计算机网络摘星题库800题笔记 第2章 物理层

第2章 物理层

§2.1 物理层概述

题组闯关

1.采用以下哪种设备，可以使数字信号传输得更远 ( )。
A. 放大器
B. 中继器
C. 网桥
D. 路由器

1.【参考答案】B
【解析】选项 A 放大器只是单纯地放大信号、抑制噪音和干扰。选项 B 中继器是把一根线缆中的电或者光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择，也不进行分组过滤的物理层联网设备，中继器的作用是延长以太网通信介质的长度，扩大以太网覆盖范围。选项 C 网桥是一种用来连接两个物理网段的设备，可以扩展物理网络的覆盖范围。选项 D 路由器也是一种网络互联设备，在网络层实现了不同网络的互联。故选 B。

2.在以下哪种情况下，两个网段可以在物理层进行互联 ( )。
A. 数据传输率和数据链路层协议都相同
B. 数据传输率和数据链路层协议都不相同
C. 数据传输率相同，数据链路层协议不相同
D. 数据传输率不同，数据链路层协议相同

2.【参考答案】C
【解析】两个网段在物理层互联时，物理层的参数必须能够兼容，数据传输率是物理层的重要参数，两个网段在物理层进行互联，数据传输率必须相同。如果在数据链路层互联，则要求数据链路层协议也相同。故选项 C 为正确答案。

真题实战

1.100BaseT 快速以太网使用的导向传输介质是 ( )。 【全国统考 2019 年】
A. 双绞线
B. 单模光纤
C. 多模光纤
D. 同轴电缆

1.【参考答案】A
【解析】100BaseT 中 100 代表数据率是 100Mbit/s，Base 代表基带信号，T 代表双绞线，故选 A。

2.下列选项中，不属于物理层接口规范定义范畴的是 ( )。 【全国统考 2018 年】
A. 接口形状
B. 引脚功能
C. 物理地址
D. 信号电平

2.【参考答案】C
【解析】物理层的接口特性主要有 4 种，即机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。机械特性定义了传输介质连接器、物理接口的形状和尺寸、引线数目和排列顺序，以及连接器与接口之间的固定和锁定装置，所以选项 A 的接口形状属于机械特性。功能特性指明传输介质中各条线上所出现的某一电平的含义，以及物理接口各条信号线的用途，包括接口信号线的功能规定和接口信号线的功能分类，如 EIA - 232 - E 标准接口里 “规定引脚的作用” 就属于功能特性。选项 B 的引脚功能属于功能特性。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围，规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电压的高低、阻抗匹配情况，以及传输速率和传输距离限制等参数属性。选项 D 的信号电平属于电气特性。选项 C 中的物理地址是 MAC 地址，它属于数据链路层的范畴，与物理层接口规范定义无关。综上，选项 C 为正确答案。

3.在物理层接口特性中，用于描述完成每种功能的事件发生顺序的是 ( )。 【全国统考 2012 年】
A. 机械特性
B. 功能特性
C. 过程特性
D. 电气特性

3.【参考答案】C
【解析】考点为物理层的接口特性。本题属于概念题，过程特性定义各条物理线路的工作过程和时序关系，指明利用接口传输比特流的整个流程，以及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式。所以选项 C 为正确答案。

4.如果某个物理层协议要求采用 - 25V ~ - 5V 这个范围的电压表示 0，则这样的描述属于 ( )。 【重庆大学 2015 年】
A. 机械特性
B. 电气特性
C. 功能特性
D. 规程特性

4.【参考答案】B
【解析】物理层 4 种接口特性中，机械特性指明接口的形状、尺寸、引线数码和排列等；电气特性指明接口的各条线上的电压范围（即何种信号表示二进制 0 和 1）；功能特性指明传输介质中各条线上所出现的某一电平的含义，以及物理接口各条信号线的用途，包括接口信号线的功能规定和功能分类；规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。结合题意可知，选项 B 为正确答案。

5.无法隔离冲突域的网络互联设备是 ( )。 【中国科学院大学 2015 年】
A. 路由器
B. 交换机
C. 集线器
D. 网桥

5.【参考答案】C
【解析】集线器只是简单转发比特 0 和 1，不能隔离冲突域。所有集线器的端口都属于一个冲突域。故选项 C 为正确答案。需要注意的是，在 OSI 参考模型中，冲突域被看作是物理层的概念，连接同一冲突域的设备有中继器和集线器或者其他进行简单复制信号的设备。也就是说，用中继器或集线器连接的所有节点可以被认为是在同一个冲突域内，它不会隔离冲突域。而第二层设备（网桥，交换机）和第三层设备（路由器）都可以划分冲突域，当然也可以连接不同的冲突域。

6.在互联网设备中，工作在物理层的互联设备是 ( )。 【沈阳工业大学 2016 年】
Ⅰ. 集线器 Ⅱ. 交换机 Ⅲ. 路由器 Ⅳ. 中继器
A. Ⅰ、Ⅱ
B. Ⅱ、Ⅳ
C. Ⅰ、Ⅳ
D. Ⅲ、Ⅳ

