通信网基础作业答案整理

第一章 通信网概述

三网指电信网、有线电视网、计算机网，发展最快的是计算机网。

标准以太网速率10Mbps 快速以太网速率100Mbps 千兆以太网速率1Gbps

有线电视系统在历史上的主要革新是 光馈线链路、数字压缩技术、综合业务

从信号传输角度，CATV发展的三个阶段 第一阶段：采用同轴电缆将电视信号单向传输到用户 第二阶段：采用光纤取代馈线段的同轴电缆增大传输容量和距离 第三阶段：双向传送视频点播、宽带上网等综合业务

通信网中交换的信息有三类，用户信息、控制信息、网络管理信息 通信网的硬件包含终端设备、传输设备和交换设备，完成通信网的基本功能：接入、传输和交换

通信网软件包含信令、协议、控制、管理、计费等，完成的功能是通信网的控制、管理、运营和维护

传输系统包含的硬件有线路接入设备、传输媒介、交叉连接设备，设计目标是提高物理线路的使用率，所以常采用多路复用技术

通信网的分为三层，从上到下是应用层、业务网和传送网 应用层表示各种应用和服务， 业务网是向各种用户提供各种通信业务的网络 传送网表示支持业务网的传送手段和基础设施包括骨干网和接入网

支撑网的作用是提供保证通信有效正常运行和各种控制管理能力 包括信令网、同步网和电信管理网

总线网的优点是节点接入方便，成本低 缺点是 当网络通信负荷较重是网络效率下降 传输时延不定 传输媒介损坏真个网络可能瘫痪

第二章 传送和交换

有线传输媒介包括电缆和光纤

TDM的复用过程是 复用信道时间划分成一定帧长 每个帧又划分成更小的时隙， 以某种方式把各路信号分别安排在不同的时隙上，按时隙区分信号，然后将多路信号组合起来传输

TDM的适用与传送数字信号 优点是不存在保护频带，信道传输效率高，信道占用带宽窄，容量大 缺点是通信双方必须保持时隙时钟同步，以确保接收端能正确接受信息

根据信号的传输方向，将工作方式分为单工、半双工、==双工==

用户接入网络的方式有专用网络接入和多址接入

网络中没有交换结点称为广播网 网络中有交换结点称为交换网

电路的交换过程 电路建立、消息传送

电路建立：通信之前两个用户建立一条专网的物理通信路径，该通路一直维持到通话结束，是一种面向连接的交换方式

消息传送：通路建立后，两个用户就可以进行实时的透明的消息传送，即在交换结点不做存储和处理信息

电路交换的主要方式是空分交换和时分交换 电路交换采用同步时分复用和同步时分交换 适用于通信容量大，用户确定连续占用的情况 不适用于具有突发性、断续占用信道对差错敏感的数据业务

报文由报头、正文、报位组成

分组交换，将用户数据分成若干数据块，按照统计时分复用的方法，动态分配信道，采用数据报和虚电路方式进行数据传输

分组交换的过程是分包、存储转发、重发、打包

分组交换的优点： 信道利用率高，信息传输时延小，可靠性高 分组交换的缺点： 需要在分组中加入地址和控制信息增大了开销，从而降低了传输效率 技术复杂，要求交换机处理能力强 交换结点处理复杂，转发速率最低

数据报的特点： 无呼叫连接过程，不需要整个报文的传送建立一个逻辑连接 每个分组独立的选择路由传输设备，时延小，保密性好 数据报的适用场合是 交换一些时间短的，独立的消息报文

数据传送过程中有三种时延：传输时延、发送时延、处理时延

第三章 通信网络体系结构

网络体系结构的实质是一套顶层设计准则，这套准则用来指导网络的设计，特别是协议和算法设计

网络体系结构分为两个层次 一是网络的构建原则，本层确定了网络的基本框架 二是功能分解和系统的模块化，本层指出了实现方法

分层的好处是 各层相互独立、灵活性好、实现和维护方便

网络的分段：应用实体之间以消息的形式或者以连续数据流的方式发送数据，较低层的协议需要把数据分为较小的，长度受限的数据块，这个过程称为网络的分段

为什么要分段？1.对数据流进行分段便于在长度和网络中的数据进行适配；2.对于共享信道和传输系统，对数据流进行分段可以使各个终端得到更为均等的机会；3.可以降低接受实体的缓冲要求

协议为网络信息交换而建立的规则、标准 协议的三要素 语法：信息与控制信息的结构和格式 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及作出何种应答 同步：事件实现的详细说明及严格的同一时刻通信问题

在分段后形成的数据块增加控制信息的过程称为封装 PDU中的控制信息分为三个部分 地址、错误检测码、协议控制

面向连接的数据传送过程分为连接建立、数据传送、连接拆除三个阶段

流量控制是接受实体对发送出的数据单元数量或速率进行限制

流量控制的常用的两种形式是滑动窗口控制和停止等待程序 滑动窗口控制是一种高效的协议：向发送实体设置一个发送单元的限制值，这一属猪规定了在没有收到确认消息之前允许发送实体送出的数据单元的最大值 停止等待程序：在这个程序中，发送实体必须在收到已经发送的一个PDU的确认信息之后，才能再发送下一个新的PDU

