Introduzione alle Reti di Telecomunicazione

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1 Sorgenti informazione Qualità Servizio nelle Reti Telecomunicazione analogiche: voce, video caratterizzate dalle loro caratteristiche spettrali (occupazione in banda, correlazione,...) numeriche (o numerizzate): dati, voce (numerizzata), video (numerizzato) caratterizzate dalla velocità cifra e dalla loro impulsività (burstiness) Sorgenti numeriche a velocità costante (Constant Bit Rate - CBR) + voce numerizzata (64 kb/s, 32 kb/s) + videoconferenza (n x 64 kb/s) a velocità variabile (Variable Bit Rate - VBR) + video MPEG (orne dei Mb/s) + file transfer (da kb/s a Mb/s) Caratterizzazione Sorgenti CBR + velocità (b/s) + durata (s) + processo generazione delle chiamate Caratterizzazione Caratterizzazione delle sorgenti Sorgenti VBR + velocità picco (b/s) + velocità mea (b/s) oppure + grado intermittenza = velocità picco / velocità mea + durata (s) + processi generazione delle chiamate L sorgente V 1 V 2 token bucket rete Pag. 1

2 Tipi informazione versi richiedono alla rete prestazioni verse Inci qualità ritardo (valor meo, percentile, tempo reale) velocità probabilità errore probabilità blocco Esempio: la telefonia (CBR) ritardo massimo pari a qualche decimo secondo - tempo reale velocità 64 kb/s (o meno) probabilità errore non superiore a qualche % probabilità blocco bassa Esempio: la posta elettronica (VBR) ritardo massimo fino a versi minuti velocità bassa probabilità errore trascurabile probabilità blocco trascurabile Esempio: il video su richiesta ritardo massimo fino a qualche secondo - tempo reale velocità decine Mbit/s probabilità errore non superiore a qualche % probabilità blocco molto bassa Mo trasferimento nelle Reti Telecomunicazione! Convisione canale tra versi flussi informazione in una rete TLC Multiplazione se tutti i flussi sono sponibili in un unico punto Accesso multiplo se i flussi accedono al canale da punti fferenti Pag. 2

3 f! Per eseguire queste funzioni si possono utilizzare Frequenza (FDM - FDMA) Tempo (TDM - TDMA) Coce (CDM - CDMA) Spazio f! Multiplazione frequenza (FDM - FDMA)! Separazione ottenuta usando bande frequenza verse Servono bande guara canale t t f! Multiplazione tempo (TDM - TDMA)! Separazione ottenuta usando intervalli tempo versi Servono trame temporali che si ripetono Servono tempi guara c! Multiplazione coce (CDM - CDMA)! Separazione ottenuta usando coci versi Servono coci riconoscibili L asse dei coci NON e` ortogonale a tempo e frequenza f t t Multiplazione spazio! Le reti permettono sfruttare la versità spaziale del sistema per far coesistere più flussi informazione in punti versi! L instradamento può cercare sfruttare una multiplazione spazio per aumentare la capacità una rete! Il progetto della topologia della rete può cercare aumentare la versità spaziale! Le celle sono un esempio versita` spaziale Multiplazione statistica! La multiplazione nelle mensioni tempo, frequenza (o lunghezza d onda), coce e spazio può essere predeterminata (sulla scala temporale della namica delle connessioni) o statistica (funzione delle variazioni istantanee traffico) Pag. 3

4 ! Convisione un nodo tra versi flussi informazione in una rete TLC Commutazione circuito se i flussi sono continui (telefonia) Commutazione pacchetto e cella se i flussi sono intermittenti (trasmissione dati) ITU-T Commutazione: il processo interconnessione unità funzionali, canali trasmissione o circuiti telecomunicazione per il tempo necessario per il trasferimento segnali Commutazione: il processo allocazione delle risorse rete necessarie per il trasferimento dell informazione Commutazione circuito La rete usa le risorse sponibili per allocare un circuito a ogni richiesta servizio Un circuito costituisce un collegamento fisico tra i due terminali utente Commutazione circuito Commutazione circuito impegno U1 N1 N2 U2 trasferimento dati svincolo Il circuito è uso esclusivo dei due utenti per tutta la durata della comunicazione Le risorse sono rilasciate solo al termine della comunicazione, su incazione degli utenti t t t t Pag. 4

