级 M 决定，本题中，M 为 16，则每个码元含有的比特数位为 log216＝4，可知信道的比特率为 300Baud
＊4＝1200bps。

27.带宽是对（ ）容量的度量。
A.快速信息通信
B.传送数据
C.在高频范围内传送的信号
D.上述所有的内容
【答案】B
【解析】带宽是对传送媒体容量的度量。带宽又叫频宽，是指在固定时间内可传输的数据量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。在数字设备中，频宽通常以 bps 表示，即每秒可传输之位数。在模拟设备中，频宽通常以每秒传送周期或赫兹Hertz（Hz）来表示。

28.半双工传输支持的数据流的传输特点是（ ）。
A.一个方向
B.同时在两个方向上
C.两个方向，但每一时刻仅可以在一个方向上有数据流
D.数据流没有方向性
【答案】C。
【解析】数据传输方式有单工传输、半双工传输和全双工传输。单工传输是在一个单一不变的方向上进行信息传输的通信方式，只有一个方向不变的单向信道连接了两个设备。半双工传输是通信双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。全双工传输是通信双方可以同时发送和接收信息，即两设备之间存在两条不同方向的信息传输通道，可以同时在两个方向上传输数据。

29.不含同步信息的编码是（ ）。
A.非归零码
B.曼彻斯特编码
C.差分曼彻斯特编码
D.都不包含
【答案】A
【解析】非归零码是最简单的一种编码方法，它用低电平表示 0，高电平表示 1；或者反过来。由于每个码元之间并没有间隔标志，所以它不包含同步信息。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都是将每一个码元分成两个相等的时间间隔。将每个码元的中间跳变作为收发双方的同步信号，所以无需额外的同步信号，这两种编码实际应用的较多，但它们所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。

30.脉冲编码调制的过程是（ ）。
A.采样、量化、编码
B.量化、编码、采样
C.计算、采样、编码
D.调制、量化、编码
【答案】A
【解析】脉冲编码调制过程主要经过 3 个过程：采样、量化和编码。采样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

31.下列调制方式中，支持的数据传输速率最高的是（ ）。
A.调幅
B.调频
C.调相
D.无法确定
【答案】C
【解析】在调幅调制方式中，信号的幅度易受突发干扰的影响，通常只用于低的数据速率。调频制的抗干扰能力优于调幅，但频带利用率不高，也只在传输较低速率的数字信号时得到广泛应用。调相制占用频带较窄，抗干扰性能好，可以达到更高的数据速率。

32.传输基带数字信号时，可采用（ ）。
A.曼彻斯特编码
B.差分曼彻斯特编码
C.归零制编码
D.不归零制编码
【答案】A
【解析】传输基带数字信号时可采用的编码为曼彻斯特编码。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供简单的方式（没有长的周期也没有转换级别）给编码简单的二进制序列，因而可以防止时钟同步的丢失或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上二进制数据不是作为一个序列的逻辑 l 或 0 来发送的（技术上叫做反向不归零制（NRZ））。相反，这些位被转换为不同的格式。

33.在串行传输中，所有的数据字符的比特是（ ）。
A.在多根导线上同时传输
B.在同一根导线上同时传输
C.在传输介质上一次传输一位
D.以一组 16 位的形式在传输介质上进行传输
【答案】C
【解析】串行传输是数据在传输中每次只有 1 个数据位在设备之间进行传输。对任何一个由若干位二进制表示的字符，串行传输都是用一个传输信道，按位有序的对字符进行传输。串行传输的速度比并行传输的速度要慢得多，但费用低，且适用远距离传输。

34.波特率等于（ ）。
A.每秒钟传输的比特
B.每秒钟可能发生的信号变化的次数
C.每秒传输的周期数
D.每秒传输的字节数
【答案】B
【解析】波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，其单位是波特（Baud）。波特率与比特率的关系是比特率＝波特率＊单个调制状态对应的二进制位数。

35.数据报方式的主要特点不包括（ ）。
A.同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网
B.每个报文分组在传输过程中都可以只带有目的地址
C.同一报文的不同分组到达目的结点时可能会出现乱序、丢失现象
D.在每次数据传输前必须在发送方与接收方间建立一条逻辑连接
【答案】D
【解析】虚电路方式才需要在发送方和接收方间建立一条逻辑连接。

