corso di fondamenti di reti di telecomunicazioni · a.a. 2003/04 – corso di fondamenti di reti di...
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A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 11
Politecnico di Milano Politecnico di Milano –– Sede di CremonaSede di CremonaA.A. 2003/04A.A. 2003/04
Corso di Corso di FONDAMENTI DI RETI DI FONDAMENTI DI RETI DI TELECOMUNICAZIONITELECOMUNICAZIONI
Martino De MarcoMartino De Marco(demarco@([email protected]))
Parte 1Parte 1RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONIRETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 22
1. RETI E SERVIZI DI TLC1. RETI E SERVIZI DI TLC1.1 Caratterizzazione delle reti di telecomunicazioni
– Topologie di rete– Architettura e funzioni delle reti di telecomunicazioni– Modi di trasferimento dell’informazione– Tecniche di multiplazione
1.2 Protocolli di comunicazione– Il modello di riferimento OSI– Servizi orientati e non orientati alla connessione
1.3 Servizi di telecomunicazioni– Tassonomia dei servizi– Sorgenti di informazione
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Reti di telecomunicazioniReti di telecomunicazioni
• Il perchè delle reti• Topologie di rete• Estensione• Struttura di una rete
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DefinizioniDefinizioni• Informazione: oggetto dello scambio tra le parti• Messaggio: rappresentazione del’informazione secondo una
sintassi concordata• Segnale: rappresentazione dei messaggi in modo da poterli
veicolare a distanza• Trasmissione: il trasferimento di segnali da un punto a uno o
più altri punti• Comunicazione: trasferimento di informazioni secondo
convenzioni prestabilite
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DefinizioniDefinizioni• Telecomunicazione: qualsiasi trasmissione e ricezione di
segnali che rappresentano segni, scrittura immagini e suono, informazioni di qualsiasi natura, attraverso cavi, radio o altrisistemi ottici e elettromagnetici
• Rete di telecomunicazione: un insieme di nodi e canali che fornisce un collegamento tra due o più punti per permettere la telecomunicazione tra essi
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Il Il perchèperchè delle reti (1)delle reti (1)
N entità fisicamente distanti hanno l’esigenza di comunicare tra loro
Soluzione 1: maglia completaSe N è molto piccolo, realizzo una maglia completa di collegamenti bidirezionali
• complessità:Ø # di link: E = N (N-1) / 2Ø per N=6 à E=15Ø E cresce con N2 à O(N2)
Soluzione 2: RETESe N cresce (o i terminali sono molto distanti)devo creare una RETE di collegamenti bidirezionali
• complessità: Ø# di link: E = N à O(N)Øper N=6 à E =6Ø devo considerare anche la complessitàderivante dal sistema (di commutazione)intermedio
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Il Il perchèperchè delle reti (2)delle reti (2)
Soluzione 1: maglia completa• Assunzioni:ØKE è il costo di un linkØIpotesi semplificativa (forte): costo dei link indipendente dalla distanza
• Costo totale:Ø Knet = KE Eà O(N2)
Soluzione 2: RETE• Assunzioni:ØKC è il costo del sistema (di commutazione) intermedioØIpotesi semplificativa (forte): costo dei link indipendente dalla distanza
• Costo totale:Ø Knet = KE E + KCà O(N)
N
Knet
N
Knet
KC =KE
KC =10 KE
KC =100 KE
COSTO DELLA MAGLIA COMPLETA
COSTO DELLA RETE
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Il Il perchèperchè delle reti (3)delle reti (3)
N
KC =KE
KC =10 KE
KC =100 KE
Knet Magliacompleta
N>3(per KC =KE )
CONDIZIONE LIMITE DI CONVENIENZA DELLA RETE
N>6(per KC =10 KE )
N>15(per KC =100 KE )
CONFRONTO TRA I COSTI
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user1 user2
site2
PBX
site1
Comunicazione telefonicaComunicazione telefonica
010001110001... 010001110001... 010001110001...
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 1010
Comunicazione datiComunicazione dati
user
Web server
Ethernet
Server
Card
browser
Client
Card
GET index.html HTTP 1.1Host: www.cremona.polimi.itConnection: closeUser-agent: Mozilla/4.0Accept language: it
GET index.html HTTP 1.1Host: www.cremona.polimi.itConnection: closeUser-agent: Mozilla/4.0Accept language: it
messaggio
IU IU IU IU
010001110001100011100111001001...
