ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ

Transcript

1 τόχοσ: 1 θ Γραπτι Εργαςία ΠΛΗ 23 Ακαδθμαϊκό Ζτοσ (Σόμοσ Α, Κεφάλαια 1-3) Ημερομθνία Παράδοςθσ 20/11/2011 ΕΝΔΕΙΚΣΙΚΕ ΛΤΕΙ Άςκηςη 1 το πλαίςιο τθσ εκπαιδευτικισ φλθσ του Α Σόμου, ο ςτόχοσ τθσ άςκθςθσ είναι να εξοικειωκεί ο/θ φοιτθτισ/τρια: 1. με τθ φιλοςοφία των δικτφων τθλεματικισ που χρθςιμοποιοφνται για τθ μεταφορά τθσ πλθροφορίασ 2. με τθ διαχείριςθ τθσ πλθροφορίασ ςφμφωνα με τα τεχνικά χαρακτθριςτικά των δικτφων τθλεματικισ Απαραίτθτεσ γνώςεισ: Κεφάλαιο 1, του Σόμου Α Κεφάλαιο 1, του ΕΔΤ του Σόμου Α: Ειδικά Θζματα Σθλεματικισ (ενότθτεσ 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4) το πλαίςιο τθσ εποπτείασ των κλαςςικϊν, φωτοχθμικϊν, αεροςωματιδιακϊν και υδρογονανκρακικϊν ρφπων των κατωτζρων ςτρωμάτων τθσ ατμόςφαιρασ, πρόκειται να εγκαταςτακεί και να λειτουργιςει ζνα φςτθμα παρακολοφκθςθσ τθσ Ποιότθτασ του Αζρα και του Μικροκλίματοσ (ΠΑ&Μ) για το Λεκανοπζδιο τθσ Αττικισ, το οποίο αποτελείται από τα εξισ επιμζρουσ υποςυςτιματα (χιμα 1): α) Πθγι Πλθροφορίασ Α: 10 Επίγειοι Μετεωρολογικοί τακμοί (EM) εγκατεςτθμζνοι ςε ςυγκεκριμζνα ςθμεία του Λεκανοπεδίου (υποςφςτθμα 1) β) Πθγι Πλθροφορίασ B: Δφο (2) Κινθτοί τακμοί Σθλεπιςκόπθςθσ (ΚΣ) αερίων ρφπων τεχνολογίασ LightDetectionAndRanging (LIDAR) (υποςφςτθμα 2), και γ) Πθγι Πλθροφορίασ Γ: αράντα (40) ςτακεροί Επίγειοι τακμοί Σθλεπιςκόπθςθσ (ΕΣ) τεχνολογίασ LIDAR (υποςφςτθμα 3), οι οποίοι είναι εγκατεςτθμζνοι ςτθν Πάρνθκα και ςτον Τμθττό αντίςτοιχα. Η πλθροφορία θ οποία λαμβάνεται από τα τρία ανεξάρτθτα υποςυςτιματα, μεταδίδεται και ςυλλζγεται ςε κεντρικό υπολογιςτικό ςφςτθμα ςτο Τπουργείο Περιβάλλοντοσ & Κλιματικισ Αλλαγισ ςτθ Διεφκυνςθ Διαχείριςθσ τθσ Ποιότθτασ του Αζρα, προκειμζνου να πραγματοποιθκεί επεξεργαςία αυτϊν και τα αποτελζςματα τθσ επεξεργαςίασ να μεταδοκοφν ςτο υπολογιςτικό ςφςτθμα τθσ Εκνικισ Μετεωρολογικισ Τπθρεςίασ (ΕΜΤ) *_ΕΜΤ+, προκειμζνου να εξαχκοφν ςυμπεράςματα και οδθγίεσ (guidelines) ςτο πλαίςιο τθσ υποςτιριξθσ και τθσ ςυνεχοφσ ενθμζρωςθσ των on-line υπθρεςιϊν τθσ ΕΜΤ. Οι παράμετροι των εων, ο όγκοσ και ο ρυκμόσ αυτϊν ςε κάκε ςτακμό ανά υποςφςτθμα καταγράφονται ςτον Πίνακα 1. 1