36.设待传送数据总长度为 L 位，分组长度为 P 位，其中头部开销长度为 H 位，源节点到目的节点之间的链路数为 h，每个链路上的延迟时间为 D 秒，数据传输率为 Bbps，虚电路建立连接的时间都为 s 秒，在分组交换方式下每个中间节点产生 d 位的延迟时间，则传送所有数据，虚电路交换所需时间是（ ）。（[X]表示对 X 向上取整）
A．S＋（hd／B＋P／B）＊[L／（P-H）]秒B．S＋（hD＋P／B）＊[L／（P-H）]秒C．S＋[（h-1）D＋P／B]＊[L／（P-H）]秒D．s＋[（h-1）d／B＋hD＋P／B]＊[L／（P-H）]秒
【答案】D
【解析】源节点到目的节点之间的链路数为 h，因此之间有 h-1 个中间节点，因此传送单一个分组所需的时间是（h-1）d／B＋hD＋P／B，因此总的时间是 S＋[（h-1）d／B＋hD＋P／B]＊[L（P-H）]秒。

37.设待传送数据总长度为 L 位，分组长度为 P 位，其中头部开销长度为 H 位，源节点到目的节点之间的链路数为 h，每个链路上的延迟时间为 D 秒，数据传输率为 Bbps，电路交换建立连接的时间为 S 秒，则传送所有数据，电路交换需时间是（ ）。
A.hD＋L／B 秒
B．S＋hD＋L／P 秒
C．S＋hD＋L／B 秒
D．S＋L／B 秒
【答案】C
【解析】电路交换首先建立连接，然后进行数据传输，因此传送所有数据所需的时间是连接建立时间，链路延迟，发送时间的和，即S＋hD＋L／B。

38.电路交换的优点有（ 1 ），分组交换的优点有（ 2 ）。
A.传输时延小
B.信息吞吐量大
C.对数据信息格式和编码无限制
D.线路利用率高
E.可以面向无连接
【答案】（1）ABC（2）DE
【解析】（1）电路交换是面向连接的，一旦连接建立，数据便可直接通过连接好物理通路到达接收端。因此传输的时延小，信息吞吐量也大，数据格式和编码没有限制。但电路交换中，通话双方始终占用带宽，线路利用率低。
（2）分组交换将数据先封装成分组，在原数据上增加了额外的控制信息，分组根据控制信息来寻路，无需先建立连接。分组交换采用存储转发技术，时延较大。

39.不同的数据交换方式有不同的性能。为了使数据在网络中的传输时延最小，首选的交换方式是（ 1 ）；为保证数据无差错地传送，不应选用的交换方式是（ 2 ）；分组交换对报文交换的主要改进是（3 ），这种改进产生的直接结果是（ 4 ）；在出错率很高的传输系统中，选用（ 5 ）更合适。
（1）A．电路交换
B.报文交换
C.分组交换

D.信元交换
（2）A．电路交换
B.报文交换
C.分组交换
D.信元交换
（3）A．传输单位更小且有固定的最大长度
B.传输单位更大且有固定的最大长度
C.差错控制更完善
D.路由算法更简单
（4）A．降低了误码率
B.提高了数据传输速率
C.减少传输时延
D.增加传输时延
（5）A．虚电路方式
B.数据报方式
C.报文交换
D.电路交换
【答案】（1）A（2）A（3）A（4）C（5）B
【解析】（1）电路交换方式的优点是传输时延小、通信实时性强，适用于交互式会话类通信；但其缺点是对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据的能力，不能平滑网络通信量，不具备差错控制的能力，无法纠正传输过程中发生的数据差错。
（2）报文交换和分组交换都采用存储转发方式，传送的数据都要经过中间结点的若干次存储、转发才能到达目的地，因此传输时延较大。报文交换传送数据单元长度不固定且较长，分组交换中，将要传送的长报文分割成多个为固定有限长度的分组，因此传输时延较报文交换要小。
（3）分组交换在实际应用中又可分为数据报和虚电路两种方式。
数据报是面向无连接的，它提供的是一种不可靠的服务，它不保证分组不被丢失，也不保证分组的顺序不变以及在多长的时限内到达目的主机。但由于每个分组能独立的选择路由，当某个结点发生故障的时候，后续的分组就可另选路由，另外通过高层协议如TCP 的差错控制和流量控制技术可以保证其传输的可靠性、有序性。
虚电路是面向连接的，它提供的是一种可靠的服务，分组交换网可以通过差错控制和流量控制保证数据的可靠性和有序性。但是由于所有分组都按同一路由进行转发，一旦虚电路中的某个结点出故障了，它就必须重新建立一条虚电路。因此，对于出错率高的传输系统，这项任务显得相当艰巨。所以，采用数据报方式更合适。