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Caratteristiche di una Rete di TLCCaratteristiche di una Rete di TLC
• Estensione di una rete di TLC– Geografica– Locale/metropolitana
• Integrazione di una rete di TLC– Reti dedicate
• Telefonia• Dati• Video
– Reti integrate• Sviluppo molto recente• Migliori servizi forniti• Economie di costo
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Caratteristiche dei canaliCaratteristiche dei canali• Punto-punto:
– due soli nodi collegati agli estremi del canale che viene utilizzato in modo paritetico
• Punto-multipunto: – più nodi collegati ad unico
canale: un nodo master e numerosi slave
• Broadcast: – un unico canale di
comunicazione, condiviso da tutti i nodi
– il segnale viene ricevuto da tutti
• Full-duplex: – Ricevo e trasmetto
simultaneamente
• Half-duplex: – Alterno ricezione e
trasmissione
• Simplex: – Trasmetto o ricevo
solamente
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Caratteristiche della comunicazioneCaratteristiche della comunicazione
• Interattiva: – Ogni endpoint della
comunicazione genera e riceve informazioni
• Distributiva: – Un endpoint della
comunicazione è sorgente dell’nformazione mentre gli altri ricevono
• In tempo reale: – La comunicazione avviene
in modo contestuale
• Differita: – L’accesso all’informazione
in ricezione avviene in tempi diversi dall’introduzione nel sistema di comunicazione
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Topologie di reti (1)Topologie di reti (1)N nodi da interconnettere• Maglia
– Numero rami, E, N<E<N(N-1)/2– Costo = o(N-N2) – Nodo generico può agire anche da smistatore– Caso particolare: Maglia completa
• Tutti percorsi diretti• Costo = #rami = α(N(N-1)/2) = o(N2)• Rami dedicati alla coppia di nodi• Percorsi a lunghezza minima Lmin=1
• Albero– Costo = α(N-1) = o(N) – Percorsi a lunghezza variabile– Praticabile solo se area limitata
• Anello– Costo = αN = o(N) – Praticabile sia in area estesa sia in area limitata
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• Stella– N rami dedicati, uno per nodo– 1 nodo di commutazione– Costo = αN + βnode = 0(N)– Percorsi a lunghezza fissa L=2– Soluzione praticabile solo se nodi vicini
• Bus– Struttura centrale condivisa– Procedure di mutuo controllo– Costo = αN + βbus = o(N)– Percorsi a lunghezza fissa L=2– Praticabile solo se area limitata
• Maglia + stella– K nodi più complessi: instradamento più difficile– Rami (giunzioni): risorse condivise ß alto fattore di utilizzazione
Topologie di reti (2)Topologie di reti (2)
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Estensione di una reteEstensione di una rete• LAN: Local Area
Network– Impiegate in aree limitate
(tipicamente edifici, campus)
• MAN: Metropolitan Area Network– Coprono estensioni fino
ad alcune decine di km
• WAN: Wide Area Network– Hanno copertura ampia a
piacere
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Struttura generale di una reteStruttura generale di una rete
• Due sezioni di rete– Rete di trasporto (a
lunga distanza)– Rete di accesso o di
distribuzione• Area di utenza• Area di accesso
• Criterio generale di dimensionamento– Condivisione max
di risorse– Limitazione max
risorse indivise
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Rete di accessoRete di accesso• Grafo
– Topologia dipende dal servizio e dalla tecnologia• A stella (eventualmente doppia stella)• A bus• Ad anello
– Nodi• Nodi di accesso• Terminali
– Rami: linee di accesso• Linea d'utente
– Canale di accesso alla rete– Protocollo di accesso:
procedure per utilizzare le risorse di accesso alla rete
• Tipi di linea d'utente– Individuale: punto-punto– Condivisa: multipunto– Con apparati di concentrazione
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Rete di trasportoRete di trasporto• Grafo
– Topologia a maglia incompleta
– Nodi• Nodi di transito• Nodi di accesso
– Rami: linee di giunzione che interconnettono nodi
• Sistemi trasmissivi– Apparati terminali
schematizzati nei nodi– Apparati di linea
schematizzati nei rami
• Commutatori: realizzano le funzionalità di nodo di rete
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Servizi di trasferimento Servizi di trasferimento dell’informazionedell’informazione
• Modi di trasferimento• Tecniche di multiplazione• Tecniche di commutazione• Architetture di protocolli
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DefinizioniDefinizioni• Multiplazione: permette la
condivisione di risorse (es. mezzi trasmissivi) tra più utilizzatori
• Commutazione: permette di stabilire su richiesta il collegamento tra una linea di uscita ed una linea di ingresso di un nodo
• Protocolli: procedure e regole che permettono di realizzare la comunicazione tra due entità
sw
mpx
prot
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IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
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Modi di trasferimentoModi di trasferimento• Diversi modi di trasferimento dell'informazione legati a
– Tipo dei servizi da supportare– Tecnologie utilizzabili– Tecniche innovative di trasferimento
• Informazione da trasferire strutturata in unità informative (IU -information unit)
• Componenti di un modo di trasferimento– Tecnica di commutazione
• Tipo di funzionamento dei nodi di rete per instradare l'informazione– Tecnica di multiplazione
