Dr. Greco Polito Silvana. LAN: Local Area Network

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1 LAN: Local Area Network

2 Reti di accesso e di trasporto Topologie diverse nelle reti di accesso: ANELLO, BUS, STELLA

3 Come viene regolata la condivisione delle risorse di accesso tra le varie stazioni???

4 Tecniche di accesso q Tecniche statiche o di canalizzazione: risorse pre-assegnate FDMA (frequency division multiple access) TDMA (time division multiple access) q Tecniche dinamiche: risorse assegnate quando necessarie Controllo di accesso centralizzato o distribuito Accesso ordinato e accesso a contesa

5 Tecniche dinamiche: centralizzate e distribuite q Tecniche centralizzate: Stazione base centrale regola l accesso al mezzo condiviso Tipicamente uso di due canali: Un canale per le richieste e i diritti di accesso Un canale per i flussi dati q Tecniche distribuite: Le stazioni auto-coordinano l accesso al mezzo Tipicamente uso di un canale bidirezionale per flussi dati e di controllo

6 Tecniche dinamiche: accesso q Ordinato: ordinato e a contesa Le stazioni si coordinano per accedere alle risorse: accesso a prenotazione (topologia bus) trasferimento di permesso (topologia anello) q Contesa: Ogni stazione decide quando iniziare a trasmettere Assenza di modelli di coordinazione

7 Accesso ordinato con prenotazione q Suddivisione dell asse dei tempi in cicli q Ogni ciclo di compone di due parti: Parte prenotazione -> tanti minislots quante sono le sorgenti Parte dati ->una parte dati per ogni stazione che deve trasmettere

8 Accesso ordinato con permesso o token q Un token viene passato da una stazione all altra con continuità in assenza di trasmissione q Ogni stazione trasmette solo se ha ricevuto il token D token A B q Una stazione che trasmette mantiene il token fino alla fine della trasmissione C

9 Accesso a contesa q Aloha q Carrier sense multiple access (CSMA) q Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) q Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA)

10 Aloha q Nasce negli anni 70 per canali via etere tra isole delle Hawai q Ogni stazione trasmette indipendentemente dalle altre q La trasmissione è con successo se non si ha collisione q Previsto riscontro con ACK inviati attraverso canale diverso rispetto a quello dati q Ritrasmissione in caso di collisione q Elemento casuale per start-time della ritrasmissione

11 Aloha: ritrasmissione Metodo per ridurre collisioni su ritrasmissioni: q Detto T il periodo di trasmissione di un pacchetto q Si definisce un intervallo di ritardo massimo di ritrasmissione multiplo di T: [0-KT] q K può dipendere dal numero di ri-trasmissioni già avvenute q La stazione ritrasmette ad un tempo casuale interno all intervallo [0-KT]

12 Aloha

13 Slotted Aloha: main points q L asse dei tempi è diviso in slot di durata pari a T q La ritrasmissione può avvenire solo all inizio di un timeslot Vantaggio: riduzione periodo di vulnerabilità -> migliori prestazioni ALOHA SLOTTED ALOHA

14 Effetto della riduzione del periodo di vulnerabilità

15 CSMA q Usato nelle reti a bus q Stesse funzioni di Aloha piu quella di carrier sense q La stazione che deve trasmettere: Si mette in ascolto per verificare se il canale è occupato. carrier sense Se il canale è libero trasmette Se il canale è occupato riprova a trasmettere successivamente Nota: il carrier sense ha senso se il tempo di propagazione non è alto rispetto a quello di trasmissione

16 CSMA: tecniche di ritrasmissione per canale occupato q Non-persistent: la trasmissione viene rimandata a un successivo istante q 1-persistent: si continua ad ascoltare il canale fino a quando si libera. Appena libero si trasmette con probabiltà 1 q P-persistent: si continua ad ascoltare il canale fino a quando si libera. Appena libero si trasmette con probabiltà p o si ripete l operazione dopo un tempo τ Nota= τ è di propagazione da estremo a estremo della rete

17 CSMA slotted q Si divide l asse dei tempi in slots di durata τ q La trasmissione puo avvenire solo all inizio di uno slot q Lo stato del canale viene rilevato un istante prima dell inizio dello slot

18 CSMA slotted non persistent e 1- persistent Freccia= arrivo pacchetto da una stazione Asse dei tempi diviso in slots di durata pari a τ Il tempo di collisione è pari a T + τ (ultimo slot necessario alla propagazione end-to-end) Ipotesi: Il tempo di trasmissione T è pari a 5 τ (ossia 5 slot) Nello slot 2 due stazioni fanno sensing

19 CSMA slotted non persistent e 1- persistent NON persistent: q Ambo le stazioni iniziano a trasmettere nello slot 3 -> collisione q Due operazioni di sensing da altre stazioni lilevano il canale occupato q Nello slot 11 una stazione viene servita perchè il canale è libero q

20 CSMA slotted persistent e 1- persistent 1- persistent: q Ambo le stazioni iniziano a trasmettere nello slot 3 -> collisione q Due operazioni di sensing da altre stazioni rilevano il canale occupato q Alla fine del primo intervallo T+1 le stazioni che avevano provato il sensiong, poiché sono ancora in ascolto, trovano il canale libero e trasmettono q

21 Confronto qualitativo q Protocollo non-persistent: buono per traffico offerto alto e non buono per traffico offerto basso perché utilizzo della banda non ottimale q Protocollo 1-persistent: buono per traffico offerto basso

22 CSMACD q Usato nella rete Ethernet q Due steps: carrier sense : controllo del canale collition detection : rilevazione delle collisioni, durante la trasmissione la stazione continua a monitorare il canale per verificare che il solo segnale presente sia il proprio. q Se una collisione viene rilevata, La stazione emette il segnale di jam Il segnale di jam notifica a tutte le altre stazioni la collisione. Tali stazioni scartano i bit rilevati fino ad allora La ritrasmissione è regolata dall algoritmo di backoff

23 Notifica collisione con jam

24 CSMACD: algoritmo di backoff Algoritmo per il controllo della ri-trasmissione a seguito di collisione: Dato l intervallo [0, 2 k -1]slot; k=min(n,10); n=numero di collisioni già avvenute La ritrasmissione avviene in un istante di tempo scelto causualmete all interno di tale intervallo OSS: l intervallo cresce esponenzialmente all aumentare delle collisioni (e quindi all aumentare del traffico).

25 CSMACD

26 Esiste una relazione fra distanza massima tra stazioni e dimensione minima delle trame per garantire la rilevazione delle collisioni

27 Caso peggiore: A inizia a trasmettere un istante prima di rilevare il segnale di B: t1 molto vicino a t3 B puo accorgersi della collisione se: t trasm =L/C >2τ=2 d/v L min /C=2 d max /v -> L min =2 C d max /v

28 q Caso peggiore: A inizia a trasmettere un istante prima di rilevare il segnale di B: t1 molto vicino a t3 B puo accorgersi della collisione se: t trasm =L/C >2τ=2 d/v -> L min =2 C d max /v L min /C=2 d max /v

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