ETS130 Kommunikationsssystem Tentamen

Transkript

1 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för elektro- och informationsteknik ETS130 Kommunikationsssystem Tentamen Anvisningar: Svara kortfattat och tydligt på varje fråga. Alla svar ska motiveras och beräkningar redovisas, om inte annat anges. Maxpoäng på tentamen är 100 poäng. För att få godkänt på tentamen med betyget 3 krävs 60 poäng. Har du 80 poäng eller däröver får du godkänt med betyget 4. Vill du ha möjlighet till betyget 5 på kursen måste du ha minst 85 poäng på tentan. Du kan få delpoäng på en uppgift även om svaret inte är helt korrekt. Röriga eller svårlästa svar ger 0 poäng. Hjälpmedel: Miniräknare 1 Nämn minst tre utbredningsmedier. 2 Pulse Code Modulation (PCM) används i telefonisystem för att A/D-omvandla telefonsignalen. PCM består av tre delmoment: Sampling, kvantisering och kodning. a Förklara de tre delmomenten. b Om vi vill minska kvantiseringsfelet, så påverkar det mängden information ut från PCM-funktionen. På vilket sätt? Alla andra parametrar är oförändrade. 3 Ett telefonsamtal motsvarar 64kbps. Förklarar varför. 4 Förklara begreppen simplex, halv duplex och full duplex. 1p 5 Förklara accessmetoden CSMA/CD. Tips: Beskriv funktionerna som motsvarar förkortningarna CS, MA respektive CD. 6p 6 Visa genom att utföra beräkningarna att jämn paritet med en paritetsbit är samma sak som CRC med generatorpolynomet c(x) = x + 1. Använd bitsekvensen Förklara accessmetoden Slotted Aloha? Vilken förändring fördubblade överföringskapaciteten jämfört med den första versionen av Aloha? 8 Ange till vilket lager i OSI-modellen nedanstående begrepp hör: a) TCP b) ICMP c) Switch d) Router e) Repeterare f) MAC-address 9 Jämför de lagrade referensmodellerna OSI och TCP/IP. Förklara med en gur och med ord. 10 Förklara varför nätprotokollet behövs. Tips: Vilket problem löser nätprotokollet? Utgå i ditt svar från ett stort nät med många olika sorters länkar och länkprotokoll. 11 IP är ett så kallat best eort-protokoll. Vad innebär best eort i allmänhet? Vad kan man säkert veta om leveransen av ett IP-paket, om paketet levereras? 12 Förklara hur en förbindelseorienterad dataöverföring går till? Tips: Vilka steg genomförs under en sådan? Vilken/vilka ytterligare funktioner kan nnas hos ett protokoll med förbindelseorienterad överföring? Jämför gärna med TCP. 13 UDP används ofta för realtidsapplikationer såsom IPTV och VoIP. Vilka funktioner tillför UDP utöver funktionaliteten hos IP? 1

2 14 Förklara grundprinciperna för paketförmedlande nät och kretskopplat nät. Nämn några fördelar och nackdelar med respektive nättyp. 15 Varför är vägvalsalgoritmen least cost path ofta att föredra framför least hop path? Vad används som så kallad metric i de båda algoritmerna? 16 En lokalstation i POTS-nätet (Plain Old Telephone System) består av linjekrets, koncentrator, gruppväljare och styrenhet. a) Vilken eller vilka av enheterna hanterar analoga signaler? b) Varför har man en koncentrator före gruppväljaren? 17 Beskriv kortfattad hur IP-telefoni fungerar. Tips: Vilken eller vilka enheter behövs utöver nätet? Hur går ett telefonsamtal till, från uppkoppling till nedkoppling? Vilka transportprotokoll används, och för vilka delmoment? 18 Mobiltelefoninät är hierarkiskt uppbyggda. Beskriv ett mobiltelenät med en gur. Stödord: Base Station Controller, Mobile Switching Center, Location Register. 19 Det är viktigt att kunna omvandla tal i olika talbaser. Inom digitalteknik används baserna 2, 8, 10 och 16. a) Visa har man med lämplig metod omvandlar till ett heltal med basen 7. b) Karl XII gillade talbasen 12 sägs det. Det skulle faktiskt vara praktiskt då de esta av den tidens mått var potenser av 12. För att den talbasen ska fungera behövs två symboler utöver de arabiska sirorna; Låt oss välja C resp R i den ordningen (utifrån latinets Carolus Rex). Vad blir talet 1CR 12 decimalt? Visa uträkningen. 20 Givet nedanstående Ethernet-ram, utan preamble och Start Frame Delimiter. På nätverkslagret har IP använts c 07 ac dc eb 12 7f 82 eb e3 fb c a) Hur kan man se att Ethernet-ramen har ett IP-paket som payload? b) Vilken MAC-adress har avsändaren? Ange adressen i hexadecimal form. c) Vilken IP-adress har mottagaren? Ange adressen i dotted decimal form. d) Hur många byte består IP-headern av? Visa hur du kom fram till resultatet. 21 Skriv följande IP-adresser i dess fullständiga form: a) 1:2:3:4:50:600:7000:0 b) FFDE::B0FF:0:0:FFF0 2

