Άσκηση 1 Σε ένα δίκτυο τηλεματικής όπου υποστηρίζεται η υπηρεσία Διαχείρισης Στόλου Δημοσίων Οχημάτων Μεταφοράς επιβατών, ο κεντρικός υπολογιστής του κάθε οχήματος λαμβάνει μέσω αισθητήρων τις παρακάτω πληροφορίες: 1. Υπέρυθρος Αισθητήρας καταμέτρησης επιβατών: 2. Αισθητήρας ελέγχου της φυσικής κατάστασης του οχήματος: 3. Ηλεκτρονική Ακυρωτική μηχανή εισιτηρίων: 4. Πινακίδα μεταβλητών μηνυμάτων: 5. GPS δέκτης για τον εντοπισμό του οχήματος: Οι ανωτέρω 5 συσκευές συνδέονται στον κεντρικό υπολογιστή του οχήματος, ο οποίος με την σειρά του συνδέεται με πομποδέκτη για την ασύρματη διασύνδεση του οχήματος με το Κέντρο Ελέγχου του Συγκοινωνιακού Φορέα. Η τεχνολογία του ασύρματου δικτύου απαιτεί όπως η σηματοδοσία να είναι τέτοια ώστε να διασφαλίζεται ικανός Χρόνος Διαδοχικής Επερώτησης (ΧΔΕ) των οχημάτων (polling time) και ο ρυθμός μετάδοσης της πληροφορίας στον ελεύθερο χώρο να είναι 4.8 kbps. Η επεξεργασία των δεδομένων στον κεντρικό υπολογιστή του οχήματος απαιτεί χρόνο 0.2 sec, και ο απαιτούμενος χρόνος μεταγωγής (switching time) για την μετάδοση των δεδομένων στις μονάδες της φυσικής υποδομής του ασύρματου δικτύου από το όχημα μέχρι το Κέντρο Ελέγχου είναι 0.7 sec. Να προσδιορισθεί η ελάχιστη τιμή του ΧΔΕ ώστε η πληροφορία να είναι αξιόπιστη στο Κέντρο Ελέγχου. Σημείωση: Ο ΧΔΕ είναι ο χρόνος ο οποίος απαιτείται στο να ανανεωθεί η καταγραφόμενη πληροφορία στον ηλεκτρονικό πίνακα του Κέντρου Ελέγχου. Επίσης, η αξιοπιστία της πληροφορίας αναφέρεται στον ικανό ΧΔΕ ώστε να αποτυπώνεται η πραγματική πληροφορία του οχήματος στον ηλεκτρονικό πίνακα του Κέντρου Ελέγχου των οχημάτων. Δίδονται: Α/Α Τύπος Αισθητήρα/Συσκευής Τύπος Πληροφορίας 1 Υπέρυθρος Αισθητήρας Data (D1) καταμέτρησης επιβατών 2 Αισθητήρας ελέγχου της φυσικής Data (D2) κατάστασης του οχήματος 3 Ηλεκτρονική Ακυρωτική μηχανή Data (D3) εισιτηρίων 4 Πινακίδα μεταβλητών μηνυμάτων + Data (D4) + Διαφημιστική Οθόνη Διαφημιστικά Μηνύματα (ΔΜ) + 5 GPS δέκτης για τον εντοπισμό του οχήματος Εικόνες (Ε) Data (D5) Ποσότητα Πληροφορίας D1: 100 bit D2: 500 bit D3: 1 Kbit D4: 300 bit ΔΜ: 2 Kbit E: 10 Mbit D5: 8 bit 1
Απάντηση Άσκησης 1 Πρέπει να υπολογίσουμε τον συνολικό πληροφοριακό όγκο που καταγράφεται στο όχημα. D1 = 100 bit D2= 500 bit D3 = 1kbit = 1024 bit D4 = 300 bit ΔΜ= 2x1024 bit = 2048 bit E = 10 Mbit = 10x1024x1024 bit = 10.485.760 bit D5 = 8 bit ΣΥΝΟΛΟ = 10.489.740 bit Επιπλέον για τις ανάγκες της μετάδοσης, απαιτείται Χρόνος Μεταγωγής (ΧΜ) = 0.7 sec και Χρόνος Επεξεργασίας του Κεντρικού Υπολογιστή (ΧΕΚΥ) = 0.2 sec Επομένως, ο συνολικός χρόνος επεξεργασίας της πληροφορίας η οποία πρόκειται να μεταφερθεί από το όχημα