Trasmissione di dati al di fuori di un area locale avviene tramite la commutazione

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Alessandra Borghi
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1 Commutazione 05.2 Trasmissione di dati al di fuori di un area locale avviene tramite la Autunno 2002 Prof. Roberto De Prisco -05: Reti a di circuito Università degli studi di Salerno Laurea e Diploma in Informatica Fra i due nodi che devono comunicare ci sono vari altri nodi, detti appunto di La comunicazione avviene tramite l ausilio dei nodi di In pratica i dati seguono un percorso costituito da uno o più nodi di fra i due nodi che devono comunicare Commutazione di circuito 05.3 Commutazione 05.4 Viene stabilito un percorso dedicato fra i due nodi Il percorso è costituito da una sequenza di linee di trasmissione e nodi di che collegano sorgente e destinazione Su ogni linea ed in ogni nodo vengono riservate delle risorse Larghezza di banda sulla linea Capacità commutativa nel nodo Le risorse sono garantite per tutta la durata della comunicazione Instaurazione del circuito 05.5 Trasferimento dei dati, chiusura 05.6 Circuito deve essere stabilito prima che inizi la comunicazione La stazione A richiede al nodo 4 una connessione con la stazione E (tipicamente la linea da A a 4 è dedicata, quindi quella parte della connessione esiste già) Il nodo 4 deve trovare il ramo successivo di un percorso che conduca al nodo 6 (E è collegato direttamente al nodo 6) Il nodo 4 può, ad esempio, selezionare il nodo 7 e riservare una parte della capacità trasmissiva per questa comunicazione Il nodo 7 può selezionare il nodo 6 Il nodo 6 contattarà la stazione E per verificarne la disponibilità Quindi viene stabilito il circuito A E Stabilito il circuito i dati possono essere scambiati I dati partono dalla stazione A, e procedono nel percorso A E fino ad arrivare ad E Generalmente i canali sono full-duplex: i dati da E ad A seguono il percorso inverso I dati possono essere sia analogici che digitali L evoluzione delle reti sta portando verso reti digitali Disconnessione del circuito Quando il trasferimento dei dati è terminato la connessione viene chiusa Segnali di controllo inviati dalle stazioni ai nodi di 1

comunicazione avviene tramite l ausilio dei nodi di In pratica i dati seguono un percorso costituito da uno o più nodi di fra i due nodi che devono comunicare Commutazione di circuito 05.

2 Il sistema telefonico 05.7 Rete telefonica 05.8 Commutazione di circuito è tipica della rete telefonica Fra i due telefoni viene stabilito un circuito Il circuito passa per varie centrali telefoniche (che operano la ) Viene riservata una larghezza di banda sufficiente a trasportare la voce Tale larghezza di banda è garantita per tutta la durata della telefonata Nodo di 05.9 Nodo di L elemento fondamentale è il nodo di La sua funzione è connettere, in modo trasparente, una qualunque coppia di dispositivi connessi al nodo stesso I due dispositivi da connettere avranno a disposizione una connessione diretta dedicata Il nodo deve essere capace di connettere più coppie contemporaneamente Interfaccia di rete Hardware necessario a connettere il nodo con i dispositivi (altri nodi o stazioni terminali) ad esso collegati. Può avere funzioni di conversione analogico-digitale per connettere dispositivi sia analogici che digitali I nodi moderni sono digitali Commutatore numerico Ha la funzione di trasportare il segnale fra i due punti collegati Unità di controllo Instaura le connessioni gestendo il commutatore numerico Gestisce più connessioni in modo trasparente alla singola connessione Disconessione della connessione Nodo di digitale Blocking Blocco: si verifica quando la rete non è in grado di collegare due stazioni poiché tutti i percorsi sono non disponibili La rete telefonica è bloccante Non capita quasi mai, perché le telefonate sono di breve durata e quindi è difficile che venga esaurita la capacità della rete In una rete di computer sarebbe inaccettabile Tali reti devono essere non blocking Garantire comunque la connessione, magari a scapito della velocità di tutte le altre connessioni (cosa non accettabile per una conversazione telefonica) 2

larghezza di banda sufficiente a trasportare la voce Tale larghezza di banda è garantita per tutta la durata della telefonata Nodo di 05.9 Nodo di 05.

