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1、|一、时延、数据传输速率、信道传输能力问题1.数据传输速率：每秒能传输的二进制信息位数 R=1/T*log2N （位/秒，bps或b/s）信号传输速率=码元速率= 调制速率=波特率 B=1/T (波特，Baud)信号传输速率和数据传输速率的对应关系：R =B log2N 2、奈奎斯特公式无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H 的关系 ： B=2*H (Baud) 无噪信道信道数据传输能力的奈奎斯特公式:C =2Hlog2N (bps)3. 有噪声情况下香农公式：C =Hlog2(1+S/N) (bps)信噪比=10log10(S/N) （分贝）4.采样定理：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样
2、,只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的 两倍 ,则采样值便可包含原始信号的全部信息。 设原始信号的最高频率为Fmax,采样频率为Fs,则采样定理可以用下式表示: Fs(=1/Ts)=2Fmax或Fs=2Bs Fs为采样频率 Ts为采样周期 Fmax为原始信号的最高频率 Bs(=Fmax-Fmin)为原始信号的带宽 | 每次采样位数=log 2量化级 数据传输速率(bps) =采样频率每次采样位数5. 时延 =延迟 (delay 或 latency)总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延传输时延 =数据块长度（比特）/信道带宽（比特 /秒）传播时延 =信道长度（米）/信号在信
3、道上的传播速率（米 /秒）处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间例1：信噪比为 30dB,带宽为3kHZ 的信道的最大数据传输速率为多少？解：根据香农公式C =Hlog2(1+S/N) 已知 H=3KHz， 10*log10(S/N)=30dB， log10(S/N)=30/10，S/N=10 30/10=1000 C=3klog2(1+1030/10)=3klog2(1+1000)=30kbps.例2：设利用 12MHz的采样频率对信号进行采样，若量化级为 4，试计算出在无噪声信道中的数据传输速率和所需的信道带宽。(08.4)解：已知量化级4，采样位数 =log2量化级
4、 =log24=2位采样频率12MHz数据传输速率=采样频率*量化位数=12*2=24Mbps根据奈奎斯特公式C =2Hlog2N，24Mbps= 2Hlog24H=6MHz例3. 月球到地球的距离大约为3.810 5 Km，在它们之间架设一条200Kbps的点到点链路，信号传播速度为光速，将一幅照片从月球传回地球所需的时间为501.3s。试求出这幅照片占用的字节数。|解：总时间=传播时间+ 传输时间假设照片占用的字节数为L总时间= 501.3s传播时间= 3.8105 Km / 3108 m/s=1.3s传输时间=总时间-传播时间= 501.3-1.3 =500sL=500s200Kbps
5、/8 L=12.5MB这幅照片占用的字节数为：12.5MB例 6下列情况下，假定不对数据进行压缩，对于（a）（d） ，计算实时传输所需要的带宽：（a）HDTV 高清晰度视频，分辨率为 1920*1080，24 位/像素，30 帧/秒（b）8 比特 POTS（普通的电话服务）语音频率，采样频率为 8KHz（c）260 比特 GSM 移动语音音频，采样频率为 50Hz（d）24 比特 HDCD 高保真音频，采样频率为 88.2KHz 答: (a) 1920*1080*24 *30= 1.49Gbps (b) 8KHz *8Bit=64Kbps (c)260*50 =13kbps(d)88.2*24
6、=2116.8kbps|二、异步传输问题群同步=异步传输 =“起一止 ”式传输例7：假设使用调制解调器，并采用1 位起始位、 1位停止位、无校验位的异步传输模式，在1分钟内传输7200个汉字，调制解调器至少应达到的传输速率为多少？（08.4）解：一个汉字需要用2个字节表示，即每个汉字符传输位数(8+1+1)X2=20(位) 1分钟传输的 7200个汉字，即需要传送7200 X20=144000位调制解调器至少应达到的传输速率为144000/60=2.4kbps|三、数据编码技术NRZ(不归零码)规则：低表示“0” ，高表示“1” ；曼彻斯特编码规则：低到高的跳变表示“0” ，高到低的跳变表示“
7、1” ；四、CRC 校验（ 3）例 8：设要发送的二进制数据为 10110011，若采用 CRC 校验方法，生成多项式为 X4+X3+1，试求出实际发送的二进制数字序列。 （要求写出计算过程） （08.4）例 9已知发送方采用 CRC 校验方法，生成多项式为 X4+X3+1，若接收方收到的二进制数字序列为 101110110101，请判断数据传输过程中是否出错。 （08.7）|另：要发送的数据为 1101011011。采用 CRC 的生成多项式是 P(x)=x4+x+1 。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个 1 都
