Aufgaben für Übungen der Digitalen Kommunikation

Institut für Verwaltungs- und Wirtschaftsinformatikder Universität KoblenzÜbung zu Digitale KommunikationMasterstudiengang Wirtschaftsinformatik und InformationsmanagementAblauf der ÜbungProf. Dr. Rüdiger Grimm Version 10.10.2013Die Übung hat einen Umfang von 6 Sitzungen, an denen Anwesenheitspflicht besteht. Für jedeÜbungseinheit gibt es je 3-4 Übungsaufgaben, die alle Studenten vorbereiten müssen. In der Übungwerden zufällig Studenten ausgewählt, welche ihre Lösungsvorschläge der Aufgaben erklären und zurDiskussion stellen.Vortrag:Die Darstellung der Lösung ist frei wählbar. Eine Lösung an der Tafel ist in der Regel am einfachstenund ausreichend. Für jede Aufgabe hat der jeweilige Student 10 Minuten Zeit, um die Aufgabe mitgeeigneten Mitteln zu lösen. Ziel dabei ist es zu zeigen, dass die Thematik verstanden wurde.Übungszettel:Außerdem bereiten alle Studenten die Aufgaben zur jeweiligen Übung handschriftlich auf 2-4 Seitenvor. Je Übungseinheit werden von 3 zufällig ausgewählten Personen die Übungsblätter eingesammelt.Benotung:Die Benotung der Übung basiert auf der Qualität der Darstellung und darauf, dass die Thematik verstandenwurde. Bei einer Rechnung z.B. reicht es nicht aus, diese vorzurechnen. Viel wichtiger ist zuzeigen, was hier gerechnet wird, und was die einzelnen Größen bedeuten. Bei einer frei sprachlichenLösungsdarstellung genügen nicht die Thesen oder Ergebnisse, sondern ihre Begründung. Gleichwohlist auf Präzision, d.h. angemessene Knappheit der Darstellung zu achten. Keine Ausschweifungen.Je Student werden somit 1-2 Vortrags- und Hausarbeitsnoten entstehen. Die Teilaufgaben einzelnerAufgaben können von verschiedenen Studenten bearbeitet werden. Außerdem kann die aktive Beteiligungan Diskussionen zur Aufwertung der Note führen.Hinweis zu Plagiaten und Formfehlern:Wie auch bei den Vorträgen soll aus den schriftlichen Hausarbeiten das Verständnis des Erstellerserkennbar sein. Nur die entsprechenden Passagen aus dem Buch „Digitale Kommunikation“(ggf. umformuliert) abzuschreiben, ist ein Plagiat und führt zur Note 5. Selbst miteiner korrekten Quellenangabe handelt es sich noch um einen Formfehler, da keine Eigenleistungerkennbar ist. Auch hierfür wird die Note 5 vergeben.Wann welcher Termin mit welchem Thema stattfindet wird auf der Homepage veröffentlich.Übung 1: Allgemeine Einführung, Regeln, Beispiele

Übung 3, Aufgabenblock 2:Zu D3+D4 – Sprache und KommunikationsmodelleÜbung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“Aufgabe 2-1:(a) Wie versteht der „Tractatus logico-philosophicus“ von Wittgenstein (1922) die Sprache? Klärenund begründen Sie unter anderem(a.1) die Begriffe Sachverhalt, Tatsache, Ding;(a.2) die Frage, woraus die reale Welt besteht;(a.3) die Frage, wie sich mögliche Welten konstituieren.3. Nennen Sie den ersten und letzten Satz des „Tractatus logico-philosophicus“ von Wittgenstein(1922) und erläutern Sie sie kurz.Aufgabe 2-2:(a) Welche bedeutungstragenden Elemente bestimmen einen illokutionären Akt in der Sprechakttheorie?(b) Erläutern und unterscheiden Sie die Begriffe „illokutionärer Akt“ und „perlokutionärer Akt“ inder Sprechakttheorie.(c) Zählen Sie alle illokutionären Zwecke der Sprechakttheorie auf und geben für jeden Zweck einBeispiel.Aufgabe 2-3:(a) Verfeinern Sie das grundlegende Stimulus-Response-Modell der Kommunikationswissenschaftum die Rückkopplungseffekte bei der Massenkommunikation nach Wesley/McLean und wendenes auf den Life-Ticker eines Sportereignisses im Web an (etwa unter www.bundesliga.de). FüllenSie im Wesley/McLean-Modell die Komponenten und Relationen zwischen den Komponentensinnfällig aus.(b) Benennen Sie die grundlegenden Merkmale von menschlicher Kommunikation (Grimm, DigitaleKommunikation, Kap. 4) und erläutern Sie sie anhand einer freundschaftlichen Einladung zumAbendessen per E-Mail.3 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14

