Transcript Telecomunicazioni
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni Esercitazioni del corso di
Telecomunicazioni
Corso di laurea in Ingegneria Gestionale
Anno Accademico 2013-2014
Ing. Alfonso Iacovazzi
(mail:
[email protected]
)
A. Iacovazzi Pagina 1
Esercitazione 1 – 04 marzo 2014
Esercizi su Sorgenti Informative
Esercizio 1
Una sorgente a ritmo binario variabile (
VBR
) emette periodicamente la stessa sequenza di dati caratterizzata dalla seguente struttura: 1 tratto informativo di durata costante uguale a 10 s ad un ritmo binario uguale a
10 kbit/s
; 2 tratto informativo di durata costante uguale a 5 s ad un ritmo binario uguale a 24
kbit/s
; 3 pausa di durata costante e uguale a
5 s;
4 tratto informativo di durata costante uguale a 6 s ad un ritmo binario uguale a
5 kbit/s;
5 pausa di durata costante e uguale a
3 s.
Si chiede di: 1.
2.
3.
Disegnare l’andamento del bit rate in funzione del tempo; Calcolare il ritmo binario medio
R m ;
Calcolare il grado di intermittenza
G
.
Esercizio 2
Una traccia di pacchetti IP si presenta come in figura. La traccia è caratterizzata da istanti di arrivo di un pacchetto (indicati con
t i
ed espressi in secondi a partire dall’istante
t 0 =0
) e lunghezze complessive
L
dei pacchetti (espresse in
byte
). Ogni pacchetto ha una intestazione di
H=40 byte
. Si chiede di: 1.
2.
Calcolare i ritmi binari di picco e medio della traccia unitamente al relativo coefficiente di attività; Indicare il numero di frammenti complessivo derivante dalla operazione di frammentazione della traccia in accordo al protocollo IP. Si supponga che lo strato sottostante a IP sia caratterizzato da Unità Informative (UI) costituite da
h=20 byte
di intestazione costante e da un campo informativo di dimensione variabile con lunghezza massima di
l=60 byte
. A. Iacovazzi Pagina 2
Esercizio 3
140 120 100 80 60 40 20 0 [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms] [50 ms]
Tempo (finestre da 50 ms); 10 finestre consecutive
Si consideri l’uscita di un codificatore per immagini video in movimento di tipo MPEG. I dati in uscita dal codificatore vengono registrati nella cosiddetta “traccia di traffico” rappresentata attraverso un vettore V di N elementi: ogni elemento riporta il numero di byte registrati in T=50ms di filmato codificato. In figura è riportato il contenuto del vettore relativo ad una finestra temporale F= 500 ms (corrispondente quindi a 10 elementi consecutivi del vettore V). Si assuma che i bit emessi nel periodo T siano uniformemente distribuiti nei 40ms.
V
={120, 40, 50, 32, 50, 20, 60, 16, 12, 20} Si chiede di:
1.
determinare il ritmo binario di picco R p e il ritmo binario medio R m (espressi in bit/s) relativi alla
2.
finestra temporale F di figura; assumendo di voler trasferire il contenuto di F attraverso una linea di capacità C=8 kbit/s determinare la dimensione della memoria di ingresso alla linea, tale per cui si evitano fenomeni di perdita.
Esercizio 4
Si assuma di registrare il flusso di pacchetti IP trasferito sulla linea di uscita da una LAN, nel caso in cui tale linea abbia una capacità di trasferimento C= 64 kbit/s. La registrazione viene memorizzata in un file con la seguente struttura: t i = istante di arrivo del pacchetto i-esimo (in millsecondi); l i = lunghezza del pacchetto i-esimo (in byte). Si chiede di: 1.
calcolare il coefficiente di attività e il ritmo binario medio del flusso la cui registrazione è riportata 2.
