无线电网络关键技术课后习题答案.doc

第一章1.1 如何理解计算机网络在当代社会作用？答：在当代社会生产生活中，网络技术实现信息互通和流动，高速完善网络能使信息更快捷、精确传播，发挥强大作用。网络已成为信息社会技术命脉和知识经济发展基础。1.2 请给出计算机网络整体构造。答：参照 ISO/OSI 模型以及 TCP/IP 模型。1.3 当前骨干网络大多为光纤传播，某些都市实现了光纤到户，为此与否可以完全用光纤取代所有其她类型网络？试分析。答：不能取代所有其她类型网络。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，适于新建网络。 1.4 为什么网络合同栈都以分层形式实现？各层重要完毕哪些功能？答：网络体系构造是一种复杂系统，因此采用构造化办法，将其分解为若干层次设立相应合同，便于维护和修改。各层次重要功能参照 ISO/OSI 模型以及 TCP/IP 模型。1.5无线网络近几年得到了迅速发展，试分析其因素并给出对将来无线网络发展看法。 答：各种不同需求推动无线网络发展，将来发展体现多元化、便捷等特点。1.6 试分析和比较无线网络和有线网络，可以从传播方式、组网构造等方面进行比较。答：有线通信开通必要架设电缆，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。无线扩频投资是相称节约。有线通信质量会随着线路扩展而急剧下降， 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播高速率数据，或者会产生很高误码率，速率级别明显减少，而对于无线扩频通信方式，50 公里内几乎没有影响，普通可提供从 64K 到 2M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，随时增长链路，安装、扩容以便。1.7试分析和比较无线网络和有线网络，可从传播方式、组网构造等方面进行比较。 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，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑，无线链路成本节约。 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，随时增长链路，安装、扩容以便。 通信质量方面，无线网络和有线网络通信质量均会随线路距离扩展而下降，如果配备中继设备，可予以改进。1.9 为什么现阶段 IPv6 必要与 IPv4 共存，而不是直接取代？它们各有什么样特点？答：由于现阶段大某些互联网顾客使用 IPv4，若直接升级到 IPv6，必要将互联网上所有节点都进行修改， 实行起来比较困难， 因此使用 IPv4/IPv6 形式进行过度， 不远将来， IPv6将会得到全面使用，最后取代 IPv4。IP 是 TCP/IP 合同族中网络层合同，是 TCP/IP 合同族核心合同。当前 IP 合同版本是 IPv4，发展至今已经使用了 30 近年。IPv4 地址位数为 32 位，也就是最多有 2 32次方电脑可以联到 Internet 上。IPv6 是下一版本互联网合同，也可以说是下一代互联网合同，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 中解决不好其他问题，重要有端到端 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？请简朴简介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。依照无线电波传播及使用特点， 国际上将其划分为12个频段， 普通无线电通信只使用其中第412频段，无线电频谱和波段划分如下表所示。序号 频段名称 频段范畴(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。使用需遵守一定发射功率(普通低于1W)，不要干扰其他频段。许多无线网络可工作于ISM频段。 2.2 不同无线网络采用无线通信介质各异。请列举常用几类，并进行对比。答：无线网络通信方式重要有三类：无线电波；微波；红外线。无线电波通信是指运用自由空间 （大气层和外层真空） 传播射屡屡段电磁波进行通信，其原理在于导体中电流强弱变化会产生无线电波。