一 (10分) 画出通信系统的基本组成框图，并说明每一部分的功能。 通信系统的基本组成如图1所示：
图1 通信系统的基本组成
其中，信息源和受信者分别是信息的发送者和接收者，变换器是将信息源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号，反变换器则是将从信道上接收的信号变换成受信者可以接收的信息，信道是信号传输的载体，在信号传输过程中，噪声将对信号产生干扰。
二 (20分) 写出香农信道容量公式，说明它的物理意义及其对通信系统开发的指导意义。
假设在带宽为3100 Hz、信噪比 为30 dB的语音信道上，通过Modem传输数字数据，那么在该语音线路上，理论上所能达到的最大数据传输速率是多少？ C = Wlb (b/s)
香农信道容量公式（香农定理）给出了在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中可达到的最大传输速率的极限值。 香农信道容量公式对通信系统开发的指导意义包括：
（1）任何一个信道都有它的容量。香农证明了，如果在信道上的实际信息速率R小于无差错容量C，那么在理论上都有可能用适当的信号编码方法通过信道实现无差错传输。
（2）对于给定的噪声电平，要提高数据传输速率可以通过增大信号强度或带宽来实现。 （3）信道容量或信道最大数据传输速率C与带宽W和信噪比 有关。 30=10lg1000 根据香农定理：
C= Wlb (b/s) = 3100 * lb（1+1000）=30.9kbps
三 (10分) 分别用曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码画出01001011的波形图。 四 (10分) 分析ATM交换的原理，简要说明ATM信元格式特点。
ATM采用步异步传输模式。在这一模式中，ATM交换以固定大小的信元进行信息交换。ATM信元是固定长度的分组，共有53字节，前面的5字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以，ATM进行数据传输时造成的时延小，实时性比较好，交换速率大大高于X.25、帧中继等传统的数据网。 五 (15分) 常见的光交换有几种方式？各有何优缺点？
光交换技术可分成光的电路光交换(光路交换)和分组光交换两大类。
电路光交换方式采用OADM、OXC等光器件设置光通路，在中间节点不需要使用光缓存，其交换方式与传统的电路交换技术相类似，目前光的电路光交换研究已经较为成熟。
分组光交换系统按照对控制包头处理以及交换粒度的不同可分为：光分组交换(OPS)、光突发交换(OBS)和光标记分组交换(OMPLS)。分组光交换与光电路交换相比，有着很高的资源利用率和很强的适应突发数据的能力。 六 (15分)若P = 110011，而M = 11100011，计算CRC。 由于模式P=110011，共6bit，所以FCS R=5bit，所以要在信息码字后补5个0，变为1110001100000。用1110001100000除以110011，余数为11010，即为所求的冗余位。
因此发送出去的CRC码字为原始码字11100011末尾加上冗余位11010，即 1110001111010。 七 (10分) 试比较几种共享信道方法的特点。
受控多点接入主要采用轮询的方式，在线路上有一个轮询帧，各站有数据时才发送，在网络通信量比较小时，工作效率较低。
ALOHA方式采用随机接入技术，是一种完全随机式分布控制的媒质接入方式，哪一个节点想发送帧就发送，而不管
其他节点和信道的状况，当发生数据碰撞时就要重新发送。
CSMA也是采用的随机接入技术，它的基本原理是：任一个网络节点在它有帧欲发送之前，先监测一下广播信道中是否存在别的节点正在发送帧的载波信号。如果监测到这种信号，说明信道正忙，否则信道是空闲的。然后，根据预定的控制策略来决定是否发送数据。
令牌传递接入适用于环形网络，它有一个令牌在换上传递，令牌的忙或闲状态代表信道是否空闲以供节点站接入使用。闲令牌到达某一个站，相当于把信道的使用权轮给了该节点站。 八 (10分) CSMA/CD的工作过程包括那些步骤。 CSMA/CD的工作过程包括以下步骤： 第1步：新帧进入缓冲器，等待发送；
第2步：监测信道。若信道空闲，启动发送帧，发完返回第1步；否则，若信道忙碌，继续； 第3步：转至第2步。 第一章
1、什么是网络协议？为什么需要网络体系结构？ 通信包含哪些内容，如何传送这些内容以及什么时候进行通信等事项，都必须符合通信双方实体都可以接受的规则或约定。这些规则或约定就是协议(protocol)。
