Introduzione Servizi di Telecomunicazione Caratterizzazione delle sorgenti Modello di sorgente Tipi di informazione. Rete di Telecomunicazione

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1 Roadmap Fondameni di Inerne e aa a.a Servizi di Telecomunicazione Caraerizzazione delle sorgeni Modello di sorgene Tipi di informazione Rei di Telecomunicazione Rami, nodi, opologie di ree Sezione di accesso e sezione inerna Qualià del servizio e sicurezza Tassonomia delle rei di TLC Organismi di sandardizzazione 2 Definizioni Ree di Telecomunicazione Comunicazione: rasferimeno di informazioni secondo convenzioni presabilie. Telecomunicazione: qualsiasi rasmissione e ricezione di segnali che rappresenano segni, scriura immagini i i e suono, informazioni di qualsiasi naura, araverso cavi, radio o alri sisemi oici e eleromagneici (Dalla raccomandazione ITU-T I.112) Un insieme di nodi e canali che collega due o più puni per permeere la elecomunicazione ra essi. Consene di rasferire informazione (servizio di TLC). È cosiuia da alri apparai ( nodi ) ), erminali e collegameni. Esempio: ree elefonica, che consene ai erminali (i elefoni) di comunicare. 3 4

2 Ree di Telecomunicazioni EsempidireidiTLC Esempi di rei di TLC: Canale Nodo Ree elefonica fissa (PSTN - Public Swiched Telephone Nework) Rei mobili di seconda generazione (GSM/GPRS - Global Sysem for Mobile Communicaions, General Packe Radio Service) Rei di disribuzione radio, TV Rei in area locale (LAN - Local Area Nework) Eherne, WirelessLAN (WiFi, WIMAX), ec Rei dai geografiche ATM (AsynchronousTransfer Mode), X.25, Frame- Relay, ec Inerne Rei mobili di erza generazione (UMTS- Universal Mobile Telecommunicaions Sysem, CDMA2000) Rei di nuova generazione 5 6 Servizio di Telecomunicazioni Servizio di TLC: rasferimeno di informazione di varia naura caraerizzao da parameri quali duraa, qualià, ec. Ci sono diverse modalià di auare ale rasferimeno, e quindi diverse ipologie di ree TLC ciascuna a con i propri vanaggi e svanaggi ciascuna più o meno adaa ai vari ipi di servizio (applicaivi) Tipi di informazione: Voce Video Dai ServizidiTLC Esempi di servizi: elefonia eleconferenza audio/video diffusione messaging and mailing dai peer-o-peer browsing 7 8

3 Servizio di rasporo Modalià operaiva per rasferire informazione araverso la ree logica; È richieso per lo svolgimeno di una comunicazione a favore di due o più ueni; Deve raare l informazione emessa nell ambio della comunicazione, i gesendo: l auazione di una specifica sraegia di assegnazione delle risorse di rasferimeno condivise; la risoluzione delle conese di pre-assegnazione e di uilizzazione (ove preseni) Informazioni raae: Servizio di rasporo Raggruppameno di Cifre Binarie (RCB). Ogni sorgene emee informazione i soo forma di sringhe di cifre binarie: flussi inermieni,,(messaggi); gg); flusso coninui, (sream); 9 10 Componeni: muliplazione; commuazione; archieura proocollare. Presazioni: flessibilià di accesso inegrià informaiva rasparenza emporale. Servizio di rasporo Soggei nella forniura del servizio di TLC Cliene/uene del servizio (service cusomer) fruiore del servizio, i.e. soggeo della comunicazione (sorgene e/o desinazione) per fruire di un servizio deve ineragire con il forniore Forniore del servizio (service provider) Ha il compio di rendere fruibile il servizio di TLC al cliene secondo modalià (e.g. coso, duraa) predefinie (Service Agreemen) Per rendere possibile il rasferimeno dell informazione deve poer uilizzare la infrasruura di ree resa disponibili dal gesore Gesore di ree (nework operaor) Ha il compio di aivare e manenere operaivi la piaaforma di ree in modo da assicurare la fruizione del servizio di TLC 11 12

