测控网络复习题

测控网络技术复习题第1章复习思考题1.控制网络与信息网络的主要区别是什么？信息网络控制网络主要任务将大量的信息在网络上传输，达到资源共享的目的。

将控制信息在网络上传输，达到系统同步或控制的目的。

对网络的要求连通性；稳定性实时性；可靠性；确定性特点数据包大，发送频率相对较低；对实时性没有苛刻的要求数据包较小，发送频率较高；实时性要求较高；要求数据的确定性和可重复性2.什么是集中控制系统，什么是集散控制系统，各有何特点？集中控制系统以计算机为基础加上扩展I/O接口构成。

其主机与控制设备之间需一对一的物理连接。

信息只能单向传输。

不同的信号需不同的连线传递，抗干扰能力差。

风险高度集中，可靠性降低。

系统整体性、协调性好集散控制系统即“分散控制、集中管理”。

即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。

其测量变送仪表一般为模拟仪表；（模拟数字混合系统）。

受计算机系统早期存在的系统封闭型的影响，互换、互操作性差。

专用的网络系统。

（封闭型）3.与传统的控制系统相比，现场总线控制系统有何突出特点？现场总线的特点：系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性(分散功能块)对现场环境的适应性4.现场总线控制系统的基本组成？现场设备－－微处理器芯片以及外围电路组成。

（智能仪表）传感器,执行器,路由器,用户接口,网关等。

传输介质－－双绞线、同轴电缆、射频、光纤、电线等。

5.典型的现场总线通信协议模型？为了满足实时性要求，也为了实现工业网络的低成本，现场总线采用的通信模型大都在OSI模型基础上进行了不同程度的简化。

大多采用了其中的第1层、第2层和第7层，即物理层、数据链路层和应用层，并增设了第8层，即用户层。

6.典型的现场总线技术有哪些？FF（Foundation Fieldbus）基金会现场总线PROFIBUS(Process Field Bus) 过程现场总线LonWorks（Local Operating Network）局部操作网络CAN（Controller Area Net）控制局域网络HART(Highway Addressable Remote Transducer)可寻址远程传感器数据通路DeviceNet第2章复习思考题1.数字通信系统由哪几部分组成？各部分的主要功能？相对于模拟通信，数字通信有何特点？答：数字通信由硬件部分和软件部分两部分组成。

其硬件部分包括发送设备、接收设备和信道。

其发送设备的主要作用是对信号进行编码，变换为适合在新岛内传输的信号。

接受设备的作用是从带有干扰的信号中正确的恢复出原信号，并进行解码、解密等。

信道的作用是传输信号的载体。

而软件部分则决定了通信的语法、语义和时序。

数字通信的优点有：（1）抗干扰、抗噪声性能强。

由于传输的信号是二进制信号（“0”和“1”两种状态），只要不影响判决的正确性，即使波形失真也不会影响再生后的信号波形。

（而在模拟通信中，如果模拟信号叠加上噪声后，即使噪声很小，也很难消除它。

）数字信号经中继再生后可消除噪声积累。

（2）差错可控。

（纠错编码技术）（3）易加密，保密性好。

（4）易于与现代技术相结合。

缺点：（1）频带利用率不高。

数字信号占用频带宽。

例如：一路模拟电话占4KHz带宽；一路数字电话占20KHz～64KHz的带宽。

（2）需要严格的同步系统。

因此，设备比较复杂，体积比较大。

2.数字通信系统的主要性能指标有哪些？答：（1）有效性。

指通信系统传输信息的速率问题，即快慢问题。

用传输速率(码元传输速率波特率，信息传输速率比特率)和频带利用量（单位带宽内的码元传输速率或信息传输速率）来衡量。

（2）可靠性。

指通信系统传输信息的质量问题，用误码率衡量。

（3）通信信道的频率特性。

信号数据传输速率越高，所需的有效频带越宽。

换言之，传输系统的频带越宽，系统能传输的数据率越高。

（4）连续信道的信道容量。

信道在单位时间内可能传送的最大比特数，或称为最大数据传输速率。

3.什么是码元速率？什么是信息速率？它们之间的关系如何？答：码元速率RB是指单位时间（每秒种）内传输码元的数目。

信息速率Rb是指单位时间（每秒种）内传输的信息量。

它们之间的关系：二进制：= M进制：=×M4.在1200bit/s的电话线路上，经过测试，在1小时内共有108bit误码信息，该系统的误码率是多少？108bit/1200*60*60bit=2.5*5.已知某标准电话信道带宽为3.4KHz。

如果要求信道的信噪比为40dB,试求信道容量C；如果信道的最大信息传输速率为9600bit/s，试求信道所需的最小信噪比。

由C=B (1+S/N)C—信道容量bpsB—信道带宽HzS/N—信噪比So，C=3400 (1+40)=18215.6bit/s9600=3400 (1+S/N)S/N=6.08dB6.已知某信源发送10Mbit的信息，设信道带宽为8kHz，信噪比为20dB，问传送这一信息需要多少时间？由C=B (1+S/N)，C=8000 (1+20)=35138.5hz/35138.5=28.46s7.什么是数字基带传输？数字频带传输？在数字基带传输系统中同步提取电路的作用是什么？数字基带传输是指在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号，即按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制，是最基本的数据传输方式。

