Definizione CCITT: lo scambio di informazioni che riguardano l apertura, il controllo di connessioni e la gestione di una rete di

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1 di una rete di TLC M. Carli Fondamenti di Internet 00 CCITT (Comité Consultativ International Télégraphique et Téléphonique - Comitato di Consultazione Internazionale per la Telegrafia e la Telefonia): in una rete TLC: operazioni svolte all interno di una rete al fine di offrire servizi Segnalazione Commutazione Trasmissione Gestione Definizione CCITT: Segnalazione lo scambio di informazioni che riguardano l apertura, il controllo di connessioni e la gestione di una rete di telecomunicazione Sollevando il microtelefono rete l inizio di una procedura di chiamata Segalazione d utente Protocollo di segnalazione: regole per - La segnalazione avviene in due fasi: Tono di centrale. Scambio di segnalazione tra l'utente e l'unità di rete che costituisce l'interfaccia con la rete (segnalazione di utente).. Utilizzo della segnalazione all'interno della rete (segnalazione interna o internodale). Numero rete il destinatario ### ####

2 Segnalazione La segnalazione può avvenire con le seguenti modalità: associata al canale Segnalazione associata al canale esiste una corrispondenza biunivoca tra canale controllante (informazioni di segnalazione) canale controllato (informazioni di utente) Fuori banda In banda a canale comune usata in reti a circuito per telefonia o per dati di vecchia tecnologia 5 6 Segnalazione associata al canale Segnalazione associata al canale In banda: - viene dedicata parte della banda del canale informativo; - canale controllante e controllato coincidono - controlla un solo collegamento Fuori banda: - viene dedicata parte della banda del canale informativo; - canale controllante e controllato NON coincidono - controlla un solo collegamento 7 8

3 Segnalazione a canale comune Segnalazione a canale comune Un canale di segnalazione controlla più canali di informazioni di utente. Il canale di segnalazione funziona a pacchetto. Realizzata tramite dispositivi chiamati Punto di Segnalazione (Signal Point, S.P.): Interfaccia verso l utente e costituisce il collettore di più utenti. Sorgente, destinazione Punto di Trasferimento del Segnale (Signal Transfer Point, S.T.P.) È l autocommutatore per la rete di segnalazione; Nodo di transito Usata nelle reti di moderna concezione. Standard CCITT Sistema di segnalazione n. 7 (SS n. 7) Collegamento di Segnalazione Canale tra nodo SP e nodo STP 9 0 Segnalazione - realizzazione In modo associato: posata parallelamente alla rete informativa; facile da implementare su reti precedentemente cablate. prevede l'utilizzo di soli SP In modo non associato: posata in modo ottimizzato senza dover seguire gli stessi percorsi della rete informativa, Gestione di piu linee. Impiega STP e SP Commutazione o In modo quasi associato: Signal Point funzioni di autocommutatore per la rete di segnalazione.

4 Commutazione CCITT: il processo di interconnessione di unità funzionali, canali di trasmissione o circuiti di telecomunicazione per il tempo necessario per il trasferimento di segnali La rete individua le risorse necessarie per La rete individua le risorse necessarie per collegare i due utenti ti e stabilisce un circuito: Commutazione E la funzione che permette alle UI di attraversare i nodi di rete (nodi di commutazione), seguendo un percorso di rete dal terminale sorgente al terminale/i di destinazione Consiste nell'associazione logica tra una terminazione d'ingresso e una particolare terminazione d'uscita del nodo per la durata necessaria al trasferimento della UI stessa Nodo di commutazione Trasferimento di flusso informativo verso uno o piu canali di uscita Commutazione Commutazione Agli albori della telefonia la segnalazione avveniva via voce e la commutazione era manuale Si compone di due funzioni: INSTRADAMENTO (Routing), funzione decisionale (intelligente) che ha lo scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrata la UI pervenuta da un ramo d ingresso avviene attraverso la consultazione di opportune tabelle di instradamento (tabelle di routing) tali tabelle possono essere configurate staticamente o dinamicamente l istradamento t dipende d dalla UI (in genere dipende d dal destinatario/i t i della UI) tale funzione può introdurre un ritardo di elaborazione ATTRAVERSAMENTO (Forwarding), funzione attuativa (più meccanica, HW), che ha lo scopo di trasferire una UI da un ramo d ingresso ad uno di uscita in accordo a quanto deciso dalla funzione di instradamento può avvenire direttamente (tramite un percorso interno), o attraverso un immagazzinamento e rilancio (ogni UI viene memorizzata prima di essere rilanciata verso l uscita) è caratterizzato da un ritardo di attraversamento che può essere costante o variabile 5 6

