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1、无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 （第 1 版）部分习题答案 1 第一章第一章 1.1 如何理解计算机网络在现代社会的作用？ 答：在现代社会生产生活中，网络技术实现信息的互通和流动，高速完善的网络能使信息更 快捷、准确的传输，发挥强大的作用。网络已成为信息社会的技术命脉和知识经济的发展基 础。 1.2 请给出计算机网络的整体结构。 答：参考 ISO/OSI 模型以及 TCP/IP 模型。 1.3 目前的骨干网络大多为光纤传输，部分城市实现了光纤到户，为此是否可以完全用光纤 取代所有其他类型的网络？试分析。 答：不能取代所有其他类型的网络。由于光纤属于有线网络的范畴，无法取代一些只适用于 无
2、线网络的应用，如无线传感器网络（WSN） 。 1.4 为什么网络协议栈都以分层形式实现？各层主要完成哪些功能？ 答：网络体系结构是一个复杂的系统，所以采用结构化的方法，将其分解为若干层次设置相 应的协议，便于维护和修改。 各层次主要功能参考 ISO/OSI 模型以及 TCP/IP 模型。 1.6 试分析和比较无线网络和有线网络，可以从传输方式、组网结构等方面进行比较。 答：有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需 架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑。无线扩频的投资是相当节省 的。 有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降， 如果中间通过电
3、话转接局， 则信号质量 下降更快，到 4、5 公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级 别明显降低，而对于无线扩频通信方式，50 公里内几乎没有影响，一般可提供从 64K 到 2M 的通信速率。 有线通信铺设时需挖沟架线，成本投入较大，且电缆数量固定，通信容量有限；而无线 扩频则可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。 1.9 为什么现阶段 IPv6 必须与 IPv4 共存，而不是直接取代？它们各有什么样的特点？ 答：由于现阶段大部分互联网用户使用 IPv4，若直接升级到 IPv6，必须将互联网上所有节 点都进行修改， 实施起来比较困难， 所以使用 IPv4/IPv6
4、 的形式进行过度， 不远的将来， IPv6 将会得到全面使用，最终取代 IPv4。 IP 是 TCP/IP 协议族中网络层的协议，是 TCP/IP 协议族的核心协议。目前 IP 协议的版 本是 IPv4，发展至今已经使用了 30 多年。IPv4 的地址位数为 32 位，也就是最多有 2 的 32 次方的电脑可以联到 Internet 上。 IPv6 是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，IPv6 除了一劳永逸 地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在 IPv4 中解决不好的其它问题，主要有端到端 IP 连 接、服务质量（QoS） 、安全性、多播、移动性、即插即用等。 无线网络技术教
5、程原理、应用与仿真实验 （第 1 版）部分习题答案 2 第二章第二章 2.1 无线电频谱如何划分？目前手机、PDA 等无线设备使用了哪些频段？ 答：无线电可用来进行声音和图像广播、气象预报、导航、无线电通信等业务。根据无线电 波传播及使用的特点， 国际上将其划分为12个频段， 通常的无线电通信只使用其中的第412 频段，无线电频谱和波段的划分如下表所示。 序号 频段名称 频段范围(含上限 不含下限) 波段名称 1 极低频(ELF) 3Hz 30Hz 极长波 2 超低频(SLF) 30Hz 300Hz 超长波 3 特低频(ULF) 300Hz 3000Hz 特长波 4 甚低频(VLF) 3KHz
6、30KHz 甚长波 5 低频(LF) 30KHz300KHz 长波 6 中频(MF) 300KHz3000KHz 中波 7 高频(HF) 3MHz30MHz 短波 8 甚高频(VHF) 30MHz300MHz 超短波 9 特高频(UHF) 300MHz3GHz 分米波 微 波 10 超高频(SHF) 3GHz30GHz 厘米波 11 极高频(EHF) 30GHz300GHz 毫米波 12 至高频 300GHz3000GHz 丝米波 中频采用地波与天波，用于船用通信、业余无线电通信、移动通信和中距离导航等，手 机和 PDA 就是应用中频。 2.2 无线通信已成为承载语音、视频等数据传输的重要手段
7、，采用的无线通信介质各异。请 列举常见的几类，并进行对比。 答：无线网络通信方式主要有三类：无线电波；微波；红外线。 无线电波通信是指利用自由空间 （大气层和外层真空） 传播的射频频段的电磁波进行的 通信，其原理在于导体中电流强弱的改变会产生无线电波。 微波通信是指利用频率为 300M300GHz 之间的电磁波作为传输介质进行通信。它又 可以细分为地面微波通信和卫星微波通信两大类。 红外通信是指以红外线为载体，进行数据传输的通信方式。 2.3 假设有一个波长为 0.5mm 的微波发射器，最大传输距离为 50m，则其满足最大传输距离 的损耗为多大？ 答： 其中 d 是距离，是波长，二者单位相同，