Übung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“Aufgabenblock 3: -- fällt im WS 2013/14 aus --Zu D5 - TelekooperationsmodellAufgabe 3-1:(a) Erläutern Sie die Begriffe Person, Rolle, Akteur und Aktivität im Telekooperationsmodell. OrdnenSie sie einander zu (Skizze).(b) Erläutern Sie den Begriff Kompetenz im Rahmen des Telekooperationsmodells.(c) Wie erwirbt ein Akteur die für seine Rolle erforderliche Kompetenz?(d) Wie erwirbt eine Person eine Kompetenz?Aufgabe 3-2:(a) Modellieren Sie gemäß Telekooperationsmodell (d.h. füllen Sie die zugehörigen Modellelementeaus) die Kooperation zwischen einem Bankkunden, der am Schalter sich von einem BankangestelltenBargeld aus seinem Konto auszahlen lässt.(b) Ersetzen Sie im Modell der Teilaufgabe (a) den menschlichen Bankangestellten durch einenGeldauszahlungsautomaten als automatisiertem Stellvertreter der Bank.(Hinweis: Bedenken Sie die Rolle der Chipkarte: Wo gehört sie hin? Ist sie Teil des Geldautomaten?Oder als ist sie ein (teilweise) automatisierter Stellvertreter des Kunden? Was automatisiertdie Chipkarte?)Aufgabe 3-3:(a) Modellieren Sie gemäß Telekooperationsmodell (d.h. füllen Sie die zugehörigen Modellelementeaus) den Kontrollvorgang eines Eintrittskarteninhabers durch den Eintrittskartenkontrolleur.(b) Ersetzen Sie im Modell der Teilaufgabe (a) den menschlichen Kontrolleur durch einen Kontrollautomatenmit Barcodeleser und Sperrschranke.4 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14

Übung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“Aufgabenblock 4:Zu D6 - ShannonAufgabe 4-1:(a) Welche maximale Datenrate kann ein ungestörter analoger Kanal mit zwei Levels (eine Amplitudeund Null) erreichen, dessen maximale Frequenz 3,1 kHz ist?(b) Im klassischen analogen Telefonsystem mit einer Frequenz von 3,1 kHz beträgt die durchschnittlicheÜbertragungslautstärke etwa 50 dB, das entspricht der „signal-to-noise ratio“ S/N=100.000, dalog 10 (10 5 )=5. (Zur Erinnerung 1dB = 10·log 10 (S/N).)(b1) Wie hoch ist die maximale Datenrate in diesem Kanal?(b2) Wie viele Dezibel und welche zugehörige „Signal-to-Noise-Ratio“ würden für den Kanal durchschnittlichausreichen, wenn man mit der halben Datenrate zufrieden wäre?(b3) Für dieselbe durchschnittliche Lautstärke 50 dB, welche Frequenz würde für den Kanal ausreichen,um die halbe Datenrate zu erreichen?Aufgabe 4-2:Eine Informationsquelle sende sechs Zeichen A, B, C, D, E und F mit folgender Auftrittswahrscheinlichkeitaus: A 10%, B 20%, C 40%, D 20%, E 5%, F 5%. Dabei sei jedes Sendeereignis vom vorherigenunabhängig.(a) Berechnen Sie Entropie, relative Entropie und Redundanz dieser Informationsquelle.(b) Kodieren Sie die Symbole nach der Methode von Huffmann (Eigenstudium! Zum Beispiel beiChristoph Meinel, Harald Sack (2009): Digitale Kommunikation: Vernetzen, Multimedia, Sicherheit,Springer, 2009). Es gibt dabei mehrere Möglichkeiten, die gleichwertig sind. BerechnenSie die zugehörige durchschnittliche Bitlänge pro Symbol.(c) Wieso bleibt die durchschnittliche Bitlänge aus (b) etwas über dem Idealwert der Entropie ausTeilaufgabe (a)?Aufgabe 4-3:Berechnen Sie die Korrektur- und Übertragungsrate einer Informationsquelle, die zu 75% das SymbolA und zu 25% das Symbol B sendet. Bei der Übertragung wandeln sich fehlerhafterweise durchschnittlich3% der A-Symbole in B um, und 5% der B-Symbole in A.5 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14