5 Commutazione - Instradamento La funzione di instradamento può essere effettuata: ) durante la fase di instaurazione della chiamata (per servizi di trasferimento orientati alla connessione) ) indipendentemente per ciascuna UI (per servizi ti trasferimento senza connessione) Ciò corrisponde a due differenti modalità di commutazione ) Commutazione Orientata alla Connessione (Connection Oriented) (utilizzata solo da protocolli CO) ) Commutazione NON orientata alla connessione (Connection Less) CL Nel caso di commutazione CO a seguito della funzione di instradamento il risultato viene memorizzato in una tabella di switching (commutazione), consultata durante la fase di attraversamento t delle UI nel caso di multiplazione statistica le UI vengono identificate mediante identificatori di circuito virtuale (VCI, Label, etichette), associati alle UI link per link (label switching) Commutazione Di circuito (reti telefoniche) Un circuito costituisce un collegamento fisico tra i due terminali di tra i due terminali di utente La rete usa le risorse disponibili per allocare un circuito a ogni richiesta di servizio Di pacchetto (reti di calcolatori) Non si allocano risorse per l uso esclusivo di due o più utenti Studiata espressamente per sorgenti intermittenti (bursty) 7 8 Commutazione di circuito Commutazione di circuito Tre fasi:. Impegno. Trasferimento dati. Svincolo Risorse end to end riservate per la chiamata. Le risore sono DEDICATE. Non c e condivisione Le prestazioni sono garantite E richiesta l instaurazione della chiamata Svantaggi: risorse dedicate a una comunicazione efficienza buona solo in caso di sorgenti non intermittenti nessuna conversione di formati, velocità, protocolli tariffazione a in base al tempo di esistenza ste del circuitocu 9 0

6 Commutazione di circuito Commutazione di circuito Calcolo dell efficienza η : η = D/ (C+D+R) C = tempo necessario per costruire il circuito (da frazioni di secondo a 5 s max, poi occupato) D = tempo impiegato per trasferire i dati R = tempo necessario per il rilascio del canale R (da frazioni di secondo a s) Valore tipico C+R=s Commutazione di circuito Commutazione di pacchetto reti ad alta velocità sconsigliata bassa efficienza Non si allocano risorse per l uso esclusivo di due o più utenti.» η = D/ (C+D+R) Studiata espressamente per sorgenti intermittenti ( bursty). L informazione da trasferire è organizzata in unità dati che comprendono informazione di utente e di controllo Es.: si voglia trasmettere un file dati, 000 byte, su una rete con valore di C+R = s per avere un efficienza η=0,98 si deve avere D = 98 s cioè una velocità di (000x8)/98=8,6 bit/s (bassissima!) velocità più ragionevole, es. 0 Kbit/s, l efficienza si riduce a η=0,86 0 Mbit/s l efficienza diventa η=0,000 Instradamento sulla base dell header del pacchetto e successiva commutazione verso i nodi d uscita

7 Confronto Circuito - Pacchetto Commutazione = allocazione di risorse commutazione di circuito = allocazione preventiva delle risorse necessarie ad un trasferimento di informazione commutazione di pacchetto = allocazione progressiva delle risorse necessarie ad un trasferimento di informazione NOZIONE DI BUFFER Al momento della commutazione verso l uscita il pacchetto può entrare in conflitto con altri pacchetti prima di essere trasmesso sul canale d uscita il pacchetto può attendere in coda Circuito vs. Pacchetto La commutazione di pacchetto permette alla rete di offrire servizi a un maggior numero di utenti Mbit link ogni utente: 00Kbps quando attivo attivo al 0% del tempo Commutazione di circuito: 0 utenti Commutazione di pacchetto: Per es. con 5 utenti, probabilità di averne più di 0 attivi è minore di Commutazione di pacchetto Pacchetto La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione: pacchetti brevi favoriscono la trasmissione in parallelo su canali diversi di pacchetti di una stessa comunicazione ritardo di pacchettizzazione: pacchetti brevi riducono il ritardo di pacchettizzazione i percentuale di informazione di controllo pacchetti lunghi riducono la percentuale di informazione di controllo PCI di dimensione p bit SDU di dimensione s bit frazione di informazione di controllo P/(S+P) 7 8

8 Pacchetto Ritardi nelle commutazioni di pacchetto La lunghezza dei pacchetti è determinata da Probabilita di errore pacchetti di n bit canale con errori indipendenti probabilità di errore errore p La probabilità che un pacchetto sia corretto ( p) n per n -> questa probabilità tende a zero, qualsiasi sia il valore di p 9 0 Ritardi nella commutazione di pacchetto Ritardo di accodamento Ritardo di accodamento R= banda del collegamento (bps) L= lunghezza del pacchetto (bits) a= tasso di arrivo medio di pacchetti (pack/s) Intensità di traffico traffico = La/R La/R ~ 0: ritardo medio in coda piccolo La/R -> : i ritardi crescono La/R > : arrivano più pacchetti di quelli che si riesce a gestire; ritardo medio infinito!

