LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för elektro- och informationsteknik. 1 Konvertera talet 246 i basen 7 till basen 3. Visa dina beräkningar!

Transkript

1 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för elektro- och informationsteknik ETS3 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 poäng. För att få godkänt på tentamen med betyget 3 krävs 6 poäng. Har du 8 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. Notera att du kan få delpoäng på en uppgift även om svaret är ofullständigt eller inte helt korrekt. Röriga eller svårlästa svar ger dock poäng. Skriv dina svar endast på ena sidan av pappret! Ange antalet inlämnade svarspapper på omslaget! Hjälpmedel: Miniräknare Konvertera talet 246 i basen 7 till basen 3. Visa dina beräkningar! 2 Pulse Code Modulation (PCM) används i telefonisystem för att A/D-omvandla telefonsignalen. PCM består av tre delmoment: Sampling, kvantisering och kodning. a) Beskriv kortfattat de tre delmomenten. b) Om vi vill minska kvantiseringsfelet, så påverkar det mängden bitar per sekund ut från PCM-funktionen. På vilket sätt? Alla andra parametrar är oförändrade. c) Om vi å andra sidan vill öka frekvensinnehållet i den PCM-kodade signalen, vad ska vi då göra och hur påverkar det antalet bitar per sekund ut från PCM-kodaren? 3 Station A och station B ska skicka en större mängd data till varandra. Länken mellan de två stationerna kan arbeta enligt någon av överföringsmetoderna simplex, halv duplex eller full duplex. Jämför de tre metoderna med avseende på hur snabbt det går att överföra all data mellan de två stationerna? Alla andra parametrar är oförändrade i de tre fallen. 6p 4 En länk kan använda amplitud- eller frekvensmodulering, eller en kombination av båda, för att symbolisera binära ettor och nollor. a) Antag att hög amplitud motsvara en binär etta och låg amplitud en nolla. Vilken eller vilka av gurerna - 4 visar en signal som motsvarar en binär nolla? p b) Om istället hög frekvens betyder en etta och låg frekvens en nolla, vilka av gurerna - 4 visar en signal som motsvarar en binär nolla? p c) Förklara varför det givet en kombination av förutsättningarna i a) och b) kan vara rätt att säga att gur 4 motsvarar bitkombinationen medan gur betyder bitkombinationen? 5 Att Manchesterkodning fungerar på kopparkabel är klart; IEEE82.3 använder just det. Men fungerar Manchesterkodning på en optisk ber om det bara nns två tillstånd, ljus och icke ljus? Motivera ditt svar. 6 Vilken överföringskapacitet behöver en länk minst ha om du ska kunna skicka 5 bilder per sekund över länken? Varje bild är 25 pixlar hög och 35 pixlar bred och i varje pixel lagras en byte för varje färg röd, grön och blå. Ingen komprimering av bildinformationen används. 7 En tidsmuliplexer har 4 ingående kanaler. Varje ingående kanal har en maximal kapacitet om Mbps, men utnyttjas bara till 5%. Vad är den minsta kapaiteten på den utgående kanalen om tidsmultiplexern är a) en synkron tidsmultiplexer? b) en statistisk tidsmultiplexer? Eventuell overhead är så liten att den kan bortses ifrån. Motivera ditt svar.

2 Figur : Sinussignal.5.5 Figur 2: Sinussignal Figur 3: Sinussignal 3 Figur 4: Sinussignal 4 8 Accessmetoden CSMA/CD används i Ethernet. Metoden bygger på att eventuella kollisioner upptäcks av den som sänder medan den håller på att sända den ram som kolliderar. a) Vad är det som saknas i Ethernetprotokollet som motiverar detta sätt att arbeta? p b) Hur många av en rams bitar måste sändas samtidigt som sändaren lyssnar efter kollisioner i worst case för att kunna upptäcka en kollision medan ramen fortfarande håller på att sändas. Utbredningsmediet är meter långt, utbredningshastigheten är km/s och transmissionhastigheten 2 Mbps? 4p 9 Antag att tre kanaler ska multiplexeras innan de sänds ut på en gemensam fysiska länk. Beskriv kortfattat (gärna med gur) hur detta kan göras med frekvensmultiplexering, synkron tidsmultiplexering och statistisk tidsmultiplexering. 6p Anta att vi har tagit emot meddelandet. a) Givet att en 4-bitars kontrollsumma (checksum) används, har meddelandet tagits emot korrekt? b) Givet att CRC med generatorpolynomet x 3 + x + används, har meddelandet tagits emot korrekt?4p Visa hur du kommer fram till ditt svar. Figur 5 visar ett LAN med en självlärande brygga som sammankopplar två länkar. Vilka av nedan givna följd av ramar kommer att synas på länk 2 i följande fall? Bryggans tabeller är tomma från början. a) Station A sänder en ram till station B. p b) Station B sänder en ram till station A. p c) Station C sänder en ram till station E. p d) Station A sänder en ram till station E. p e) Station B sänder en broadcast-ram. p Motivera varje svar. 2 IP är ett så kallat best eort protokoll. a) Vad innebär det med avseende på tillförlitlighet i dataöverföringen? p b) Vad tillför UDP med avseende på tillförlitlig dataöverföring? p c) Vad tillför TCP med avseende på tillförlitlig dataöverföring? p 2