6.【参考答案】C
【解析】中继器和集线器工作在物理层，这种设备只是简单地转发比特。故选项 C 为正确答案。

§2.2 通信基础

考点 1 基本术语

题组闯关

1.传输计算机内的文件可用的信号形式有 ( )。
A. 微波信号
B. 脉冲信号
C. 红外线信号
D. A、B、C 都可以

1.【参考答案】D
【解析】传输计算机内的文件可用的信号形式有微波信号、脉冲信号、红外信号等。

2.以下为数字数据的是 ( )。
A. 声音
B. 电视视频
C. 气压值
D. 硬盘保存的图像文件

2.【参考答案】D
【解析】硬盘保存的图像文件为数字数据。声音、电视视频、气压值都为模拟数据。

真题实战

若下图为 10BaseT 网卡接收到的信号波形，则该网卡收到的比特串是 ( )。 【全国统考 2013 年】

A. 00110110
B. 10101101
C. 01010010
D. 11000101

【参考答案】A
【解析】10BaseT 即 10Mb/s 的以太网，采用曼彻斯特编码，每一位的中间必有跳变，位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。注意，每一位的中间必有跳变。若位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1，则对应图示的比特串是 00110110；若位周期中心的向上跳变代表 1，位周期中心的向下跳变代表 0，则对应图示的比特串是 11001001（所有选项中无此值），故选项 A 为正确答案。

考点 2 信息速度

题组闯关

1.某通讯线路每 10ms 采样一次，每一个信号共有 32 种不同的状态，那么这个线路的传输速率是 ( )。
A. 800bps
B. 600bps
C. 500bps
D. 400bps

1.【参考答案】C
【解析】采样的每一个信号有 32 种不同的状态，为了表示一个信号，需用到 log2​32=5（bit），每秒采样 1s/10ms=100 次，那么线路传输速率为 5×100=500（bps）。

2.一个信道每 1/8s 采样一次，传输信号共有 16 种变化状态，最大数据传输率是 ( )。
A. 16bps
B. 32bps
C. 48bps
D. 64bps

2.【参考答案】B
【解析】信道 1/8s 采样一次，因此采样频率为 8Hz，由采样定理可知，采样频率必须大于或者等于最大频率的两倍。根据 C=Blog2​L（bps），其中 L 为信号状态，计算可得 C=32bps。

真题实战

1.下列因素中，不会影响信道数据传输率的是 ( )。 【全国统考 2014 年】
A. 信噪比
B. 频率宽带
C. 调制速率
D. 信号传播速度

1.【参考答案】D
【解析】从香农公式 C=Wlog2​(1+S/N)(bit/s) 可知，信噪比和带宽（单位为 Hz，即频率带宽）都会影响信道数据传输率，所以选项 A 和 B 为错误选项。另外，信道的传输速率实际上就是信号的发送速率，调制速率会直接限制数据的传输速率，所以选项 C 不符合题意。信号的传播速度是信号在信道上传播的速度，与信道的发送速率无关。综上，选项 A、B、C 都会影响信道传输速率，而选项 D 不会影响信道传输速率，故选项 D 为正确答案。

2.在相隔 2000km 的两地间通过电缆以 4800b/s 的速率传送 3000 比特长的数据包，从开始发生到接收数据需要的时间是 ( )。 【杭州电子科技大学 2017 年】
A. 480ms
B. 645ms
C. 630ms
D. 635ms

【参考答案】D
【解析】电缆中信号的传播速度为 200000km/s。一个数据包在开始发送到结束数据的时间分为传输时间和传播时间两部分。传播时间为 2000/200000s=10ms；传输时间为 3000/4800s=625ms；二者共计 635ms。故选项 D 为正确答案。

考点 3 通信模式

题组闯关

1.键盘和计算机之间的通信是下面哪种通信 ( )。
A. 单工
B. 双工
C. 半双工
D. 自动

1.【参考答案】B
【解析】计算机主机用串行接口显示终端，而显示终端带有键盘，这样，一方面键盘上输入的字符送到主机内存，另一方面，主机内存的信息可以送到屏幕显示，通常往键盘上打入一个字符后先不显示，计算机主机收到字符后，立即回送到终端，这样终端再把这个字符显示出来。前一个字符的回送过程和后一个字符的输入过程是同时进行的，即工作属于全双工方式。

2.利用一根同轴电缆互连主机构建以太网，则主机间的通信方式为 ( )。
A. 全双工
B. 半双工
C. 单工
D. 不确定

2.【参考答案】B
【解析】物理层传输介质有：双绞线 ——UTP（非屏蔽双绞线），STP（屏蔽双绞线，抗电磁干扰能力增强）；同轴电缆 —— 相对于双绞线来说，屏蔽性更高，传输距离更远，传输速度更快；光纤 —— 实心的光导纤维传递光脉冲；无线介质（电磁波，微波，红外线）。
传统以太网主要应用于局域网通信，采用广播的方式发送信息，故为半双工形式。

