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通信网络-AWGN信道仿真数据量研究

2006年4月第29卷第2期

北京邮电大学学报

Jo urna l of B eijin g Unive rsity of Po sts an d Te le c o m m u nicatio n s

A pr .2006Vo l .29No .2

文章编号:1007-5321(2006)02-0110-04

A W GN 信道仿真数据量研究

梁栋, 林家儒

(北京邮电大学信息工程学院,北京100876)

摘要:研究了蒙特卡罗仿真原理和仿真结果置信度;结合A W G N (加性白高斯噪声)信道特点,甄选出3个合适的参量,即误码个数、置信概率和仿真结果最大相对误差;提出了A W G N 信道下仿真数据量选取的一般性结论,即误码个数正比于置信区间上分位点的平方、反比于最大相对误差的平方.仿真结果验证了所提结论在A W G N 信道各种信噪比下均有效;同时对于无线通信或移动通信的时变多径衰落信道,如采用O F D M (正交频分复用)、分集、均衡、交织等技术,能将信道改造为A W G N 信道,该结论依然有效.关键词:加性白高斯噪声;蒙特卡罗仿真;仿真数据量;置信概率中图分类号:TP 391.9 文献标识码:A

Inv e stig ation on Simulation -Numb er in AWGN Channel

LIA NG D on g , LIN Jia -ru

(S cho ol of Inf ormation Engine ering ,Beij in g University of Po sts an d Tel ecom munications ,Bei jing 100876,C hina )

Ab s tra ct :In vestigati on s o n principle of M o nte C arl o si mulati on was made when c o nsi derin g chara cteri -stics of AW GN (add itiv e white G aus sian n oi se )channel and the aff e cts of thre e s uitable param eters :error nu mber ,c o nfidenc e pro babil ity an d m ax relativ e error of s imu lati o n r esult .A nd co m mo n c o nclu -si o n w as re a ched :error nu mber wo uld pr esent direct rati o to sq uare of c onfi denc e up per limit ,o n the other hand ,in verse rati o to sq uare of max relativ e error .The res ult of c o mputer si mulati on de m on -strates that the c oncl usi o n is e ffe cti ve u nder co nd itio ns o f A W GN channel .Un der c o nditi o ns of fadi ng multi path channel ,if s ome te chni qu es s uch as OF D M (orth o go nal fr eq uency di vis io n m ultip lexin g ),div ers ity ,e quali zati o n ,and interlea vin g w ere used to turn channel into A W GN channel ,the co nclu si on wi ll be als o e ffe ctiv e .

Ke y w ords :ad diti ve w hite Gau ss ian n o ise ;Mo nte Carl o s imu lati on ;sim ulatio n nu mber ;co nfid enc e pro bability

收稿日期:2005-03-30

基金项目:国家“863计划”项目(2001AA 123016);国家自然科学基金项目(60372099)作者简介:梁栋(1981—),男,博士生,E -ma il :ld umufeng @tom .com .

为检测通信系统的通信能力,通常需要通过蒙特卡罗仿真分析设计的通信系统是否达到预想的效果.然而在通信仿真中,针对不同的信道环境,仿真数据量应该如何选取是一个既复杂又实际的问题,仿真量选取不够,仿真结果的可信度低,与真实结果的偏差大;仿真量选取过大,将浪费大量时间和物力.然而遗憾的是,在不同信道环境下如何合理地选取仿真量,至今没有全面完善的回答.本文针对

通信中最常见的A W GN 信道应该如何选择仿真数据量进行了理论分析和仿真,获得了既简洁又具一般性的结论.

1 蒙特卡罗仿真原理及仿真结果置信

度分析

对于随机变量X ,设E (X )=u <+∞,D (X )=σ2

<+∞,取X 的M 个独立同分布的样本

X i,令^u=1

∑N

i=1

X i.由大数定理[1],对?ε>0,有

lim

M→+∞

p{|^u-u|<ε}=1,^u是u的一致估计,任意给定误差允限ε,只要M足够大,都可以满足要求.由中心极限定理,当M→+∞时,随机变量Y M= ^u-u

M/σ

渐近于标准正态分布[2],即

p{|Y M|

2π

∫Xα

2dx=1-α(1)

上式意义是,误差ε=|^u-u|

以置信概率

1-α成立,若希望^u提高1位精度,即ε减小为1/10,则M要增大100倍.

2AWGN信道仿真结果置信度的理论分析

通信中一般定义误码率p*e为传输1b it信息出错的平均概率.在A W GN信道下,每1bit信息出错的概率是相等的,因此p*e可定义为传输任意1bit信息出错的概率.设噪声双边功率谱密度为N0/2,则每比特信息出错的概率为[3]

p*e=1

2π

∫+∞2

2dx(2)

依据蒙特卡罗仿真原理,设传输M b it信息,出错ξb it,p e=ξ/M是一随机变量,是p*e一致估计.

p(ξ=k)=C k M(p*e)k(1-p*e)M-k(3)

D(ξ)=Mp*e(1-p*e)(4)通常p*e很小,则1-p*e≈1,故

D(ξ)≈Mp*e(5)

D(p e)=σ2p

e =

D(ξ)

≈

p*e

(6)

σp

=p*e/M(7)当M很大时p e近似服从正态分布,令Y=

(p e-p*e)/σp

,Y服从标准正态分布,则

p{|Y|

2π

∫xα

2dx=1-α(8)

p{|p e-p*e|<σp

xα}=1-α(9)式中,xα表示仿真结果置信区间的上分位点,它唯一地确定置信概率1-α.令η=(p e-p*e)/p*e,η的意义是p e与p*e的相对误差,则

p{η<σp e xαp e}=p{η

xα

p*e M

为p e与p*e的最大相对误差,变换得

p*e

(xα

ηm ax

)2(11)

式(11)有4个变量,分析起来不够简洁.令N= Mp*e表示仿真误码个数,代入式(11)得

N=Mp*e=(xαηmax)2

ηmax=

xα

xα=ηmax N}(12)式中,N表示仿真误码个数.由式(12)可以得到以下4个结论.