• Modalità di condivisione della banda nei rami della rete• Può variare da rete di accesso a rete di trasporto
– Architettura protocollare• Tipo di stratificazione delle funzioni di comunicazione nelle apparecchiature
di utente e nei nodi di rete
sw
mpx
prot
MODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONEMODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONE
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Caratteristiche di prestazioneCaratteristiche di prestazione• Trasparenza temporale
– Minima variabilità nel tempo di trasporto delle IU– Particolarmente importante per i servizi in tempo reale (es. voce)
• Trasparenza semantica (integrità informativa)– Corrispondenza tra flusso binario emesso e ricevuto– Particolarmente importante per i dati– Integrità di cifra (misura: tasso di errore)– Integrità di sequenza
sw
mpx
prot
MODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONEMODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONE
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Trasparenza temporaleTrasparenza temporale
• Temporalmentetrasparente: variabilità nulla o minima dei tempi di transito delle IU
• Temporalmente non trasparente: variabilità significativa dei tempi di transito delle IU
t
Tx
t
Rx
T1 T2 T3
t
Tx
t
Rx
T T T
MODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONEMODI DI TRASFERIMENTO DELL’INFORMAZIONE
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Tipologia dei serviziTipologia dei servizi
• Servizi base per il trasferimento di informazioni– Commutazione di circuito– Commutazione di pacchetto
• Metodi di allocazione della banda– Banda assegnata (assigned bandwidth - AB)– Banda prenotata (booked bandwidth - BB)
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IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
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CommutazioneCommutazione
• Commutazione– Funzione svolta da ogni nodo della rete di commutazione– Associa rami di uscita a rami di ingresso per ogni IU
• 1 ramo di uscita per ogni ramo di ingresso per servizio punto-punto• >1 ramo di uscita per ogni ramo di ingresso per servizio multipunto
• Funzioni espletate dalla commutazione– Instradamento
• Funzione decisionale: scegliere il ramo di uscita• Scelta non univoca → adozione di opportuni algoritmi
– Attraversamento• Funzione attuativa: operare l'instradamento delle IU• Modalità attuativa dipende dal tipo di rete di connessione
TECNICHE DI COMMUTAZIONETECNICHE DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3030
Connection Connection oriented vs connectionlessoriented vs connectionless• Servizio CONNECTION-ORIENTED (CO)
– Servizio in tre fasi• Call set-up: Instaurazione percorso end-to-end (associazione temporanea
di sequenza di connessioni nodo-nodo)• Fase Dati: Invio IU • Call release: Rilascio risorse
– Tipo connessione• On-demand• Permanente (su base contrattuale)
– Instradamento delle IU• Instradamento lungo lo stesso percorso garantisce integrità di sequenza
• Servizio CONNECTIONLESS (CL)– Nessuna instaurazione preventiva di un percorso end-to-end– IU trattate come unità indipendenti– Instradamento su base IU può creare fuori-sequenza
TECNICHE DI COMMUTAZIONETECNICHE DI COMMUTAZIONE
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Commutazione di circuito (CS)Commutazione di circuito (CS)X Y Z
A B
Space
Call set-up
Data
On-hook
Clear
End-to-enddelay
Off-hook
PropagationTransmissionProcessing
Tim
e
TECNICHE DI COMMUTAZIONETECNICHE DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3232
Commutazione di pacchetto (PS)Commutazione di pacchetto (PS)f 0 f 0 f 0 f 0
h/f 0
p/f 0
l/f 0
Space
Tim
e
Tra
nsfe
r del
ay
PropagationTransmissionProcessing
A B
X Y Z
TECNICHE DI COMMUTAZIONETECNICHE DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3333
PS PS –– Servizi CL e COServizi CL e CO
CONNECTIONLESS- DATAGRAMMA
CONNECTION ORIENTED-CIRCUITO VIRTUALE
BA
X Y
Space
Tim
e
Tim
e
Data
Clear
Virtualcall
set-up
BA
X Y
Space
TECNICHE DI COMMUTAZIONETECNICHE DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3434
IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3535
Banda Assegnata (COBanda Assegnata (CO--AB)AB)• Funzioni di elaborazione svolte solo all'instaurazione e rilascio
della chiamata• Funzione di attraversamento: connessione diretta ingresso-
uscita– Divisione di tempo: ritardo di commutazione– Divisione di spazio: ritardo nullo
• Trasparenza temporale → i due terminali devono essere compatibili (frequenza di cifra, procedura di controllo, ecc.)
• Utilizzata solo con commutazione di circuito
METODI DI ALLOCAZIONE DI BANDAMETODI DI ALLOCAZIONE DI BANDA
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3636
Banda Prenotata (COBanda Prenotata (CO--BB)BB)
• Elaborazione svolta sia all'instaurazione/rilascio della chiamata virtuale, sia in fase dati
• Mediante algoritmo di instradamento si instaurano– Canali virtuali: nodo-nodo– Circuiti virtuali: end-to-end
• Funzione di attraversamento: S&F– Componente fissa di ritardo: elaborazione– Componente variabile di ritardo: accodamento
METODI DI ALLOCAZIONE DI BANDAMETODI DI ALLOCAZIONE DI BANDA
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3737
Banda Prenotata (COBanda Prenotata (CO--BB)BB)• Instradamento delle IU
– Indirizzo di destinazione codificato con un identificativo di chiamata virtuale nella IU
