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第二章 物理层

计算机网络exams/rainclass/divided-classes·更新于 2026-09-15

第二章 物理层

2.1 填空题

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性,即机械特性、[填空1] 特性、[填空2] 特性、和过程特性。

答案电气;功能 (顺序可互换)

解析: 物理层的四大特性是计算机网络基础知识中的高频考点:

  1. 机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。
  2. 电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
  3. 功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
  4. 过程特性(也称规程特性):指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2.2 填空题

传输媒体可分为两大类,即导引型传输媒体和 [填空1] 传输媒体。

答案非导引型

解析:

  • 导引型传输媒体(Guided Media):电磁波被导引沿着固体媒体(铜线或光纤)传播,如双绞线、同轴电缆、光纤。
  • 非导引型传输媒体(Unguided Media):电磁波在自由空间中传播,通常指无线传输(如无线电波、微波、红外线)。

2.3 单选题

在物理层接口特性中,什么特性用于指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

  • A. 机械特性
  • B. 功能特性
  • C. 过程特性
  • D. 电气特性

答案B

解析:

  • 电气特性:规定电压的范围(例如:-5V 到 +5V)。
  • 功能特性:规定电压的意义(例如:高电平代表 1,还是低电平代表 1;或者某根线高电平表示“准备就绪”)。 题目问的是“电压的意义”,因此是功能特性。

2.4 单选题

通信的双方都可以发送信息,但不能同时发送的通信方式称为

  • A. 单向通信
  • B. 双向通信
  • C. 双向交替通信
  • D. 双向同时通信

答案C

解析:

  • 单向通信(单工):只能有一个方向的通信(如无线电广播)。
  • 双向交替通信(半双工):双方都能发送,但不能同时发送,必须轮流进行(如对讲机)。(题目描述符合此项)
  • 双向同时通信(全双工):双方可以同时发送和接收(如电话)。

2.5 单选题

在以下传输媒体中,带宽最宽,抗干扰能力最强的是

  • A. 同轴电缆
  • B. 双绞线
  • C. 光纤
  • D. 微波无线信道

答案C

解析:

  • 同轴电缆 (Coaxial cable):抗干扰性较好,但带宽和传输距离不如光纤。
  • 双绞线 (Twisted pair):成本低,但抗干扰能力和带宽相对较低。
  • 光纤 (Fiber optic):利用光脉冲传输信号,带宽极宽(可达Tbps级别),且光信号不受电磁干扰(EMI)影响,因此抗干扰能力最强
  • 微波无线信道:易受气候和环境影响,且带宽受频谱资源限制。

2.6 多选题

通信系统的一般模型中,以下哪些部分是可有可无的?

  • A. 信源
  • B. 发送器
  • C. 信道
  • D. 接收器
  • E. 信宿

答案B, D

解析: 这是一个基于通信原理模型的考题。

  1. 必不可少的部分信源(信息的产生者)、信宿(信息的接收者)和信道(传输媒介)。没有这三者,通信无法建立。
  2. “可有可无”的解释发送器(如调制器)和接收器(如解调器)的作用是进行信号的转换(如数字转模拟、基带转频带)。在某些简单的基带传输系统中(例如短距离直接电缆连接),如果信源发出的信号可以直接在信道上传输,则不需要复杂的调制/解调发送器和接收器环节。因此在一般模型的广义对比中,B和D被视为在特定条件下可以省略(或者说合并入信源/信宿内部)的部分。

注:这道题在不同的教材体系中可能有不同解读,但在考查“基带传输”与“频带传输”区别的语境下,通常选 B、D。


2.7 单选题

在无噪声情况下,若某通信链路的带宽为 3kHz,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是( )

  • A. 12 kbps
  • B. 24 kbps
  • C. 48 kbps
  • D. 96 kbps

答案B

解析: 使用奈奎斯特(Nyquist)定理(无噪声环境): 公式:C=2Wlog2VC = 2W \log_2 V

  • 带宽 W=3 kHzW = 3 \text{ kHz}
  • 信号状态数 VV :4 个相位 ×\times 4 种振幅 = 16 种状态。
  • 每个码元携带的比特数 =log2V=log216=4 bit= \log_2 V = \log_2 16 = 4 \text{ bit}
  • 最大速率 C=2×3000×4=24000 bps=24 kbpsC = 2 \times 3000 \times 4 = 24000 \text{ bps} = 24 \text{ kbps}

2.8 单选题

所有用户在不同时间占用相同的频带宽度的信道复用是( )

  • A. SDM
  • B. FDM
  • C. TDM
  • D. CDM

答案C

解析:

  • TDM (Time Division Multiplexing,时分复用):将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧),每个用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙。其特点正是**“不同时间,相同频率”**。
  • FDM (频分复用):相同时间,不同频率。
  • CDM (码分复用):相同时间,相同频率,使用不同码型。
  • SDM (空分复用):利用空间分割。

2.9 多选题

以下关于数字传输系统 SDH 标准的说法,哪些是正确的

  • A. 使不同的数字传输体制在 STM-1 等级上获得了统一。
  • B. 同步网络的各级时钟都来自一个主时钟。
  • C. SDH 的基本速率为 155.520Mb/s。
  • D. SDH 不适合于微波和卫星传输的技术体制。

答案A, B, C

解析:

  • A 正确:SDH(同步数字体系)解决了过去 PDH(准同步数字体系)标准不统一的问题,在 STM-1(第1级同步传递模块)等级上实现了统一。
  • B 正确:SDH 的核心特点是“同步”,网络中所有时钟都同步于一个高精度的其准主时钟。
  • C 正确:STM-1 的速率确实是 155.520 Mb/s155.520 \text{ Mb/s}
  • D 错误:虽然 SDH 最初是为光纤传输设计的,但它也可以通过微波链路进行传输(SDH 微波)。说它“不适合”过于绝对,且 SDH 协议本身支持多种物理介质映射。在标准教材中,SDH 的特点通常包括兼容性好、速率统一、强大的网络管理功能等,而不包含“不适合微波”这一负面描述。

2.10 单选题

近年来有多种宽带技术开始进入家庭,其中家庭通过电话线上网采用的技术是( )

  • A. FTTx
  • B. HFC
  • C. CATV
  • D. xDSL

答案D

解析:

  • xDSL (Digital Subscriber Line):数字用户线,是利用现有的电话双绞线进行宽带传输的技术(如 ADSL)。
  • FTTx:光纤接入。
  • HFC / CATV:利用有线电视网(同轴电缆)接入。

2.11 单选题

宽带光纤接入方式 FTTH,表示

  • A. 光纤到小区
  • B. 光纤到大楼
  • C. 光纤到路边
  • D. 光纤到户

答案D

解析: FTTH 是 Fiber To The Home 的缩写,意为光纤到家(或光纤到户)。

  • FTTN (Fiber To The Neighborhood):光纤到小区/邻里。
  • FTTB (Fiber To The Building):光纤到大楼。
  • FTTC (Fiber To The Curb):光纤到路边。

2.12 单选题

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) 和 (+1, +1, -1, -1) ,若 C 从链路上收到的序列是 (+2, +0, +2, +0, +0, -2, +0, -2, +0, +2, +0, +2) ,则 C 收到 A 发送的数据是( )

  • A. 000
  • B. 101
  • C. 110
  • D. 111

答案B

解析: CDMA 系统中,要提取特定站点(如站点 A)的数据,需要将接收到的总信号序列与该站点的码片序列进行规格化内积运算。

  • 总序列 S:(+2, +0, +2, +0, +0, -2, +0, -2, +0, +2, +0, +2)

  • A 的码片:(+1, +1, +1, +1)

  • 码片长度:4

  • 总序列长度为 12,说明发送了 3 个比特(12 / 4 = 3)。我们将 S 分为三段计算。

  1. 第1个比特(前4位):S1A/4=(2×1+0×1+2×1+0×1)/4=4/4=1S_1 \cdot A / 4 = (2\times1 + 0\times1 + 2\times1 + 0\times1)/4 = 4/4 = 1
  2. 第2个比特(中4位):S2A/4=(0×1+(2)×1+0×1+(2)×1)/4=4/4=1S_2 \cdot A / 4 = (0\times1 + (-2)\times1 + 0\times1 + (-2)\times1)/4 = -4/4 = -1(代表逻辑 0)。
  3. 第3个比特(后4位):S3A/4=(0×1+2×1+0×1+2×1)/4=4/4=1S_3 \cdot A / 4 = (0\times1 + 2\times1 + 0\times1 + 2\times1)/4 = 4/4 = 1

结果为:1, 0, 1。


9 (18年考研34题) 单选题

下列选项中,不属于物理层接口规范定义范畴的是 ()

  • A. 机械特性
  • B. 功能特性
  • C. 物理地址
  • D. 电气特性

答案C

解析: 物理层接口规范(DTE-DCE 接口)主要定义了四个方面的特性:

  1. 机械特性:如接口形状、插针数量(对应 A)。
  2. 电气特性:如电压范围、信号电平(对应 D)。
  3. 功能特性:如引脚的功能定义(对应 B)。
  4. 过程特性:事件发生的顺序。

C. 物理地址(即 MAC 地址)是数据链路层的概念,不属于物理层。

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