in tabella. ipotizzando di voler multipare cinque flussi indipendenti, aventi caratteristiche uguali a quello registrato (in termini di ritmi binari medi e coefficiente di attività), calcolare la frequenza media con cui il ritmo binario risultante dalla multiplazione dinamica di tali flussi superi il valore di 192 kbit/s. A. Iacovazzi Pagina 3
Istante di arrivo (in millisecondi)
0 10 16 19 26 34 37 44 49 55
Lunghezza del pacchetto (in byte)
20 40 20 4 60 20 4 6 6 8
A. Iacovazzi Pagina 4
Esercitazione 2 – 11 marzo 2014
Esercizi sui Modi a Pacchetto e Circuito
Esercizi 28, 29, 32 dal libro: F. Cuomo – “Esercizi di Reti di Telecomunicazioni”, Edizioni Ingegneria 2000, dicembre 2004
A. Iacovazzi Pagina 5
Esercitazione 3 – 18 marzo 2014
Esercizi su Campionamento e Quantizzazione
Esercizio 1
Si consideri un canale trasmissivo e si supponga che il segnale utile in transito abbia tre volte la potenza del segnale di rumore che gli si aggiunge. Trovare il
SNR
in
dB
. Ripetere l’esercizio se il segnale ha
7
volte la potenza del rumore.
3 n
volte la potenza del rumore.
10 k
volte la potenza del rumore.
Esercizio 2
Un sistema di trasmissione digitale utilizza un canale in banda base di larghezza di banda pari
a 16 kHz
. Se vengono inviati impulsi ideali al tasso di Nyquist e se gli impulsi possono assumere uno tra
M = 16
livelli, calcolare qual è il tasso dei bit in trasmissione.
Esercizio 3
Si consideri un segnale analogico avente una banda pari a
6 kHz
, lo si vuole codificare in forma numerica, in modo da assicurare un rapporto segnale/rumore pari a
60 dB
. Determinare la velocità di emissione
R
in bit/s (
si assuma, per la frequenza di campionamento, il valore minimo ammissibile
).
Esercizio 4
Si consideri un segnale analogico avente una banda pari a
7.5kHz
, lo si vuole codificare in forma numerica e trasmettere su un canale che consente una velocità di trasmissione di
200 kbit /s
. Determinare il rapporto segnale/rumore (espresso in
dB
) ottenibile con la quantizzazione (
si assuma, per la frequenza di campionamento, il valore minimo ammissibile
).
Esercizio 5
Si suppone di avere un sistema di trasmissione passa basso con larghezza di banda di
0.9 MHz
. Quale tasso dei bit in trasmissione è ottenibile utilizzando impulsi ad
8
livelli? Qual è la capacità di Shannon per tale canale se si riesce ad avere un
SNR
di
26 dB
? E per un
SNR
di
45 dB
? A. Iacovazzi Pagina 6
Esercizio 6
Si deve trasmettere un segnale informativo con banda pari a
15kHz
e con
ddp
uniforme mediante un sistema PCM. Si vuole che, operando al di sopra della soglia il rapporto segnale/disturbo complessivo non sia mai inferiore a
33dB
. Determinare: 1.
2.
il numero di bit di quantizzazione richiesti la velocità di trasmissione in bit/secondo A. Iacovazzi Pagina 7
Esercitazione 4 – 25 marzo 2014
Esercizi sulla Trasformata di Fourier
Esercizio 1
Si consideri il segnale ( ) ( ) e si risponda alle seguenti domande: 1.
2.
3.
rappresentare graficamente il segnale calcolare l’energia e la potenza media del segnale e discutere se
s
(
t
) è un segnale a energia finita o a potenza media finita scrivere l’espressione analitica e rappresentare graficamente i segnali
z
(
t
) =
-s
(
-t
) e
v
(
t
) =
s
(
t
+ 4).
