一、单项选择题 多路复用技术能够提高传输系统利用率。常用的多路复用技术有______。将一条物理信道分成若干时间片,轮换地给多个信号使用,实现一条物理信道传输多个数字信号,这是______。将物理信道的总频带宽分割成若干个子信道,每个信道传输一路信号,这是______。在光纤中采用的多路复用技术是______,多路复用技术一般不用于______中。 二、综合应用题1. 简述数据链路层中的差错控制和流量控制的区别。
[答案要点]
差错控制是为了保证发送方发出的所有数据帧都能够按照正确的顺序交付给网络层,常采用的方法是由接收方向发送方发送确认帧,以确保发送方知道帧按照正确的顺序到达了接收方,同时发送方设计定时器,当定时器时间到了还未收到确认帧时就重新发送该帧。
流量控制是为了避免出现发送方的发送速率大于接收方的接收速率的情况,通过某种反馈机制,限制发送方的发送速率,使发送方的发送速率不超过接收方的接收速率,从而使得网络既充分利用又不会出错。
2. 长度为1km,数据传输速率为10Mbit/s的以太网,电信号在网络上的传播速度是200m/ms。
假设以太网数据帧的长度为256bit,其中包括64bit帧头、校验和及其他开销。数据帧发送成功后的第一个时间片保留给接收方用于发送一个64bit的确认帧。假设网络负载非常小(即不考虑冲突的任何情形),试问该以太网的有效数据传输速率是多少?
[答案要点]
首先求得发送256bit数据帧所用的发送时间=256bit/(10Mbit/s)=25.6ms;数据帧在电缆上的传播时间=1000m/(200m/ms)=5ms;发送64bit的确认帧所用的发送时间=64bit/(10Mbit/s)=6.4ms;同样,确认帧在电缆上的传播时间=1000m/(200m/ms)=5ms;有效数据传输率=有效数据的长度/发送有效数据所用的总的时间;接下来就是计算发送该以太网帧所用的总时间,总时间=25.6ms+5ms+6.4ms+5ms=42ms。但是,有一点请考生注意,题目已经很明确地说明256bit的帧长,其中有64bit帧头、校验和及其他开销,因此,有效数据=256bit-64bit=192bit,故该以太网的有效数据传输速率为192bit/42ms=4.57Mbit/s。
3. 对于下列给定的值,不考虑差错重传,非受限协议和停止—等待协议的有效数据传输速率是多少(即每秒实际发送了多少比特的数据)?
R=传输速率(16Mbit/s)
S=信号传播速度(200m/μs)
D=接收主机和发送主机之间的传播距离(200m)
T=创建帧的时间(2μs)
F=每帧的长度(500bit)
N=每帧中的数据长度(450bit)
A=确认帧ACK的帧长(80bit)
[答案要点]
非受限协议(无须确认):每帧中实际有效数据为Nbit,而发送时间为F/R,创建帧的时间为T,总时间为T+F/R,故有效数据传输速率=N/(T+F/R),代入数据解得有效数据传输速率为13.53Mbit/s。
停止—等待协议:每帧中实际有效数据为Nbit,而发送数据帧的时间为F/R,创建数据帧的时间为T,而发送确认帧的时间为A/R,创建确认帧的时间为T,单向传播时延为D/S,故有效数据传输速率为N/(2T+2D/S+F/R+A/R),代入数据解得有效数据传输速率为10.65Mbit/s。
4. 假设一个数据传输速率为11Mbit/s的IEEE 802.11无线局域网正在连续不断地发送长度为64B的帧,已知该无线信道的误码率为10
-7,则在该信道上每秒传输出错的帧为多少个?
[答案要点]
已知该无线信道的误码率为10-7,即每比特传输出错的概率为10-7,那么每帧(64B=512bit)全部传输正确的概率为(1-10-7)512,每帧传输出错的概率为1-(1-10-7)512。由于该无线网络数据传输率为11Mbit/s,所以每秒可以传输的帧数为(11×106)/512个,则每秒钟出错的帧为(11×106)/512×[1-(1-10-7)512]。
5. 10Mbit/s以太网升级到100Mbit/s、1Gbit/s,甚至10Gbit/s以太网时,需要解决哪些技术问题?在帧的长度方面需要有什么改变?为什么?传输媒介应当有什么改变?