Aufgabenblock 5Zu D7+D8 – OSI und ProtokolleAufgabe 5-1:Übung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“Über Dienstprimitive: Ein einfacher einseitiger Datenaustausch zwischen zwei Partneranwendungen(Schicht 7) auf verschiedenen, voneinander über das Internet verbundenen Maschinen, kann mit Hilfedreier Dienste, CONNECT, DATA und DISCONNECT modelliert werden.(a) Erweitern Sie dieses Beispiel zu einem zweiseitigen Versand von Daten, indem Sie einen (bestätigtenoder unbestätigten?) Dienst einführen, bei dem Sender und Empfänger die Rolle wechseln,und benennen Sie die zugehörigen Dienstprimitive.(b) Braucht dieser neue Dienst eine Bestätigung? Begründen Sie Ihre Antwort.Aufgabe 5-2:(a) Spezifizieren Sie nach den Methoden des endlichen Zustandsautomaten und der formalen Sprachendie Nachrichtenübertragung eines Nachrichtenservers A an einen Nachrichtenserver B, beidem erst eine Empfangsbereitschaft abgefragt wird und anschließend unbestätigte Nachrichtenohne Fluss- und Fehlerkontrolle gesendet werden.(b) Vervollständigen Sie das Modell durch ein explizite Empfangsbestätigungen und eine Beendigungsnachrichtmit Bestätigung.(c) Erweitern Sie das Modell durch einen Rollenwechsel.(d) Erweitern Sie das Modell weiterhin durch einen Verbindungsabbauwunsch der jeweils empfangendenSeite.Aufgabe 5-3:(a) Spezifizieren Sie nach der Methode des endlichen Zustandsautomaten eine Verkehrsampel,die die drei Farben Rot, Gelb und Grün anzeigt und die nach zwei Minuten Rot, bzw. nach einerMinute Grün umschaltet. Die Zeitintervalle von Gelb nach Rot, bzw. nach Grün sind jeweils zweiSekunden.(b) Modifizieren Sie den Automaten aus Aufgabenteil (a) oben, so dass die Ampel auf Dauer-Rotsteht, sofern sich ihr kein Auto nähert.(c) Nennen Sie die in (a) und (b) spezifizierte Ampel A und korrelieren Sie diese mit einer Ampel B,die den Fußgängerverkehr quer zur Ampel A regelt. Stellen Sie die korrelierten Ampeln in einemgemeinsamen Automaten dar: Modifizieren Sie den Automaten aus Aufgabenteil (b) oben, sodass B fünf Sekunden, nachdem A auf Rot geschaltet hat, auf Grün schaltet, sowie zehn Sekunden,bevor A Rot wieder verlässt, selbst auf Rot zurückschaltet.[OPTION:Eine andere Aufgabe als „endlicher Zustandsautomat“, anstelle von Aufgabe 5-2 oder 5-3.]6 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14