– Mapping sul link di uscita mediante tabella di instradamento delle chiamate virtuali
• Proprietà– Meno traffico da una sorgente → più risorse di trasporto disponibili per
altre sorgenti– Traffico smaltito e ritardo sono variabili aleatorie– Ritardo end-to-end di IU dipende da
• Lunghezza IU• Capacità e lunghezza dei rami• Elaborazione ed attesa nei nodi
METODI DI ALLOCAZIONE DI BANDAMETODI DI ALLOCAZIONE DI BANDA
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3838
IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 3939
DigitalizzazioneDigitalizzazione dei segnali analogicidei segnali analogiciTECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4040
MultiplazioneMultiplazione a divisione di frequenzaa divisione di frequenzaTECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4141
MultiplazioneMultiplazione a divisione di tempoa divisione di tempoMultiplazioneMultiplazione TDMTDM
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4242
Tecniche di Tecniche di multiplazionemultiplazione TDMTDM• Obiettivo: condivisione a divisione
di tempo del mezzo trasmissivo da parte di più sorgenti
• Assegnazione di banda– Banda assegnata: assegnazione
statica– Banda prenotata: assegnazione
dinamica a domanda
• Tipo di accesso– CENTRALIZZATO: multiplatore
provvede a formareil flusso multiplato
– DISTRIBUITO: LAN/MAN dove le stesse sorgenti stabiliscono i periodi di trasmissione (protocolli MAC)
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4343
• Problematiche generali– Delimitazione e indirizzamento IU
• Implicita (con struttura di trama)• Esplicita (per ogni IU)
• Asse dei tempi diviso in intervalli di tempo (SLOTTED - S)– IU a lunghezza fissa– Delimitazione implicita IU– Richiede procedure di sincronizzazione
di IU tra trasmittente e ricevente
• Asse dei tempi senza suddivisione (CONTINUOUS - C)– IU a lunghezza variabile– Delimitazione esplicita IU
t
C
Accesso centralizzatoAccesso centralizzato
t
S
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4444
t
SS
Soluzione Soluzione SlottedSlotted• SP: organizzazione in trama (PERIODIC)
– Slot organizzati in trame di uguale lunghezza (durata T)– Parola di allineamento in posizione prefissata– Esecuzione di opportuna strategia di allineamento– Delimitazione implicita IU– Indirizzamento implicito IU
• SS: senza organizzazione in trama (STATISTICAL)– Nessuna struttura periodica (allocazione statistica)– Delimitazione implicita IU– Indirizzamento esplicito IU
T
trama i-1 trama i trama i+1
T T
SP
Slot di allineamento
t
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4545
ClassificazioneClassificazione• Tassonomia di multiplazione a divisione di tempo
– Asse dei tempi diviso in slots (S)• Con struttura di trama (SP)• Senza struttura di trama (SS)
– Asse dei tempi indiviso (C)
• Tipo di multiplazione– SINCRONA (S-TDM): banda assegnata
• Soluzione SP• IU a cadenza periodica• Trasferimento con ritardo costante (trasparenza temporale)• Es. rete telefonica a commutazione di circuito
– ASINCRONA (A-TDM): banda prenotata• Soluzioni C, SS• IU non periodiche• Es. rete dati a commutazione di pacchetto X.25 (C) o ATM (SS)
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4646
MultiplazioneMultiplazione TDM sincronaTDM sincrona• Multiplazione S-TDM
– IU a lunghezza fissa con cadenza periodica sul canale multiplato– Slot in ogni trama assegnati a specifiche coppie sorgenti-destinazioni
• Frequenza di cifra segnale multiplato– Cc: bit/slot– Fc: capacità di canale (bit/s)– Ca: bit/trama addizionali per servizio (allineamento + segnalazione) – Fa: capacità addizionale per servizio (bit/s)– Cm: bit/trama– Fm: capacità canale multiplato (bit/s)– N: #slot di utente/trama
Fm=Cm /T = (N Cc+ Ca)/T = N Fc+Fa
• Assegnazione canali– A slot singolo: capacità Fc= Cc/T (es. 64 kbit/s)– A slot multiplo: capacità Fc=n Cc/T con 1=n=N (es. 384 kbit/s)– A frazione di slot: capacità Fc= n/T con 1=n= Cc (es. 8 kbit/s)
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4747
MultiplazioneMultiplazione TDM asincronaTDM asincrona
• Multiplazione A-TDM– IU non periodiche sul canale multiplato– Destinazione della IU specificata da un indirizzo
• Adottabile con soluzione sia C, sia S• Banda assegnata a domanda • A-TDM prevede l’accesso alle risorse a contesa, che implica:
– Solo ritardo: IU trasmessa subito o immagazzinata → ritardi variabili (trasparenza temporale assente)
– Solo perdita: scarto IU (integrità informativa degradata)– Ritardo e perdita
TECNICHE DI MULTIPLAZIONETECNICHE DI MULTIPLAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4848
IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 4949
ProtocolliProtocolli• I protocolli sono insiemi di regole:
– Semantiche (algoritmi)– Sintattiche (formati)– di temporizzazione
• I sistemi chiusi sono i sistemi proprietari– tutti i componenti della rete devono essere dello stesso costruttore
• Sistemi aperti: – qualunque terminale comunica con qualunque fornitore di servizi– Necessario stabilire delle regole comuni per lo scambio delle
informazioni– Organismi di standardizzazione: ITU (International
Telecommunications Union), ISO (International Standard Organization), IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering), IETF (Internet Engineering Task Force), ETSI (European Telecommunications Standard Institute), EIA (Electrical Industry Association), ...