1)A W GN信道下仿真结果的误差和置信度由

N唯一决定,即无论信噪比为多少,只要N相同

(而不是M相同),则各信噪比下仿真结果的准确

性和可靠性相同.

2)给定置信概率1-α,即给定xα,则ηm ax与N 的平方根成反比.图1示出了不同1-α下ηmax与N

的关系,可以看出随着ηmax的减小,N 急剧增长.

图1ηmax与N的平方根成反比

图2不同N值下1-α与ηmax的关系

3)给定仿真误码个数N,则xα与ηmax成正比; 1-α随着ηmax增大而增大,N越大则增长速度越快.图2示出了不同N值下1-α与ηmax的关系.

第2期梁栋等:A W G N信道仿真数据量研究

4)给定最大相对误差ηmax ,则x α与N 的平方根成正比,1-α随N 增大而缓慢增大.图3示出了

不同η

max 下1-α与N 的关系,Y 为最大相对误差.图3 不同ηmax 下1-α与N 的关系

3 选取仿真数据量需要考虑的因素

仿真数据量M =N /p *

,N 由1-α、ηmax 决定,可认为M 由1-α、ηm ax 和p *e (它由信噪比γ决定)3个量决定.即仿真量选取需要考虑结果的误差允限、置信度(它们决定了应该仿真出多少误码)和信噪比(它决定了需要仿真多少数据才能仿出足够多的误码).

对仿真要求不高的情况,可取1-α=0.9,ηmax =0.1(即以90%置信概率保证仿真结果有1位有效数字可靠),

此时N =271.图4示出了M 和γ的关系.

图4 M 与γ的关系

由图4看出,当γ很高时需要巨大的仿真量.而通常受设备、时间的限制仿真量不能达到这么大,因此就只能获得低置信度、不太精确的仿真结果.

4 仿真验证

选用VC 6.0编程环境,QP SK 调制,A WG N 信道,在不同信噪比下均仿真L =1万次,每次的仿真量事先不确定,一旦仿出N 个误码即中止仿真,求出该次仿真的误码率p i

e (i =1,

2,…,L ).1)图5示出了

p e 的分布曲线.p e 近似服从正态分布,与大数定理的结论吻合.

图5 γ=0d B 、N =1000　,p e 的分布曲线

2)p e 的标准差σp e

的估计值按^σp e =1

L -1

∑L

i =1

i e

-p *e )

(13)

计算.ηmax 的估计值按

^ηmax ,0.9=(q 0.95L

-p *e )/p *

(14)

^ηmax ,0.99=(q 0.995L

-p *

e )/p *

(15)

计算,式中,0.9、0.99指置信概率;q i

e 是p i

e 按从小到大的顺序重新排列得到的序列.

表1和2分别给出了γ=0d B 和γ=6.5d B 下^σp e 和^η

max 的仿真结果.N 较小、γ较低时仿真结果与式(7)和(12)的理论值十分吻合;N 较大、信噪比较高时,仿真结果与理论值略有偏差(此时L 取1万次不够大),但仍在同一量级.

表1 γ=0dB 时^σp e

和^ηmax 的仿真结果

N 10100100010000^ηmax ,0.90.500.160.0520.014ηmax ,0.90.520.170.0520.017^ηmax ,0.990.900.250.0800.023ηmax ,0.99

0.810.260.0810.026^σp

e 0.0240.00760.00240.00066σp

0.025

0.0079

0.0025

0.00079

表2 γ=6.5dB 时^σp e 和^ηmax 的仿真结果

N 10100100010000^ηmax ,0.90.500.140.0380.011ηmax ,0.9

0.520.170.0520.017^ηmax ,0.990.900.210.0680.018ηmax ,0.99

0.810.260.0810.026^σp e 4.3×10-4 1.2×10-4 3.2×10-5 1.0×10-5σp

4.4×10

-4

1.4×10-4

4.4×10

-5

1.4×10

-5

211北京邮电大学学报第29卷

5结束语

本文选取误码个数、置信概率和仿真结果最大相对误差3个参量,对A W GN信道仿真的数据量选取进行了研究.结果表明,随着仿真结果精度的提高,需要的仿真误码个数N呈平方量级增长.在高信噪比条件下N对应巨大的仿真比特数M,而通常的通信系统如3G标准采用扩频系统,1bit对应成千上万个码片,因此如要获得高精度、高可信度的仿真结果需要巨大的运算量和运算时间,在现有的仿真软硬件条件下几乎不可能实现.注意到蒙特卡罗方法“平方增长”的局限性,若能找到一种全新的仿真体制,突破这一瓶颈,将是十分有前途的.