真题实战

1.关于虚电路和数据报的比较，以下哪种是错误的 ( )。 【重庆大学 2014 年】
A. 虚电路需要建立传输连接
B. 虚电路的包采用同一个路由
C. 虚电路更容易保证服务质量
D. 虚电路每个包包含完整的源和目的地址

1.【参考答案】D
【解析】注意题目是对数据报和虚电路二者的比较。虚电路方式的通信过程分三个阶段：虚电路建立、数据传输和虚电路释放。虚电路建立后，数据包的传输路径就确定了，虚电路提供了可靠的通信功能，能保证每个包按序到达目的节点，比数据报更容易保证服务质量。所以选项 A、B 和 C 正确。虚电路方式中，包首部中不包含目的地址（仅在连接建立阶段使用），而是包含虚电路标识符。所以选项 D 错误。故选项 D 为正确答案。

2.公用电话交换网（PSTN）采用了 ( ) 交换方式。 【中国科学院大学 2015 年】
A. 分组
B. 报文
C. 信元
D. 电路

2.【参考答案】D
【解析】考点为通信基础（3 种交换方式）。PSTN 采用的是电路交换，包括电路建立阶段、数据传输阶段和电路释放 / 拆除阶段（也称为释放连接阶段）。故选项 D 为正确答案。

§2.3 编码和调制

考点 1 调制

题组闯关

1.站点 A、B、C 通过 CDMA 共享链路，A、B、C 的码片序列分别是

(1,−1,1,−1) (−1,−1,1,1) (1,−1,−1,−1)，若 C 从链路上收到的序列是

(0,−2,0,−2,0,0,2,−2,0,2,0,2)，则 C 收到 A 发送的数据是（ ）。
A. 110
B. 011
C. 101
D. 001

1.【参考答案】A
【解析】用 A 的码片与链路上的序列做规格化内积，得 1,1, - 1 对应的数据为 1,1,0。故选 A。

2.某系统采用偏移键控方式调制数字数据，该系统可产生 8 种不同的振幅，且波特率为 1200Baud，则数字数据的最大传输速率为（ ）。
A. 1200bps
B. 2400bps
C. 3600bps
D. 4800bps

2.【参考答案】C
【解析】C=R×log2​(8)=1200b/s×3=3600b/s。数字数据的最大传输速率为 3600b/s。

真题实战

下列说法中，不正确的是（ ）。 【青岛理工大学 2012 年】
A. 调制解调器仅用于把数字信号转换成模拟信号，并在线路中传输
B. 调制解调器是对传输信号进行 A/D 和 D/A 转换的，所以在模拟信道中传输数字信号时是不可缺少的设备
C. 调制解调器是一种数据通信设备 DCE
D. 56kb/s 调制解调器的下传速率比上传速率高

【参考答案】A
【解析】调制解调器一般由调制器和解调器组成。在发送端，将计算机串行口产生的数字信号调制成可以通过电话线传输的模拟信号；在接收端，调制解调器把输入计算机的模拟信号转换成相应的数字信号，送入计算机接口。在个人计算机中，调制解调器常被用来与别的计算机交换数据和程序，以及访问联机信息服务程序等。所谓调制，就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号；解调，即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。

考点 2 编码

题组闯关

1.假定有一条带宽为 200kHz 的信道，每路信号的带宽为 6.8kHz，各路信号间的防护带宽为 1.2kHz。若采用频分多路复用，那么最多可以同时传输（ ）路信号。
A. 25
B. 20
C. 10
D. 8

1.【参考答案】A
【解析】频分复用指的是用户占用信道中不同的频带，题目中，每个用户需要的带宽 = 6.8kHz + 1.2kHz = 8kHz，而信道总带宽为 200kHz，所以复用信号的路数最多为 200/8=25 路。

2.一种数据编码的汉明距是 9，那么使用这种编码最多可以纠正（ ）个错误。
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

2.【参考答案】C
【解析】为了纠正 d 个错误，需要使用距离为 2d+1 的编码方案，2d+1=9，得 d=4。故选 C。

3.在物理层，二进制信息需要编码成信号，以下说法错误的是（ ）。
A. 双相位编码中，代表每个比特的电信号中间都有跳变
B. 曼彻斯特编码属于双相位编码
C. 差分曼彻斯特编码属于双相位编码
D. 将曼彻斯特编码信号反相后，所代表的二进制信息不变

3.【参考答案】D
【解析】双相位编码方式主要有两种：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码位中间都有跳变，这个跳变做同步之用，因此，A、B、C 项对。曼彻斯特编码信号反相后，所代表的二进制信息将会改变。

真题实战

1.若信道在无噪声情况下的极限数据传输率不小于信噪比为 30dB 条件下的极限数据传输率，则信号状态数是（ ）。 【全国统考 2017 年】
A. 4
B. 8
C. 16
D. 32