5 Struttura nodo rete a commutazione circuito Commutazione circuito interfaccia ingresso Segnalazione Rete connessione Sistema comando comando interfaccia uscita Segnalazione Vantaggi: ritar trasferimento costanti trasparenza del circuito (formati, velocità, protocolli) bassi ritar nell attraversamento dei no Commutazione circuito Svantaggi: risorse decate a una comunicazione efficienza buona solo per sorgenti non intermittenti nessuna conversione formati, velocità, protocolli tariffazione in base al tempo esistenza del circuito Commutazione pacchetto Non si allocano risorse per l uso esclusivo due o più utenti. Stuata espressamente per sorgenti intermittenti. Funzionamento analogo al sistema postale. Commutazione pacchetto Funzionamento analogo al sistema postale. INDIRIZZO P.T. P.T. L informazione da trasferire è organizzata in unità dati (PDU) che comprendono informazione utente e controllo PCI SDU P.T. PDU PCI SDU = protocol data unit (unità dati) = protocol control information (controllo) = service data unit (informazione utente) Pag. 5

6 Le unità dati vengono consegnate alla rete Ogni nodo memorizza il pacchetto elabora il pacchetto e determina il canale su cui inoltrarlo mette il pacchetto in coda per la trasmissione sul canale store-and-forward occorre sporre dell intestazione prima poter effettuare l instradamento l instradamento richiede tempo occorre qualche forma protezione da errori sull intestazione le verse capacità dei mezzi trasmissivi non vengono sudvise in canali uguali funzionamento store and forward Struttura un nodo rete a commutazione pacchetto interfaccia ingresso Memoria Code uscita interfaccia uscita L informazione utente può dover essere frazionata in molti pacchetti memorizzazione Elaborazione alle uscite agli ingressi mista PCI SDU U1 N1 N2 U2 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità parallelizzazione t t t t pacchetti brevi favoriscono la trasmissione in parallelo su canali versi pacchetti una stessa comunicazione Pag. 6

7 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità parallelizzazione ritardo pacchettizzazione La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità parallelizzazione ritardo pacchettizzazione percentuale informazione controllo pacchetti brevi riducono il ritardo pacchettizzazione pacchetti lunghi riducono la percentuale informazione controllo Pacchetti lunghi riducono la percentuale informazione controllo PCI mensione p bit SDU mensione s bit frazione informazione controllo p s + p La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità parallelizzazione ritardo pacchettizzazione percentuale informazione controllo probabilità errore pacchetti corti riducono la probabilità errore Pacchetti corti riducono la probabilità errore pacchetti n bit canale con errori inpendenti probabilità errore p probabilità che un pacchetto sia corretto ( 1 n p) Commutazione pacchetto Vantaggi rispetto alla commutazione circuito utilizzazione efficiente delle risorse anche in presenza traffico intermittente possibilità controllo correttezza lungo il percorso possibilità conversioni velocità, formati, protocolli tariffazione in funzione del traffico trasmesso Pag. 7

8 Commutazione pacchetto Svantaggi rispetto alla commutazione circuito elaborazione ogni pacchetto in ogni nodo ritardo trasferimento variabile Mo trasferimento in una rete a commutazione pacchetto datagram (senza connessione) circuito virtuale (con connessione) Servizio su circuiti virtuali (con connessione) la comunicazione è sudvisa in tre fasi apertura connessione trasferimento dati chiusura connessione esiste un accordo preliminare tra i due interlocutori e il fornitore del servizio pacchetti versi con uguale sorgente e destinazione seguono tutti lo stesso percorso Servizio erogato in modalità datagram (senza connessione) non esiste una sudvisione della comunicazione in tre fasi perchè non c è alcun accordo preliminare sulla fornitura del servizio pacchetti versi con uguale sorgente e destinazione possono seguire percorsi versi Il servizio su circuito virtuale in reti a pacchetto non è equivalente al servizio in reti a circuito perchè non si allocano staticamente risorse a una comunicazione Servizio su circuito virtuale (con connessione) (s)vantaggi rispetto al datagram mantenimento della sequenza minor variabilità dei ritar instradamento solo in fase apertura connessione Pag. 8

9 Commutazione pacchetto (s)vantaggi rispetto alla commutazione circuito utilizzazione efficiente delle risorse anche in presenza traffico intermittente possibilità controllo correttezza lungo il percorso possibilità conversioni velocità, formati, protocolli Commutazione pacchetto (s)vantaggi rispetto alla commutazione circuito tariffazione in funzione del traffico trasmesso elaborazione ogni pacchetto in ogni nodo ritardo trasferimento variabile Informazione inrizzamento nel caso datagram occorre identificare in ogni pacchetto la coppia sorgente/destinazione (quin utilizzare identificatori globali) nel caso circuiti virtuali è sufficiente identificare il circuito virtuale (anche con identificatori locali ad ogni tratta) commutazione = allocazione risorse commutazione circuito = allocazione totale al flusso informazione commutazione pacchetto = nessuna allocazione al flusso informazione pacchetto con circuiti virtuali = allocazione parziale risorse (canali, memoria, instradamenti) al flusso informazione commutazione circuito = commutazione posizionale commutazione pacchetto = commutazione etichetta (label) commutazione circuito = multiplazione (statistica) sulla scala temporale delle chiamate/connessioni commutazione pacchetto = multiplazione (statistica) sulla scala temporale delle unità dati Pag. 9

