109 調查局特考三等 資訊科學組 資通網路 考古題詳解

核心觀念

本題考查行動通訊世代演進，重點是比較各世代的無線接取技術與主要服務類別。可依「類比語音 → 數位語音與簡訊 → 行動數據與多媒體 → 全 IP 寬頻 → 多元 5G 服務」的脈絡整理。

解題方法

逐代列出代表性技術，再說明該世代主要支援的服務。不同國家與標準組織採用的技術不完全相同，因此應列出具代表性的標準，不宜把單一技術說成該世代的唯一技術。

各世代說明

1G：類比語音

1G 使用類比訊號傳送語音，透過蜂巢式架構擴大服務範圍，並以 FDMA 將頻譜切分為不同頻道供使用者通話。此世代核心服務是行動語音，容量、保密性與數據傳輸能力都有限。

2G：數位語音與簡訊

核心觀念

本題考查共享媒介乙太網路使用 **CSMA/CD（載波感應多重存取／碰撞偵測）**時，如何設定時槽時間與最小訊框長度。兩者的關係是：傳送端必須在仍傳送訊框時，能偵測到網路最遠端發生的碰撞。

解題方法

（一）時槽時間（slot time）

時槽時間是乙太網路用來判定碰撞是否能被及時偵測的時間單位。其設計須涵蓋訊號在碰撞網路中的最長往返傳播延遲，並考量中繼器等設備的延遲，使最遠端發生的碰撞訊號能在時槽時間內回到傳送端。

在傳統 10 Mb/s 半雙工乙太網路中，時槽時間為 $512$ 個位元時間（bit times）。每個位元時間為：

所以：

因此，10 Mb/s 乙太網路的時槽時間為 $51.2\ \mu s$。此數值不是所有速率、所有乙太網路模式都通用；例如千兆乙太網路半雙工的時槽時間為 $4096$ 個位元時間。題目未限定速率時，依傳統 CSMA/CD 乙太網路的基本考法，通常以 $512$ 個位元時間說明。

（二）最小訊框長度與目的

IEEE 802.3 規定最小訊框長度為 $64$ 位元組，也就是 $512$ 位元。

核心觀念

本題考查「再生器（repeater）」與「橋接器（bridge）」在乙太網路中的工作層級與分段效果。

• 再生器屬於 OSI 實體層設備，只會接收並重新整形、放大訊號，再把訊號送往其他連接埠。它不讀取或判斷乙太網路框架的 MAC 位址，也不會阻隔碰撞訊號。
• 橋接器屬於 OSI 資料鏈結層設備，會讀取框架的 MAC 位址，依據轉送／過濾資料表判斷是否轉送框架。橋接器會隔開兩側的碰撞，但一般仍會轉送廣播框架。

因此，將兩段 Ethernet 間的再生器改成橋接器，主要改變的是碰撞網域；兩側通常仍屬於同一個廣播網域。

解題方法

比較兩種設備是否會讓訊號或框架跨越網路分段：

1. 原先使用再生器互連：再生器將訊號延伸到另一段 Ethernet，兩段上的主機仍共用同一個碰撞網域。任一側發生碰撞，碰撞訊號會經再生器傳至另一側；兩段主機也共同競爭共享媒介的傳輸機會。
2. 改用橋接器互連：橋接器接收框架並檢查 MAC 位址，只在需要時轉送。碰撞不會穿越橋接器，兩段 Ethernet 因而成為兩個獨立的碰撞網域。
3. 判斷廣播與流量：橋接器通常會轉送廣播框架，因此兩側仍在同一廣播網域。

核心觀念

漢明距（Hamming distance）是兩個等長位元字串在相同位置上不同位元的數目，記為 $d_H(x,y)$。例如 $d_H(000,101)=2$，因為第 1、3 位不同。

對一組字碼而言，最小漢明距是任意兩個不同合法碼字之間距離的最小值：

最小距離決定這組碼的錯誤控制能力：

• 可偵測最多 $d_{\min}-1$ 個位元錯誤。
• 可更正最多 $\left\lfloor\frac{d_{\min}-1}{2}\right\rfloor$ 個位元錯誤。

偵測的理由是：若傳送碼字發生少於 $d_{\min}$ 個位元錯誤，接收字串不可能變成另一個合法碼字，因此可發現它不合法。更正的理由是：若錯誤數不超過上述上限，接收字串距離原碼字會比距離任何其他合法碼字更近，因而可用最近碼字解碼。

解題方法

題目給定四個 10 位元碼字：

逐對計算漢明距，找出最小值。利用位元位置的不同數目即可計算：

核心觀念

題目在考傳輸媒介上的訊號品質劣化。傳輸線將訊號由傳送端送至接收端時，訊號可能因能量損失、不同頻率成分傳播速度不同，或外來干擾而失真，主要分為衰減、延遲失真、雜訊三類。

解題方法

依序從「訊號強度、訊號形狀、外來干擾」切入，說明各問題的成因與影響：

1. 衰減（attenuation）：訊號沿傳輸線傳送時，部分能量轉為熱能或因介質損耗而散失，使訊號強度隨距離增加而降低。傳輸距離越長、頻率越高，衰減通常越明顯；若接收端訊號太弱，便不易正確判讀。可用分貝表示傳送前後的功率比： $\text{衰減量（dB）}=10\log_{10}\left(\frac{P_{\text{傳送端}}}{P_{\text{接收端}}}\right)$