3 Commutazione a divisione di spazio Esempio Ogni collegamento richiede l instaurazione di un percorso fisico attraverso il commutatore 1 2 Il percorso fisico è riservato esclusivamente ai due punti terminali Si realizzano tramite Crosspoint (punto di incrocio) Incrocio fra due linee fisiche Gate (porta) Che abilita o disabilita la connessione sull incrocio Ogni stazione è collegata al nodo con una linea di ingresso ed una di uscita Connessione fra nodo 4 e nodo 7 (full duplex) Connessione fra nodo 2 e nodo 5 (full duplex) 10 (slide animata) Limitazioni crossbar Commutatori a stadi Il numero di incroci è quadratico rispetto al numero di stazioni collegate È molto costoso per commutatori grandi Malfunzionamento di una gate pregiudica la connessione fra i due dispositivi che si incrociano in quel punto Vengono usate più crossbar in cascata Il numero totale di incroci è minore e quindi la percentuale di utilizzo è maggiore Più di un percorso fra due terminali Aumenta l affidabilità Gli incroci sono utilizzati in maniere inefficiente Quando tutti i dispositivi collegati sono connessi se ne utilizzano una piccola frazione Per ovviare a queste limitazioni Prezzo da pagare Schema di controllo è più complesso Per stabilire un collegamento anziché abilitare una singola porta occorre trovare un percorso attraverso stadi successive, che risulti libero, ed abilitare le porte opportune Esempio Commutazione a divisione di tempo Il commutatore rende attive le varie connessioni richieste a turno Per ogni input attivo viene letto un blocco di dati e tali blocchi vengono messi in sequenza e trasmessi in un unico flusso Un modo semplice per realizzarlo Ogni dispositivo è collegato full-duplex Ad ogni linea di ingresso è assegnato un turno Quando arriva il turno viene abilitata la porta opportuna permettendo l invio di un blocco di dati Per ottenere la comunicazione nei due sensi si usa un turno in un senso ad il successivo nell altro 3

(punto di incrocio) Incrocio fra due linee fisiche Gate (porta) Che abilita o disabilita la connessione sull incrocio Ogni stazione è collegata al nodo con una linea di ingresso ed una di uscita 7 10

4 Commutatore a tempo Routing (instradamento) Comunicazioni attive: Nodi 1 e 9 Nodi 5 e 13 All inizio della comunicazione occorre trovare un circuito che sarà la strada (rotta) usata per trasferire i dati Turno 1: da 1 a 9 Turno 2: da 5 a 13 Turno 3: da 9 a 1 Efficienza della rotta Numero di nodi intermedi Velocità di trasmissione end-to-end Turno 4: da 13 a 5 Turno 5: da 1 a 9 Robustezza possibilità di rotte alternative qualora ce ne fosse bisogno (slide animata) Routing Routing dinamico L approccio più semplice è l organizzazione ad albero La scelta della rotta è influenzata dalle condizioni del traffico sulla rete Per realizzare un percorso Si percorre l albero prima verso l alto fino al primo antenato in comune Poi verso il basso fino al nodo destinazione L instradamento è più complesso ma più flessibile Per incrementare la robustezza si aggiungono collegamenti diretti fra alcuni nodi Un esempio: routing alternato Le rotte possibili sono predefinite Le rotte sono in ordine di preferenza L insieme di rotte predefinite può essere Sempre lo stesso (routing alternato fisso) Variare nel tempo (instradamento alternato dinamico) Diagramma di routing alternato Segnali di controllo I segnali di controllo servono a gestire la rete Vengono usati per instaurare, mantenere e chiudere le chiamate Servono a far scambiare informazione tra i vari nodi (commutatori) della rete Quindi sono vitali per il corretto funzionamento della rete Lo schema per la segnalazione di controllo è abbastanza complesso 4

Turno 3: da 9 a 1 Efficienza della rotta Numero di nodi intermedi Velocità di trasmissione end-to-end Turno 4: da 13 a 5 Turno 5: da 1 a 9 Robustezza possibilità di rotte alternative qualora ce ne

5 Esempio (rete telefonica) Riepilogo Comunicazioni udibili dall utente Composizione dei numeri a tono, lo squillo, il segnale di occupato Trasmissione del numero composto alle centrali di Segnale di attivazione squillo alla destinazione Reti a di circuito Circuito e nodi di Commutatori a divisione di spazio Crossbar semplici ed in cascata Segnale per la tassazione (scatti) Commutatori a divisione di tempo Segnale di controllo che specifica che la chiamata non può essere completata Routing (ricerca del circuito) Trasmissione di dati relativi alla diagnostica ed ai guasti Riferimento: Stallings, Capitolo 9 5

Segnale di attivazione squillo alla destinazione Reti a di circuito Circuito e nodi di Commutatori a divisione di spazio Crossbar semplici ed in cascata

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