三、第3章 接入网，接入网的功能结构，无线频段及技术

试题三（17分）
阅读下列说明，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。
【说明】接入网是通信网的组成部分之一。ITU-T13组于1995年7月通过了关于接入网框架结构方面的标准。接入网有3种主要接口，即用户网络接口（UNI）、业务节点接口（SNI）和维护管理接口（Q3接口），接入网所盖的范围由这3个接口定界，如图3-1所示。
某地宽带接入网建设以GPON为主，在一些特定场所也用到无线接入技术。

【问题1】（3分）
接入网的功能包含5个基本模块，分别是：用户口功能（UF）、业务口功能（SF）、核心功能（CF）、传送功能（TF）和AN系统管理功能（AN –SMF），其结构如图3-2所示。请写出这5个功能模块在接入网功能结构中的对应位置。
(1)用户口功能 (2)核心功能 (3) 传送功能 (4)核心功能 (5)业务口功能 (6) AN系统管理功能


【问题2】（10分）
某小区采用GPON实现宽带接入，如图3-3所示。
小区楼宇及住户分布：该小区分为东、西两个区域。东区有8栋别墅，每栋1户；西区有3栋15层塔楼，每层6户。小区宽带接入设计要求与可用网络设备：
（1）东区宽带网采用FTTH 接入；
（2）西区宽带网采用FTTB接入，ONU 型号为MA5620G-16，每个ONU最多可以支持16个用户接入。

请回答下列问题：
（1）东区宽带接入网的ONU设备应该放置在什么位置？为保证宽带网能够覆盖8栋别墅的全部用户，至少需要配备多少个ONU？（4分）
（2）西区宽带接入网的ONU设备应该放置在什么位置？为保证宽带网能够覆盖3栋15层塔楼的全部用户，至少需要配备多少个MA5620G-16？（6分）
（1）放置在住户家庭里面。至少需要配备8个ONU 。
（2）放置在大楼里面。至少需要配备18个ONU 。

（1）东区采用FTTH接入方式，FTTH就是光线到家的意思，所以东区ONU设备应该放置在住户家庭里面。东区是每个栋1户单独別墅，因此，需要配置8个ONU。
（2）西区采用FTTB接入方式，所以西区ONU设备应该放置在大楼里面。西区3栋大楼，每栋15层，每层6户，因此，每栋大楼共有156=90个住户。每个ONU可以支持16个用户接入，因此，每栋大楼需要放置90/16=5.625个ONU，向上取整应该是6个ONU，西区共计3栋大楼，因此，整个西区共计需要63=18个ONU。

【问题3】（4分）
无线通信采用电磁波作为传输介质，为了推进无线通信技术的广泛使用和深入研究，ITU-R（国际电信联盟无线电通信局）定义了一个无需授权即可使用的开放频段，其中包含3个子频段。
（1）请写出这个开放频段的名称，以及3个子频段的频率。
（2）请列出2个使用这个开放频段的无线接入技术名称。

（1）开放频段的名称是ISM(工业、科学、医学)频段， 包含3个子频段，对应的频率分别是工业用频段900MHz，科学研究用频段2.4GHz，医疗用频段5GHz。
（2）蓝牙、Zigbee、 Home RF技术。

蓝牙使用2.4GHz的ISM波段的UHF无线电波，ZigBee网络可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和9151MHz（美国流行）3个频段上，Home RF由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康伯等公司提出，使用开放的2.4GHz频段。

四、第4章 互联网，网络操作系统的功能，IP地址

试题四（15分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。
【说明】计算机网络是将若干具有独立功能的计算机通过通信设备及传输介质互连起来，在操作系统和网络协议等软件的支持下，实现计算机之间信息传输与交换的系统。
某地区基于TCP/IP建设计算机通信网，以实现整个地区的通信资源共享并提供名种网络应用服务，根据TCP/IP规定的IP地址结构设定网络数量以及网络内主机（终端）数。每个IP地址总长32比特，以 U.X.Y.Z 格式来表示，U.X.Y.Z分别为8比特，其值为0 -255。IP 地址分为A、B、C、D、E共5种类型，其中A类、B类和C类地址为基本的IP地址（主类地址），D类和E类地址为次类地址。

【问题1】（6分）
图4-1所示为OSI体系结构和TCP/IP体系结构。
（1）请写出TCP/IP体系结构中4个层次的名称。
（2）用连线方式标明图4-1中TCP/IP体系结构中各层与OS体系结构各层的对应关系。

（1）网络接口层=数据链路层+物理层（2）网络层=网络层（3）传输层=传输层（4）应用层=会话层+表示层+应用层

【问题2】（4分）
网络操作系统的基本任务是用统一的方法管理各主机之间的通信和对共享资源的使用。网络操作系统除了提供进程管理、存储管理、文件系统和设备管理等单机操作系统的功能外，还应具有哪些主要功能？（至少列出4项）

