04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

45
Ασκήσεις 5 η ΟΣΣ

description

ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5

Transcript of 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Page 1: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Ασκήσεις

5η ΟΣΣ

Page 2: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #1 Περιοχή

παρεµβολής

του Α

Β

E

F

Περιοχή

2

Α

Περιοχή

αποκωδικοποίησης

του Α

C

D

Περιοχή

παρεµβολής

του Β

Περιοχή

αποκωδικοποίησης

του Β

Page 3: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #1

� Θεωρήστε την τοπολογία ασυρμάτου δικτύου της εικόνας και τα εξής σενάρια:

1. Ο Α εκπέμπει στον Β2. Ο Α εκπέμπει στον Ε3. Ο Β και ο Α εκπέμπουν 3. Ο Β και ο Α εκπέμπουν

στον Ε4. Ο A εκπέμπει στον C και ο

B εκπέμπει στον E5. Ο A εκπέμπει στον D και ο

B εκπέμπει στον E

3

� Εξηγήστε αν σε καθένα από αυτά τα σενάρια οι παραλήπτες θα αποκωδικοποιήσουν τα πακέτα ή θα συμβεί σύγκρουση

Page 4: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #1 - Λύση

� Περιοχή αποκωδικοποίησης:

� Όποιος κόμβος ανήκει σε αυτή την περιοχή θα αποκωδικοποιήσει πακέτα του Α

� Περιοχή παρεμβολής:

� Όποιος κόμβος ανήκει σε αυτή την περιοχή δεν θα Όποιος κόμβος ανήκει σε αυτή την περιοχή δεν θα αποκωδικοποιήσει πακέτα του Α, ωστόσο ο Α μπορεί να τον παρεμβάλει

� Οι κόμβοι που βρίσκονται εκτός της περιοχής παρεμβολής δεν μπορούν να δεχθούν παρεμβολές από τον Α

4

Page 5: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #1 - Λύση

Σενάρια:1. Ο Α εκπέμπει στον Β

Το πακέτο θα αποκωδικοποιηθεί (παραληφθεί) από το Β

2. Ο Α εκπέμπει στον Ε2. Ο Α εκπέμπει στον ΕΤο πακέτο δε θα αποκωδικοποιηθεί από τον Ε

3. Ο Β και ο Α εκπέμπουν στον ΕΘα συμβεί σύγκρουση

4. Ο A εκπέμπει στον C και ο B εκπέμπει στον EΘα υπάρξει παρεμβολή (σύγκρουση) στον C και στον Ε

5. Ο A εκπέμπει στον D και ο B εκπέμπει στον EO D θα αποκωδικοποιήσει, στον Ε θα συμβεί παρεμβολή (σύγκρουση)

5

Page 6: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #2� Έστω ένα ΙΕΕΕ 802.11 δίκτυο με δύο σταθμούς Α και Β.

Περιγράψτε (και σχηματικά) ένα σενάριο στο οποίο μετά από μια επιτυχημένη μετάδοση του Α, οι δύο σταθμοί προσπαθούν να μεταδώσουν ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα να συμβεί σύγκρουση.

� Η σύγκρουση θα επαναληφθεί και στην επόμενη � Η σύγκρουση θα επαναληφθεί και στην επόμενη απόπειρα των σταθμών να μεταδώσουν

� Τα ελάχιστα και μέγιστα παράθυρα σύγκρουσης (collision windows) είναι CWmin=32 και CWmax=1024θυρίδες, αντίστοιχα

� Ποια η πιθανότητα να συμβεί η αρχική σύγκρουση;

� Ποια η πιθανότητα να μην επιλυθεί η σύγκρουση μετά τον 1ο γύρο της διαδικασίας επίλυσής της;

6

Page 7: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #2 - Λύση

� H πρώτη σύγκρουση συμβαίνει επειδή οι δύο σταθμοί επιλέγουν τον ίδιο αριθμό (ο αριθμός του slot κατά το οποίο θα στείλουν το RTS πακέτο) μεταξύ των ακεραίων αριθμών [0, 31] του παραθύρου σύγκρουσης

� Για παράδειγμα επιλέγουν και οι δύο τον αριθμό ‘20’

� Μετά την πρώτη σύγκρουση, το παράθυρο σύγκρουσης διπλασιάζεται (=64).

