Università Cà Foscari di Venezia Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali. Corso: Reti di calcolatori. Tecnologia ADSL

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1 Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso: Reti di calcolatori Autore: Meggiato Alberto Matricola: a.a 2010/ novembre 2010

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3 Indice 1 La Introduzione Storia della tecnologia ADSL Descrizione della tecnologia utilizzata Modulazione Protocolli Gli standard I mancati investimenti sulla fibra ottica (accenni al progetto Socrate )

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5 Capitolo 1 La 1.1 Introduzione L acronimo ADSL (Asymmetric Digital Subscribe Line) letteralmente significa Linea digitale asimmetrica per l abbonato. Si tratta in sostanza, di una tecnologia a banda larga ormai affermata per il suo valore aggiunto, capace di trasformare una normale linea telefonica in una linea digitale ad alta velocità. È una vera e propria rivoluzione per la connessione di aziende e privati al Web, impensabile fino a qualche tempo fa ed ora alla portata di tutti. La tecnologia ADSL consente, sulla linea telefonica tradizionale, connessioni digitali per il trasferimento di dati utilizzando il vecchio doppino telefonico (due cavetti in rame arrotolati su sé stessi) permettendo la navigazione in Internet a velocità 10 volte superiore a linee ISDN e 50 volte superiore ai modem 56K. Ciò costituisce un notevole vantaggio per gli utenti Internet, poichè consente loro di visualizzare le pagine web e consultare la posta elettronica con estrema rapidità e di scaricare dalla rete Internet, file di notevoli dimensioni (immagini, filmati, animazioni 3D, file audio ecc..) nel minor tempo possibile. Per rendere possibile queste prestazioni la linea telefonica utilizza una tecnica di modulazione a Divisione di Frequenza comunemente indicata con l acronimo FDM. All interno della famiglia di tecnologie DSL, ADSL è caratterizzata dalla larghezza di banda asimmetrica: da 640 kb/s a 8-10 Mb/s in download e da 128kb/s a 1 Mb/s in upload. Questa asimmetria si adatta al traffico generato dall utenza residenziale, ma ha anche ragioni tecniche e commerciali. Possiamo dire quindi, che tale tecnologia ha portato vantaggi sia per gli operatori telefonici che per gli utenti. Vantaggi per gli operatori: viene utilizza la rete telefonica di accesso esistente (doppini in rame), senza richiedere investimenti aggiuntivi per la ricablatura dell utenza consente di introdurre servizi IP ad alto valore aggiunto, ad esempio multimediali, che richiedono larga banda e connessioni permanenti consente agli operatori di differenziarsi attraverso servizi di rete IP innovativi (ad esempio attraverso accordi con i Content Provider), andando oltre la pura trasmissione ADSL 5

6 Vantaggi per gli utilizzatori finali: mette a disposizione una connessione always-on. L utente e permanentemente connesso a Internet, senza la necessita di attivare ogni volta la connessione via modem. consente di disporre di velocita di connessione superiori di un ordine di grandezza abilita servizi innovativi su Internet, quali il video e l audio multicasting e/o ondemand, la formazione a distanza, l automazione domestica (Internet Home) e l online gaming su larga scala elimina il concetto di tariffazione a tempo, perche il costo sara tipicamente fisso (flat) entro ampi limiti di utilizzo Risulta pertanto evidente che l impatto di ADSL va ben oltre il puro aspetto trasmissivo (piu banda), ma e indissolubilmente legato all evoluzione di Internet e dei servizi basati su IP. Ricordiamo che la cultura Internet ha spinto l evoluzione delle infrastrutture di comunicazione e l ADSL è figlia proprio di questa spinta. Non è stata l ADSL che ha promosso la diffusione di Internet, ma il contrario. 6 di 21