4 Caraerizzazione delle sorgeni Idenificazione precisa della sorgene migliore idenificazione delle risorse. Sorgene: La Naura Digiale dell Informazione l informazione scambiaa nelle moderne rei (numeriche) è in forma digiale, cioè come sequenza di cifre binarie 1 o 0 (bi=binary digit). Informazione inrinsecamene digiale Dai Analogica. L informazione e un segnale elero/oico a valori arbirari i definii ii su inervalli di empo coninui i o discrei. Numerica: sringa di simboli (es. binari) Ree TLC Informazione digializzaa proveniene da sorgeni analogiche 13 Tras- duore Riproduore V V A/D D/A Ree TLC 14 V Conversione A/D Campionameno Quanizzazione (discreizzazione nel empo) (discreizzazione nel range dinamico) V 111 V max V Conversione D/A 111 V T c inervallo di campionameno (sec) f c =1/T c frequenza di campionameno (Hz)... n bis di codifica per campione V ( 2 n max inervalli di quanizzazione di ampiezza b = ) 2 n 1 T c Rimo di emissione o bi-rae: n R = n f c = T c n T c b Codifica ra ange dinam mico Es. codifica PCM per la voce: f c =8Khz T c =125μs n=8 P=64Kb/s Inerpolazione Decodifica Il segnale ricosruio è ano più simile a quello originario quano......minore è l inervallo di campionameno T c...minore è l inervallo di quanizzazione b migliore qualià di riproduzione maggiore rimo di emissione (bi-rae) Segnale originario Segnale ricosruio maggiore freq. di camp. f c maggior numero n di bis di cod. 16

5 Unià Informaive (UI) I flussi di bis vengono inviai alla ree raggruppai in UI (chiamae a seconda del coneso paccheo, cella, segmeno, ecc.) che cosiuiscono l oggeo del rasferimeno. Esempio: Caraerisiche ae e Emissive delle e Sorgeni Con riferimeno al rimo di emissione, le sorgeni possono essere a bi-rae cosane (CBR) o variabile (VBR); ra le CBR R bi-rae (bi/s) ms UI Pacche- izzaore Rimo di emissione della sorgene R=4Kb/s Capacià rasmissiva della linea C=12Kb/s Linea di Trasmissione 17 VBR R MAX R medio R MAX bi-rae (bi/s) bi-rae (bi/s) Sorgene On-Off ( Tuo o Niene ) R MAX R medio R a = R MAX R di medio R medio rimo di picco rimo medio aivià 18 Esempi di paern di emissione i (nel caso di UI di sessa dimensione) Modello di sorgene λ CBR VBR On-OffOff VBR OFF μ Aiva (ON): emee informazioni ad una frequenza di picco P (bi/s) per un inervallo di empo T ON Inaiva (OFF) per un inervallo di empo T OFF Equilibrio dei flussi enrani e usceni inorno ad una superficie chiusa: λ p = μ p on off Relazione di congruenza per le probabilià di sao: p off + p on = 1 Probabilia che una sorgene sia aiva: p on λ = λ + μ ON 19 20

6 Modello di sorgene Frequenza media di emissione A (bi/s) = p ON *P p ON e deo faore di bursiness (B) Consan Bi Rae (CBR) B=1 (A=P) Variable Bi Rae (VBR) B<1 Rami, nodi, opologie di ree 21 Rami e nodi Rami e nodi Una ree è genericamene composa da nodi inerconnessi ramie rami Un ramo, cosiuisce elemeno di connessione di due nodi rappresena il percorso direo che l informazione segue per essere rasferia ra due nodi Un nodo è l esremià comune di due o più rami convergeni nello sesso puno mezzo di scambio ra due o più rami, o erminazione degli sessi Il significao di quese enià geomeriche è diverso a seconda del livello funzionale considerao; esempi: nodi: erminazioni fisiche di ree, apparai di commuazione (swiching), elaboraori, archivi, ec rami: mezzo rasmissivo, giuzione fisica/logica ra due apparai di ree, percorso logico dell'informazione ra due elaboraori, ec 23 Ramo Nodo inermedio (nodo di commuazione) Nodo erminale 24