2 Π η γή π λ ηρ οφ ο ρίας Α 1 0 ζη αθ µ ο ί ΕΜΣ Πη γ ή πλη ρο φο ρί ας Β Δι ερ εύνηζη ζσ ζη ήµαη ος µεη ά δοζης 2 ζη α θ µ ο ί ΚΣΤ ΣΠ Α &Μ Σ_Ε Μ Υ Πη γ ή πλ η ρ οφορ ίας Γ 40 ζη α θ µοί ΕΣΤ χιμα 1: φςτθμα παρακολοφκθςθσ τθσ Ποιότθτασ του Αζρα και του μικροκλίματοσ (ΠΑ&Μ) Πίνακασ 1: Παράμετροι, όγκοσ και ρυκμόσ εων των ςτακμϊν των υποςυςτθμάτων ΠΑ&Μ τακμόσ EM τακμόσ ΚΣ τακμόσ ΕΣ Παράμετροσ Μζτρθςθσ ΜΜ ΡΜ Παράμετροσ Μζτρθςθσ ΜΜ ΡΜ Παράμετροσ Μζτρθςθσ ΜΜ 1 Θερμοκραςία 1 bit 3 (διοξείδιο 2 (διοξείδιο Αηϊτου) 2 Αηϊτου) NO 2 εισ NO 2 ανά 2 Τγραςία 1 bit 3 3 Σαχφτθτα Αζρα 10 bit 3 4 Διεφκυνςθ Αζρα 10 bit 3 (όηον) O 3 2 (διοξείδιο Θείου) SO 2 (μονοξείδιο Άνκρακα) CO ΠΑΤ (Πολυκυκλικοί Τδρογονάνκρακ εσ) 6 ΠΟΕ (Πτθτικζσ Οργανικζσ Ενϊςεισ) εισ ανά εισ ανά εισ ανά εισ ανά εισ ανά (όηον) O 3 2 (διοξείδιο Θείου) SO 2 2 (μονοξείδιο Άνκρακα) CO ΠΑΤ (Πολυκυκλικοί Τδρογονάνκρακεσ) ΠΟΕ (Πτθτικζσ Οργανικζσ Ενϊςεισ) ΡΜ MM: Μζγεκοσ Μζτρθςθσ ΡΜ: Ρυκμόσ Μζτρθςθσ Να απαντθκοφν τα παρακάτω ερωτιματα: 2

3 Ερώτθμα 1 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ Οι ςτακμοί ΕΜ, ΚΣ και ΕΣ ςυνδζονται αςφρματα με το υπολογιςτικό κζντρο του ΠΑ&Μ, και ηθτείται να διερευνθκεί: (1.1) ποια από τα ςυςτιματα μετάδοςθσ που δείχνονται ςτον Πίνακα 2, μποροφν να υποςτθρίξουν τθ διαςφνδεςθ του ΠΑ&Μ με το _ΕΜΤ. (1.2) Με βάςθ τθν απάντθςθ ςτο 1.1 ποια είναι το βζλτιςτο δίκτυο που μπορεί να υποςτθρίξει τθ ςυγκεκριμζνθ μετάδοςθ ϊςτε να μθν υπάρχει ςπατάλθ ςτθ χωρθτικότθτά του. Πίνακασ 2: Σεχνολογίεσ υςτθμάτων Μετάδοςθσ Σεχνολογία υςτιματοσ Μετάδοςθσ 1 Αςφρματο δίκτυο τεχνολογίασ GSM/GPRS Ρυκμόσ Μετάδοςθσ (kbps) 6 2 Αςφρματο δίκτυο τεχνολογίασ UMTS Αςφρματο δίκτυο τεχνολογίασ TETRA Οπτικι ίνα (Fiber) 80 Αςφρματοςφςτθμαηεφξθσοπτικισεπαφισ [Wireless Line of Sight (LOS)] Γραμμι τακεροφ Δικτφου ΟΣΕ 9.6 Ποιοσ κα πρζπει να είναι ο λόγοσ ςυμπίεςθσ μιασ 24ωρθσ παραγόμενθσ πλθροφορίασ από τισ πθγζσ Α, Β και Γ, ϊςτε θ αντίςτοιχθ ςυνολικι πλθροφορία να μπορεί να αποκθκευτεί ςε ζνα CDROM χωρθτικότθτασ 700 MB (για off-line επεξεργαςία των δεδομζνων). Ερώτθμα 3 Με βάςθ τθν απάντθςθ ςτο υποερϊτθμα 1.2, και με δεδομζνο ότι ςτο site τθσ ΕΜΤ παρουςιάηονται τα δεδομζνα των εων που λαμβάνονται από το ΠΑ&Μ, και τα οποία ανανεϊνονται ςυνεχϊσ, να υπολογιςκεί ο χρόνοσ ανανζωςθσ των δεδομζνων τθσ ιςτοςελίδασ τθσ ΕΜΤ. Ερώτθμα 4 το πλαίςιο μόνο του ΚΣ, και ανεξάρτθτα από τα ηθτοφμενα των παραπάνω ερωτθμάτων, να κεωριςετε ωσ εφαρμογι τθν περίπτωςθ που ο ΚΣ παράγει όγκο δεδομζνων 200 ΚΒ ςε κάκε ςάρωςθ. Η διάρκεια μιασ ςάρωςθσ είναι τθσ τάξθσ των min και για τθ διενζργεια μιασ πλιρουσ μζτρθςθσ απαιτοφνται 3 ςαρϊςεισ. Λαμβάνοντασ υπόψθ ότι ζνασ ΚΣ μπορεί να κάνει 24 εισ θμερθςίωσ, να υπολογίςετε τον ετιςιο (κεωρείςτε 300 θμζρεσ λειτουργίασ το ζτοσ) πλθροφοριακό όγκο (ςε μονάδεσ Gbits) που παράγει μόνο ο ζνασ ΚΣ. 3