本文仅讨论A WG N信道下仿真量的选取问题,实际通信系统,特别是无线通信系统面临的信道具有时变、时间弥散、频率弥散、角度弥散、衰落等诸多特点之一或全部[3-4].从表面上看,本文分析的结果失效了,但是这些系统都采用了某些技术将实际信道改造为近似A WG N信道,这样所分析的结果就可近似地加以运用,这对未知系统误码率的任何先验特性时进行仿真量的预估计很有好处.

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(上接第80页)

集,在此范围内确定对期望用户造成强干扰的A CI 用户码信息,估计其信道特性.然后采用SIC方法对较强的A C I逐个消除,对小区内的M AI、ISI和剩余的A CI采用J D方法进行消除.仿真结果显示,其能有效消除A C I,在3GPP Case3信道环境下,Raw B ER为10-2时,进行SI C-J D消除时有2～3d B 增益.

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第2期梁栋等:A W G N信道仿真数据量研究

网络基础数据通信性能指标

网络基础数据通信性能指标数据通信是继电报、电话业务之后出现的第三大通信业务。它是一种包括科学计算机、过程控制、信息检索等内容的广义上的信息处理。为了便于更好的理解数据通信的相关技术，先让来了解一些相关概念。 1．数据在计算机科学中，数据是信息的载体，它涉及对事物的表示形式。通常数据指所有能够输入到计算机并被计算机的程序处理的符号介质的总称，也是用于输入电子计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。数据包括模拟数据和数字数据两种，其中模拟数据反映的是连续的值（如声音、视频、温度、压力等）；数字数据反映的是离散的值（如整数、ASCII 文本等）。 2．信息从广义上说，信息就是消息。对人类而言，人的五官生来就是为了感受信息的，它们是信息的接收器，它们所感受到的一切，都是信息。然而，还有大量的信息是我们的五官不能直接感受到的，人类正通过各种手段，发明各种仪器来感知它们，发现它们。由计算机产生的信息一般是数字、字母、符号的组合，为了传输这些信息，首先要将每一个字母、数字符号用计算机能够识别的二进制代码来表示。另外，也可以说信息就是指数据的具体含义。 3．信号信号是一种可以觉察的脉冲（如电压、电流、磁场强度等），通过它们能传达消息或信息。也可以说，信号是运载数据的工具，是数据的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。而在计算机网络中，一般应用电信号，如无线电波、电话网中的电流等等。而在计算机领域，电信号还可以分为模拟信号和数字信号。其中，模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度、或频率、或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等，如图3-1所示。模拟信号波形-1 1 图3-1 模拟信号波形数字信号指幅度的取值是离散的，是一串电压脉冲序列。二进制码是一种数字信号，用两种不同的电平（高电平“1”和低电平“-1”）来表示比特序列的电压脉冲信号。由于二进制码受噪声的影响小，因此易于数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。 4．信道信道是通信双方信号传输的通道，它以物理传输介质为基础。信号只有通过信道传输，才能够从信源到达信宿。在同一条传输介质上可以同时存在多条通道，即一条传输线路上可以有多个信道，实现数据传输。其中，信源是指通信过程中，产生和发送信息的设备或计算机；信宿是指通信过程中，

数据通信基本知识

数据通信基本知识 -------------------------------------------------------------------------- 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1)双绞线双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2)同轴电缆同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2.玻璃纤维目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。模拟数据通信与数字数据通信一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot;联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和

网络与数据通信作业答案教学提纲

一、选择题 C 1. 下列哪项不属于电路交换结点的组成部分。（A）数字交换机（B）网络接口（C）控制单元（D）用户环路 C 2. 下列哪项不属于纵横交换机的局限性。（A）交叉点的数量以相连站点数量的平方数上升（B）一个交叉点的损坏使得在该交叉点上相交的线路所属的设备之间无法连接（C）交叉点利用率很低（D）金属交叉点采用半导体门电路，造价高。 B 3. 下列哪项不属于分组交换的优点。（A）线路的效率较高（B）以恒定的数据率进行交换（C）网络中通信量拥挤时，分组仍可能被接收（D）能够使用优先级 C 4. 下列哪项不属于数据报优点。（A）省掉了呼叫建立过程（B）如果网络的某一部分发生了拥塞，结点可以为数据报选择一条绕过拥塞区域的路由（C）一个结点出现故障，其后的分组可以找一条替换路由绕过该结点（D）没有必要为在每个结点上为每个分组选择路由，分组在网络中传送速度更快 D 5. 下列哪项不属于分布式路由选择的特点。（A）路由选择的判决可能是由各结点完成的（B）每个结点可能从相邻（直接连接的）的结点上搜集到一些信息

（C）结点从它感兴趣的任何一条潜在路由上的所有结点中获取信息（D）存在一个中心结点，它从所有结点上获取信息 B 6. 下列哪项不属于洪泛法路由选择的特点。（A）在源点和终点之间所有可能的路由都被尝试过。（B）发送到分组中，至少有一个副本是使用最小跳数路由到达终点。（C）所有直接或间接地与源结点相连的结点全部都被访问到。（D）网络中的通信量负荷不高。 B 7. 在结点和结点之间交换有关网络状态的信息，路由选择的判决随网络条件的变化而改变，该路由选择策略为（A）固定式（B）洪泛式（C）随机式（D）自适应式 A 8. 下列哪项不属于自适应路由选择的缺点。（A）路由选择的判决复杂，增加了网络结点的处理负担（B）交换信息多，交换频率快会增加网络负荷，导致性能下降。（C）网络发送故障或者拥塞时，无法避免故障和拥塞区域。（D）自适应策略可能反应得太快，导致阻塞产生振荡。 A 9. ARPANET中第三代路由选择算法的代价函数是以（）而不是以时延为中心。（A）时延（B）利用率（C）容量（D）吞吐量

