408 真题做题本·计算机网络部分

第 2 章 物理层

2.1 通信基础

1. 【2009】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. 12kbps
B. 24kbps
C. 48kbps
D. 96kbps

答案： B

解析：

4 个相位与每个相位的 4 种振幅组合后，共有

$M=4\times 4=16$

种码元状态。无噪声信道的最高数据传输速率由奈奎斯特定理给出：

$C=2B{\log }_{2}M$

代入 $B=3\text{kHz}$、$M=16$，得

$C=2\times 3\times 10^3\times {\log }_{2}16=24\times 10^3\text{bit/s}=24\text{kbps}$。

因此选择 B。

2. 【2010】在下图所示的采用“存储 - 转发”方式的分组交换网络中, 所有链路的数据传输速率为100Mbps, 分组大小为 1000B, 其中分组头大小为 20B。若主机 H1 向主机 H2 发送一个大小为 980000B 的文件, 则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下, 从 H1 发送开始到 H2 接收完为止, 需要的时间至少是（ ）。

A. 80ms
B. 80.08ms
C. 80.16ms
D. 80.24ms

答案： C

解析：

每个分组总长度为 $1000\text{B}$，其中首部为 $20\text{B}$，故每个分组可承载的数据为

$1000-20=980\text{B}$。

文件需要划分为

$N=\frac{980000}{980}=1000$

个分组。每个分组在一条链路上的发送时延为

$t=\frac{1000\times 8}{100\times 10^6}\text{s}=0.08\text{ms}$。

H1 到 H2 的最短路径包含 3 段链路。采用存储转发和流水传输时，1000 个分组通过 3 段等速链路的总时间为

$T=(N+3-1)t=(1000+2)\times 0.08\text{ms}=80.16\text{ms}$。

因此选择 C。

3. 【2011】假设某通信链路的数据传输速率为 2400bps, 采用四相位调制, 则该通信链路的波特率是（ ）。

A. 600 波特
B. 1200 波特
C. 4800 波特
D. 9600 波特

答案： B

解析：

四相位调制共有 $M=4$ 种码元状态，每个码元可携带

${\log }_{2}4=2$

比特。数据传输速率、波特率和每码元比特数之间满足

$R_b=R_B{\log }_{2}M$。

因此波特率为

$R_B=\frac{2400}{2}=1200\text{Baud}$。

因此选择 B。

4. 【2013】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（ ）。

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

答案： A

解析：

10BaseT 采用曼彻斯特编码。每个比特周期的中点必发生一次电平跳变；按照 IEEE 802.3 的表示规则：

• 中点由高电平跳变到低电平表示比特 1；
• 中点由低电平跳变到高电平表示比特 0。

从左到右逐个观察 8 个比特周期中点的跳变方向，可得

$00110110$，

即比特串为 $00110110$。因此选择 A。

5. 【2013】主机甲通过 1 个路由器 (存储转发方式) 与主机乙互连, 两段链路的数据传输速率均为 10Mbps, 主机甲分别采用报文交换和分组大小为 10kb 的分组交换向主机乙发送 1 个大小为 8Mb （$1M=10^6$） 的报文。若忽略链路传播延迟、分组头开销和分组拆装时间, 则两种交换方式完成该报文传输所需的总时间分别为（ ）。

A. 800ms,1600ms
B. 801ms,1600ms
C. 1600ms,800ms
D. 1600ms,801ms

答案： D

解析：

报文长度为 $8\text{Mb}$，每段链路速率为 $10\text{Mbps}$。

采用报文交换时，路由器必须接收完整报文后才能转发。一段链路的发送时间为

$\frac{8\text{Mb}}{10\text{Mbps}}=0.8\text{s}$。

两段链路共需

$2\times 0.8=1.6\text{s}=1600\text{ms}$。

采用分组交换时，每个分组大小为 $10\text{kb}$，分组数为

$N=\frac{8\times 10^6}{10\times 10^3}=800$。

每个分组在一段链路上的发送时延为

$t=\frac{10\text{kb}}{10\text{Mbps}}=1\text{ms}$。

两段链路进行流水传输，总时间为

$T=(N+2-1)t=801\text{ms}$。

故两种方式所需时间分别为 $1600\text{ms}$ 和 $801\text{ms}$，选择 D。

6. 【2014】下列因素中, 不会影响信道数据传输速率的是（ ）。

A. 信噪比
B. 频率带宽
C. 调制速率
D. 信号传播速度

答案： D

解析：

信道的最高数据传输速率受信道带宽、信噪比以及所采用的码元状态数或调制方式等因素影响。信号传播速度决定的是信号从发送端传播到接收端所需的传播时延，不决定单位时间内可传输的数据量。

