Tentamen i Trådlös Internet-access

Transkript

1 Mittuniversitetet Inst. för IT och Medier, ITM Stefan Pettersson Tentamen i Trådlös Internet-access Tid: Kl Hjälpmedel: Valfri miniräknare. Bifogad formelsamling. Ansvarig lärare: Stefan Pettersson, tel , Preliminära betygsgränser: 1 p för G och 4 p för VG av totalt 34 p. Motivera alla slutsatser och antaganden. Bevisa att du har förstått! Orimliga svar eller svårbegripliga lösningar kan ge poängavdrag. Skriv inte på baksidan. 1. Para ihop det engelska uttrycket i vänster kolumn med beskrivningen i höger kolumn. (p) 1. TDM. FDM 3. Multiplexing 4. MAC 5. Packet switching. Circuit switching 7. Antenna gain 8. Line-of-sight, LOS 9. Fading. BPSK, QPSK 11. FHSS 1. DSSS 13. Handoff 14. Power control 15. FDMA 1. TDMA 17. CDMA 18. Mobile IP 19. Wi-Fi 0. IEEE A. Teknik för att skicka data mellan två noder i ett nätverk. Data delas upp i en sekvens av numrerade delar som kan ta olika väg mellan noderna. Tekniken är effektiv men lämpar sig inte för realtidstillämpningar med höga kvalitetskrav. B. Ett sätt att hantera att en uppkopplad dator kan förflytta sig mellan olika anslutningspunkter till Internet. C. Ett mått på riktverkan. D. Reglering av sändareffekten för anpassning till rådande sändningsförhållanden. E. Teknik för att separera flera samtidiga användare i olika frekvenskanaler. Används i NMT-systemet (första generationens mobiltelefonsystem). F. Olika typer av modulationstekniker. G. Tekniker för att låta flera signaler samsas om ett gemensamt transmissionsmedium. H. Bandspridningsteknik som använder frekvenshopp. I. Teknik för att möjliggöra att flera signaler, med lägre bandbredd än den totalt tillgängliga bandbredd, kan skickas i samma transmissionsmedium. J. Tidig benämning på IEEE 80.11b, den i särklass mest sålda typen av trådlösa lokala nätverk. Nu är det namnet på en organisation som främjar interoperabilitet. K. Teknik för att skicka data mellan två noder i ett nätverk. En dedikerad kommunikationsväg är etablerad i nätet. Denna teknik har länge varit dominerande och lämpar sig för talöverföring. L. Teknik för att separera flera samtidiga användare med olika koder för separation i både tid och frekvens. Används i 3G i Europa. M. Hanterar access för flera användare till ett gemensamt medium. N. De fall då det är fri sikt mellan sändare och mottagare. Utbredningsdämpningen antas oftast i dessa fall vara proportionell med kvadraten på avståndet mellan dem. O. Teknik för att möjliggöra att flera signaler, med lägre datatakt än den totalt tillgängliga datatakten, kan skickas i samma transmissionsmedium. P. En formell standardisering av Bluetooth Q. Benämner olika typer av variationer över tiden på mottagen signalstyrka. Kan till exempel klassificeras i långsam eller snabb. R. Byte från en basstation till en annan. S. Teknik för att separera flera samtidiga användare i olika tidluckor. Används i GSMsystemet (andra generationens mobiltelefonsystem).

2 Tentamen i Trådlös Internet-access Sid. 3. T. Bandspridningsteknik som använder direktsekvens. Trådlös kommunikation är speciell med tanke på det transmissionsmedium som används. Nämn tre fördelar och tre nackdelar med trådlös kommunikation. (3p) Förhållanden mellan sändar- och mottagareffekter presenteras ofta i decibel (). Fyll i tabellen med de saknade värdena. Skriv av tabellen på eget lösningsblad. (p) Decibel Dämpning (L) Förstärkning (G) Om vi antar att frirymdsutbredning råder. a) Visa att en dubblering av sändningsfrekvensen dämpar den mottagna effekten med. (1.5p) b) Visa att dubblering av avståndet mellan sändare och mottagare dämpar den mottagna effekten med. (1.5p) 5. I teorin kan en bandbegränsad kanals överföringskapacitet, mätt i bitar per sekund (bps), vara hur stor som helst om den är brusfri. I verkligheten begränsas kapaciteten av mängden brus på kanalen. a) Hur stor kapacitet har en kanal på 1 MHz om signalbrusförhållandet är 1 (SNR )? (p) b) Hur många signalnivåer (M) skulle behövas för förhållandena i uppgift a)? (p). Beskriv utförligt vad nedanstående figur illustrerar. (8p)

3 Tentamen i Trådlös Internet-access Sid 3 7. Flera standarder för trådlösa nätverk (WLAN) finns på marknaden och flera benämns IEEE med eller utan tilläggsbokstav. Tabellen nedan presenterar karakteristika för de vanligast förekommande. Vilken standard hör till vilken av kolumnerna A, B, C och D? (4p) A B C D Start July 1990 December 1997 September 1997 September 000 Klar June 1997 September 1999 September 1999 June 003 RF.4 GHz.4 GHz 5 GHz.4 GHz Datatakt Mbps 11 Mbps 54 Mbps 54 Mbps MAC CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA PHY FHSS, DSSS, IR DSSS, CCK OFDM CCK, OFDM, CCK-OFDM, CCK-PBCC

4 Tentamen i Trådlös Internet-access Sid 4 Formelblad Trådlös Internet-access Denna formelsamling delas ut tillsammans med tentamen. Frirymdsutbredning (dämpning): Effektförstärkning: Dämpning: Effekt i m: Signal-brusförhållande: L = log P P P P = 0 log Tx Rx = log G L = G ut in P P m = log 1mW S SNR = N SNR = log SNR log ( x) ln x log x = = log ( ) ln C = B log M C = B log 1+ SNR 4πAe 4πf Ae G = = λ c Signal-brusförhållande i : ( ) Logbasomvandling: ( ) ( ) ( ) Nykvist-kapacitet: Shannon-kapacitet: ( ) Antennförstärkning: λ

5 Tentamen i Trådlös Internet-access Sid 5 Lösningsförslag 1. 1O I 3G 4M 5A K 7C 8N 9Q F 11H 1T 13R 14D 15E 1S 17L 18B 19J 0P. Fördelar med trådlös kommunikation: + Billig installation + Flexibel infrastruktur med möjlighet till enkla förändringar + Möjliggör installation i svåra eller känsliga miljöer (byggnader) + Mobilitet Nackdelar - Avlyssningsrisk - Störningar från andra användare och system på samma frekvensband - Störningar från egen sändning (flervägsutbredning) - Interoperabilitetsproblem 3. L= /, G = 1/L Decibel Dämpning (L) Förstärkning (G) f L = 0 log = 0 log, λ = λ c a) Dubblering av d: ' 4π df L = log = 0 log c f + log c c f ( ) = L + 0 log ( ) = L b) Dubblering av f: ' f L = log = 0 log c f + log c ( ) = L + 0 log ( ) = L a) 1 = 1/ = ger ( 1+ ) = log ( ) C = B log SNR = b) = B log M vilket ger M = = 4 C C B 4.07 Mbps. Se figur.7 och dess förklaring i läroboken. Figuren visar olika sätt att utföra ett byte från en basstation till en annan (handover, handoff). 7. A = IEEE 80.11, B = IEEE 80.11b, C = IEEE 80.11a, D = IEEE 80.11g