《数据通信与网络基础》教学计划与教学大纲

《数据通信与网络基础》教学计划与教学大纲课程代号：CS16021 任课教师：杨献春开课时间：2001/2002学年第一学期授课对象：专升本99级和00级，二学历00级教学安排：教室地点教102 选课人数272人授课时间星期二18:30-21:20 教学1班（99级专升本00级二学历127人）星期四18:30-21:20 教学2班（00级专升本145人）一、教学计划：总计60学时，两个教学班计划相同。教学16次计48学时第1-4周，第6-17周（第5周国庆节休假）讲座1次3学时第18周（20XX年1月3日，星期四，两班合讲，自愿参加）复习1次3学时第19周答疑1次3学时第19或20周（待定）考试1次2小时左右二、教学大纲：课程名称数据通信与网络基础课程概述这是一个学期的课程, 旨在学习数据通信基本原理和了解数据通信网络。本课程向学生介绍计算机之间及人机之间通信相关的各种基本技术，涉及的主题有：简单的通信模型，通信系统硬件（传输媒质、数据传输技术、数据终端设备，数据通信设备与接口），通信系统中的软件（数据编码、数据传输方式、数据传输协议），数据通信网（网络分层体系结构、交换式网络与广播式网络、宽带传输网、接入网），多媒体数据通信，数据通信发展历史与趋势。教学目标通过本课程的学习，学生能够 ●了解电信与及数据通信的发展历史与前景 ●知道通信种类及其使用的频段 ●熟悉数据通信模型与术语 ●知道数据通信标准及其制定机构 ●知道数据通信网及其分类和用途 ●描述数字传输与模拟传输的区别与各自的特点 ●掌握信息的度量方法和信号时域频域特性分析方法 ●了解传输信道特性及其对信号的影响

数据通信与网络答案20

CHAPTER 20 Network Layer: Internet Protocol Solutions to Odd-Numbered Review Questions and Exercises Review Questions 1.The delivery of a frame in the data link layer is node-to-node. The delivery of a packet at the network layer is host-to-host. 3.Each data link layer protocol has a limit on the size of the packet it can carry. When a datagram is encapsulated in a frame, the total size of the datagram must be less than this limit. Otherwise, the datagram must be fragmented. IPv4 allows fragmentation at the host and any router; IPv6 allows fragmentation only at the host. 5.Options can be used for network testing and debugging. We mentioned six options: no-operation, end-of-option, record-route, strict-source-route, loose- source-route, and timestamp. A no-operation option is a 1-byte option used as a filler between options. An end-of-option option is a 1-byte option used for padding at the end of the option field. A record-route option is used to record the Internet routers that handle the datagram. A strict-source-route option is used by the source to predetermine a route for the datagram. A loose-source-route option is similar to the strict source route, but it is less rigid. Each router in the list must be visited, but the datagram can visit other routers as well. A timestamp option is used to record the time of datagram processing by a router. 7.In IPv4, priority is handled by a field called service type (in the early interpreta- tion) or differential services (in the latest interpretation). In the former interpreta- tion, the three leftmost bits of this field define the priority or precedence; in the latter interpretation, the four leftmost bits of this field define the priority. In IPv6, the four-bit priority field handles two categories of traffic: congestion-controlled and noncongestion-controlled. 9.The checksum is eliminated in IPv6 because it is provided by upper-layer proto- cols; it is therefore not needed at this level. 1

(完整word版)数据通信与网络重点总结

《数据通信与计算机网络》复习要点第1章概述 1．以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信，而传输数字信号的通信方式称为数字通信系统。 2．数据通信包括数据传输、数据交换和数据处理。 3．数据通信网络按照覆盖的物理范围可分为广域网、局域网和城域网。 4．计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。 5．计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。 6．计算机网络具有三个主要的组成部分(三大组成要素)，即①能向用户提供服务的若干主机；②由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；③为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。 7．计算机网络按通信方式分为广播网络和点到点网络。 8．计算机网络主要性能指标，包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积和利用率。9．OSI模型有七个层次，分别是：(7)应用层；(6)表示层；(5)会话层；(4)运输层；(3)网络层；(2)数据链路层；(1)物理层 10．因特网使用的TCP/IP参考模型的四个层次是：应用层、传输层、互联网层、网络接入层。 11．协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。协议的语法定义了所交换信息的结构或格式；协议的语义定义了源端和目的端所要完成的操作。 12．服务指同一开放系统中某一层向它的上一层提供的操作，但不涉及这些操作的具体实现。13．面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。 14．标准是由标准化组织、论坛以及政府管理机构共同合作制订的。标准可分为两大类：法定标准和事实标准。一．数据通信网络由哪些部分组成？答：从系统设备级的构成出发，可以认为数据通信系统由下面三个子系统组成：（1）终端设备子系统，由数据终端设备及有关的传输控制设备组成。（2）数据传输子系统，由传输信道和两端的数据电路终接设备组成。（3）数据处理子系统，指包括通信控制器在内的电子计算机。二．面向连接和无连接服务的主要区别是什么？答：面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段，传输的数据具有顺序性，较适用于在一定时期内向同一地发送多个报文的场合；无连接服务是一种不可靠的服务，常被描述为“尽最大努力交付”或“尽力而为”，两个通信实体无需同时处于活跃状态。无连接服务有三种类型：数据报、证实交付和请求回答。优点：灵活、方便。缺点：不能防止报文的丢失、重复和失序。三．数字通信与模拟通信相比较的优缺点。答：优点：抗干扰性强，保密性好，设备易于集成，便于计算机处理等。缺点：占用较多的带宽，信道利用率低。

