5 Beräkna en fyra bitars checksumma för bitföljden Visa beräkningen. 4p

Transkript

1 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för elektro- och informationsteknik ETS130 Kommunikationsssystem Tentamen (corrected version) 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. Notera att du kan få delpoäng på en uppgift även om svaret är ofullständigt eller inte helt korrekt. Röriga eller svårlästa svar ger dock 0 poäng. Hjälpmedel: Miniräknare 1 Vad utgörs utbredningsmediet av i en uppställning där två datorer kommunicerar med hjälp av a) en twisted pair-kabel, b) en berkabel eller c) via WLAN? 2 Vilken är den maximala tiden mellan två sampel enligt Nyquists teorem om signalen man vill sampla innehåller frekvenser 20Hz-20kHz. 3 a) Vilka tre moment ingår i Pulse Code Modulation (PCM)? Förklara kortfatta varje delmoment? 6p b) Vad blir bithastigheten om PCM-kodaren använder sju bitars upplösning och en samplingsfrekvens på 7000 samples per sekund? 2p c) Jämför PCM-kodaren i uppgift b) med den "`vanliga"'. Vilken har störst kvantiseringsfel? Motivera ditt svar. 2p Figur 1: En manchesterkodad signal 4 a) Avkoda den manchesterkodade sekvensen i gur 1. 4p b) En machesterkodad signal består egentligen av två sammanslagna signaler. Vilka? 2p 5 Beräkna en fyra bitars checksumma för bitföljden Visa beräkningen. 4p 6 Beräkna CRC för bitströmmen CA 16. Använd generatorpolynoment CRC-4 x 4 + x + 1. Visa dina beräkningar. 4p 7 Betrakta den tidsmultiplexerade länken i gur 2. Varje ram innehåller tre tidsluckor, och varje tidslucka innehåller tre databitar=payload från respektive kanal. a) Vad blir bitsekvensen på den utgående länken om en synkron tidsmultiplexor används? b) Vad blir bitsekvensen om en statistiskt tidsmultiplexor används? Tips: Tänk på att det kan behövs er bitar i varje ram i en av metoderna. Ange tydligt om första biten i ditt svar står längst till höger eller längst till vänster. 8 a) Ethernet använder accessmetoden CSMA/CD. Varför måste sändaren av ramen säkert sända så länge att den kan upptäcka en eventuell kollision medan den fortfarande sänder? Räcker det inte med att sändaren upptäcker att det uppstått en kollision innan den försöker sända nästa ram? b) Varför kan man inte använda CSMA/CD i ett trådlöst nät? 2p 1

2 Länk 1: 300 kbps Länk 2: 300 kbps Länk 3: 300 kbps Tid Figur 2: En tidsmultiplexer med inkommande och utgående länkar. Den bit som först kommer fram till multiplexern står längst till höger i guren. 9 Kommunikationsprotokoll kan antingen vara förbindelseorienterade eller förbindelsefria. Förklara kortfattat de två metoderna, och ange något exempel för när den ena metoden är bättre än den andra. 6p 10 a) Ett stort nät kräver vägväljare. Förklara kortfattat vägväljarens uppgift. b) Flooding är en robust vägvalsalgoritm. Förklara mycket kortfattat hur den fungerar. 11 Till vilket lager i OSIs referensmodell hör följande? 5p a) Modulering av signal b) Port-adress c) brygga d) telnet e) nätmask PSTN Accessnät Kärnnät MSC CS-MGW UE RNC/BSC VLR HLR Basstation SGSN GGSN Internet Figur 3: Principskiss över ett mobilnät 12 Figur 3 visar en principskiss för ett mobilnät. Din mobil är markerad UE i guren. En kamrat ringer från sin vanliga fasta telefon till dej. a) Förklara kortfattat vilken väg telefonsamtalet tar i det mobila nätet och vilken uppgift de enheter har som är direkt inblandade i telefonsamtalet. 6p b) Förklara övergripande också funktionerna handover och roaming. Vilken av funktionerna kan oftast göras utan avbrott i pågående samtal? 4p 13 Figur 4 visar en lokalstation. a) Vad är koncentratorns uppgift och varför är det bra med en koncentrator? Koncentratorn nns i kopplingsdelen. 4p b) Var sker omvandling mellan analog och digital signalering? 2p 2