8、变成了 0，问接收端能否发现？答：添加的检验序列为 1110（11010110110000 除以 10011）数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0，11010110101110 除以10011，余数为 011，不为 0，接收端可以发现差错。五、信道的利用率、吞吐率问题信道的利用率指信号传输时间与信号传输时间和信道时延之和的比值，信道利用率=传输时间/总时间吞吐率指单位时间内实际传送的位数，吞吐率=帧长/总时间例 10：设信道上数据传输速率为 4Kbps，信道的传播时延为 20ms，采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计，若信道的利用率为 50%。试求出数据帧的长度。 （
9、09.4）解：信道的利用率= 传输时延总时延。假设数据帧传输时延为：Xms从发送站开始发送算起，经 X+ 20ms，数据帧才能到达目的站。帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计，则又需20ms 确认帧才能被发送站收到。因此信道的利用率为：Xms/(X+20ms+20ms)=50%X=40ms 数据帧长=4Kbps*40ms=160bit另：设信道上数据传输速率为 4Kbps，数据帧长为 240bit，信道的|传播时延为 20ms，采用停等协议，帧的控制信息、确认帧长及帧处理时间均忽略不计。试求出信道的利用率。 （10.4）六、滑动窗口问题略七、路由算法问题1.最短路由2、距离矢量路由算法
10、例 15.某通信子网如图所示，使用距离矢量路由算法。假设到达路由器 C 的路由器 B、D、 E 的矢量分别为（5，0，8，12，6，2） 、（16，12，6，0，9，10）和（7，6，3，9，0，4） ；C 到 B、D 、E的延迟分别为 6、3 和 5，试画出 C 的新路由表并注明使用的输出线|路及从 C 出发到达各路由器的延迟。 （08.4）3、RIP 协议例 16.设网络中路由器 B 的当前路由表如题 49 表 1 所示，B 收到从路由器 C 发来的路由信息如题 49 表 2 所示。试给出路由器 B 更新后的路由表。 （11.4）八、 ALOHA 问题例 19. 一万个站点在竞争使用一时分
11、 ALOHA 通道。如果每个站平均每个小时做 18 次请求。信道时隙是 125us。计算总的信道负载 G 为多少？ （注：网络负载是指单位帧时内系统发送的数据|帧的平均数量）解答：求信道负载 G 即求每个时隙内发送的数据帧的个数每个站平均每个小时做 18 次请求，一万个站点每小时是18*10000=1.8*105 次请求。1 小时=3600 秒；1 秒=10 6us；时隙是 125us，所以 1 小时有3600*106/125=2.88*107 个时隙信道负载 G=1.8*105/2.88*107=6.25*10-3另.5000 个站点竞争使用一个时分 ALOHA 信道，信道时隙为 125us
12、，各站点每小时发出 36 次请求。试计算总的信道载荷。 （信道载荷指请求次数与时隙的比值） （09.7）例 20. N 个站点共享 56K bps 的纯 ALOHA 信道。每个站点平均每 100秒输出一个 1000 bit 的帧，不管前一个帧是否已经发出去（假设站点有发送缓存） 。N 的最大值是多少？（10.4）解答：对于纯 ALOHA，信道利用率最大值是 18.4%，所以可用的带宽是 0.18456Kb/s=10.304kbps；每个站都需要的带宽是 1000100=10bps。因此 N=10304101030。所以，最多可以有 1030 个站，即 N 的最大值是 1030。九、CSMA/C
13、D 问题介质访问控制（CSMA/CD） ，传播延时和传输延时的关系，冲突检测时间和最短帧长的计算1、传输时延与传播时延关系：|基带 CSMA/CD：传输时延=2 倍于传播时延 宽带 CSMA/CD：传输时延=4 倍于传播时延。例 21.设 A、B 两站位于长 1km 的基带总线局域网的两端，数据传输速率为 10Mbps，信号传播速率为 200ms ，若 A 向 B 发送 800bit 的数据帧，B 接收完毕该帧所需的时间是多少？若 A、B 站同时发送数据，经过多长时间两站发现冲突？(08.4)解：传输时延=数据帧长数据传输速率=800bit10Mbps=80s传播时延=两个站点间的距离信号传播
14、速度=1km200ms=5sB 接收完毕该帧所需的时间=传输时延+ 传播时延=80s+5s=85s若两个站点同时发送数据：冲突检测时间=两个站点间的距离信号传播速度=1km200ms=5s另：1）有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/CD 局域网，信号传播速度为光速的 2/3，其最小帧长度为 1000bit。试求出数据传输速率。(09.4)2）有一个电缆长度为 1Km 的 CSMA/CD 局域网，数据传输速率为 1Gbps，信号传播速度为 2105Km/s。试求出最小帧长度。(10.4)例 23.有一个电缆长度为 2Km 的 CSMA/CD 局域网，数据传输率为10Mbps，信号传播速度为光速 2/3，数据帧长度是 512bit（包括 32bit开销） ，传输成功后的第一个时隙留给接收方，用于捕获信道并发送一