4 Δίνονται: 1 kbps = 1000 bits per ond 1 Mbps = 1000 kbps 1 Gbps = 1000 Mbps 1 KB = 1024 s 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 = 8 bits ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ Ο χρόνοσ επεξεργαςίασ και υπολογιςμοφ των δεδομζνων (ΣΕ&Τ) τα οποία πρόκειται να ειςαχκοφν ςτθ Βάςθ Δεδομζνων τθσ ΕΜΤ είναι 4. Ο ΣΕ&Τ αναφζρεται ςτον απαιτοφμενο χρόνο για υπολογιςμό μεγεκϊν μζςω μακθματικϊν τφπων και μοντζλων. Ο κυκλωματικόσ χρόνοσ (ΣΚ) καταχϊρθςθσ δεδομζνων ςτθ Βάςθ Δεδομζνων τθσ ΕΜΤ είναι 2. Ο ΣΚ είναι ο χρόνοσ κακυςτζρθςθσ τθσ μετάδοςθσ τθσ πλθροφορίασ λόγω των εμπλεκόμενων θλεκτρονικϊν κυκλωμάτων. θμείωςθ Για τθν επίλυςθ τθσ ςυγκεκριμζνθσ άςκθςθσ δεν απαιτείται γνϊςθ: των τεχνολογιϊν που αναφζρονται ςτον Πίνακα 2, των τεχνολογιϊν των υποςυςτθμάτων παρακολοφκθςθσ των παραμζτρων ποιότθτασ του αζρα και του μικροκλίματοσ, των τρόπων διαςφνδεςθσ των επιμζρουσ οντοτιτων των υποςυςτθμάτων Επίςθσ, το αντικείμενο προσ διερεφνθςθ που χειρίηεται θ ςυγκεκριμζνθ άςκθςθ δεν αναφζρεται ςε κανζνα πραγματικό και εν λειτουργία ςφςτθμα και για τουσ υπολογιςμοφσ ςασ και τα ςυμπεράςματά ςασ να μθν λάβετε υπόψθ (α) ςτοιχεία που αφοροφν τθν γεωγραφικι κζςθ εγκατάςταςθσ αυτϊν και οικονομικά κζματα κακϊσ και δυςκολίεσ που άπτονται τθσ αγοράσ, εγκατάςταςθσ και λειτουργίασ των αντίςτοιχων ςυςτθμάτων μετάδοςθσ. Ερώτθμα 1 Απάντηςη Άςκηςησ 1 Τποερώτθμα 1.1: Ζχουμε 3 πθγζσ παραγωγισ πλθροφορίασ. Η πθγι Α, θ οποία αποτελείται από το υποςφςτθμα ΕΜ, θ πθγι Β, θ οποία αποτελείται από το υποςφςτθμα ΚΣ και θ πθγι Γ, θ οποία αποτελείται από το υποςφςτθμα ΕΣ. Σο απαιτοφμενο datarate τθσ παραγόμενθσ πλθροφορίασ, το οποίο κα πρζπει να μεταδοκεί ςτο _ΕΜΤ, είναι: Πθγι Α: (3x1 bps+ 3x1 bps + 3x10 bps + 3x10 bps) x 10 = 2200 bps Πθγι B: (2x8x bps + 2x8x bps + 2x8x bps + 2x8x bps + 20x8x bps + 20x8x bps)x 2 = 3840 bps 4

