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第二章物理层
2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？
（1）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。
（2）物理层的主要特点：
①.由于在OSI 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OSI 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。
2-04 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：运送信息的实体。
信号：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）。
2-05 物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？
答：（1）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。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（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。
2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为2000 码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）？
答：80000 b/s
2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？
答：信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上,以共享信道资源。在一条传输介质上传输多个信号,提高线路的利用率，降低网络的成本。这种共享技术就是多路复用技
术。
频分复用（ FDM ，Freq uency Division Multiplexing ）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1 路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干
扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。
时分复用（ TDM ，Time Division Multiplexing ）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。
时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如SDH ，ATM，IP 和HFC 网络中CM 与CMTS 的通信都是利用了时分复用的技术。
2-14 试写出下列英文缩写的全文，并进行简单的解释。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48
答：
FDM(frequency division multiplexing)频分复用，同一时间同时发送多路信号。所有的用户可以在同样的时间占用不同的带宽资源。
TDM(Time Division Multiplexing)时分复用，将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地给多个用户使用，每一个时间片由复用的一个用户占用，所有用户在不同时间占用同样的频率宽度。
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)统计时分复用，一种改进的时分复用。不像时分复用那样采取固定方式分配时隙，而是按需动态地分配时时隙。
WDM(Wave Division Multiplexing)波分复用，在光信道上采用的一种频分多路敷衍的变种，即光的频分复用。不同光纤上的光波信号（常常是两种光波信号）复用到一根长距离传输的光纤上的复用方式。
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分复用，使用可见光频谱的宽带特征在单个光纤上同时传输多种光波信号的技术。DWDM 可以利用一根光纤同时传输多个波长，多路高速信号可以在光纤介质中同时传输，每路信号占用不同波长。
CDMA(Code Wave Division Multiplexing)码分多址，是采用扩频的码分多址技术。用户可以在同一时间、同一频段上根据不同的编码获得业务信道。
SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网，是以分级速率从155Mb/s 到2.5Gb/s的光纤数字化传输的美国标准，它支持多媒体多路复用，允许声音、视频和数据格式与不同的传输协议一起在一条光纤线路上传输。
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列指国际标准同步数字系列。SDH 简化了复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路，而不经过高速到低速的逐级分用，上下电路方便。
STM-1(Synchronous Transfer Module)第1 级同步传递模块，SDH 的基本速率，相当于SONET体系中的OC-3 速率。
OC-48(Optical Carrier)第48 级光载波，是SONET 体系中的速率表示，对应于SDH 的STM-16速率，常用近似值2.5Gb/s.
2-16 共有4 个站进行码分多址CDMA 通信。4 个站的码片序列为：
A：（ -1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1） B：（ -1 –1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）
C：（ -1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（ -1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1）
现收到这样的码片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1 还是0？
答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 发送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 发送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C 无发送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D 发送1
2-17 试比较xDSL，HFC 以及FTTx 接入技术的优缺点。
答：xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。成本低，易实现，但带宽和质量差异性大。
HFC 网的最大的优点具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。
要将现有的450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为750 MHz 双向传输的HFC 网需要相当的资金和时间。
FTTx（光纤到……）这里字母x 可代表不同意思。可提供最好的带宽和质量、但现阶段线路和工程成本太大。
第三章，数据链路层，明天再更新。
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