【参考答案】D
【解析】本题考点为通信基础（奈奎斯特定理与香农定理）。由奈奎斯特定理可知，无噪声情况下码元的最大传输速率为 2Wlog2​M；由香农定理可知，有噪声情况下信道的最大传输速率为 Wlog2​(1+S/N)；其中 W 是信道带宽，M 是信号状态数，S/N 是信噪比。根据题意可得，2Wlog2​M≥Wlog2​(1+S/N)。另外，信噪比 =10log10​(S/N)，题中信噪比为 30db，可解得 S/N=1000，代入上式，可得 2log2​M≥log2​(1+1000)，解之可得 N≥32，所以选项 D 为正确答案。

2.使用两种编码方案对比特流 01100111 进行编码的结果如下图所示，编码 1 和编码 2 分别是（ ）。 【全国统考 2015 年】

A. NRZ 和曼彻斯特编码
B. NRZ 和差分曼彻斯特编码
C. NRZI 和曼彻斯特编码
D. NRZI 和差分曼彻斯特编码

2.【参考答案】A
【解析】本题考点为通信基础（编码）。NRZ 是最简单的串行编码技术，它用两个电压来代表两个二进制数，如高电平表示 1，低电平表示 0，题中编码 1 符合。曼彻斯特编码将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为低电平，而后一个间隔为高电平表示 1；0 的表示方式正好相反，题中编码 2 符合。故选项 A 为正确答案。
需要注意的是，不归零反转 NRZI（NonReturn to Zero Inverted），发送方将当前信号的跳变编码为 1，将当前信号的保持编码为 0。这样就解决了连续 1 的问题，但是显然未解决连续 0 的问题。差分曼彻斯特编码是曼彻斯特编码的改进，在每一位的中心处始终都有跳变。传输的是 “1” 还是 “0”，是以每个时钟位的开始边界有无跳变来区分的。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。

3.将模拟数据进行数字信号编码实际上是将模拟数据转换成数字数据，或称为数字化过程。模拟数据的数字信号编码最典型的例子是 PCM 编码。PCM 编码过程为（ ）。 【桂林电子科技大学 2016 年】
A. 量化→采样→编码
B. 采样→量化→编码
C. 编码→采样→量化
D. 采样→编码→量化

3.【参考答案】B
【解析】若要使模拟信号在数字信道上传送，需要经过模拟信号数字化的过程，该过程主要包括采样、量化和编码三个步骤。采样是将模拟信号离散化。量化是把幅度上仍连续（无穷多个取值）的抽样信号进行幅度离散，变成有限个可能取值。注意，抽样、量化后的信号还不是数字信号。编码则是把量化后的抽样值（信号电平值）转换为数字编码脉冲的过程。最简单的编码方式是二进制编码。故选项 B 为正确答案。

4.某信道的信号传输速率为 3000Baud，若令其数据传输速率达到 9kb/s，则一个信号码元所能取的有效离散值个数应为（ ）。 【沈阳农业大学 2017 年】
A. 4
B. 8
C. 16
D. 32

4.【参考答案】B
【解析】波特率和比特率的关系为：比特率 = 波特率 ×log2​M。其中 M 为每码元所含比特数。将题目中给出的数据代入以上公式有 9000=3000×log2​M，解得 M=8。所以选项 B 为正确答案。

5.若下图为一段差分曼彻斯特编码信号波形，则其编码的二进制位串是（ ）。【全国统考 2021 年】

A. 1011 1001
B. 1101 0001
C. 0010 1110
D. 1011 0110

5.【参考答案】A
【解析】本题考查差分曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码：在最初信号的时候，即第一个信号时：如果中间位电平从低到高，则表示 0；如果中间位电平从高到低，则表示 1。后面的信号（从第二个开始）就看每个信号位开始时有没有跳变来决定：在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑 “0”；在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑 “1”。故本题答案为 A。

§2.4 数据率计算

考点 1 码元率和数据率

题组闯关

1.用 PCM 对语音进行数字量化，如果将声音分为 64 个量化级，采样频率为 4000 次 / 秒，那么一路话音需要的数据传输率为（ ）。
A. 24kbps
B. 36kbps
C. 48kbps
D. 60kbps

1.【参考答案】A
【解析】声音信号被分为 64 个量化级别，那么每采样一次需要 log2​64=6（bit）来表示，每秒采样 4000 次，那么一路话音需要的数据传输率为 4000×6=24000(bps)=24(kbps)。故选 A。

2.采用串行接口进行七位 ASCII 码传送，带有一位奇校验位、一位起始位和一位停止位，当波特率为 8800 波特时，字符传送速率为（ ）。
A. 1100
B. 1000
C. 900
D. 880

2.【参考答案】D
【解析】由题意可知，传送的信息量一共为 10 位，波特率为 8800 波特，则字符传送速率为 8800/10=880。故选项 D 为正确答案。