� Άρα, η δεύτερη σύγκρουση συμβαίνει επειδή οι δύο σταθμοί επιλέγουν τον ίδιο αριθμό μεταξύ των ακεραίων αριθμών [0, 63]

� Για παράδειγμα επιλέγουν και οι δύο τον αριθμό ‘34’

7

Page 8: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #2 - Λύση

� Πιθανότητα να συμβεί η αρχική σύγκρουση: P1=1/32

� Πιθανότητα επανάληψης της σύγκρουσης: P2 = (1/32).(1/64)

8

DATA ACKSIF

S

DIF

S

Αναβολή μετάδοσης

Οπισθοδρόμηση (backoff)

RTS

RTS

ΕIF

IFS

RTS CTSSIF

S

SIF

S

DATARTS

RTS

ΕIF

IFS

Page 9: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #3

� Ποιοι κατά τη γνώμη σας πρέπει να είναι οι βασικοί σχεδιαστικοί στόχοι ενός πρωτοκόλλου σχηματισμού scatternets;

� Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται δύο εναλλακτικοί τρόποι σχηματισμού scatternets. Σε ποια σενάρια θα ήταν καταλληλότερος ο ένας και σε ποια ο άλλος;ήταν καταλληλότερος ο ένας και σε ποια ο άλλος;

9

a

b

e

d

c

fP1

P2a

b

e

d

c

fP3

Κίτρινο: master, πράσινο: bridge, κόκκινο: slave

Page 10: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #3 - ΑπάντησηΒασικοί σχεδιαστικοί στόχοι ενός πρωτοκόλλου σχηματισμού

scatternets:

� Ελαχιστοποίηση χρόνου σχηματισμού scatternet

� Ελαχιστοποίηση όγκου μεταδιδόμενων δεδομένων ελέγχου (control data)

� Ελαχιστοποίηση αριθμού βημάτων (hops) που απαιτούνται για την επικοινωνία μεταξύ συσκευών (μικρότεροι χρόνοι για την επικοινωνία μεταξύ συσκευών (μικρότεροι χρόνοι απόκρισης και μικρότερη κατανάλωση ενέργειας)

� Ελαχιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας (οι ρόλοι του master και bridge είναι πιο ενεργοβόροι από του slave)

� Ελαχιστοποίηση του αριθμού των piconets (γρηγορότερη δρομολόγηση)

� Ελαχιστοποίηση αριθμού ρόλων που αποδίδονται στους κόμβους (ελαττώνεται η πολυπλοκότητα)

� Μεγιστοποίηση της ρυθμαπόδοσης 10

Page 11: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #3 - Απάντηση

� Πρώτη λύση:

� Όταν υπάρχουν πολλά διαφορετικά ζεύγη ταυτόχρονα επικοινωνούντων κόμβων (άρα ανάγκη διαφορετικών καναλιών - frequency hop patterns)

� Όταν δεν προκύπτει συχνά ανάγκη επικοινωνίας μεταξύ κόμβων του P1 με κόμβους του P2

a

b

e

d

c

fP1

P2

κόμβων του P1 με κόμβους του P2

� Ο κόμβος f είναι οριακά εντός της εμβέλειας του c ή κινείται συχνά εκτός εμβέλειας του c

� Δεύτερη λύση:

� Εφόσον δεν ισχύουν τα παραπάνω, τότε η δεύτερη λύση είναι προτιμότερη (λιγότερα piconets, δρομολόγηση σε λιγότερα hops, μικρότερος αριθμός ρόλων, μόνο ένας master αντί 2 masters & 1 bridge) 11

a

b

e

d

c

fP3

Page 12: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4� Δείξτε βήμα-προς-βήμα τη διαδικασία ανακάλυψης

