計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理計(jì)算

1、設(shè)信道帶寬為3400Hz，采用PCM編碼，采樣周期為125b/s,每個(gè)樣本量化為128個(gè)等級(jí)，則信道的數(shù)據(jù)速率為（）？解析：

采樣周期為125b/s所以為8000Hz，即，f=1/T=1/0.000125=8000HZ，128個(gè)量化等級(jí)，需要7位編碼（也就是2的7次方）。R(數(shù)據(jù)傳輸率)=1/T*log2N=8000*7=56kb/s--->B(調(diào)制速率)=1/TbaudPS.因?yàn)槌闃佣ɡ矶x了，采樣頻率是2倍帶寬才能完整抽樣的。這個(gè)帶寬事實(shí)上是語(yǔ)音的頻率范圍帶寬，300Hz-3400Hz。而本次采樣的頻率使用了8k，所以滿足要求，不需要管這個(gè)帶寬的。2、在一個(gè)帶寬為3KHz,沒(méi)有噪聲的信道,傳輸二進(jìn)制信號(hào)時(shí)能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為_(kāi)__.一個(gè)帶寬為3KHz,信噪比為30dB的信道,能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為_(kāi)__,上述結(jié)果表明_____.根據(jù)奈奎斯特第一定理,為了保證傳輸質(zhì)量,為達(dá)到3KHbps的數(shù)據(jù)傳輸率要的帶寬為_(kāi)___,在一個(gè)無(wú)限帶寬的無(wú)噪聲信道上,傳輸二進(jìn)制信號(hào),當(dāng)信號(hào)的帶寬為3KHz時(shí),能達(dá)到的極限數(shù)據(jù)率為_(kāi)_Kbps.解析：

（1）根據(jù)奈奎斯特第一定理，理想低通信道傳輸二進(jìn)制信號(hào)時(shí)能夠達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率為2B（帶寬）。

（2）一個(gè)帶寬為3KHZ、信噪比為30dB的信道，能夠達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率為3KHZ*log2(1+1000)=29.9Kbit/s≈30kbps

（3）香農(nóng)公式是針對(duì)有噪聲的信道而言的。

（4）根據(jù)奈奎斯特第一定理，數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)率為W，傳輸系統(tǒng)帶寬為2W,則可提供滿意的服務(wù)。

（5）在一個(gè)無(wú)限帶寬的無(wú)噪聲信道上，傳輸二進(jìn)制信號(hào)，當(dāng)信號(hào)的帶寬為3KHz時(shí)，能達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率6Kbps。PS.信號(hào)的數(shù)據(jù)率與頻寬有著直接的關(guān)系，信號(hào)的數(shù)率越高，所需要的有效頻寬越寬。也就是說(shuō)，傳輸系統(tǒng)所提供的帶寬越寬，則系統(tǒng)能傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)據(jù)率越高。

設(shè)數(shù)據(jù)為W，通常按照2W來(lái)選擇傳輸系統(tǒng)的帶寬，則可提供滿意的通信服務(wù)，3Kbps的數(shù)據(jù)傳輸率需要的帶寬為2*3=6Hz。二進(jìn)制的信號(hào)是離散的脈沖，每個(gè)脈沖可表示一個(gè)二進(jìn)制位，時(shí)間寬度相同，時(shí)間的寬度T=1/f,該時(shí)間的倒數(shù)為數(shù)據(jù)傳輸率(1/T),根據(jù)奈奎斯特定理，當(dāng)信號(hào)的帶寬為3KHz時(shí)，能達(dá)到的極限數(shù)據(jù)傳輸率C=2(1/T)=6Kbps3、設(shè)有3路模擬信號(hào)，帶寬分別為2kHz.4kHz,2kHz,8路數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)率都為7200bps，當(dāng)采用TDM方式將其復(fù)用到一條通信線路上，假定復(fù)用后為數(shù)字傳輸，對(duì)模擬信號(hào)采用PCM方式量化級(jí)數(shù)為16級(jí)，則復(fù)用線路需要的最小通信能力為？