Esercizi sui sistemi Lineari e a Tempo Invarianti
Esercizio 4
Determinare se i seguenti sistemi sono lineari, tempo invarianti, causali e stabili: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) A. Iacovazzi Pagina 8
Esercitazione 5 – 1 aprile 2014
Esercizi su modulazione numerica QAM
Esercizio 1
Si supponga di avere un sistema televisivo via cavo utilizzi un cavo coassiale capace di trasportare
100
canali, ciascuno di
6 MHz
di larghezza di banda. Si supponga di utilizzare una modulazione
QAM
. Qual è il bit rate per singolo canale se si sfrutta una costellazione di 4 punti? E di 8 punti? Si supponga che il segnale televisivo richieda
4 Mbit/s
. Quanti segnali televisivi digitali possono essere gestiti da ciascun canale, per i due casi considerati?
Esercizio 2
Si vuole trasmettere la sequenza numerica 01101110111100110011 con una bitrate R(t) =1Mbit/s, utilizzando una modulazione 16-QAM con portante f p = 900 KHz. Calcolare il valore del segnale modulato all’istante t =13µsec , ricordando che la trasmissione di un simbolo avviene solo dopo che il simbolo è stato acquisito per intero.
Esercizi su codifica a rilevazione di errore
Esercizio 3
Si consideri una sorgente binaria che voglia inviare blocchi di 7 bit e che adotti una tecnica di rilevazione d’errore a singolo bit di parità. Sia p=0.0001 la probabilità che un bit venga ricevuto in modo errato. Qual è la probabilità che sul canale si verifichi un numero di errori che non vengano rivelati a destinazione?
Esercizio 4
Si consideri un sorgente binaria che voglia inviare una stringhe di 49 bit e che adotti una tecnica di rilevazione d’errore a parità incrociata. Sia p=0.0001 la probabilità che un singolo bit venga ricevuto in modo errato. Quanti errori sul blocco è in grado di rilevare il destinatario? Indicare inoltre se e quando il ricevitore è in grado di correggere eventuali errori sul canale. A. Iacovazzi Pagina 9
Esercitazione 6 – 29 aprile 2014
Esercizi su bit stuffing e byte stuffing
Esercizio 1
Si consideri una sorgente a livello 3 che emette pacchetti di n bit che dovranno successivamente essere incapsulati in frame a livello data link. Prima dell’incapsulamento, viene effettuata l’operazione di bit stuffing per poter distinguere i dati emessi dalla sorgente dai byte delimitatori dei frame (FLAG). Si consideri che tutti i pacchetti a livello 3 hanno la stessa lunghezza, e che ciascun frame a livello 2 contiene esattamente uno ed un solo pacchetto. Se si esclude l’overhead dovuto al framing (header e trailer dei frame), qual è il numero medio di bit generati dopo il bit stuffing per ciascun frame?
Esercizio 2
Si consideri una sorgente a livello 3 che emette pacchetti di n byte che dovranno successivamente essere incapsulati in frame a livello data link. Prima dell’incapsulamento, viene effettuata l’operazione di byte stuffing per poter distinguere i dati emessi dalla sorgente dai byte delimitatori dei frame (ESC, FLAG). Si consideri che tutti i pacchetti a livello 3 hanno la stessa lunghezza, e che ciascun frame a livello 2 contiene esattamente uno ed un solo pacchetto. Se si esclude l’overhead dovuto al framing (header e trailer dei frame), qual è il numero medio di byte generati dopo il byte stuffing per ciascun frame?
Esercizi su accesso multiplo
Esercizi 40, 41 dal libro: F. Cuomo – “Esercizi di Reti di Telecomunicazioni”, Edizioni Ingegneria 2000, dicembre 2004
A. Iacovazzi Pagina 10
Riferimenti [1] F. Cuomo – “Esercizi di Reti di Telecomunicazioni”, Edizioni Ingegneria 2000, dicembre 2004 [2] A. De Rosa, M. Barni – “Esercizi Svolti di Teoria dei Segnali”, novembre 2003 [3] http://corsiadistanza.polito.it/ [4] M.G. Di Benedetto, D. Domenicali, L. De Nardis – “Comunicazioni elettriche. Esercizi e temi d’esame”, 2007 [5] A. Leon Garcia, I. Widjaja – “Communication Network”, 2001 A. Iacovazzi Pagina 11