διαδρομών στο παρακάτω ασύρματο adhoc δίκτυο (από τον κόμβο S προς τον D χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο δρομολόγησης DSR

B

S E

F

Z

Y

12

B

A

H

J

D

C

G

I

K

Αναπαριστά έναν κόµβο που έχει λάβει ένα RREQ από τον S για τον D

Οι ακµές (γραµµές) µεταξύ κόµβων δηλώνουν ότι ο ένας βρίσκεται εντός

της περιοχής αποκωδικοποίησης του άλλου

M

N

L

Page 13: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4

� Σκεφτείτε με ποιο τρόπο μπορεί το DSR να αντιμετωπίσει:

� Την υπερβολική επιβάρυνση του δικτύου από την επανεκπομπή του ίδιου RREQ από πολλούς διαδοχικούς κόμβους του δικτύου

Τη δημιουργία βρόγχων, την επανεκπομπή δηλαδή του � Τη δημιουργία βρόγχων, την επανεκπομπή δηλαδή του ίδιου RREQ από τον ίδιο κόμβο

� Αναφέρατε ένα σοβαρό μειονέκτημα του DSR και μια απλή τεχνική για την αντιμετώπισή του

13

Page 14: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

YΠανεκποµπή (broadcast)

M L

[S]

14

A

H

J

D

C

G

I

K

Αναπαριστά µετάδοση ενός RREQ

M

N

L

[X,Y] Αναπαριστά µια εγγραφή της διαδροµής που αποθηκεύεται σε ένα RREQ

Page 15: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

Y

M L

[S,E]

[S,B]

15

A

H

J

D

C

G

I

K

• Ο κόµβος H λαµβάνει πακέτο RREQ από δύο γείτονες:

πιθανότητα σύγκρουσης

M

N

L

[S,C]

Page 16: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

Y

M L

[S,E,F]

[S,B,A]

16

A

H

J

D

C

G

I

K

• Ο C λαµβάνει RREQ από τους G και H, αλλά δεν το προωθεί ξανά,

καθώς το έχει ήδη προωθήσει

M

N

L

[S,C,G]

[S,B,A]

[S,B,H]

Page 17: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

Y

M L

[S,E,F,J]

17

A

H

J

D

C

G

I

K

M

Οι J και K πανεκπέµπουν RREQ προς τον D

Οι µεταδόσεις τους ενδέχεται να συγκρουστούν στον D

N

L

[S,C,G,K]

[S,B,H,I]

Page 18: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

Y

M L

[S,E,F,J,M]

18

A

H

J

D

C

G

I

K

Ο D δεν προωθεί το RREQ καθώς είναι ο τελικός αποδέκτης του

M

N

L

Page 19: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση

B

S E

F

C

Z

Y

M L

RREP [S,E,F,J,D]

19

A

H

J

D

C

G

I

K

M

N

L

Αναπαριστά το RREP µήνυµα ελέγχου

Page 20: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #4 - Απάντηση� Τρόπος αντιμετώπισης υπερβολικής επιβάρυνσης του

δικτύου από την επανεκπομπή του ίδιου RREQ από πολλούς διαδοχικούς κόμβους του δικτύου:� Η διαδοχική –χωρίς όρους- εκπομπή ενός RREQ θα οδηγούσε

σύντομα σε πλημύρα (flooding) του δικτύου (δείτε slide 18).