寻址模式有单播、组播和广播

协议中的附加服务功能有优先权、服务等级、安全

OSI7层，特点是每一层都完成某些特定的功能， 每一层都要用到下面一层提供的功能，并向上一层提供服务 每一层有新增加的功能，有的是增加底层的功能

应用层的作用是提供应用经常要用到的服务 提供应用层协议 应用层协议有FTP、TELNET、SNMP、DNS

数据链路层的功能是在直接相连的两个节点上传送数据帧 实现方式是在该层插入帧界定信息以指示帧边界，同时也在头部插入控制与地址信息，以及在帧内插入教研位以实现传输差错控制以及流量恢复和流量控制

物理层的功能是传输透明的比特流，物理层设备有机械特性、电气特性、功能特性和规程特性

TCP/IP网络体系是一组允许多个异构网络进行通信的协议。

TCP/IP体系结构中的物联网层的功能是 处理传输层的分组发送请求，将分组状图IP数据包，选择路由，然后将数据报发送到相应的数据线上

处理接收的数据报，检查目的地址，若要转发则选择发送路径转发，若目的地址为本节点地址，则去除报头将分组交传送层处理 处理互联网路径、流量与拥塞问题

TCP在IP的基础上提供了可靠的面向连接的流服务，使用了选择性重发ARQ技术。此外采用拥塞算法对流量进行控制，这种算法通过分组丢失来表示信息，并通过拥塞窗口控制信息进入网络内的速度

第四章 图论

通信网的拓扑结构影响了造价和维护维护费用，而且对网络的可靠性和网络的控制及规划起着重要作用

F算法需要距离矩阵和路由矩阵

可靠性是指网络在给定条件下和规定时间内，完成规定功能，并把业务质量参数保持在规定值以内的能力 衡量可靠性需要用到的数学工具是概率论和数理统计

通信网的可靠性用可靠度、不可靠度、平均故障间隔时间以及平均故障修复时间来描述

可靠度是指系统在给定条件下和规定时间内完成所规定功能的概率

串联系统是若干个具有指数型无故障使用时间分布函数的部件串联，其特点是只要有一个部件发生故障则整个系统失效，其可靠度定义为各个部件可靠度之乘积

并联系统定义为具有指数型无故障修复使用时间分布函数的若干个部件并联，特点是只有所有的部件都故障系统才会失效，其系统可靠度为各个部件的不可靠度之乘积

第五章 排队论 排队论起源于电话系统，可以应用到通信网

排队论是专门研究由于随机因素的影响产生的拥挤排队的科学，也称随机服务系统理论、拥塞理论

排队论要解决的问题是排队系统的最优设计和最优控制的问题

排队论的主要应用领域是网络的设计和优化方法、移动通信系统中的切换呼叫的处理方法、随机接入系统的流量分析方法

产生排队的原因是客户需求的不确定性和系统资源的有限性，排队论需要用到的数学工具是概率论和随机过程

排队系统由输入过程、排队规则、服务机构三部分组成

输入过程的三个方面是顾客总体数、顾客到达方式、顾客流概率分布

服务方式有串列服务方式和并列服务方式两种

排队论的三要素是m、λ、μ m是窗口数、λ是顾客到达率（单位时间内到达的平均顾客数）、μ是窗口服务速率

m/m/1系统的含义是 顾客流为泊松分布，服务时间为指数分布的单窗口排队系统

μk是系统中有k个顾客时整个系统的平均服务速率

μk=kμ当km

系统空闲状态是指系统中顾客为零时的状态 系统阻塞状态是指系统中顾客到达上限时的状态

满足平稳性、无后效性、稀疏性的是最简单流

m/m/1系统的排队强度ρ=λ/mμ,业务强度a=λ/μ， 系统平均队长Ls=λ/μ-λ，系统效率η=r/m

业务量定义为观察时间T内各个线路可能被占用的时间之和 一方面反映了信息源所发生的用户业务量，可能大于mT，二是反映了通过m条信道的实际的通信业务量，此时业务量不能大于mT

话务量具有波动性、随机性和周期性

阻塞率分为时间阻塞率和呼叫阻塞率

多址接入协议的选择主要受业务要求、网络资源和信道环境的影响

基本的随机接入系统有P-LAOHA 和 S-LAOHA

P-ALOHA系统的工作环境是无线信道或总线型网络 工作原理是纯随机方式抢占信道，某用户有信息要发送时立即发送，在规定时间内收到确认信号ACK，表明发送成功，否则启动重发

第六章 通信网规划

战略规划、实施规划、发展规划、技术规划 按时间跨度通信网规划可分为长期规划*、中期规划和近期规划 按规划的方法和指标可分为定量规划、定性规划