7 1.2 Storia della tecnologia ADSL La tecnologia Asymmetric Digital Subscriber Line più nota a tutti noi come ADSL, fu sviluppata alla fine degli anni 80 da Bellcore poi diventata Telcordia Technologies, dietro richiesta delle società Bell regionali (società filiali dette anche Baby Bell), che ne erano al contempo clienti e proprietarie. All epoca le Baby Bell cominciavano a temere la potenziale concorrenza degli operatori tv via cavo, che utilizzando cavi coassiali, fornivano servizi di broadcast televisivo. Il timore delle società telefoniche statunitensi era che gli operatori CaTV potessero trasformare le loro reti per il broadcast televisivo analogico e unidirezionale, in reti digitali basati su fibra ottica o su sistemi ibridi fibra-coassiale bidirezionali, in grado di trasportare non solo segnali televisivi, ma anche voce e dati. Naque quindi la tecnologia DSL (Digital Subscriber Line), capace di trasportare su un doppino di rame (l unico mezzo trasmissivo a disposizione, all epoca, degli operatori telefonici) voce, dati ad alta velocità, ed eventualmente trasmissioni video digitali. Con l avvento di Internet intorno al 1995 si affermò la tecnologia DSL, che diede poi vita ad una serie di connettività le quali vengono convogliate in un unico standard identificativo: Tecnologia xdsl. XDSL è una sigla che riguarda una serie di tecnologie di connettività a larga banda che hanno una radice comune. La x posta all inizio della sigla, indica che della tecnologia DSL esistono diverse varianti che sono: ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line); HDSL (High bit-rate Digital Subscriber Line) È una tecnologia DSL che scambia dati alla velocità costante di 2,048 Mbps in entrambe le direzioni. Utilizza un solo doppino telefonico; RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) Si basa sull ADSL. La velocità di trasmissione è fissata in modo automatico e dinamico ricercando la velocità massima possibile sulla linea di raccordo e riadattandola in permanenza e senza interruzioni. Permette il raggiungimento di velocità da 128kbps a 1Mbps in upload e da 600kbps a 7Mbps in download, su una distanza massima di 5,4 km; SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) Presenta le stesse caratteristiche della precedente HDSL con la differenza che la velocità di trasferimento dati in entrambe le direzioni è di 768 Kbps. Inoltre, e questo è un difetto, la distanza tra l utente ed il centro di commutazione più vicino non deve superare i 3,3Km. Ciò non rende sempre utilizzabile tale tecnologia; VDSL (Very high bit-rate Digital Subscribe Line) È la più recente tecnologia della famiglia DSL. È asimmetrica e consente di raggiungere velocità da 13 a 52 Mbps in ricezione e da 1,5 a 6 Mbps in trasmissione. Anche per questa tecnologia l aspetto negativo è rappresentato dalla distanza tra l utenza ed il più vicino centro di commutazione che non deve superare i 1500 metri. Prendendo in considerazione le tecnologie ADSL e HDSL diciamo innanzitutto che come paragone con una tradizionale linea ISDN, le loro prestazioni sono notevolmente maggiori. Gli standard xdsl sono stati progettati per risolvere i problemi connessi a un basso potenziale della rete e si basano sulla trasmissione di segnali ad alta frequenza sui normali doppini di rame che vengono utilizzati con le infrastrutture telefoniche esistenti. I dati che vengono trasmessi sulle linee, sono racchiusi in buste dotate di codici di controllo a correzione di errore, cosa che, coniugata con la tecnologia trasmissiva, permette di raggiungere la capacità simili a quelle della fibra ottica. A tutti gli effetti, la tecnologia ADSL è affermata 7 di 21

8 inizialmente negli U.S.A alla soglia del 2000 e deve l enorme successo al basso costo e all immediatezza della sua installazione poiché non richiede cablaggi aggiuntivi: è sufficiente la linea telefonica già esistente in ogni casa e posto di lavoro. In Italia la tecnologia ADSL è in uso dal 1 gennaio 2000, quando il provider Galactica lanciò per primo a Milano Power Internet a 640K kb/s. Successivamente il 26 gennaio 2000 anche Tin.it fece altrettanto per 25 città italiane. 8 di 21

