Examination paper for TTM Access and Transport Networks

Transkript

1 Page 1 of 10 Department of telematics Examination paper for TTM Access and Transport Networks Academic contact during examination: Associate Professor Norvald Stol Phone: Examination date: 14. December 2013 Examination time (from-to): 9:00 13:00 Permitted examination support material: D: No printed or handwritten remedies permitted. Specific, simple calculator permitted. Other information: Relative weight towards the grade (points out of 100) is given for each task below. Language: English / Bokmål / Nynorsk Number of pages: 10 Number of pages enclosed: 0 Checked by: Date Signature

2 Page 2 of 10 English version 1 : Exercise 1: Synchronization / Multiplexing / Multiple access 1.1: (5 points) Explain why the communication between end users is called synchronous (or isochronous) when done over a circuit switched network, but asynchronous when done over a packet switched network. 1.2: (5 points) Explain what we achieve by using an elastic store when interconnecting two synchronous network elements (e.g. a user terminal and its local switch). 1.3: (5 points) The primary function of the Header Error Control (HEC) in an Asynchronous Transfer Mode (ATM) cell is to check the header for bit and burst errors. Explain how the HEC can also be used to synchronize a receiver to an incoming ATM cell stream (at the cell or information unit level). 1.4: (8 points) Explain the differences between the two multiplexing hierarchies PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) and SDH (Synchronous Digital Hierarchy) with respect to a) how lower order signals are combined to form the next level of multiplexing, b) how control and signaling is done for each established connection, and c) how plesiochronous signals are combined in the hierarchy. High level comparisons are sufficient; i.e. detailed implementation descriptions are not necessary. Key words: word or bit interleaving, common channel signaling, adjustment and control bits, address pointers. 1.5: (8 points) Explain the main functionalities of Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS- CDMA). 1.6: (8 points) Give a thorough description of the different elements used for multiple access in a Wireless Local Area Network (W-LAN). 1 Recommended used by all students since lectures and curriculum in the course are both given in English.

3 Page 3 of 10 Exercise 2: Switching 2.1: (5 points) What is the difference between routing and switching in a communication network? 2.2: (5 points) What is the difference between switching of Synchronous Transfer Mode (STM) and Asynchronous Transfer Mode (ATM) signals with respect to a) information loss during transport, and b) criteria to allow a new connection to be set up or not. 2.3: (5 points) Use simple sketches and text to explain the functionality of a) a time switch (for synchronous communication), and b) a time-multiplexed space switch (for synchronous communication). 2.4: (7 points) Figure 1 shows a three-stage Time-Space-Time (TST) switching network which is rearrangeable blocking free. What changes are necessary to make this network absolute blocking free? Explain why. Figure 1 2.5: (7 points) a) Why is buffering of information units needed in switches used for asynchronous transport (i.e. in packet or cell networks)? b) Where should buffers as a general rule be used or not used in such a switch? Explain why. 2.6: (8 points) Figure 2 shows a self-routing regular Banyan network used to handle constant length information units as part of an asynchronous switch. a) How can the problem of internal blocking shown in the figure be remedied?

4 Page 4 of 10 b) After the problem in a) has been fixed, what more do we need to do or add for this to be a switch we can actually use in a real network? Figure 2 Exercise 3: Mixed questions 3.1: (5 points) What are radio relays and what are they used for? 3.2: (5 points) Give a short overview of the main differences between the Global System for Mobile Communications (GSM) and the Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS) system (assume the all IP version of UMTS). Key word: radio access network, radio transmission, circuit or packet switched, handover. 3.3: (7 points) Communication with ships is an important application of satellite technology. Give a short overview of the Inmarsat architecture and discuss the additional challenges of using parabolic antennas on board ships. 3.4: (7 points) Figure 3 shows an example of a much studied architecture for an optical packet switch. Explain how the actual switching function is implemented in this architecture. Figure 3