3 Lokalstation Abonnenter Linjekretsar Kopplingsdel Styrdel Figur 4: Principskiss över en lokalstation 14 Antag att vi skickar ut en ram på en länk i länkens ena ände. Utbredningshastigheten antar vi är m/s och transmissionshastigheten är 100 Mbps. Ramarna är 500 bytes stora. a) Hur lång måste länken vara om vi vill att ramen precis ska fylla upp länken? b) Låt oss vidare anta att dämpningen av signalen är 1% per 100 m och att mottagaren kräver att minst 50% av signalen återstår för att kunna detektera signalen. Kan mottagaren i detta fallet detektera signalen? Motivera ditt svar. 15 En dator försöker skicka 5 paket till en annan dator. Paket nummer 3 kommer inte fram rätt, det vill säga det kan antas vara förlorat. Det tar 1 ms att skicka ett paket, och det tar 0,1 ms att skicka ett ACK. Vi bortser från utbrednings- och processtid. Sändarens timeout är satt till 1 sekund. Mottagaren skickar ACK omedelbart den tagit emot ett fullständigt paket. Felhanteringsmetoden är Stop-and-Wait ARQ. a) Visa med en skiss hur paketödet mellan de båda datorerna ser ut. Markera lämpliga tider i skissen. b) Hur lång tid tar det innan sändaren mottagit ACK på alla fem paketen? 16 Givet följande Ethernetram. Preabmle, SFD och FCS/CRC är borttaget f ce 1f 59 e0 db 55 e4 6c 7e F b a fe 01 e d c e5 46 6b c af 00 a) Vad utgörs Ethernetramens payload av? Vi kallar den för P1. 1p b) Vad utgörs i sin tur P1:s payload av? Vi kallar den för P2. 1p c) Vilken typ av meddelande bärs av P2? 1p d) Vilken adress har avsändaren enligt P1:s header? Ange svaret enligt standard för det aktuella protokollet. 1p e) P1 innehåller minst tre fel. Vilka? Av svaret ska framgå var du hittar informationen och vad informationen är? Exempel: Ethernethuvudets destinationsadressfält är f ce 1f 59. 3

4 Laptop Switch Router Internet DatorX DNS-server Figur 5: Ett nätverk 17 Figur 5 visar ett nät. Laptopen ska hämta en websida från DatorX. Alla laptopens cachar är tomma medan DNS-server har cachat information om DatorX. Visa alla packet som går till och från Laptop till och med det allra första paketet i web-sessionen. Beskriv varje paket med käll- och destinationsadress på alla nivåer. Exempel: Från MAC(DNS)/IP(DNS) till MAC(Z)/IP(Z) Innehåll DNS-svar: x.y.com har adress IP(x.y.com). Använd gärna * för att markera broadcast-adressen. 7p Lycka till! /Jens 4