解析：

對(duì)3路模擬信號(hào)采用PCM方式變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，采樣頻率分別為4KHz,8KHz,4KHz,對(duì)模擬信號(hào)采用PCM方式量化級(jí)數(shù)為16級(jí),需要的數(shù)據(jù)率分別為16kbps,32kbps16kbps

對(duì)8路數(shù)字信號(hào)，8×7200＝57.6kbps答案為128Kbps4、若要在采用兩種物理狀態(tài)傳輸?shù)?0Kbps信道上傳輸1.544Mbps的T1載波，問(wèn)信道的信噪比至少要多少？

解析：

求信噪比需要使用香農(nóng)公式：

C=H*log2(1+S/N)

調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸率對(duì)應(yīng)關(guān)系式：R=B*log2N(bps)--->B=R/log2N(baud)

1)B=R/log2N=50K/log22=50K(Baud)

2)B=2*H--->H=B/2=50K/2=25K(Hz)求出了帶寬

3)C=H*log2(1+S/N),C=1.544Mbps=1544Kbps

S/N=2C/H-1=21544K/25K-1=261.76-1=2.3058430092137*1018

然后將上面的S/N轉(zhuǎn)化為d轉(zhuǎn)化公式：10lg(S/N)=10lg(2.3058430092137*1018)=10*18.363=183.63dB

10lg(S/N)=10lg(261.76-1)=10*18.6=186(分貝)（噪音太大了?。?、某調(diào)制解調(diào)器同時(shí)使用幅移鍵控和相移鍵控,采用0,兀/2,兀和3/2兀四種相位,每種相位又都有兩個(gè)不同的幅值,問(wèn)在波特率為1200的情況下數(shù)據(jù)速率是多少?R=B*log2N=1200*log28=3600bps6、采用8種相位、每種相位各有兩種幅度的PAM調(diào)制方法，問(wèn)在1200Baud的信號(hào)傳輸率下能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率為多少？R=B*log2N=1200*log28=3600bps7、采用每種相位各有兩種幅度的帶寬為8KHz的無(wú)噪信道上傳輸數(shù)字信號(hào)，若要達(dá)到64Kbps的數(shù)據(jù)速率，PAM調(diào)制方法至少要多少種不同的相位？

已知:C=64KbpsH=8KbpsC=2*H*log2N

64=2*8*log2N

log2N=64/16=4

N=4*2=8

8、信道帶寬為3KHz，信噪比為30db，則每秒能發(fā)送的比特?cái)?shù)不會(huì)超過(guò)多bps?

C=H*log2(1+S/N)

C=3K*log2(1+1030/10)

C=30Kbps

9、帶寬為4KHz,如果有8種不同的物理狀態(tài)表示數(shù)據(jù),信噪比為30dB.那么按奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理計(jì)算,分別計(jì)算其最大限制的數(shù)據(jù)傳輸速率

奈式準(zhǔn)則：C=2Hlog2N

C=2*4*log28

C=24Kbps

香農(nóng)定理：C=H*log2(1+S/N)

C=4*log2(1+1030/10)