相互通信的两台计算机之间必须进行高度协调一致的合作，而这种协调与合作的逻辑实现不是由单一的模块来完成的，而是被分解为多个子任务，然后通过分别实现各个子任务来最终实现整个任务的完成。处置现代网络各种复杂功能的最有效手段是按照层次体系结构来组织它们，在这一层次体系结构中，一个层次的服务是在相邻下层提供服务的基础之上实现的。通过这一网络协议体系结构，有利于提高各个层次功能的相对独立性和兼容性。 2、比较TCP/IP协议集和ISO/OSI参考模型各层的功能，调制解调属于哪一层次？ 1）、TCP/IP协议集由以下5个相对独立的层次构成：物理层、 网络访问层、网际互连层、 传输层和 应用层。 2）、OSI参考模型由7个层次构成：
(1) 物理层 涉及在物理媒质上非结构化比特流的传输，处置访问物理媒质的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
(2) 数据链路层 使经过物理链路的信息可靠传输，用必要的同步信号、差错控制和流量控制发送数据(帧)。 (3) 网络层 为上面的各个层次提供对数据传输和用于连接系统的交换技术的独立性，负责建立、管理和终止连接。 (4) 传输层 在端点之间提供可靠、透明的数据传输，提供端点的差错恢复和流量控制。
(5) 会话层 为应用程序之间的通信提供了控制结构，建立、管理和终止应用程序之间的连接(会话)。 (6) 表示层 为各个应用进程提供在数据表示差异上的独立性。
(7) 应用层 提供对应用OSI环境的访问，还提供各种分布式的信息服务。 TCP/IP协议集和OSI参考模型的对应关系如图1.2所示。
图1.2 TCP/IP协议集和OSI参考模型的对应关系
3）、调制解调属于物理层。 第二章 数据通信技术基础
1、常见的传输媒质有哪几类？主要用途是什么？
传输媒质一般分为两大类：有线传输媒质和无线传输媒质。 常见的有线传输媒质包括：（1）双绞线：是最常见的、最经济的传输媒质，主要用于电话网络和建筑物内的通信线路；（2）同轴电缆：主要应用于电视转播、长途电话传输、近距离的计算机系统连接、局域网等；（3）光纤：主要用在长途电信中；
常见的无线传输媒质有：微波、无线电、红外线和毫米波和激光等。主要应用在短波通信、微波通信、卫星通信和移动通信等领域中。
2、无线电通信频率范围是多少？无线电广播频谱和微波频谱各是多少？ 无线电通信频率范围为3KHz～300GHz，无线电广播频谱为30 MHz～1 GHz，微波频谱为2～40 GHz。 3、什么是基带信号？什么是频带信号？基带传输和频带传输的主要区别是什么？
未经频率变换处理(即调制)的原始数据信号叫做基带信号(即高限频率和低限频率之比远大于1的信号)；将基带信号通过某种频率变换(例如调制)后得到的信号叫做频带信号。基带传输不需要调制解调，传输距离短；频带传输设备更复杂，但传输距离更长。
4、简述帧中继协议与X.25协议的异同点。
（1）帧中继着眼与数据的快速传输，最大程度地提高网络吞吐量；X.25则强调网络内数据传输的可靠性。
（2）帧中继只有物理层和数据链路层，省去了X.25的分组层，把分组层的一些功能取消或削弱后合并在数据链路层。 （3）帧中继只在源端点DTE和终端点DTE之间进行确认和重发，在网络接口及网内节点间检错，有错就将其抛弃；X.25在分组层对报文进行分组和重组以及节点间都由确认重发。
（4）帧中继没有提供透明的、对每条虚电路都实行的流量控制机制；X.25在数据链路层和分组层都设置了流量控制机制。
（5）帧中继和X.25都是点对点的交换网络，在DTE和DCE间单一的物理链路上复用多条逻辑信道（即虚电路）。 第三章 数据链路控制
1、简述下列术语的基本概念：差错控制、差错检测、流量控制、帧同步、ARQ ①差错控制是指当传输系统中，用于检测和校正帧传输过程中出现差错的机制。 ②在传输系统中，差错总会存在，它可能会导致传输的帧中有一个或多个比特被改变，这是就要采取差错检测技术。 ③流量控制是用于确保发送实体发送的不会超出接收实体接收数据能力的一种技术。
④在数据通信系统中，数据以数据块的形式发送，这些数据块简称为帧。每个帧的开始和结束必须可以辨别，以便系统可以同步检测。这称为帧同步。
⑤ARQ为自动重发请求，它所起的作用就是使不可靠的数据链路变得可靠。 第四章 多路复用与信道共享技术
1多路复用技术的理论依据是什么?常用的多路复用技术是如何实现多路信号的有效分割？
信道多路复用的理论依据是信号分割原理。实现信号分割是基于信号之间的差别，这种差别可以在信号的频率参量、时间参量以及码型结构上反映出来。从实现方式上来讲，目前多路复用的主要方式有：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用和空分复用等几种。
2、试写出下列英文缩写的全文，并进行简单地解释。FDM、TDM、STDM、WDM、DWDM、CDMA、SONET、SDH、STM-1、DTE、DCE、EIA、ITU-T、ISO