微波通信是指运用频率为 300M300GHz 之间电磁波作为传播介质进行通信。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，进行数据传播通信方式。2.3 假设有一种波长为 0.5mm 微波发射器，最大传播距离为 50m，则其满足最大传播距离损耗为多大？2.4常用信号干扰和损耗有哪些？如何解决？答：参照2.3.1节。2.5请简述信号调制过程，并对比常用调制技术。答：参照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)是用一定扩频码序列进行选取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。而接受方接受时也同步跳转频率。窃听者只能听到无法辨认杂音，虽然试图在某一频率上干扰，也只能影响有限几位信号。 直接序列扩频(DSSS)用高码率扩频码序列在发送方直接扩展信号频谱，而接受方则用相似扩频码序列进行解扩，即把频谱拓宽扩频信号还原成原始信息。原始信号中每一位在传播中以各种码片表达，虽然用扩展编码。这种扩展编码能将信号扩展至更宽频带范畴上，该频带范畴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播效率，试比较分析常用几种复用和多址技术答：当前，常用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，其她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，固然多数状况下需和其他方式综合运用。2.8天线技术在无线网络通信中起到了重要作用，试分析天线重要技术指标。答：参照2.7.2节。2.9MIMO涉及哪些核心技术？答：信道预计、空时信号解决、同步、分集等。详细分析见2.8节。2.10 认知无线电功能和核心技术是什么？ 答：基本功能涉及：分析无线环境，预计空间电磁环境中干扰温度和检测频谱空穴； 信道状态预计及容量预测；功率控制和动态频谱管理。 核心技术涉及频谱检测、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，详细技术特点可自行列举和比较第三章3.1 无线局域网具备什么特点？无线局域网存在哪些局限性？ 答：参照 3.1.2 节3.2 试阐述无线局域网构成和构造。答：WLAN 由站、无线介质、无线接入点或基站、分布式系统等构成。WLAN 依照物理拓扑构造可分为单区网和多区网；依照逻辑拓扑可分为对等式拓扑、基本构造式和线性、星形、环形等；依照控制方式可分为无中心分布式和有中心集中控制式两种；依照与外网连接性可分为独立 WLAN 和非独立 WLAN。3.3 IEEE802.11n 是当前较常用无线局域网原则，请分析其技术特点。 答：参照 3.3.4 节3.4 常用无线局域网 MAC 层优化技术有哪些？各有什么特点？答：DCF 重要有 CSMA/CA，RTS/CTS 两种技术。EDCA 特点：使用 AIFS 代替 DIFS；最大最小竞争窗口变化。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，以实现不同访问优先级别，其时间长度关系为： SIFSPIFSDIFS 100Mbps。l 邻近终端之间短距离连接：典型为 110m。l 原则无线或电缆桥路与外部因特网或广域网连接。l 典型对等式拓扑构造。l 中档顾客密度。8.2 无线个域网可分为几类？详细各有什么特点？答：WPAN 应用范畴日益广泛，涉及技术也越来越丰富，普通将 WPAN 按传播速率分为低速、高速和超高速三类。详细请参照教材 8.1.3 节。8.3 常用应用于无线个域网技术有哪些？试予以分析对比。答：WPAN 核心技术涉及 IrDA、HomeRF、UWB、蓝牙技术、ZigBee 技术等。分析对比请参照教材 8.2 节。8.4 IEEE 802.15 涉及哪些原则？ 答：请参照表8.2。8.5 UWB 可实现短距离高速网络连接，请分析其如何组建应用于数字化家庭？ 答：参照 8.3.2 节。 8.6 为实现可靠传播，蓝牙采用了哪些合同？各实现什么功能？答：(1)基带合同负责建立微型网内各蓝牙设备之间物理收发链路。