10、設(shè)利用12MHz的采樣頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，若量化級(jí)為4，試計(jì)算出在無(wú)噪聲信道中的數(shù)據(jù)傳輸速率和所需的信道帶寬。（要求寫出計(jì)算過(guò)程）12MHz是采樣頻率數(shù)據(jù)傳輸率=采樣頻率*log2(4)=2*采樣頻率=24Mbps這里所說(shuō)的帶寬是模擬信道的帶寬，也即被采樣信號(hào)的帶寬。根據(jù)采樣定律：被采樣信號(hào)帶寬=采樣頻率/2=6MHz所以要容納這個(gè)信號(hào)，需要的信道帶寬為6MHz。11、調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率為4800bps，并采用1位起始位，1位停止位，1位奇偶校驗(yàn)位的異步傳輸模式，求傳輸2400個(gè)漢字所需要的時(shí)間。(要求寫出計(jì)算過(guò)程)因?yàn)橐粋€(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)，所以得：2400*[(1+1+8+1)*2]/4800bps=11s12、A、B兩站位于長(zhǎng)2Km的基帶總線局域網(wǎng)的兩端，C站位于A、B站之間，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps，信號(hào)傳播速度為200m／μs，B站接收完畢A站發(fā)來(lái)的一幀數(shù)據(jù)所需的時(shí)間是80μs，求數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度；若A、C兩站同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)送一幀數(shù)據(jù)，4μs后兩站發(fā)現(xiàn)沖突，求A、C兩站的距離。(要求寫出計(jì)算過(guò)程)兩站點(diǎn)從發(fā)送開(kāi)始到接收結(jié)束的總時(shí)間=數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延+信號(hào)傳播時(shí)延信號(hào)的傳播速率為：2000/200M／μs=10M／μs傳輸時(shí)間：X/10Mbps+10M／μs=80μsX/10Mbps=70μsX=70X=70*10=7004μs后兩站發(fā)現(xiàn)沖突：X米/200m/μs=4μsx=800米13、在分組交換網(wǎng)中,設(shè)運(yùn)輸層有一長(zhǎng)度為512千字節(jié)的報(bào)文,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥康牡赜?jì)算機(jī),網(wǎng)絡(luò)允許的數(shù)據(jù)最大分組長(zhǎng)度為1但4位(未含3字節(jié)分組頭),線路數(shù)據(jù)速率為M00bps,通信時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)02元/分鐘,通信量計(jì)費(fèi)以段為單位,為0.005元/段(一段等于64字節(jié))。試計(jì)算:

①網(wǎng)上總共傳輸了多少個(gè)分組?

②計(jì)算通信量費(fèi)。

③計(jì)算通信時(shí)長(zhǎng)費(fèi)。

③計(jì)算合計(jì)通信費(fèi)?！窘馕觥竣儆深}意可知,每個(gè)分組所含字節(jié)數(shù)為1ω÷8=128字節(jié),故傳輸512千字節(jié)的報(bào)文所需的分組數(shù)為512ω÷128=4ω分組。

②因?yàn)槊總€(gè)分組含3字節(jié)分組頭,故運(yùn)輸層上總共傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)為:512000(報(bào)文長(zhǎng)度)+4000×3(報(bào)文分組的分組頭長(zhǎng)度)=524000字節(jié)故通信量費(fèi)為52A刪÷64×0.005=40.9元。

③由題意可知,總通信量為524【則×8=4192000比特因?yàn)榫€路數(shù)據(jù)傳輸速率為2400bps,故傳輸所需時(shí)間為524000÷2400×821747秒故通信時(shí)長(zhǎng)費(fèi)為1747×0.2÷ω=5.82元。

④通信費(fèi)合計(jì)為40.9+5.82=46.72元。14、設(shè)有一分組交換網(wǎng)。若使用虛電路，則每一分組必須有3字節(jié)的分組首部，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)必須為虛電路保留8字節(jié)的存儲(chǔ)空間來(lái)識(shí)別虛電路。但若使用數(shù)據(jù)報(bào)，則每個(gè)分組需有15字節(jié)的分組首部，而結(jié)點(diǎn)就不需要保留轉(zhuǎn)發(fā)表的存儲(chǔ)空間。設(shè)每段鏈路每傳1MB需0.01元。購(gòu)買結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器的代價(jià)為每字節(jié)0.01元，而存儲(chǔ)器的壽命為2年工作時(shí)間（每周工作40小時(shí)）。假定一條虛電路的每次平均時(shí)間為1000s，而在此時(shí)間內(nèi)發(fā)送200分組，每個(gè)分組平均要經(jīng)過(guò)4段鏈路。試問(wèn)采用哪種方案（虛電路或數(shù)據(jù)報(bào)）更為經(jīng)濟(jì)？相差多少？答：每個(gè)分組經(jīng)過(guò)4段鏈路意味鏈路上包括5個(gè)分組交換機(jī)。

虛電路實(shí)現(xiàn)方案：需在1000秒內(nèi)固定分配5×8=40bytes存儲(chǔ)空間，

存儲(chǔ)器使用的時(shí)間是2年，即：2年×52周×40小時(shí)×3600秒=1.5×107sec

每字節(jié)每秒的費(fèi)用=0.01/（1.5×107）=6.7×10-10元

總費(fèi)用，即100