S Laskuharjoitus 2: Ratkaisuhahmotelmia

Samankaltaiset tiedostot
S Laskuharjoitus 3: Ratkaisuhahmotelmia

Televerkon synkronointi

Demonstraatiot Luento

Kohdassa on käytetty eksponentiaalijakauman kertymäfunktiota (P(t > T τ ) = 1 P(t T τ ). λe λτ e λ(t τ) e 3λT dτ.

MS-A0004/MS-A0006 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 6 / vko 42

Littlen tulos. Littlen lause sanoo. N = λ T. Lause on hyvin käyttökelpoinen yleisyytensä vuoksi

Laskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia

Harjoitus 5 -- Ratkaisut

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

f(x 1, x 2 ) = x x 1 k 1 k 2 k 1, k 2 x 2 1, 0 1 f(1, 1)h 1 = h = h 2 1, 1 12 f(1, 1)h 1 h 2

Estojärjestelmä (loss system, menetysjärjestelmä)

Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

Kyselytutkimus opiskelijoiden ajankäytöstä tietojenkäsittelyteorian peruskurssilla

T Luonnollisen kielen tilastollinen käsittely Vastaukset 3, ti , 8:30-10:00 Kollokaatiot, Versio 1.1

4.2 Sulkuyhtälöt ja joustavuus

Laskuharjoitus 5. Mitkä ovat kuvan 1 kanavien kapasiteetit? Kuva 1: Kaksi kanavaa. p/(1 p) ) bittiä lähetystä kohti. Voidaan

D ( ) E( ) E( ) 2.917

Markov-ketjut pitkällä aikavälillä

Ratkaisuehdotukset LH 10 / vko 48

Jatkuva-aikaisten Markov-prosessien aikakehitys

y + 4y = 0 (1) λ = 0

3. laskuharjoituskierros, vko 6, ratkaisut

MATEMATIIKKA. Matematiikkaa pintakäsittelijöille. Ongelmanratkaisu. Isto Jokinen 2017

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I, HY Kurssikoe Ratkaisuehdotus. 1. (35 pistettä)

T Luonnollisten kielten tilastollinen käsittely

Seuraavassa taulukossa on annettu mittojen määritelmät ja sijoitettu luvut. = 40% = 67% 6 = 0.06% = 99.92% 6+2 = 0.

D B. Levykön rakenne. pyöriviä levyjä ura. lohko. Hakuvarsi. sektori. luku-/kirjoituspää

Vikasietoisuus ja luotettavuus

Matematiikan peruskurssi 2

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

(c) Kuinka suuri suhteellinen virhe painehäviön laskennassa tehdään, jos virtaus oletetaan laminaariksi?

1 p p P (X 0 = 0) P (X 0 = 1) =

Tehtäväsarja I Tehtävät 1-5 perustuvat monisteen kappaleisiin ja tehtävä 6 kappaleeseen 2.8.

4.1. Olkoon X mielivaltainen positiivinen satunnaismuuttuja, jonka odotusarvo on

Matematiikan tukikurssi

5/11 6/11 Vaihe 1. 6/10 4/10 6/10 4/10 Vaihe 2. 5/11 6/11 4/11 7/11 6/11 5/11 5/11 6/11 Vaihe 3

Tiedonvälitystekniikka 1-3 ov. Kurssin sisältö ja tavoite

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Liikenneteoriaa (vasta-alkajille)

2.3 Virheitä muunnosten käytössä

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

A-osio. Ei laskinta! Laske kaikki tehtävät. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan tunti aikaa.

KANSANTALOUSTIETEEN PÄÄSYKOE MALLIVASTAUKSET

1 Tieteellinen esitystapa, yksiköt ja dimensiot

Harjoitus 7. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

x 7 3 4x x 7 4x 3 ( 7 4)x 3 : ( 7 4), 7 4 1,35 < ln x + 1 = ln ln u 2 3u 4 = 0 (u 4)(u + 1) = 0 ei ratkaisua

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotuksia Tehtäväsarja I

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Markov-kustannusmallit ja kulkuajat

