阅读以下关于HFC宽带接入Internet网的技术说明，根据要求回答问题1至问题4。【说明】 混合光纤同轴电缆网(HFC网)应用数字和模拟传输技术，综合接入Internet、电话、模拟和数字广播电视、数字交互业务等多种业务，将计算机网络、有线电视网、电话网合并在一起实现“三网合一”，具有建网快、造价低、传输带宽较大、资源利用率更高等优点。 某小区采用混合光纤同轴电缆网(HFC网)接入Internet的解决方案进行宽带网络设计，网络结构如图6-12所示。.jpg)
问答题
通常一个HFC网络由前端(FE)、主数字终端(HDT)、光纤节点(FN)、网络接口单元(NIU)、综合业务单元(ISU)及传输线路等构成。根据HFC网接入Internet网的典型配置，将图6-12所示的拓扑图中(A)～(D)空缺处的名称填写完整(请使用题干及试题描述中所涉及的相关词汇)。
【正确答案】正确答案：(A)前端(B)主数字终端 (C)网络接口单元(D)综合业务单元
【答案解析】解析：这是一道要求读者掌握宽带接入HFC网络系统组成结构的分析理解题。本题的解答思路如下。 1)由试题中给出的关键信息“HFC网络由①前端(FE)、②主数字终端(HDT)、③光纤节点(FN)、④网络接口单元(NIU)、⑤综合业务单元(ISU)及⑥传输线路等构成”，各网络设备在HFC网络中完成的主要功能见表6-10。.jpg)
问答题
具有综合业务传输能力的HFC网络系统包括局端系统、用户终端系统和HFC传输网络。请从以下供选择的网络设备及技术术语中选择对应的编号，将图6-12所示的拓扑结构中(1)～(6)空缺处的名称填写完整。 【供选择的答案】 ①用户引入线 ②局端CMTS ③光电转换节点 ④以太网交换机 ⑤配线网 ⑥用户端Cable MODEM ⑦馈线网 ⑧防火墙 ⑨光收发器
【正确答案】正确答案：(1)②，或局端CMTS(2)④，或以太网交换机 (3)⑧，或防火墙(4)⑦，或馈线网 (5)⑤，或配线网(6)①，或用户引入线
【答案解析】解析：这是一道要求读者掌握HFC网络设备作用及传输网络构成的分析理解题。本题的解答思路如下。 1)具有综合业务传输能力的HFC网络系统包括局端系统CMTS、用户终端系统和HFC传输网络。其中，HFC传输网络由馈线网、配线网和用户引入线等3部分组成，每个组成部分完成的主要功能见表 6-11。.jpg)
2)仔细阅读图6-12所示的拓扑结构，可以先判断出(4)～(6)空缺处所填写的内容属于HFC网络组成结构的问题。由于(6)空缺处所属的区域是HFC网络的综合业务单元区域，主要位于普通用户的家庭中，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案的“①用户引入线”。 3)结合问题1的分析和表6-11所提供的信息可知，(4)空缺处所属的区域中包含了网络接口单元、前端，主数字终端和光电转换节点，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案“⑦馈线网”。 4)在图6-12所示的拓扑结构中，(5)空缺处所属的区域中包含了光电转换节点、信号放大器、宽带同轴电缆，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案“⑤配线网”。 5)在图6-12所示的拓扑结构中，在用户小郭、小谢家庭中已配置了用户端Cable MODEM配置，它接收从局端CMTS发送来的QAM调制信号，解调后转换成MPEG2或MPEG2-TS格式的数据帧，通过 10Base-Tx Ethernet接口送到用户个人计算机。可见，Cable MODEM必须成对使用，因此在局端的(1)空缺处的网络设备是供选择的答案“②局端CMTS”。通常局端CMTS系统主要完成数据到射频(RF)信号的转换，即将计算机网络的数字信号与有线电视网(CATV)的射频信号进行混合，并送入到HFC网络中。它也可作为业务接入设备，通过以太网挂接本地服务器，提供本地业务。 6)在供选择的答案中“③光电转换节点”、和“⑨光收发器”的作用主要是完成光/电和电/光信号转换功能，“④以太网交换机”是一种多端口的数据链路层的网络互连设备。而在图6-12所示的网络拓扑结构中，(2)空缺处的网络设备上连接着一台提供VOD点播等服务功能的本地视频服务器，因此该空缺处应选择的网络设备是“④以太网交换机”。 计算机PC1～PCn均通过非屏蔽双绞线(UTP)连接到，因此此空缺处的设备就是选项B的“二层交换机”。 7)在图6-12所示的网络拓扑图中，(3)空缺处设备介于边界路由器和内部网的以太网交换机之间。为保证内部网络的安全保密性，(3)空缺处可选用“⑧防火墙”设备。该网络安全设备可对内部网实施安全保密，但不影响内外部用户对本地视频服务器的访问。 8)将以上问题1、问题2的分析结果归纳整理，可得出一张完整的HFC宽带接入Internet网的网络拓扑结构图，如图6-19所示。.jpg)