3 /22 är ett exempel på en nätidentitet i IPv4. Skriv ut nätmasken i s.k. dotted decimal notation. 1p 23 På ett IPv4-nät behöver man plats för 100 datorer, var och en med en egen IP-adress. Skriv nätmasken för ett sådant nät. 1p 24 I klassfull adressering behövs ingen nätmask. Hur många värddatorer kan det nnas i ett nät som följande klassfulla IP-adresser ingår i? a) b) I följande tabell anges fyra vägväljarens vägvalstabell. Hur ser nätet ut? v x y z nät vv nät vv nät vv nät vv 1 v 1 z 1 y 1 v 2 y 2 z 2 y 2 v 3 v 3 z 3 v 3 z 4 z 4 x 4 v 4 x 5 z 5 x 5 v 5 z 26 Figur 1 visar en Manchesterkodad signal. Vilket binärt värde motsvara den? Figur 1: Manchesterkodad signal 27 Trula bor i Malmö. Där har hon en uppkoppling till Internet med ADSL2+ som ger henne 15 Mbps i nerkanalen. I datasalen på LTH har hon tillgång till anslutning till Internet med 100Mbps. Det tar Trula 1 timme och tio minuter att färdas tur och retur mellan hemmet och LTH med tåg och cykel. Hur stor ska en l vara för att det ska löna sej tidsmässigt för Trula att åka fram och tillbaka till LTH för att ladda ned len? 28 Beskriv alla datapaket som går till och från en värddator för att den ska kunna skicka ett ICMP echo request paket på det lokala nätet. Destinationen är känd endast med dess alfabetiska adress. Alla cashar är tomma. Källdator benner sig på ett subnät, DNS-server och destinationsdator på ett annat. För varje paket ska anges käll- och destinationsadress både på länklagret och på nätverkslagret samt innehållet i IP-paketets payload. 10p Lycka till! /Jens o Kaan 3