蓝牙收发模块使用跳频扩频技术，分组在指定期隙、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发送跳屡屡率和时钟实现同步。不同基带分组存在不同物理链路：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 分组只适于数据传播，而 SCO 分组合用于语音及数据。 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播。基带为链路管理和控制消息分派专门信道。(2)链路管理合同(LMP)负责设备之间链路建立和控制， 涉及控制和协商基带分组大小。 还通过鉴权和加密过程，产生、互换并监测链路字和加密字以保证其安全。LMP 还控制蓝牙设备节电模式、工作周期及微型网内蓝牙设备连接状态。 接受端链路管理器分析并解释 LMP 消息。 LMP消息比顾客数据更为优先。LMP 消息不需要显式确认。(3)逻辑链路控制与适配合同(L2CAP)支持高层合同复用、分组分段和重组、服务质量。容许高层合同和应用程序收发长至64k 字节数据。L2CAP 只支持 ACL 分组，音频或语音在 SCO 基带链路运营。(4)服务发现合同(SDP)SDP 是所有顾客模型基本。通过 SDP 可查询设备信息、业务类型和业务特性。顾客可从相邻设备业务中挑选一种可用，然后可在两个或各种蓝牙设备之间建立连接8.7 请简朴简介 ZigBee 网络合同特点。 答：参照 8.4.2 节。 8.8 请简朴简介 Zigbee 组网过程。 答：参照 8.5.3 节。 第九章9.1 从不同视角，存在不同物联网观点，请予以简朴分析。 答：参照 9.1 节。 9.2 请简介基于 SOA 物联网中间件架构层次。 答：参照 9.2.2 节。 9.3 请简介 RFID 功能和特点。 答：参照 9.2.3 节“1. RFID 技术”。 9.4 请简介 NFC 功能和特点。 答：参照 9.2.3 节“4. 近场通信技术”。 9.8 物联网原则众多，你更看好哪一种原则，为什么？ 答：结合 9.4.1 节，提出你自己观点。 9.9 物联网将包括数量巨大各种物体，寻址方面存在什么挑战？应当如何解决？ 答：参照 9.4.2 节。 9.10 物联网安全和隐私方面尚不完善，请列出某些漏洞，并提出解决之道。 答：参照 9.4.3 节。第十章10.1 什么是无线车载网络？它与其他无线网络相比有哪些不同？ 答：参照 10.1 节。 10.2 无线车载网络如何依照应用分类？ 答：参照 10.2.1 节。 10.3 无线车载网络功能规定有哪些？ 答：无线通信能力、网络通信能力、汽车绝对定位能力、其他车辆能力、车 辆通信安全能力，详细内容参照 10.2.2 节。 10.4 美国国家 ITS 架构分为几种某些，各有哪些要素？ 答：分为 4 个子系统：中心、场地、车辆、乘客，详细要素参照 10.3.2 节。 10.5 简朴简介 WAVE 合同栈层次构造。 答：层次构造见图 10.3，详细内容参照 10.3.2 节。 10.6 欧洲 ITS 使用 CALM 合同架构，请分析其特点。 答：参照 10.3.4 节。 10.7 请列举无线车载网络各种技术挑战。 答：参照 10.4 节。 10.9 请列出一项你理解无线车载网络应用或系统，分析其技术特点。 答：例如“车对车通信报警系统”。第十一章11.1 什么是 WBAN，它有哪些构成某些？ 答：参照 11.1.1 节。 11.2 请简介 WBAN 技术规定？ 答：参照 11.1.2 节。 11.5 请简朴简介无线室内定位测量技术和评价原则。 答：参照 11.2.2 节。 11.8 请简朴简介无线家居网构成和特点。 答：参照 11.3.1 节。 11.9 无线家居网典型技术方案中，你更看好哪一种或几种原则，为什么？ 答：结合 11.3.2 节，提出你自己看法。第十二章12.1 常用网络安全威胁有哪些？如何进行有效防御？ 答：安全威胁参照 12.1.1 节。防御技术参照 12.2.2 节。 12.2 常用无线网络安全威胁有哪些？有哪些相应防御方案？ 答：无线网络安全威胁参照表 12.1，防御方案参照表 12.2。 12.3 什么是黑洞袭击？请阐明其袭击过程。 答：参照 12.3 节“2. 黑洞(Black Holes)袭击”。 12.4 什么是虫洞袭击？请阐明其袭击过程。 