通信网络基础答案

1.1答：通信网络由子网和终端构成（物理传输链路和链路的汇聚点），常用的通信网络有ATM网络，X.25分组数据网络，PSTN，ISDN，移动通信网等。

1.2答：通信链路包括接入链路和网络链路。

接入链路有：（1）Modem链路，利用PSTN电话线路，在用户和网络侧分别添加Modem设备来实现数据传输，速率为300b/s和56kb/s；（2）xDSL 链路，通过数字技术，对PSTN端局到用户终端之间的用户线路进行改造而成的数字用户线DSL，x表示不同的传输方案；（3）ISDN，利用PSTN实现数据传输，提供两个基本信道：B信道（64kb/s），D信道（16kb/s或64kb/s）；

（4）数字蜂窝移动通信链路，十几kb/s～2Mb/s；（5）以太网，双绞线峰值速率10Mb/s,100Mb/s。

网络链路有：（1）X.25提供48kb/s，56kb/s或64kb/s的传输速率，采用分组交换，以虚电路形式向用户提供传输链路；（2）帧中继，吞吐量大，速率为64kb/s ，2.048Mb/s；（3）SDH（同步数字系列），具有标准化的结构等级STM-N；（4）光波分复用WDM，在一根光纤中能同时传输多个波长的光信号。

1.3答：分组交换网中，将消息分成许多较短的，格式化的分组进行传输和交换，

每一个分组由若干比特组成一个比特串，每个分组都包括一个附加的分组头，分组头指明该分组的目的节点及其它网络控制信息。每个网络节点采用存储转发的方式来实现分组的交换。

1.4答：虚电路是分组传输中两种基本的选择路由的方式之一。在一个会话过程

开始时，确定一条源节点到目的节点的逻辑通路，在实际分组传输时才占用物理链路，无分组传输时不占用物理链路，此时物理链路可用于其它用户分组的传输。会话过程中的所有分组都沿此逻辑通道进行。而传统电话交换网

PSTN中物理链路始终存在，无论有无数据传输。

1.5答：差别：ATM 信元采用全网统一的固定长度的信元进行传输和交换，长度

和格式固定，可用硬件电路处理，缩短了处理时间。为支持不同类型的业务，ATM 网络提供四种类别的服务：A,B,C,D 类，采用五种适配方法：AAL1～AAL5,形成协议数据单元CS-PDU ，再将CS-PDU 分成信元，再传输。 1.7答：OSI 模型七个层次为：应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，数

据链路层，物理层。TCP/IP 五个相对独立的层次为：应用层，运输层，互联网层，网络接入层，物理层。 它们的对应关系如下：

OSI 模型 TCP/IP 参考模型 1.10解：

()()Y t t X +=π2cos 2

()()Y Y X cos 22cos 21=+=π

()[]102

1

2211=?+?=

X E

()()Y X t X cos 201==

()()()Y Y X t X cos 22cos 212=+==π

()()[]()()[][][]

2

2102114 cos 4cos 2cos 21022221=??? ?

?

?+?==?==Y E Y Y E X X E t X t X E

1.11解：()()[]()()()0cos 2cos =+=

?+==??+-

+-θθπ

θθθππππ

d t w A

d f t w A t X E t m c

c X

()()()[]()()[]()()[]τθπτθτθ

θθτθττπ

π

π

π

c c c c c c X w A

d w w t w A

d f t w A t w A t X t X E t t R cos 2

21cos 22cos 21 cos cos ,2

2

=?+++=?++?+=+=+??+-

+-

[

]

()+∞<==2

0)

(2

2

A R t X E X

显然，()t X 的均值为常数，相关函数仅与时差τ有关，且为二阶矩过程，所

以该随机过程是广义平稳的。

()()()0

sin cos ..cos cos 2.. sin sin cos cos 2..cos 21..===-=+=∞→-∞→-∞→-∞→???T

w T w A m i l tdt w T A

m i l dt t w t w T A m

i l dt t w A T m i l t X c c T T T c T T

T

c c T T T c T θθθθθ

()()()()[]()[]τ

τθτθτθτc T

T c c c T T

T

c c T w A dt w w t w T A m

i l dt

t w t w T A m i l t X t X cos 2

1

cos 22cos 4.. cos cos 2..222=++=+++=+??-∞→-∞→ 故()t X 的均值和相关函数都具有各态历经性，()t X 是各态历经过程。 1.12解：定义：称计数过程(){}0,≥t t N 是参数为()0 >λλ的Poisson 过程，如果： （1）()00=N ；（2）(){}0,≥t t N 是平稳的独立增量过程； （3）()t N t , 0≥?服从参数为t λ的Poisson 分布，

()()() ,2,1,0 !