9 1.3 Descrizione della tecnologia utilizzata Come già detto in precedenza, il termine ADSL è l acronimo di Asymmetric Digital Subscriber Line e stà ad indicare una classe di tecnologie di livello fisico (dove per livello fisico ci si riferisce al primo livello del modello di riferimento ISO/OSI), utilizzate per l accesso ad Internet ad alta velocità, mirate al mercato residenziale ed alle piccole-medie aziende. La tecnologia ADSL viene utilizzata sul cosiddetto ultimo miglio, ovvero il tratto di doppino telefonico che stà tra la centrale telefonica del provider e il domicilio dell utente. Tipicamente la distanza massima su cui è possibile usufruire della tecnologia ADSL è di 3 km dalla centrale locale. Questo tratto di doppino è normalmente dedicato ad una sola utenza, anche se per gran parte si trova in cavi multicoppia insieme ad altri doppini permettendo di fatto l instradamento di più utenti in un unico cavo di maggiori dimensioni. Uno dei punti di forza delle tecnologie ADSL è dato dalla possibilità di poter usufruire di tale tecnologia senza dover modificare o sostituire il cablaggio telefonico esistente. Questo risultato è ottenuto al costo di una certa complessità tecnologica: le capacità fisiche della linea trasmissiva vengono sfruttate al limite, e ben oltre l utilizzo per cui le linee erano state progettate. Di conseguenza le prestazioni ottenibili dipendono fortemente dalla distanza dalla centrale, dalla qualità dei cavi, dalla presenza di eventuali disturbi elettromagnetici lungo la linea e dal tipo di modulazione. Nella tabella 1.1 si mostra la massima velocità di trasmissione dell ADSL in funzione della distanza tra il modem dell utente e quello in centrale per due tipi di cavo in rame: 24 AWG e 26 AWG. Tabella 1.1: Velocità di trasmissione ADSL In questo grafico viene invece evidenziato come il rapporto tra velocità e distanza giochi un ruolo fondamentale in termini di prestazioni. Figura 1.1: Rapporto inversamente proporzionale Velocità-Distanza 9 di 21

10 Il doppino telefonico in rame era stato progettato, e viene tradizionalmente usato, per la comunicazione vocale che utilizza frequenze fino a 4KHz, ma ha in realtà possiede una banda passante di alcuni MHz. Per sfruttare la banda passante disponibile, vengono adottate tecniche di modulazione DMT (Discrete Multi Tone) e CAP (Carrier less Amplitude/Phase Modulation) in modo tale da isolare il segnale vocale, che ha una banda che va da 0 a 4KHz, dal traffico dati avente una banda che va dai khz al limite massimo raggiungibile, tipicamente dell ordine di qualche Mhz. Sul traffico dati vi è poi un ulteriore multiplazione a divisione di frequenza che permette di separare il flusso di dati in upload da quello in download. Per dare un idea di quanto appena descritto e di ciò che avviene fisicamente sul segnale ADSL, viene di seguito riportata la figura 1.2 la quale rappresenta la suddivisione della banda utile del segnale. Figura 1.2: Spettro Frequenze ADSL Come dicevamo la linea telefonica di un utente ADSL può trasportare sia i dati che la fonia. Se l utente sta usufruendo della connesione ad Internet, un eventuale telefonata ricevuta o effettuata sarà affetta da disturbi per la presenza della componente dati ADSL ad alta frequenza. Per ovviare a questo problema la separazione tra la fonia e il segnale dati viene effettuata tramite appositi filtri denominati splitter posizionati presso il domicilio dell utente e nella centrale telefonica. Lo splitter presso il domicilio dell utente ha un ingresso a cui si collega il cavo proveniente dalla centrale telefonica e due uscite. All uscita analogica vengono collegati tutti gli apparecchi telefonici e i telefax, che in un eventuale contesto aziendale tutto questo ramo può essere sotteso a una centralina telefonica, mentre all uscita digitale è collegato il modem/router e tutta l eventuale rete locale di computer. Nella centrale telefonica un altro splitter separa i diversi segnali in arrivo dalla sede dell utente. Ancora una volta i segnali di tipo digitale vengono instradati su una rete digitale ad alta velocità verso l ISP (Internet Service Provider) e quindi ad Internet, mentre il segnale analogico viene inviato alla tradizionale rete telefonica che talvolta può essere identificata come PSTN (Public Switched Telephone Network). Così facendo la suddivisione in canali con diversa frequenza permette, da un lato di aumentare la velocità di collegamento, dall altro di non occupare la linea telefonica tradizionale quando si è connessi ad Internet. In altri termini si può navigare e contemporaneamente parlare al telefono, senza per questo dover disporre di più linee telefoniche come invece accade con l ISDN. La tipologia di accesso per l utente e di tipo always-on quindi sempre attivo e, a differenza delle vecchie connessioni dial-up, non necessita della chiamata per stabilire la connessione. Di seguito vengono illustrate le due tipologie di splitter e la struttura concettuale degli stessi. 10 di 21