[答案要点]
以太网升级时,由于数据传输速率提高了,帧的发送时间会按比例缩短,这样会影响冲突的检测,所以需要减小最大电缆长度或增大帧的最小长度,才能有效地检测冲突。在帧的长度方面,几种以太网都采用IEEE 802.3标准规定的以太网最小、最大帧长,使不同传输速率的以太网之间可以方便地通信。
100Mbit/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变,即64B,但把一个网段的最大电缆长度减小到100m。因此,100Mbit/s以太网的争用期是5.12μs,帧间最小间隔现在是0.96μs,都是10Mbit/s以太网的1/10。
1Gbit/s以太网采用保持网段的最大长度为100m的方法,用“载波延伸”和“分组突法”的办法使最短帧仍为64B,同时将争用期增大为512B。发送的MAC帧长不足512B时,就用一些特殊字符填充在帧的后面,使MAC帧的发送长度增大到512B。
10Gbit/s以太网只工作在全双工方式下,因此不存在争用问题,也不使用CSMA/CD协议。
传输媒介方面,10Mbit/s以太网支持同轴电缆、双绞线和光纤,而100Mbit/s和1Gbit/s以太网支持双绞线和光纤,10Gbit/s以太网只支持光纤。
6. 假定在使用CSMA/CD协议的10Mbit/s以太网中,某站在发送数据时检测到冲突,执行退避时选择了随机数r=100。试问该站需要等待多长时间后才能再次发送数据?如果是100Mbit/s的以太网呢?
[答案要点]
10Mbit/s以太网的争用期是51.2μs,该站的退避时间为r×51.2μs=5.12ms,因此它将等待5.12ms。
100Mbit/s以太网的争用期是5.12μs,该站的退避时间为r×5.12μs=512μs,因此它将等待512μs。
提示:建议记住10Mbit/s以太网的争用期与100Mbit/s以太网的争用期!
7. 两个相邻的结点A、B采用滑动窗口协议,其帧序号占用3bit,在后退N帧ARQ的方式中,发送方的窗口尺寸为4。假定A给B发送数据,对于下列事件指出窗口的位置:
1)在A发送数据帧之前。
2)在A发送数据帧0、1、2之后,B应答了0、1帧,并且A收到了这些回应帧。
3)在A发送数据帧3、4、5之后,B应答了第4帧,并且A收到了这些回应帧。
提醒:后退N帧采甬累积确认,并假设A发送的帧B都正确接收。
[答案要点]
根据滑动窗口的原理和后退N帧ARQ的基本思想,结果如图所示。
8. 共有4个站进行码分多址通信。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S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。试问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是0还是1?
[答案要点]
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。
9. 在一个传输速率为1Gbit/s的TCP连接上,发送窗口的大小为65535B,单程传播时延等于10ms。试问可以取得的最大吞吐率是多少?线路效率是多少?(确认帧长度忽略不计)
[答案要点]
根据题意,往返时延RTT=10ms×2=20ms,发送一个窗口的发送时延是65535B/(1Gbit/s)=0.52428ms。那么,最后一个比特到达对方主机的时间为10.52428ms。题目已经说明确认帧的长度忽略不计,因此发送一个窗口的完整时间为20.52428ms,即每秒可发送窗口个数为1000ms/20.52428ms=48.7227。吞吐率的定义就是每秒能发送的数据,故最大吞吐率为65535×8×48.7227=25.54Mbit/s;线路效率:25.54Mbit/s/(1Gbit/s)≈2.55%。
10. 设收到的信息码字为110111,CRC和为1001,生成多项式为G(x)=x
4+x
3+1,试问收到的信息有错吗?为什么?
[答案要点]
因为CRC和为1001,所以在信息码字后面加上1001得到被除数1101111001,然后用被除数除以11001,得到余数1111,又因为余数不为0,故收到的信息不正确。