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5050
System A System B
Transmission medium
(N-1)-layer
N-layer
(N+1)-layer
1-layer
N-entities
subsystem
Architettura di protocolliArchitettura di protocolli• Modello OSI - Open
Systems Interconnection– Standard ISO 7498 (1983)
per la interconnessione dei sistemi aperti
• Due criteri fondamentali– Raggruppamento: funzioni
simili per logica/tecnologia associate in gruppi omogenei
– Stratificazione: gruppi gerarchicamente organizzati da definire interfacce omogenee
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5151
N-SAP
(N-1)-SAP
(N+1)-entity
N-entity
(N+1)-SAP
System A System B
(N+1)-entity
N-entity
(N+1)-layer
N-layer
(N+1)-protocol
N-protocol
(N-1)-connection
N-SAP
(N-1)-SAP
(N+1)-SAP
OSI: CaratteristicheOSI: Caratteristiche• Ogni strato aggiunge valore
ai servizi forniti dallo strato inferiore e li fornisce allo strato superiore
• N-servizio fornito indipendentemente dalle procedure realizzative
• N-strato fornisce servizio (N-connessione) alle (N+1)-entità all'interfaccia N-SAP
• N-protocollo regola l'interazione tra N-entità dei due sistemi
• Trasferimento di dati tra due sistemi al livello N+1 richiede la cooperazione di due (N+1)-entità e di una N-connessione
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5252
OSI: PrimitiveOSI: Primitive
• Tipo di servizio– Confermato
• Richiesta• Indicazione• Risposta• Conferma
– Non confermato• Richiesta• Indicazione
– Iniziato dal fornitore• Indicazione
N-SAP
N-protocol
Request
Confirmaton Indication
Response
N-entity
(N+1)-entity
N-entity
(N+1)-entity
System A System B
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5353
OSI OSI -- Relazione tra unità datiRelazione tra unità dati
N-PCI N-PDU
(N+1)-PDU
N-SAP
(N-1)-SAP
(N+1)-entity (N+1)-peer-to-peer protocol
N-entity
(N+1)-SAP
N-peer-to-peer protocol
System A System B
(N+1)-entity
N-entity
N-primitives N-primitives
N-SDU
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5454
N-SAP
Segmentation
(N+1)-Data
N-H N-Data
(N+1)-H
Reassembly
N-H N-H N-DataN-Data
(N+1)-SAP
N-SAP
(N+1)-entity
(N+1)-SAP
N-SAP
(N+1)-entity
OSI OSI -- Relazione tra unità datiRelazione tra unità datiSegmentazione e riassemblaggio
Multiplazione verso il basso e verso l’alto
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5555
OSI OSI -- Tipologia di stratiTipologia di stratiUtilization protocols
Accessprotocols Transfer
layers
Utilizationlayers
Terminal Access node Transit node Access node Terminal
Access network Transport network Access network
Transferlayers
TransportprotocolsTransfer
layers
TransportprotocolsTransfer
layers
AccessprotocolsTransfer
layers
Utilizationlayers
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
Physical medium Physical medium
7
6
5
4
3
2
1001000101011010 001000101011010
T-PDU
N-PDU
DL-PDU
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
Network layer
Data link layer
Physical layerbits
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5656
OSI OSI -- Relazione tra unità datiRelazione tra unità dati
DL-H N-H T-H S-H P-H DL-T
N-H T-H S-H P-H
T-H S-H P-H
S-H P-H
P-H
Userinformation
P-PDU
S-PDU
T-PDU
N-PDU
DL-PDU
A B
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5757
OSI OSI -- Physical LayerPhysical Layer• Rende disponibile il mezzo fisico per la trasmissione dei singoli
bit (offre al livello superiore un servizio di trasporto di simboli)• Attiva, mantiene e rilascia il circuito fisico per i trasferimenti dati• Specifica l'interfaccia fisica riguardo alle caratteristiche
meccaniche, elettriche, funzionali e procedurali– meccaniche: forma di prese e spine, numero di contatti e loro ruolo– elettriche/ottiche: caratteristiche dei segnali associati all'interfaccia– funzionali: significato dei vari segnali– procedurali: combinazioni e sequenze dei segnali all'interfaccia
necessarie al fine di regolarne il funzionamento• I servizi forniti sono:
– La gestione delle connessioni fisiche– L'identificazione della connessione fisica– La trasmissione delle unità dati– La notifica delle condizioni di malfunzionamento– La sincronizzazione
• Esempi: ITU-T X.21, RS-232
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5858
OSI OSI –– DataData--link Layerlink Layer• Trasferisce IU prive di errore tra entità di rete su un mezzo
trasmissivo reale• Fornisce i mezzi funzionali e procedurali per instaurare una
connessione tra entità dello strato di rete per il trasferimentodei dati in modo trasparente e affidabile
• I servizi forniti sono: – L'apertura e il rilascio di una connessione di collegamento– La frammentazione dei dati in trame– Il trasferimento trasparente dei dati (framing)– Il rilevamento e il recupero degli errori– Il controllo di flusso– Il controllo della sequenza dei dati– Accesso a mezzo condiviso
• Esempi: HDLC, ITU-T LAP-B e LAP-D, IEEE 802.x
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 5959
OSI OSI –– Network Network LayerLayer• Fornisce i mezzi per instaurare e rilasciare connessioni logiche
di rete su cui instradare le informazioni• Svolge funzioni di trasferimento dati nodo-nodo• Maschera alle entità di trasporto la tecnica di commutazione• I servizi forniti sono:
– Apertura e il rilascio di una connessione di rete– Organizzazione dei dati in pacchetti– Indirizzamento e trasferimento dei dati end-to-end
(instradamento)– Controllo della congestione– Gestire la qualità del servizio (ad esempio il tempo di
attraversamento della rete)– Internetworking
• Esempio: ITU-T X.25 liv. 3, IETF IP
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
Traffico offerto
Tra
ffico
sm
altit
o Capacità max della rete
ideale
desiderabile
congestione
CONGESTIONECONGESTIONE