5 Page 5 of 10 Bokmål: Oppgave 1: Synkronisering / Multipleksing / Multippel aksess 1.1: (5 poeng) Forklar hvorfor kommunikasjon mellom ende-brukere kalles synchronous (eller isochronous) når den foregår over et linjesvitsjet nett, men asynchronous når den foregår over et pakkesvitsjet nett. 1.2: (5 poeng) Forklar hva vi oppnår ved å bruke elastic store når vi kobler sammen to synkrone nettelementer (f.eks. en brukerterminal og dennes lokale svitsj). 1.3: (5 poeng) Primærfunksjonen til Header Error Control (HEC) i en Asynchronous Transfer Mode (ATM) celle er å sjekke cellehodet for bit og burst feil. Forklar hvordan HEC også kan brukes til å synkronisere en mottaker til en innkommende ATM cellestrøm (på celle eller informasjonsenhets nivå). 1.4: (8 poeng) Forklar forskjellen på de to multipleksingshierarkiene PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) og SDH (Synchronous Digital Hierarchy) med hensyn til a) hvordan lavere ordens signaler kombineres til et høyere ordens multiplekset signal, b) hvordan kontroll og signallering gjøres for hver etablerte forbindelse, og c) hvordan plesiokrone signaler kombineres i hierarkiet. Høynivå sammenligninger er tilstrekkelig, dvs. detaljerte beskrivelser av hvordan funksjonene implementeres er ikke nødvendig. Stikkord: ord- eller bitfletting, felleskanalsignalering, justerings- og kontrollbit, adressepekere. 1.5: (8 poeng) Forklar virkemåte og hovedfunksjoner for Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA). 1.6: (8 poeng) Gi en grundig beskrivelse av de ulike elementene som brukes for multippel aksess i et Wireless Local Area Network (W-LAN).

6 Page 6 of 10 Oppgave 2: Svitsjing 2.1: (5 poeng) Hva er forskjellen på routing og switching i et kommunikasjonsnett? 2.2: (5 poeng) Hva er forskjellen på svitsjing av Synchronous Transfer Mode (STM) og Asynchronous Transfer Mode (ATM) signaler med hensyn til a) tap av informasjon under transport, og b) kriteria for å tillate oppsett eller ikke av en ny forbindelse. 2.3: (5 poeng) Bruk enkle skisser og tekst for å forklare funksjonaliteten til a) en time switch (for synkron kommunikasjon), og b) en time-multiplexed space switch (for synkron kommunikasjon). 2.4: (7 poeng) Figur 1 viser et tre-trinns Time-Space-Time (TST) svitsjenettverk som er re-arrangeable sperrfritt. Hvilke endringer er nødvendige for å gjøre dette svitsjenettverket absolute sperrfritt? Forklar hvorfor. Figur 1 2.5: (7 poeng) a) Hvorfor er buffring av informasjonsenheter nødvendig i svitsjer brukt for asynkron transport (dvs. pakke- eller celle nett)? b) Hvor bør buffer generelt plasseres eller ikke plasseres i en slik svitsj? Forklar hvorfor. 2.6: (8 poeng) Figur 2 viser et self-routing regular Banyan svitsjenett brukt for å håndtere konstant lengde informasjonsenheter som del av en svitsj for asynkrone signaler. a) Hvordan kan problemet med intern sperr vist i figuren håndteres?

7 Page 7 of 10 b) Etter å ha håndtert problemet i a), hva mer må vi gjøre eller legge til for at dette skal bli en svitsj vi kan bruke i et reelt nett? Figur 2 Oppgave 3: Diverse spørsmål 3.1: (5 poeng) Hva er radio relays og hva brukes de til? 3.2: (5 poeng) Gi en kort oversikt over hovedforskjellene mellom Global System for Mobile Communications (GSM) og Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS) systemene (anta all IP versjonen av UMTS). Stikkord: radioaksessnett, radio transmisjon, linje- eller pakkesvitsjet, «handover». 3.3: (7 poeng) Kommunikasjon med skip er et viktig bruksområde for satelitt-teknologi. Gi en kort oversikt over Inmarsat architecture og diskuter tilleggsutfordringene med å bruke parabolantenner ombord i skip. 3.4: (7 poeng) Figur 3 viser et eksempel på en mye studert mulig arkitektur for en optical packet switch. Forklar hvordan den faktiske svitsjefunksjonen realiseres i denne arkitekturen. Figur 3