11 Tabella 1.2: Tipologie e struttura degli splitter Osserviamo ora l esistenza di oggettive limitazioni della tecnologia ADSL, ma sono più di natura commerciale che tecnologica. La prima e più importante limitazione è la mancanza, nella quasi totalità delle offerte adatte alla maggior parte dei consumatori, di un indicatore di banda garantita. La seconda limitazione invece, è di ordine puramente tecnico e stà tutta nella A di ADSL. La A dell acronimo indica un utilizzo della banda di trasmissione in modo asimmetrico, ovvero una capacita trasmissiva differente nei due versi su cui inviamo e riceviamo informazioni, la quale risulta essere maggiore nel verso da rete a utente, generalmente indicato con il termine downstream, che nel verso da utente a rete, quest ultimo indicato con il termine upstream. Purtroppo questa limitazione è intrinseca a questa tecnologia e quindi ineliminabile. In termini di architettura generale, l ADSL è una delle tecnologie relative a strato fisico e data link che supportano la tecnologia ATM. ATM ovvero Asynchronous Transfer Mode, è il nome associato ad una tecnologia di rete orientata alla connessione che può essere usata sia nelle reti locali LAN (Local Area Network) che nelle rete geografiche WAN (Wide Area Network). Essa è progettata per permettere la trasmissione di dati ad alta velocità fino a 10 Gbps, e per fare ciò usa delle tecniche hardware e software specializzate. In primo luogo è costituita da uno o più dispositivi di commutazione e in secondo luogo gli strati più bassi di ATM usano frame di dimensione fissa chiamati celle. Poichè ogni cella è esattamente della stessa dimensione (53 byte), l hardware del commutatore ATM può smistare le celle più rapidamente. Inoltre, l utilizzo di celle di piccole dimensioni impegnano la linea per breve tempo, e ciò rende più semplice e vantaggioso garantire la qualità del servizio da parte dell operatore telefonico. Tuttavia prima che un computer collegato a un dispositivo ATM possa inviare delle celle, occorre stabilire una connessione e l host deve interagire con il dispositivo di commutazione per specificare una destinazione. Il computer che invia la richiesta, specifica l indirizzo del computer di destinazione e attende che il commutatore ATM trovi il percorso attraverso la rete e stabilisca una connessione. Se il computer destinatario rifiuta la richiesta, non risponde o semplicemente non risulta essere raggiungibile attraverso i dispositivi di commutazione, la richiesta di connessione fallisce. Viceversa, nel caso in cui la connessione venga stabilita, i router lungo il suo percorso aggiornano le tabelle interne per rendere nota l esistenza della nuova connessione e per riservare le risorse di cui ha bisogno; inoltre ad essa viene associato un identificatore univoco per mezzo del quale il mittente potrà, di volta in volta, inviare e ricevere le celle. Al termine di una connessione il mittente comunica ancora una volta con il commutatore ATM per richiedere che la connessione termini e questo disconnette i due computer. In alcuni casi le connessioni vengono anche indicate come circuiti virtuali per l analogia con i circuiti fisici dedicati alla rete telefonica; oltre a ciò, nella maggior parte delle reti ATM, troviamo i circuiti virtuali permanenti che sono dei collegamenti fissi tra due host molto simili alle linee affittate nel mondo della telefonia. 11 di 21