===-k e k t k t N P t

k λλ

()[]()()()()

!1!

!

11

1

≥=??=-?===-∞

=--∞=-∞

=-∑∑

∑

t t e e t k t e t e k t k e k t k t N E t t k k t

k t k k t k λλλλλλλλλλλ

()()[]()[]

()[]2

2t N E t N E t N D t D N -==

()[]

()()()()[]()()()[]()[]()()()()()()()t

t t e e t t k t e t t e k t k k t N E t N t N E t N t N t N E t N E t t k k t

k t k λλλλλλλλλλλλλ+=+=+-??=+-?=+-=+-=-∞

=--∞

=-∑∑2

222202 !2!1 11

()()()t t t t t D N λλλλ=-+=∴2

2

不妨设t s ≤，则

()()()[]()()()()()()()[]()()()()()()[]()[]

()[]()()()[]()[]()[]()()()

t s st s st s s s t s s N E s N D s N t N E s N E s N E s N t N N s N E s N s N t N N s N E t N s N E t s R N ,min

0 0,222

22

2λλλλλλλλλ+=+=++-=++-=+--=+--==

()() ,min , 2t s st t s R N λλ+=∴

1.13 解：由(){}0,≥t t N 是强度为λ的poisson 过程及题设知，(){}0,≥t t Y 和

(){}0,≥t t Z 是一零初值的平稳的独立增量过程。又0>?t ，

()()()()()()()

()()()()[]()()()[]()

2,1,0

!

!

1!

!1!

1!

0==-=--=-======-∞

=-∞=∞

=----∞

=∑

∑

∑∑k e k pt m t p e

k pt k i t p e k pt p p C e i t i t N k t Y P i t N P k t Y P pt k m m t

k k

i k

i k i t

k k i k k i

t i i λλλλλλλλλλ

即0>?t ，()(),^pt t Y λπ故(){}0,≥t t Y 是强度为λp 的poisson 过程。

()()()()()()()

()()()()()()

()()()()()()

2,1,0 !

1!

!

1 !!

11!

10

=-=-=--=-======--∞

=-∞

=∞

=----∞

=∑

∑

∑∑k e k t p m pt e

k t p k i pt e k t p p p C e i t i t N k t Z P i t N P k t Z P t

p k m m

t

k k

i k i k

i t

k k i k k i

t i i λλλλλλλλλλ

即0>?t ，()()(),1^t p t Z -λπ故(){}0,≥t t Z 是强度为()λp -1的poisson 过程。 1.14解： ()()() ,2,1,0 !

===-k e k t k t N P t

k λλ

3=λ

（1）()() 04124

--===e e N P t t

＝λ

（2）定理：设(){}0,≥t t N 是参数为()0 >λλ的Poisson 分布，{

} ,2,1,=n n τ是其到达时间序列，则() ,2,1=n n τ服从Γ分布，即n τ的概率密度函数为：

()()() 0 00 !

11

??

???<≥-=--t t n t e

t f n t n λλλτ

()t t e e t f λτλ--==∴33 1 ()()0 100

1≥-=-=--==--∞

---??t e

e d e d e

t F t

t t t λλτλτλτ

τλττλ

()0 1331≥-=-=t e t F t λτ

1.15解：知道过程现在的条件下，其“将来”的分布不依赖于“过去”。 状态转移图如下：

一步转移概率矩阵如下：

????

??

? ??01009/19/49/4009/49/49/10010

1.16解：Prim —Dijkstra ：

Kruskal ：

2.1答：有三种，分别是面向字符，面向比特，采用长度计数的组帧技术，其中

采用长度计数的组帧方式开销最小。

2.2答：接收字符串为：C0 C0 10 36 87 DB DC DB DC DC DD DB DD C0 7C 8D

DC DB DC C0

恢复为：10 36 87 C0 C0 DC DD DB . 7C 8D DC C0 2.3答：插入后：011011111 0 0011111 0 101011111 0 11111 0 01111010 恢复：01111110 11111 0 110011111 0 011111 0 11111 0 1100 01111110 Flag Flag 1011111 0

2.4答：在接收端，收到015后，如果下一位是“0”，就将该“0”删去，如果

是“1”，就表示一帧结束。按此规则： 011 011111 0 111111 011111 0 1 01111110 015 015 Flag 2.5答：

该码的最小距离为4。

2.6解：()()()324345734411D D D D D D D D D D D D S D ++++=++=++=

33

456733456724 0

001D D

D D D D D D D D D D D D D +++++++++++

()()

D g D S D 4 ∴余数为 3D

2.7证明：（1）已知()()()()???

