Άσκηση 1. Ερώτηση 1: ο αριθμός των συνδρομητών που θα εξυπηρετηθούν στη συγκεκριμένη τυχαία κυψέλη.

Transcript

1 Άσκηση 1 Ένα δίκτυο κινητής τηλεφωνίας τεχνολογίας GSM, ελέγχεται κατά την ώρα αιχμής (busy hour) από πλευράς εξυπηρέτησης συνδρομητών. Συγκεκριμένα, ο έλεγχος πραγματοποιείται σε μια τυχαία κυψέλη, στην οποία διατίθεται ο αναγκαίος αριθμός καταχωρημένων συχνοτήτων για την υποστήριξη των επικοινωνιών. Ο συνολικός αριθμός των χρονοθυρίδων (time slots) που αφιερώνονται στη συγκεκριμένη τυχαία κυψέλη για τις ανάγκες της σηματοδοσίας είναι 3. Με δεδομένο το πρότυπο του GSM, ο συνολικός αριθμός των συχνοτήτων που διατίθεται για τις επικοινωνιακές ανάγκες στο Συγκρότημα (συστάδα) Κυψελών Επαναληψιμότητας Συχνοτήτων (Frequency Reuse Pattern) είναι 48. Ζητούνται: Ερώτηση 1: ο αριθμός των συνδρομητών που θα εξυπηρετηθούν στη συγκεκριμένη τυχαία κυψέλη. Ερώτηση 2: ο επί τοις 100 (%) Βαθμός Εξυπηρέτησης (GoS) του δικτύου GSM στην συγκεκριμένη τυχαία κυψέλη. Στην περίπτωση αυτή, να λάβετε υπόψη ότι η Εκμετάλλευση (χρήση) των καναλιών (Channel Utilization) σε συνθήκες μη μπλοκαρίσματος των κλήσεων είναι %. Δίδονται: 1. Ο μέσος χρόνος που απαιτείται για την προσπάθεια αποκατάστασης μιας κλήσης είναι 2 sec. 2. Ο μέσος χρόνος κράτησης μιας κλήσης (μέσος χρόνος διάρκειας μιας κλήσης) είναι 88 sec. 3. To μέσο συνδρομητικό φορτίο που υποστηρίζεται από κάθε κανάλι επικοινωνίας είναι Erlang 4. Να θεωρήσετε ομοιόμορφη κατανομή του συνδρομητικού φορτίου σε ολόκληρο το δίκτυο κινητής τηλεφωνίας. Δίδονται οι παρακάτω ορισμοί: 1. Ώρα αιχμής (Busy Hour): Ως ώρα αιχμής στη μηχανική της επικοινωνιακής κίνησης θεωρούμε τη χρονική περίοδο των 60 λεπτών μιας ημέρας όπου το επικοινωνιακό δίκτυο είναι περισσότερο απασχολημένο (busy) και όλοι του οι πόροι είναι δεσμευμένοι για τις ανάγκες των επικοινωνιών. Η ώρα αιχμής έχει προκύψει εμπειρικά από μελέτες επικοινωνιακής κίνησης.

2 2. Erlang (E): Το Erlang (E) είναι μονάδα που εκφράζει τη πυκνότητα της επικοινωνιακής κίνησης σε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Ένα Erlang (E) είναι ισοδύναμο μιας κλήσης (συμπεριλαμβάνοντας το χρόνο προσπάθειας για την αποκατάσταση της κλήσης και το χρόνο κράτησης της κλήσης), η οποία πραγματοποιείται σε ένα κανάλι επικοινωνίας και διαρκεί ακριβώς μία (1) ώρα. 3. Βαθμός Εξυπηρέτησης (Grade of Service GoS): Εκφράζει την πιθανότητα μια κλήση να είναι μπλοκαρισμένη ή να καθυστερεί για να εξυπηρετηθεί περισσότερο από ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα (το χρονικό αυτό διάστημα καθορίζεται). Η παράμετρος του Βαθμού Εξυπηρέτησης εφαρμόζεται κατά τη διάρκεια της ώρας αιχμής καθώς επίσης και για συγκεκριμένη χρονική περίοδο με δεδομένες τις υφιστάμενες συνθήκες της επικοινωνιακής κίνησης. 4. Επικοινωνιακό Κανάλι: είναι το κανάλι το οποίο αντιστοιχεί σε μια χρονοθυρίδα. To κανάλι σηματοδοσίας δεν χρησιμοποιείται για τη μετάδοση φωνής ή/και δεδομένων. 5. Εκμετάλλευση (χρήση) Καναλιών [Channel Utilization - CU]: Δίδεται από τη σχέση: CU ό ό ί ( Erlang ) ό ώ : ό ί έ ή 6. Μπλοκαρισμένη Κλήση: Κλήση η οποία δεν μπορεί να εξυπηρετηθεί λόγω μη διαθέσεως πόρων του δικτύου κινητής τηλεφωνίας. 7. Παράγοντας Επαναχρησιμοποίησης: Για το σύστημα GSM ο Παράγοντας Επαναχρησιμοποίησης είναι 1/12. Απάντηση Άσκησης 1 Ερώτηση 1 Σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης και τον ορισμό της μονάδος Erlang, ο συνολικός χρόνος μιας κλήσης είναι: ό ό ή ( ό ά ) ( ό ά ) 2sec 88sec 90sec