58131 Tietorakenteet (kevät 2009) Harjoitus 6, ratkaisuja (Antti Laaksonen)

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Estynyt puheluyritys menetetään ei johda uusintayritykseen alkaa uusi miettimisaika: aika seuraavaan yritykseen Exp(γ) pitoaika X Exp(µ)

MAT Todennäköisyyslaskenta Tentti / Kimmo Vattulainen

AMMATTIKORKEAKOULUJEN LUONNONVARA-ALAN VALINTAKOE

Sijoitusmenetelmä Yhtälöpari

Paikannuksen matematiikka MAT

Kevään 2011 pitkän matematiikan ylioppilastehtävien ratkaisut Mathematicalla Simo K. Kivelä /

3D-kuva A B C D E Kuvanto edestä Kuvanto sivulta Kuvanto päältä. Nimi Sotun loppuosa - Monimuotokoulutuksen soveltavat tehtävät 20 p. Tehtävä 1 3p.

Rationaalilauseke ja -funktio

Liikenneongelmien aikaskaalahierarkia

Sarjat ja integraalit, kevät 2014

Ajankäyttötutkimuksen satoa eli miten saan ystäviä, menestystä ja hyvän arvosanan tietojenkäsittelyteorian perusteista

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

Paikantavan turvapuhelimen käyttöohje

Yhtälöryhmät 1/6 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Poisson-prosessien ominaisuuksia ja esimerkkilaskuja

Malliratkaisut Demot

Jatkuva-aikaisia Markov-prosesseja

Kompleksiluvut., 15. kesäkuuta /57

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

¼ ¼ joten tulokset ovat muuttuneet ja nimenomaan huontontuneet eivätkä tulleet paremmiksi.

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

Ristitulolle saadaan toinen muistisääntö determinantin avulla. Vektoreiden v ja w ristitulo saadaan laskemalla determinantti

Vikasietoisuus ja luotettavuus

DEE Sähkötekniikan perusteet

A B = (1, q, q 2 ) (2, 0, 2) = 2 2q q 2 = 0 q 2 = 1 q = ±1 A(±1) = (1, ±1, 1) A(1) A( 1) = (1, 1, 1) (1, 1, 1) = A( 1) A(1) A( 1) = 1

Liite 2: Verkot ja todennäköisyyslaskenta. Todennäköisyyslaskenta ja puudiagrammit

MAT Todennäköisyyslaskenta Tentti / Kimmo Vattulainen

1.2 Yhtälön avulla ratkaistavat probleemat

Moraalinen uhkapeli: laajennuksia ja sovelluksia

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

Kynä-paperi -harjoitukset. Taina Lehtinen Taina I Lehtinen Helsingin yliopisto

13. Ratkaisu. Kirjoitetaan tehtävän DY hieman eri muodossa: = 1 + y x + ( y ) 2 (y )

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku a) Merkintä f (5) tarkoittaa lukua, jonka funktio tuottaa, kun siihen syötetään luku 5.

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

x 4 e 2x dx Γ(r) = x r 1 e x dx (1)

Henkilökunta - harjoitukset. Teletekniikan perusteet S-2000 S Kurssin tavoite. Aloitusluennon sisältö. Henkilökunta- luennot

Malliratkaisut Demot

4. laskuharjoituskierros, vko 7, ratkaisut

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

JAKSO 2 KANTA JA KOORDINAATIT

Sovellettu todennäköisyslasku

Tekijä Pitkä matematiikka

ELEC-C5210 Satunnaisprosessit tietoliikenteessä

Transkriptio:

S-38.118 Laskuharjoitus 2: Ratkaisuhahmotelmia Mika Ilvesmäki lynx@tct.hut.fi 1st December 2000 Abstract Tässä dokumentissä esitellään enemmän tai vähemmän taydellisesti ratkaisuja syksyn 2000 teletekniikan perusteiden laskuharjoitusten kotitehtäviin. Täydellisiä ratkaisuja en kaikissa kohdissa esitä, jotta opiskelijan täytyisi vähintäänkin nähdä numeroarvon laskemisen tai välivaiheen johtamisen vaiva. Jos siinä sivussa tulee mietittyä laskua ja laskun taustalla olevia reaalimaailman ongelmia sekä matemaattisten mallien rajoittuneisuutta ja toisaalta käyttökelpoisuutta niin hyvä. Ellei, niin ainakaan tentissä eitämän dokumentin ratkaisuja esittämällä (=kopioimalla) saa täysiä pisteitäsikälimikäli jokin tässäesitetyistä tehtävistä koskaan löytää tiensä tenttiin. 1