� Μια απλή τεχνική θα ήταν η χρήση ενός TTL πεδίου στο RREQ πακέτοπακέτο

� Τρόπος αντιμετώπισης δημιουργίας βρόγχων (loops), της επανεκπομπής δηλαδή του ίδιου RREQ από τον ίδιο κόμβο:� Nα περιλαμβάνεται ένα sequence number (SN) σε κάθε πακέτο,

ώστε κανένας κόμβος να μην προωθεί ένα RREQ με SN που έχει ήδη προωθήσει στο παρελθόν

� Ο κόμβος να εξετάζει κατά πόσο περιλαμβάνεται στη διαδρομή που έχει ακολουθήσει το πακέτο. Αν αυτό συμβαίνει τότε έχει δημιουργηθεί βρόγχος και το απορρίπτει 20

Page 21: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Μειονέκτημα & βελτίωση του DSR

�Μειονέκτηµα του DSR

� Στο παράδειγµα που προηγήθηκε, από το RREP [S,E,F,J,D]

ο F ανακάλυψε τη διαδροµή [F,J,D] προς τον D και [F,E,S]

προς τον S

� Αν µελλοντικά ο F θελήσει να επικοινωνήσει µε τον D, η

διαδικασία θα ξεκινήσει εξαρχής δηµιουργώντας χωρίς λόγο διαδικασία θα ξεκινήσει εξαρχής δηµιουργώντας χωρίς λόγο

κίνηση στο δίκτυο

� Λύση: κάθε κόµβος αποθηκεύει προσωρινά (caches)

κάθε νέα διαδροµή που µαθαίνει µε οποιοδήποτε

τρόπο και τη χρησιµοποιεί όταν µελλοντικά του

χρειαστεί

21

Page 22: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #5

� Είναι γνωστό πως η κρισιμότερη πρόκληση σε ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων είναι ο περιορισμός της ενεργειακής κατανάλωσης ώστε να επιμηκυνθεί ο χρόνος ζωής των κόμβων και κατά συνέπεια του δικτύου

Αναφέρετε με ποιους τρόπους / μηχανισμούς � Αναφέρετε με ποιους τρόπους / μηχανισμούς μπορεί να εξασφαλισθεί η χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση στους κόμβους-αισθητήρες

22

Page 23: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #5 - Απάντηση

� Βελτιστοποίηση σχεδιασμού υλικού (hardware)

� Χρησιμοποίηση ενεργειακά αποδοτικών μηχανισμών διαμόρφωσης (modulation) στο φυσικό επίπεδο

� MAC πρωτόκολλα χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης (π.χ. ZigBee, S-MAC)

� Αλγόριθμοι δρομολόγησης με επίγνωση ενεργειακής κατανάλωσης (energy-aware routing)(energy-aware routing)

� Π.χ. προτίμηση σε μονοπάτια που εξασφαλίζουν λιγότερη συνολική ή πιο ισορροπημένη ενεργειακή κατανάλωση έναντι συντομότερης διαδρομής)

� Προτίμηση σε μεταδόσεις πολλαπλών βημάτων (multi-hop) έναντι λιγότερων και απομακρυσμένων μεταδόσεων

� Μείωση όγκου διακινούμενης πληροφορίας

� Τοπική επεξεργασία δεδομένων (processing/filtering)

� Κατανεμημένος υπολογισμός για περαιτέρω μείωση του όγκου (συγχώνευση) δεδομένων μέσω αφαίρεσης χωρο-χρονικού πλεονασμού (spatial-temporal redundancy)

23

Page 24: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #6

� Θεωρήστε μια υπεραγορά (supermarket) στην οποία χρησιμοποιούνται «έξυπνα καλάθια» στα οποία είναι τοποθετημένα tablet PCs με ενσωματωμένο RFID αναγνώστη.

� Ο αναγνώστης αναγνωρίζει τα προϊόντα που τοποθετούνται στο καλάθι, θεωρούμε δηλαδή ότι κάθε τοποθετούνται στο καλάθι, θεωρούμε δηλαδή ότι κάθε προϊόν φέρει RFID ετικέτα (tag).

� Αναφέρετε 4 υπηρεσίες που θα μπορούσαν να προσφέρονται στη διοίκηση του supermarket (όχιστους καταναλωτές) αξιοποιώντας την πληροφορία που συλλέγουν τα έξυπνα καλάθια.