8 Page 8 of 10 Nynorsk: Oppgåve 1: Synkronisering / Multipleksing / Multippel aksess 1.1: (5 poeng) Gjer grei for kvifor kommunikasjon mellom ende-brukarar vert kalla synchronous (eller isochronous) når den går føre seg over eit linjesvitsja nett, men asynchronous når den går føre seg over eit pakkesvitsja nett. 1.2: (5 poeng) Gjer grei for kva vi oppnår ved å bruka elastic store når vi koplar saman to synkrone nettelement (til dømes ein brukarterminal og denne sin lokale svitsj). 1.3: (5 poeng) Primærfunksjonen til Header Error Control (HEC) i ei Asynchronous Transfer Mode (ATM) celle er å sjekke cellehovudet for bit og burst feil. Forklår korleis HEC også kan brukast til å synkronisera ein mottakar til ein innkommande ATM cellestraum (på celle- eller informasjonseiningsnivå). 1.4: (8 poeng) Gjer grei for skilnaden på dei to multipleksingshierarkiane PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) og SDH (Synchronous Digital Hierarchy) med omsyn til a) korleis lågare ordens signal kombinerast til eit høgare ordens multipleksa signal, b) korleis kontroll og signallering gjerast for kvar etablerte samband, og c) korleis plesiokrone signal kombinerast i hierarkiet. Høgnivå samanlikningar er tilstrekkeleg, dvs. detaljerte beskriving av korleis funksjonane implementerast er ikkje naudsynt. Stikkord: ord- eller bitfletting, felleskanalsignalering, justerings- og kontrollbit, adressepeikarar. 1.5: (8 poeng) Gjer grei for verkemåte og hovedfunksjonar for Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA). 1.6: (8 poeng) Gje ei grundig utgreiing av dei ulike elementa som brukast for multippel aksess i eit Wireless Local Area Network (W-LAN).

9 Page 9 of 10 Oppgåve 2: Svitsjing 2.1: (5 poeng) Kva er skilnaden på routing og switching i eit kommunikasjonsnett? 2.2: (5 poeng) Kva er skilnaden på svitsjing av Synchronous Transfer Mode (STM) og Asynchronous Transfer Mode (ATM) signal med omsyn til a) tap av informasjon under transport, og b) kriteria for å tillate å setja opp (eller ikkje) eit nytt samband. 2.3: (5 poeng) Bruk enkle skissar og tekst for å forklåre funksjonaliteten til a) ein time switch (for synkron kommunikasjon), og b) ein time-multiplexed space switch (for synkron kommunikasjon). 2.4: (7 poeng) Figur 1 viser eit tre-trinns Time-Space-Time (TST) svitsjenettverk som er re-arrangeable sperrfritt. Kva endringar er naudsynte for å gjere dette svitsjenettverket absolute sperrfritt? Forklår kvifor. Figur 1 2.5: (7 poeng) a) Kvifor er buffring av informasjonseiningar naudsynt i svitsjar brukt for asynkron transport (dvs. pakke- eller celle nett)? b) Kor bør buffer generelt plasserast eller ikkje plasserast i ein slik svitsj? Forklår kvifor. 2.6: (8 poeng) Figur 2 viser eit self-routing regular Banyan svitsjenett brukt for å handtere konstant lengde informasjonseiningar som del av ein svitsj for asynkrone signal. a) Korleis kan problemet med intern sperr vist i figuren handterast?

10 Page 10 of 10 b) Etter å ha handtert problemet i a), kva meir må vi gjere eller leggje til for at dette skal bli ein svitsj vi kan bruke i eit reelt nett? Figur 2 Oppgåve 3: Ymse spørsmål 3.1: (5 poeng) Kva er radio relays og kva brukast dei til? 3.2: (5 poeng) Gje ei kort oversikt over hovudskilnadane mellom Global System for Mobile Communications (GSM) og Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS) systema (anta all IP versjonen av UMTS). Stikkord: radioaksessnett, radio transmisjon, linje- eller pakkesvitsja, «handover». 3.3: (7 poeng) Kommunikasjon med skip er eit viktig område for bruk av satelitt-teknologi. Gje ei kort oversikt over Inmarsat architecture og diskuter tilleggsutfordringane med å bruke parabolantenner ombord i skip. 3.4: (7 poeng) Figur 3 viser eit døme på ein mykje studert muleg arkitektur for ein optical packet switch. Gjer greie for korleis den faktiske svitsjefunksjonen realiseres i denne arkitekturen. Figur 3