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第二章物理層
2-01 物理層要解決什麼問題？物理層的主要特點是什麼？
（1）物理層要解決的主要問題：
①.物理層要儘可能屏蔽掉物理設備、傳輸媒體和通信手段的不同，使上面的數據鏈路層感覺不到這些差異的存在，而專注於完成本曾的協議與服務。
②.給其服務用戶（數據鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般爲串行按順序傳輸的比特流）的能力。爲此，物理層應解決物理連接的建立、維持和釋放問題。
③.在兩個相鄰系統之間唯一地標識數據電路。
（2）物理層的主要特點：
①.由於在OSI 之前，許多物理規程或協議已經制定出來了，而且在數據通信領域中，這些物理規程已被許多商品化的設備鎖採用。加之，物理層協議涉及的範圍廣泛，所以至今沒有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理層協議，而是沿用已存在的物理規程，將物理層確定爲描述與傳輸媒體接口的機械、電氣、功能和規程特性。
②.由於物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協議相當複雜。
2-04 試解釋以下名詞：數據、信號、模擬數據、模擬信號、基帶信號、帶通信號、數字數據、數字信號、碼元、單工通信、半雙工通信、全雙工通信、串行傳輸、並行傳輸。
答：數據：運送信息的實體。
信號：數據的電氣的或電磁的表現。
模擬數據：運送信息的模擬信號。
模擬信號：連續變化的信號。
基帶信號：來自信源的信號。
帶通信號：經過載波調製後的信號。
數字信號：取值爲有限的幾個離散值的信號。
數字數據：取值爲不連續數值的數據。
碼元：在使用時間域的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形
單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
半雙工通信：即通信和雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）。
這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間再反過來。
全雙工通信：即通信的雙方可以同時發送和接收信息。
基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。
帶通信號——把基帶信號經過載波調製後，把信號的頻率範圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率範圍內能夠通過信道）。
2-05 物理層的接口有哪幾個特性？各包含什麼內容？
答：（1）機械特性：指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。
（2）電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的範圍。
（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。
（4）規程特性：說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
2-07 假定某信道受奈氏準則限制的最高碼元速率爲2000 碼元/秒。如果採用振幅調製，把碼元的振幅劃分爲16 個不同等級來傳送，那麼可以獲得多高的數據率（b/s）？
答：80000 b/s
2-13 爲什麼要使用信道複用技術？常用的信道複用技術有哪些？
答：信道複用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上,以共享信道資源。在一條傳輸介質上傳輸多個信號,提高線路的利用率，降低網絡的成本。這種共享技術就是多路複用技
術。
頻分複用（ FDM ，Freq uency Division Multiplexing ）就是將用於傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸1 路信號。頻分複用要求總頻率寬度大於各個子信道頻率之和，同時爲了保證各子信道中所傳輸的信號互不幹
擾，應在各子信道之間設立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾（條件之一）。
頻分複用技術的特點是所有子信道傳輸的信號以並行的方式工作，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分複用技術取得了非常廣泛的應用。
時分複用（ TDM ，Time Division Multiplexing ）就是將提供給整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時間片（簡稱時隙），並將這些時隙分配給每一個信號源使用，每一路信號在自己的時隙內獨佔信道進行數據傳輸。時分複用技術的特點是時隙事先規劃分配好且固定不變，所以有時也叫同步時分複用。其優點是時隙分配固定，便於調節控制，適於數字信息的傳輸；缺點是當某信號源沒有數據傳輸時，它所對應的信道會出現空閒，而其他繁忙的信道無法佔用這個空閒的信道，因此會降低線路的利用率。
時分複用技術與頻分複用技術一樣，有着非常廣泛的應用，電話就是其中最經典的例子，此外時分複用技術在廣電也同樣取得了廣泛地應用，如SDH ，ATM，IP 和HFC 網絡中CM 與CMTS 的通信都是利用了時分複用的技術。
2-14 試寫出下列英文縮寫的全文，並進行簡單的解釋。
FDM，TDM，STDM，WDM，DWDM，CDMA，SONET，SDH，STM-1，OC-48
答：
FDM(frequency division multiplexing)頻分複用，同一時間同時發送多路信號。所有的用戶可以在同樣的時間佔用不同的帶寬資源。
TDM(Time Division Multiplexing)時分複用，將一條物理信道按時間分成若干時間片輪流地給多個用戶使用，每一個時間片由複用的一個用戶佔用，所有用戶在不同時間佔用同樣的頻率寬度。
STDM(Statistic Time Division Multiplexing)統計時分複用，一種改進的時分複用。不像時分複用那樣採取固定方式分配時隙，而是按需動態地分配時時隙。
WDM(Wave Division Multiplexing)波分複用，在光信道上採用的一種頻分多路敷衍的變種，即光的頻分複用。不同光纖上的光波信號（常常是兩種光波信號）複用到一根長距離傳輸的光纖上的複用方式。
DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)密集波分複用，使用可見光頻譜的寬帶特徵在單個光纖上同時傳輸多種光波信號的技術。DWDM 可以利用一根光纖同時傳輸多個波長，多路高速信號可以在光纖介質中同時傳輸，每路信號佔用不同波長。
CDMA(Code Wave Division Multiplexing)碼分多址，是採用擴頻的碼分多址技術。用戶可以在同一時間、同一頻段上根據不同的編碼獲得業務信道。
SONET(Synchronous Optical Network)同步光纖網，是以分級速率從155Mb/s 到2.5Gb/s的光纖數字化傳輸的美國標準，它支持多媒體多路複用，允許聲音、視頻和數據格式與不同的傳輸協議一起在一條光纖線路上傳輸。
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步數字系列指國際標準同步數字系列。SDH 簡化了複用和分用技術，需要時可直接接入到低速支路，而不經過高速到低速的逐級分用，上下電路方便。
STM-1(Synchronous Transfer Module)第1 級同步傳遞模塊，SDH 的基本速率，相當於SONET體系中的OC-3 速率。
OC-48(Optical Carrier)第48 級光載波，是SONET 體系中的速率表示，對應於SDH 的STM-16速率，常用近似值2.5Gb/s.
2-16 共有4 個站進行碼分多址CDMA 通信。4 個站的碼片序列爲：
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）
現收到這樣的碼片序列：（-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1）。問哪個站發送數據了？發送數據的站發送的1 還是0？
答：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A 發送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B 發送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C 無發送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D 發送1
2-17 試比較xDSL，HFC 以及FTTx 接入技術的優缺點。
答：xDSL 技術就是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業務。成本低，易實現，但帶寬和質量差異性大。
HFC 網的最大的優點具有很寬的頻帶，並且能夠利用已經有相當大的覆蓋面的有線電視網。
要將現有的450 MHz 單向傳輸的有線電視網絡改造爲750 MHz 雙向傳輸的HFC 網需要相當的資金和時間。
FTTx（光纖到……）這裏字母x 可代表不同意思。可提供最好的帶寬和質量、但現階段線路和工程成本太大。
第三章，數據鏈路層，明天再更新。
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