计算机网络(第四版)课后习题(英文)+习题答案(中英文)(2)

由尼奎斯特定理，无噪声信道最大数据传输率=2Hlog2V b/s。依题有带宽 H =

4kHz，因此最大数据传输率决定于每次采样所产生的比特数（log2V）。 如果每次采样产生 16bits，那么数据传输率可达 128kbps； 如果每次采样产生 1024bits，那么可达 8.2Mbps。

3. Television channels are 6 MHz wide. How many bits/sec can be sent if four-level digital signals are used? Assume a noiseless channel.（E） 依题有带宽 H = 6MHz，每次采样 log2V = 2bit

由尼奎斯特定理，可发送的最大数据传输率为 2Hlog2V = 24Mbps。 4. If a binary signal is sent over a 3-kHz channel whose signal-to-noise ratio

- 3 - is 20

dB, what is the maximum achievable data rate?（M）

由香农定理信道比为 S/N 的有噪声信道的最大数据传输率 = Hlog2(1+S/N)。

依题知带宽 H = 3kHz，信噪比为 10lgS/N = 20 dB，知 S/N =100 由于 log2101≈6.658，该信道的信道容量为 3log2(1+100)=19.98kbps 再根据尼奎斯特定理，发送二进制信号的 3kHz 信道的最大数据传

输速率为

2Hlog2V = 2*3 log22 = 6kbps 综上，可以取得的最大数据传输速率为 6kbps。

5. What signal-to-noise ratio is needed to put a T1 carrier on a 50-kHz line?（M）

T1 信号的带宽 = 1.544 * 106Hz，为发送 T1 信号，由香农定理，最大数据传输率

= Hlog62(1+S/N) = 1.544 * 10Hz ，依题知带宽 H = 50 kHz，解得 S/N = 231–1 再由尼奎斯特定理 2Hlog2V = 2Hlog2S/N = 93 dB 所以，在 50kHz 线路上使用 T1 载波需要 93dB 的信

噪比。

7. How much bandwidth is there in 0.1 micron of spectrum at a wavelength of 1

micron?(M)

依题知频段为 0.1 ，波长为 1

因此，在 0.1 的频段中可以有 30THz。

12. Multipath fading is maximized when the two beams arrive 180 degrees out of

The screen is 480 x 640 pixels, each pixel being 24 bits. There are 60 screen images phase. How much of a path difference is required to maximize the fading for a per second. How much bandwidth is needed, and how many microns of wavelength 50-km-long 1-GHz microwave link?（E） are needed for this band at 1.30 microns?（M） 由公式 ，这里光速 c =300000km/s，依题 f=1GHz，所以微波的波长是 传输数据的速率为 480×\慇2X640×24×\慇2X60bps，即 442Mbps。

8. It is desired to send a sequence of computer screen images over an optical fiber.

30cm。 如果一个波比另一个波多行进 15cm，那么它们到达时将 180 异相。显然，答案与链 路长度是 50km 的事实无关。 18. A simple telephone system consists of two end offices and a single toll office to which each end office is connected by a 1-MHz full-duplex trunk. The average telephone is used to make four calls per 8-hour workday. The mean call duration is 6 min. Ten percent of the calls are long-distance (i.e., pass through the toll office). What is the maximum number of telephones an end office can support? (Assume 4 kHz per circuit.)（E） 需要 442Mbps 的带宽，对应的波长范围是 。 9. Is the Nyquist theorem true for optical fiber or only for copper wire?（D） 尼奎斯特定理是一个数学性质，不涉及技术处理。该定理说，如果你有一个函每部电话每小时做 0.5 次通话，每次通话 6 分钟。因此一部数，

电话每小时占用一条 它的傅立叶频谱不包含高于 f 的正弦和余弦，那么以 2 f电路 3 分钟，60/3=20，即 20 部电话可共享一条线路。由于只有 10%的呼叫是长 的频率采样该函数，那么 途， 你就可以获取该函数所包含的全部信息。因此尼奎斯特定理适用于所有介质。 所以 200 部电话占用一条完全时间的长途线路。局间干线复用了 1000000/4000=250 10. In Fig. 2-6 the lefthand band is narrower than the others. Why?（E） 条线路，每条线路支持 200 部电话，因此，一个端局可以支持的电话部数为 200*250=50000。. 21. The cost of a fast microprocessor has dropped to the point where it is now possible to put one in each modem. How does that affect the handling of telephone line errors?（E） 通常在物理层对于在线路上发送的比特不采取任何差错纠正措施。在每个调制解 调器中都包括一个 CPU 使得有可能在第一层中包含错误纠正码，从而大大减少第 二层所看到的错误率。由调制解调器做的错误处理可以对第二层完全透明。现在许 多调制解调器都有内建的错误处理功能。 22. A modem constellation diagram similar to Fig. 2-25 has data points at the following coordinates: (1, 1), (1, -1), (-1, 1), and (-1, -1). How many bps can a modem 得小，才能保持⊿f 大约相等。

with these parameters achieve at 1200 baud?（E）

顺便指出，3 个带宽大致相同的事实是所使用的硅的种类的一个碰巧的特性反映。

11. Radio antennas often work best when the diameter of the antenna is equal to

the wavelength of the radio wave. Reasonable antennas range from 1 cm to 5 meters

in diameter. What frequency range does this cover?（E） 由于这 3 个波段的频率范围大体上相等，根据公式 ， 小的波段⊿ 也