10 commutazione = allocazione risorse commutazione circuito = allocazione preventiva delle risorse necessarie ad un trasferimento informazione commutazione pacchetto = allocazione progressiva delle risorse necessarie ad un trasferimento informazione commutazione = allocazione risorse allocazione preventiva delle risorse necessarie ad un trasferimento informazione allocazione progressiva delle risorse necessarie scarto della richiesta e rilascio delle risorse impegnate quando l allocazione non è possibile per evitare il rischio deadlock e qualità servizio (QoS) la commutazione pacchetto (datagram) non prevede allocazione preventiva risorse fenomeni congestione portano a degrado prestazioni e perta delle unità dati un flusso informazioni non subisce una fase richiesta / accettazione (Call Admission Control - CAC) e qualità servizio (QoS) nel caso datagram un flusso informazioni non subisce una fase Call Admission Control l attivazione nuovi flussi può aumentare la congestione, deteriorando la QoS flussi esistenti per garantire qualche forma QoS occorre un meccanismo CAC e riconoscimento dei flussi (classificazione) e qualità servizio (QoS) La tecnica dei circuiti virtuali, abbinata a forme CAC e classificazione consente garantire qualche forma QoS Internet non prevede circuiti virtuali: i nuovi router cercano fare una classificazione dei flussi Commutazione pacchetto e tariffazione Tipi tariffazione: a tempo: non adatta alla commmutazione pacchetto a volume: non accettabile senza QoS abbonamento ( flat-rate ): è compatibile con forme QoS? è compatibile con servizi non dati? Pag. 10

11 Tecniche segnalazione Tecniche Segnalazione ITU-T Segnalazione: lo scambio informazioni che riguardano l apertura e il controllo connessioni e la gestione una rete telecomunicazione Si stinguono: segnalazione utente - scambio informazioni tra utente e nodo segnalazione internodale ( rete) - scambio informazioni tra no associata al canale - in banda - fuori banda a canale comune Segnalazione associata al canale: esiste una corrispondenza biunivoca tra canale controllante (informazioni segnalazione) canale controllato (informazioni utente) 1 2 k informazioni d utente 1 2 k associati segnalazione Segnalazione associata al canale: in banda (canale controllante controllato coincidono - sono usati in tempi versi) 1 2 k segnalazione 1 2 k 1 2 k Segnalazione associata al canale: fuori banda (canale controllante e controllato stinti) informazioni d utente segnalazione Segnalazione associata al canale: usata in reti a circuito per telefonia o per dati vecchia tecnologia Pag. 11

12 Segnalazione a canale comune: un canale segnalazione controlla più canali informazioni utente il canale segnalazione funziona a pacchetto Segnalazione a canale comune: 1 2 k segnalazione informazione d utente 1 k usata nelle reti con tecnologie avanzate standard ITU-T Sistema segnalazione n. 7 (SS n. 7) L uso della segnalazione a canale comune nelle nuove reti a circuito porta alla definizione una rete segnalazione Tra le informazioni segnalazione hanno particolare rilevanza gli inrizzi utente: INDIRIZZI E NUMERAZIONE Tecniche Gestione Controllo e gestione reti! Il Network Management normalmente consiste verse funzioni:! gestione della configurazione (Configuration Management)! gestione delle prestazioni (Performance Management)! gestione dei guasti (Fault Management)! gestione della sicurezza (Security Management)! gestione della tariffazione (Accounting Management) Gestione reti! Per avere buone prestazioni (p. es. SONET/SDH può recuperare situazioni guasto in 60 ms) le funzioni gestione vengono sovente realizzate in modo stribuito e non centralizzato.! Il mondo Internet basa l ambiente gestione sul protocollo Simple Network Management Protocol (SNMP).! Il mondo dei gestori pubblici sta convergendo verso un contesto gestione detto Telecommunications Management Network (TMN), utilizzando il protocollo Common Management Information Protocol (CMIP) e utilizzando basi dati stribuite dette Management Information Base (MIB). Pag. 12