9 Modi di servizio in una rete a pacchetto Circuito virtuale I servizi di una rete a commutazione a pacchetto: Tempo di trasmissione: T t =L/C datagramma (senza connessione) L=lunghezza pacchetto [bit] circuito virtuale (con connessione) la comunicazione è suddivisa in tre fasi apertura connessione trasferimento dati chiusura connessione esiste un accordo preliminare tra i due utenti e il fornitore del servizio pacchetti diversi con uguale sorgente e destinazione seguono tutti lo stesso percorso i nodi identificano i pacchetti di un flusso informativo sulla base di un identificativo di Circuito Virtuale (VCI) il circuito virtuale viene instaurato in una fase di setup prima della fase di trasferimento dati C=capacità del canale [bit/s] Tempo di propagazione: T p =l/v l=lunghezza del collegamento [m] V=velocità di propagazione del segnale [m/s] Tempo di elaborazione: tempo per consultare le tabelle e instradare il pacchetto Modi di servizio Servizio a datagramma pacchetto è considerato un entità autonoma e trasferita in rete sulla sola base dell indirizzo di destinazione (servizio postale) instradamento effettuato con tabelle del tipo: pacchetti di uno stesso flusso informativo possono teoricamente seguire strade diverse nella rete 5 6

10 Datagramma vs circuito virtuale Rete a datagramma: destination address determina determina il next hop i percorsi possono cambiare durante una sessione analogia: chiedere indicazioni durante la guida Datagramma vs circuito virtuale Datagramma: bisogna identificare in ogni pacchetto la coppia sorgente/destinazione (identificatori globali) Circuiti virtuali è sufficiente identificare il circuito virtuale (anche con identificatori locali ad ogni tratta) Rete a circuito virtuale: ogni pacchetto trasporta un identificativo (virtual circuit ID) un percorso fisso viene determinato al call setup, e resta lo stesso per la durata della chiamata i router mantengono informazioni di stato per-chiamata Il servizio circuito virtuale in reti a pacchetto non è equivalente al servizio in reti a circuito Perché non si allocano o staticamente te risorse se a una comunicazione ca o 7 8 Servizio circuito virtuale (con connessione) Esempio di commutazione a datagramma Vantaggi rispetto al datagramma: Mantenimento della sequenza Minore variabilità dei ritardi Instradamento t solo in fase di apertura di connessione Meno spazio necessario nell intestazione (label piuttosto che indirizzi) A N A A N N A N N5 A N7 N6 5 A A A RoutingTable N RoutingTable N RoutingTable N RoutingTable N6 Dest Next-hop Dest Next-hop Dest Next-hop Dest Next-hop A N A N N A N N6 A N A A A N N A A N N7 A A N N7 A A N5 N7 9 0

11 Esempio di commutazione di circuito Modalita di attraversamento di un nodo N A 7 N N 8 N N5 6 N7 N6 5 A A Tecniche di attraversamento connessione diretta: i flussi informativi all ingresso e all uscita del nodo sono multiplati staticamente e il percorso interno ingresso-uscita è temporalmente trasparente connessione ad immagazzinamento e rilancio i flussi informativi all ingresso e all uscita del nodo sono multiplati dinamicamente e ogni UI attraversante il nodo viene completamente memorizzata prima di essere rilanciata verso l uscita SW Table N SW Table N SW Table N SW Table N6 In Out In Out In Out In Out label link label link 7 label link label link 7 8 label link label link 8 label link label link 6 5 Modalità di attuazione Con connessione: Pre-assegnazione individuale o collettiva Senza connessione:assegnazione a domanda Store - forward NON Store and forward Ogni nodo: Ogni nodo: memorizza il pacchetto memorizza i primi byte del pacchetto elabora il pacchetto e determina il canale su cui inoltrarlo determina il canale su cui inoltrarlo Inserisce il pacchetto in coda per la trasmissione sul canale Caratteristiche: ti Necessario conoscere l intestazione prima di poter effettuare l instradamento Ritrasmette il pacchetto immediatamente, senza attendere la completa ricezione (CUT THROUGH) Caratteristiche: non sono possibili conversioni di formato e di velocità l instradamento richiede tempo non sono possibili controlli d errore Necessarie tecniche di protezione da errori sull intestazione diminuisce la latenza nel nodo di commutazione le diverse capacità dei mezzi trasmissivi non vengono suddivise in canali uguali uno stesso pacchetto può impegnare simultaneamente più nodi e più canali

12 Funzionamento NON Store and Forward Modalita di attraversamento di un nodo Il canale di uscita può essere occupato: Il pacchetto viene memorizzato nel nodo Perdite di pacchetti a fronte di congestione Necessità di molta memoria nei nodi Riduzione delle latenze solo con basso traffico 5 6 Commutazione di pacchetto: cut trough Trasmissione I due utenti possono comunicare CCITT: il trasferimento di segnali da un punto a uno, o più altri punti 7 8