真题实战

1.若某通信链路的数据传输率为 2400b/s，采用 4 相位调制，则该链路的波特率是（ ）。 【全国统考 2011 年】
A. 600Baud
B. 1200Baud
C. 4800Baud
D. 9600Baud

1.【参考答案】B
【解析】波特率 B 与数据传输率 C 的关系为 C=Blog2​M，其中 M 为一个码元所取的离散值个数。采用 4 种相位，即可以表示 4 种变化，故一个码元可携带 log2​4=2(bit) 信息。由题意可知，通信链路的数据传输率为 2400b/s，即为公式中的比特率，由 C=Blog2​M 可知 B=C/log2​M，将 C=2400，log2​M=2 代入可得 B=2400/2=1200(Baud)，故选项 B 为正确答案。

2.设信号的波特率为 600Baud，采用振幅调制技术，把码元的振幅划分为 16 个不同的等级来传送，则信道的数据率为（ ）。 【重庆邮电大学 2019 年】
A. 600bps
B. 2400bps
C. 4800bps
D. 9600bps

2.【参考答案】B
【解析】波特率 B 与数据传输率 C 的关系为 C=Blog2​M，其中 M 为一个码元所取的离散值个数。题中为 B 为 600Baud，M 为 16。代入关系式可解得信道的数据率为 2400bps，故选项 B 为正确答案。

3.假设生产管理网络系统采用 B/S 工作方式，经常上网的用户数为 150 个，每用户每分钟产生 8 个事务处理任务，平均事务量大小为 0.05MB，则这个系统需要的信息传输速率为（ ）。 【杭州电子科技大学 2017 年】
A. 4Mb/s
B. 6Mb/s
C. 8Mb/s
D. 12Mb/s

3.【参考答案】C
【解析】应用总信息传输速率 = 平均事务量大小 × 每字节位数 × 每个会话事务数 × 平均用户数 / 平均会话长度。本题中，平均事务量大小 = 0.05MB，每字节位数 = 8，平均用户数 = 150，每个会话事务数 = 8，平均会话长度 = 1min = 60s，可计算信息传输速率 = 0.05×8×8×150/60=8(Mbps)。

 考点 2 奈奎斯特定理

题组闯关

1.对于带宽为 6MHz 的信道，若采用 8 种不同的状态来表示数据，在不考虑热噪声的情况下，该信道每秒最多能传送的位数为（ ）。
A. 36M
B. 18M
C. 48M
D. 96M

【参考答案】A
【解析】本题采用奈奎斯特定理 C=2W⋅log2​N，其中 W 是宽带，N 是码元数。W=6MHz，N=8，C=36M。

2.设信道的码元速率为 600 波特，采用 8 相 DPSK 调制，则信道的数据速率为（ ）b/s。
A. 4800
B. 2400
C. 1800
D. 1200

2.【参考答案】C
【解析】根据奈奎斯特定理，码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若采用 8 相 DPSK 调制，则码元可取 8 种离散值，一个码元携带 3 位信息。根据公式 R=Blog2​N，则有 R=Blog2​N=600（波特）×3=1800(bps)。

真题实战

1.在无噪声的情况下，若某通信链路的带宽为 3kHz，采用 4 个相位，每个相位有 4 种振幅的 QAM 调制技术，则该通信链路的最大数据传输率是（ ）。 【全国统考 2009 年】
A. 12kb/s
B. 24kb/s
C. 48kb/s
D. 96kb/s

1.【参考答案】B
【解析】本题考点为奈奎斯特定理和调制技术。本题题眼是 “无噪声” 情况，即理想信道，结合题目中其他条件，显然考查奈奎斯特定理，把已知条件或转化后的条件代入奈氏准则公式即可。采用 4 个相位，每个相位有 4 种幅度的正交振幅 QAM 调制方法，每个信号可以有 4×4=16 种变化，传输 4 比特的数据。根据奈奎斯特定理，理想低通信道下的最高码元传输速率 =2Wlog2​M(bit/s)，W 是理想低通信道的带宽，单位是 Hz；M 表示每个码元可取的离散电平的数目。将题中给出的带宽 3kHz，M=16 代入公式即可得到，该通信链路的最大传输速率 =2Wlog2​M=2×3k×4=24kb/s。所以选项 B 为正确答案。注意，本题即便不了解 QAM 具体方法，只要理解码元的含义，也不影响公式的计算。

2.在无噪声情况下，某通信系统的链路带宽为 4000Hz，若采用 4 个相位、每个相位具有 4 种振幅的 QAM 调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率为（ ）。 【四川大学 2011 年】
A. 16Kbps
B. 24Kbps
C. 32Kbps
D. 48Kbps

2.【参考答案】C
【解析】本题考查奈氏准则和香农定理。
采用 4 个相位，每个相位有 4 种幅度的 QAM 调制方法，每个信号可以有 16 种变化，传输 4bit 的数据。根据奈奎斯特定理，信息的最大传输速率 = 2×4K×4=32Kbps。

