現(xiàn)代通信技術(shù)-信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)復習題

現(xiàn)代通信技術(shù)思考題闡述典型的信息網(wǎng)絡(luò)（通信網(wǎng)）的結(jié)構(gòu)組成，信息網(wǎng)絡(luò)所涉及的基本理論問題。答:信息網(wǎng)絡(luò)主要包括業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、支撐網(wǎng)等，典型的信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由高速骨干網(wǎng)、局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、移動網(wǎng)等通過路由器、光纖等設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。信息網(wǎng)絡(luò)涉及的基本理論問題包括：信息網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成、點對點傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)時延模型、多址技術(shù)、路由算法、異構(gòu)網(wǎng)融合等?；镜慕粨Q網(wǎng)絡(luò)的分析，ATM信元與分組的區(qū)別，ATM的AAL是如何支持不同種類的業(yè)務(wù)的。答：1）、分組交換是為適應(yīng)計算機通信而發(fā)展起來的一種先進通信手段，它以X.25建議為基礎(chǔ)，可以滿足不同速率、不同型號終端與終端、終端與計算機、計算機與計算機間以及局域網(wǎng)間的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源共享。分組交換網(wǎng)是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)網(wǎng)，利用其網(wǎng)絡(luò)平臺可以開發(fā)各種增值業(yè)務(wù)。分組交換網(wǎng)的突出優(yōu)點是可以在一條電路上同時開放多條虛電路，為多個用戶同時使用，網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由功能和先進的誤碼糾錯功能，網(wǎng)絡(luò)性能最佳。 2）、ATM信元大小固定，一般分組大小不定，均是用來傳輸數(shù)據(jù)。 3）、從上層收到信息后，AAL將數(shù)據(jù)分割成ATM信元；從ATM層收到信息后，AAL必須重新組合數(shù)據(jù)形成一個上層能夠辨識的格式。上述操作稱之為分段與重組（SAR），它是AAL的主要任務(wù)。A類――恒定比特率（CBR）服務(wù)：AAL1支持恒定比特率的面向連接服務(wù)。這種服務(wù)的例子包括64K速率語音、固定速率的非壓縮視頻和專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的專線。B類――可變比特率（VBR）服務(wù)：AAL2支持可變比特率的面向連接服務(wù)，但其發(fā)送需要有限延時。這種服務(wù)的例子包括壓縮包語音或視頻。對于接收方要重組原始的非壓縮語音或視頻來說，發(fā)送的有限延時是很必要的。C類――面向連接的數(shù)據(jù)服務(wù)：用于面向連接的文件傳輸和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，該程序中在數(shù)據(jù)傳輸前已預先設(shè)置好連接。這種服務(wù)提供可變比特率但不需要為傳送過程提供有限延時。有兩種AAL協(xié)議支持該類服務(wù)，且此兩種協(xié)議已被合并為一種，即AAL3/4。但由于其十分復雜，AAL5協(xié)議常用來支持該類型的服務(wù)。D類――無連接數(shù)據(jù)服務(wù)：該服務(wù)的例子包括數(shù)據(jù)報流量，通常也包括數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，在該程序中在數(shù)據(jù)傳輸前沒有預先設(shè)置連接。AAL3/4或者AAL5都可用來支持此類服務(wù)。3、分析返回n-ARQ協(xié)議中，信道利用率與數(shù)據(jù)長度的關(guān)系，在信道誤比特率pb取不同值時采用與書中圖2-5相同信道參量的情況下最佳幀長與誤比特率pb的關(guān)系曲線（取tT=3tf+2tp）。在組幀技術(shù)中如何獲得最佳幀長度，Kopt與E{M}；開銷V與節(jié)點j的關(guān)系并加以分析。1）、返回式n－ARQ的基本思路：發(fā)端沒有收到對方應(yīng)答的情況下，可以連續(xù)發(fā)送n個分組，收端僅接收正確順序的分組，其應(yīng)答中的RN表示RN以前的所有分組都已正確接收。這里的n是一個重要的參數(shù)，叫做滑動窗口寬度。信道利用率與數(shù)據(jù)長度的關(guān)系2）、設(shè)一幀傳輸時間為tf，重傳一幀時間（包括傳輸時間、處理時間、傳輸時延和等待應(yīng)答時間）tT，一幀正確傳輸概率為p，正確傳輸一幀時間在發(fā)送節(jié)點處于飽和狀態(tài)下，吞吐量最大值為歸一化最大吞吐量為設(shè)數(shù)據(jù)一幀長度為lf比特=ld比特數(shù)據(jù)+lh控制信息，設(shè)信道誤比特率為pb，在隨機錯誤的信道條件下，數(shù)據(jù)幀的差錯率或誤幀率pfr為Prf=1-（1-pb）lf，當pb很小的時候，上式可近似為pfr~~lf*pb<<1，設(shè)信道容量為C，則信道真正用于有用信道傳輸?shù)男蕿?，其中p=1-pfr，C=lf/tf=ld+lh/tf；當（a-1）Pfr<<1時，可近似此時tT=3tf+2tp，代入方程4、分析TCP中的差錯與流量控制，一個TCP連接使用256Kbit/s，其端到端的時延為128ms，經(jīng)測試，發(fā)現(xiàn)吞吐量只有120Kbit/s，求窗口的大小。