Høst - 2010 Oppgave 1 - Synkrnisering a) Frklar hvrdan et elastisk lager virker. Et elastisk lager lagrer et visst antall bit, n, g justerer fasefrskjeller g små variasjner i verføringstid mellm sender g mttaker ved å tillate små deviasjner i inn- g utlesningstiden til lageret. En mulig realisering av et elastisk lager er et n-bits skiftregister hvr alle bits i registeret blir flyttet en plass til høyre når en ny bit ankmmer. Den standard utlesningspsisjnen er i midten av registeret g inkrementeres/dekrementeres når en ny bit ankmmer/en bit leses ut av registeret. b) Hvilken mekanisme brukes i ATM til å synkrnisere cellene? Frklar hvrdan denne mekanismen virker. ATM bruker HEC (header errr crrectin) til å synkrnisere cellene. HEC er byte nummer 5 i headeren g kalkuleres utifra de første 4 bytes. Den brukes sm synkrniseringsrdet fr å indikere starten på paylad i hver celle samtidig sm den kan rette enkeltstående feil. c) Skisser hvrdan datapakker sm sendes ver radisystemet i et mbilt lkalnett (WiFi) er bygget pp. Hvilket datafelt i pakken brukes til å finne ut hvr i datapakken infrmasjnen (paylad) begynner? Den generelle ppbyggingen av datapakker sm sendes ver radisystemer:
Oppbyggingen av datapakker sm senes ver WiFi: Synkrniseringsfeltet er 80B med bitmønsteret 010101010101... Denne sekvensen gjør at mttakeren kan hente inn carrierfrekvens, samt synkrnisere klkken til senders bitrate (carrier- g klkkesynkrnisering). Starten på den fysiske framen, g dermed gså starten på paylad blir bestemt utifra start frame delimiter. PLCP indikerer lengden av paylad g dataraten. Oppgave 2 - Prpgasjn av radisignaler g ptiske signaler. a) I et duplex satellittsystem brukes ett frekvensbånd på linken fra jrdstasjnen til satellitten g et annet frekvensbånd brukes på linken fra satellitten til jrdstasjnen. På hvilken av disse linkene benyttes frekvensbåndet med de laveste frekvensene g hvrfr? De laveste frekvensene blir brukt på linken fra satellitten til jrdstasjnen. Dette er frdi j høyere frekvenser, j mindre kan antennen være fr at den skal mtta signalet. b) Hva er dispersjn i ptisk fiber g hvrdan påvirker dispersjn signalet? Delay-spread er differansen i prpgasjnstid mellm en bølge sm følger den lengste mulige stien g aksebølgen i fiberkjernen. Dette gir pphav til dispersjn (spredning) av lyspulsene langs fiberen, ne sm igjen kan frårsake interferens av nabpulser. Dispersjn begrenser lengden på ptiske fibere før signalregenerasjn må frekmme. c) Frklar hvrdan man kan lage radiceller av frskjellig størrelse i et landmbilt system basert på radiprpgasjnseffekter. Fr å svare på dette må vi først vite litt m bølgeprpgasjn. Dersm det ikke er ne hinder i veien vil vi få et effekttap på P lst=(ƛ/4π)/(4πd 2 ) hvr ƛ er bølgelengden g d er avstanden fra bakkestasjnen. Vi har dette fra frmlene fr verflatarealet til en kule (med antagelsen at basestasjnen sender ut signaler unifrmt) A=4πr 2 g antennegain=ƛ 2 /4π. Denne tapseffekten øker dersm basestasjnen er nærmere bakken frdi en høyere andel av bølgene vil bli reflektert mt bakken (altså er det hinder i veien). Fr å maksimere cellestørrelsen må altså basestasjnen
være så høyt sm mulig gegrafisk, g det må være minst mulig hinder i veien. Krt sagt, j høyere en basestasjn er, j større radicelle har den. Oppgave 3 - Multippel aksess a) Hva er frskjellen mellm ren Alha g sltted Alha? Hva betyr denne frskjellen fr trafikkavviklingen i systemet. Både pure Alha g sltted Alha er randm access teknikker. I pure Alha sender kilden pakker når den er klar. Med pakkelengde T g trafikkintensitet µ vil sannsynligheten fr at pakken ikke klliderer være p = e -2µT, alstå er thrughput S=µTe -2µT. I sltted Alha deles kanalen inn i slts av lengde T. En pakke sm blir klar til å sendes i en slt, blir sendt ved starten av neste slt. Kllisjner skjer altså kun når t eller flere pakker blir klare i samme slt. Her blir sannsynligheten fr at en pakke ikke skal kllidere p = e -2µT g trughput, S = µte -2µT b) Hvrfr er det så viktig å regulere effekten sm mbilterminalene sender med i CDMA-systemer. Beskriv én metde sm kan brukes til dette frmålet. Vi