Page 25: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #6 - Λύση� Πληροφόρηση για την κατανομή άφιξης πελατών ανά

ημέρα και ώρα της ημέρας ώστε να προγραμματιστούν οι βάρδιες του προσωπικού (περισσότερο προσωπικό σε μέρες/ώρες αιχμής)

� Αυτόματη εξαγωγή λίστας προϊόντων και συνολικού οφειλόμενου ποσού για κάθε πελάτη ώστε μην απαιτείται χειρονακτική διαδικασία έκδοσης λογαριασμού (αυτόματο χειρονακτική διαδικασία έκδοσης λογαριασμού (αυτόματο check-out)

� Εξαγωγή προτιμήσεων χρηστών, προσδιορισμός ομάδων συσχετιζόμενων προϊόντων που αγοράζονται (π.χ. εξαγωγή συμπεράσματος ότι «όσοι αγοράζουν μπύρες, συνήθως αγοράζουν και ξηρούς καρπούς») και προσδιορισμός συχνών διαδρομών πελατών στους διαδρόμους, ώστε να βελτιστοποιηθεί η τοποθέτηση προϊόντων στα ράφια με στόχο την αύξηση της κατανάλωσης.

25

Page 26: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #6 - Λύση� Εύκολη εξαγωγή στατιστικών αποτελεσμάτων που θα

καταδεικνύουν την επίδραση και επιτυχία κάποιας πολιτικής προώθησης/marketing ως προς την κατανάλωση συγκεκριμένων προϊόντων.

� Αυτόματη ενημέρωση της αποθήκης για συγκεκριμένα προϊόντα που έχουν εξαντληθεί στο ράφι (ώστε να προϊόντα που έχουν εξαντληθεί στο ράφι (ώστε να συμπληρώνονται τα ράφια με μικρότερη καθυστέρηση), πιθανόν και αυτόματη παραγγελία προϊόντων που δεν υπάρχουν σε stock στον προμηθευτή.

26

Page 27: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #7

� Περιγράψτε ένα Σύστημα Διάχυτου Υπολογισμού για τον εντοπισμό της γεωγραφικής θέσης ενός ανθρώπου ή αντικειμένου.

� Σε ποιες περιπτώσεις μπορεί ένα τέτοιο σύστημα να είναι χρήσιμο;

� Τι υπηρεσίες θα μπορούσε να παρέχει και ποιες τεχνολογικές υποδομές θα ήταν απαραίτητες για να τις υλοποιήσει;

27

Page 28: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #7 - Απάντηση

� Χρησιμότητα

� Εντοπισμός αυτοκινήτου/αντικειμένων σε περίπτωση κλοπής

� Εντοπισμός μικρών παιδιών, ηλικιωμένων ατόμων που έχουν χαθεί

………..� ………..

28

Page 29: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #7 - Απάντηση� Υπηρεσίες

� Ενημερώνει για την τρέχουσα θέση του ατόμου/αντικειμένου

� Ορισμός περιμέτρου μέσα στην οποία μπορεί να κινείται ελεύθερα (π.χ. σπίτι, γειτονιά) και παραγωγή συναγερμού (alert) όταν αυτή παραβιασθεί. (alert) όταν αυτή παραβιασθεί.

� Αυτόματη αποστολή ενημερώσεων για τη γεωγραφική θέση του ατόμου/αντικειμένου

� Παραγωγή και αποστολή συναγερμού σε περιόδους παρατεταμένης ακινησίας (κλοπή, πρόβλημα υγείας;)

� Χρήση ενσωματωμένου μικροφώνου για καταγραφή συνομιλιών στο περιβάλλον του παρακολουθούμενου και αποστολή αυτών.

� Απευθείας ειδοποίηση υπηρεσιών security / αστυνομίας.