Übung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“Aufgabenblock 6Zu D9-DatenformateAufgabe 6-1:(a) Welche vier Aspekte sind für die vollständige Beschreibung digitaler Datensätze konstituierend?Welche Aspekte werden gemeinsam in einer abstrakten Syntaxnotation beschrieben?Warum sollen die beiden anderen Aspekte in eigenen Teilen außerhalb der abstrakten Syntaxnotationbeschrieben werden?(b) Beschreiben Sie, wie gemäß 1-1 (a) Shakespeares Theaterstück „Hamlet“ zu spezifizieren ist, undmachen Sie erste Ansätze zu einer Spezifikation.Aufgabe 6-2:(a) Kodieren Sie mit Hilfe der ASCII-Tabelle das Wort „Digital!“ mit Ausrufezeichen und ohneAnführungszeichen in ASCII-Code und stellen Sie das Ergebnis in hexadezimaler Form dar.(b) Wie lang ist der ASCII-Code in Anzahl Bits?(c) Kodieren Sie mit Hilfe der Base-64-Tabelle das durch die ASCII-Kodierung von „Digital!“ entstandeneBitmuster in eine Zeichenreihe aus Base-64-Zeichen, transformieren Sie diese alsASCII-Zeichen wiederum in ein Bitmuster und stellen es in hexadezimaler Form dar.(d) Um wie viel länger ist das Ergebnis als der originale ASCII-Code?Aufgabe 6-3:Betrachten Sie die nachfolgenden Statements, die in RDFS modelliert sind. Die ersten sechsStatements sind Bestandteil des RDFS-Standards, die nachfolgenden Statements modelliereneine eigene Ontologie.@prefix rdfs: .@prefix rdf: .@prefix ex: .rdfs:subClassOf rdf:type rdf:Property .rdfs:subClassOf rdfs:domain rdf:Class .rdfs:subClassOf rdfs:range rdf:Class .rdfs:subPropertyOf rdf:type rdf:Property .rdfs:subPropertyOf rdfs:domain rdf:Property .rdfs:subPropertyOf rdfs:range rdf:Property .ex:Woman rdfs:subClassOf ex:Person .ex:Man rdfs:subClassOf ex:Person .ex:isMotherOf rdfs:subPropertyOf ex:isParentOf .ex:isMotherOf rdfs:domain ex:Woman .ex:isFatherOf rdfs:subPropertyOf ex:isParentOf .ex:isFatherOf rdfs:domain ex:Man .7 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14

ex:isParentOf rdfs:range ex:Person .Übung zur Vorlesung „Digitale Kommunikation“ex:isMarriedTo rdfs:domain ex:Person .ex:isMarriedTo rdfs:range ex:Person .a) Leiten Sie auf Grundlage dieser Statements mittels Inferenz weitere Statements ab. FührenSie dies iterativ fort, bis keine weiteren neuen Statements mehr abgeleitet werden können.b) Formulieren Sie die nachfolgenden Sachverhalte als RDF-Statements unter Verwendungder obigen Ontologie. Modellieren Sie die Sachverhalte so präzise wie möglich, ohne dabeidie Ontologie um zusätzliche Statements zu erweitern. Verwenden Sie bei der Modellierungauch ihr eigenes Hintergrundwissen über Verwandtschaftsbeziehungen, welches nicht unmittelbardurch die Ontologie ausgedrückt werden kann. Geben Sie an, welche Sachverhalte ohneVeränderungen an der Ontologie nicht direkt als Statement formuliert werden können.Wenn bei der Angabe der Statements Abstriche in der Präzision gemacht werden müssen,geben Sie diese ebenfalls an. Beachten Sie, dass zu jedem Sachverhalt mindestens ein Statementerstellt werden kann.1. Charles Robert Darwin and Emma Wedgwood were a married couple.2. Henrietta Emma Darwin was the daughter of Emma Wedgwood.3. Josiah Wedgwood II was the father-in-law of Charles Robert Darwin.4. Charles Waring Darwin was the youngest brother of Henrietta Emma Darwin.5. Margaret Wedgwood was the niece of Emma Wedgwood.Optional, ggf. nach Eigenstudium, Aufgabe 6-4:Entwerfen Sie eine DTD und ein Schema, gegenüber denen das folgende XML-Fragment gültig wird: Sopranstimme ZauberfloeteOptional, ggf. nach Eigenstudium, Aufgabe 6-5:Stellen Sie für die folgenden Datentypen die Kodierung der Identifikations- und Längenoktette hexadezimaldar: (a) Boolean-Länge 1, (b) Bitstring-Länge 3, (c) Sequence-Länge 350, (d)[APPLICATION 13]-Länge 220, (e) [17]-Länge 129. (Abschnitt 9.7)8 Grimm/Uni Koblenz/WS2013/14