1 Puhelinvaihteen mitoitus Puhelinkeskuksen ISDN-vaihteessa on x kappaletta laiteohjaimen esiprosessoreita. Niihin tulee kuhunkin 30 kappaletta puhekanavia ja yksi merkinantokanava. Kaikkien kanavien liikenne on mitoitettu 0,2 Erl tasolle. Kuinka monta esiprosessoria ISDN-vaihteen ohjaimeen voi laittaa, kun ohjaimen teho on 200 000 BHCA ja kuormitus halutaan 50% tasolle tästä? Ohjaimen esiprosessori eli ma-pää te ajaa LAPD/LAPB-protokollaa 64 kbit/s aikavälillä, kanavilla on käytössä PCM-koodaus (taajuuskaista 64 kbit/s), yhden puhelun kesto on keskimäärin 30 s ja puhelun merkinanto vie yhteensä (setup + call - proc + alarm + connect + disconnect + release + release-comp sekä LAPD/LAPB-protokollan overhead)(64+64)*7 bittiä = 896 bittiä. 1.1 Ratkaisuhahmotelma Aivan aluksi kannattaa huomata, että demo-osuuteen oli päässyt virhe, jossa 1 BHCA väitettiin olevan sama kuin 3600 puhelua sekunnissa. Näin ei kuitenkaan ole vaan 1 BHCA (Busy Hour Call Attempt) vastaa 1 puhelua 3600 sekunnissa. Tehtävänannon virheellisyyden vuoksi tämätehtävä jätetään huomiotta ja pisteitä tästä tehtävästä saaneet saavat pisteensä bonuksena kokonaispisteisiin. Eli ne, jotka olivat laskeneet laskun väärin eivät jää allekirjoittaneen virheen takia huonompaan asemaan (koko tehtävän eliminointi arvostelusta) ja ne jotka olivat huomanneet virheen (tai muuten oivaltaneet BHCA:n määritelmän, esim. demo-luennolta allekirjoittaneen puheista) ja laskeneet tehtävän oikein saavat pienen palkkion (bonusta ko. tehtävästälaskareiden loppupisteisiin). Kaikki eivät varmasti ole tyytyväisiä, onhan tehty päätös vaikeassa asiassa, mutta kenenkään mahdollisuuksia saada täysiä pisteitä laskareista ei ole ainakaan huononnettu. Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että 1. Kaikkien puhelujen merkinanto kulkee yhtä merkinantokanavaa pitkin ja 2. Muut 30 kanavaa jäävät puheliikenteelle. Lasketaan kanavien keskimääräinen kutsujen määrä, kun tiedetään kanavan liikenneintensiteetin (mitoitettu) taso. 2

Koska A =0, 2Erl = hy = 30s y missä h on keskimääränen puhelun kesto, 30s, ja y on puheluiden määrä (ratkaistava), niin saadaan 0, 2Erl y = A/h = 30s = 24puhelua/johto (1) 3600s Koska ohjaimen maksimikäsittelykyky on siis 200 000 puhelua tunnissa niin tästä 50% tavoitetaso on siis 100 000 puhelua tunnissa. Ohjaimeen voidaansiis sijoittaa100000 / (30 * 24) esiprosessoria. (Nimittäjässä siis 30 ma-kanavaa, joilla kullakin kulkee keskimäärin 24 puhelun merkinantosanomat). Tehtävän oivallus syntyy kun ymmärretään, että ISDN järjestelmäliittymässä (30B+D) kaikki merkinanto kulkee yhtä (D-)kanavaa pitkin. Lisäksi täytyy huomata, että tehtävään on sisällytetty paljon ylimääräistäkin informaatiota, jolla ei juuri tätä mitoitusongelmaan ratkaistaessa ole mitään merkitystä. 2 Synkronointi Kaksi kansallista verkko synkronoidaan PRC-kellojen avulla, joiden käyntitarkkuus (Free Run Accuracy) on 10 11. Kuinka usein tällaisessa järjestelmässäsattuu luiskahduksia. 2.1 Ratkaisu Kellojen käyntiä voidaan kuvata yhtälöllä, sin(2ωft) =sin(2ωf t ) (2) jossa f on PRC:n käyntitaajuus f = f + f, on taajuusvirhe suhteessa referenssipisteeseen (toiseen kelloon). t on aika 3