5 Πθγι Γ: ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ (2x8x bps + 2x8x bps + 2x8x bps + 2x8x bps + 20x8x bps + 20x8x bps)x 40 = bps Επομζνωσ, ο ςυνολικόσ παραγόμενοσ ρυκμόσ μετάδοςθσ ςτο ΠΑ&Μ είναι: 2200 bps bps bps = bps = 103,14 kbps υμπζραςμα: το πλαίςιο τθσ διαςφνδεςθσ του ΠΑ&Μ με το _ΕΜΤ, ςφμφωνα με τα ςτοιχεία του Πίνακα 2, οι τεχνολογίεσ UMTS και το Αςφρματο ςφςτθμα ηεφξθσ οπτικισ επαφισ *WirelessLineofSight (LOS)+, μποροφν να διαςφαλίςουν τθ μετάδοςθ του ςυγκεκριμζνου όγκου τθσ πλθροφορίασ. Τποερώτθμα 1.2: Με βάςθ το αποτζλεςμα του 1.1 και ςφμφωνα με τα χαρακτθριςτικά των τεχνολογιϊν που δείχνονται ςτον πίνακα 1, το βζλτιςτο δίκτυο από πλευράσ χωρθτικότθτασ είναι το UMTS (384 kbps), διότι ο ρυκμόσ μετάδοςθσ που υποςτθρίηει είναι πολφ πιο κοντά ςτον απαιτοφμενο ρυκμό μετάδοςθσ τθσ εφαρμογισ (103,14 kbps) ςε ςφγκριςθ με τον ρυκμό μετάδοςθσ που υποςτθρίηει το Αςφρματο ςφςτθμα ηεφξθσ οπτικισ επαφισ *WirelessLineofSight (LOS)] (2000 kbps). Με βάςθ το αποτζλεςμα του ερωτιματοσ 1, ςε 1 ειςζρχονται ςτο υπολογιςτικό ςφςτθμα του _ΕΜΤ bits Επομζνωσ ςε 24 ϊρεσ, θ ςυνολικι πλθροφορία που πρόκειται να υποκθκευκεί ςτο _ΕΜΤ είναι: bps x24 h x3600 /h = bits Ζνα CDROM των 700 ΜΒ μπορεί να αποκθκεφςει: 700 x 1024 x 1024 x 8 = bits Επομζνωσ, ο λόγοσ ςυμπίεςθσ, κα πρζπει να είναι: ( bits/ bits) = άρα: 1/0.689=1.178 ι Λόγοσ υμπίεςθσ 1: Ερώτθμα 3 Με βάςθ τθν απάντθςθ ςτο υποερϊτθμα 1.2, όπου θ βζλτιςτθ τεχνολογία από πλευράσ χωρθτικότθτασ είναι το UMTS, το οποίο υποςτθρίηει ρυκμό μετάδοςθσ 384 kbps, ζχουμε: Ο απαιτοφμενοσ ρυκμόσ μετάδοςθσ δεδομζνων τθσ εφαρμογισ είναι 103,14 kbps. Με βάςθ το Ρυκμό Μετάδοςθσ των 384 kbps του UMTS, αυτό ςθμαίνει ότι ο όγκοσ των 103,14 kbit κα απαιτιςουν χρόνο μετάδοςθσ (Σ Μ ) = 103,14 kb / 384 kbps = Επομζνωσ, ο ελάχιςτοσ χρόνοσ ανανζωςθσ των δεδομζνων τθσ ιςτοςελίδασ για τθν ςυγκεκριμζνθ εφαρμογι, είναι: Σ ΑΝΑΝΕΩΗ = (Σ Μ ) + (Σ Ε&Τ ) + (Σ Κ ) = = 6.268

6 Άρα: Σ ΑΝΑΝΕΩΗ = Ερώτθμα 4 Με βάςθ τα δεδομζνα του ερωτιματοσ, ςυμπεραίνουμε ότι κατά τθ διάρκεια των 1 min, παράγονται: ώ έ έ Ο θμεριςιοσ πλθροφοριακόσ όγκοσ που παράγεται είναι: ή , 062 έ έ έ έ έ bits , , , έ έ έ έ bits Gbits ,96 έ έ 6