Page 30: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #7 - Απάντηση

� Τεχνολογικές υποδομές

� Η συσκευή θα πρέπει να είναι μικρή και φορητή (π.χ. σε μέγεθος ρολογιού)

� Ενσωματωμένο μικρόφωνο

� GPS δέκτης

� GSM/3G πομποδέκτης με έγκυρη κάρτα SIM για επικοινωνία πάνω από το κυψεολοειδές δίκτυο κινητής τηλεφωνίας.

� Ενσωματωμένος αισθητήρας κίνησης (επιτάχυνσης και προσανατολισμού

� Παροχή ενέργειας με όσο το δυνατό μεγαλύτερη ενεργειακή αυτονομία.

30

Page 31: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8� Θεωρήστε τις παρακάτω παραλλαγές του μοντέλου πελάτη-

εξυπηρετητή.

� Εξηγήστε με συντομία την οργάνωση της κάθε μιας και δώστε ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα εφαρμογής για κάθε σχήμα.

Page 32: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8� Σε ποια από τις παραλλαγές αυτές θα εντάσσατε τις

παρακάτω εφαρμογές;

- Online banking

- Flash-based παιχνίδι tetris το οποίο ενημερώνει μια καθολική λίστα με high scores

- Web φόρμα της οποίας τα δεδομένα όταν υποβάλλονται πρώτα ελέγχονται για την εγκυρότητά τους και εν συνεχεία πρώτα ελέγχονται για την εγκυρότητά τους και εν συνεχεία αποθηκεύονται σε έναν εξυπηρετητή

- Car navigator που προτείνει διαδρομές βάσει online traffic data

- Εφαρμογή κινητού τουριστικού ξεναγού με δυνατότητα αυτόνομης (standalone) λειτουργίας που μπορεί να προτείνει το επόμενο αξιοθέατο που θα μπορούσες να επισκεφτείς βάσει της τρέχουσας ώρας και των ωραρίου λειτουργίας των χώρων επίσκεψης

Page 33: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση� Σχήμα 1: Αρχιτεκτονική κατανεμημένης

παρουσίασης (distributed presentation architecture)

� Εντάσσεται στον ευρύτερο χώρο των thin client τεχνολογιών (βλ. σελ. 56 του Coulouris et al).Coulouris et al).

� Ένα τμήμα του επιπέδου παρουσίασης εκτελείται στον πελάτη, ενώ το υπόλοιπο τμήμα της παρουσίασης καθώς και εξ’ ολοκλήρου η εφαρμογή και τα δεδομένα βρίσκονται στον εξυπηρετητή.

� Παράδειγμα: Χ-11 Window System των Unix συστημάτων, Remote Desktop Protocol της Microsoft

33

Page 34: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση� Σχήμα 2: αρχιτεκτονική

απομακρυσμένης παρουσίασης (remote presentation architecture)

� το επίπεδο της παρουσίασης διεκπεραιώνεται αποκλειστικά στην πλευρά του πελάτη

� εντάσσεται στον χώρο των thin client� εντάσσεται στον χώρο των thin clientτεχνολογιών

� Παράδειγμα: on-line transaction συστήματα, Web εφαρμογές όπου οι πελάτες είναι Web browsers

34

Page 35: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση� Σχήμα 3: αρχιτεκτονική

κατανεμημένης λειτουργίας (distributed function architecture)

� κατανομή της επιχειρησιακής λογικής (application logic) μεταξύ του πελάτη και του μεταξύ του πελάτη και του εξυπηρετητή. Συνήθως στην πλευρά του πελάτη τοποθετείται επιχειρησιακή λογική σχετική με την παρουσίαση (π.χ. έλεγχος στοιχείων σε μια φόρμα)

� Παράδειγμα: Java applets

35

Page 36: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση� Σχήμα 4: αρχιτεκτονική απομακρυσμένων

δεδομένων (remote data architecture)

� O πελάτης χαρακτηρίζεται ως fat-client και συνήθως

τρέχει σε ένα σύγχρονο PC

� Όλη η επιχειρησιακή λογική και η παρουσίαση τρέχουν

στον πελάτη και όλα τα δεδομένα αποθηκεύονται στον

εξυπηρετητή.εξυπηρετητή.

