ΑΣΚΗΣΗ 1 Ένα δίκτυο κινητής τηλεφωνίας τεχνολογίας GSM εγκαθίσταται και λειτουργεί σε μια μικρή γεωγραφική περιοχή. Το δίκτυο αυτό αποτελείται από 4 ψηφιακά κέντρα, όπου κάθε Ψηφιακό Κέντρο (MSC) ελέγχει 1 κεραίες οι οποίες «φωτίζουν» ηλεκτρομαγνητικά τις αντίστοιχες κυψέλες. Επίσης κάθε ομάδα 6 κεραιών ελέγχεται από έναν Ελεγκτήρα Σταθμού Βάσης (BSC) και ο BSC συνδέεται απ ευθείας με το αντίστοιχο MSC. Δίνονται: Ολόκληρη η γεωγραφική περιοχή καλύπτεται από τις κυψέλες χωρίς να υπάρχουν κενά. Όλες οι κυψέλες είναι ίσες και η κάθε κυψέλη έχει σχήμα κανονικού εξαγώνου ακτίνας R. Το μέγεθος του συγκροτήματος των κυψελών επαναληψιμότητας για το GSM είναι 1 κυψέλες. Το προσφερόμενο συνδρομητικό φορτίο στο δίκτυο είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο σε όλη τη γεωγραφική περιοχή. Το διαθέσιμο φάσμα για την άνω και την κάτω ζεύξη, για το συγκεκριμένο δίκτυο είναι 38.4 MHz. Εύρος ζώνης του ενός καναλιού (άνω και κάτω ζεύξης) για το GSM είναι 00 KHz. Το TDMA πλαίσιο αποτελείται από 8 χρονοθυρίδες (timeslots). Ώρα αιχμής είναι το χρονικό διάστημα της μιας ώρας όπου είναι σε λειτουργία όλες οι διαθέσιμες συχνότητες. Κάθε πομπός διαχειρίζεται ένα κανάλι. Να απαντηθούν τα παρακάτω ερωτήματα: Ερώτημα 1: (1.α) Να προσδιορισθεί ο συνολικός αριθμός κυψελών που χρειάζονται για να καλυφθεί όλη η γεωγραφική περιοχή. (1.β) Να προσδιορισθεί ο συνολικός αριθμός των BSCs που θα χρησιμοποιηθούν σε ολόκληρο το δίκτυο. (1.γ) Να προσδιορισθεί ο αριθμός των BSCs που ελέγχει το κάθε MSC. (1.δ) Να προσδιορισθεί ο συνολικός αριθμός των συγκροτημάτων κυψελών επαναληψιμότητας των ίδιων συχνοτήτων για ολόκληρη τη γεωγραφική περιοχή κάλυψης του δικτύου. Ερώτημα : Να υπολογισθούν: (.α) Ο συνολικός αριθμός των καναλιών (άνω και κάτω ζεύξης) που θα χρησιμοποιηθούν σε κάθε κυψέλη. (.β) Ο συνολικός αριθμός των χρονοθυρίδων σε ώρα αιχμής που χρησιμοποιούνται σε ολόκληρο το δίκτυο για τις ανάγκες της σηματοδοσίας του και για τη φάση των επικοινωνιών μόνο της άνω ζεύξης. Να σημειώσετε ότι παρατηρήθηκε ότι το 1.5 % των χρονοθυρίδων είναι αναγκαίες για την υποστήριξη της σηματοδοσίας του δικτύου. (.γ) Ο συνολικός αριθμός μόνο των πομπών που θα χρησιμοποιηθούν σε όλους τους Σταθμούς Βάσης του δικτύου.
ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ 1 Απάντηση στο ερώτημα 1: Απάντηση στο υποερώτημα 1α: Επειδή η κάθε κεραία φωτίζει ηλεκτρομαγνητικά μια κυψέλη, τότε ο συνολικός αριθμός των κυψελών είναι: ί 1 4MSC 48έ MSC Απάντηση στο υποερώτημα 1β: Επειδή ο συνολικός αριθμός των κυψελών είναι 48, αυτό σημαίνει ότι σε ολόκληρο το δίκτυο θα πρέπει να υπάρχουν 48 κεραίες. Επομένως, ο ζητούμενος αριθμός των BSCs είναι: 1 BSC ελέγχει 6 Κεραίες x? ελέγχουν τις 48 κεραίες -------------------------------------------------------------- 48 x 8 BSCs 6 Απάντηση στο υποερώτημα 1γ: Επειδή το 1 MSC ελέγχει 1 κεραίες και επειδή ο κάθε BSC ελέγχει 6 κεραίες, τότε το 1 MSC θα ελέγχει: 1 6 BSCs Απάντηση στο υποερώτημα 1δ: Επειδή το μέγεθος του συγκροτήματος των κυψελών επαναληψιμότητας για το GSM είναι 1 κυψέλες, τότε: 48έ 4ή ώ ό 1 έ ό Απάντηση στο ερώτημα : Απάντηση στο υποερώτημα α: Επειδή το συνδρομητικό φορτίο κατανέμεται ομοιόμορφα, τότε σε κάθε κυψέλη καταχωρείται ο ίδιος αριθμός συχνοτήτων. Επομένως: 38.4 MHz 38400KHz KHz 300 1έ 1έ έ
Επειδή το εύρος ζώνης της κάθε συχνότητας είναι 00 KHz, τότε ο συνολικός αριθμός των συχνοτήτων σε κάθε κυψέλη είναι: 300KHz ό 16 00KHz έ Απάντηση στο υποερώτημα β: Στο πλαίσιο των αμφίδρομων επικοινωνιών, το μισό φάσμα συχνοτήτων διατίθεται για την άνω ζεύξη και το υπόλοιπο μισό διατίθεται για την κάτω ζεύξη. Επομένως οι συνολικές συχνότητες σε ολόκληρο το δίκτυο είναι: ό 48έ 16 768 ό έ H άνω ζεύξη θα έχει: 768 ό 384 ό Επομένως, ο συνολικός αριθμός των χρονοθυρίδων σε ολόκληρο το δίκτυο για την άνω ζεύξη θα είναι: ί 384 ό 8 307ί ό Επειδή όμως το 1.5% των χρονοθυρίδων χρησιμοποιείται για τις ανάγκες της σηματοδοσίας, τότε, ο συνολικός αριθμός των χρονοθυρίδων σε ολόκληρο το δίκτυο και μόνο για την άνω ζεύξη, είναι: 307ί 0.15 384ί Απάντηση στο υποερώτημα γ: Οι πομποί των σταθμών βάσης σχετίζονται με την εκπομπή των σημάτων από τον σταθμό προς τις κινητές μονάδες. Επομένως αφορούν την κάτω ζεύξη. Επειδή το φάσμα της άνω ζεύξης είναι ίσο με το φάσμα της κάτω ζεύξης, τότε μιλάμε πάλι για 384 συχνότητες. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να έχουμε στη διάθεση του δικτύου 384 πομπούς (αφού ο κάθε πομπός χειρίζεται μόνο ένα κανάλι).
ΑΣΚΗΣΗ Σε συνέχεια της Άσκησης 1 και με δεδομένο ότι η κεραία του σταθμού βάσης σε κάθε εξαγωνική κυψέλη τοποθετείται σε κάποια κορυφή αυτής, να προσδιορισθεί το ποσοστό μείωσης της ισχύος που θα ληφθεί από μια φορητή συσκευή η οποία τοποθετείται στο πλέον απομακρυσμένο σημείο της κυψέλης σε σύγκριση με την ισχύ που λαμβάνεται όταν η φορητή συσκευή βρίσκεται στο κέντρο της κυψέλης. Η λαμβανόμενη ισχύς δίνεται από τον τύπο του Friis. Δίδονται: Τύπος του Friis: Pr Pt Gt Gr 4 X όπου: Pr λαμβανόμενη ισχύς Pt εκπεμπόμενη ισχύς Gt κέρδος κεραίας εκπομπής G r κέρδος κεραίας λήψης μήκος κύματος X απόσταση πομπού - δέκτη ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ Εφόσον η κεραία του σταθμού βάσης τοποθετείται σε μια από τις κορυφές του εξαγώνου, τότε το πλέον απόμακρο σημείο στο εξάγωνο είναι το αντιδιαμετρικό του. Εάν R είναι η απόσταση το κέντρου του εξαγώνου από την κεραία του σταθμού βάσης, τότε σε απόσταση R είναι το πλέον απόμακρο σημείο. Εφαρμόζουμε τον τύπο του Friis μια