???

??=???????=+D g D

mainder D g D D mainder D C L i L i i Re Re 一个任意的数据多项式()∑-=----=++++=1

01

12

21

1K i i

i K K K K D S S D S D

S D

S D S

其CRC 多项式()()()()()()

()

∑∑∑-=+-=-==??????=?????

????

????=???????=10

1010

Re Re Re K i i i L i K i i L K i i i L D C S D g D S mainder D g D D S mainder D g D D S mainder D C （2）将()

()()

()

()

i i L i L i C D C D

C D C

011

1+++=-- 代入到()()()∑-==1

K i i i D C S D C 中，得

()()()()

[]

()()()()i K i i i K i i L i L K i i L i L K i i K i i i L i L i C S D C S D

C S

D C S C D C D

C S

D C 010

110

2210

1110

1

00111 ∑∑∑∑∑-=-=---=---=-=--++++=+++=

又有 ()012211C D C D C D C D C L L L L ++++=---- 对应可得 ()L j C S C K i i j i j <≤=∑-=0 1

2.8

在这种情况下，由于时延的影响，分组B 出错却导致分组C 重发，最终分组B 丢失。

2.9证：根据停等式ARQ 协议，当序号采用模2表示时仍可正常运行。描述如 下：

发端A ：（1）置SN ＝0；（2）若从高层接收到一个分组，则将SN 指配给该分

组，若没有分组则等待；（3）将第SN 个分组装入物理帧中发送给接收节点B ；（4）若从B 接收到RN ≠SN ，则将SN 模2加1，返回（2），若在规定时间内，并未收到B 的RN ≠SN 的应答，则返回（3）。

收端B ：（1）置RN ＝0；（2）无论何时从A 端收到一个SN=RN 的分组，将

该分组传送给高层，并将RN

模2加1；（3）在接收到分组的规定有限时长内将RN 放入一帧的RN 域发送给

A ，返回（2）。

2.10解：设任意一个分组平均需要发送N 次才能成功，而一个分组发送i 次成功 的概率为()1

1--i ρρ，从而有

()∑∞

==

-=1

1

1i i

i N ρ

ρρ

成功发送一个分组所需要的时间为r NT ，故r

r T NT ρ

λ==

1max

2.11与课本上图2－11 的a ，c 图基本相同，只需将A ，B 名字交换。 2.13答：s T P 05.010*******=?= s T ACK 02.010

64128

3

=?= s 015.0=τ （1）

4102

820

=?++τACK P T T 个

（2）

()61192

820

=?++τACK

P T T 个

（3）当节点连续发送时，可以发送的帧最多

a.

1640005.0820

=帧 0.082s 后可收到应答； b.15769052

.0820

=帧 0.0132s 后可收到应答。

2.14答：停等式ARQ α211max +-=P

U

返回n －ARQ ()()()()()()()???

?

??

?+<-++-+≥-+-=

21 1121121

111αααn P n P n n P n P

U

选择重传ARQ ()()()()??

?

??+<+-+≥-= 21

21121

1αααn P n n P U

ARPANET ARQ ()()()()????

???

>+<+-≤+≥-= 27218 211827218 1ααααα即即P P U

这里D

P

T T =

α, 所以U 与误帧率及信道传播时延与数据帧的传输时延的比值 有关。

当()α21+≥n 时，α

211+-=P

U 与()P n P U 111-+-=均小于P -1；

当()α21+

()()()()()α

αα21111211211+-<-++-<+-P n P n P n P 所以，当n 和8均大于α21＋时，选择重传式ARQ 和ARPANET ARQ 链路 利用率都最高，当8>n 时选择重传式ARQ 链路利用率高，当8

2.18答：（1）在没有发生任何差错的情况下如下图所示：

在各种可能的差错下：