Άσκηση 1 Σε μια χώρα υπάρχουν δύο (2) Πάροχοι κινητών επικοινωνιών. Με βάση το πρότυπο του κυψελωειδούς δικτύου κινητής τηλεφωνίας GSM, να πραγματοποιηθεί η καταχώρηση συχνοτήτων (channel assignment) για τις επικοινωνιακές ανάγκες του ενός Παρόχου, για την Κάτω Ζεύξης (Down Link) ανά κυψέλη σε επίπεδο Συγκροτήματος Κυψελών Επαναληψιμότητας ( Cluster). Να θεωρήσετε ότι το συνδρομητικό φορτίο ακολουθεί ομοιόμορφη κατανομή και επίσης να διασφαλισθεί η αποφυγή Παρεμβολής Γειτονικού Καναλιού (Adjacent Channel Interference) με κριτήριο ότι η απόσταση των γειτονικών καταχωρηθέντων καναλιών να είναι ίση με 2.4 MHz. Απάντηση Άσκησης 1 Με βάση την θεωρία (Τόμος Α) το φάσμα της κάτω ζεύξης είναι 935 MHz 960 MHz. Είναι επίσης γνωστό ότι η απόσταση των διαδοχικών καναλιών στο GSM, είναι 200 KHz. Επομένως, ο συνολικός αριθμός των καναλιών που διατίθεται για την Κάτω Ζεύξη, είναι: 6 960 10 935 10 3 200 10 6 = 125 + 1 = 126 κανάλια ( channels) ) Επιπλέον, επειδή υπάρχουν 2 Πάροχοι, με βάση την υφιστάμενη νομοθεσία το μισό φάσμα διακαιούται ο ένας Πάροχος και το άλλο μισό διακαιούται ο άλλος. Επομένως ο κάθε Πάροχος έχει στην κατοχή του: 126 = 2 63 κανάλια Στο Σχήμα 1, δείχνεται το Συγκρότημα Κυψελών Επαναληψιμότητας (4/12) για το GSM
Επίπεδο Ραδιοδικτύου CLUSTER SIZE: 4 / 12 CELL 1 CELL 4 CELL 2 CELL 3 CELL 5 CELL 6 CELL 10 CELL 7 CELL 12 CELL 9 CELL 11 CELL 8 Στον Πίνακα 1, δείχνονται τα κανάλια τα οποία καταχωρούνται ανά κυψέλη στο Συγκρότημα Κυψελών Επαναληψιμότητας για τις επικοινωνιακές ανάγκες του ενός Παρόχου. Πίνακας 1: Καταχώρηση καναλιών ανά κυψέλη στο Συγκρότημα Κυψελών Επαναληψιμότητας 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 Με βάση την καταχώρηση των καναλιών όπωςδείχνεται στον Πίνακα 1, παρατηρούμε ότι διασφαλίζεται η «απόσταση» των 2.4 MHz στα γειτονικά κανάλια. Οπότε με τον τρόπο αυτόν αποφεύγεται η Παρεμβολή Γειτονικού Καναλιού (Adjacent Channel Interference), όπως το απαιτεί η άσκηση.
Άσκηση 2 Ερώτημα (α) Με βάση το πρότυπο του GSM, το Συγκρότημα Κυψελών Επαναληψιμότητας [ΣΚΕ] (Cluster Reuse Scheme) είναι το 4/12. 1. Να σχεδιασθεί το 4/12 2. Με βάση το ερώτημα (1), να δείξετε τις θέσεις εγκατάστασης των κεραιοσυστημάτων, ώστε να διασφαλίζεται η ηλεκτρομαγνητική κάλυψη σε όλες τις κυψέλες του ΣΚΕ Ερώτημα (β) Ποια είναι τα πλεονεκτήματα χρήσης των τομεακών (κατευθυντικών) κεραιών, έναντι της χρήσης πανκατευθυντικών (omni) κεραιών? Ερώτημα (α) Απάντηση Άσκησης 2 Με βάση του ότι ο πυρήνας ηλεκτρομαγνητικού φωτισμού μιας γεωγραφικής περιοχής είναι 3 κυψέλες (σχήμα 1α), χρησιμοποιείται το αντίστοιχο κεραιοσύστημα, στο οποίο είναι εγκατεστημένες 3 κεραίες, όπου η κάθε μια φωτίζει ηλεκτρομαγνητικά την αντίστοιχη κυψέλη (σχήμα 1β) Κεραιοσύστημα Κεραία 1 Κεραία 2 Κεραία 3 (α) Πυρήνας 3 κυψελών (β) Πυρήνας 3 κυψελών και θέση εγκατάστασης κεραιοσυστήματος Σχήμα 1: Πυρήνας 3 κυψελών και θέση εγκατάστασης κεραιοσυστήματος Το κεραιοσύστημα με τις 3 τομεακές κεραίες δείχνεται στο σχήμα 2.
