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1 Ü bung GIT- Teil Nachrichtentechnik, OSI Schichtenmodell Systeme der Nachrichtentechnik werden häufig mittels des OSI-Referenzmodells charakterisiert. a) Benennen Sie die Schichten des OSI-Referenzmodells! (5 P) Schicht 5-7: Schicht 4: Schicht 3: Schicht 2: Schicht 1: b) Vervollständigen Sie die untenstehenden Aussagen (2 P) Zwei übereinanderliegende Schichten sind voneinander. Jede Schicht kommuniziert mit den Schichten und der Schicht auf der anderen Seite des Kommunikationssystems. Sind an einem Kommunikationsprozess mehr als zwei Netzknoten beteiligt, existieren in den Netzknoten zwischen Absender und Empfänger nur die Schichten.

2 2 Einheiten a) Das Byte (B) ist eine Maßeinheit für eine Datenmenge von 8 Bit (bit). Die Verwendung der Abkürzung kb für ein KiloByte entsprechend einer Datenmenge von 1024 Byte ist historisch gewachsen. Im Gegensatz dazu steht die ISO-Norm IEC , die die Verwendung der Präfixe kibi und kilo abweichend definiert. Wie viele Bytes entsprechen demnach einem Mebibyte und wie viele einem Megabyte? Geben Sie die jeweilige Anzahl der Bytes in Exponentialschreibweise zur Basis 2 bzw. zur Basis 10 an! Berechnen Sie, wie viele Bits durch 10 KiB repräsentiert werden! (4 P) Im Folgenden soll für alle weiteren Betrachtungen 1 kb = 1024 B gelten! b) Nehmen Sie an, Sie wollen digitale Sicherungskopien von 100 Musikstücken erstellen! Die Lieder sind im Schnitt 3,5 Minuten lang. Sie entschließen sich dazu, die Audiodateien vor der Speicherung in das MP3-Format zu konvertieren, damit Sie diese auf Ihrem MP3- Player nutzen können. Nehmen Sie an, Sie wählen eine Zieldatenrate von 256 kbit/s! Können Sie alle 100 Lieder auf Ihren MP3-Player überspielen, wenn dieser eine Speicherkapazität von 1 GB hat? Berechnen Sie! (4 P)

3 3 Telefon a) Erläutern Sie die folgende Grafik! Beschriften Sie sowohl die beiden Kurvenverläufe als auch die x-achse (inklusive korrekter Einheiten). Welche Rolle spielt der gesondert hervorgehobene Wert 3,4 in der Historie des Telefons? (5,5 P) 100 % v , In heutigen Telefonsystemen wird die Vermittlung zwischen den Gesprächspartnern mit Hilfe von Zeitstufen realisiert. b) Skizzieren Sie das Prinzipschaubild einer Zeitstufe mit den 4 Eingängen E1, E2, E3, E4 sowie den 4 Ausgängen (F1, F2, F3, F4)! Beschriften Sie die Bestandteile! (5 P)

4 c) Die Zeitstufe soll so konfiguriert werden, dass die folgenden Ein- und Ausgänge verbunden werden: E1 F2 E2 F4 E3 F1 E4 F3 Erläutern Sie die Funktionsweise der Zeitstufe anhand dieses Beispiels! An welcher Stelle wird die Zuordnung zwischen Ein- und Ausgängen gespeichert? Welche konkreten Daten enthält dieses Bauteil für das Beispiel? (4 P) d) In welcher Struktur müssen die Daten vorliegen, damit eine Vermittlung durch eine Zeitstufe möglich ist? (1 P) 4 Analog / Digital a) Welches sind die Charakteristika eines analogen, welches die eines digitalen Signales? (1 P)