因此不会影响信道数据传输速率的是信号传播速度，选择 D。

7. 【2015】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（ ）。

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

答案： A

解析：

编码 1 中，每个比特周期内电平保持不变，低电平对应 0、高电平对应 1，波形与比特流 $01100111$ 的高低电平直接对应，因此编码 1 是 NRZ 编码。

编码 2 中，每个比特周期的中点都发生电平跳变，符合曼彻斯特编码的特征。因此编码 2 是曼彻斯特编码。

故选择 A。

8. 【2016】如下图, 若连接 R2 和 R3 链路的频率带宽为 8kHz, 信噪比为 30dB, 该链路实际数据传输速率约为理论最大数据传输速率的 50%, 则该链路的实际数据传输速率约是（ ）。

A. 8kbps
B. 20kbps
C. 40kbps
D. 80kbps

答案： C

解析：

由信噪比的分贝表示可得

$30=10{\log }_{10}\frac{S}{N}$，

所以

$\frac{S}{N}=10^3=1000$。

根据信息论中的香农公式，理论最大数据传输速率为

$C=B{\log }_2\left(1+\frac{S}{N}\right)$。

代入 $B=8\text{kHz}$，得

$C=8\times 10^3{\log }_2(1001)\approx 8\times 10^3\times 10=80\text{kbps}$。

实际速率约为理论值的 $50\%$，故

$C_{\text{实际}}\approx 80\times 50\%=40\text{kbps}$。

因此选择 C。

9. 【2017】若信道在无噪声情况下的极限数据传输速率不小于信噪比为 30dB 条件下的极限数据传输速率, 则信号状态数至少是（ ）。

A. 4
B. 8
C. 16
D. 32

答案： D

解析：

无噪声信道的奈奎斯特极限为

$C_N=2B{\log }_{2}M$。

信噪比为 $30\text{dB}$ 时，

$\frac{S}{N}=10^{30/10}=1000$，

香农极限为

$C_S=B{\log }_2(1+1000)=B{\log }_{2}1001$。

题目要求 $C_N\ge C_S$，即

$2B{\log }_{2}M\ge B{\log }_{2}1001$。

约去 $B$，得

${\log }_{2}M\ge \frac{1}{2}{\log }_{2}1001\approx 4.98$。

因此

$M\ge 2^{4.98}$，

信号状态数至少取 32，选择 D。

10. 【2020】下列关于虚电路网络的叙述中,错误的是（ ）。

A. 可以确保数据分组传输顺序
B. 需要为每条虚电路预分配带宽
C. 建立虚电路时需要进行路由选择
D. 依据虚电路号 (VCID) 进行数据分组转发

答案： B

解析：

虚电路网络在传输数据前先建立一条逻辑连接，建立过程中需要进行路由选择。之后同一虚电路的分组沿相同路径传输，交换结点依据虚电路号 VCID 转发，因此通常能够保持分组的发送顺序。

虚电路只要求建立逻辑连接，并不必然要求预先为每条虚电路分配固定带宽。是否预留带宽取决于具体网络是否提供资源预留或服务质量保证。

因此错误的是 B。

11. 【2021】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（ ）。

A. 10111001
B. 11010001
C. 00101110
D. 10110110

答案： D

解析：

差分曼彻斯特编码具有两个判断规则：

1. 每个比特周期的中点必有一次电平跳变，用于同步；
2. 比特周期开始处是否发生跳变用于表示数据。按照本题采用的规则，周期开始处有跳变表示 0，无跳变表示 1。

结合图中前一时刻的电平状态，从左到右逐个判断各比特周期开始处是否跳变，可得二进制位串为

$10110110$。

因此选择 D。

12. 【2022】在一条带宽为 200kHz 的无噪声信道上, 若采用 4 个幅值的 ASK 调制, 则该信道的最大数据传输速率是（ ）。

A. 200kbps
B. 400kbps
C. 800kbps
D. 1600kbps

答案： C

解析：

4 个幅值表示每个码元有 $M=4$ 种状态，每个码元携带

${\log }_{2}4=2$

比特。无噪声信道的最高数据传输速率为

$C=2B{\log }_{2}M$。

代入 $B=200\text{kHz}$，得

$C=2\times 200\times 10^3\times 2=800\times 10^3\text{bit/s}=800\text{kbps}$。

因此选择 C。

13. 【2023】在下图所示的分组交换网络中, 主机 H1 和 H2 通过路由器互连,2 段链路的带宽均为100Mbps, 时延带宽积 (即单向传播时延 $\times$ 带宽) 均为 1000b。若 H1 向 H2 发送 1 个大小为 1MB 的文件, 分组长度为 1000B, 则从 H1 开始发送时刻起到 H2 收到文件全部数据时刻止, 所需的时间至少是 （注：$M=10^6$）（ ）。