7 Nodi inermedi e erminali Grafo di ree Nodo inermedio (nodo di commuazione) nodo di scambio, muliplazione/demuliplazione genericamene riferio come Relay sysem a seconda dei casi viene chiamao: gaeway, rouer, swich, digial cross connecor, hub, repeaer, ec. Apparecchi o nodi erminali (TE - Terminal Equipmen) sorgene/desinazione della comunicazione cosiueni il mezzo araverso cui un uene usufruisce di uno o più servizi i di TLC possono essere di varia forma e possono dipendere dalla ipologia di ree e/o dal servizio, esmpio: Apparecchi radio, TV Telefono fisso, cellulare PC fisso o poraile (lapop) PDA (Personal Digial Assisan) elerodomesici.. 25 Una opologia di ree è definia da un grafo G=(V,A) V = insieme dei verici (nodi), N = V A = insieme degli archi (rami), R = A Esempio N=10, R=11 26 Topologia a maglia complea Ogni nodo è connesso direamene con ui gli alri nodi, i.e. è presene un ramo per ogni coppia di nodi Topologia ad albero Grafo connesso con un solo percorso (cammino) ra ogni coppia di nodi ( 1) N N N R = = 2 2 C = α R R = N-1 Vanaggio: olleranza ai guasi (moli percorsi ra due nodi) Svanaggio: elevao numero di rami E usaa solo quando i nodi sono pochi (e vicini) Vanaggio: basso numero di rami Svanaggio: vulnerabilià ai guasi (solo un percorso ra due nodi) 27 E usaa per ridurre i cosi e semplificare la sesura dei rami 28

8 Topologia a sella Topologia a maglia non complee Caso paricolare di albero: ui i nodi sono connessi ramie un ramo ad un nodo (cenrale) Caso più generale, compromesso ra albero e ree a maglia complea R=N-1 N-1<R<N(N-1)/2 Svanaggio: opologia non regolare Vanaggio: basso numero di rami Svanaggio: vulnerabilià ai guasi del nodo cenrale Vanaggio: olleranza ai guasi e numero di rami selezionabile a piacere E usaa per ridurre i cosi e semplificare la sesura dei rami E la più usaa Topologia ad anello I nodi sono inerconnessi ad anello Può essere unidirezionale o bidirezionale R=N Topologia a bus I nodi sono connessi in modo lineare Il bus può essere aivo (ogni nodo parecipa al comunicazione ra le alre coppie di nodi) o passivo (ui i nodi sono connessi allo sesso mezzo) R=N-1 nel caso di bus aivo R=1 nel caso di bus passivo Usaa principalmene i in rei locali li e meropoliane 31 Usaa principalmene in rei locali e meropoliane 32

9 Topologia generale di una ree di TLC In generale la opologia di una ree di TLC può essere una combinazione delle opologie precedeni (opologia misa): maglia complea, sella, albero, ec. Sezione di accesso e sezione inerna Rei di TLC complesse vengono spesso vise come compose da due pari (dee anche zone o sezioni) sezione di accesso (ree di accesso) sezione inerna (ree di rasporo/ransio, core, dorsale, backbone) Sezione inerna sezione di accesso Sezione di accesso e inerna si possono differenziare per velocià di rasferimeno, opologia, ecnologie, mezzi rasmissivi, funzionalià di gesione, affidabilià, ridondanza, d ec Sezione di accesso Ha il ruolo di consenire l accesso alla ree ai suoi ueni Viene realizzaa araverso differeni mezzi e ecnologie wireless wired (rame, fiblra) puno-puno, broadcas.. E la sede di risorse che in alcuni casi sono indivise e dedicae ai singoli ueni/erminali Comprende l inerfaccia uene-ree Sezione inerna Ha il ruolo di rasferire l informazione ra nodi di accesso, uilizzando, se necessario, anche nodi di ransio E sede di risorse condivise (di rasferimeno e di elaborazione) con elevae presazioni, in ermini di velocià (rasmissiva, elaboraiva), affidabilià, ec A A A T sezione inerna T A T T A A A : Nodi di accesso T : Nodi di ransio 35 36