40.在下列数据交换方式中，数据经过网络的传输延迟长而且是不固定的，不能用于语音数据传输的是
（ ）。
A.电路交换
B.报文交换
C.数据报交换
D.虚电路交换
【答案】B
【解析】在报文交换中，交换的数据单元是报文。由于报文大小不固定，在交换结点中需要较大的存储空间， 另外报文经过中间结点的接收、存储和转发的时间较长而且也不固定，因此不能用于实时通信应用环境（如语音、视频等）。

41.有关虚电路服务和数据报服务的特性，正确的是（ ）。
A.虚电路服务和数据报服务都是无连接的服务
B.数据报服务中，分组在网络中沿同一条路径传输，并且按发出顺序到达
C.虚电路在建立连接后，分组中只需携带虚电路标识
D.虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同
【答案】C
【解析】A 项，虚电路服务是面向连接的服务，数据报服务是无连接的服务；B 项，在数据报方式中，每个

分组的传送是被单独处理的，各数据报可能不再按顺序到达目的地，有的数据报甚至会在途中丢失。D 项，一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送，分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。

42.分组交换对报文交换的主要改进是（ ）．
A.差错控制更加完善
B.路由算法更加简单
C.传输单位更小且有固定的最大长度
D.传输单位更大且有固定的最大长度
【答案】C
【解析】相对于报文交换而言，分组交换中将报文划分为一个个具有固定最大长度的分组，以分组为单位进行传输。

43.下列关于集线器说法正确的是（ ）。
A.集线器具有路径选择功能
B.集线器具有信息过虑功能
C.集线器可以对接收到的信号进行放大
D.集线器具有交换功能
【答案】C
【解析】集线器属于纯硬件网络底层设备，位于物理层，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和" 学习"能力。它也不具备交换机所具有的 MAC 地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。集线器只是简单地对信号进行放大再生。

44.两台主机 A 和主机B 需要建立以太网的连接，但是 2 个站点之间的距离超过了规定的线缆的最大长度。
（ ）设备是在OSI 的物理层将 2 台主机互联起来的设备。
A.交换机
B.路由器
C.网桥
D.中继器
【答案】D
【解析】物理层——转发器或中继器（repeater） 数据链路层——网桥或桥接器（bridge）
网络层——路由器（router）
网络层以上——网关（gateway）

45.在常用的传输介质中，带宽最宽、信号衰减最小、抗干扰能力最强的一类传输介质是（ ）。
A.光纤
B.双绞线
C.同轴电缆
D.无线通信
【答案】A
【解析】光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信具备带宽高、信号衰减小、抗干扰强等优点。

46.适合在传输介质上传送的是（ ）。
A.信息
B.数据
C.信号
D.二进制位
【答案】C

【解析】传输介质是纯物理层的概念，仅在这一层无法解释所传输的是什么信息，在传输介质上传输的只能看作是一个个独立的信号。

47.使用中继器连接 LAN 的电缆段是有限制的，任何两个数据终端设备间允许的传输通路中可使用的中继器个数最多是（ ）。
A．1 个
B．3 个
C．4 个
D．5 个
【答案】C
【解析】中继器连接必须遵守 5-4-3 规则（4 中继器限制），即用 4 个中继器连接 5 个网段，其中只有 3 个网段可以连接站点。

48.在下列传输介质中，错误率最低的是（ ）。
A.同轴电缆
B.光缆
C.微波
D.双绞线
【答案】B
【解析】微波是空中信号，受环境影响最大，因此错误率最高；同轴电缆和双绞线都是基于铜线，受电气特性，物理特性影响较大；只有光纤电缆采用可靠的光导纤维，错误率最低。