考点 3 香农定理

题组闯关

1.影响信道的最大传输速率的因素主要有（ ）。
A. 信道带宽和信噪比
B. 频率特性和相位特性
C. 信道带宽和噪声功率
D. 频率特性和噪声功率

1.【参考答案】A
【解析】本题主要考查对香农公式的理解。根据香农公式，信道的极限信息传输速率 C=Wlog2​(1+S/N)。其中 W 为信道的带宽，S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

2.通信信道带宽对数据在传输中失真的影响是（ ）。
A. 带宽变大，失真不变
B. 带宽越大，失真越大
C. 带宽越大，失真越小
D. 不能确定

2.【参考答案】C
【解析】根据香农公式，通信信道的带宽变大，数据传输速率变大，而失真是由一些外界因素影响的，具有随机性，因此，在数据传输速率变大时，传输相同距离所用的时间就会变少，数据传输中的失真将会减少。故选 C。

真题实战

彩色电视图像每帧含10^6个像素，每个像素有 256 个等概率出现的颜色，若要求每秒传送 30 帧图像，设信道输出信噪比为 30dB，则传输此电视信号所需的最小带宽约为（ ）。 【武汉大学 2014 年】
A. 24MHz
B. 48MHz
C. 768MHz
D. 1536MHz

【参考答案】A

【解析】每个像素携带的平均信息为：log2​256=8bit；
1 帧图像的平均信息含量为：8×10^6bit；
每秒钟传输 30 帧图像的信息速率为：30×8×10^6b=240Mb/s；30db=10log10​(S/N)，所以 S/N=1000。
根据香农定理：240M=Blog2​(1+S/N)，所以 B=24MHz。

§2.5 传输介质

考点 1 有线介质

题组闯关

1.用下列传输介质进行数据传输，错误率最低的是（ ）。
A. 双绞线
B. 微波
C. 光缆
D. 同轴电缆

1.【参考答案】C
【解析】微波是空中信号，受环境影响最大，因此错误率最高；同轴电缆和双绞线都是基于铜线，受电气特性、物理特性影响较大；只有光纤电缆采用可靠的光导纤维，错误率最低。故选 C。

2.同轴电缆比双绞线的传输速度快，是因为（ ）。
A. 同轴电缆比双绞线的铜芯粗，能通过更大的电流
B. 同轴电缆的阻抗比较标准，减少了信号的衰减
C. 同轴电缆具有更高的屏蔽性，同时有更好的抗噪声性
D. 以上都对

2.【参考答案】C
【解析】同轴电缆以硬铜线为芯，外面包上一层绝缘的材料，绝缘材料的外面包裹上一层密织的网状导体，导体的外面又覆盖上一层保护性的塑料外壳。同轴电缆的这种结构使得它具有更高的屏蔽性，从而既有很高的带宽，又有很好的抗噪特性。所以，同轴电缆的传输速度更快得益于它的高屏蔽性。故选 C。

3.光纤传输的实际速率主要受限于（ ）。
A. 单模光纤的带宽
B. 多模光纤的带宽
C. 光产生的速率
D. 光电转换的速率

3.【参考答案】D
【解析】光纤的频率非常高，其传输带宽非常大，实际速率主要受限于光电转换的速率。故选 D。

4.100BASE - T 标准规定网卡与 HUB 之间的非屏蔽双绞线最长为（ ）。
A. 50m
B. 100m
C. 200m
D. 500m

4.【参考答案】B
【解析】双绞线用作远程中继线时，最大距离可达 15km；用于 10Mbps 局域网时，与集线器的距离最大为 100m，即从节点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度为 100m，这一点无论 100BASE - T 标准还是 1000BASE - T 标准规定都是一样的。

真题实战

在常用的传输介质中，（ ）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。 【浙江工商大学 2015 年】
A. 双绞线
B. 同轴电缆
C. 光纤
D. 微波

【参考答案】C
【解析】光纤通信就是利用光纤传递光脉冲来进行通信。由于可见光的频率非常高，约为 108MHz 的量级，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输介质的带宽。另外光纤还具有传输损耗小，抗雷电和电磁干扰性能好，无串码干扰、体积小重量轻等特点。结合题意同时具有题中所述优点的是光纤，故选项 C 为正确答案。

考点 2 无线介质

题组闯关

下列有关卫星通信的说法正确的是（ ）。
A. 费用较低
B. 不受气候的影响
C. 传输延迟比较小
D. 通信距离远，覆盖的范围较广

【参考答案】D
【解析】卫星通信是微波通信的一种特殊形式，通过地球同步卫星作为中继来转发微波信号，可以克服地面微波通信距离的限制。卫星通信的优点是通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、通信容量大、不受地理条件的制约、易于实现多址和移动通信。缺点是费用较高、传输延迟大、对环境气候较为敏感。故选 D。

真题实战

1.( ) 不属于导向传输媒体介质。 【中国科技大学 2012 年】

A. 5 类双绞线

B. 同轴电缆

C. 光缆

D. 卫星通信的无线介质

1.【参考答案】D
【解析】导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固定媒体传播，无线传播显然不符合这一点。