答：参照 12.3 节“3. 虫洞(Worm Holes)袭击”。 12.5 什么是女巫袭击？袭击者如何进行身份伪造？ 答：参照 12.3 节“4. 女巫(Sybil)袭击”。 12.6 典型 WLAN 安全技术有哪些？在实际场景中如何选取和应用？ 答：参照 12.5.1 节。 12.7 如何进行安全 MANET 通信？请给出自己想法。 答：各种 MANET 安全技术参照 12.6 节。 12.8 相比无安全机制路由合同，MANET 安全路由合同有什么特点？ 答：参照 12.6.5 节。CDMA：CDMA（码分多址：Code-Division Multiple access）是数字移动通信进程中浮现一种先进无线扩频通信技术，它可以满足市场对移动通信容量和品质高规定，具备频谱运用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆覆盖广等特点，可以大量减少投资和减少运营成本。CDMA最早由美国高通公司推出，近几年由于技术和市场等各种因素作用得以迅速发展，当前全球顾客已突破5000万，国内也在北京、上海等都市开通了CDMA电话网。GPRS：是一种蜂窝网络技术，用于通过移动电话提供因特网以及公司网访问.GPRS（通用无线分组业务：General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统无线分组互换技术，提供端到端、广域无线ip连接。简朴说，GPRS是一项高速数据解决技术，其办法是以“分组”形式传送数据。网络容量只在所需时分派，不要时就释放，这种发送方式称为记录复用。当前，GPRS移动通信网传播速度可达115k/s。GPRS是在GSM基本上发展起来技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间一种技术，因此普通称为2.5G。GSM/2G：GSM（全球移动通信：Global System For Mobile Communication）是1992年欧洲原则化委员会统一推出原则，它采用数字通信技术、统一网络原则，使通信质量得以保证，并可以开发出更多新业务供顾客使用。GSM移动通信网传播速度为9.6K/s。当前，全球GSM移动顾客已经超过5亿，覆盖了1/12人口，GSM技术在世界数字移动电话领域所占比例已经超过70%。由于GSM相对模仿移动通讯技术是第二代移动通信技术，因此简称2G。GPS：全球定位系统，由一组24颗环绕地球定轨卫星所构成系统，可觉得地面接受器提供位置和遥感探测数据，从而标示地理位置和移动速度，对于绝大某些设备而言定位精度从10m到100m不等IrDA：红外数据原则协会，一种由公司所资助组织，负责设计和维护使用红外通信链路软硬件所必要遵循国际原则IEEE：美国电气电子工程师学会，负责制定802.11x无线局域网原则QoS：服务质量，评价传播质量和差错率度量，普通作为衡量网络性能标志，由此来鉴定网络可靠性并作为执行服务级别有关协定参照RSN：RSN，基于802.1x以及先进加密原则（Advanced Encryption Standard，AES）WPA代替合同WEP:有线等效合同，802.11x所使用默认加密机制。涉及40-bit或128-bit两种格式，已经被以为非常缺少安全性WPA:无线保护访问，采用旋转密码（rotating keys）机制为无线数据传播提供更安全防范技术，被以为是WEP代替品WLAN：无线局域网简称，也被称为Wi-FiWiMax：Wi-MAX（即802.16）技术从起就开始进行开发，当前市场上开始浮现有关产品，它在30英里范畴内提供了同绝大多数有线局域网相似数据传播率。此项技术被以为是一种将大量宽带连接引入到远程区域或使通信范畴覆盖各种分散公司和校园区域办法。Wi-MAX原则已经分裂为两个变种：802.16a原始Wi-MAX原则，可以在10GHz和66GHz频段上为最大30英里范畴提供高达70Mbps数据传播率；802.16e新近开发出Wi-MAX原则，可以工作在2GHz至6GHz允许频段，这使得移动设备使用此技术成为也许；Wi-MAX原则兼顾了城域网布置以及最后顾客应用，这使得它成为了布置下一代无线局域网时可选取技术。AP：对无线顾客来说充当集线器作用，普通在最大100m范畴内支持35个并发顾客ETSI：是负责在欧洲开发电信有关原则机构