12 Di seguito in figura 1.3 viene rappresentata la situazione appena descritta. Figura 1.3: Circuito Virtuale Da qui sorge la necessità di un dispositivo in grado di integrare ATM e ADSL. Tale dispositivo prende il nome di DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), un multiplatore che risiede nelle centrali telefoniche ed ha il compito di gestire e instradare le richieste verso i canali che le possono soddisfare facendo confluire tante linee ADSL in un fascio ATM ad alta velocità. In pratica, come già detto, la centrale per mezzo dello splitter separa dalla linea telefonica dell abbonato, il segnale a bassa frequenza del traffico vocale che viene deviato verso lo Switch e successivamente inoltrato verso la rete telefonica, dal segnale multitono della banda ADSL che viene inviato al DSLAM e da qui alle connessioni virtuali permanenti ATM fornite dall ISP. Di seguito in figura 1.4 viene riassunto graficamente l intero sistema di trasmisione ADSL. Figura 1.4: Circuito Virtuale Alla luce di quanto detto possiamo dunque notare che ADSL non e un servizio, bensi un sistema trasmissivo che utilizza due modem connessi tra loro dalla linea telefonica. L utente in sostanza non acquista il sistema ADSL, ma i servizi che questa tecnologia consente di veicolare. 12 di 21

13 1.4 Modulazione Come già accennato le tecniche di modulazione utilizzate nell ADSL sono due: DMT (Discrete Multi Tone) e CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation), ma tra le due la più utilizzata risulta essere la tecnica DMT. La modulazione DMT, riconosciuta sia come standard ANSI (T1.413) che come standard ETSI (European Telecommunications Standards Institute), consiste nel suddividere la banda disponibile in un alto numero di sottocanali di uguale dimensione come rappresentato nella precedente figura 1.1. La banda di 1104KHz viene suddivisa in 256 sottocanali ciascuno di ampiezza di banda pari a KHz, dove i primi 6 sottocanali vengono impiegati per la fonia. In realtà ogni sottocanale ha un ampiezza effettiva di 4KHz. La differenza da KHz viene considerata come banda di guardia per evitare che i sottocanali possano sovrapporsi, dopo l azione dei filtri non ideali 1, con inevitabili interferenze che provocherebbero errori di comunicazione. L allocazione spettrale dei sottocanali viene poi eseguita per mezzo della tecnica FDM (Frequency Division Modulation). Questo tipo di modulazione rende possibile la trasmissione contemporanea di N comunicazioni sullo stesso mezzo trasmissivo, la cui banda viene condivisa da più segnali di informazione. Nelle normali realizzazioni si destinano 32 sottocanali per l upload (dall utente all ISP) e 218 sottocanali per il download (dall ISP all utente). I 32 sottocanali per l upload sono allocati a partire dalla frequenza KHz e terminano alla frequenza KHz. Infatti l ampiezza della banda per l upload vale: Banda passanteupload = N sottocanali Banda sottocanale = 32 4, 3125 = 138KHz Per il teorema di Shannon, la massima velocità in bit al secondo supponendo un rapporto segnale rumore: S/N = 35dB, vale: bps max = Banda passanteupload log 2 (1 + S/N) bps max = 138 log 2 ( /10 ) = 1600, 8Kbps Viene scelto un rapporto segnale rumore pari a 35dB per rappresentare una condizione ideale in cui si ha la massima qualità del segnale. Per completezza menzioniamo che il rapporto segnale rumore è ottenuto mettendo in relazione la potenza del segnale utile rispetto alla potenza del rumore presente. Nella tabella a seguire viene riassunto il significato dei valori assunti da tale rapporto su una linea ADSL. 1 Un filtro non ideale talvolta detto anche filtro reale, si discosta da uno ideale in quanto la transizione tra banda passante e banda attenuata è graduale e la curva di guadagno nella banda passante non è rigorosamente costante 13 di 21