①FDM：Frequency Division Multiplexing ，频分多路复用是指按照频率参量的差别来分割信号的复用方法；②TDM：Time Division Multiplexing ，时分多路复用是指按照时间参量的差别来分隔信号的复用方法；③STDM：Statistic Time-Division Multiplexing ，传统的TDM(同步时分多路复用)系统中，以固定分配时隙的方式对来自多个设备的数据流进行组合，然后在单一的公用信道上传输，而统计时分复用则采用按需分配时隙的技术，即动态地分配所需时隙，以避免每帧中出现空闲时隙的现象；④WDM：Wavelength Division Multiplexing ，波分复用是将多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端复合一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；⑤DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing ，密集波分复用；⑥CDMA：Code Division Multiple Access ，码分多址接入是指用不同的码型来分隔信号的复用方法；⑦SONET：Synchronous Optical Network ，同步光纤网络最早由美国提出，它定义了光纤传输系统同步传输的线路速率等级结构；⑧SDH：Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系，国际电话电报咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制；
STM-1：Synchronous Transmission Module level one，SDH中的基本传输模块，传输速率为155.52Mbps；⑨DTE：Data Terminal Equipment，数据终端设备；⑩DCE：Data Communications Equipment，数据通信设备；⑾EIA：Electronic Industries Association，美国电子工业协会；
ITU-T：International Telecommunication Union for Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门；⑿ISO：International Organization for Standardization，国际标准化组织。 第五章 局域网
1、什么是令牌网？
令牌环网是一种以环形网络拓扑结构为基础发展起来的局域网。
由许多称为环接口的设备和各环接口间的点-点链路组成，各个站通过环接口连接到网络上。数据在环上的流动是单方向的。
第八章 网络互连
1、说明IP地址与硬件地址的区别？为什么要使用这两种不同的地址？
从层次的角度看，MAC ADDRESS是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。对于一台计算机而言，IP地址是可变的，而物理地址是固定的。
在 IP 层抽象的互连网上,我们看到的只是 IP 数据报,路由器根据目的站的 IP 地址进行选路。在具体的物理网络的链路层,我们看到的只是 MAC 帧,IP 数据报被封装在 MAC 帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时,其 MAC 帧的首部是不同的。这种变化,在上面的 IP 层上是看不到的。
每个路由器都有 IP 地址和硬件地址。使用 IP 地址与硬件地址,尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同, IP 层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的但细节,并使我们能够使用统一的、抽象的 IP 地址进行通信。
2、IP ADDRESS为C类，子网掩码255.255.255.248，问该网络能划分为多少个子网，每个能够连接多少个主机。 C类地址其中网络号占24位，主机号占8位，划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，子网掩码255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000。可以看出将5位主机号借用成子网号，因此子网个数为 ＝32，每个能够连接 ＝8个主机，但是需要去掉全是0和全是1的，所以再减去2台就是6台。
3、某个单位分配到一个B类地址，IP 为129.250.0.0，该单位有4000台电脑 ，分布在16个不同的地点，如果选用子网掩码为255.255.255.0 ，给每一个地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机的最小值和最大值。 B类地址前2个比特规定为10，网络号占14比特，后16比特用于确定主机号，即最多允许16384台主机。B类地址范围为128.0.0.0至 191.255.255.255。因此，129.250.0.0是B类IP地址中的一个。