《计算机网络》第二章—数据通信基础练习题

《计算机网络》第二章——数据通信基础练习题一、填空题： 1.________是两个实体间的数据传输和交换。 2._____是传输信号的一条通道，可以分为________和________。 3._____是信息的表现形式，有________和________两种形式。 4.________是描述数据传输系统的重要技术指标之一。 5.________是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为______________________。 6.数据通信系统一般由________、________和________等组成。 7.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有________、________和________三种。 8.基带、频带、宽带是按照__________________________来分类的。 9.信道的传播延迟和_____________________________与_________________________有关。 10.电路交换的通信过程可分为三个阶段：__________、__________和____________。 11.在分组交换技术中，还可以分为________和________两种不同的方式。 12.信元交换技术是指__________（英文简称为____），它是一种_________的交换技术。 13.多路复用技术通常有两类：____________和____________。 14.常见的差错控制技术有：_________和__________等, 为了确保无差错传输数据，必须具有______和______的功能。 15. CRC码的中文名称是__________，又称________，是一种较为复杂的校验方法，有很强的检错能力。 16. 存储转发方式中常见的有________、________、________，传输的单位分别是____、____、____。二、选择题 1.在数据通信系统中衡量传输可靠性的指标是____。 A.比特率 B.波特率 C.误码率 D.吞吐量 3.在传输过程中，接收和发送共享同一信道的方式称为____。 A.单工方式 B.半双工方式 C.全双工方式 D.自动方式 5.为了提高通信线路的利用率，进行远距离的数字通信采用____数据传输方式。 A.基带传输 B.频带传输 C.宽带传输 D.窄带传输 6.在数字信道上，直接传送矩形脉冲信号的方法，称为____。 A.

数据通信与网络答案04

CHAPTER 4 Digital Transmission Solutions to Odd-Numbered Review Questions and Exercises Review Questions 1.The three different techniques described in this chapter are line coding, block cod- ing, and scrambling. 3.The data rate defines the number of data elements (bits) sent in 1s. The unit is bits per second (bps). The signal rate is the number of signal elements sent in 1s. The unit is the baud. 5.When the voltage level in a digital signal is constant for a while, the spectrum cre- ates very low frequencies, called DC components, that present problems for a sys- tem that cannot pass low frequencies. 7.In this chapter, we introduced unipolar, polar, bipolar, multilevel, and multitran- sition coding. 9.Scrambling, as discussed in this chapter, is a technique that substitutes long zero- level pulses with a combination of other levels without increasing the number of bits. 11.In parallel transmission we send data several bits at a time. In serial transmission we send data one bit at a time. Exercises 13.We use the formula s = c × N × (1/r) for each case. We let c = 1/2. a.r = 1 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/1= 500kbaud b.r = 1/2 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/(1/2) = 1 Mbaud c.r = 2 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/2= 250 Kbaud d.r = 4/3 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/(4/3) = 375 Kbaud 15.See Figure 4.1 Bandwidth is proportional to (3/8)N which is within the range in Table 4.1 (B = 0 to N) for the NRZ-L scheme. 17.See Figure 4.2.Bandwidth is proportional to (12.5 / 8)N which is within the range in Table 4.1 (B = N to B = 2N) for the Manchester scheme. 1

数据通信专业试题及答案

联通数据通信专业技术等级资格论证考试试卷（数据）姓名论证资格评分一、填空题（总20分，每空0.5分） 1、网络设备运行维护人员的基本要求：{ }、{ }、{ }。 2、中国联通各级维护机构应按照{ }、{ }的原则，开展网络设备的运行维护管理和生产工作。 3、机房管理制度必须包括：{ }、{ }、{ }、{ }等。 4、集中监控中心应实行{ 7*24 }小时值班制。 5、故障处理流程由{ }、{ }、{ }、{ }四个步骤组成。 6、各级网络运行维护部门在处理业务故障时应以客户利益为先，故障发生后应依据“{ }、{ }”、“{ }、{ }”、“{ }、{ }”的原则，首先尽快恢复客户业务，然后尽快找出故障点，完成故障处理。 7、对于特别重大故障及重大故障，应立即逐级上报，{ }小时内报至总部运行维护部和当地政府通信主管部门 8、典型的七层OSI通信模型分为{ 物理层}、{数据链路程}、{ 网络层}、{ 传输层}、{ 会话层}、{ 表示

