TRASMISSIONE DELLE INFORMAZIONI

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2 TRASMISSIONE DELLE INFORMAZIONI Quando c è una trasmissione di informazioni abbiamo un TRASMETTITORE Canale di comunicazione RICEVITORE I dati vengono trasmessi sotto forma di segnali che possono essere: Elettrici, Onde elettromagnetiche o onda luminosa. Le informazione trasmesse in rete vengono dette Traffico

3 TRASMISSIONE DELLE INFORMAZIONI Le modalità di comunicazione sono: A connessione Senza connessione Nella modalità A connessione prima della trasmissione si deve stabilire una connessione tra mittente e destinatario. Tale connessione viene rilasciata alla fine della comunicazione. Esempio: la telefonata Ci sono quindi tre fasi: Apertura connessione Trasferimento dati Chiusura della connessione e rilascio delle risorse

4 TRASMISSIONE DELLE INFORMAZIONI Nella modalità Senza connessione non c è una sincronizzazione tra mitten e destinatario. Il mittente ignora se la trasmissone sia andata a buon fine a meno che non richieda una conferma della ricezione. Esempio: il servizio postale

5 MODALITÀ DI UTILIZZO DEL CANALE Simplex: La trasmissione può avvenire in un solo verso. Es: trasmissione radiofonica Half-duplex: La trasmissione può avvenire in entrambi i versi ma non contemporaneamente. Es: Walkie-talkie Full-duplex: la trasmissione può avvenire in entrambi i versi contemporaneamente. Es: telefonata

6 MODALITÀ DI UTILIZZO DEL CANALE Le reti utilizzano le modalità duplex.

7 MEZZI TRASMISSIVI Si classificano in tre tipologie: Elettrici (cavi elettrici); Wireless (onde radio); Ottici (Laser, Fibre Ottiche)

8 TIPOLOGIA DI SEGNALI Il segnale che viaggia su un mezzo trasmissivo può essere: ANALOGICO Varia in continuità nel tempo assumendo valori continui (un onda continua) DIGITALE Segnale numerico che può saltare da un valore all altro

9 TIPOLOGIA SEGNALI Frequenza di Campionamento

10 MEZZI TRASMISSIVI: IL DOPPINO IN RAME Formato da una coppia di conduttori in rame ricoperti da una guaina in materiale plastico Usato nelle linee telefoniche come collegamento tra le centrali e l utente (Ultimo miglio); Distanza fino a 100 m (solo alcuni) Con l utilizzo di nuove tecnologie nella costruzione dei cavi si è aumentata la banda passante (frequenze molto elevate) e permettono velocità di trasmissione molto elevate fino a 1 Gbps.

11 IL DOPPINO TELEFONICO RJ-45

12 CATEGORIE DOPPINI TELEFONICI Categoria Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 Categoria 5 Categoria 5 e Categoria 6 Categoria 6 e Categoria 7 Uso tipico Comprende cavi per comunicazioni telefoniche Cavi per trasmissioni analogiche e digitali a bassa velocità Cavi per reti fino a 10 Mbps Cavi per reti fino a 16 Mbps Cavi per reti fino a 100 Mbps Cavi per reti fino a 200 Mbps Cavi per reti fino a 1 Gbps Cavi per reti Ethernet fino a 10 Gbps Cavi per reti fino a 10 Mbps

13 IL DOPPINO IN RAME: STP E UTP IL Doppino STP (Shielded Twisted Pair) è un doppino schermato usato nelle reti LAN IL Doppino UTP (UnShielded Twisted Pair) è un doppino non schermato usato nelle reti LAN

14 MEZZI TRASMISSIVI: FIBRA OTTICA Sottilissimi fili di vetro, a volte anche di plastica trasparente alla luce, a sezione cilindrica, flessibili; Usata nella creazioni di dorsali; Velocità di trasmissione da 100Mbps a 10 Gbps; Non soggetti a fenomeni di disturbi elettromagnetici; Bassa attenuazione* Possono raggiungere distanze fino a 3 km; *Attenuazione: perdita di segnale all aumentare delle distanze

15 MEZZI TRASMISSIVI: FIBRA OTTICA Ottimi canali di comunicazione (possono passare contemporaneamente telefonate); Costituita da: Parte interna chiamata Core; Rivestita da una guaina detta Cladding; Guaine esterne di protezione resistenti alla trazione per la posa in opera;

16 MEZZI TRASMISSIVI: FIBRA OTTICA I segnali elettrici, in entrata, vengono convertiti in impulsi luminosi con un modulatore e, instradati nella fibra ottica; vengono trasmessi alla velocità della luce all altro capo della fibra; In uscita tramite fotodiodi o fototransistori si ottiene la riconversione in segnali elettrici.

17 MEZZI TRASMISSIVI: FIBRA OTTICA Vantaggi: Alte velocità di trasmissione; Larga Banda di frequenza (possibilità di far passare moltissime comunicazioni contemporaneamente) Non soggetta a disturbi esterni; Svantaggi: Costi elevati sia per i cavi sia per la messa in opera

18 MEZZI TRASMISSIVI: WIRELESS Termine per indicare la trasmissione che non usa un mezzo fisico per la propagazione del segnale ma i segnali si propagano nell etere sotto forma di onde elettromaghetiche. Per la trasmissione/ricezione occorre che ogni componente abbia un dispositivo (chip) per la trasmissione/ricezione del segnale (porta wireless/ porta infrarossi/porta bluetooth/ecc..