10 Sezione di accesso e sezione inerna in Inerne GSM Operaor A GPRS/UMTS Operaor B BS BS RNC UTRAN SGSN GGSN UMTS CORE PSTN based access (ADSL, modem, ec) WirelessLAN Inerne backbone ISP domains Sezione di accesso e sezione inerna in Inerne Access Neworks (po-po p and muli-po) IP over PSTN/ISDN IP over xdsl IP over Eherne10M/100M/1G IP over GPRS/UMTS IP over WLAN/ Core Neworks IP over ATM/SDH IP over MPLS/SDH IP over Gigabi Eherne? IP over IPv6 over..? LAN Unià Informaive Tipi di informazione Obbieivo della comunicazione è il rasferimeno dell informazione ra due o più erminali/ueni L informazione può essere: analogica o digiale Verrà consideraa solo informazione digiae (evenualmene come uscia di converiore A/D e codec) voce, video, dai.. L informazione viene rasferia mediane Unià Informaive (UI) singoli bi bye blocchi di bi/bye (che, a seconda dei casi, vengono riferii come: unià dai, pacchei, messaggi, ec) 40

11 Informazione uene, di conrollo, e di gesione In una ree di TLC si possono disinguere 3 differeni ipi di informazione/raffico: Informazione di uene è l obbieivo della comunicazione differeni media (voce, dai, video, ec.) viene rasmessa in accordo ad opporuni formai (proocolli, codec) può essere inviaa insieme a dell exra-informazione aggiuna per scopi di conrollo del rasferimeno (overhead), e.g. indirizzi, campi di conrollo di errore, ec.. coinvolge le funzionalià di rasporo della ree Informazione di segnalazione/conrollo L'informazione di segnalazione (o di conrollo) è di supporo allo scambio dell'informazione d'uene. Essa ha lo scopo di consenire le inerazioni ra cliene/uene e forniore di servizi i per: iniziare la comunicazione, negoziarne le caraerisiche qualiaive e quaniaive iniziali e per modificare ali caraerisiche nel corso della comunicazione; oenere un arricchimeno dei servizi di base con il coinvolgimeno di risorse di elaborazione accessibili nell'ambiene di comunicazione Informazione uene, conrollo, gesione (con.) Informazione di gesione (OAM - Operaion Adminisraion Managemen) in genere scambiaa ra nodi di ree Scopo: consenire il complesso di operazioni necessarie per gesire la forniura dei servizi e i mezzi necessari allo scopo, incluse le risorse prepose al rasferimeno delle informazioni di uene e di segnalazione. Tra le operazioni sopra ciae vanno menzionae: esercizio e manuenzione degli elemeni di ree; gesione dei servizi, compreso il conrollo, ove richieso, da pare dell'uene; quesi agirà sui parameri di gesione dei servizi a lui fornii; supervisione, misura e gesione del raffico di elecomunicazione; gesione della assazione, e cioè degli addebii al cliene per i servizi fornii; pianificazione e progeazione di rei e di servizi. 43 Informazione uene, conrollo, gesione (con.) Tali operazioni richiedono lo scambio di informazioni di gesione ra le apparecchiaure di ree e quelle erminali per il raameno infrasruurale dell'informazione di uene. Modelli più usai: TMN-Telecommunicaion Managemen Nework (ITU-T) SNMP (Simple Nework Managemen Proocol) (TCP-IP) 44