层}、{ 应用层}；路由器、桥分别工作于{ 网络}层、{ 数据链路层} 层。 9、从体系结构来看，TCP/IP是OSI七层模型的简化，它分为四层：{ 网络接口层}、{ 网络层}、{ 传输层}、{ 应用层} 10、在TCP/IP网络中，常见的网络拓扑类型有{ 树} 、总线型、环型、{ 星} 。 11、每个IP地址的长度为{ 32 } 比特，由{ 4}个8位域组成。 12、中国联通IP承载网采用{ 接入}、{ 汇聚}、{ 骨干}三层网络结构 13、根据数据电路的传输能力，数据通信可以有{ 单工传输}、{ 半双工传输}、{ 全双工传输}三种通信方式 14、10Base2结构采用{ BNC }接头、每一区段最大传送距离是{ 185 }米，10BaseT结构采用{ RJ }接头、每一区段最大传送距离是{ 100 }米。15、在B类地址中，如果用8位作为子网屏蔽，则可有{ 254 }个子网，每个子网可有{ 354 }台主机。 16、TCP/IP规定，主机号各位全为‘1’的网间网地址用于{ 广播}。 17、防火墙一方面阻止来自{ 外网}对受保护网络的未授权或未验证的访问，另一方面允许{ 内网}进行Web访问或收发E-mail 等。 18、AAA是{ 授权}、{ 认证} 、{ 计费}的简称。 19、IEEE制定了三个局域网标准{ 802.1 },{ 802.2 }， { 802.3 }，著名的以太网就是{ 802.3 }的一个典型产品。

自考 07025 数据通信与网络

高纲1498 江苏省高等教育自学考试大纲 07025 数据通信与网络南京信息工程大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室

Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点本课程是物联网工程专业的专业必修课。课程系统地讲授了计算机网络的体系结构概念，对各个网络功能层的基本概念、工作原理和通信规程，数据通信技术、广域网和局域网技术、以及网络应用技术和发展都作了详细介绍。配合该课程的实验教学，将帮助学生掌握和了解数据通信和计算机网络的基本原理、工作过程和实现方法，加深学生对数据通信技术、计算机网络技术理论的认识和理解，培养网络应用技能。本课程的目的，是使学生建立计算机网络体系机构的概念，掌握数据通信的基本概念和计算机网络的工作原理，了解计算机网络技术的应用和发展，辅以精心设计跟踪实际应用的实验教学内容，对提升学生动手操作实践能力，为后续的计算机网络专业课程的学习，建立良好的基础。二、课程目标 1. 要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握通信基础内容和计算机网络部分的内容，并能够用其分析、初步设计和解答与网络应用相关的问题，能够举一反三。 2.计算机网络的概念较多，因此要强调基本概念，而不是过多地讲具体的计算网络中所使用的专用设备。 3.计算机网络的发展非常迅速，新的技术不断出现，因此应尽可能地掌握较新的内容。另外本课程工程性较强，学生应注重理论联系实际和重视实验环节。三、与相关课程的联系与区别本课程先修课程应涉及计算机文化基础、计算机程序设计、管理信息系统、数据库原理与应用等。后继课程有网络操作系统、路由与交换技术、计算机网络安全、网络编程等。本课程与其他课程的区别为：本课程立足于理论，与实际环节紧密结合，需要更多关注各种网络应用及新技术。四、课程的重点和难点课程的重点之一是网络通信的有关技术，包括数据通信技术、数据编码技术、数据交换技术、流量控制技术、差错控制技术；重点之二是五层网络体系结构，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层，重点之三是局域网技术。课程的次重点是数据通信与计算机网络领域的基本概念和工作原理，对网络的组

网络中的数据通信

诸城一中高二信息技术教案网络中的数据通信教师寄语：辛勤的蜜蜂永远没有时间悲哀。【学习目标】 1.了解网络通信的基础知识。 2.理解网络协议的基本概念。 3.能描述网络的开放系统互联协议（OSI）分层模型的基本思想。【新课导入】现代信息社会，人们被由电话线、有线电视线、卫星和微波、无线电波及电视信号等组成的通信设施所传输的数据包围。计算机数据也是用这些通信设施传输数据，本节课我们学习通信设施的电缆和传输设备是如何传输计算机信息及在进行信息传输时必须使用的协议。【自主学习】一、研读课本P16—20，完成下列任务。 1.声波是一种__________信号，能够在空气中传播。 2.电话就是将人的声音信号变换成__________之后来传送的，再通过逆转换装置将其转换为声音信号。 3.计算机是以数字信号来表示和贮存信息的，数字信号只有两种状态，数字上用___和_______表示。 4.说明字符“A”是如何传送的？ 5.为什么计算机在拨号上网和远程联机过程中使用MODEM? 调制：___________________ __________________________。解调：____________________ ___________________________。 6.信道(channel)是通信双方之间以传输介质为基础传递信号的_____________。

7.根据传输介质的不同，（例如：普通导线、双绞线、同轴电缆、光缆以及各种频段的无线电传播等）的不同，信道可以分为_______信道和________信道。 8.带宽与宽带各指什么？带宽（bandwidth）是指通信信道的_____________。宽带是具备较高通信速率和较高吞吐量的_____________。 9.解释说明“分组交换技术”。【当堂练习】 1．计算机网络是指把多台处于不同地域的独立的计算机，通过通信设备和传输介质按一定的几何结构互相连接起来，在一定的通信协议的控制下能够进行_____传递的计算机系统。 A．信息B．电压c．信件D．声音 2．以下_____不属于计算机网络基本功能： A．共享软件资源B．共享打印机等硬件资源C．网络视频会议D．货物运输3．以下不属于网络硬件的是_____。 A．交换机B．路由器C．中继器D．网络操作系统 4．网络可以按拓扑结构和覆盖范围分类，以下不属于按网络拓扑结构分类的是_____。 A．星型B．网状C．总线型D．局域网 5．Intemet是指_____。 A．国际互联网 B.局域网 C.校园网 D.邮电网【当堂检测】一、选择 1．关于搜索引擎，下列说法错误的是_____。 A．搜索引擎中，可以使用多个关键词组合进行搜索 B．通过搜索引擎，可以在因特网中搜索需要的信息 C．我们可以用搜索引擎来搜索需要的图片 D．搜索引擎是插在计算机主板上的硬件卡 2．因特网用户通过电子邮件_____。

