Modi di Trasferimento

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1 Modi di Trasferimento Mattia Natali 31 ottobre 2011 Indice 1 Servizi di trasferimento dell informazione Tecniche di multiplazione Tecniche di multiplazione: Realizzazione di multiplazione TDM Tecniche di commutazione Architetture di protocolli Concetti base del modello a strati Primitive Servizi Relazione tra unità dati Multiplazione Modello a strati Servizi di trasferimento dell informazione Gli aspetti chiave che configurano un modo di trasferimento delle informazioni sono: Tecnica di multiplazione: descrive come la capacità disponibile su uno specifico canale di comunicazione possa essere condivisa da diverse unità formative. Modalità di commutazione: descrive il modo di operare dei nodi della rete, come le unità informative (UI) ricevute da un generico nodo sui suoi canali entranti sono trasferite sui canali uscenti. Esso si suddivide a sua volta in: Instradamento: selezione del ramo di uscita per la UI ricevuta. Attraversamento: precedente. esecuzione della decisione di instradamento presa nel passo Architettura dei protocolli: descrive le regole secondo cui due nodi di rete possono scambiare informazioni. Solitamente le UI vengono dotate di informazioni aggiuntive che consentono di mettere in pratica le regole in questione. 1.1 Tecniche di multiplazione La multiplazione consente di sfruttare la capacità disponibile su un canale di comunicazione per metterla a disposizione contemporaneamente di più flussi informativi. Abbiamo un multiplatore tra sorgente e canale trasmissivo, mentre a destinazione avremo un demultiplatore tra canale trasmissivo e destinatario. 1

2 1.1.1 Tecniche di multiplazione: Le tecniche di multiplazione sono: Multiplazione a divisione di frequenza (Frequency Division Multiplexing, FDM): tipica nei segnali analogici. Multiplazione a divisione di tempo (Time Division Multiplexing, TDM): si è sviluppata per il trasferimento di dati numerici. Multiplazione a divisione di lunghezza d onda (Wavelenght Division Multiplexing, WDM): utilizzato soprattutto con le fibre ottiche. Quando il mezzo trasmissivo è bidirezionale la tecnica di multiplazione entra in gioco due volte (Duplexing). Le tecniche di multiplazione a divisione di tempo si dividono a sua volta: Multiplazione deterministica: utilizzata quando si hanno sorgenti CBR. È necessaria una unità di memoria su ogni ingresso nel caso la rete trasmissiva sia riservata ad un altra sorgente. La frequenza di ricezione f m è N volte più altra rispetto a quella di trasmissione f t f m = Nf t con N il numero di sorgenti che condividono il canale trasmissivo. La struttura logica che definisce l organizzazione delle UI sulla linea uscente si chiama trama. Multiplazione statistica: non c è un ordine predefinito sulla trama. La capacità disponibile in uscita non deve essere inferiore alla media complessiva richiesta dai flussi tributari, ossia N f m = Realizzazione di multiplazione TDM Multiplazione sincrona (S-TDM): è impiegata generalmente nella rete telefonica a commutazione di circuito. L asse dei tempi è diviso in slot organizzati in una struttura di trama di durata T. La struttura di trama viene riconosciuta attraverso un opportuno codice all inizio di ogni trama (informazione di allineamento). Siccome la struttura della trama è nota a priori, il riconoscimento dei confini degli slot è fatto implicitamente. Anche l indirizzamento è fatto implicitamente perchè allo slot i-esimo è riservato alla sorgente i-esima. Possiamo fare sovramultiplazione per un singolo slot se una specifica coppia sorgente-destinazione lo richiede F c = ncc T oppure fare sottomultiplazione i=1 A i F c = capacità del canale base di trasmissione ( bit/s) C c = numero di bit trasmessi per slot F c = m T m = bit allocati per lo slot Multiplazione asincrona (A-TDM): non esiste alcuna struttura periodica, l allocazione della capacità del canale alle sorgenti avviene in modo statistico. Nella multilazione asincrona a slot la delimitazione delle UI è implicita mentre in quella continua è esplicita perchè le UI ora hanno in generale lunghezza variabile. L indirizzamento delle UI è necessariamente esplicito. Questa tecnica di multiplazione consente di ottimizzare l utilizzazione della capacità del canale trasmissivo in presenza di sorgenti di tipo intermittente. 2