� Παράδειγμα: Προϊόντα σχεσιακών ΣΔΒΔ (DB2, Oracle,

Informix, κ.α.) με εφαρμογές client/server που παρέχουν

ένα στρώμα λογισμικού στην πλευρά του πελάτη για την

επικοινωνία με τον εξυπηρετητή του ΣΔΒΔ. Σύστημα

Υποστήριξης Αποφάσεων (Decision Support System) όπου

ο εξυπηρετητής κυρίως παρέχει τα δεδομένα, ενώ οι

αλγόριθμοι για την λήψη των αποφάσεων εκτελούνται στον

πελάτη.36

Page 37: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση� Σχήμα 5: αρχιτεκτονική

κατανεμημένων δεδομένων (distributed data architecture)

� περίπτωση fat-client με ενδιάμεση μνήμη (cache) για καλύτερη απόκριση του συστήματος

Παράδειγμα: Σύγχρονα � Παράδειγμα: Σύγχρονα κατανεμημένα συστήματα αρχείων δικτύου (π.χ. NFS) και κατανεμημένων ΣΔΒΔ

37

Page 38: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #8 – Απάντηση

Online banking

Flash-based παιχνίδι tetris το οποίο ενηµερώνει µιακαθολική λίστα µε high scores

Web φόρµα της οποίας τα δεδοµένα όταν υποβάλλονται πρώτα ελέγχονται για την εγκυρότητά τους και εν συνεχεία αποθηκεύονται σε έναν εξυπηρετητή

Car navigator που προτείνει διαδροµές βάσει online traffic data

Εφαρµογή κινητού τουριστικού ξεναγού µε δυνατότητα αυτόνοµης (standalone) λειτουργίας

38

Page 39: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #9� Υποθέστε ότι μια συσκευή μπορεί να εκτελέσει 3 εκατομμύρια

οδηγίες (instructions) για το ίδιο ποσό ενέργειας (3J) που χρησιμοποιείται για την ασύρματη μετάδοση ή λήψη 1Kbit δεδομένων σε μια απόσταση 100m. Η συσκευή έχει την επιλογή να μεταβιβάσει (μεταδώσει) ένα πρόγραμμα 100 Kbyte σε έναν διακομιστή που βρίσκεται 100m μακριά, το οποίο όταν «τρέξει» θα εκτελέσει 60 δισεκατομμύρια οδηγίες οποίο όταν «τρέξει» θα εκτελέσει 60 δισεκατομμύρια οδηγίες και θα ανταλλάξει 10.000 μηνύματα του 1Kbit με τη συσκευή.

� Αν υποθέσουμε πως λαμβάνεται υπόψη μόνο η ενέργεια, πρέπει η συσκευή να μεταβιβάσει τον κώδικα ή συμφέρει να τον εκτελέσει η ίδια;

� Υποθέστε ότι στην περίπτωση της μεταβίβασης, η συσκευή δε θα χρειαστεί να εκτελέσει καμία οδηγία η ίδια.

� Αιτιολογήστε αριθμητικά την απάντησή σας.39

Page 40: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #9

� Ποιος άλλος παράγοντας απόδοσης (πέραν της ενέργειας) θα συνηγορούσε υπέρ της προσέγγισης της μεταβίβασης του υπολογισμού στον εξυπηρετητή; Περιγράψτε μια απλή μέθοδο που θα μπορούσε να εφαρμοστεί για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης αυτής της προσέγγισης (μεταβίβασης του υπολογισμού).αυτής της προσέγγισης (μεταβίβασης του υπολογισμού).