A. 80.02ms
B. 80.08ms
C. 80.09ms
D. 80.10ms

答案： D

解析：

文件大小为 $1\text{MB}=10^6\text{B}$，分组长度为 $1000\text{B}$，所以分组数为

$N=\frac{10^6}{1000}=1000$。

每个分组在一段链路上的发送时延为

$t_s=\frac{1000\times 8}{100\times 10^6}\text{s}=0.08\text{ms}$。

每段链路的单向传播时延为

$t_p=\frac{\text{时延带宽积}}{\text{带宽}}=\frac{1000}{100\times 10^6}\text{s}=0.01\text{ms}$。

两段链路采用存储转发和流水传输。忽略路由器处理与排队时延，总时间为

$T=(N+2-1)t_s+2t_p$，

即

$T=1001\times 0.08+2\times 0.01=80.10\text{ms}$。

因此选择 D。

14. 【2023】某无噪声理想信道带宽为 4MHz, 采用 QAM 调制, 若该信道的最大数据传输率是 48Mbps,则该信道采用的 QAM 调制方案是（ ）。

A. QAM - 16
B. QAM - 32
C. QAM - 64
D. QAM - 128

答案： C

解析：

根据奈奎斯特定理，

$C=2B{\log }_{2}M$。

代入 $C=48\text{Mbps}$、$B=4\text{MHz}$，得

$48\times 10^6=2\times 4\times 10^6{\log }_{2}M$，

所以

${\log }_{2}M=6$，

从而

$M=2^6=64$。

因此采用 QAM-64，选择 C。

15. 【2024】某分组交换网络及每段链路的带宽如下图所示, 则 H1 到 H2 的最大吞吐量约为（ ）。

A. 1Mb/s
B. 10Mb/s
C. 100Mb/s
D. 1000Mb/s

答案： B

解析：

H1 接入左侧路由器的链路带宽为 $10\text{Mb/s}$，右侧路由器接入 H2 的链路带宽也为 $10\text{Mb/s}$。中间虽然存在三条可并行使用的路径，其总带宽远大于 $10\text{Mb/s}$，但端到端吞吐量仍受源端接入链路和目的端接入链路限制。

因此最大吞吐量为

$\min \{10,1000+1+100,10\}\text{Mb/s}=10\text{Mb/s}$。

选择 B。

16. 【2024】在下列二进制数字调制方法中, 需要 2 个不同频率载波的是（ ）。

A. ASK
B. PSK
C. FSK
D. DPSK

答案： C

解析：

二进制频移键控 FSK 用两个不同频率的载波分别表示二进制 0 和 1。ASK 改变载波幅度，PSK 改变载波相位，DPSK 通过相邻码元的相位差表示数据，均不要求使用两个不同的载波频率。

因此选择 C。

2.2 传输介质

1. 【2012】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（ ）。

A. 机械特性
B. 功能特性
C. 过程特性
D. 电气特性

答案： C

解析：

物理层接口通常从以下四个方面规定：

• 机械特性：接口的形状、尺寸、引脚数目及排列方式；
• 电气特性：电压范围、阻抗、传输速率和距离等；
• 功能特性：各引脚或线路承担的功能；
• 过程特性：完成各项功能时有关事件的发生顺序。

题目问的是事件发生顺序，因此属于过程特性，选择 C。

2. 【2018】下列选项中, 不属于物理层接口规范定义范畴的是（ ）。

A. 接口形状
B. 引脚功能
C. 物理地址
D. 信号电平

答案： C

解析：

接口形状属于机械特性，引脚功能属于功能特性，信号电平属于电气特性，均由物理层接口规范定义。

物理地址通常指 MAC 地址，属于数据链路层的地址概念，不属于物理层接口规范。因此选择 C。

3. 【2019】100BaseT 快速以太网使用的导向传输介质是（ ）。

A. 双绞线
B. 单模光纤
C. 多模光纤
D. 同轴电缆

答案： A

解析：

100BaseT 中的字母 T 表示 Twisted Pair，即双绞线。100BaseT 是以双绞线为传输介质、速率为 $100\text{Mb/s}$ 的快速以太网标准。

因此选择 A。