第二章物理层
习题2-01物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？
答：物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有许多不同的方式。物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。
习题2-02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PC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PC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。
习题2-03试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、数字数据、数字信号、单工通信、半双工通信、全双工通信。
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。
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。
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。
习题2-04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。
习题2-06用香农公式计算一下：假定信道带宽为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加60%。问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到10倍，问最大信息传输速率能否再增加20%？
答：
习题2-11基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？
答：基带信号将数字1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上传输。宽带信号是将基带信号调制后形成的频分复用模拟信号。采用基带信号传输，一条电缆只能传输一路数字信号，而采用宽带信号传输，一条电缆中可同时传送多路的数字信号，提高了线路的利用率。
习题2-1356kb/s的调制解调器是否已突破了香农的信道极限传输速率?这种调制解调器的使用条件是怎样的?
答：56kb/s的调制解调器没有突破了香农的信道极限传输速率。这种调制解调器的使用条件是：用户通过ISP从因特网上下载信息的情况下，下行信道的传输速率为56kb/s。（见下图）
习题2-15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，DTE，DCE，EIA，ITU-T，CCITT，ISO
答：
FDM(frequencydivisionmultiplexing)
TDM(TimeDivisionMultiplexing)
STDM(StatisticTimeDivisionMultiplexing)
WDM(WaveDivisionMultiplexing)
DWDM(DenseWaveDivisionMultiplexing)
CDMA(CodeWaveDivisionMultiplexing)
SONET(SynchronousOpticalNetwork)同步光纤网
SDH(SynchronousDigitalHierarchy)同步数字系列
STM-1(SynchronousTransferModule)第1级同步传递模块
OC-48(OpticalCarrier)第48级光载波
习题2-17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
习题2-18假定在进行异步通信时，发送端每发送一个字符就发送10个等宽的比特（一个起始比特，8个比特的ASCII码字符，最后一个结束比特）。试问当接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相差5%时，双方能否正常通信？
解：设发送端和接收端的时钟周期分别为X和Y。若接收端时钟稍慢，则最后一个采样必须发生在停止比特结束之前，即9.5Y<10X。
若接收端时钟稍快，则最后一个采样必须发生在停止比特开始之后，即9.5Y>9X。
解出：
因此收发双方频率相差5%是可以正常工作的。