t = t + t, on aikavirhe suhteessa toiseen kelloon. Free Run Accuracy tarkoittaa pitkän ajan poikkeaman raja-arvoa kellon käynnissä eli, f =10 11. Luiskahdus syntyy, kun kellojen välinen aikaero f eli t on 125 µs. Ratkaistavaksi jää siis t:n suuruus edellisillä parametriarvoilla. josta saadaan ja edelleen sin(2ωft) =sin(2ω(f + f)(t + t)) (3) ft =(f + f)(t + t)) (4) ft = ft+ f t + t f + t f (5) Koska käyntitarkkudet ovat erittäin hyviä voidaan hyvällä omallatunnolla olettaa, että t f 0. Ja tästä ratkaistaan sitten t. Sijoitettaessa arvoja kannattaa huomata, että kummankin keskuksen kellot vaeltavat (vaikka yllä onkin ratkaistu tehtävää ikäänkuin vain toisen kellon suhteen). Tämä johtaa siihen, että luiskahdus sattuu kaksi kertaa USEAMMIN (siis suuremmalla todennäköisyydellä) koska kummankin keskuksen kellot vaeltavat suhteessa toisiinsa. Sijoittettaessa saadaan luiskahdusväliksi 72 päivää 8 tuntia 6 minuuttia ja melkein 40 sekuntia. 3 Televerkon luotettavuuden mallintaminen Tarkastellaan kuvan 1 mukaista järjestelmää, jossa kolme laitetta on kytketty rinnakkain järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi. Figure 1: 2/3 -järjestelmä 4

Jotta koko järjestelmä olisi toimiva täytyy vähintään kahden laitteen kolmesta olla kunnossa. Määritä lauseke luotettavuustodennäköisyyksien p a, p b ja p c :n avulla, joka kertoo todennäköisyyden, että koko järjestelmä toimii. Tarkastellaan kuvan 2 mukaista järjestelmää, jossa kaksi laitetta on kytketty rinnan järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi. Järjestelmä toimii siten, että varalaite aloittaa toimintansa vasta silloin, kun toiminnassa oleva laite vikaantuu (=passiivinen redundanssi). Figure 2: Varmennus passivisella redundanssilla Määritä järjestelmän(!) erilaiset mahdolliset tilat sekä näiden tilojen esiintymistodennäköisyydet. Yksi laite vikaantuu intensiteetillä λ ja vian korjaantumisintensiteetti on µ. 3.1 Ratkaisut Jotta järjestelmä toimisi todennäköisyydellä R, ovat yksittäiset laitteet jossakin seuraavista tiloista ABC, ABC, ABC tai ABC eli todennäköisyys järejestelmän toimimiseen on, josta saadaan R = p a p b p c +(1 p a )p b p c + p a (1 p b )p c + p a p b (1 p c ) (6) Järjestelmällä on kolme tilaa R = p a p b + p a p c + p b p c 2p a p b p c (7) 1. Kummatkin laitteet toimivat (p 1 ) 2. Toinen laitteista on rikki ja sitä korjataan (p 2 ) 3. Kummatkin laitteista ovat rikki ja kumpaakin korjataan (p 3 ) 5

Koska kyseessä on passiivinen redundanssi, laite B käynnistyy vasta vikatilanteessa. Kun kummatkin laitteet ovat rikki tulee ensin korjatusta aktiivinen laite (toisen ollessa vielä korjauksessa). Tilasiirtymät voidaan kuvata oheisen kuvan 3 mukaisesti ja tasapainoyhtälöt ovat seuraavanlaiset Figure 3: Tilasiirtymät λp 1 = µp 2 (λ + µ)p 2 = λp 1 +2µp 3 2µp 3 = λp 2 p 1 + p 2 + p 3 = 1 (8) Tilatodennäköisyydet saadaan ratkaisemalla p 1, p 2 ja p 3. 6