5 b) Vervollständigen Sie den untenstehenden Text, der den Prozess der Analog- /Digitalwandlung eines elektrischen Signals beschreibt, durch sinnvolle Einträge in den vorhandenen Lücken! (3 P) Zur A/D-Wandlung eines analogen elektrischen Signals muss das Eingangssignal erstens abgetastet und zweitens werden. Im ersten Schritt wird aus dem zeit- Signal ein zeit- Signal erzeugt. Dies wird durch einen Abtaster realisiert, der eine äquidistante liefert. Nach der Abtastung eines aus möglichen Signalmomentanwerten bestehenden Analogsignals werden die gewonnenen Amplitudenwerte diskretisiert, d. h. einer Anzahl verschiedener Amplitudenwerte zugeordnet. c) Die untere Abbildung zeigt den zeitlichen Verlauf eines unipolaren, analogen Signals s(t). Zeichnen Sie das digitalisierte Signal s d (t) in Form quantisierter Impulse ebenfalls in das Diagramm ein! Gehen Sie dabei davon aus, dass das analoge Signal, welches Werte zwischen 0 und 3 annehmen kann, mit der Frequenz f = 1/T abgetastet wird, und dass für die Quantisierung 2 Bit genutzt werden! Welche Quantisierungsstufen würden Sie daher wählen? (2,5 P) Lösung:

6 d) Bei der CD wurde die Abtastfrequenz zu 44,1 khz gewählt. Welche obere Grenzfrequenz ergibt sich daraus für die zu digitalisierenden Audiosignale? (1 P) e) Sie möchten Signale im Frequenzbereich von Hz aufnehmen und speichern. Das analoge Signal am Ausgang eines elektro-akustischen Wandlers (z.b. Mikrofon) soll nun digitalisiert werden. Welche Abtastfrequenz f sample wählen Sie? Begründen Sie Ihre Wahl und erläutern Sie kurz das damit einhergehende Theorem! (3 P) f) Der Pegelbereich des analogen Signals ist von 0 bis 2048 mv definiert. Das Signal soll mit 11 Bit gleichmäßig quantisiert werden. Wie groß wäre der Pegelbereich, der einer Quantisierungsstufe entspricht? (2 P) g) Aus Kostengründen stehen Ihnen allerdings nur 9 Bit-A/D-Wandler zur Verfügung. Eine Vorgabe sieht vor, die Höhe der Quantisierungsstufen im Pegelbereich von 0 bis 256 mv nicht gegenüber f) zu ändern. Im Bereich zwischen 256 und 512 mv soll der Pegelbereich einer Quantisierungsstufe 4 mv betragen. Zeichnen Sie in das Diagramm den Verlauf einer möglichen Quantisierungskennlinie, die dieses leistet! Bitte beschriften Sie die Achsen! (5 P)

7 5 Display a) Der Touchscreen Ihres Smartphones hat eine Auflösung von 800 x 1200 quadratischen Bildpunkten (Pixeln). Welchem Bildseitenverhältnis entspricht dies (im Querformat)? (1 P) b) Die Bildschirmdiagonale d des Displays ist 13 cm. Berechnen Sie die Höhe h und die Breite b des Bildschirms in Zentimetern für das von Ihnen bestimmte Bildseitenverhältnis aus Aufgabe a)! (4 P) Hinweis: 13 3,6 h d b

8 c) Wie groß darf der Winkel α in der unteren Abbildung maximal werden, damit ein Betrachter zwei nebeneinanderliegende Pixel gerade noch nicht unterscheiden kann? (1 P) d) Üblicherweise halten Sie beim Schreiben einer SMS Ihr Smartphone im Hochformat und in einem Abstand von 30 cm zu Ihren Augen. Können Sie bei diesem Betrachtungsabstand die einzelnen Pixel des Displays unterscheiden? Begründen Sie Ihre Aussage mithilfe einer Rechnung! (3 P)

9 e) Eine Freundin behauptet, dass das Display ihres Mobiltelefons eine bessere Detaildarstellung als der Bildschirm Ihres Smartphones erlaubt. Sie gibt die Punktdichte mit 300 ppi (Pixel pro Inch) an. Ist ihre Behauptung korrekt? Belegen Sie Ihre Aussage rechnerisch! (4 P) Hinweis: 1 inch ~ 2,5 cm

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