数据通信与网络技术试题

一、填空（每空1分，共20分） 1.传输层协议包括 TCP 和 UDP ，FTP采用 TCP 进行传输。 2.TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，它将网络分为5层，从底层到高层依次为物理层，数据链路层，网络层，传输层和应用层。 3.ZXR10 G产品系列支持的IGP为 IS-IS 、 RIP 、 OSPF 。 4.路由协议大体上可分为链路状态协议和距离矢量协议两种。其中，OSPF属于链路状态协议， RIP属于距离矢量协议。 5.OSPF通过 Hello 报文来建立并维护邻居关系。 6.在OSPF中，路由汇总只能在 ARP 和 ASBR 上做。 7.Access port是可以承载 1 个VLAN的端口；Tagged port是可以承载多个VLAN的端口。 8.TCP是面向连接的传输层协议，所谓面向连接就是先完成连接建立的过程，然后进入数据传输阶段。 9.“毒性逆转”是指防止路由自环的措施。 10.做smart trunk的三个前提条件为：速率相同、端口双工式、链路属性相同。二、选择题（每空2分，共20分） 1、当今世界上最流行的TCP/IP协议的层次并不是按OSI参考模型来划分的，相对应于OSI 的七层网络模型，没有定义（D ）。 A、物理层与链路层 B、链路层与网络层 C、网络层与传输层 D、会话层与表示层 2、在以太网中ARP报文分为ARP Request和ARP Response，其中ARP Response是（ B ）传送。 A、广播 B、单播 C、组播 D、多播 3、主机地址10.10.10.10/255.255.254.0的广播地址是多少？（B ） A、10.10.10.255 B、10.10.11.255 C、10.10.255.255 D、10.255.255.255 4、使用子网规划的目的是什么? （D ） A、将大的网络分为多个更小的网络 B、提高IP地址的利用率 C、增强网络的可管理性 D、以上都是 5、下面协议中那一个是工作在传输层并且是面向无连接的。（D ） A、IP B、ARP C、TCP D、UDP

网络与数据通信实验报告

网络与数据通信实验报告指导老师：李艳姓名：胡嘉懿（1110200302）周敏（1110200311）

实验1 网络协议分析Ethereal 1.ARP帧解析 ·帧1(线路上传输60字节，俘获60字节) 到达时间：2004年5月7日00:35:13.802398000 与上一帧的时间差：0.000000000秒与第一帧的时间差：0.000000000秒帧序号：1 数据包长度：60字节俘获长度：60字节 ·以太网Ⅱ，源地址：00:0d:87:f8:4c:f9，目的地址：ff:ff:ff:ff:ff:ff(MAC地址) 目的地址：ff:ff:ff:ff:ff:ff(广播) 源地址：00:0d:87:f8:4c:f9(192.168.0.44) 类型：地址转换协议ARP(Ox0806) 尾部：000000000

·地址转换协议 ·硬件类型(Hardware type)：16位，定义ARP实现在何种类型的网络上，以太网的硬件类型值为Ox0001，图中为以太网Ox0001 ·协议类型(Protocol type)：16位，定义使用ARP/RARP的协议类型，IPv4类型值为Ox0800，图中为IP Ox0800 ·硬件地址长度(Hardware size)：1字节，以字节为单位定义物理地址的长度，图中为6 ·协议地址长度(Protocol size)：1字节，以字节为单位定义协议地址的长度，图中为4 ·操作类型(Opcode)：16位，定义报文类型，1为ARP请求，2为ARP应答，3为RARP 请求，4为RARP应答，图中为请求(Ox0001) ·发送方MAC地址(Sender MAC address)：6字节，发送方的MAC地址，图中为00:0d:87:f8:4c:f9 ·发送方IP地址(Sender IP address)：4字节，发送方的IP地址，RARP请求中不填此字段图中为192.168.0.44 ·目的MAC地址(Target MAC address)：6字节，ARP请求中不填此字段（待解析），图中为00:00:00:00:00:00 ·目的协议地址(Target IP address)：4字节，长度取决于协议地址长度，长度一共28字节，图中为192.168.80.1

数据通信与计算机网络课后习题(人民邮电出版社邢彦辰)