8、结果 L 为损耗，带入上述计算公式可得结果。 2.5 复用技术和多址技术是无线传输中用于提高效率的两种手段，目前已有许多具体的技术 实现，是对比常见的 4 类。 答：目前，常见的复用方式有频分复用（FDM） 、时分复用（TDM） 、码分复用（CDM） 、 空分复用（SDM）等。多址通信的方式有频分多址（FDMA） 、时分多址（TDMA） 、码分多 址（CDMA） 、空分多址（SDMA）等。除了这些多址方式以外，其他复用方式也可以用在 多址通信中，如极化复用和波分复用等，当然多数情况下需和其它方式综合运用。 2 4 10lg d LdB 无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 （第 1 版）部分习
9、题答案 3 2.6 简述信号的调制过程，并对比常见的调制技术。 答：参考教材 2.5.1 节。 2.7 天线技术在无线网络通信中起到了重要的作用，试分析常见天线技术的原理。 答：随着技术发展，天线种类也不断增加，以适合不同频率、用途、场合、要求等情况。按 用途可分为：通信天线、电视天线、雷达天线等。按工作频段可分为：短波天线、超短波天 线、微波天线等。按方向性可分为：全向天线、定向天线等。按外形可分为：线状天线、面 状天线等。还有其它一些分类标准。 详细请参考教材 2.6.3 节。 2.8 信号的干扰和损伤在信息传输过程中不可避免，目前已经有相应技术用于缓减或弥补其 影响。常见的信号干扰和损伤
10、有哪些？如何解决？ 答：请参考 2.7.1 节。 2.9 网络仿真技术近年来得到了广泛的应用，目前已有的仿真平台呈多元化趋势。请列举不 少于 5 钟仿真平台，进行分析对比。 答： 网络仿真是一种利用数学建模和统计分析方法模拟网络行为的技术。 通过建立网络设备 和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取协议设计、网络优化等需要的网络 性能数据。目前网络仿真平台众多，例如 OPNET、N22、OMNet+、MATLAB 等，具体可 以自行列举和比较。 2.10 假设有一个 4 个节点的网络，拓扑和链路的带宽、延迟、队列长度等设置如图。S 节点 设置为 FTP+TCP，工作起始时间在 19s
11、；A 节点设置为 CBR+UDP，工作起始时间在 47s。 请在 NS2 中利用 OTcl 编程仿真实现该网络。 答：参考代码： #= # Simulation parameters setup #= set val(stop) 10.0 ;# time of simulation end #= # Initialization #= #Create a ns simulator set ns new Simulator #Open the NS trace file set tracefile open 2.10.tr w S A R V 10Mbps,队列 50,双向,10ms 10Mbp
12、s,队列 50,双向,10ms 5Mbps,50 双向,10ms FTP, 19s CBR, 47s 无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 （第 1 版）部分习题答案 4 $ns trace-all $tracefile #Open the NAM trace file set namfile open 2.10.nam w $ns namtrace-all $namfile #= # Nodes Definition #= #Create 4 nodes set n0 $ns node set n1 $ns node set n2 $ns node set n3 $ns node #= #
13、Links Definition #= #Createlinks between nodes $ns duplex-link $n0 $n2 10.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n0 $n2 50 $ns duplex-link $n1 $n2 10.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n1 $n2 50 $ns duplex-link $n2 $n3 5.0Mb 10ms DropTail $ns queue-limit $n2 $n3 50 #Give node position (for NAM) $ns dupl
14、ex-link-op $n0 $n2 orient right-down $ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up $ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right #= # Agents Definition #= #Setup a TCP connection set tcp0 new Agent/TCP $ns attach-agent $n0 $tcp0 set sink1 new Agent/TCPSink $ns attach-agent $n3 $sink1 $ns connect $tcp0 $sink1 $tcp0 set packetSize_ 1500 #Setup a UDP connection set udp2 new Agent/UDP 无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 （第 1 版）部分习题答案 5 $ns attach-agent $n1 $udp2 set null3 new Agent/Null $ns attach-agent $n3 $null3 $ns connect $udp2 $null3 $udp2 set packetSize_ 1500 #= # Applications Definition #=