στο Κέντρο Ελέγχου είναι: ΧΜ = 0.7 sec ΧΕΚΥ = 0.2 sec ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΧΡΟΝΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ = 0.7 sec + 0.2 sec = 0.9 sec Επειδή ο ρυθμός μετάδοσης της πληροφορίας στον ελεύθερο χώρο είναι 4.8 kbps, τότε: Σε χρόνο 1 sec μεταδίδονται 4.8 x 1000 bit ####### X? #############10.489.740 bit X = (10.489.740)/(4.8x1000) = 10.489.740/4.800 = 2.185,36 sec Για να φθάσει ο πληροφοριακός όγκος από το όχημα στο Κέντρο Ελέγχου, απαιτείται Συνολικός Χρόνος (Τ ολ ): Τ ολ = 2.185,36 sec + 0.9 sec = 2.186,26 sec = 2.186,26/60 = 36.43 min Επομένως, ο Ελάχιστος απαιτούμενος ΧΔΕ για την συγκεκριμένη τεχνολογία του ασύρματου δικτύου είναι 36.43 min. (ΧΔΕ) ελάχιστος = 36.43 min 2
Άσκηση 2 Θεωρήστε το δίκτυο μιας μικρής πόλης το οποίο βασίζεται σε έναν δακτύλιο μήκους 10 Κm ο οποίος διαθέτει χρονοθυρίδες. Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων είναι 10 Mbps και η ταχύτητα διάδοσης του φυσικού μέσου είναι 200x10 6 m/sec. Ο δακτύλιος διαθέτει 500 επαναλήπτες (repeaters), κάθε ένας από τους οποίους εισάγει καθυστέρηση ενός (1) bit. Κάθε χρονοθυρίδα έχει χώρο για μία διεύθυνση πηγής ενός byte, για μία διεύθυνση προορισμού ενός byte, δύο bytes δεδομένων και πέντε bits ελέγχου για ένα συνολικό μήκος 37 bits. Πόσες χρονοθυρίδες υπάρχουν στον δακτύλιο; ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Για στατική πληροφορία έχουμε 1kb=1024b και 1Mb=1024kb. Σε αντίθεση, για ταχύτητες μετάδοσης πολλαπλασιάζουμε με 1000, δηλαδή 1kbps=1000bps και 1Mbps=1000kbps. Απάντηση Άσκησης 2 Αρχικά υπολογίζουμε τον χρόνο μετάδοσης κατά μήκος του δακτυλίου: T μετ = 500 επαναλήπτες x 10-7 sec/επαναλήπτη + (10 4 m)/(200 10 6 m/sec) = = 100 10-6 sec. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το «μήκος του δακτυλίου» σε bits: Μ b = 100 10-6 sec 10 7 bits/sec = 1000 bits Έχουμε ότι 1000 bits/(37 bits/χρονοθυρίδα) = 27,03 χρονοθυρίδες Επειδή όμως ο αριθμός των χρονοθυρίδων θα πρέπει να είναι ακέραιος αριθμός, οι χρονοθυρίδες που υπάρχουν στον δακτύλιο είναι 27. Άσκηση 3 Το κείμενο που περιέχει μια εγκυκλοπαίδεια αποτελείται από 44 εκατομμύρια λέξεις. Ένα δείγμα του κειμένου αυτού, το οποίο αποτελείται από 2.000 λέξεις, χαρακτηρίζεται από μέσο μέγεθος λέξης 5,1 χαρακτήρων ανά λέξη. Διευκρινίζεται ότι το κείμενο είναι απλό (plain) και κωδικοποιημένο σύμφωνα με τον κώδικα ASCII. Να απαντήσετε στις ακόλουθες ερωτήσεις: (α) Από πόσους χαρακτήρες αποτελείται κατά προσέγγιση το κείμενο που περιέχεται σε ολόκληρη την εγκυκλοπαίδεια; Προσέξτε να λάβετε υπόψη σας τα κενά διαστήματα και τα σημεία στίξης που υπάρχουν ανάμεσα στις λέξεις. (β) Πόσος χρόνος απαιτείται (αγνοώντας κάθε επιπρόσθετη χρονική επιβάρυνση λόγω της γεωγραφικής απόστασης) για την τηλεπικοινωνιακή μετάδοση του 3