φορά θεωρώντας ότι η φορητή συσκευή ευρίσκεται στο κέντρο του εξαγώνου (δηλαδή σε απόσταση R από την κεραία του σταθμού βάσης) και άλλη μια φορά θεωρώντας ότι η φορητή συσκευή ευρίσκεται στο αντιδιαμετρικό σημείο (δηλαδή σε απόσταση R). Πρέπει να σημειωθεί ότι όλες οι άλλες παράμετροι στον τύπο του Friis μένουν οι ίδιες εκτός από την απόσταση και την ισχύ λήψης. Επομένως έχουμε: P P A P G P G t t t t G G r r 4 R 4 R 4 1 Άρα ο συντελεστής μείωσης της λαμβανόμενης ισχύος είναι 5% 4
ΑΣΚΗΣΗ 3 Θεωρήστε έναν υπολογιστή με διεύθυνση IP (Host IP Address) 195.70.16.93. Από τα διαθέσιμα bits της διεύθυνσης IP χρησιμοποιούνται 6 bits για τη δημιουργία των απαιτούμενων υποδικτύων. Να συμπληρώσετε τον ακόλουθο πίνακα: 1 Ποια είναι η κλάση της διεύθυνσης IP; 3 Ποια είναι η εξ ορισμού μάσκα υποδικτύου (subnet mask); Ποια είναι η μάσκα υποδικτύου για τον συγκεκριμένο υπολογιστή (σε μορφή δεκαδικής αναπαράστασης με τελείες); 4 Πόσα υποδίκτυα δημιουργούνται; 5 6 Πόσοι είναι οι υπολογιστές σε κάθε υποδίκτυο; Πόσοι είναι οι χρησιμοποιούμενοι υπολογιστές ανά υποδίκτυο; 7 Εκτελέστε τη διαδικασία λογικού AND για τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP Διεύθυνση Μάσκα υποδικτύου Αποτέλεσμα 8 9 10 11 1 13 Ποια είναι η διεύθυνση δικτύου για τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP; Ποια είναι η διεύθυνση broadcast με βάση τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP; Η διεύθυνση 195.70.16.159 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.8 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.58 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.164 είναι διεύθυνση Δικαιολογήστε αναλυτικά τις απαντήσεις σας.
Ερώτηση 1 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ 3 Το πρώτο byte της διεύθυνσης 195.70.16.93 είναι το 195. Σε δυαδική αναπαράσταση το 195 ισοδυναμεί με το 11000011. Επειδή τα τρία πρώτα bits είναι τα 110, η διεύθυνση είναι κλάσης C. Ερώτηση Επειδή η διεύθυνση 195.70.16.93 είναι κλάσης C, η εξ ορισμού μάσκα υποδικτύου είναι η 55.55.55.0 Ερώτηση 3 Μετατρέποντας τη διεύθυνση 195.70.16.93 σε δυαδική αναπαράσταση, έχουμε 11000011. 01000110. 00010000. 01011101 Δεδομένου ότι πρόκειται για διεύθυνση κλάσης C, από το τέταρτο byte είναι εμφανές ότι τα 6 πιο σημαντικά bits του δεσμεύονται για υποδίκτυο. Συνεπώς, η μάσκα υποδικτύου είναι 11111111.11111111.11111111.11111100 όπου τα κόκκινα bits στη μάσκα υποδηλώνουν bits της διεύθυνσης IP που αναφέρονται σε δίκτυο, ενώ τα μπλε bits υποδηλώνουν bits της διεύθυνσης IP που αναφέρονται σε διεύθυνση υπολογιστή. Συνεπώς, η μάσκα υποδικτύου είναι 55.55.55.5 Ερώτηση 4 Δεδομένου ότι έχουμε δεσμεύσει 6 bits για την αναπαράσταση υποδικτύων, τα υποδίκτυα που δημιουργούνται είναι 6 = 64 Ερώτηση 5 Από τα διαθέσιμα 8 bits της κλάσης C, έχουμε δεσμεύσει 6 bits για την αναπαράσταση υποδικτύων. Συνεπώς, υπάρχουν bits διαθέσιμα για την αναπαράσταση υπολογιστών σε κάθε υποδίκτυο. Άρα, το πλήθος των υπολογιστών ανά υποδίκτυο είναι = 4. Ερώτηση 6 Οι χρησιμοποιούμενοι υπολογιστές ανά δίκτυο είναι, γιατί από τα διαθέσιμα 4 bits που αναπαριστούν υπολογιστές, οι συνδυασμοί 00 και 11 χρησιμοποιούνται για να υποδηλώσουν το υποδίκτυο και το broadcast στο συγκεκριμένο υποδίκτυο αντίστοιχα.