5 Svar till tentamen i ETS a) koppar (metall), b) glas eller plast (optiskt material), c) elektromagnetiskt fält (luft/vakuum) 2 1/( ) = 2, sekunder. 3 a) Sampling, kvantisering, kodning. Sampling=mät signalen regelbundet, kvantisering=gör om samplade värden till diskreta nivåer, kodning=koda dessa binärt. b) = bps. c) PCM-kodaren i b) är sämre. Den har bara 128 nivåer mot 256 och samplingsfrekvens 7 khz mot 8 khz innebär ett lägre frekvensinnehåll. 4 a) b) Data som ska skickas och klocksignalen = (första biten står längst till höger) a) 001ttt b) Antag två bitars kanal-id inleder varje ram. Id = 00, 01, 10 respektive a) Ethernet har ingen ARQ-metod. En kollision indikerar bara ett förstört paket, inte vilket. För att sändaren ska veta exakt vilket paket som förstörts måste sändaren hålla på och sända det paketet när den detekterar kollisionen. b) Det är inte säkert att alla stationer i samma nät hör varandra. Därmed är det inte säkert att en kollision i nätet uppfattas av alla inklusive sändaren. 9 Förbindelseorienterat: Uppkoppling, dataöverföring, nedkoppling. Förbindelsefritt: Dataöverföring direkt. Vill man säkerställa att mottagren kan hantera en dataöverföring krävs förbindelseorienterat. Små korta meddelanden kan vara enklare att hantera med förbindelselöst. 10 a) V. ska förmedla ramar bästa väg från källa till destination. V. måste således veta vad som är bästa väg och utifrån det välja utgående interface att skicka ramen vidare. b) Inkommande paket skickas ut på alla portar utom den port paketet kom in till v. på. 11 a) fysiskt b) transport c) länk d) applikation e) nät 12 a) Via CS-MGW kommer samtalet in i mobilnätet. Av HLR och VLR får systemet redan på var i nätet du benner dej, vid vilken basstation. Detta avgör vilken MSC som ska användas och vilken BSC och basstation som är närmast. CS-MGW är sammankopplingspunkten mellan det fasta nätet och det mobila. HLR och VLR håller reda på var alla abonnenter nns. HLR håller dessutom reda på debitering mm. MSC är i princip en vanlig telefonväxel tillvilken ett antal Base Station Controllers (BSC) är anslutna. Till BSC ansluts ett antal basstationer som täcker ett antal celler/områden. Din telefon (UE) kopplas med radio till en basstation. b) Handover är byte av baststation vilket i sin tur kan leda till byte av BSC vilket i sin tur kan leda till byte av MSC. Roaming är byte av operatör dvs hela systemet. Handover kan i de esta fall göras utan avbrott, medan roaming nästan allt innebär avbrott. 13 a) Koncentratorn fördelar tillgängliga ingångar i gruppväljaren till de abonnentledningar som just nu behöver tillgång till gruppväljaren. Då behöver gruppväljaren inte ha så många ingångar. b) I linjekretsen. 5

6 14 a) Ramstorleken är = bitar. Det tar / = sek att skicka hela ramen. Under den tiden hinner ramens front att gå = meter. b) På 8000 meter har signalen dämpats till ca 45% och det är under de 50% som är minimum. Så nej, mottagaren kommer inte att kunna detektera signalen. 15 a) Paket 1 och 2 ACKas normalt. Eftersom ingen ACK kommer från mottagaren kommer time-out att genereras hos sändaren som sänder om paket 3. När ACK av paket 3 kommit skickas sedan paket 4 och när det ACK:ats paket 5. b) Total tid är 2 (1 + 0, 1) (1 + 0, 1) = 1005, 5 ms. 16 a) Ethernethuvudets typ-fält innehåller vilket visar att P1 är ett IP-paket. b) Protokollfältet i IP-headern innehåller vilket visar att P2 är ett TCP-segment. c) ACK-falggan i TCP-segmentets header är satt till 1, således ett ACK. d) IP-huvudets avsändaradressfält är e) 1) IP-huvudets längdfält är fel, ska vara ) IP-huvudets checksumma ska inte vara , utan ska var 1af ) IP-paketets datafält är för kort, det ska vara en byte längre. (Felet påverkar även TCP-huvudets checksumma.) 17 Från MAC(Laptop) till MAC(*) ARPfråga(MAC(IP=DNS)) Från MAC(DNS) till MAC(Laptop) ARPsvar (MAC(DNS)) Från MAC(Laptop)/IP(Laptop) till MAC(DNS)IP(DNS) DNSfråga(IP(DatorX)) Från MAC(DNS)/IP(DNS) till MAC(Laptop)/IP(Laptop) DNSsvar(IP(Datorx)) Från MAC(Laptop) till MAC(*) ARPfråga(MAC(IP=Router)) Från MAC(Router) till MAC(Laptop) ARPsvar(MAC(Router)) Från MAC(Laptop)/IP(Laptop) till MAC(Router)/IP(DatorX) TCP((Port80)SYN). 6