3 Το 1 Erlang (E) αντιστοιχεί σε 3600 sec X? αντιστοιχούν τα 90 sec 90 X E 25mE 3600 Άρα το συνδρομητικό φορτίο του κάθε συνδρομητή είναι 25mE ανά κλήση. Θα πρέπει να προσδιορίσουμε το συνολικό αριθμό των συχνοτήτων που διατίθεται σε κάθε κυψέλη. Με βάση ότι το πρότυπο του GSM (παράγοντας επαναχρησιμοποίησης είναι 1/12), προϋποθέτει ότι το Συγκρότημα Κυψελών Επαναληψιμότητας Συχνοτήτων (Frequency Reuse Pattern) έχει 12 κυψέλες και με δεδομένο στην άσκηση ότι η κατανομή του συνδρομητικού φορτίου είναι ομοιόμορφη, τότε ο αριθμός των συχνοτήτων που θα καταχωρηθούν σε κάθε κυψέλη είναι: ό έ ό 48 /12 4 ό ώ ό ώ έ Τα διατιθέμενα κανάλια επικοινωνίας είναι: 8 ί ά ί 4 ό 3 ά ί 29 ά ό Με βάση τα δεδομένα της άσκησης, έχουμε: Το αναμενόμενο συνδρομητικό φορτίο για τα 29 προσφερόμενα κανάλια επικοινωνιακής κίνησης, είναι: ό ό ί 29 ά mE ά Επομένως, ο συνολικός αριθμός των συνδρομητών που αναμένεται να εξυπηρετηθούν είναι: 19488mE ό ώ 25mE 779

4 Ερώτηση 2 Με βάση τα στοιχεία από την ερώτηση 1 και σύμφωνα με το ορισμό του CU, έχουμε: CU E 29 ά ά Επομένως, η πιθανότητα να μην είναι μπλοκαρισμένες οι κλήσεις είναι 0.99, δηλαδή 99%. Με βάση τον ορισμό του GoS, επειδή η παράμετρος αυτή αναφέρεται στην πιθανότητα των μπλοκαρισμένων κλήσεων, τότε: GoS Άρα: GoS 1%

5 Άσκηση 2 Ένας νέος κόμβος συνδέεται σε ένα υποδίκτυο και θέλει να κατεβάσει ένα απομακρυσμένο αρχείο από server σε άλλο υποδίκτυο του οποίου ο χρήστης γνωρίζει το όνομα. Περιγράψτε τη σειρά με την οποία θα χρησιμοποιήσει τα πρωτόκολλα DNS, ARP, FTP, DHCP για να το κατορθώσει. Ο κόμβος έχει στις δικτυακές του ρυθμίσεις την IP ενός DNS server που βρίσκεται σε άλλο υποδίκτυο. Η σειρά χρήσης των πρωτοκόλλων είναι: Απάντηση Άσκησης 2 1. DHCP -> για αυτόματη ανάθεση IP διεύθυνσης, μάσκας υποδικτύου και gateway 2. ARP -> για εύρεση της MAC διεύθυνσης του gateway 3. DNS -> για εύρεση της IP διεύθυνσης του server 4. FTP -> για το κατέβασμα του αρχείου