definerer chipsekvensen, en pseudstøysekvens sm blir generert av et skiftregister, til å være C. Vi har at autkrrelasjnen av C er K, antall chips. Effekten av hver chip = p, effekten av hver bit etter krrelasjn = Kp. Cding gain er denne effektfrøkelsen, K. Ytelsen i CDMA avhenger sterkt av effekten til hver carrier. Vi kan best beskrive dette med et eksempel: Anta M brukere sm verfører carriers med effekt p. Mttatt signaleffekt i basestasjnen er da Mp. Dutysignalet har effekt Kp g det er M-1 frstyrrende kanaler. SNR = Kp/(M-1)p K/M dersm M er str. Max antall brukere, M max = K/(SNR min) Hvis ønsket carrier har effekt på p=1 g de andre p=2 er derimt M max=k/(2snr min), altså har vi her halvert antall brukere vi kan betjene. Maksimalt antall carriers blir altså kun ppnådd dersm effekten til alle carriers er lik. I slike systemer blir derfr en strikt effektkntrll implementert: Dette kan håndheves ved at basestasjnen måler effekten på det mttatte signalet g ber MS m å øke eller senke utputeffekten (lukked-lp kntrllmekanisme)
c) Hvrfr benyttes langsm frekvenshpping i WiFi? Hvrfr benyttes langsm frekvenshpping i GSM? SFH-CDMA er et spesialtilfelle av FDMA. Brukerne endrer verføringsfrekvensen dynamisk i følge et predefinert timing g frekvensmønster. Dwell-time - den tiden systemet blir på en gitt frekvens er større enn lengden på en bit. SFH-CDMA er en spread spectrum teknikk, dvs at en kanal bruker hele frekvensspekteret. Det utjevner SNR på alle samtaler (frequency diversity) g frdeler frstyrrelsene på alle samtaler (interferer diversity). Dette benyttes i GSM fr å øke antall mulige, simultane tilkblinger. Mbiler sm bruker samme frekvens kan frstyrre hverandre, samt at signalene fra frskjellige basestasjner til frskjellige mbiler kan frstyrre hverandre. Dette fører til en øvre grense fr simultantrafikk. SFH frdeler frstyrrelsene på alle samtaler g trafikken kan økes. Altså, der det er mye trafikk vil nen samtaler få dårligere kvalitet g andre bedre. Oppgave 4 - Nett a) Hvrfr kaller vi telefnnettet et intelligent nett g hvrfr kaller vi internett et dumt nett? Telefnnettet har en intelligent kjerne g dumme terminaler. Nettet er frbindelsesrientert g linjesvitsjet, g de intelligente tjenestene (knferansesamtaler, samtaleviderekbling etc) blir utført av selve nettverket, ikke endetermninalene. Internett har en dum kjerne g intelligente terminaler. Internett tilbyr ingen garantier fr verføringstid, pålitelig verføring e.l., men terminalene kan tilby intelligente tjenester (pålitelig ende-til-ende kmmunikasjn - TCP etc.) b) Vis hvrdan en peratør sm selv ikke eier et mbilnett kan tilby mbiltjenester ver det fysiske nettet til en annen peratør (verlay netwrk). Vi antar her at peratøren hverken har eget aksessnettverk eller transprtnettverk. En MS tilhørende denne peratøren må rame i celler fra andre mbilperatører g betale disse fr å riginere en samtale, datatrafikk e.l. i sine basestasjner.
c) Frklar hva vi mener med pakkesvitsjet nett g hva vi mener med linjesvitsjet nett. Hva menes med at en prtkll er frbindelsesfri (cnnectinless) g hva menes med at en prtkll er frbindelsesrientert (cnnectin riented)? Kan et pakkesvitsjet nett være frbindelsesrientert? Kmmunikasjn i linjesvitsjede nettverk fregår ved at det først settes pp en linje, hvr båndbredden blir reservert, deretter kan kmmunikasjn fregå ver linjen g til slutt kbles linjen ned. I linjesvitsjing ppnår man kntinuerlig verføring ver den reserverte linjen uten verheaden man trenger i pakkesvitsjede nett. Linjesvitsjing er dg ineffektivt frdi ubrukt kapasitet i en frbindelse ikke kan bli brukt av andre frbindelser i nettet. Pakkesvitsjede nett kan være både frbindelsesløse (Internett) g frbindelsesrienterte (ATM), men linjesvitsjede nett kan ikke være frbindelsesløse. Pakkesvitsjede, frbindelsesrienterte nett er basert på de samme mekanikkene sm linjesvitsjing, men frbindelsen er delt mellm flere samtaler sm verlapper i tid. Pakkesvitsjede, frbindelsesløse nett ppfører hver pakke seg sm de var egne samtaler. Ingen frbindelse blir pprettet, g ulike pakker sm hører til samme kilde kan rutes på ulike veier.