40

Page 41: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #9 - Απάντηση

� Εφόσον η συσκευή εκτελέσει η ίδια το πρόγραμμα θα καταναλώσει:

� (60,000/3) x 3 = 60,000 J

� Στην περίπτωση της μεταβίβασης, θα απαιτηθούν (100 x 8) x 3 = 2400 J για τη μετάδοση του κώδικα και 10,000 x 3 = 30,000 J για την ανταλλαγή των 10,000 x 3 = 30,000 J για την ανταλλαγή των μηνυμάτων. Δηλαδή, θα απαιτηθούν συνολικά 32,400 J

� Συνεπώς, η μεταβίβαση κρίνεται ενεργειακά πιο συμφέρουσα.

41

Page 42: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #9 - Απάντηση

� Ένας άλλος παράγοντας απόδοσης (πέραν της ενέργειας) που θα συνηγορούσε υπέρ της προσέγγισης της μεταβίβασης του υπολογισμού στον εξυπηρετητή είναι η ταχύτητα απόκρισης (responsiveness) της συσκευής.

� Υπό την προϋπόθεση βέβαια πως ο διακομιστής είναι � Υπό την προϋπόθεση βέβαια πως ο διακομιστής είναι αρκετά πιο ισχυρός (δηλ. μπορεί να εκτελέσει πολύ περισσότερες οδηγίες στη μονάδα του χρόνου) και ότι ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάδοση του κώδικα και των μηνυμάτων (εξαρτάται από το εύρος ζώνης του καναλιού) και για την εκτέλεση του κώδικα στον εξυπηρετητή θα είναι αθροιστικά μικρότερος από το χρόνο εκτέλεσης του κώδικα στη συσκευή.

42

Page 43: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #9 - Απάντηση

� Η απόδοση της προσέγγισης της μεταβίβασης θα βελτιώνονταν εφόσον η συσκευή δε μετέδιδε των κώδικα αλλά μία URL ενός άλλου μηχανήματος από την οποία ο εξυπηρετητής θα μπορούσε να μεταφορτώσει τον κώδικα.

� Έτσι θα αποφεύγονταν η ενεργειακή κατανάλωση που � Έτσι θα αποφεύγονταν η ενεργειακή κατανάλωση που σχετίζεται με τη μετάδοση του κώδικα.

43

Page 44: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #10

� Ένα σύστημα μετάδοσης ψηφιακής πληροφορίας έχει διαθέσιμο κανάλι εύρους ζώνης 10 KHz για τη μετάδοση των δεδομένων. Εάν κάθε μεταδιδόμενο σύμβολο μεταφέρει 4 bits πληροφορίας, τότε:

� (α) Ποιος είναι ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων που μπορεί να επιτευχθεί απουσία θορύβου στο κανάλι;μπορεί να επιτευχθεί απουσία θορύβου στο κανάλι;

� (β) Ποιος ο ελάχιστος λόγος ισχύος του σήματος προς ισχύ θορύβου στο δέκτη (S/R ratio) που απαιτείται ώστε να μπορεί να μεταδοθεί η παραγόμενη πληροφορία πάνω από το δοθέν κανάλι με το ρυθμό που υπολογίστηκε παραπάνω; Θεωρούμε την παρουσία λευκού θορύβου.

44

Page 45: 04 - ΣΔΥ50 - ΟΣΣ5 - Ασκήσεις - 2015-2016

Άσκηση #10 - Απάντηση

� (α) Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων R δίνεται από το νόμο του Nyquist: R=2Wlog2Μ, όπου M ο αριθμός των πιθανών συμβόλων.

� Εφόσον κάθε μεταδιδόμενο σύμβολο μεταφέρει 4 bits, τότε log2Μ=4, οπότε R=2*10*4=80 Kbps.2

� (β) Σύμφωνα με το νόμο του Shannon, η χωρητικότητα C ενθόρυβου καναλιού δίνεται από τη σχέση C=Wlog2(1+S/N). Για να μπορεί να μεταδοθεί η παραγόμενη πληροφορία πάνω από το δοθέν κανάλι θα πρέπει C=R=Wlog2(1+S/N) => log2(1+S/N)=R/W=8 =>1+S/N=256 => S/N=255 (24,06 dB).

45