6 Άσκηση 3 Το παρακάτω σχήμα δείχνει τις εντολές που εκτελούνται καθώς και τα πακέτα που ανταλλάσσονται κατά την έναρξη μία TCP σύνδεσης, την ανταλλαγή πληροφορίας καθώς και κατά το κλείσιμο της σύνδεσης. Κάθε πακέτο (1,2,, 10) περιέχει μία από τις παρακάτω πληροφορίες: a) Data_2 & ACK of Data_1 b) SYN c) ACK_FIN d) ACK of Data_2 e) ACK_FIN f) ACK g) FIN h) SYN & ACK i) Data_1 j) FIN Κάντε την αντιστοίχιση μεταξύ πακέτων (1,, 10) και της πληροφορίας που αυτά περιέχουν (a,.., j). Απάντηση Άσκησης 3 1. b 2. h 3. f 4. i 5. a 6. d 7. g 8. c 9. j 10. e

7 Άσκηση 4 Mια πολυεθνική εταιρία αποτελείται από τα εξής τμήματα: Τμήμα Μάρκετινγκ Τμήμα Πωλήσεων Τμήμα Συντήρησης Τμήμα Υποστήριξης Πελατών Τμήμα Διαχείρισης Αποθηκών Τμήμα Προμηθειών Κάθε ένα από τα παραπάνω τμήματα διαθέτει 256 ηλεκτρονικούς υπολογιστές, και οι υπολογιστές όλων των τμημάτων επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο TCP/IP. Ερώτηση 1 Ποια κλάση IP διευθύνσεων θα προτείνατε για το δίκτυο της συγκεκριμένης εταιρίας; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. Ερώτηση 2 Αν κάθε ένα από τα έξι τμήματα πρέπει να διαθέτει δικό του υποδίκτυο, το οποίο θα υπάγεται στο εταιρικό δίκτυο (intranet) της εταιρίας, να ορίσετε τη μάσκα υποδικτύου για το δίκτυο της εταιρίας. Δικαιολογήστε την απάντησή σας. Ερώτηση 3 Να σχεδιάσετε το εταιρικό δίκτυο με τα υποδίκτυα όλων των τμημάτων. Σε κάθε υποδίκτυο θα πρέπει να σχεδιάσετε 3 υπολογιστές, στους οποίους και θα πρέπει να εκχωρήσετε IP διευθύνσεις. Εξηγήστε με ποιόν τρόπο λειτουργεί η μάσκα υποδικτύου που ορίσατε στην Ερώτηση 2. Σημείωση: Θεωρήστε ότι οι IP διευθύνσεις που θα εκχωρήσετε στους υπολογιστές του κάθε υποδικτύου δεν είναι δεσμευμένες από άλλο οργανισμό.

8 Απάντηση Άσκησης 4 Ερώτηση 1 Συνολικά η εταιρία διαθέτει 256x6=1536 υπολογιστές. Άρα, οι IP διευθύνσεις θα πρέπει να ανήκουν στην κλάση Β. Σύμφωνα με την κλάση Β, οι IP διευθύνσεις έχουν την ακόλουθη δομή: Διεύθυνση Δικτύου (16 bits) Διεύθυνση Υπολογιστή στο δίκτυο (16 bits) διαφορετικά δίκτυα διαφορετικοί υπολογιστές ανά δίκτυο Ερώτηση 2 Στο εταιρικό δίκτυο υπάρχει η ανάγκη δημιουργίας έξι υποδικτύων, ένα για κάθε τμήμα. Επειδή οι κλάσεις των IP διευθύνσεων στο πρωτόκολλο IPv4 δεν υποστηρίζουν την έννοια του υποδικτύου, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μια μάσκα υποδικτύου προκειμένου να «κλέψουμε» τα bits της IP διεύθυνσης που δεν χρησιμοποιούνται, και να τα χρησιμοποιήσουμε για να αναπαραστήσουμε τα υποδίκτυα. Σύμφωνα με τον ορισμό της B κλάσης IP διευθύνσεων, για την αναπαράσταση των υπολογιστών σε ένα δίκτυο χρησιμοποιούνται 16 bits, οπότε κάθε δίκτυο μπορεί να υποστηρίξει μέχρι διαφορετικούς υπολογιστές. Επειδή το εταιρικό δίκτυο διαθέτει έναν μέγιστο αριθμό 1536 υπολογιστών, συμπεραίνουμε ότι υπάρχουν IP διευθύνσεις που δεν χρησιμοποιηθούν ποτέ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τα περισσότερο σημαντικά bits από τα 16 bits που χρησιμοποιούνται για την διεύθυνση του κάθε υπολογιστή μέσα στο δίκτυο δεν θα χρησιμοποιηθούν ποτέ. Μπορώ συνεπώς να τα χρησιμοποιήσω για να αναπαραστήσω υποδίκτυα. Επειδή στο εταιρικό δίκτυο χρειάζεται να ορίσουμε έξι υποδίκτυα, χρειαζόμαστε τουλάχιστον 3 bits (με 3 bits μπορώ να ορίσω μέχρι = 7 υποδίκτυα, με 4 bits μπορώ να ορίσω μέχρι = 15 υποδίκτυα,).