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6060
OSI OSI –– Transport LayerTransport Layer• Fornisce allo strato di sessione un trasferimento trasparente
end-to-end di dati (connessione di trasporto) • Fornisce diverse classi di servizio di trasporto
– Può colmare deficienze della connessione di rete (ad esempio, recupero di errori di trasmissione)
– Può ottimizzare le prestazioni (QoS) end-to-end (recupero d'errore di procedura e controllo di flusso parziale/totale)
• Effettuare la multiplazione di più connessioni di trasporto sulla stessa connessione di rete
• I servizi forniti sono:– Apertura e il rilascio di una connessione di trasporto– Controllo di flusso end-to-end– Concatenazione, separazione, segmentazione,– Ricomposizione– Rilevazione e recupero di errori end-to-end
• Esempi: ITU-T X.224, IETF TCP e UDP
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6161
OSI OSI –– Session LayerSession Layer• Gestisce il dialogo e lo scambio di dati tra entità di
presentazione• Fornisce le risorse logiche per organizzare il colloquio,
strutturare e sincronizzare lo scambio di dati in modo da poterlo eventualmente sospendere, riprendere e terminare
• Definisce punti di sincronizzazione per ogni attività per– Riprendere il dialogo dopo un guasto da un punto opportuno
(mascherando l’eventuale interruzione del servizio di trasporto)– Consegnare in blocco le IU tra due punti di sincronizzazione
• I servizi forniti sono:– Apertura e il rilascio di una connessione di sessione– Sincronizzazione (definizione e identificazione di check points,
per fault tolerance)– Registrazione delle anomalie di funzionamento
• Esempi: ITU-T X.225
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6262
OSI OSI –– Presentation LayerPresentation Layer• Fornisce un formato comune per le rappresentazioni locali
delle informazioni da trasferire• Trasforma, formatta e modifica la sintassi dei dati utilizzati
dalle entità di applicazione (compression, encryption)• Prepara i dati in forma processabile dall'entità di applicazione• I dati sono scambiati secondo la sintassi
– del sistema A– del sistema B– di trasferimento
• I servizi forniti sono:– Selezione della sintassi di trasferimento– Trasformazione della sintassi di rappresentazione
• Esempio: transcodifica di alfabeti
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6363
OSI OSI –– Application LayerApplication Layer• Fornisce i mezzi attraverso cui i processi applicativi possono
accedere all'ambiente OSI e comunicare fra di loro• Fornisce l'interfaccia d'utente (un processo o programma
applicativo) per l'accesso a servizi informativi distribuiti• Protocollo di applicazione consente l'interazione tra entità di
applicazione usufruendo del servizio di presentazione• I servizi forniti ai processi applicativi sono:
– Trasferimento delle informazioni– Predisposizione di meccanismi quali autenticazione e segretezza– Determinazione del grado di servizio accettabile– Sincronizzazione delle applicazioni cooperanti– Accordo sulle responsabilità di error recovery e sulle procedure di
controllo della correttezza delle informazioni
• Esempi: file transfer protocol (FTP)
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6464
OSI OSI -- Sistemi intermediSistemi intermedi
REPEATER(Physical Layer)
BRIDGE(Data-Link Layer)
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
Physical medium Physical medium
7
6
5
4
3
2
1001000101011010 001000101011010
DL-PDU
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1Physical layerbits
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
Physical medium Physical medium
7
6
5
4
3
2
1001000101011010 001000101011010
N-PDU
DL-PDU
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
Data link layer
Physical layerbits
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6565
OSI OSI -- Sistemi intermediSistemi intermedi
ROUTER(Network Layer)
GATEWAY(Livelli superiori)
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
Physical medium Physical medium
7
6
5
4
3
2
1001000101011010 001000101011010
T-PDU
N-PDU
DL-PDU
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
Network layer
Data link layer
Physical layerbits
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
Physical medium Physical medium
7
6
5
4
3
2
1001000101011010 001000101011010
N-PDU
DL-PDU
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layer
Network layer
Data link layer
Physical layer
7
6
5
4
3
2
1
Network layer
Data link layer
Physical layerbits
Application layer
Presentation layer
Session layer
Transport layerT-PDU T-PDU
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6666
Modello TCP/IP: Architettura a stratiModello TCP/IP: Architettura a strati• Application layer
– Fornisce l'interfaccia d'utente (un processo o programma applicativo) per l'accesso a servizi informativi distribuiti
• Transport layer– Ultimo degli strati di utilizzazione (end-to-end)– Fornisce diverse classi di servizio di trasporto– Es: TCP, UDP
• Internet layer– Svolge funzioni di trasferimento dati nodo-nodo, anche attraverso reti
eterogenee– Es: IP
• Network access layer– Fornisce tutte le risorse necessarie ad accedere a una risorsa di
comunicazione (rete geografica, rete locale, collegamento punto-punto) – Maschera tutte le caratteristiche dei protocolli di linea e di trasporto fisico delle
informazioni
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6767
TCP/IP TCP/IP –– Relazione tra unità datiRelazione tra unità dati
TCP-H
Userinformation
TCP-PDU
IP-PDU
NA-PDU
A B
TCP-HIP-H
TCP-HIP-HNA-H
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6868
Relazione tra modelli TCP/IP e OSIRelazione tra modelli TCP/IP e OSI