2.无线电波分中波、短波、超短波和微波等，其中关于微波叙述正确的是 ( )。【山东大学 2019 年】

A. 微波沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信

B. 微波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信

C. 微波是具有极高频率的电磁波，波长很短，主要是直线传播，也可以从物体上得到反射

D. 微波通信可用于电话，但不宜传输电视图像

2.【参考答案】C
【解析】本题主要考查微波的特点：频率高，频段范围宽，沿直线传播，超过一定距离后就要通过中继站来接力。微波并不具备绕射能力，A 错。要实现全球通信，需要将卫星设置为中继站来转发信号。

§2.6 物理层接口特性

题组闯关

1.一个 DTE 连接了 EIA - 232 - E 接口的 DCE，当 DTE 的信号线 ( ) 有效时才能发送数据。

A. RTS

B. CTS

C. DSR

D. DTR

1.【参考答案】B
【解析】一个 DTE 连接了 EIA - 232 - E 接口的 DCE，当 DTE 的信号线 CTS 有效时才能发送数据。

2.一个 DTE 连接了 EIA - 232 - E 接口的 DCE，它们之间的信号线 TxD 的数据流向是 ( )。

A. DTE 到 DCE

B. DCE 到 DTE

C. 双向的

D. 没有数据

2.【参考答案】A
【解析】一个 DTE 连接了 EIA - 232 - E 接口的 DCE，它们之间的信号线 TxD 的数据流向是 DTE 到 DCE。

3.某网络物理层规定，信号的电平用 + 10V ~ + 15V 表示二进制 0，用 - 10V ~ - 15V 表示二进制 1，电线长度限于 15m 以内，这体现了物理层接口的 ( )。

A. 机械特性

B. 功能特性

C. 电气特性

D. 规程特性

3.【参考答案】C
【解析】物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输率和距离的限制等。

真题实战

以下特性中，( ) 不是物理层的接口所指明的。 【中国科技大学 2013 年】

A. 机械特性 指明接口所用接线器的形状、尺寸、引脚数目、排列等

B. 差错特性 指明传输过程中出错率的最低误差范围

C. 功能特性 指明某一电平的电压表示何种意义

D. 电气特性 指明出现的电压范围

【参考答案】B
【解析】反映在物理接口协议中的 4 个特性是机械特性、电气特性、功能特性与时序特性。数据链路层有差错特性，物理层没有。

§2.7 物理层设备

考点 1 中继器

题组闯关

1.中继器的作用是 ( )。

A. 存储转发数据

B. 再生衰减的信号

C. 连接不同速率的网段

D. 互连不同数据链路层协议的局域网

1.【参考答案】B
【解析】中继器是网络物理层上面的连接设备，适用于完全相同的两类网络的互联，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发来扩大网络传输的距离。中继器是对信号进行再生和还原的网络设备，OSI 模型的物理层设备。简单通俗地说，中继器就是用来在网线中放大信号的，一般的五类网线的理论稳定最高传输距离是 90m，而在实际中一般的品牌都只有 70 - 80m，再大就会丢包了。这种时候如果我们还是必须用普通五类双绞线传输，就需要在 80m 的位置放一个中继器，这样这个线路就可以在 160m 的长度内稳定工作了。中继器只起转发数据包的作用，不会对数据包的内容或报头做任何修改。

2.在粗缆以太网中，可通过中继器扩充网段，中继器最多可有 ( ) 个。

A. 3

B. 4

C. 5

D. 无限

2.【参考答案】B
【解析】中继器或集线器有 “5—4—3—2—1” 原则：
5 表示 5 个网段；4 表示 4 个中继器或者集线器；3 表示 3 个网段为主机端；2 表示 2 个网段为连接段；1 表示都位于一个冲突域。
也就是说，在一个有 2 个路由器或者集线器互联的网络中，任意发送方和接收方最多只能经过 4 个中继器、5 个网段。

真题实战

下列只能简单再生信号的设备是 ( )。 【浙江工商大学 2017 年】

A. 网卡

B. 网桥

C. 中继器

D. 路由器

【参考答案】C
【解析】中继器（RP repeater）是工作在物理层上的连接设备，适用于完全相同的两个网络的互联，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。中继器是对信号进行再生和还原的网络设备；OSI 模型的物理层设备。

考点 2 集线器

题组闯关

1.一个 24 端口的集线器和一个 24 端口的以太网交换机的广播域个数分别是 ( )。

A. 1、24

B. 24、24

C. 1、1

D. 24、1

1.【参考答案】C
【解析】集线器是物理层设备，既不能分割冲突域也不能分割广播域，所以它的冲突域和广播域的个数都是 1；以太网交换机是数据链路层设备，能隔离冲突域（各端口都是冲突域的终点），但不能隔离广播域，所以它的冲突域个数是 24，广播域个数是 1。因为题目中只考虑广播域个数，所以选项 C 为正确答案。