κειμένου της εγκυκλοπαίδειας αν χρησιμοποιηθεί μια τηλεπικοινωνιακή γραμμή με ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 1,544 Mbps. (γ) Πώς αλλάζει η απάντηση στο ερώτημα (β) αν για την τηλεπικοινωνιακή μετάδοση χρησιμοποιηθεί οπτική ίνα με ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 2,488 Gbps; (δ) Είναι δυνατό να αποθηκευτεί το κείμενο της εγκυκλοπαίδειας σε ένα CD-ROM με χωρητικότητα 600 MB; Απάντηση Άσκησης 3 Ερώτηση (α) Λόγω των κενών διαστημάτων και των σημείων στίξης που υπάρχουν ανάμεσα στις λέξεις μπορεί να θεωρηθεί ότι το μέσο μέγεθος λέξης της εγκυκλοπαίδειας είναι 6,1 χαρακτήρες ανά λέξη. Επομένως, το κείμενο που περιέχεται σε ολόκληρη την εγκυκλοπαίδεια αποτελείται κατά προσέγγιση από: 6,1 x 44.000.000 χαρακτήρες = 268.400.000 χαρακτήρες Ερώτηση (β) Από το ερώτημα (α) είναι γνωστό ότι το κείμενο που περιέχεται σε ολόκληρη την εγκυκλοπαίδεια αποτελείται κατά προσέγγιση από: 268.400.000 χαρακτήρες Καθένας από αυτούς τους χαρακτήρες (όπως προσδιορίζει ο κώδικας ASCII) χρειάζεται για την κωδικοποίηση και την αποθήκευσή του 8 bits. Επομένως, το κείμενο της εγκυκλοπαίδειας καταλαμβάνει: 268.400.000 x 8 bits = 2.147.200.000 bits Η χρησιμοποιούμενη τηλεπικοινωνιακή γραμμή έχει ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 1,544 Mbps. Επομένως, μπορεί να μεταβιβάσει τηλεπικοινωνιακά: 1,544 x 10 6 bits / sec = 1.544.000 bits / sec Άρα, ο χρόνος που απαιτείται για την τηλεπικοινωνιακή μετάδοση του κειμένου της εγκυκλοπαίδειας είναι: 2.147.200.000 bits / 1.544.000 bits / sec 1.390,674 sec = 23,18 min Ερώτηση (γ) Η οπτική ίνα, η οποία έχει ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 2,488 Gbps, μπορεί να μεταβιβάσει τηλεπικοινωνιακά: 4
2,488 x 10 9 bits / sec = 2.488.000.000 bits / sec Άρα, ο χρόνος που απαιτείται για την τηλεπικοινωνιακή μετάδοση του κειμένου της εγκυκλοπαίδειας είναι: 2.147.200.000 bits / 2.488.000.000 bits / sec 0,863 sec (< 1 min) Ερώτηση (δ) Σε ένα CD-ROM χωρητικότητας 600 ΜΒ περιέχονται: 600 ΜΒ = 600 x 1.024 ΚΒ = = 600 x 1.024 x 1.024 bytes = = 600 x 1.024 x 1.024 bytes x 8 bits = 5.033.164.800 bits Από το ερώτημα (β) είναι γνωστό ότι το κείμενο της εγκυκλοπαίδειας καταλαμβάνει: 2.147.200.000 bits Είναι φανερό ότι: 5.033.164.800 bits > 2.147.200.000 bits Επομένως, το κείμενο της εγκυκλοπαίδειας είναι δυνατό να αποθηκευτεί σε ένα CD- ROM με χωρητικότητα 600 MB και μάλιστα θα καταλαμβάνει λιγότερο από το μισό της διαθέσιμης χωρητικότητας του CD-ROM. 5