Application
Transport
Internet
Network access
TCP/IP
7
6
5
4
3
2
1
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
OSI
ARCHITETTURE DI PROTOCOLLIARCHITETTURE DI PROTOCOLLI
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 6969
IndiceIndice
Servizi di trasferimento dell’informazione• Modi di trasferimento• Tecniche di commutazione• Metodi di allocazione di banda• Tecniche di multiplazione• Architetture di protocolliRiepilogo
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7070
Modi di commutazione: CS Modi di commutazione: CS vsvs PSPSCOMMUTAZIONE DI CIRCUITO– Risorse di rete dedicate
esclusivamente agli utenti attivi (banda assegnata)
• Banda completamente a disposizione degli utenti che la ricevono
– Tipo di servizio• Chiamata (CO)
– I canali attraversano nodi di commutazione
– Multiplazione S-TDM (sincrona)– Trasparenza temporale: tempo di
ritardo costante– Semplice struttura protocollare– QoS espressa in termini di
probabilità di rifiuto di chiamata
COMMUTAZIONE DI PACCHETTO– Risorse di rete condivise da tutti gli
utenti attivi (banda prenotata o non assegnata)
• Nessuna garanzia sulla disponibilità di risorse al tempo della trasmissione
– Tipo di servizio• Circuito virtuale (VC): servizio CO• Datagramma (DG): servizio CL
– I pacchetti attraversano nodi di tipo S&F
– Multiplazione A-TDM (asincrona)– Flessibilità di accesso: la rete non
trasporta IU in modo trasparente– Complessa struttura protocollare– QoS espressa in termini di ritardo e
probabilità di perdita di pacchetto
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7272
CircuitCircuit switchingswitching
– Servizio implicitamente orientato alla connessione– Funzionalità di ogni nodo di rete: limitata al livello 1– Attraversamento dei nodi senza elaborazione dell'informazione
Access nodeTransit nodeAccess node
Layer 1
End-user End-user
Null
Null
Upperlayers
Layer 1 Layer 1 Layer 1
Null
Null
Upperlayers
Layer 1
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7373
Packet switchingPacket switching– Servizio orientato alla connessione o senza connessione– Funzionalità di ogni nodo di rete: fino al livello 3– Grande tempo di elaborazione per pacchetto– Ridotto throughput per nodo
Flow control
Error recovery &flow control
Access nodeTransit nodeAccess node
Layer 1
End-user End-user
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Error recovery &flow control Layer 2
Layer 3
Layer 1 Layer 1
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
Layer 1
Layer 2
Layer 3 Flow control
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7474
Frame Frame relayrelay– Architettura "core & edge"
• Funzioni ridotte svolte da ogni nodo• Recupero di errore svolto solo alle estremità della rete
– Elevata prestazione di traffico dei nodi– Funzionalità ridotta di nodo consente di smaltire più traffico
Error recovery & flow control
Layer 2L
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 1
Layer 2H
Null
Error & congestiondetection
Access nodeTransit nodeAccess node
Layer 1
End-user End-user
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
Layer 2L
Layer 1
Error & congestiondetection
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
Layer 2L
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 1
Layer 2H
Null
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7575
Cell switchingCell switching– Pacchetti di lunghezza fissa (celle ATM)– Funzioni di nodo ridotte al minimo
• Table look-up per l'instradamento delle celle• Rivelazione di errore solo sull'header
– Maggior parte delle funzioni di controllo portate alle estremità della rete
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 1
Null
Layer 2Error recovery & flow control
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 1
Null
Layer 2
Limited errordetection
Access nodeTransit nodeAccess node
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
End-user End-user
Layer 1 Layer 1
Layer 2
Layer 3
Upperlayers
Limited errordetection
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7676
CaratterizzazioneCaratterizzazione
Tipo direte
Modo dicommutazione
CS
MRCS
ATM
FR
PS
Tecnica dimultiplazione
S-TDMSP
A-TDMSS
A-TDMC
Servizio ditrasferimento
CO-AB
CO-BB
CO-BB/CL
1trasparente
1-2L
1-2-3
Livelli OSInodi di transito
A c
ircu
itoA
pac
chet
to 1
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7777
Evoluzione Evoluzione -- Dedicated networksDedicated networks
circuit switchingnetwork
packet switchingnetwork
dedicated networks
TV
PC
Phone
TV
PC
Phone
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7878
Evoluzione Evoluzione ––NarrowbandNarrowband integratedintegrated accessaccess
circuit switchingnetwork
signalling network
packet switching/framerelay network
dedicated networks
ISDNswitch
ISDNswitch
TV
PC
Phone
TV
PC
Phone
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 7979
Evoluzione Evoluzione ––BroadbandBroadband integratedintegrated accessaccess
circuit switchingnetwork
packet switching/framerelay network
dedicated networks
Router Router
TV
PC
Phone
TV
PC
Phone
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8080
Evoluzione Evoluzione --Broadband integrated transportBroadband integrated transport
cell switchingnetwork
ATMswitch
ATMswitch
TV
PC
Phone
TV
PC
Phone
RIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONERIEPILOGO DEI MODI DI COMMUTAZIONE
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8181
Servizi di TelecomunicazioniServizi di Telecomunicazioni
• Tassonomia dei servizi• Sorgenti di informazione
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8282
• Servizio di comunicazione– Obiettivo: trasferimento informazioni di utente– Fornito attraverso due o più interfacce utente-rete