2)仔细阅读图6-12所示的拓扑结构，可以先判断出(4)～(6)空缺处所填写的内容属于HFC网络组成结构的问题。由于(6)空缺处所属的区域是HFC网络的综合业务单元区域，主要位于普通用户的家庭中，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案的“①用户引入线”。 3)结合问题1的分析和表6-11所提供的信息可知，(4)空缺处所属的区域中包含了网络接口单元、前端，主数字终端和光电转换节点，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案“⑦馈线网”。 4)在图6-12所示的拓扑结构中，(5)空缺处所属的区域中包含了光电转换节点、信号放大器、宽带同轴电缆，因此该空缺处所填写的内容是供选择的答案“⑤配线网”。 5)在图6-12所示的拓扑结构中，在用户小郭、小谢家庭中已配置了用户端Cable MODEM配置，它接收从局端CMTS发送来的QAM调制信号，解调后转换成MPEG2或MPEG2-TS格式的数据帧，通过 10Base-Tx Ethernet接口送到用户个人计算机。可见，Cable MODEM必须成对使用，因此在局端的(1)空缺处的网络设备是供选择的答案“②局端CMTS”。通常局端CMTS系统主要完成数据到射频(RF)信号的转换，即将计算机网络的数字信号与有线电视网(CATV)的射频信号进行混合，并送入到HFC网络中。它也可作为业务接入设备，通过以太网挂接本地服务器，提供本地业务。 6)在供选择的答案中“③光电转换节点”、和“⑨光收发器”的作用主要是完成光/电和电/光信号转换功能，“④以太网交换机”是一种多端口的数据链路层的网络互连设备。而在图6-12所示的网络拓扑结构中，(2)空缺处的网络设备上连接着一台提供VOD点播等服务功能的本地视频服务器，因此该空缺处应选择的网络设备是“④以太网交换机”。 计算机PC1～PCn均通过非屏蔽双绞线(UTP)连接到，因此此空缺处的设备就是选项B的“二层交换机”。 7)在图6-12所示的网络拓扑图中，(3)空缺处设备介于边界路由器和内部网的以太网交换机之间。为保证内部网络的安全保密性，(3)空缺处可选用“⑧防火墙”设备。该网络安全设备可对内部网实施安全保密，但不影响内外部用户对本地视频服务器的访问。 8)将以上问题1、问题2的分析结果归纳整理，可得出一张完整的HFC宽带接入Internet网的网络拓扑结构图，如图6-19所示。
问答题
基于IEEE 802标准的Cable MODEM参考体系结构如图6-13所示，将图中(7)、(8)空缺处的名称填写完整。.jpg)
【正确答案】正确答案：(7) MAC接入仲裁予层 (8) 物理媒体关联子层，或PMD子层
【答案解析】解析：这是一道要求读者掌握Cable MODEM参考体系结构的摹本概念题。本题的解答思路如下。 1)从图6-13中可以看出，基于IEEE 802标准的Cable MODEM参考体系结构分为物理(PHY)层、 MAC层和上层(Upper Layers)等3个层次。 2)HFC宽带接入网络的物理接口是普通的75Ω宽带同轴电缆。物理层包括物理媒体关联(PMD)子层和传输会聚(TC)子层。在图6-13中已给出了传输会聚(TC)子层，它主要完成对低层(PMD子层)的同步、测距、功率调整等初始化工作。因此(8)空缺处所填写的内容是“物理媒体关联(PMD)子层”。 3)物理媒体关联(PMD)子层的主要功能是对模拟电缆网络上的射频(RF)载波进行调制/解调以获得数字比特流，并实现同步编码和差错校验。下行PMD采用正交振幅调制(QAM)技术对射频载波进行调制/解调，上行PMD子层支持QPSK和16-QAM两种调制方式。 4)由于HFC宽带接入网络是共享传输媒体的，为了保证每个用户应用的服务质量，因此媒质访问控制(MAC)层规范是较复杂的。MAC层主要包括MAC接入仲裁子层和MAC/ATM会聚子层。因此(7)空缺处所填写的内容是“MAC接入仲裁子层”。从流控角度看，MAC接入仲裁子层描述业务接入机制和各站的稳态操作行为。在时分多址(TDMA)方式中，给每个连接设备分配特定时间帧内的一个时隙。由于请求分组和数据分组可能在竞争条件下发送，故需要执行某种冲突分解算法(基于树的竞争分解算法，或二进制指数退避竞争分解方法等)。 5)在图6-13所示的参考体系结构中，高层用于完成操纵管理实体和业务接口(IP接口，或ATM本原接口等)功能。
问答题
如果一帧图像的分辨率为640×480(像素)，采样格式为4:2:0，采样值为8bits，帧频为25帧/秒，不压缩。在理想情况下，用户小郭能否在家中实时采集图6-12所示的网络中视频服务器的节目资源?(请简要列出计算过程)
【正确答案】正确答案：①采样格式为4:2:0的数据量刚好是采样格式为4:4:4的一半，所以一个像素点需要的存储位为.jpg)
②采集任务的数据传输速率.jpg)
②采集任务的数据传输速率【答案解析】解析：这是一道要求读者掌握HFC网络数据传输速率标准的计算题。本题的解答思路如下。 1)试题中关键信息“理想情况”，是指某一段时间中用户小郭独享ISP所提供的最大信道带宽的情况。在理想情况下，Cable MODEM的上行数据传输速率为10Mb/s，下行数据传输速率为30Mb/s。 2)采样格式为4:2:0的数据量刚好是采样格式为4:4:4的一半，所以一个像素点需要的存储位为。 3) 根据数据传输速率的基本计算公式.jpg)
得，
。 3) 根据数据传输速率的基本计算公式得，