3 A Länk Länk 2 D B Brygga E C F Figur 5: LAN med två länkar sammankopplade av en brygga. 3 Om du är kopplad till ett Ethernet och surfar på Internet har din dator en MAC-adress, en IP-adress, och en portadress. Förklara kortfattat varför din dator behöver tre olika adresser för att du ska kunna komma åt en webbsida. 6p 4 Givet följande Ethernetramar som var och en kapslar in ett IP-paket. Preamble och SFD är borttagna. Ram 5e 4 da e9 68 5b c 4c 72 7f eb cb ea 82 ed 2 c 28 8 f7 53 ab Ram 2 5e 4 da e9 68 5b c 4c e 4 82 eb cb ea 82 ed 2 c 28 8 f7 5 ae Ram 3 5e 4 da e9 68 5b c 4c d 3e 82 eb cb ea 82 ed 2 c 28 8 f7 4d b Ram 4 5e 4 da e9 68 5b c 4c 7b 4 7c 3b 82 eb cb ea 82 ed 2 c 28 8 f7 4a b4 a) Hur många hopp kan Ram 2 göra innan den slängs? Motivera ditt svar! p b) Vad är IP-adressen för paketens slutliga destination? Motivera ditt svar! p c) Har något av IP paketen några options? Motivera ditt svar! p d) Till vilken MAC-adress skickas ramarna? Motivera ditt svar! p e) Vad för typ av konversation som vi ser delar av? Motivera ditt svar! 4p f) Vad saknas i konversationen? Motivera ditt svar! 5 Ge minst två exempel på funktioner som måste översättas i en application gateway mellan det fasta telefoninätet (POTS) och ett IP-baserat telefoninät (IP-telefon (Voip). 4p 3

4 6 Var i telefoninäten hittar du enheterna eller funktionerna a) - e)? Förklara också kortfatta (max en eller två meningar) deras funktion. a) Visit Location Register p b) Koncentrator. p c) Förmedlingsstation. p d) Mobile Switching Center (MSC). p e) Trunknät. p 7 Ett mobilt system använder Code Division Multiple Access (CDMA). Där kodas varje stations etta respektive nolla med så kallade chipsekvenser. Antag att chiphastigheten är Mcps (cps=chip per sekund). a) Vilka är förutsättningarna för att en station ska kunna få access i nätet med Mbps? b) Hur många samtidiga användare kan maximalt nnas i en cell i systemet om maximala antalet chip i en chipsekvens är? Av anledningar som vi inte berör i kursen kan inte alla möjliga chip-sekvenser användas; i denna uppgift approximerar vi genom att säga att endast hälften av chip-sekvenserna är användbara. c) Vilken blir den maximala bandbredden per station i b) givet att alla användare delar lika på kapaciteten? 8 I tabell anges fyra vägväljarens vägvalstabell. Visa med en gur hur nätet ut? (n/m anger att det nns alternativa vägar med samma kostnad.) 8p Tabell : Vägvalstabell. kost = Kostnad till nod, vv = Next hop. Nod A B C D till kost vv kost vv kost vv kost vv A A A 2 C B 2 B B 3 C/E C C 2 C - - C D 2 C 3 C/E D - - E 3 C 2 E 2 D E 9 Nätet i gur 6 använder oodingtekniken. a) Vad är minsta hop count om alla noder säkert ska nås av en kopia av en utsänd ram så länge nätet är helt? b) Vad är minsta hop count om alla noder säkert ska nås av en kopia av en utsänd ram i det fall att en av noderna slutar att fungera (worst case förstafel)? X Y Z U W T Lycka till! /Jens Figur 6: Ett nät med ooding. 4