• Natura informazione: uno solo o una combinazione di– Voce (suoni)– Dati (testi)– Immagini (fisse o in movimento)
• Tipo servizio– Monomediale: un solo tipo di informazione– Multimediale: almeno due tipi di informazione
• Caratteristiche delle comunicazioni– Configurazione– Direzione– Inizializzazione
Servizi di telecomunicazioniServizi di telecomunicazioni
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8383
Caratteristiche delle comunicazioniCaratteristiche delle comunicazioni• Configurazione
– Punto-punto: due punti di accesso– Multipunto: più di due punti di accesso– Diffusivo (broadcast)
• Direzione– Bidirezionale
• Simmetrico: 2 flussi con stessi parametri• Asimmetrico: 2 flussi con parametri diversi
– Unidirezionale: un solo flusso informativo
• Inizializzazione1 - Su base chiamata
• Si articola in tre fasi: richiesta, utilizzazione, rilascio• Richiede il trasferimento della segnalazione
2 - Su base contrattuale: permanente oppure a tempo• Non sono espletate funzioni di segnalazione
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8484
Tassonomia dei servizi Tassonomia dei servizi -- ITUITU--T I.211T I.211
Servizi distributiviServizi interattivi
Servizi di telecomunicazione
Servizi diconversazione
Servizi di consultazione
Servizi dimessagistica
Servizi distributivisenza controllodi presentazione
Servizi distributivicon controllo
di presentazione
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8585
Servizi interattiviServizi interattivi• Servizi interattivi di conversazione
– Consentono scambio di informazioni in tempo reale (entità ritardo dipende dal servizio)
– Esempio: Telefonia, Videotelefonia, Videoconferenza, High-speed FAX
• Servizi interattivi di messaggistica– Consentono scambio di informazioni in tempo differito– Uso di memorie– Esempio: Posta elettronica
• Servizi interattivi di consultazione– Consentono consultazione e reperimento di informazioni da centri di
servizio– Utente richiede inoltro informazioni a centro di servizo– Utente controlla il trasferimento delle informazioni– Esempio: Teledidattica, Video on demand, Teleadvertising
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8686
Servizi distributiviServizi distributivi
• Servizi distributivi senza controllo di presentazione– Consentono la diffusione di informazioni a un numero arbitrario di
utilizzatori– Utente non controlla l'ordine delle informazioni ricevute– Esempio: Broadcast TV, Pay TV, Video/audio distribution
• Servizi distributivi con controllo di presentazione– Consentono la diffusione di informazioni a un numero arbitrario di
utilizzatori– Informazione strutturata in unità cicliche– Utente controlla l'ordine delle informazioni ricevute– Esempio: Teletext (Televideo)
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8787
Attributi dei servizi di TLCAttributi dei servizi di TLC
Configurazione Direzione InizializzazionePt-pt Mpt Dif Bid
simBid
asimUnid Chiam. Contr.
InterattivoConvers ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
InterattivoMess ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
InterattivoConsult ♦ ♦ ♦ ♦ ♦Distrib
senza cont ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦Distrib
con cont ♦ ♦ ♦
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8888
Caratteristiche delle sorgentiCaratteristiche delle sorgenti• Tipo di sorgente
– Analogica (richiede la conversione in forma numerica)– Numerica
• Parametri di sorgente– Frequenza di picco, P– Frequenza media, A– Fattore di burstiness, B= A/P
• Classificazione delle sorgenti– Constant bit rate (CBR): B=1
• Voce codificata• Video codificato senza riduzione di ridondanza• File transfer
– Variable bit rate (VBR): B<1• Voce codificata con soppressione dei silenzi• Video codificato con riduzione di ridondanza
• Modello di sorgente ON-OFF – Distribuzione esponenziale dei tempi di ON e OFF
µ
λ
OFF ON
1=+
=
ONOFF
ONOFF
pp
pp µλ
µλλ+
== BpON
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 8989
ONOFF
ON
TTT
B+
=
Caratteristiche delle sorgentiCaratteristiche delle sorgentiEsempio: sorgente con emissione di traffico periodico• Periodi di attività a durata fissa TON con emissione P• Periodi di inattività a durata fissa TOFF
• In questo caso:
1.00.80.60.40.20
t [s]
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
C [Mbit/s]
1.2
0
TON TOFF
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 9090
Conversione analogico/digitaleConversione analogico/digitale
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 9191
Frequenza di piccoFrequenza di picco
Telemetry/POSVoiceData/images
Low speed0.0001-0.001
0.005-0.10.001-0.1
HI-FI soundVideoconferenceData/images
Medium speed0.1-10.1-10.1-10
Compressed TVUncompressed TVData/images
High speed1-5
10-5010-1000
Class Mbit/s Service
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 9292
Fattore di Fattore di burstinessburstiness
A.A. 2003/04 A.A. 2003/04 –– Corso di Corso di Fondamenti di Reti di TelecomunicazioniFondamenti di Reti di Telecomunicazioni –– M. De MarcoM. De Marco1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI1. RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI Slide Slide 9393
Requisiti dei serviziRequisiti dei servizi• Prestazioni richieste dai servizi dipendono fortemente dal tipo di servizio• Parametri di prestazione del servizio
– Probabilità di blocco– Tempo di ritardo (media, varianza, percentile)– Traffico trasportato (velocità media)– Probabilità di errore
TelefoniaDati
interattivi e-mailVideo-on-demand
Prob.blocco < 1% ≅ 0 ≅ 0 ≅ 0
Ritardomedio < 500 ms o(s) o(min) o(s)
Velocitàmedia = 64 kbit/s 9.6-64 kbit/s o (bit/s) o(Mbit/s)
Prob.errore o(1 %) ≅ 0 ≅ 0 o(1 %)