14 Per quanto riguarda i 218 sottocanali relativi al download, sono allocati a partire dalla frequenza KHz e terminano a 1104KHz. La differenza, pari a KHz si ricava dalla formula: Banda passantedownload = N sottocanali Banda sottocanale = 218 4, 3125 = 940, 125KHz Anche in questo caso è possibile calcolare la massima velocità in bit al secondo applicando la formula di Shannon: bps m ax = Banda passantedownload log 2 (1 + S/N) bps m ax = 940, 125 log 2 ( /10 ) = 10, 904Mbps Ogni sottocanale DMT subisce poi una modulazione QAM (Quadrature Amplitude Modulation) con la quale l informazione viene impressa sia nella fase sia nell ampiezza della portante utilizzata, al fine di evitare possibili problemi in fase di demodulazione del segnale dovuti a numerosi salti di fase come conseguenza di un elevata velocità di trasmissione. Ricapitolando, in un modem ADSL DMT si hanno 256 sottocanali così suddivisi: 6 per la fonia, 32 per l upload e 218 per il download. Si può pensare che un modem ADSL sia costituito da 256 modem in parallelo che modulano le informazioni da trasmettere su 256 diverse frequenze portanti distanti tra di loro di KHz. Il modem è realizzato in modo da trasmettere, per ogni sottocanale, da 2 a 15 bit al periodo in funzione del rapporto S/N. Più questo è basso e meno è il numero di bit / periodo che il modulatore DMT genera. Questo è il compromesso che si deve accettare se non si vogliono elevati tassi di errore di trasmissione. Per il trasporto dei dati si utilizzano solo 4KHz dei KHz disponibili per ogni sottocanale e la massima velocità di trasferimento dei dati in un sottocanale vale: bps maxsottocanale = N bit Banda utile = 15 4KHz = 60Kbps La massima velocità di trasmissione teorica dell ADSL è, pertanto: bps Upload = N bit Banda utile N sottocanali = = 1920Kbps bps Download = N bit Banda utile N sottocanali = = 13080Kbps I limiti teorici di Shannon che tengono conto del rapporto S/N esaminati in precedenza sono, in proporzione, lievemente inferiori a quelli ora calcolati. I modem ADSL, che possono lavorare alla velocità massima di 60Kbps per sottocanale, adattano automaticamente la velocità di funzionamento ai diversi rapporti S/N delle varie frequenze della banda ADSL e, nel caso di elevato rumore all interno di un sottocanale, questo può essere disabilitato dal modem. 14 di 21

15 1.5 Protocolli Partendo dalla considerazione che il servizio ADSL poggia sull utilizzo di Internet e che questa, a sua volta fa uso dell infrastruttura di comunicazione riguardante tutte le tipologie di reti, ci concentriamo sulla parte più ampia di tale infrastruttura che riguarda le WAN le quali sono formate da linee punto-punto. La comunicazione punto-punto è utilizzata principalmente in due situazioni: Organizzazioni in cui abbiamo una o più LAN, ognuna costituita da diversi host e router. I router tipicamente sono connessi da una LAN detta backbone che letteralmente vuole esprimere spina dorsale ovvero la rete principale. Sono proprio questi router e le linee che li connettono che creano le sottoreti sulle quali è costruito Internet. Le connessioni di milioni di persone verso Internet, da casa attraverso la normale linea telefonica per mezzo di un modem. Dal PC di casa l utente si collega all ISP e quindi diventa a tutti gli effetti un host connesso ad Internet. Questo modo di utilizzare la rete equivale ad avere una linea dedicata tra il PC ed il router. Nelle linee dedicate punto - punto come per quelle che utilizzano la linea telefonica è necessario avere un protocollo data link che sia in grado di gestire il framing, il controllo degli errori e controllo del flusso. A tal proposito Internet e di conseguenza ADSL, utilizzano il protocollo PPP ovvero Point-to-Point Protocol il quale offre funzionalità relative alla rilevazione degli errori, al supporto di più protocolli, alla possibilità di negoziazione degli IP al momento della connessione e alla possibilità di effettuare un autenticazione. Le tre caratteristiche fondamentali di questo protocollo possiamo riassumerle così: Un metodo di framing che premette di delimitare in modo non ambiguo la fine di un frame e l inizio del successivo. Il formato del frame permette inoltre di gestire la rilevazione degli errori. Un protocollo di collegamento per gestire: la connessione, il test della linea, negoziare gli IP in fase di connessione, gestire la disconnessione qual ora venga richiesta o quando la linea non serve più. Tale protocollo prende il nome di LCP (Link Control Protocol). Una modalità che permette di stabilire le opzioni relative allo strato network che verrà utilizzata per la comunicazione. Tale protocollo prende il nome di NCP (Network Control Protocol). Per spiegare come funge il protocollo PPP prendiamo in esempio la situazione tipica in cui un utente usa il PC da casa per chiamare l ISP, il quale una volta stabilita la connessione diventerà un host temporaneamente connesso ad Internet. 1. Come prima cosa il PC chiama il router del provider tramite il modem 2. Stabilita la connessione, il PC invia una serie di pacchetti LCP nel campo di payload di uno o più frame PPP in modo tale da stabilire i parametri PPP da usare 3. Definiti i parametri PPP, il PC invia dei pacchetti NCP per configurare lo strato network. In questo caso il PC vuole utilizzare il protocollo TCP/IP quindi necessita di un indirizzo IP. A tal proposito, visto che gli indirizzi IP risultano essere una risorsa limitata a disposizione dell ISP, l NCP viene utilizzato per l assegnamento degli indirizzi i quali saranno generati dinamicamente man mano che i PC si connettono e saranno validi per la sola sessione stabilita. 15 di 21