5 Svar till tentamen i ETS = (32) = (22) 3 2 a) Sampling=mät på insignalen periodiska intervall. Kvantisering=anpassa de uppmätta nivåerna till diskreta nivåer. Kodning=koda de nu diskreta mätvärdena med binära siror. b) Minskas kvantiseringsfelet ökar antalet nivåer och då behövs er bitar i varje kodord vid kodningen. Alltså kommer er bitar ut ur modulatorn per tidsenhet. c) Vi måste öka samplingsfrekvensen vilket medför er sample per sekund och därmed er bitar per sekund. 3 Simplex - bara den ena stationen kan skicka data, så den andra kommer inte att kunna skicka något alls. Halv duplex - bara en station i taget kan skicka, så med den metoden kommer det att ta dubbelt så lång tid som full duplex - båda kan skicka samtidigt. 4 a) Figur 2 och 4 b) Figur och 2 c) Figur 4: Låg amplitud = i kombination med hög frekvens =; gur : hög amplitud = och låg frekvens =. Amplitud motsvarar mest signikanta binära sira. 5 Eftersom Manchesterkodning bygger på att detektera övergångar mellan två olika tillstånd så fungera det. 6 Varje bild består av = 2, 6 bitar. Per sekund skall 5 bilder skickas vilket blir 5 2, 6 =, 5 6 bitar per sekund. 7 a) 4 Mbps, då en synkron tidsmultiplexer arbetra med tidsluckor som går tomma om inget nns att sända. b) 2 Mbps, då en synkron tidsmultiplexer bara skickar bentlig data. 8 a) Ethernetprotokollet saknar ARQ-funktion. Sändaren får ingen kvittens på vilka ramar som kommer fram. Därför måste sändaren veta vilken ram som drabbas av kollisionen, och det gör den genom att lyssna efter kollision medan den sänder just den ramen. b) Det tar 3 / 8 = 5 sekunder för signalen att gå från ena änden av mediet till den andra. Lyssningstiden är därför 2 5 sekunder. Under denna tid skickas = 4 bitar. 9 Frekvensmultiplex = kanalens totala bandbredd delas in i tre lika frekvensområden eventuellt med sk guard band emellan. Synkron tidsmultiplex = de tre kanalerna tilldelas var sitt tidsslot i en sk tidsram. Tidsramen upprepas kontinuerligt inklusive alla tre tidsslotarna oavsett om kanalerna har någon data att skicka eller inte. Statistisk tidsmultiplex = inkommande data(ramar) skickas vartefter de kommer så fort den utgående kanalen är ledig. För att särskilja kanalerna behöver varje kanal märkas med en adress i någon form. a) + + =. Överskjutande a adderas till: + = vars ett-komplement blir. Således fel mottaget. b) motsvarar x + x 8 + x 5 + x 4 + x 3 + x 2 + x +. Dividera med x 3 + x + ger resten vilket. Således fel mottaget. a) Syns, eftersom bryggan inte känner till B. b) Syns inte, eftersom bryggan lärt sej var A nns i a) c) Syns, naturligtvis. d) Syns, naturligtvis. e) Syns. Broadcast måste oodas. 5

6 2 a) Ingen tillförlitlighet alls. Ingen felhantering. b) Inget. c) TCP är förbindelseorienterat, och tillför uppkoppling och nedkoppling av dataöverföringssession samt felkontroll och felhantering/omsändning. 3 MAC = adress enligt det lokala länkprotokollet; fungerar bara på aktuellt LAN. IP = global adress; fungerar på alla Internet. Port = adress till specik applikation på aktuell dator. 4 a) TTL: x2 = 2 b) IP Destination: x82 ed c 28 dvs c) Nej, IP headerns längd är satt till 5 i alla paket. d) Ethernet Destination : x 5e e) Traceroute; alla ramarna och paketen har samma destination men TTL-fältet incrementeras för varje ram. f) ICMP echo reply saknas i konversationen. 5 Informationen/talet måste göras om från en kontinuerlig ström av bytes till IP/UDP-packet, eventuellt med en ändrad kodning. Signaleringen (telefonnummer, början och avslut av samtal mm) måste översättas. 6 a) En databas i mobilnät kopplad till MSC. Håller reda på information för mobila enheter som nns inom aktuell MSCs ansvarsområde. b) Ansluter alla inkommande abonenter till ett mindre antal ingångar i gruppväljaren. c) Överordnad växel i POTS-nätet. Förmedlar trak mellan lokalstationer och internatationella stationer och gateways till andra nät. d) Växlarna i mobilnätens kärnnät. e) Kärnnäten i telefoninät. Sammanbinder lokal- och förmedlingsstationer. 7 a) Att det bara nns en station i cellen. b) Chipsekvenslängd bitar ger 2 olika chipkombinationer. Av dessa är hälften användbara dvs 2 9, vilket ger möjlighet för samtidiga 2 8 stationer då varje station måste ha en chip-sekvens för och en för. c) 6 / bps. A B E C D 8 9 a) 2 b) 4 6