4 Svar till tentamen i ETS Koppar(kabel), glas(berkabel), luft/vakuum (radiovågor)... 2 Sampling=mät på insignalen periodiska intervall. Kvantisering=anpassa de uppmätta nivåerna till diskreta nivåer Kodning=koda de nu diskreta mätvärdena med binära siror. Minskas kvantiseringsfelet ökar antalet nivåer och då behövs er bitar i varje kodord vid kodningen. Alltså kommer er bitar ut ur modulatorn per tidsenhet. 3 Vi vill ha med 0-4kHz -> samplingsfrekvens=8khz. Antal nivåer = 256, kodas med 8 bitar. 8 8kHz = 64kHz. 4 Simplex: kanalen är enkelriktad; det går bara att sända i en riktning. Halv duplex: Båda sändningsriktningarna är möjliga, men bara en åt gången kan sända. Full duplex: Båda sändningsriktningarna är möjlliga, och sändning kan ske i båda riktningarna samtidigt. 5 CS = Carrier Sence; lyssna/kolla om mediet är ledigt. MA = Multiple Access; era stationer/terminaler har tillgång till samma medium/länk. CD = Collision Detection; Kolla under sändning om kollision uppstår, om så sluta sända och försök igen. 6 Jämn paritet medför att paritetsbiten blir 1. Resten vid polynomdivision av M(x) x 1 dividerat med c(x) är 1. 7 Alla sändare skickar meddelande (på upplänken) utan att kontrollera om mediet är ledigt. Tiden indelad i intervaller och sändare får bara börja sända i början av ett intervall. 8 a) transport b) nät c) länk d) nät e) fysiks f) länk 9 TCP/IPs modell saknar fysiska och länklagret. Nät- och transportlagren är gemensamma. TCP/IPs applikationslager motsvarar OSI-modellens sessions-, presentations- och applikationslager. 10 Olika länkprotokoll har olika ramstruktur och olika adresseringssätt. Nätprotokollet löser detta problem genom att skapa ett globalt paketformat med en global adressering. Nätprotokollets uppgift är att transportera data från avsändare till mottagare över många olika länkar med olika länkprotokoll. 11 Best eort kan översättas med går det så går det. Inga garantier ges, mer än att om paketet kommer fram så kommer det fram till rätt mottagar-dator. 12 Uppkoppling, överföring, nedkoppling. Felkorrigering. 13 Inga mer än portar=adressering av applikationer. 14 Paket: Delar upp data i små bitar, paket. Varje paket skickas oberoende av varje annat paket och kan ta olika väg genom nätet. Inte säkert alla paket kommer fram, eller att de kommer fram i rätt ordning. Tillgången till nätet delas mellan många på ett eektivt sätt. Krets: Varje session har en egen förbindelse genom hela nätet host-host. Den är allokerad även om det inte sker någon dataöverföring. Delay lika, all data kommer fram i rätt ordning. Problem vid fel i nätet. Resurser är allokerade utan att utnyttjas. 4

5 15 Least hop path tar inte hänsyn till länkarnas karakteristik/kapacitet, utan räknar bara antalet vägväljare. Därför kan paket skickas via en väg med låg kapacitet, eftersom den med högre kapacitet innebär er antal hop/er vägväljaren passeras. 16 a) Endast linjekretsen, allt annat är digitalt. b) För att bättre utnyttja gruppväljaren. Alla ringer inte samtidigt, så då kan abonnenterna dela på ingångar till gruppväljaren. 17 Telefoner, applikationsserver/callmanager. Uppkoppling sker med TCP - telefonen pratar med server. Servern anropar uppringda telefonen. När den telefonen svarar skickas samtalsdata direkt mellan telefonerna med UDP/RTP. Förbindelsen mellan server och telefon är TCP (tillförlitlig överföring rätt sekvens på data viktigt). Mellan telefonerna UDP (här är det realtidsdata, så omsändningar och felhantering är meningslös). 18 Se gur 13.2 i boken. 19 a) Divisionsmetoden: 100/7 = 14 med rest 2. 14/7 = 2 med rest 0, 2/7 = 0 med rest 2. Således = b) = a) Ethernet-ramens typ-fält är b) 00:00:39:51:90:37 c) d) 20 byte. I Header Length står 5 vilket ska multipliceras med a) 0001:0002:0003:0004:0050:0600:7000:0000 b) FFDE:0000:0000:0000:B0FF:0000:0000:FFF alternativt /25 24 a) 256 (eller 254) b) (eller 65354) 25 2y1v3z5x Tidsvinsten att ladda ner på LTH måste vara mer än tiden det tar att transportera sej. Det innebär att break even går då t lth + t resa = t hemma. Filstorleken är x byte. Då tar det (x 8)/( ) sekunder att ladda ner len hemma och (x 8)/( ) sekunder att ladda ner len på LTH. Lös ekvationen (x 8)/( ) = (x 8)/( ). Svar: x = 9, 2GB ARP request: from MAC(src) to MAC(broadcast): Who has IP(def-gw)? 2. ARP reply: from MAC(def-gw) to MAC(src): My MAC is MAC(def-gw). 3. DNS request: from MAC(src) to MAC(def-gw): from IP(src) to IP(DNS): What IP corresponds to NAME(dest)? 4. DNS reply: from MAC(def-gw) to MAC(src): from IP(DNS) to IP(src): NAME(dest) has IP(dest). 5. ICMP echo request: from MAC(src) to MAC(def-gw): from IP(src) to IP(dest) 5