2.当集线器的一个端口收到数据后，将其 ( )。

A. 从所有端口广播出去

B. 从除了输入端口外的所有端口广播出去

C. 根据目的地址从合适的端口转发出去

D. 随机选择一个端口转发出去

2.【参考答案】B
【解析】集线器没有寻址功能，从一个端口收到数据后，从其他的所有端口转发出去。

3.在一个使用集线器的 10Base - T 局域网中，各台计算机连接到集线器上。此网络的拓扑结构为 ( )。

A. 各节点之间的物理连接和逻辑连接都是星状拓扑

B. 物理连接时星状拓扑，逻辑连接是总线状拓扑

C. 物理连接是总线状拓扑，逻辑连接是星状拓扑

D. 物理连接和逻辑连接都是总线状拓扑

3.【参考答案】B
【解析】在局域网中，各台计算机连接到集线器上。此网络的拓扑结构物理连接是星状拓扑，逻辑连接是总线状拓扑。

真题实战

1.如下图所示，若 Hub 再生比特流的过程中，会产生 1.535μs 延时，信号传播速率为 200m/μs，不考虑以太网帧的前导码，则 H3 和 H4 之间理论上可以相距的最远距离是 ()。(注：图中 Hub 为 100Base - T 集线器。) 【全国统考 2016 年】

A. 200m

B. 205m

C. 359m

D. 512m

1.【参考答案】B
【解析】因为要解决 “理论上可以相距的最远距离”，那么最远肯定要保证能检测到碰撞，而以太网规定最短帧长为 64B，其中 Hub 为 100Base-T 集线器，可知线路的传输率为 100Mb/s，则单程传输时延为 64B/100Mb/s/2​=2.56μs，又因为 Hub 在产生比特流的过程中会导致时延 1.535μs，则单程的传播时延为 2.56μs−1.535μs=1.025μs，从而 H3 与 H4 之间理论上可相距的最远距离为 200m/μs×1.025μs=205m，故选 B。

2.8 个端口的一个集线器具有的冲突和广播域分别为 () 个和 () 个。 【武汉大学 2015 年】

A. 1，1

B. 1，8

C. 8，1

D. 8，8

2.【参考答案】A
【解析】集线器工作在物理层，所有端口在 1 个广播域和冲突域。交换机工作在 1 个广播域，有多少端口就有多少冲突域。路由器每个端口都是广播域和冲突域。
广播域是指广播能到达的范围。冲突域是指同一物理线路上节点的集合。

§2.8 简答题

题组闯关

1.设需在两台计算机之间经两个中间节点传送 200M 字节的文件，假定：

(1) 所有链路的数据传输率为 4kb/s；

(2) 数据传输的差错可以忽略不计；

(3) 中间节点存储转发时间可忽略不计；

(4) 所有链路的传播时延均为 20ms。
试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。其中：

(1) 方案甲：将整个文件逐级存储转发；

(2) 方案乙：将文件分为 2000 字节长的帧再进行逐级存储转发，假定帧头和帧尾的开销各为 10 字节。假定分组之间连续发送且连续到达中间节点。

2.设信号脉冲周期为 0.004s，脉冲信号有效值状态个数为 16。请回答下列问题：

(1) 用二进制代码表示上述信号，一个脉冲信号需用几位二进制代码表示？

(2) 用二进制代码表示上述信号，其数据传输速度是多少？

2.【参考答案】(1) 4 位。 (2) 1000bps。
【解析】
(1) 脉冲信号在平面坐标上表现为一条有无数断点的曲线。也就是说在周期性的一些地方点的极限不存在，每一个二进制位可以表示含 0,1 两种状态，则要表示 16 种状态的脉冲信号需要 log2​16=4 位的二进制代码。

(2) 信号速率 =1/0.004=250Baud，数据传输速率 =4× 信号速率 =4×250=1000bps。

3.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， - 2， - 1， - 1， - 2，1， - 1)。问哪个站发送数据了，发送数据的站发送的是 0 还是 1？

3.【参考答案】A、B、D 站发送数据了，分别发送了 1、0、0。
【解析】
把每一个站的序列分别与收到的码片序列做内积，结果为 1，表示此站发送的数据为 1；结果为 -1，表示此站发送的数据为 0；结果为 0，表示此站没有发送数据。

S⋅A=(1+1+2−1+1+2+1+1)/8=1，A 发送 1

S⋅B=(−1−1−2+1−1−2−1−1)/8=−1，B 发送 0

S⋅C=(−1−1+2−1−1+2−1+1)/8=0，C 无发送

S⋅D=(1−1−2−1−1−2−1−1)/8=−1，D 发送 0

真题实战

用香农公式计算，假定信道带宽为 3100Hz，最大信息传输速率为 35kb/s，那么若想使最大信息传输速率增加 60%，问信噪比 S/N 应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍，问最大信息速率能否再增加 20%？ 【山东师范大学 2017 年】