再設(shè)TCP的擁塞窗口長度為18KB，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了超時，TCP使用慢啟動，加速遞減和擁塞避免，此時報文段的最大長度為1KB，討論擁塞窗口從最小值經(jīng)過6次變化后是怎樣的。5、討論兩個M/M/1隊列相連后系統(tǒng)的狀態(tài)概率，假設(shè)該系統(tǒng)的到達過程是到達率為λ的Poisson過程，且兩個隊列的服務(wù)時間相互獨立，服務(wù)時間與到達過程相互獨立。6、在一個分組傳輸系統(tǒng)中，各分組到達過程是到達率為λ的Poisson過程，分組長度服從指數(shù)分布，其均值是1/μ，如將m個分組流統(tǒng)計復接在高速信道上，即將輸入到達率提高m倍，并將信道速率提高m倍（即服務(wù)時間為1/mμ），這樣，就等同于將m個平行的低速傳輸?shù)男诺澜y(tǒng)計復接在一個高速信道上，試分析上述情況下的傳輸時延。7分析在ALOHA協(xié)議中，為什么會出現(xiàn)穩(wěn)定平衡點和不穩(wěn)定平衡點？重傳概率對系統(tǒng)性能所帶來的影響？對于隨機多址協(xié)議，主要關(guān)心兩個方面的問題：一是穩(wěn)態(tài)情況下系統(tǒng)的通過率和時延性；二是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。8考慮最短路由和最佳路由的出發(fā)點與本質(zhì)問題。路由算法：為不同的源節(jié)點和目的節(jié)點對（SD）選擇一條傳輸路徑；在路由選好后，將用戶的消息正確地送到目的節(jié)點。最短路由：出發(fā)點為提高傳輸效率，理論基礎(chǔ)為圖論，采用Bellman-Ford算法。最佳路由：出發(fā)點是使網(wǎng)絡(luò)的成本最低，基于平均時延最佳化，常用的方法就是迭代，通過怎樣計算最佳路由，分析最佳路由的特性。9NGN的發(fā)展的思路與實質(zhì)問題。1）、NGN應(yīng)是PSTN、移動通信網(wǎng)和分組網(wǎng)（ATM/IP）的融合，未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在統(tǒng)一的分組網(wǎng)上支持各種業(yè)務(wù)。泛指一個不同于目前一代的、大量采用創(chuàng)新技術(shù)、以IP為中心，同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)，一方面，NGN不是現(xiàn)有電信網(wǎng)和IP網(wǎng)的簡單延伸和疊加，而應(yīng)是兩者融合的結(jié)果，所涉及的也不僅僅是單項節(jié)點技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而使整個網(wǎng)絡(luò)的框架，是一種整體網(wǎng)絡(luò)解決方案。另一方面：NGN的出現(xiàn)和發(fā)展不是革命，而是演進，即在繼承現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢基礎(chǔ)上實現(xiàn)的平滑過渡。NGN將是以軟交換為核心，光聯(lián)網(wǎng)和分組傳送技術(shù)為基礎(chǔ)的開放式融合網(wǎng)絡(luò)2）、實質(zhì)：從傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)到分組網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，實質(zhì)仍為以ATM/IP特別是Ip為基礎(chǔ)的分組網(wǎng)；10假設(shè)有兩個CSMA/CD網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)A是LAN基帶Ethernet，傳送速率為5Mb/s，電纜長1Km，分組長度1000bit；網(wǎng)絡(luò)B是MAN基帶Ethernet，電纜長50Km，分組長度1000bit，試分析網(wǎng)絡(luò)B需要多大的傳送速率才能達到與網(wǎng)絡(luò)B相同的吞吐量。試分析CSMA/CD協(xié)議能否使用于衛(wèi)星信道。11使用Bellman-Ford算法找到下圖中每個節(jié)點到節(jié)點1的最短路徑樹；應(yīng)用F-W算法找到該網(wǎng)絡(luò)的總路由表。答：Bellman-Ford算法（最短路由算法）：2號節(jié)點：4；3號節(jié)點：5；4號節(jié)點：3-4、4-5；節(jié)點5：:10-4；節(jié)點6:9-5；節(jié)點7:2-9-5、2-10-42）F-W算法：B-F算法和Dijkstra算法都是求解所有的節(jié)點到一個特定的目的節(jié)點的最短路徑，而F－W算法與它們的不同之處是尋找所有節(jié)點對之間的最短路徑，它的基本思想在i→j的路徑之間通過添加中間節(jié)點來降低路徑的長度。12異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及關(guān)鍵技術(shù)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：用戶根據(jù)自己的需求及其周圍的網(wǎng)絡(luò)資源，在不同網(wǎng)絡(luò)之間進行切換，以獲得滿意的服務(wù)，鑒于用戶需求的多樣性、對移動支持的需求以及適用于無線傳輸?shù)念l譜資源稀缺問題，未來無線通信系統(tǒng)必須能夠融合現(xiàn)有的多種無線網(wǎng)絡(luò)并充分發(fā)揮各網(wǎng)絡(luò)的特點，使之整合成為一個無縫連接的、以IP技術(shù)為核心的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并能提供語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，是一個比現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)能提供更好的服