16 4. A questo punto il PC è diventato a tutti gli effetti un host connesso ad Internet e quindi può inviare e ricevere pacchetti verso la rete 5. Al termine della connessione, l NCP si prende carico di terminare la connessione e liberare l indirizzo precedentemente assegnato. Il formato del protocollo PPP è il seguente: Figura 1.5: Formato protocollo PPP Tutti i frame PPP cominciano e terminano con un campo chiamato Flag su cui viene applicato il byte stuffing e serve a delimitare l inizio e la fine del frame. Segue poi il campo Address il quale assume solamente il valore per indicare che tutte le stazioni devono accettare il frame; in questo modo si evita il problema dell assegnamento degli indirizzi data link. Il campo Control fondamentalmente permette la numerazione dei frame, utile soprattutto per le reti wireless; di default assume il valore e sta ad indicare un frame senza numero. Il campo Protocol serve ad indicare quale tipo di pacchetto sarà contenuto nel campo Payload; tipicamente le sequenze che cominciano con un bit 0 fanno riferimento a protocolli di stato network (come IP), mentre quelle che cominciano con un bit ad 1 fanno riferimento al resto dei protocolli. Il campo Payload serve a contenere i dati effettivamente trasportati o da trasportare, ed ha lunghezza variabile fino a valore massimo che può essere negoziato con l LCP nella fase di inizializzazione della connessione. Infine il campo Checksum viene utilizzato per rilevare gli errori nei bit trasmessi. Vediamo adesso come viene utilizzato il protocollo nelle fasi di connessione e disconnessione; a tal proposito, in figura 1.6 viene riportato un diagramma semplificato per capire meglio le funzionalità. Figura 1.6: Diagramma semplificato per la connessione e la disconnessione 16 di 21

17 Il protocollo comincia nello stato DEAD il quale stà ad indicare che non è presente alcuna connessione. Dopo aver stabilito una connessione, il protocollo può passare allo stato ESTABILISH, dove a questo punto comincia la negoziazione con l LCP e, in caso di successo, può passare allo stato AUTHENTICATE. Da questo stato il protocollo potrà avanzare allo stato NETWORK solamente in caso di successo della fase di autenticazione, altrimenti passerà direttamente allo stato di terminazione ovvero TERMINATE. Quando il protocollo entra nello stato NETWORK viene invocato l appropriato protocollo NCP per la configurazione dello strato network. Se la configurazione ha successo si passa allo stato OPEN dal quale può cominciare il trasporto dei dati. Al termine della comunicazione il protocollo si porta nello stato TERMINATE e da lì si sposterà nuovamente nello stato DEAD appena verrà rilasciata la connessione. Nella tecnologia ADSL i dati viaggiano col protocollo PPP transitando nelle reti ATM, pertanto vengono incapsulati nelle celle ATM ottenendo pacchetti denominati PPPoA ovvero PPP over ATM. Se i dati PPP passano prima in una rete Ethernet e poi nella rete ATM si realizza un doppio incapsulamento: il primo avviene in un pacchetto Ethernet ed il secondo in pacchetto ATM e, in questo caso, si parla di PPPoE ovvero PPP over Ethernet. 17 di 21