12 Informazione uene, conrollo, gesione (con.) In alcuni casi i re ipi di informazione possono essere raai da (soo)rei differeni. In al caso si parla di: ree dai (o di rasporo) ree di segnalazione ree di gesione Tassonomia delle rei di TLC 45 Disinzione delle rei in base alla gamma dei servizi supporai Ree dedicaa a un servizio: sono sae concepie e realizzae in passao per la forniura di un singolo servizio possono oggi essere uilizzae anche per un insieme risreo di alri servizi, seppure con alcune limiazioni esempio: la ree elefonica Ree inegraa nei servizi: sono di concezione più recene il loro obieivo e' rendere possibile la forniura di una vasa gamma di servizi di elecomunicazione con presazioni di qualià e di coso decisamene migliori rispeo a quelle oenibili con le rei dedicae esempio: Inerne (nella sua evoluzione) Disinzione delle rei in base al grado di mobilià del erminale Ree fissa: se i servizi supporai dalla ree sono accessibili solo da pare di ueni che ogniqualvola desiderino comunicare, siano in posizione saica, oppure che, pur in movimeno, rimangano in un inorno relaivamene risreo di un sio di riferimeno (abiazione, ambiene di lavoro, ecc.) Ree mobile: se invece l'accesso e' consenio ad ueni che sono in movimeno senza limiazioni alle loro possibilià di deambulazione (a piedi e/o su veicoli) 47 48

13 Disinzione delle rei in base al loro posizionameno Disinzione in base alla loro applicazione in conesi di ree più generali Rei di accesso Rei di rasporo Si differenziano generalmene per caraerisiche rasmissive, qualià del servizio, affidabilià, capacià di gesione, ec. Disinzione delle rei in base alla loro esensione Ree in area personale (Personal Area Nework, PAN): quando l area ineressaa ha un raggio di circa1 mero Ree in area locale (Local Area Nework, LAN): quando l area ineressaa è risrea ad un singolo edificio o a un complesso di insediameni enro il raggio di qualche chilomero Ree in area meropoliana (Meropolian Area Nework, MAN): quando gli ueni sono disribuii su un'area relaivamene esesa (una cià, una piccola regione) Ree in area geografica (Wide Area Nework, WAN): quando gli ueni sono disribuii su un'area molo esesa (una nazione, un coninene, l'inero globo erresre) Disinzione delle rei in base alla loro esensione Qualià del servizio e sicurezza nelle rei 51

14 Requisii dei servizi di TLC Riardo (1/2) Probabilia di blocco (o che il servizio venga rifiuao). Tempo di riardo. Velocia media: frequenza di cifra media con cui la ree raspora le informazioni uene. Probabilia di errore o di perdia 53 Le UI possono subire del riardo nell araversameno dei nodi e rami della ree Componeni del riardo sono: riardo di elaborazione il empo richieso dal nodo di ree per esaminare la UI (normalmene l inesazione del paccheo) e per deerminare dove insradarla queso può includere evenualmene il empo per elaborare la UI sessa, ad esempio conrollare se sono preseni errori, modificare le informazioni di insradameno, ec può essere anche dell ordine dei microsecondi riardo di coda e araversameno del nodo il empo che la UI rascorre prima di essere rasmessa sul link di uscia dal nodo di ree dipende dal ipo di araversameno implemenao nel nodo può dipendere dal grado di congesione del nodo (raffico oale in ingresso) 54 Riardo (2/2) Componeni del riardo: (con.) riardo di rasmissione empo necessario per rasmeere compleamene la UI queso influenza sia il empo di di rasferimeno della UI, e sia il riardo subio dalla UI seguene viene inrodoo da ogni nodo che opera in modalià sore&forward se R è il birae [bi/s] in uscia, e L UI la lunghezza [bi] della UI, Tx =L UI /R riardo di propagazione empo di propagazione nel mezzo fisico dipende dal mezzo ed è proporzionale alla lunghezza dello sesso se c m è la velocià [m/s] di propagazione nel mezzo e L m la sua lunghezza [m], il empo di propagazione è p =L m /c m Il riardo complessivo end-o-end è la somma dei riardi inrodoi dai singoli nodi e rami Perdia In generale durane il rasferimeno di una UI quesa può perdersi o arrivare erraa Ciò può essere causao da: errori rasmissivi possibile congesione della ree ovvero dei nodi araversai (e.g. per buffer overflow) errori procedurali (e.g. errori nei proocolli di rouing, bachi nei programmi) Evenuali errori/perdie possono essere recuperai ramie correzione e/o rirasmissione 55 56