网络通信、共享资源管理、网络管理、网络服务、互操作、提供网络接口（任选4项）

【问题3】（5分）

（1）请计算C类IP地址可容的网络数和每个网络内的主机数。
（2）在某区域中，需为200个网络分配IP地址，要求每个网络中的主机（终端）数不少于300个。请判断该网络的IP地址应选用哪类地址？并简要说明理由。

（1）网络数：2^21=2097152个；每个网络的主机数：2^8-2=254个

（2）由于需要200个网络数，故有2^N≥200，N≥8，且每个网络的主机数要求不少于300个，即2^m-2≥300，m≥9。在A、B、C类地址中，可以满足网络位8位以上，主机位9位以上的只有B类地址。因此选用B类地址。

五、第6章 移动通信系统，FDD、TDD

试题五（9分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。
【说明】随着移动通信用户数量不断增长和业务种类需求增加，移动通信网络正在逐渐由第三代移动通信系统向LTE系统演进，同时也兼顾未来5G系统的建设需求。
【问题1】（2分）
为解决频谱资源有限与业务量剧增的矛盾，移动通信系统采用了什么样的组网方式？这种组网方式如何解决频率资源不足的问题？

移动通信采用了蜂窝组网方式。为了解决频率资源不足的问题，该组网方式使用了频率复用的方式来解决问题。

采用蜂窝系统组网最大的优越性之一就是可以实现无线资源再用，即在非相邻的小区(保证足够间隔)可使用相同的无线资源，使有限的系统带宽，能容纳很多很广的用户。蜂窝移动通信的出现，可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大了系统容量。

【问题2】（3分）
移动通信系统使用频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种制式。FDD是利用两个不同的频率来区分收、发信道，TDD是利用同一频率中的两个不同时间段（时隙）来区分收、发信道。
LTE同时支持FDD和TDD的双工方式，表5-1所示为3GPP规范的LTE频段表（局部）。请写出表5-1所列频段中哪些是FDD的频段编号，哪些是TDD的频段编号。

属于FDD的频段编号是A、B、D，属于TDD的频段编号是C、E、F。
上下频段只要是相同的就是TDD，上下频段范围是不一样的就是FDD。

【问题3】（4分）
无线电波在不同的频段具有不同的传播特性。因此，无线通信系统工作在较低频段时，频率资源紧张、系统容量有限；工作在较高频段时，频率资源丰富、系统容量大。
无线电波在自由空间的传播损耗L如下式：

Lfs（dB）=10log（4πd/λ）2=32.44+20log（dkm）+20log (fMHz)

其中，d是无线电波传输距离，单位是km，λ是无线电波的频率，单位是MHZ。上式表明，无线电波的传播损耗与传播距离和工作频率成正比；在同等传播损耗限定下，无线电波的传播距离与工作频率成反比。
根据无线电波的传播特性，5G移动通信的频带分为3个频段：
（1）低频段：410MHz-1GHz; （2）中频段：1GHz-7GHz；（3） 高频段：24GHz-100GHz。

1、当无线电波的频率增大1倍时，请计算传播损耗Lfs增加多少dB？（1分）

2、现有下列3种应用场景：①大型城市区域，用户分布集中且密度大，要求单个基站覆盖面积较小，数据传输速率峰值约为10Gbit/s; ②乡镇和城乡结合区域，用户分布密度适中，要求单个基站覆盖面积适中，数据传输速率峰值约为2Gbit/s; ③ 农村和山区，用户分布广且密度低，要求单个基站覆盖面积较大，数据传输速率峰值约为200Mbit/s。
请结合无线电波传播特性，分析判断5G频带的3个频段分别适用于上述哪个应用场景。（3分）

（1）6
（2）频段(1)适用于农村和山区区城，频段(2)适用于乡镇和城乡结合区域，频段(3)适用于大型城市区域。

（1）这个计算式其实是解释为什么33频率复用方案要做跳频的依据，但我们无须掌握。
直接依据题干的公式带入计算即可，频率增大一倍，按照传播损耗的上述公式，也就是Lfs（dB）=32.44+20log（d）+20log (2f)=32.44+20log（d）+20[log (f)+log2]，即新增20log2=20*0.3=6dB。

（2）教材没有原话描述，主要依据题干的公式来推断，原因是在同等传播损耗限定下，无线电波的传播损耗与工作频率成正比，损耗越大，传播距离越小。频段(1)属于低频，传播距离远，适合农村区城，频段(3)属于高频，传播距离近，容量大，适合大型城市区域。