题中选用子网掩码为255.255.255.0。说明在后16比特中用前8比特划分子网，最后8比特确定主机，则每个子网最多有28-2=254台主机。
题中说明该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。但没有说明这16个不同的地点各拥有多少台机器。如果是“平均”分配在16个子网中，即16个子网中任何一个地点不超过254台主机数，则选用这个子网掩码是可以的，如果某个子网中的机器数超过了254台，则选择这样的子网掩码是不合适的。如果机器总数超过4064台，选择这样的子网掩码也是不合适的。
从以上所选子网掩码为255.255.255.0可知16个子网的主机共16×254=4064台主机。设计在主机号前网络地址域和子网中“借用”4个比特作为16个子网地址。这16个地点分配子网号码可以选用129.250.nnn.0至129.250.nnn .255，其中nnn可以是0～15，16～31，32～47，48～63，64～79，80～95，96～111，112～127，128～143，144～159，160～175，176～191，192～207，208～223，224～239，240～255。可以按这些成组设计子网中的一组或分别选用其中的16个。而每个子网中主机号码的最小值和最大值分别为： 1至254。
4、在因特网上的一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0 ， 问 在其中每一个子网上的主机数最多是多少。 255.255.240.0转换成二进制即11111111.11111111. 11110000.00000000，因它是B类地址，B类地址的主机号共占16位，可以看出其中4位被借用为子网号，12位做主机号，因此主机数为 ＝4096台，但是需要去掉全是0和全是1的，所以再减去2台就是4096-2=4094台。 5、设某路由器建立了如下路由表： 目 的 网 络 128.96.39.0 128.96.39.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 255.255.255.128 下 一 跳 接口m0 接口m1 128.96.40.0 192.4.153.0 默认) 255.255.255.128 255.255.255.192 — R2 R3 R4 现收到5个分组，其目的地址分别为：试分别计算其下一跳。
(1) 128.96.39.10；(2) 128.96.40.12；(3) 128.96.40.151；(4) 192.4.153.17；(5) 192.4.153.90； 依次将目的地址与路由表中的子网掩码做“与”运算，若所得结果与对应该行的目的网络相同则选择该行的下一跳，没有就选择默认目的网络的下一跳R4。
（1）128.96.39.10&255.255.255.128＝128.96.39.0，所以下一跳为：接口0 （2）128.96.40.12&255.255.255.128＝128.96.40.0，所以下一跳为：R2 （3）128.96.40.151&255.255.255.128＝128.96.40.128，
128.96.40.151&255.255.255.192＝128.96.40.128，所以下一跳为：R4 （4）192.4.153.17&255.255.255.192＝192.4.153.0，所以下一跳为：R3 （5） 192.4.153.90&255.255.255. 128＝192.4.153.0，
192.4.153.90&255.255.255. 192＝192.4.153.64，所以下一跳为：R4 6、什么是VPN？什么是NAT？
VPN即虚拟专用网，是通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。通常，VPN是对企业内部网的扩展，通过它可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。VPN可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入，以实现安全连接；可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。
NAT（网络地址转换）提供了连接互联网的一种简单方式，并且通过隐藏内部网络地址的手段为用户提供了安全保护。内部网络用户（位于NAT服务器的内侧）连接互联网时，NAT将用户的内部网络IP地址转换成一个外部公共IP地址（存贮于NAT的地址池），当外部网络数据返回时，NAT则反向将目标地址替换成初始的内部用户的地址好让内部网络用户接受。由于这样对外隐藏了内部网络的IP地址，因此，外部用户无法直接发起到内部用的连接，从而保护了内部用户。
7、端口的作用是什么？为什么端口要划分为两种？