15 Presazioni di un servizio di TLC Le presazioni più significaive di un servizio di comunicazione riguardano: l inegrià informaiva corrispondenza ra informazione emessa e ricevua (sequenze binarie) può essere valuao araverso un asso di errore residuo sul bi (BER/Bi Error Rae) o sulle UI (Packe Loss o FER/Frame Error Rae) la rasparenza emporale riguarda i riardi di ransio può essere valuao araverso le saisiche dei riardi è imporane considerare sia il valore di riardo medio che il jier Inegrià informaiva l insieme delle UI ricevue è simile all insieme delle UI rasmesse PRON TO SO NO AL CI NEMA Ree TLC bassa inegrià PRON NO AL NEMA PRON TO SO NO AL CI NEMA ala inegrià Trasparenza emporale Ricapiolando Temporalmene rasparene UI rasmesse UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5 UI ricevue UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5 empo Grado di inegrià informaiva i Riguarda la possibile diversià ra: a) la sequenza di cifre binarie emesse nell ambio della comunicazione consideraa (sequenza di emissione) b) la corrispondene sequenza di cifre binarie ricevue, e cioè a valle del rasferimeno dell informazione dalla sua origine alla sua desinazione (sequenza di ricezione) UI rasmesse UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5 NON Temporalmene UI ricevue rasparene UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5 empo empo empo Grado di rasparenza emporale Qualifica in ermini presazionali a) l inegrià di cifra binaria b) l inegrià di sequenza binaria È ano più elevao quano minore è la diversià (disanza) ra le due sequenze di emissione i e di ricezione i Si riferisce: a) alle sequenze di emissione e di ricezione b) ai riardi di rasferimeno che differeni unià informaive della sequenza di ricezione possono presenare rispeo alle corrispondeni unià informaive della sequenza di emissione Misura la variabilià dei riardi di rasferimeno 59 60

16 Sicurezza Un aspeo imporane nella comunicazione a disanza è il livello di sicurezza assicurao Sicurezza significa: Idenificazione/Auenicazione garanzia/verifica che le pari ineressae alla comunicazione siano esaamene chi sosengono di essere Riservaezza/Confidenzialià garanzia che i dai siano accessibili solo ai soggei auorizzai Inegrià garanzia che i dai non siano sai indebiamene alerai o manipolai Disponibilià garanzia che i dai siano elaborai o rasmessi in empo ragionevole, o che non siano sai resi inaccessibili Organismi di sandardizzazione nelle TLC 61 Organismi Mondiali Inernaional Telecommunicaion Union (ITU) è un agenzia specializzaa delle Nazioni Unie, con sede in Ginevra e con il compio di armonizzare ue le iniziaive mondiali e regionali nel seore delle Telecomunicazioni include le precedeni aivià svole dal CCITT produce Raccomandazioni: quese hanno caraere volonario, ma cosiuiscono di fao un linea-guida fondamenale per le aivià dei diversi aori nel mondo delle Telecomunicazioni Inernaional Sandard Organizaion (ISO) Ene delle Nazioni Unie, creao con l obieivo di promuovere lo sviluppo della normaiva inernazionale per faciliare il commercio di beni e servizi nel mondo IEEE (Insiue of Elecrical and Elecronics Engineers) paricolarmene aivo nella sandardizzazione delle ecnologie per rei in area locale (LAN) e meropoliana (MAN) Organismi Mondiali IETF (Inerne Engineering g Task Force) è il gruppo preposo alla definizione degli sandard nel mondo Inerne chiunque può parecipare soomeendo degli inerne-draf produce degli sandard denominai Reques For Commens (RFC) hp://www.ief.org f 63 64

17 Organismi Europei European Telecommunicaion Sandards Insiue (ETSI) La preparazione degli sandard è effeuaa da Comiai Tecnici (TC), che raano argomeni specifici e che riferiscono all Assemblea Tecnica (TA) 65

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