Κυψέλη 1 Κυψέλη 2 Κυψέλη 3 Σχήμα 2: Κεραιοσύστημα 3 τομεακών κεραιών για τον ηλεκτρομαγνητικό φωτισμό του πυρήνα των 3 κυψελών Το συγκρότημα κυψελών επαναληψιμότητας για το GSM δείχνεται στο σχήμα 3. Επίσης, στο σχήμα 3, δείχνεται και η θέση εγκατάστασης των αντίστοιχων κεραιοσυστημάτων. Επίπεδο Ραδιοδικτύου CLUSTER SIZE: 4 / 12 CELL 1 CELL 4 CELL 2 CELL 3 CELL 5 CELL 6 CELL 10 CELL 7 CELL 12 CELL 9 CELL 11 CELL 8 Σχήμα 3: Συγκρότημα κυψελών επαναληψιμότητας για το GSM, 4/12
Ερώτημα (β) - μεγαλύτερη ανοχή σε θόρυβο λόγω παρεμβολών - Αύξηση του λόγου Σήματος προς-θόρυβο (SNR) - Αύξηση του ρυθμού μετάδοσης της πληροφορίας στο κανάλι - καλύτερη ποιότητα παρεχομένων υπηρεσιών (Quality of Service QoS), αφού το QoS είναι συνάρτηση του SNR Άσκηση 3 Ένα κυψελοειδές σύστημα κινητής τηλεφωνίας έχει στη διάθεσή του 33 MHz εύρος ζώνης συχνοτήτων και χρησιμοποιεί σε κάθε κατεύθυνση (για την εκπομπή του κινητού σταθμού uplink και για την εκπομπή του σταθμού βάσης downlink, αντίστοιχα) δύο κανάλια μονής κατεύθυνσης (simplex) των 25 KHz το καθένα για την παροχή αμφίδρομων (duplex) καναλιών φωνής και καναλιών ελέγχου. Να απαντήσετε στις ακόλουθες ερωτήσεις: Ερώτημα (α) Ποιός είναι ο συνολικός αριθμός των καναλιών επικοινωνίας που είναι διαθέσιμα σε κάθε κυψέλη όταν ο παράγοντας επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων είναι αντίστοιχα 1/4, 1/7 και 1/12; Ερώτημα (β) Υποθέστε ότι 1 MHz χρησιμοποιείται από τα κανάλια ελέγχου και ότι μόνο ένα κανάλι ελέγχου είναι αναγκαίο σε κάθε κυψέλη. Προσδιορίστε μια λογική κατανομή των καναλιών φωνής και των καναλιών ελέγχου για κάθε κυψέλη, αναφέροντας τον αριθμό των καναλιών φωνής και των καναλιών ελέγχου που είναι δυνατό να υποστηριχθούν από κάθε κυψέλη μιας συστάδας (cluster) κυψελών για τις τρεις τιμές του παράγοντα επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων του ερωτήματος (α). Ερώτημα (α) Απάντηση Άσκησης 3 Κάθε αμφίδρομο κανάλι (φωνής ή ελέγχου) απαιτεί 25 KHz σε κάθε κατεύθυνση, δηλαδή συνολικά απαιτεί: 2 x 25 KHz = 50 KHz Το διαθέσιμο εύρος ζώνης συχνοτήτων των 33 MHz μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί σε κάθε συστάδα κυψελών. Επομένως, ο συνολικός αριθμός
των καναλιών επικοινωνίας (φωνής ή ελέγχου) που είναι διαθέσιμα σε κάθε συστάδα κυψελών είναι: 33 ΜΗz / 50 KHz = 33 x 1.000 KHz / 50 KHz = 33.000 KHz / 50 KHz = 660 Όταν ο παράγοντας επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων είναι 1/Ν, τότε μια συστάδα αποτελείται από Ν κυψέλες. Άρα, ο συνολικός αριθμός των καναλιών επικοινωνίας (φωνής ή ελέγχου) που είναι διαθέσιμα σε κάθε κυψέλη είναι: 660 / 4 = 165, όταν Ν=4. 660 / 7 = 94, όταν Ν =7. 660 / 12 = 55, όταν Ν=12. Ερώτημα (β) Αφού το 1 MHz χρησιμοποιείται από τα κανάλια ελέγχου, τα κανάλια φωνής έχουν στη διάθεσή τους: 33 MHz 1 MHz = 32 MHz Το διαθέσιμο εύρος ζώνης συχνοτήτων των 32 MHz μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί σε κάθε συστάδα κυψελών για την υποστήριξη καναλιών φωνής. Επομένως, ο συνολικός αριθμός των καναλιών φωνής που είναι διαθέσιμα σε κάθε συστάδα κυψελών είναι: 32 ΜΗz / 50 KHz = 32 x 1.000 KHz / 50 KHz = 32.000 KHz / 50 KHz = 640 Όταν ο παράγοντας επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων είναι 1/Ν, τότε μια συστάδα αποτελείται από Ν κυψέλες. Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη και την απάντηση του ερωτήματος (α): Όταν Ν=4, είναι δυνατό να υποστηριχθούν από κάθε κυψέλη 640 / 4 = 160 κανάλια φωνής και 1 κανάλι ελέγχου. Όταν Ν =7, είναι δυνατό να υποστηριχθούν από 4 κυψέλες της συστάδας 640 / 7 = 91 κανάλια φωνής, από 3 κυψέλες της συστάδας 92 κανάλια φωνής και από 1 κανάλι ελέγχου σε κάθε κυψέλη της συστάδας. Όταν Ν=12, είναι δυνατό να υποστηριχθούν από 8 κυψέλες της συστάδας 640 / 12 = 53 κανάλια φωνής, από 4 κυψέλες της συστάδας 54 κανάλια φωνής και από 1 κανάλι ελέγχου σε κάθε κυψέλη της συστάδας. Άσκηση 4 Θεωρήστε ότι στην εταιρία στην οποία εργάζεσθε πρόκειται να εγκατασταθεί εταιρικό δίκτυο (intranet). Ερώτηση (α)
Αναφορικά με τις IP διευθύνσεις, ποιές παράμετροι πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από την εγκατάσταση του δικτύου; Ερώτηση (β) Θεωρήστε ότι σας έχει εκχωρηθεί το δίκτυο με διεύθυνση 192.168.10.0. (1) Ποια κλάση διευθύνσεων υποστηρίζει το συγκεκριμένο δίκτυο και γιατί; (2) Ποια είναι η διεύθυνση broadcast; (3) Πως προκύπτει; (4) Τι συμβαίνει όταν ένα υπολογιστής στείλει ένα μήνυμα στη συγκεκριμένη διεύθυνση; Ερώτηση (α) Απάντηση Άσκησης 4 H βασική παράμετρος που θα πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ο αριθμός των υπολογιστών (hosts) που θα περιλαμβάνονται στο δίκτυο. Στην περίπτωση που υπάρχει ανάγκη για ύπαρξη υποδικτύων μέσα στο εταιρικό δίκτυο, θα πρέπει να προσδιοριστεί ο μέγιστος αριθμός υποδικτύων, καθώς και ο μέγιστος αριθμός υπολογιστών (hosts) που μπορούν να υπάγονται σε κάθε υποδίκτυο Με βάση τη συγκεκριμένη απόφαση θα πρέπει να αποφασιστεί η κλάση της διεύθυνσης που θα έχει το δίκτυο (A, B ή C). Στην απόφαση για την κλάση των IP διευθύνσεων θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και το ενδεχόμενο μελλοντικής επέκτασης του δικτύου της εταιρία. Ερώτηση (β) (1) Επειδή τα τρία πρώτα bytes έχουν συγκεκριμένες τιμές, και το τελευταίο την τιμή 0 (η οποία συμβολίζει το δίκτυο) συμπεραίνουμε ότι 192.168.10.0 αναφέρεται σε ένα δίκτυο που υποστηρίζει διευθύνσεις κλάσης C. (2) Η διεύθυνση broadcast είναι η 192.168.10.255. (3) Η διεύθυνση broadcast προκύπτει θέτοντας την τιμή 1 σε όλα τα bits της διεύθυνσης IP, τα οποία αναφέρονται σε hosts. Επειδή αναφερόμαστε σε διευθύνσεις κλάσης C, το τελευταίο byte είναι αυτό που αφορά στους hosts (11111111=255). (4) Όταν ένα υπολογιστής στέλνει ένα μήνυμα στην διεύθυνση broadcast, τότε αυτό λαμβάνεται από όλους τους υπολογιστές που υπάγονται στο συγκεκριμένο δίκτυο.
Διεύθυνση υποδικτύου Πρώτος έγκυρος host Τελευταίος έγκυρος host Διεύθυνση boadcast 0 32 64 96 128 160 192 224 1 33 65 97 129 161 193 225 30 62 94 126 158 190 222 254 31 63 95 127 159 191 223 255