7 τόχοσ: Άςκηςη 2 Η κατανόθςθ των βαςικϊν εννοιϊν & των δικτφων τθσ τθλεματικισ και του υπολογιςμοφ τθσ μεταφερόμενθσ πλθροφορίασ. Απαραίτθτεσ γνώςεισ: Κεφάλαιο 1, του Σόμου Α Κεφάλαιο 1, του ΕΔΤ του Σόμου Α: Ειδικά Θζματα Σθλεματικισ (ενότθτεσ 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4) Ερώτθμα 1 Μια πθγι δεδομζνων παράγει χαρακτιρεσ των 7-bit. Να παράγετε μια ζκφραςθ για το μζγιςτο ρυκμό μετάδοςθσ δεδομζνων R για τθ μετάδοςθ των χαρακτιρων μζςω μιασ γραμμισ με ταχφτθτα μετάδοςθσ x bps για αςφγχρονθ μετάδοςθ με 1 bit ιςοτιμίασ, 1 bit ζναρξθσ του χαρακτιρα και 1, bit τερματιςμοφ του χαρακτιρα κατά τθ μετάδοςθ. Ποιο είναι το R ςε ςφγχρονθ μετάδοςθ με πλαίςιο (frame) που αποτελείται από 48 bits ελζγχου και 128 bits πλθροφορίασ; Σο πεδίο με τθν πλθροφορία περιζχει χαρακτιρεσ των 8 bits (ςυμπεριλαμβανομζνου και του bit ιςοτιμίασ). Η ταχφτθτα μετάδοςθσ παραμζνει x bps. Ερώτθμα 3 Ομοίωσ με το το ερϊτθμα 2, με τθ διαφορά ότι το το πεδίο με τθν πλθροφορία ζχει μζγεκοσ 1024 bits. Ερώτθμα 1 Απάντηςη Άςκηςησ2 Για κάθε χαρακτήρα υπάρχουν 7 ωφέλιμα bits, 1 bit έναρξησ, 1, bit τερματιςμού, και 1 bit ιςοτιμίασ. Έςτω g ο λόγοσ των ωφέλιμων προσ τα ςυνολικά bits που μεταδίδονται: g = 7/( ,) = 7/10, = 0,67 = 67% Στα 100 bits που μεταδίδονται τα 67 είναι για χαρακτήρεσ Στα x bits που μεταδίδονται πόςα (R) είναι για χαρακτήρεσ; Συνεπώσ έχουμε R = 0,67*x Κάθε πλαίςιο (frame) περιέχει 48 bits ελέγχου και 128 bits πληροφορίασ, δηλαδή ςυνολικά 176 bits. 7

8 Το πλήθοσ των χαρακτήρων είναι 128/8 = 16, ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ και το πλήθοσ των bits δεδομένων είναι 16 x 7 = 112. Συνεπώσ, R = (112/176)*x = 0,64*x Ερώτθμα 3 Κάθε πλαίςιο (frame) περιέχει = 1072 bits. Το πλήθοσ των χαρακτήρων είναι 1024/8= 128, το πλήθοσ των bits δεδομένων είναι 128 x 7 = 896. Συνεπώσ, R = (896/1072)*x = 0,84*x 8

9 τόχοσ: ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ Άςκηςη 3 Η κατανόθςθ των βαςικϊν εννοιϊν & των δικτφων τθσ τθλεματικισ και του υπολογιςμοφ τθσ μεταφερόμενθσ πλθροφορίασ. Απαραίτθτεσ γνώςεισ: Κεφάλαιο 1, του Σόμου Α Κεφάλαιο 1, του ΕΔΤ του Σόμου Α: Ειδικά Θζματα Σθλεματικισ (ενότθτεσ 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4) Θεωριςτε ζνα πλαίςιο που αποτελείται από δφο χαρακτιρεσ. Ο κάκε χαρακτιρασ ζχει μζγεκοσ 4 bits. Τποκζςτε ότι θ πικανότθτα ςφάλματοσ ςε ζνα bit είναι 10-3 και ότι είναι ανεξάρτθτθ για κάκε bit. Ερώτθμα 1 Ποιά είναι θ πικανότθτα το πλαίςιο που κα λθφκεί να περιζχει τουλάχιςτον ζνα ςφάλμα ςε bit; Προςκζςτε ζνα bit ιςοτιμίασ ςε κάκε χαρακτιρα. Πωσ διαμορφϊνεται θ πικανότθτα του ερωτιματοσ 1; Ερώτθμα 1 Έχουμε: Απάντηςη Άςκηςησ3 P[ένα bit να παρουςιάςει ςφάλμα] = 10 3 = 0,001 P[ένα bit να μην παρουςιάςει ςφάλμα] = 1 0,001 = 0,999 P[8 bits να μην παρουςιάςoυν ςφάλμα] = (0,999) 8 = 0,992 Άρα, P[να παρουςιαςτεί τουλάχιςτον ένα ςφάλμα ςτο πλαίςιο] = 1 0,992 = 0,008 ή 0,8% Ομοίωσ με το προηγούμενο ερώτημα έχουμε: P[ένα bit να παρουςιάςει ςφάλμα] = 10 3 = 0,001 P[ένα bit να μην παρουςιάςει ςφάλμα] = 1 0,001 = 0,999 P[10 bits να μην παρουςιάςoυν ςφάλμα] = (0,999) 10 = 0,99, διότι το πλήθοσ των bits είναι πλέον 10 (8 bits δεδομένων + 2 bits για ιςοτιμία) Άρα, P[να παρουςιαςτεί τουλάχιςτον ένα ςφάλμα ςτο πλαίςιο] = 1 0,99 = 0,01 ή 1% 9