18 Corso di Reti di Calcolatori A.A Gli standard Lo standard ADSL e stato stabilito da due enti internazionali per gli standard e sono: ITU (International Telecomunication Union) e ANSI(American Netional Standards Institute). Lo standard ADSL e definito nei documenti ANSI T1.413 e ITU G e supporta velocita che possono arrivare fino a 8Mbps in ricezione e 1Mbps in trasmissione. Tuttavia col passare del tempo la tecnologia ADSL e stata migliorata in termini di prestazioni e questo ha portato alla modifica dei relativi standard nonche alla definizione di nuovi. Di seguito vengono riassunti l insieme degli standard relativi a tale tecnologia: Tra questi evidenziamo gli standard: G e tutti i suoi annessi (ADSL), che forniscono velocita massima pari a 8Mbps in download e 1Mbps in upload G e tutti i suoi annessi (ADSL2), che forniscono velocita massima pari a 12Mbps in download e 3.5Mbps in upload G e tutti i suoi annessi (ADSL2+), che forniscono velocita massima pari a 25Mbps in download e 3.5Mbps in upload Una nuova tecnologia, Dynamic Spectrum Management, promette di elevare la banda del tradizionale doppino telefonico dagli attuali 25Mbps a 250Mbps, grazie a modelli matematici piu avanzati di correzione del segnale, e a una modulazione intelligente della potenza elettrica trasmissiva fra le varie bande. In questo modo si riuscirebbero ad eliminare gran parte delle interferenze generate dalla distanza di trasmissione e dal mezzo metallico. Purtroppo essendo tale tecnologia una realta emergente, sara resa disponibile al mercato solo tra qualche anno. Universita Ca Foscari di Venezia Facolta di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali - Laurea in Informatica 18 di 21

19 1.7 I mancati investimenti sulla fibra ottica (accenni al progetto Socrate ) Il progetto SOCRATE acronimo di: Sviluppo Ottico Coassiale Rete Accesso TElecom, era un progetto di costruzione di una rete a banda larga a copertura nazionale, destinata a raggiungere le abitazioni di tutta la popolazione italiana. Tale progetto fu ideato negli anni 90 da Telecom Italia quando ancora l intera popolazione si connetteva ad Internet con i modem 56k. Il progetto Socrate mirava ad un cablaggio interrato di cavi, o meglio di fibra ottica, che avrebbero consentito di avere nelle case italiane una linea ADSL con 1.5 Mb di velocità in download e 64 kb in upload, la quale avrebbe portato importanti miglioramenti alla gestione del traffico Internet nonchè la soddisfazione di milioni di utenti per le prestazioni offerte. Nel 1997 quando il servizio aveva già raggiunto circa un milione e mezzo di abitazioni, in concomitanza con l avvento di tale progetto presso i laboratori della Doitch Telecom venne annunciata una nuova scoperta che mise a rempetaglio la vita del progetto Socrate. Questa scoperta mise alla luce la possibilità di poter inviare dati a velocità decisamente superiori rispetto ai tradizionali 56k sullo stesso doppino telefonico. A questo punto per Telecom fù il momento di valutare se portare a termine un progetto del valore stimato tra i e i miliardi di lire dell epoca, o investire una cifra che al confronto risultava irrisoria per adattare le centrali in suo possesso alla nuova tecnica di trasmissione scoperta nei laboratori tedeschi. Inutile dire che Telecom scelse di terminare il progretto Socrate il cui investimento risultava estremamente elevato per adeguarsi alla nuova tecnica scoperta. Successivamente a breve distanza di tempo venne messo a disposizione dei cittadini il primo servizio ADSL che, come menzionato nella storia di ADSL, nel 1 gennaio 2000 il provider Galactica lanciò Power Internet con una velocità di download pari a 640K kb/s. 19 di 21

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