数字频带传输是在计算机网络系统的远程通信中把数字信息调制成频带数字信号后再发送和传输，到达接收端时再把频带数字信号解调成原来的数字信号的传输技术。

同步提取电路可以提取收到信号中的定时信息。

8.试采用曼彻斯特码、差分曼彻斯特码和单极性非归零码对数据流1001001110编码。

曼彻斯特码:1001001110差分曼彻斯特码1001001110单极性非归零码9.什么是调制与解调？调制是利用改变一个周期信号（载波）的一个或多个属性来传送信息的调制信号的过程。

解调是调制的逆过程，是将信息恢复成基带的过程10.什么是信号的包络解调法和相干解调法？包络检波是指利用包络线将输出信号从已调信号检出的幅度解调。

相干解调也叫同步检波，是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘，以次恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波。

11.什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？数字调制是指用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程。

主要区别：模拟调制需要对载波信号的参量连续进行调制。

（强调已调参量与代表消息的模拟信号之间的比例特性）数字调制则用载波信号的某些离散状态来表征所传输的信息。

（强调已调参量与代表消息的数字信号之间的对应关系）12.已知调制信号m(t) = cos(2000πt) + cos(4000πt)，载波为cos104 πt，进行单边带调制，试确定该SSB信号的表示式，并画出频谱图13.常用差错控制方法有哪些？各有什么特点？前向纠错法、反馈重发纠错法、混合纠错方式前向纠错法的特点：接收端自动纠错，解码延时固定，实时性好;无需反馈信道，能用于单向传输信道。

特别适用于单点向多点同时传送的方式，如广播方式。

为获得高的纠错能力，纠错码需较大的冗余度（25～50％），传输效率下降。

FEC方式控制规程简单，但实际的译码设备比较复杂。

反馈重发纠错法的特点：通信效率低(整个系统可能长期处于重传状态）由于反馈重发的随机性，因此用户收到的信息也是随机到达的。

因此，ARQ方式不大适合实时传输系统。

控制规程和过程比较复杂。

混合纠错方式的特点：可降低FEC方式的复杂性可改善ARQ方式信息连贯性差，通信效率低的特点可使整个系统的误码率达到很低的水平。

14.写出下列信息序列方阵校验码的编码：11001101001000111010110011110000采用偶校验的方式：11001101100100011110101100011110000010110010011001101100100011110101100011110000010110010015.已知信息码为1010001101，设生成多项式G（x）=+++1，求循环校验码。

多项式比特序列：110101数字比特序列：101000110100000101000110100000/110101=110100110016.什么是频分多路复用？什么是时分多路复用？各有何特点？频分多路复用是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。

时分多路复用是指以时间作为信号分隔的参量，即信号在时间上分开，但所占用的频带是重叠的一种多路复用技术。

频分多路复用的特点：系统效率较高，充分利用了传输媒介的带宽，技术成熟。

对信道的非线性失真有较高的要求设备复杂，不易于小型化技术本身不提供差错控制功能，不便于性能监测。

正逐渐被时分复用技术取代。

时分多路复用的特点：抗干扰能力强数字电路便于集成，有利于设备小型化，降低成本。

由于直接提供数字传输信道，因此非常适合于数据传输和其它数字信号传输。

便于加密适合光纤传输易于与数字程控交换系统相结合，构成综合数字网17.什么是位同步？帧同步？位同步：在接收端产生一个码元定时脉冲序列，其重复频率与相位要和接收码元一致，以保证接收点的定时脉冲重复频率和接收端码元速率相同，保证取样判决时刻对准最佳取样判决位置。

帧同步：在接收端识别出每帧的起始时刻，从而正确的分离各路信号。

18.简述数字锁相环的工作原理。

数字锁相环通过闭环跟踪的方法使本地时钟能跟踪发送时钟的变化。

首先，鉴相器把输入信号相位与压控振荡器输出信号相位进行比较，输出一个反映两信号相位差大小的误差电压。

环路滤波器将误差电压中的高频成分和噪声滤除掉后，加到压控振荡器上。

而后，在环路滤波器输出的误差电压的作用下，压控振荡器使频率向输入信号频率靠近，直到最后频率相等而相位同步实现锁定。

19.何为介质控制访问方式？计算机通信中常用的介质控制访问方式有哪些？各有何特点？当同一时间有几个设备同时争用传输介质时，需用某种介质访问控制方式来协调各设备访问介质的顺序，以便设备之间交换数据。

这种用于解决介质争用冲突的方法叫介质控制访问方式计算机通信中常用的介质控制访问方式有CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）、令牌（标记）访问控制方式、时分复用等。

CSMA/CD信息传输时间是不确定的。

CSMA/CD一般采用总线网络拓扑。

令牌（标记）环形访问控制方式具有较高的信息传输的确定性。

适合在实时系统中使用。

可靠性低。

环上任何站点出故障，将使整个环路通信瘫痪。

时分复用共享介质的每个节点预先分配好一段特定的占用总线的时间。