Multiplazione. Prof. Silvana Greco Polito

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1 Multiplazione 1

2 Multiplazione Rete a maglia completamente connessa troppo costosa -> multiplazione Obiettivo: usare lo stesso mezzo trasmissivo per il trasferimento di piu flussi informativi di utente mantenendone la separabilità 2

3 Tecniche di multiplazione Tecniche a divisione di tempo (TDM) Tecniche a divisione di frequenza (FDM) Tecniche a divisione di lunghezza d onda (WDM) multplatore demultplatore 3

4 Tecniche di multiplazione multiplazione FDM: la banda a disposizione sul mezzo trasmissivo in tante fette (canali) quanti sono i segnali da multiplare (a) multiplazione TDM: l intera banda viene ciclicamente assegnata ai diversi canali (b), multiplazione WDM: usata nelle fibre ottiche, la banda ottica a disposizione è in tante fette (canali) quanti sono i segnali da multiplare OSS: vista la relazione fissa fra lunghezza d onda e frequenza (l=v/f con v= velocità di propagazione nel mezzo), la tecnica WDM coincide con la FDM 4

5 Mulitplazione e duplexing Duplexing: divisione delle risorse per flussi bi-direzionali q TDD (Time Division Duplexing), utilizzo delle risorte in periodi diversi nelle due direzioni q FDD (Frequency Division Duplexing), utilizzo di bande diverse nelle due direzioni q Combinazione TDD-FDM e FDD-TDM possibile 5

6 Multiplazione TDM: tassonomia Usata per sorgenti discontinue VBR, Non da luogo a multiplazioni di tipo periodico Usata per sorgenti continue CBR, da luogo a multiplazioni di tipo periodico Unità informative (UI) di multiplazione di lunghezza fissa Unità informative (UI) di multiplazione di lunghezza variabile 6

7 Multiplazione TDM Nomenclatura: q Tributari= flussi in ingresso al multiplatore q Trama= struttura logica organizzativa delle UI sulla linea di uscita del multiplatore q Unità informativa= elemento elementare infotmativo q f t = capacità di trasmissione dei canali di ingresso (frequenza dei flussi in ingresso) (bit/s) q f m = capacità di trasmissione del canale multiplo (frequenza flusso di uscita) (bit/s) 7

8 Multiplazione TDM deterministica f m =Nf t q LA Trama contiene una unità informativa (UI) per ogni flusso q La posizione nel flusso in uscita viene riservata per ogni canale di ingresso anche in assenza di dati q E necessaria una unità di memoria per ogni ingresso dell ordine di una UI 8

9 Multiplazione TDM deterministica Il multiplatore TDM deterministico viene usato per sorgenti CBR Se f t =P(frequenza di pocco)=a(frequenza media) Fm=NP=NA il multiplatore TDM det., se usato per sorgenti VBR puo causare sottoutilizzazione del canale 9

10 Multiplazione TDM statistica a slot Principio: allocare nel modo migliore per ottimizzare l uso del canale di uscita, le capacità del canale di uscita alle UI dei diversi canali di ingresso Capacità di memoria molto piu alta che nel caso deterministico 10

11 Multiplazione TDM statistica e sorgenti VBR Ipotesi: ogni linea entrante è una sorgente VBR di tipo ON OFF avente frequenza di picco Pi e frequenza media Ai Pi=ft i=1,2,..,n Per un funzionamento corretto del multiplatore f m i=1 N Ai 11

12 Multiplazione sincrona e asincrona: Un segnale multiplato contiene unità informative destinate a sorgenti diverse Domande: q come fa il demultiplexer a scoprire a chi una UI è destinata? q Come fa il demultiplexer a scoprire quando inizia e finisce una trama? q Come fa il demultiplexer a scoprire inizio e fine di una UI? Due diverse tecniche: multiplazione sincrona e asincrona 12

13 Multiplazione sincrona È una multiplazione di tipo deterministico L asse dei tempi è divisa in slot organizzati in una struttura di trama di durata T La trama si ripete indefinitivamente nel tempo 13

14 Multiplazione sincrona riconoscimento della trama: Informazione di Allineamento All inizio di ogni trama viene aggiunto un codice di allineamento. Il codice di allineamento occupa uno slot o parte di esso Indirizzamento implicito: ad ogni coppia sorgentedestinazione viene associato un particolare slot di data posizione all interno dello slot (es: sorgente i, slot i) Se N è il numero di coppie sorgenti-destinazioni -> N+1 è il numero degli slots 14