10 τόχοσ: Άςκηςη 4 Η κατανόθςθ των βαςικϊν εννοιϊν & των δικτφων τθσ τθλεματικισ και του υπολογιςμοφ τθσ μεταφερόμενθσ πλθροφορίασ. Απαραίτθτεσ γνώςεισ: Κεφάλαιο 1, του Σόμου Α Κεφάλαιο 1, του ΕΔΤ του Σόμου Α: Ειδικά Θζματα Σθλεματικισ (ενότθτεσ 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4) Για τισ ανάγκεσ μιασ ςειράσ τθλεδιαςκζψεων μζςω φορθτϊν υπολογιςτικϊν ςυςκευϊν ηθτείται να διερευνθκοφν τα εξισ: Ερώτθμα 1 Να προςδιοριςτεί το εφροσ ηϊνθσ του καναλιοφ (ςε MHz) δεδομζνου ότι ο ςθματοκορυβικόσ λόγοσ (Signal to Noise Ratio SNR) είναι 30dB και θ αναγκαία χωρθτικότθτα 3Mbps. Αν γίνεται κακθμερινά μια τθλεδιάςκεψθ διάρκειασ ακριβϊσ μιασ ϊρασ με τα παρακάτω χαρακτθριςτικά: Ρυκμόσ πλαιςίων εικόνασ 2 frames/ Λαμβανόμενοσ ιχοσ 16 kbps Ανάλυςθ εικόνασ 640x480 εικονοςτοιχεία *pixels+ (χωρικι ανάλυςθ) Οι διακριτζσ τιμζσ φωτεινότθτασ ανά εικονοςτοιχείο αναπαρίςτανται με 3 bit Θζλουμε να αποκθκεφςουμε ςε μια SD κάρτα μνιμθσ χωρθτικότθτασ 26Μ όλεσ τισ τθλεδιαςκζψεισ ενόσ χρόνου, ςυμπιεςμζνεσ με λόγο ςυμπίεςθσ Χ:1 Ποιοσ είναι ο λόγοσ ςυμπίεςθσ Χ:1 που πρζπει να χρθςιμοποιθκεί; Δίνονται: C W log 2 1 SNR, όπου C είναι θ χωρθτικότθτα του καναλιοφ (ίςθ με τον ρυκμό μετάδοςθσ τθσ πλθροφορίασ ςε μονάδεσ bps), W είναι το εφροσ ηϊνθσ ςυχνοτιτων και SNR είναι ο Λόγοσ ιματοσ προσ Θόρυβο *SignaltoNoiseRatio SNR+. τον τφπο το SNR εκφράηεται με κακαρό αρικμό (αδιάςτατο). 1 Byte = 8 bits 1 ΜByte = 1024x1024 Byte 1 Mbps = 1000 Kbps = 1000x1000 bps 10

11 Ερώτθμα 1 Με βάςθ τον τφπο C W 1 SNR C 3Mbps [ SNR] db 30 db ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΣΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ log 2 Απάντηςη Άςκηςησ 4, ζχουμε: Επομζνωσ, το SNR ςε κακαρό αρικμό προκφπτει από τθν αντιλογαρίκμιςθ του, δθλαδι: [ SNR] db 30 db 10log ( SNR) SNR Από τον παραπάνω τφπο λφνουμε ωσ προσ W, και ζχουμε: 3Mbps W log log 1001 log W log 1001W W Άρα: bps W 310 Hz 0. 3MHz 10 Για το ςφνολο των λαμβανομζνων εικόνων, με βάςθ τα δεδομζνα του ερωτιματοσ, ζχουμε: 1 ί 2 ί ό Επομζνωσ: 60 min ί ί ό ί Σα πλαίςια αντιςτοιχοφν ςε: bits Ζςτω 1:Χ θ ςυμπίεςθ που χρθςιμοποιείται. Ο πλθροφοριακόσ όγκοσ των εικόνων είναι: bits X Πληροφορία Ήχου: Για το ςφνολο τθσ λαμβανόμενθσ θχθτικισ πλθροφορίασ, ζχουμε: 1 ί 16 kbit ή Επομζνωσ: 60 min ί kbit kbit bit Ομοίωσ με παραπάνω, ο πλθροφοριακόσ όγκοσ τθσ θχθτικισ πλθροφορίασ είναι: bits X Επομζνωσ θ ςυνολικι πλθροφορία θ οποία πρόκειται να εγγραφεί είναι: X bits 11