数据通信与计算机网络习题参考答案第1章计算机网络概述一、填空题 1．计算机、通信 2．FEP、CCP 3．数据通信、资源共享、分布式处理和均衡负荷、提高安全可靠性 4．资源、通信 5．ARPA 6．电路交换、报文交换、分组交换 7．局域网、城域网、广域网 8．总线、星型、树型、环型、网状二、选择题 1．D 2．C 3．A4．A5．B 6．B 三、判断题 1．×2．√3．√4．× 四、简答题 1．（1）面向终端的计算机网络；（2）多主机互联的网络阶段；（3）开放式标准化计算机网络阶段；（4）网络互连与高速网络阶段 2．计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台具有独立功能的计算机系统连接起来，在功能完善的网络软件支持下，进行数据通信，实现资源共享、互操作和协同工作的系统。 3．（1）完成了对计算机网络的定义、分类与子课题研究内容的描述；（2）提出了资源子网、通信子网的两级网络结构的概念；（3）研究了报文分组交换的数据交换方法；（4）采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系；（5）促进了TCP/IP 协议的发展。 4．虽然各种类型的计算机网络组成结构、具体用途和信息传输方式等不尽相同，但是它们却具有一些共同的特点。主要体现在可靠性、独立性、高效性、扩充性、透明性、可控性和廉价性等几个方面。 5．典型的计算机网络在逻辑上可分为两个子网，是由资源子网和通信子网构成的，资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。资源子网由主机、用户终端、终端控制器、联网外部设备、各种软件资源与信息资源组成。通信子网由专用的通信控制处理机CCP、通信线路与其它通信设备组成。 6．（1）主体设备；（2）联接设备；（3）预处理设备；（4）信道。 7．（1）按照网络的数据交换方式划分，主要的交换方法有电路交换网、报文交换、分组交换、帧中继交换网、A TM交换网和混合交换网；（2）按照网络的覆盖范围划分，可分为局域网、城域网和广域网；（3）按照网络的物理信道媒体划分，可分为双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、微波网络、卫星网络等；按网络的拓扑结构划分，可分为总线型网络、环形型网络、星型网络、树型网络和网状型网络等；（5）按照网络应用范围和管理性质划分，可分为公用网和专用网两大类。 8．计算机网络拓扑结构是指一个网络中各个节点之间互连的几何构形，它可以表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。常用的计算机网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和网状型等。

数据通信与网络课后习题答案上

CHAPTER 1 15. With 16 bits, we can represent up to 216 different colors. 17. a. Mesh topology: If one connection fails, the other connections will still be working. b. Star topology: The other devices will still be able to send data through the hub; there will be no access to the device which has the failed connection to the hub. c. Bus Topology: All transmission stops if the failure is in the bus. If the drop-line fails, only the corresponding device cannot operate. 2 d. Ring Topology: The failed connection may disable the whole network unless it is a dual ring or there is a by-pass mechanism. 19. Theoretically, in a ring topology, unplugging one station, interrupts the ring. However, most ring networks use a mechanism that bypasses the station; the ring can continue its operation. 21. See Figure 1.1 23. a. E-mail is not an interactive application. Even if it is delivered immediately, it may stay in the mail-box of the receiver for a while. It is not sensitive to delay. b. We normally do not expect a file to be copied immediately. It is not very sensitive to delay. c. Surfing the Internet is the an application very sensitive to delay. We except to get access to the site we are searching. 25. The telephone network was originally designed for voice communication; the Internet was originally designed for data communication. The two networks are similar in the fact that both are made of interconnections of small networks. The telephone network, as we will see in future chapters, is mostly a circuit-switched network; the Internet is mostly a packet-switched network. Figure 1.1 Solution to Exercise 21 Station Station Station Repeat er Station Station Station Repeat er Station Station Station Repeater Hub 1 CHAPTER 2 Exercises 15. The International Standards Organization, or the International Organization of

教学设计：网络中的数据通信

网络中的数据通信【教材分析】数据通信是网络技术课程中必要的学习内容，然而，网络数据通信的基础知识和概念难以在一节课中呈现出来，作为高中信息技术教程，重点选择了通信信号、modem、信道、带宽、分组交换技术等几个与数据通信有紧密联系的概念让学生学习，帮助学生通过学习能解释生活中所遇到的一些问题。【学情分析】本节内容原理、概念比较多，学生对生僻的术语、概念感觉枯燥，对生活中的实际应用和解决应用中的问题更感兴趣，因而学习难度较大。生活中，学生对网络应用比较熟练，对于数据传输、数据通信速率有一定的体会和感受。利用学生对网络应用的需求，根据他们网络应用的实际情况，引导他们学习网络技术的一些基础知识，让他们能够解决一些问题，解释一些现象，提高他们的学习兴趣。【学习目标】一、知识与技能 1、了解网络数据通信中数据的表达和传输的方式； 2、能够区分两种通信信号：数字信号与模拟信号； 3、理解网络数据通信术语信道与带宽的定义； 4、理解网络通信的信息交换方法和用途。二、过程与方法 1、通过实例视频，提高学习兴趣，提出问题寻找答案，导入新课内容；

2、利用已有的知识理解专业术语，通过思考探究找到真理，增强学生对概念的理解力； 3、现学现用，课堂小练，加强教学过程性诊断评价，有利于教师掌握学生学习情况并及时调整教学方法； 4、课堂小结，引导学生归纳总结本节课学习内容，加深对本节课知识点记忆。三、情感态度价值观 1、在分组探究过程中，提高学生合作交流的能力； 2、引导学生在不断的思考过程中，提高探究科学、解决问题的能力； 3、在解释电话线、有线电视线等通信设施设备是如何传输计算机信息的时候，让学生明白合理利用资源，并拥有不断改进创新的科学态度。【教学重点、难点】 1、网络数据通信的专业术语； 2、网络通信中的信息交换技术及其用途； 3、线路交换技术与分组交换技术的运行方式。【教学过程】一、新课引入教师：同学们，信息传递是社会文明得以传承和发展的基础，人类也经历了语言、文字、印刷术、电话电报以及电子计算机等五代信息技术变革，每次信息技术的变革，都给我们的生活带来巨大的改变。现在，电话、手机已经是人们最常用的通信工具了，通过它们可以很