15 Multiplazione sincrona: caratterizzazione Parametri: q Cc (bit)= bit per slot q Cm (bit)= bit per trama q Ca (bit)= numero di bit per trama addizionali rispetto all informazione di utente q Fc(bit/s)=capacità del canale base di trasmissione q Fa (bit/s)= capacità addizionale del canale utilizzata per il servizio q Fm (bit/s)= capacità del canale multiplo q N= numero slot per trama q T= periodo di ogni trama 15

16 Multiplazione sincrona: caratterizzazione Capacità totale del sistema di multiplazione: Fm=Cm/T=(N *Cc+Ca)/T=N*Fc +Fa= somma delle capacità del canale base piu capacità per il servizio Capacità di ogni slot: Fc=Cc/T 16

17 Multiplazione sincrona: sovramultiplazione e sottomultiplazione Sovramultiplazione: ad ogni coppia sorgentedestinazine è possibile associare una capacità variabile Fc=nCc/T n=numero di slot allocati Sottomultiplazione:ad ogni coppia sorgentedestinazione è possibile associare una frazione di uno slot ossia un numero di bit minore di Cc Fc=m/T m=numero di bit allocati 17

18 Esercizio multiplazione sincrona Dato un sistema di multiplazione con: q T=125 microsec (durata trama) q Fm=2,048 Mbit/s (frequenza di cifra del segnale multiplo) q Cc=8 bit per slot q N=30 canali Determinare: q Fc (capacità canale base) q Fa (capacità per servizio) q Fminima assegnabile attraverso sottomultiplazione q Fmassima assegnabile attraverso sovramultiplazione se il numero minimo di canali è N=2 18

19 Soluzione Fc=8/(125* 10-6 )=64 kbit/s Fa=Fm-NFc=128 kbit/s Ca=Fa*125 * 10 6 =128* 10 3 * 125 * 10-6 = 16 bit Allora 32 slot in una trama: 30 per canali dati e 2 per segnalazione e allineamento La frequenza minima per sottomultiplazione si ha assegnando un solo bit alla sorgente Fmin=1/T=8 kbit/s La frequenza massima per socramultiplazione per due sorgenti di ha dividendo la capacità disponibile alle due sorgenti Fmax=(Fm-Fa)/2=960 kbit/s 19

20 Nota l esempio precedente fa riferimento ad un sistema di multiplazione esistente: PCM E1 20

21 Multiplazione asincrona È usata per multiplazione statistica Puo essere di due tipi: A slot (a) Continua (b) 21

22 Multiplazione asincrona: a slot Delimitazione UI implicita; L asse dei tempi è divisa in slots di durata costante -> UI di durata costante -> separazione implicita fra le varie UI Indirizzamento esplicito: Non esiste un associazione fra slot e coppia sorgente-destinazione. Indirizzamento contenuto nella stessa unità informativa Allineamento per ogni UI: Non esiste una struttura di trama -> informazione di allineamento per ogni UI 22

23 Multiplazione asincrona: continua Delimitazione UI esplicita: Nessuna suddivisione a priori dell asse dei tempi. Istante di inizio di trasmissione arbitrario, durata UI arbitraria Indirizzamento esplicito Allineamento per UI 23

24 Asincrona vs sincrona: tempi di trasmissione Multiplazione sincrona Permette di conoscere a priori i tempi di trasmissione La rete a commutazione di circuito telefonica PSTN usa la multiplazione sincrona Multiplazione asincrona Non permette di conoscere a priori i tempi di trasmissione --contesa del canale--perdita di UI se buffer pieni La rete Internet a commutazione di pacchetto usa la multiplazioni asincrona continua 24

25 FDM 25

26 Multiplazione FDM La banda disponibile viene divisa in sottobande Nel caso del segnale telefonico, ogni canale ha un ampiezza di banda di 4 khz. Allora la banda disponibile viene ripartita in sottobande di 4 khz 4 khz f 4 khz f F D M M U X f1 f2 f3 4 khz 4 khz 4 khz 4 khz f 26

27 Esempio FDM: ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Il modem divide la banda disponibile sul doppino come segue Banda vocale Banda dati upstream Banda dati downstream 4 khz 20 khz 200 khz 27