3 1.2 Tecniche di commutazione Ci sono due tecniche: Commutazione di pacchetto: l informazione che deve essere trasferita generalmente viene spezzettata in una serie di blocchi, a questi viene aggiunto al payload un campo aggiuntivo di intestazione o header. Ogni nodo deve essere dotato di memoria o buffer. Commutazione di circuito: si articola in tre fasi, instaurazione, trasferimento dati, rilascio. Nella fase di instaurazione abbiamo, oltre ai tempi di trasmissione e di propagazione, anche i tempi di elaborazione di ogni singolo nodo attraversato. Invece la conferma del terminale B al terminale A, quando attraversa i nodi, non ha i tempi di elaborazione. Questo tipo di commutazione gode di trasparenza temporale perchè la capacità viene assegnata in modo esclusivo per ogni chiamata. 1.3 Architetture di protocolli Un protocollo di comunicazione è un insieme di regole che definiscono le modalità di interazione tra sistemi. Quando si parla di architettura dei protocolli si fa riferimento alla loro gerarchia. Il primo modello a strati è stato il modello di riferimento OSI (Open System Interconnection), infine siamo arrivati al protocollo Internet TCP/IP Concetti base del modello a strati Solitamente si raggruppano funzioni simili per logica e/o tecnologia per poi organizzarle gerarchicamente a strati (layer) o livelli (level), infine si identificano le regole di interazione fra questi strati (interfacce). Il generico strato N, o N-strato, è costituito da una o più entità, chiamate N-entità, che svolgono le funzioni dello strato. Ogni strato usufruisce dei servizi resi dallo strato inferiore. Il livello N + 1 deve consce perfettamente l interfaccia con il livello N. Il livello generico N fornisce un servizio al livello N + 1 nella forma di connessione di livello N (o N-connessione) tra N-entità nei due sistemi. Questa connessione è resa possibile nel Service Access Point (SAP) di livello N, o N-SAP Primitive Due entità di sistemi diversi, ma dello stesso strato, si scambiano informazioni attraverso le primitive: Richiesta: una (N + 1)-entità richiede un servizio a una N-entità dello stesso sistema. Indicazione: una N-entità invia informazioni a una (N + 1)-entità dello stesso sistema. Risposta: una (N + 1)-entità del sistema locale risponde alla richiesta. Conferma: una N-entità del sistema informa la (N + 1)-entità dello stesso sistema della risposta pervenuta Servizi Ci sono tre tipi di servizi forniti da un SAP: Servizio confermato: utilizza tutte le quattro primitive. Servizio non confermato: utilizza solo le prime due. Servizio indicato dal fornitore: utilizza solo l indicazione. 3

4 1.3.4 Relazione tra unità dati Nello scambio di informazioni tra interazioni dello stesso livello sono definite tre tipologie di informazioni: N-Protocol Data Unit, N-PDU: unità informativa scambiata tra N-entità di sistemi diversi in accordo a un N-protocollo. N-Protocol Control Information, N-PCI: informazioni di controllo contenute nella N- PDU necessarie alle operazioni del N-protocollo tra due N-entità. N-Service Data Unit, N-SDU: unità informativa che viene scambiata al N-SAP tra una N-entità e una (N + 1)-entità dello stesso sistema. Ogni volta che bisogna trasferire un unità dati di un generico livelo la cui lunghezza eccede il massimo consentito dall unità dati si effettua la segmentazione, ogni N-PDU sarà dotato di un header N-PCI utile per la fase di riassemblaggio finale Multiplazione La multiplazione consiste nell utilizzare un unica N-connessione per trasferire informazioni ricevute su diverse (N + 1)-connessioni, la demultiplazione si effettua al termine dell operazione di invio dati. La multiplazione inversa consiste invece nell utilizzare N-connessioni per il trasporto di informazioni relative a un unica (N + 1)-connessione. Si utilizza quando serve una capacità di trasferimento superiore a quella disponibile Modello a strati In precedenza avevamo detto che l architettura dei protocolli era definita a strati, dal livello più alto al più basso abbiamo: Strato di applicazione: fornisce l interfaccia utente per l accesso a servizi informativi distribuiti. Strato di trasporto: definisce il protocollo di trasporto attraverso la rete. Solitamente questo strato svolge le seguenti funzioni: multiplazione, indirizzamento, segmentazione e riassemblaggio, gestione della qualità del servizio. Il Transmission Control Protocol (TCP) è un esempio di protocollo di strato di trasporto. Strato di rete: si occupa del trasferimento di informazioni lungo una sequenza di nodi attraverso la rete. Le unità informative trasmesse sono i pacchetti. Le funzioni svolte sono: instradamento, interlavoro tra reti, controllo del flusso, multiplazione. Un esempio di protocollo di rete è Internet Protocolo (IP). Strato di collegamento dati (data-link): svolge la funzione di trasferiemento dati privo di errori tra due nodi adiacenti. Le unità trasmissive sono le trame. Svolge le seguenti funzioni: rivelazione di errori, recupero delle trame perse, controllo di flusso e di accesso. Esempio di protocollo High Level Data Link Control (HDLC). Strato fisico: vengono definite le caratteristiche meccaniche ed elettriche della connessione fisica. Funzioni svolte: gestione del collegamento fisico, gestione delle procedure, codifica. 4

5 La rete Internet si basa sul protocollo TCP/IP. È formato da 4 strati: application layer, transport layer, Internet layer e network access layer. Lo stato fisico è all interno dello strato di accesso alla rete. Nel modello TCP/IP sono definiti due protocolli di trasporto: TCP e UDP (User Datagram Protocol). Lo strato di rete si fonda sul protocollo IP. 5