49.利用模拟通信信道传输数字信号的传输方式称为（ ）。
A.同步传输
B.异步传输
C.基带传输
D.频带传输
【答案】D
【解析】利用模拟通信信道传输数字信号的方法称为频带传输。频带传输是一种利用调制器对传输信号进行频率交换的传输方式,信号调制的目的是为了更好地适应信号传输通道的频率特性，传输信号经过调制处理也能克服基带传输同频带过宽的缺点，提高线路的利用率。

50.在一种网络中，超过一定长度,传输介质中的数据信号就会衰减。如果需要比较长的传输距离。需要安装（ ）。
A.中继器
B.集线器
C.路由器
D.网桥
【答案】A
【解析】中继器（RP repeater）是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点间的物理层上按位传递信息， 完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。其他选项中，集线器（Hub）是中继器的一种形式， 区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器，集线器也工作在物理层；网桥（Bridge）也称桥接器， 是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接，网桥工作在数据链路层；路由器的主要作用是进行网络互连和路由选择，路由器工作在网络层。

51.多路复用器的主要功能是（ ）。
A.执行数／模转换
B.减少主机的处理负荷
C.结合来自两条或者更多线路的传输

D.执行串行／并行转换
【答案】C
【解析】使用多路复用器就是为了在同一物理线路上发送多路信号来达到降低成本的目的，所以多路复用器的作用是结合来自两条或者更多线路的传输以实现多路复用。

52.在点对点的数据传输时钟同步中,外同步法是指接收端的同步信号是（ ）
A.由发送端送来的
B.由接收的信息中提取出来的
C.由接收端自己产生的
D.由发送端与接收端之外的第三方产生的
【答案】A
【解析】外同步法是指在发送端发送一路数据报信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。接收端根据接收到的同步时钟信号来校正时间基准与时钟频率,实现收发双方的同步

53.异步传输模式（ATM）技术中“异步”的含义是（ ）。
A.采用的是异步串行通信技术
B.网络接口采用的是异步控制方式
C.周期性地插入 ATM 信元
D.随时插入 ATM 信元
【答案】A
【解析】ATM 指的是异步传输模式．是由国际电信联盟 ITU-T 指定的标准。ATM 是一种传输模式。在该模式中，信息以信元（CELL）为基本单位进行组织和传输。由于来自某个用户信息的各个信元不需要周期性地出现在信道上，所以这种传输模式被称为“异步的”。

54.下列哪一种传输方式被用于计算机内部的数据传输？（ ）。
A.串行传输
B.并行传输
C.同步传输
D.异步传输
【答案】B
【解析】并行传输的特点：距离短、速度快。串行传输的特点：距离长、速度慢。在计算机内部传输应该选择并行。而同步、异步传输是通信方式，不是传输方式。

55.一般来说，数字传输比模拟传输能获得更高的信号质量，原因是（ ）。
A.中继器能再生数字脉冲，去除了信号失真；而放大器在放大模拟信号的同时也放大了失真
B.数字信号比模拟信号小，而且不容易失真
C.模拟信号是连续的，不容易出现失真
D.数字信号比模拟信号容易采样
【答案】A
【解析】信号在传输介质上传输，经过一段距离后，信号会衰减。为了实现远距离的传输，模拟信号传输系统采用放大器来增强信号中的能量，但同时也会使噪音分量增强，以致引起信号失真。对于数字信号传输系统， 可采用中继器来扩大传输距离。中继器接收衰减的数字信号，把数字信号恢复成 0 和 1 的标准电平，这样有效地克服了信号的衰减，减少了失真。

56.在物理层的 4 个特性中，（ ）规定了每种信号的电平、信号的脉冲宽度、允许的数据传输速率和最大传输距离。
A.机械特性
B.电气特性
C.功能特性
D.规程特性

【答案】B
【解析】可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：
（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

57.下列关于卫星通信的说法，错误的是（ ）。
A.卫星通信的通信距离大，覆盖的范围广
B.使用卫星通信易于实现广播通信和多址通信
C.卫星通信不受气候的影响，误码率很低
D.通信费用高，时延较大是卫星通信的不足之处
【答案】C
【解析】卫星通信是微波通信的一种特殊形式，通过地球同步卫星作为中继来转发微波信号，可以克服地面微波通信距离的限制。卫星通信的优点是通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、通信容量大、不受地理条件的制约、易于实现多址和移动通信。缺点是费用较高、传输延迟大、对环境气候较为敏感。

