1、无线电网络技术课后习题答案 1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。电话线、有线电视线缆、双绞线、电力线等在生活中大量存在，许多也基本能满足不同实际需求，光纤铺设较复杂、成本较高，适于
2、新建网络。 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。1.5无线网络近几年得到了快速发展，试分析其原因并给出对未来无线网络发展的看法。 答：各种不同需求推动无线网络发展，未来发展体现多元化、便捷等特点。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
3、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。1.7试分析和比较无线网络和有线网络，可从传输方式、组网结构等方面进行比较。 答：有线网络须架设电缆，挖掘电缆沟或架设架空明线；而无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度
4、快，将所有成本和工程周期统筹考虑，无线链路成本节省。 有线网络电缆数量固定，通信容量有限，而无线网络相对更灵活，随时增加链路，安装、扩容方便。 通信质量方面，无线网络和有线网络的通信质量均会随线路距离扩展而下降，如果配备中继设备，可予以改善。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 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
5、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。第二章2.1 无线电频谱如何划分？请简单介绍ISM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
6、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ITU规定ISM(Industrial Scientific Medical，工业科学医疗)频段，开放给工业、科学、医疗等三类机构使用，无需授权，可免费使用。ISM频段在各国规定并不统一，美国有3个频段902-928MHz、2.4-2.4835GHz和5.725-5.850GHz，其中2.4GHz频段各国通用。欧洲ISM低频段为868MHz和433MHz。使用需遵守一定的发射功率(一般低于1W)，不要干扰其它频段。许多无
7、线网络可工作于ISM频段。 2.2 不同无线网络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？2.4常见的信号干扰
8、和损耗有哪些？如何解决？答：参考2.3.1节。2.5请简述信号的调制过程，并对比常见的调制技术。答：参考2.4.1节。2.6 调频扩频和直接序列扩频技术各有什么特点？ 答：跳频扩频(FHSS)是用一定的扩频码序列进行选择的多频率频移键控调制，使载波 频率不断跳变。发送方用看似随机的无线电频率序列广播信息，并以固定间隔从一频率跳至另一频率。而接收方接收时也同步跳转频率。窃听者只能听到无法识别的杂音，即使试图在某一频率上干扰，也只能影响有限的几位信号。 直接序列扩频(DSSS)用高码率的扩频码序列在发送方直接扩展信号频谱，而接收方则用相同扩频码序列进行解扩，即把频谱拓宽的扩频信号还原成原始信息。原
9、始信号中每一位在传输中以多个码片表示，即使用扩展编码。这种扩展编码能将信号扩展至更宽的频带范围上，该频带范围与使用码片位数成正比。2.7 复用技术和多址技术能提高无线传输的效率，试比较分析常见的几种复用和多址技术答：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。2.8天线技术在无线网络通信中起到了重要作用，
10、试分析天线的主要技术指标。答：参考2.7.2节。2.9MIMO包括哪些关键技术？答：信道估计、空时信号处理、同步、分集等。具体分析见2.8节。2.10 认知无线电的功能和关键技术是什么？ 答：基本功能包括：分析无线环境，估计空间电磁环境中的干扰温度和检测频谱空穴； 信道状态估计及容量预测；功率控制和动态频谱管理。 关键技术包括频谱检测、频谱管理、功率控制等。 2.12 针对网络仿真技术，请列举不少于 3 种仿真平台，分析对比其技术特点。 答：OPNET、NS2、MATLAB 等，具体技术特点可自行列举和比较第三章3.1 无线局域网具有什么特点？无线局域网存在哪些局限性？ 答：参考 3.1.2
11、节3.2 试阐述无线局域网的组成和结构。答：WLAN 由站、无线介质、无线接入点或基站、分布式系统等组成。WLAN 根据物理拓扑结构可分为单区网和多区网；根据逻辑拓扑可分为对等式拓扑、基础结构式和线性、星形、环形等；根据控制方式可分为无中心分布式和有中心集中控制式两种；根据与外网的连接性可分为独立 WLAN 和非独立 WLAN。3.3 IEEE802.11n 是目前较常见的无线局域网标准，请分析其技术特点。 答：参考 3.3.4 节3.4 常见的无线局域网 MAC 层优化技术有哪些？各有什么特点？答：DCF 主要有 CSMA/CA，RTS/CTS 两种技术。EDCA 特点：使用 AIFS 代替
12、 DIFS；最大最小竞争窗口的改变。3.5 IEEE802.11 有哪几种帧间间隔(IFS)？请分析其含义和长度。 答：IEEE 802.11 规定了 4 种 IFS，以实现不同的访问优先级别，其时间长度关系为： SIFSPIFSDIFS 100Mbps。 邻近终端之间的短距离连接：典型为 110m。 标准无线或电缆桥路与外部因特网或广域网的连接。 典型的对等式拓扑结构。 中等用户密度。8.2 无线个域网可分为几类？具体各有什么特点？答：WPAN 的应用范围日益广泛，涉及技术也越来越丰富，通常将 WPAN 按传输速率分为低速、高速和超高速三类。具体请参考教材 8.1.3 节。8.3 常见的应用
13、于无线个域网的技术有哪些？试予以分析对比。答：WPAN 的关键技术包括 IrDA、HomeRF、UWB、蓝牙技术、ZigBee 技术等。分析对比请参考教材 8.2 节。8.4 IEEE 802.15 包括哪些标准？ 答：请参照表8.2。8.5 UWB 可实现短距离的高速网络连接，请分析其如何组建应用于数字化家庭？ 答：参考 8.3.2 节。 8.6 为实现可靠传输，蓝牙采用了哪些协议？各实现什么功能？答：(1)基带协议负责建立微型网内各蓝牙设备之间的物理收发链路。蓝牙收发模块使用跳频扩频技术，分组在指定时隙、 指定频率上发送。 在这一层上通过查询和寻呼过程使不同蓝牙设备的发送跳频频率和时钟实现
14、同步。不同基带分组存在不同的物理链路：同步面向连接(SCO)和步无连接(ACL)，这两种方式在同一射频链路上可实现复用。ACL 分组只适于数据传输，而 SCO 分组适用于语音及数据。 基带为所有语音和数据分组提供了不同级别的纠错和加密机制，保证其可靠性与安全性，语音数据可直接通过基带传输。基带为链路管理和控制消息分配专门信道。(2)链路管理协议(LMP)负责设备之间链路的建立和控制， 包括控制和协商基带分组的大小。 还通过鉴权和加密过程，产生、交换并监测链路字和加密字以保证其安全。LMP 还控制蓝牙设备的节电模式、工作周期及微型网内蓝牙设备的连接状态。 接收端的链路管理器分析并解释 LMP 消息。 LMP消息比用户数据更为优先。LMP 消息不需要显式确认。(3)逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)支持高层协议复用、分组的分段和重组、服务质量。允许高层协议和应用程序收发长至64k 字节的数据。L2CAP 只支持 ACL 分组，音频或语音在 SCO 基带链路运
