RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

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1 RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2

3 Lezione 13 Multiplexing e commutazione per le reti pubbliche 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 3

4 Lezione 13: indice degli argomenti Multiplexing sulle dorsali geografiche: TDM, FDM, WDM gerarchie plesiocrone e sincrone Commutazione commutazione di circuito commutazione di pacchetto Servizi ISDN, X.25, Frame-Relay, ATM 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 4

5 Canali locali e geografici UDINE canali locali MILANO canali geografici BOLOGNA 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 5

6 Canali locali e geografici Locali distanze ridotte senza attraversamento di suolo pubblico topologie semplici basso costo Geografici distanze elevate topologie complesse alto costo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 6

7 Multiplexing sulle dorsali geografiche 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 7

8 Necessità del multiplexing Economia di scala: più conversazioni (telefonia) o collegamenti dati (reti di calcolatori) sulla medesima dorsale fisica Fondamentale in ambito geografico, a causa dei costi elevati dei canali fisici Due categorie di base: FDM (Frequency Division Multiplexing) TDM (Time Division Multiplexing) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 8

9 FDM (Frequency Division Multiplexing) canale 1 3 f(khz) 60 f canale 2 c. 1 c. 2 c. 3 3 canale 3 f(khz) 64 f f 3 f(khz) 68 f esempio: canali telefonici 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 9

10 WDM (Wavelength Division Multiplexing) Variante di FDM utilizzata per le fibre ottiche λ λ λ fibra condivisa prisma di diffrazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 10

11 TDM (Time Division Multiplexing) Adatto per tecnologie interamente digitali... canale 1 canale 2 canale 3 canale t 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 11

12 1.544 Mb/s Possibili utilizzi: TDM: trama T1 (USA) 24 canali telefonici a 56 kb/s (7 bit/campione + 1 bit di segnalazione) 23 canali dati a 64 kb/s (8 bit) + 1 canale a 64 kb/s di segnalazione flusso non strutturato Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 12

13 TDM: trama T1 (USA) 193 bit (125 µs) canale 1 canale 2 canale 3 canale 24 sincronismo 7 bit di dato bit 8 per la segnalazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 13

14 2.048 Mb/s TDM: trama E1 (Europa) Possibili utilizzi: 32 canali a 64 kb/s di cui: canale 0 (primo byte della trama) per il sincronismo canale 16 per informazioni di controllo i restanti 30 canali per i dati unico canale non strutturato a Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 14

15 TDM: trama E1 (Europa) 256 bit (125 µs) canale 0 canale 1 canale 2 canale 32 8 bit di dato canale di sincronismo canale 16: controllo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 15

16 Gerarchie 7 flussi T3 6 flussi T2 4 flussi T1 4:1 T Mb/s T Mb/s 6:1 T Mb/s 7:1 T Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 16

17 Gerarchie In Europa: E1: Mb/s E2: E3: E4: E5: QUESTE GERARCHIE SONO DETTE PLESIOCRONE 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 17

18 Gerarchie plesiocrone PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy Presentano diversi limiti: l inserzione o l estrazione di un canale richiede il completo multiplexing o demultiplexing della trama mancata unificazione a livello mondiale struttura della gerarchia non regolare limitate capacità dei canali controllo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 18

19 Gerarchie sincrone: SDH/SONET SDH: Synchronous Digital Hierarchy Negli USA: SONET (Synchronous Optical Network) Pacchetto base: Synchronous Transport Signal at level 1 (STS-1) 6480 bit (810 byte) 125 µs Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 19

20 Gerarchie sincrone: SDH/SONET 3 ottetti 90 ottetti 9 ottetti puntatore ai dati dati (payload) overhead di linea overhead di sezione dati (payload) overhead di percorso (header del protocollo) trama SONET 125 µs trama SONET 125 µs 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 20

21 Gerarchie sincrone: SDH/SONET L intestazione del pacchetto contiene puntatori ai dati elevata flessibilità Multiplexing byte a byte Alcune velocità: STS-1: Mb/s ( utili) STS-3: Mb/s ( utili) STS-12: Mb/s ( utili) STS-48: Gb/s ( utili) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 21

22 Commutazione di circuito 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 22

25 busy Commutazione di circuito busy 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 25

26 Commutazione di circuito Il percorso da un estremo all altro della connessione: deve essere disponibile prima dell inizio della comunicazione viene impegnato per tutta la durata della comunicazione (addebito a tempo) Bassi ritardi di propagazione un circuito elettrico produce ritardi di circa 5 ms per 1000 km 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 26