58.为了使数字信号传输得更远，可以采用的设备是（ ）。
A.中继器
B.放大器
C.网桥
D.路由器
【答案】A
【解析】A 项，中继器是把一根线缆中的电或者光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择，也不进行分组过滤的物理层联网设备，中继器的作用是延长以太网通信介质的长度，扩大以太网覆盖范围。中继器一般用在模拟信号中，放大器用在数字信号传输中。C 项，网桥是一种用来连接两个物理网段的设备，可以扩展物理网络的覆盖范围。D 项路由器也是一种网络互联设备，在网络层实现了不同网络的互联。

二、综合应用题
1.设需在两台计算机间经两个中间节点传送 100M 字节的文件，假定：
（1）计算机与中间节点间的通信线路以及中间节点间通信线路的通信速率皆为 8Kbps；
（2）数据传输的差错可以忽略不计；
（3）中间节点存储转发时间可忽略不计；
（4）每一段线路的传播时延均为 10ms。
试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。其中：
（1）方案甲：将整个文件逐级存储转发；
（2）方案乙：将文件分为 1000 字节长的帧在进行逐级存储转发，假定帧头和帧尾的开销为 10 字节。答：（1）报文交换：总时延＝3＊（报文的发送时间＋传播时延）
＝3＊（100＊106 ＊8／8＊103＋0.01）秒；
＝3＊105＋0.03 秒＝300000.03 秒。
（2）分组交换：
总时延＝3＊（第一个分组的报文发送时间＋传播时延）＋后面的（N-1）个分组的报文发送时间
＝3＊（（10＋1000＋10）＊8／8＊103＋0.01）＋（100＊106／1000-1）＊（10＋1000＋10）＊ 8／8

＊103；

＝3.09＋10198.98；
＝10202.07（秒）。

2.试比较模拟通信方式与数字通信方式的优缺点。
答：（1）在现在的数据通信中，模拟通信方式主要是通过调制解调器把数字信号转换成模拟信号在模拟信道

上传输。模拟通信方式可以利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信道，用于语音通信信道的电话交换网技术较为成熟，造价较低，其缺点是数据传输速率较低，系统效率低。
（2）数字通信方式是利用数字信道直接传输数字数据信号的方法。数字通信方式在基本不改变数字数据频带的情况下直接传输数字信号，可以达到很高的传输速率，这是目前积极发展与广泛应用的数据通信方式。

3.区别电路交换、报文交换、分组交换。
答：（1）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路，这是由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成的，因而有以下优缺点。
优点：
①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。
②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。
③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。
④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。
⑤电路交换的交换设备（交换机等）及控制均较为简单。缺点：
①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说相对较长。
②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占。即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。
③电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互之间进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
（2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点中采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点。
优点：
①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。
②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：
在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施。加之交换结点还具有路径选择功能，可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；
在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；
提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址。这在电路交换中是很难实现的； 允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。
③通信双方不是固定占有一条通信线路的，而是在不同的时间段部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。
缺点：
①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大。因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。
②报文交换只适用于数字信号。
③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传送来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，这进一步增加了传送时延。
（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文交换的优点外，与报文交换相比有以下优缺点。
优点：
①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输的，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定。在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。

③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少， 这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。
④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适。
缺点：
①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。
②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大
5％～10％，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路由很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

4.试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共 x（bit），从源站到目的站共经过 k 段链路，每段链路的传播时延为 d（s），数据率为 C（bit／s）。在电路交换时电路的建立时间为 s（s）。在分组交换时分组长度为 p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？
答：对电路交换，当t＝s 时，链路建立； 当 t＝s＋x／C，发送完最后 1bit 数据；
当 t＝s＋x／C＋kd，所有的信息到达目的地。
对分组交换，当t＝x／C，发送完最后 1bit 数据；
到达目的地，最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发，每次转发的时间为 p／C，所以，总的延迟＝x
／C＋（k-1）p／C＋kd。
所以当分组交换的时延小于电路交换，即
x／C＋（k-1）p／C＋kd<s＋x／C＋kd 时，
解得当（k-1）p／C<s 时，分组交换的时延比电路交换的要小。