12 Επειδι θ κάρτα μνιμθσ είναι χωρθτικότθτασ 26Μ, για να χωροφν ςε αυτιν 36 τθλεδιαςκζψεισ πρζπει κακεμία να είναι το πολφ: 26 M bits bits Άρα: X 14107, 7 X υνεπϊσ, ο λόγοσ ςυμπίεςθσ κα πρζπει να είναι /1 τόχοσ: Άςκηςη Η κατανόθςθ των βαςικϊν αρχϊν ςχεδίαςθσ των ςφγχρονων δικτφων τθλεματικισ. Απαραίτθτεσ γνώςεισ: Κεφάλαιο 2, του Σόμου Α ΕΔΤ του Σόμου Α: Διάλεξθ 03 - Δίκτυα ΑΣΜ ΕΔΤ του Σόμου Α: Διάλεξθ 0 - Διαδίκτυο ΕΔΤ του Σόμου Α: Διάλεξθ Ειδικά Θζματα Σθλεματικισ, Κεφάλαιο 2: φγχρονα Δίκτυα Σθλεματικισ Ζςτω ζνα δίκτυο αιςκθτιρων ςτο οποίο ζνασ κόμβος-συλλέκτης λαμβάνει περιοδικά πλθροφορία από τουσ υπόλοιπουσ κόμβους-αισθητήρες μζςω άλλων βοηθητικών κόμβων που προωκοφν τα μεταδιδόμενα πακζτα. Θεωρϊντασ τισ παρακάτω παραμζτρουσ για τθ μετάδοςθ δεδομζνων από ζναν κόμβο-αιςκθτιρα N προσ τον κόμβο-ςυλλζκτθ S: Σο μζγεκοσ τθσ ςυςςωρευόμενθσ πλθροφορίασ από τον Ν ςτο διάςτθμα που μεςολαβεί ανάμεςα ςε δυο διαδοχικζσ αποςτολζσ δεδομζνων είναι μεγζκουσ Μ=3200bits, Σο μονοπάτι που ενϊνει τον N με τον S είναι το Ν -> Κ 1 -> Κ 2 -> Κ 3 -> Κ 4 ->S, όπου Κ 1, Κ 2, Κ 3, Κ 4 είναι βοθκθτικοί κόμβοι. θ κακυςτζρθςθ μετάδοςθσ ανά άλμα (hop) είναι D=0,002 δευτερόλεπτα, ο ρυκμόσ μετάδοςθσ δεδομζνων ςε όλεσ τισ ςυνδζςεισ είναι B=24000 bps, το ςτακερό μζγεκοσ πακζτου είναι P=1024 bits, θ επικεφαλίδα του πακζτου είναι Η=32 bits τα μεγζκθ των ουρϊν ςτουσ κόμβουσ Ν, Κ 1, Κ 2, Κ 3, Κ 4 είναι όλα 0. Ερώτθμα 1 Τπολογίςτε τθ ςυνολικι κακυςτζρθςθ μιασ μετάδοςθσ. Κάντε τουσ ίδιουσ υπολογιςμοφσ για τθν περίπτωςθ που ςτουσ ενδιάμεςουσ κόμβουσ Κ 1, Κ 2, Κ 3 και Κ 4 προχπάρχουν αποκθκευμζνα 3,, 4 και πακζτα αντίςτοιχα. 12

13 Θεωριςτε ότι όλεσ οι ουρζσ λειτουργοφν με τθ λογικι FIFO (First-In-First-Out) και ότι δεν ζχουν περιοριςμοφσ χωρθτικότθτασ. Επίςθσ όλα τα πακζτα που δεν ανικουν ςτθν υπο μελζτθ μετάδοςθ του Ν ςτον S κεωριςτε ότι απευκφνονται ςε κόμβουσ που δεν ςυμπεριλαμβάνουν τουσ Ν, Κ 1, Κ 2, Κ 3, Κ 4 και S. Σζλοσ, υποκζτουμε ότι δεν υπάρχουν επιβεβαιϊςεισ, θ κακυςτζρθςθ επεξεργαςίασ ςτουσ κόμβουσ του δικτφου είναι αμελθτζα και ότι ζνασ κόμβοσ μπορεί να μεταδϊςει ζνα πακζτο αμζςωσ μόλισ ολοκλθρϊςει τθ μετάδοςθ του προθγοφμενου. Απάντηςη Άςκηςησ Ζςτω ότι με Σ ςυμβολίηουμε το χρόνο τθσ κακυςτζρθςθσ από τον Ν ςτον S. Ερώτθμα 1 Τπάρχουν : P H = = 992bit δεδομζνων ανά πακζτο. υνεπϊσ ζνα μινυμα μεγζκουσ 3200 bits απαιτεί 3200 bits/992bit bits/packet = 3,22 πακζτα, οπότε απαιτοφνται 4 πακζτα. T = D 1 + D 2 + D 3 + D 4 + D όπου D 1 = ο χρόνοσ για να μεταδϊςουμε και να παραδϊςουμε όλα τα πακζτα κατά το πρϊτο άλμα (hop) D 2 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το τελευταίο πακζτο ςτο δεφτερο άλμα D 3 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το τελευταίο πακζτο ςτο τρίτο άλμα D 4 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το τελευταίο πακζτο ςτο τζταρτο άλμα D = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το τελευταίο πακζτο ςτο τελευταίο άλμα Αυτό ιςχφει γιατί: μόλισ παραδοκεί το τελευταίο πακζτο κατά το πρϊτο άλμα, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το πρϊτο πακζτο ςτο 4ο άλμα, μόλισ παραδοκεί το τελευταίο πακζτο κατά το δεφτερο άλμα, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το πρϊτο πακζτο ςτο τελευταίο άλμα, μόλισ παραδοκεί το τελευταίο πακζτο κατά το τρίτο άλμα, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το δεφτερο πακζτο ςτο τελευταίο άλμα, μόλισ παραδοκεί το τελευταίο πακζτο κατά το τζταρτο άλμα, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το τρίτο πακζτο ςτο τελευταίο άλμα και μόλισ παραδοκεί το τελευταίο πακζτο κατά το πζμπτο άλμα όλο το μινυμα ζχει φτάςει ςτον προοριςμό του. τον παρακάτω πίνακα φαίνεται θ χρονικι αλλθλουχία των μεταδόςεων πακζτων: 13