端口是计算机与外部通信的途径，计算机需要它与外界进行沟通交流。服务器采用不同的端口提供不同的服务，因此只需要一个IP地址就可以接受不同的数据包。正因为有了端口，当一个数据包到达该计算机时，它才知道该把哪个数据包送到哪个服务程序去。因此通过不同端口，计算机与外界就可以进行互不干扰的通信。
端口用于标志通信的进程，一方面，应用程序(进程)通过系统调用与选定的端口联编(或绑定)后，可接收从传输层经该端口传送的数据。另一方面，端口又是进程访问传输服务的入口点。在TCP/IP实现中，端口操作类似于一般的I/O操作，进程获取一个端口，相当于获取一个本地唯一的I/O文件，可用一般的读写原语访问。
将端口分为以下两类(1) 保留端口(熟知端口)，(2) 自由端口。熟知端口号由因特网指派名字和号码公司ICANN负责分配给一些常用的应用层程序固定使用的熟知端口，其数值一般为0～1023。自由用来随时分配给请求通信的客户进程。
第十章 无线网络技术
1、无线局域网（Wireless Local Network,WLAN）是以无线媒质在局部区域内进行通信的网络。
2、IEEE802.11是无线以太网的标准，它使用星形拓扑结构，其中心称为接入点，在mac层使用CSMA/CD协议。规定WLAN的最小构建是基本服务集（Basic Service Set，BSS）。 第十一章
1、简述无线自组网、无线传感器网络和无线网格网之间的关系。
无线自组网（Ad hoc）技术现在主要朝着两个方向发展：一是向军事和特定行业发展，这一方向渐渐衍生为无线传感器网络以及相关技术；另一个就是与民用的接入技术息息相关的无线网格网。而Ad hoc网络是无线传感器网络和无线网格网的基础和前身。后两者的核心技术都基于Ad hoc网络的原有技术以及自身应用特点加以发展而成。 2、简述无线传感器网络的体系结构。
典型的传感器网络由传感器节点、接收发送器(也称为网关节点、Sink节点)、Internet或通信卫星、任务管理节点等部分构成。无线传感器网络中，一定数量的传感器节点被散布在需要感知和探测的区域内，网内的每个节点作为自主个体，能独立收集数据，然后通过“多跳”路由的方式在网内传输，直至传至Sink节点，最后由Sink节点将信息
以有线／无线方式(与Internet或通信卫星相连)送至外界观察者。当然，Sink节点也可以以逆向形式将信息发送给网内各节点。
3、什么叫MIMO？无线网络与协作通信？
①概念 MIMO 表示多输入多输出。在第四代移动通信技术标准中被广泛采用，例如IEEE 802.16e (Wimax)，长期演进(LTE)。在新一代无线局域网(WLAN)标准中，通常用于 IEEE 802.11n，但也可以用于其他 802.11 技术。MIMO 有时被称作空间分集，因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持 MIMO 时才能部署 MIMO。
②关键思想 MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO 允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。多天线系统的应用，使得多达 min(Nt,Nr)的并行数据流可以同时传送。同时，在发送端或接收端采用多天线，可以显著克服信道的衰落，降低误码率。一般的，分集增益可以高达Nt*Nr。 老接入点到老客户端 - 只发送和接收一个空间流
MIMO 接入点到 MIMO 客户端 - 同时发送和接收多个空间流
可以看出，此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。
③如何进行协作通信：下图是两个移动台与同一基站的通信，每个移动台只有单根天线，因此各自无法产生空间分集。但是，如果某个移动台可以接收其他移动台数据，并将“听”到的数据以某种形式随自身数据一起发送，而来自两个移动台的衰落路径可以统计独立，这样便可以产生空间分集。
在协作无线通信中，主要考虑移动蜂窝网或Adhoc 网，将移动台统称为用户，通过协作可以明显改善比特差错率、块差错率甚至中断概率等用户业务质量问题。在协作通信系统中，每个用户既要发送自己的数据，同时也要作为其他用户的协作代理（上图）所示。协作通信基本思想可以追溯到Cover 和ElGamal 关于中继信道的信息论特性。他们分析了一个三节点网络（源节点、目的节点和中继节点）容量，并假设所有节点
的工作频带相同，这样系统便可以分解为一个广播信道（从源节点来看）和一个多址信道（从目的节点来看）。然而，协作通信在很多方面与中继信道存在差异。首先，目前的研究集中在如何产生克服衰落的分集，Cover 和El Gamal 主要分析在加性白高斯噪声信道（AWGN）下的信道容量；其次，中继信道的中继目的是为了帮助主信道，协作通信整个系统资源是固定的，用户既是信息源又是中继者。
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