9 Η μάσκα υποδικτύου έχει ακριβώς την ίδια δομή με την IP διεύθυνση. Για τα bits που χρησιμοποιούνται στην IP διεύθυνση για την αναπαράσταση δικτύου ή υποδικτύου, τα αντίστοιχα bits της μάσκας υποδικτύου πρέπει να έχουν την τιμή 1. Για τα bits που χρησιμοποιούνται στην IP διεύθυνση για την αναπαράσταση υπολογιστών, τα αντίστοιχα bits της μάσκας υποδικτύου πρέπει να έχουν την τιμή 0. Συνεπώς, στην περίπτωση της συγκεκριμένης εταιρίας, η μάσκα υποδικτύου είναι η ακόλουθη: Διεύθυνση Δικτύου Διεύθυνση υποδικτύου Διεύθυνση Υπολογιστή στο υποδίκτυο Τα bits που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό του υποδικτύου Συνεπώς, η μάσκα υποδικτύου που πρέπει να ορίσουμε για να διαθέτει η εταιρία έξι διαφορετικά υποδίκτυα είναι: αν χρησιμοποιήσουμε 3 bits για τα υποδίκτυα ( αν χρησιμοποιήσουμε 4 bits) Ερώτηση 3 Έστω ότι η το δίκτυο της εταιρία είναι το Έστω ότι η αντιστοιχία τμημάτων/υποδικτύων είναι αυτή που φαίνεται στον ακόλουθο πίνακα: Τμήμα Υποδίκτυο Bits υποδικτύου Τμήμα Μάρκετινγκ Τμήμα Πωλήσεων Τμήμα Συντήρησης Τμήμα Υποστήριξης Πελατών Τμήμα Διαχείρισης Αποθηκών Τμήμα Προμηθειών Συνεπώς η διεύθυνση του πρώτου υπολογιστή για το υποδίκτυο 1 (Τμήμα Μάρκετινγκ) είναι:

10 Διεύθυνση Δικτύου Διεύθυνση υποδικτύου Διεύθυνση Υπολογιστή στο υποδίκτυο Τα bits που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό του υποδικτύου ή σε δεκαδική αναπαράσταση: Η διεύθυνση του δεύτερου υπολογιστή για το υποδίκτυο 1 (Τμήμα Μάρκετινγκ) είναι: Διεύθυνση Δικτύου Διεύθυνση υποδικτύου Διεύθυνση Υπολογιστή στο υποδίκτυο Τα bits που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό του υποδικτύου ή σε δεκαδική αναπαράσταση: Η διεύθυνση του τρίτου υπολογιστή για το υποδίκτυο 1 (Τμήμα Μάρκετινγκ) είναι: Διεύθυνση Δικτύου Διεύθυνση υποδικτύου Διεύθυνση Υπολογιστή στο υποδίκτυο Τα bits που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό του υποδικτύου ή σε δεκαδική αναπαράσταση:

11 Με τον ίδιο τρόπο εκχωρούμε και τις IP διευθύνσεις και στα υπόλοιπα υποδίκτυα. Το επόμενο σχήμα αναπαριστά το εταιρικό υποδίκτυο με IP διευθύνσεις υπολογιστών και μάσκα υποδικτύου Τμήμα Μάρκετινγκ Τμήμα Πωλήσεων Τμήμα Συντήρησης Τμήμα Προμηθειών Τμήμα Διαχείρισης Αποθηκών Τμήμα Υποστήριξης Πελατών