14 Βιμα N K1 K2 K3 K4 S Με βάςθ τα προθγοφμενα ζχουμε: D 1 = 4 t + p όπου t = ο χρόνοσ μετάδοςθσ για ζνα πακζτο p = θ κακυςτζρθςθ μετάδοςθσ για ζνα άλμα Άρα: D 1 = 4 (P/B) + D = 4 (1024/24000) + 0,002 = 0,173 D 2 = D 3 = D 4 = D = t + p = (P/B) + D = (1024/24000) + 0,002 = 0,04 υνεπϊσ: T = 0, *0,04 = 0,33 T = D 1 + D 2 + D 3 + D 4 + D όπου D 1 = ο χρόνοσ για να μεταδϊςουμε και να παραδϊςουμε όλα τα πακζτα κατά το πρϊτο άλμα (hop) D 2 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το 2ο, 3ο και 4ο πακζτο ςτο δεφτερο άλμα D 3 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το 3ο και 4ο πακζτο ςτο τρίτο άλμα D 4 = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το 4o πακζτο ςτο τζταρτο άλμα D = ο χρόνοσ για να παραδϊςουμε το 4o πακζτο ςτο πζμπτο άλμα 14

15 Αυτό ιςχφει γιατί: μόλισ παραδοκεί το 4ο πακζτο ςτον Κ 1, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το 1ο πακζτο ςτον Κ 2, μόλισ παραδοκεί το 4ο πακζτο ςτον Κ 2, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το 2ο πακζτο ςτον Κ 3, μόλισ παραδοκεί το 4ο πακζτο ςτον Κ 3, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το 3ο πακζτο ςτον Κ 4, μόλισ παραδοκεί το 4ο πακζτο ςτον Κ 4, τθν ίδια χρονικι ςτιγμι ζχει φτάςει το 3ο πακζτο ςτον προοριςμό του και μόλισ παραδοκεί το 4ο πακζτο ςτον S, όλο το μινυμα ζχει φτάςει ςτον προοριςμό του. τον παρακάτω πίνακα φαίνεται θ χρονικι αλλθλουχία των μεταδόςεων πακζτων ( είναι τα πακζτα τθσ υπό μελζτθ μετάδοςθσ και τα πακζτα που είναι αποκθκευμζνα ςτουσ κόμβουσ): Βιμα N K1 K2 K3 K4 S Με βάςθ τα προθγοφμενα ζχουμε: D 1 = 4 t + p = 0,173 D 2 = 3 t + p = 0,13 D 3 = 2 t + p = 0,087 D 4 = D = t + p = 0,04 Άρα Σ=0,48 1

16 Κριτήρια αξιολόγηςησ Άςκθςθ 1 (φνολο) 2 Ερϊτθςθ 1.1 Ερϊτθςθ 1.2 Ερϊτθςθ 2 Ερϊτθςθ 3 Ερϊτθςθ 4 Άςκθςθ 2 (φνολο) 20 Ερϊτθςθ 1 8 Ερϊτθςθ 2 7 Ερϊτθςθ 3 Άςκθςθ 3 (φνολο) 1 Ερϊτθςθ 1 8 Ερϊτθςθ 2 7 Άςκθςθ 4 (φνολο) 20 Ερϊτθςθ 1 10 Ερϊτθςθ 2 10 Άςκθςθ (φνολο) 20 Ερϊτθςθ 1 10 Ερϊτθςθ 2 10 ΤΝΟΛΟ 100 Ο ςυνολικόσ βακμόσ κα διαιρεκεί δια 10, ϊςτε να προκφψει ο τελικόσ βακμόσ τθσ εργαςίασ. 16