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每个波特有 4 个合法值，因此比特率是波特率的两倍。

对应于 1200 波特，数据速率是 2400bps。 Mbps

23. A modem constellation diagram similar to Fig. 2-25 has data points at (0, 1) 的信道而言下载时间是 1.1msec，依题平均排队延迟时间也是 1.1msec，则总下载时 and (0, 2). Does the modem use phase modulation or amplitude modulation?（E） 间是 2.2msec，对 ADSL 而言并没有排队延迟时间，所以 1 Mbps 的下载时间是

40 相位总是 0，但使用两个振幅，因此这是直接的幅度调制。 24. In a constellation diagram, all the points lie on a circle centered on the origin. What kind of modulation is being used?（E） 如果所有的点都在同一圆周上，那么它们有着同样的幅度，所以没有使用幅度调 制。在星座图中从来就不使用频率调制，所以，这里所采用的编码是纯相位调制。 25. How many frequencies does a full-duplex QAM-64 modem use?（E） 全双工的 QAM-64 使用了两个频率。一个给上行流，一个给下行流。调制机制本 身只使用了相位和幅度调制，这里对频率不做调制。 26. An ADSL system using DMT allocates 3/4 of the available data channels to the downstream link. It uses QAM-64 modulation on each channel. What is the capacity of the downstream link?（M） DMT 指离散的多信道调制。这里总共有 256 条信道，减去 6 条给 POTS 以及再减 少 2 条用于控制，余下的 248 条留给数据。依题其中的 3/4 即 186 条信道给下行流。 ADSL 是以 4000 baud/s 进行调置。所以对 QAM-64（6 bits/baud）可得每条信道 的带宽为 24,000 bps 所以下行流总的带宽为 24,000 bps*186=4.464 Mbps 27. In the four-sector LMDS example of Fig. 2-30, each sector has its own 36-Mbps channel. According to queueing theory, if the channel is 50% loaded, the queueing time will be equal to the download time. Under these conditions, how long does it take to download a 5-KB Web page? How long does it take to download the page over a 1-Mbps ADSL line? Over a 56-kbps modem?（E）

LMDS 指本地多点分发服务。一个 5-KB 的网页数据量为 40,000 bits，对于 36

msec，在 56 kbps 的条件下下载时间是 714 msec.

28. Ten signals, each requiring 4000 Hz, are multiplexed on to a single channel using FDM. How much minimum bandwidth is required for the multiplexed channel? Assume that the guard bands are 400 Hz wide.（E） 对于 10 个 4000 Hz 干扰。

所需要的最小带宽为 4000 * 10 + 400 * 9 = 43,600 Hz

的信号，我们需要使用 9 个防护频段来避免可能的

b. (b) The T1 PCM system.（E）

两种情况下均为 8000 次采样/秒。使用 2 进制编码，则对 a 每次采样中发送 2 位

数据，对 T1 线路，每次采样发送 7 位数据。所以相对的最大数据传输率为： (a) 每次采样 2 比特的模拟编码 2Hlog2V = 16 kbps (b) T1 PCM 系统 2Hlog2V = 56 kbps

32. If a T1 carrier system slips and loses track of where it is, it tries to

29. Why has the PCM sampling time been set at 125 μsec?（E）

resynchronize using the 1st bit in each frame. How many frames will have to be

125 的采样时间对应于每秒 8000 次采样。一个典型的电话通道为 4kHz。根据inspected on average to resynchronize with a probability of 0.001 of being wrong? 尼 （M） 奎斯特定理，为获取一个 4kHz 的通道中的全部信10 个帧。 在数字通道上某些随机比特是 0101010101 模式的概率是 1/1024。息需要每秒 8000 次的采样频率。 察 30. What is the percent overhead on a T1 carrier; that is, what percent of the 1.544 Mbps are not delivered to the end user?（M）

T1 线路的每一帧中，端点用户使用 193 位中的 168（7*24）位，开销占 25（=193-168）

看 10 个帧，若每一帧中的第一位形成比特串 0101010101，则判断同步成功，而误 判的概率为 1/1024，小于 0.001。

33. What is the difference, if any, between the demodulator part of a modem and the coder part of a codec? (After all, both convert analog signals to digital ones.) (M) 有区别。编码器接受任意的模拟信号，并从它产生数字信号。而解调器仅仅接受 调制了的正弦（或余弦）波，产生数字信号。

位，因此开销比例等于 25/193=13%。

31. Compare the maximum data rate of a noiseless 4-kHz channel using a. (a) Analog encoding (e.g., QPSK) with 2 bits per sample.

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