27 Commutazione di pacchetto 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 27

30 Commutazione di pacchetto Possibile perdita di pacchetti Possibile ordine dei pacchetti in arrivo differente da quello in trasmissione Maggiori ritardi rispetto alla commutazione di circuito Addebito a volume e non a tempo Miglior sfruttamento dei canali 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 30

31 Pacchetto indirizzo destinatario indirizzo mittente dati FCS header (intestazione) packet (pacchetto) info tail (coda) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 31

32 ISDN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 32

33 ISDN borchia utente codec x 64 kb/s rete digitale della compagnia telefonica centrale telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 33

34 ISDN Integrated Services Digital Network Accesso base (BRI: Basic Rate Interface, oppure 2B + D ) 2 canali dati a 64 kbps (canali B ) 1 canale segnalazione a 16 kbps ( D ) totale: 144 kbps all utente 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 34

35 ISDN Integrated Services Digital Network Accesso primario (PRI: Primary Rate Interface, oppure 30B + D ) 30 canali dati a 64 kbps ( B ) 1 canale segnalazione a 64 kbps ( D ) totale: 2 Mbps all utente 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 35

36 ISDN: accesso base controllo e sincronismo canale B1 D canale B2 canali utente: 2 x = 144 kb/s controllo e sincronismo: 48 kb/s totale: 192 kb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 36

37 ISDN: accesso primario Consente l aggregazione di più canali B in canali H: canale H0: 384 kb/s canale H11: 1536 kb/s canale H12: 1920 kb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 37

38 ISDN: interfacce servizi con interfaccia ISDN TE2 TE1 TA servizi con interfacce standard servizi con interfacce definite dall adattatore NT2 NT1 servizi base a tasso primario servizi supplementari alla centrale ISDN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 38

39 X Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 39

40 DTE DCE Una rete X.25 rete X.25 DTE PSE PSE DCE PSE PSE PSE DCE DTE DCE DTE PSE: Packet Switching Exchange 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 40

41 X.25 Ha un proprio livello 3, in genere non visto né utilizzato dalle architetture di rete Progettato per linee lente e con alto tasso di errore: rileva e corregge eventuali errori su ogni tratta Genera elevati tempi di latenza 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 41

42 X.25 Le reti X.25 forniscono servizi connection oriented Le connessioni sono dette circuiti virtuali Servizi: PVC (Permanent Virtual Channel) SVC (Switched Virtual Channel) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 42

43 Frame-Relay 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 43

44 DTE Una rete Frame Relay DCE DTE rete Frame Relay DCE DCE DTE DCE DTE circuiti virtuali 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 44

45 Frame Relay Nodo Edge Nodo Edge applicativo applicativo data link DL-control DL-CORE funzionalità edge-to-edge DL-CORE DL-CORE DL-control DL-CORE fisico fisico fisico fisico nodo core (commutatore frame relay) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 45

46 Frame Relay Similitudini con X.25 è uno standard di interfaccia DCE-DTE permette di far convivere diversi circuiti virtuali su una singola linea trasmissiva Differenze da X.25 è uno standard puramente di livello 2 è pensato per linee trasmissive veloci ed affidabili e quindi non corregge gli errori su ogni tratta trasmissiva 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 46

47 ATM 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 47

48 ATM Asynchronous Transfer Mode Per aumentare le prestazioni della commutazione di pacchetto è necessario realizzare in hardware l instradamento Pacchetti piccoli di dimensione fissa IN ATM I PACCHETTI SI CHIAMANO CELLE E CONTENGONO 53 BYTE 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 48

49 Celle ATM HEADER PAYLOAD 5 ottetti 48 ottetti 53 ottetti 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 49

50 Switch ATM look-up table port #2 out port new label 5 D 1 C label swapping B D C D IN n... m OUT 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 50

51 Servizi ATM ATM è connection oriented I dati viaggiano lungo circuiti virtuali PVC: Permanent Virtual Connection SVC: Switched Virtual Connection Alcune velocità: 155 Mb/s 620 Mb/s 2.4 Gb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 51

52 Lezione 13: riepilogo Multiplexing sulle dorsali geografiche: TDM, FDM, WDM gerarchie plesiocrone e sincrone Commutazione commutazione di circuito commutazione di pacchetto Servizi ISDN, X.25, Frame-Relay, ATM 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 52

53 Reti di Computer Bibliografia Parte dei capitoli 1, 2 e 3 Libro Reti locali: dal cablaggio all internetworking contenuto nel CD-ROM omonimo Parte dei capitoli 12,13 e Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 53

54 Come contattare il prof. Montessoro Telefono: Fax: URL: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 54