Ερώτηση 7 Η διεύθυνση 195.70.16.93 σε δυαδική αναπαράσταση είναι 11000011. 01000110. 00010000. 01011101 Η μάσκα υποδικτύου 55.55.55.5 σε δυαδική αναπαράσταση είναι 11111111. 11111111. 11111111. 11111100 Εκτελώντας bitwise AND, η δυαδική αναπαράσταση της διεύθυνσης που προκύπτει είναι: 11000011. 01000110. 00010000. 01011100 Ερώτηση 8 Με βάση την ερώτηση 3, η διεύθυνση δικτύου σε δυαδική αναπαράσταση είναι η 11000011. 01000110. 00010000. 01011100 (προκύπτει αντικαθιστώντας τα bits που αναπαριστούν υπολογιστές με το συνδυασμό 00 βλέπε και ερώτηση 6). Άρα η διεύθυνση δικτύου είναι η 195.70.16.9 Ερώτηση 9 Με βάση την ερώτηση 6, η διεύθυνση broadcast σε δυαδική αναπαράσταση είναι η 11000011. 01000110. 00010000. 01011111 (προκύπτει αντικαθιστώντας τα bits που αναπαριστούν υπολογιστές με το συνδυασμό 11). Άρα η διεύθυνση δικτύου είναι η 195.70.16.95 Ερώτηση 10 Μετατρέποντας τη διεύθυνση 195.70.16.159 στη δυαδική της αναπαράσταση έχουμε 11000011. 01000110. 00010000. 10011111. Παρατηρούμε ότι τα δύο τελευταία bits είναι 11, οπότε πρόκειται για διεύθυνση broadcast. Ερώτηση 11 Μετατρέποντας τη διεύθυνση 195.70.16.8 στη δυαδική της αναπαράσταση έχουμε 11000011. 01000110. 00010000.00011100. Παρατηρούμε ότι τα δύο τελευταία bits είναι 00, οπότε πρόκειται για διεύθυνση δικτύου.
Ερώτηση 1 Μετατρέποντας τη διεύθυνση 195.70.16.58 στη δυαδική της αναπαράσταση έχουμε 11000011. 01000110. 00010000. 00111010. Παρατηρούμε ότι τα δύο τελευταία bits δεν είναι 00 ούτε 11, οπότε πρόκειται για διεύθυνση υπολογιστή. Ερώτηση 13 Μετατρέποντας τη διεύθυνση 195.70.16. 164 στη δυαδική της αναπαράσταση έχουμε 11000011. 01000110. 00010000. 10100100. Παρατηρούμε ότι τα δύο τελευταία bits είναι 00, οπότε πρόκειται για διεύθυνση δικτύου. Με βάση τις παραπάνω απαντήσεις, ο πίνακας συμπληρώνεται ως εξής: 1 Ποια είναι η κλάση της διεύθυνσης IP; C 3 Ποια είναι η εξ ορισμού μάσκα υποδικτύου (subnet mask); Ποια είναι η μάσκα υποδικτύου για τον συγκεκριμένο υπολογιστή (σε μορφή δεκαδικής αναπαράστασης με τελείες); 55.55.55.0 55.55.55.5 4 Πόσα υποδίκτυα δημιουργούνται; 64 5 6 Πόσοι είναι οι υπολογιστές σε κάθε υποδίκτυο; Πόσοι είναι οι χρησιμοποιούμενοι υπολογιστές ανά υποδίκτυο; 4 Διεύθυνση 11000011. 01000110. 00010000. 01011101 7 Εκτελέστε τη διαδικασία λογικού AND για τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP Μάσκα υποδικτύου 11111111. 11111111. 11111111. 11111100 Αποτέλεσμα 11000011. 01000110. 00010000. 01011100 8 9 Ποια είναι η διεύθυνση δικτύου για τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP; Ποια είναι η διεύθυνση broadcast με βάση τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP; 195.70.16.9 195.70.16.95
10 11 1 13 Η διεύθυνση 195.70.16.159 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.8 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.58 είναι διεύθυνση Η διεύθυνση 195.70.16.164 είναι διεύθυνση Broadcast Διεύθυνση δικτύου Διεύθυνση υπολογιστή Διεύθυνση δικτύου