5.画出 1100011001 的非归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
答：曼彻斯特编码是数字数据信号最常用的编码方式之一，可以完全克服信号中的直流分量，曼彻斯特编码的编码规则是：每比特的周期 T 分成前T／2 和后 T／2 两部分，前 T／2 传送该比特的反码，后 T／2 传输该比特的原码（或者互换）。曼彻斯特编码提取每个比特中间的电平跳变作为收发双方的同步信号，无须额外的同步信号，因此，曼彻斯特编码是一种“自含时钟编码”的编码方式，但是曼彻斯特编码所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍，在给定带宽的信道上，编码前后比特率相差两倍。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，两者存在着一些差异。事实上，在曼彻斯特编码中，每比特期间中央有一跳变。这一比特中间的跳变可用作时钟，也可用于表示数据，高到低的变迁表示 1，低到高的变迁表示 0。而在差分曼彻斯特编码中，这种比特中间的跳变仅用来提供时钟，0 和 1 的编码则由比特开始有无跳变来表示。

图 2-2

6.一个带宽为 4Hz，信噪比为 30dB，计算该信道的极限信息传输速率。答：信噪比常用分贝（dB）表示，在数值上等于 10lg（S／N）（dB）。
已知W＝4kHz，信噪比 S／N＝1030／10＝1000，根据香农定理得该信道的极限信息传输速率 C＝Wlog=（1
＋S／N）＝4k＊log=（1＋1000）＝40kb／s。

7.物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？ 答：物理层的接口主要有四个方面的特性。
（1）机械特性，说明接口所用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。例如对各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。
（2）电气特性，说明在接口电缆的某条线上出现的电压应为什么范围，即什么样的电乐表示 1 或 0。
（3）功能特性，说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（4）规程特性，说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

8.从传输方式、是否携带目的地址、路由选择、分组到达顺序、可靠性与适应性、平衡网络流量等方面比较虚电路和数据报的主要优缺点。
答：虚电路和数据报的主要优缺点比较如下：
（1）传输方式：虚电路服务在源目的主机通信之前，先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认。
（2）关于地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段， 只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中必须有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据地址向目的主机转发。
（3）路由选择：虚电路沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时进行路径选择，以后便不需要了。在数据报服务时，数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。
（4）分组到达顺序：对虚电路服务，从源主机发出的所有分组都通过事先建立好的虚电路传输，保证分组按发送顺序到达目的主机。当把一份长报文分成若干个短数据报时，它们被独立传送，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。
（5）可靠性与适应性：虚电路服务在通信之前双方已建立连接，而且每发完一定数量分组后，对方给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能通信。因此，数据报服务的适应性比虚电路服务强。
（6）平衡网络流量：数据报在传输过程中，中继结点可为数据报选择一条流量较小的路由，避开流量较大的路由，因此数据报服务既能平衡网络中的信息流量，又可使数据报迅速地传输。而在虚电路服务中，一旦虚电路建立后，中继结点不能根据流量情况改变分组的传送路径。

9.什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？其特点是什么？
答：曼彻斯特编码是将每一个码元再分成两个相等的间隔。码元 l 是处于前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。码元 0 则正好相反，从低电平变到高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。缺点是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。差分曼彻斯特编码的规则是若码元为 1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同； 但若码元为 0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不论码元是 1 或 0，在每个码元的正中间时刻，一定要有一次电平的转换。差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术作为支持，但可以获得较好的抗干扰性能。

10.设信号脉冲周期为 0.002 秒，脉冲信号有效值状态个数为 8。请回答下列问题：（1）用 2 进制代码表示
上述信号，一个脉冲信号需用几位 2 进制代码表示。
（2）用 2 进制代码表示上述信号，其数据传输速度是多少。
答：（1）脉冲信号在平面坐标上表现为一条有无数断点的曲线。也就是说在周期性的一些地方点的极限不存在，每一个二进制位可以表示含 0，1 两种状态，则要表示 8 种状态的脉冲信号需要 3 位的二进制代码。
（2）产生一个脉冲需要 0.002 秒。则对应三个二进制位的脉冲需要 0.006 秒，这样传输速率为 1／0.006＝

1500bps。

11.传播时延、发送时延和重发时延各自的物理意义是什么？
答：传播时延是指电磁波在信道中传输所需要的时间。它取决于电磁波在信道上的传输速率以及所传播的距离。发送时延是指发送数据所需要的时间。它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。重发时延是指数据在传输中出差错就需要重新传送，因而增加的数据传输时间。