19 MEZZI TRASMISSIVI: WIRELESS La tecnologia Infrarosso consente collegamento a brevi distanze (1 metro); La tecnologia bluetooth fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi attraverso una frequenza radio sicura a corto raggio. Questi dispositivi possono essere ad esempio palmari, telefoni cellulari, personal computer, portatili, stampanti, fotocamere digitali, console per videogiochi

20 MEZZI TRASMISSIVI: WIRELESS Accesso ad Internet tramite il satellite

21 TECNICHE DI TRASFERIMENTO DELL INFORMAZIONE Le risorse usate nelle reti sono: Risorse trasmissive: indica il mezzo trasmissivo utilizzato per il canale trasmissivo Risorse elaborative: indica i dispositivi necessari per effettuare le operazioni di indirizzamento e di utilizzo del mezzo trasmissivo.

22 TECNICHE DI TRASFERIMENTO DELL INFORMAZIONE Con il termine modi di trasferimento si intendono le modalità adottate dalla rete per consentire lo scambio di dati tra sue sistemi o applicazioni

23 TECNICHE DI TRASFERIMENTO DELL INFORMAZIONE Un modo di trasferimento è individuato quando sono specificate le seguenti tre componenti: La tecnica di Multiplazione adottata dalla rete che può essere Statica; Dinamica La modalità di accesso al canale che può essere Centralizzato Distribuito La tecnica di Commutazione che può essere Di Circuito Di messaggio Di pacchetto

24 MULTIPLAZIONE O MULTIPLEXING Riguarda la condivisione delle risorse trasmissive; La comunicazione tra più elaboratori deve essere tale che possono essere trasmesse contemporaneamente più informazioni sullo stesso canale. Quindi il canale fisico deve essere suddiviso in tanti canali logici

25 MULTIPLEXING Multiplazione statica: Il canale viene suddiviso in parti fisse, in tanti canali fisici in base a quanti ne sono noti a priori. Esempio: la trasmissione televisiva Multiplazione dinamica: Il canale viene suddiviso, in tempo reale, in base alle richieste e in funzione delle condizioni di traffico in canali logici;

26 MULTIPLEXING Ci sono due modalità per il Multiplexing dinamico: L assegnazione del canale logico a domanda: il canale è utilizzato durante il periodo di attività e viene rilasciato quando non c è attività nella comunicazione. E conveniente quando l utente utilizza poco il canale rispetto alla durata dell attività (fa diverse pause nelle comunicazione) La Preassegnazione del canale logico: il canale è assegnato ad inizio attività ed è riservato per tutta la durata dell attività.

27 ACCESSO AL CANALE O PROTOCOLLI DI ACCESSO Una volta determinato la modalità di assegnazione del canale occorre ora gestire il flusso sul canale. I protocolli di Accesso, descrivono le modalità con le quali i nodi terminali utilizzano il mezzo trasmissivo al fine di realizzare una corretta trasmissione e una gestione ottimale del traffico. Esistono due modalità: Accesso Centralizzato Accesso Distribuito

28 ACCESSO AL CANALE O PROTOCOLLI DI ACCESSO Nell accesso Centralizzato esiste un multiplexer che prima memorizza tutte le richieste di accesso al canale e poi assegna (in modo dinamico o statico) la banda alle diverse richieste attraverso tecniche di Schedulazione S S MUX S Canale Multiplato

29 ACCESSO AL CANALE O PROTOCOLLI DI ACCESSO Nell accesso Distribuito le sorgenti accedono direttamente alla rete (senza Multiplatore); Questo richiede protocolli (regole) per assegnare la banda a tutti i richiedenti con l obiettivo di ridurre i tempi di attesa e di ottimizzare la banda Si classificano in: Protocolli DETERMINISTICI SENZA CONTESA Protocolli AD ACCESSO CASUALE O CONTESA CDMA (Code Division Multiple Access)

30 PROTOCOLLI DETERMINISTICI Accesso multiplo a divisione di tempo TDMA (Time Division Multiple Access): gli utenti trasmettono sul canale ad intervalli di tempo diversi Il tempo di trasmissione è suddiviso in due livelli: Primo livello è il FRAME Il Frame è suddiviso in un numero fissi di intervalli detti SLOT SLOT Frame 1 Frame 2

31 PROTOCOLLI DETERMINISTICI Ad ogni utente viene assegnato un particolare SLOT del frame sia per la trasmissione che la ricezione. Ogni utente può trasmettere per un intervallo di tempo pari ad uno SLOT e deve essere sincronizzato con il ricevente. Il tempo tra una trasmissione e l altro è il FRAME Nel GSM: Frame da 4,62 ms suddiviso in 8 slot. Ogni slot 0,577 ms

32 PROTOCOLLI DETERMINISTICI Accesso multiplo a divisione di frequenza FDMA (Frequency Division Multiple Access): gli utenti trasmettono sul canale a frequenze diverse Ogni utente trasmette/riceve ad una frequenza assegnata in modo esclusivo. Una frequenza per la trasmissione ed una per la ricezione Non richiede la sincronizzazione perché c è un canale dedicato

33 PROTOCOLLI DETERMINISTICI Token Passing (passaggio di gettone): le stazioni sono in circolo (Reti ad Anello) e ciascuna è connesso al precedente e al successivo; Sulla rete circola un gettone (una sequenza di bit) detto TOKEN La stazione che deve trasmettere cattura il TOKEN ed invia sul canale il messaggio che conterrà l indirizzo del mittente e del destinatario; La stazione che riconosce il suo indirizzo come destinatario, preleva una copia del messaggio. Il messaggio continua a girare e ritorna al mittente che libera il TOKEN in modo che altri possono trasmettere

34 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA Non esistono regole preventive di suddivisione del canale o altro; Chi deve trasmettere invia il proprio messaggio sulla rete senza preoccuparsi di cosa fanno gli altri; Se due stazioni trasmettono contemporaneamente sullo stesso canale si ha una COLLISIONE. In caso di collisione il messaggio torna ad mittente. I mittenti si fermano, attendono un tempo casuale e ritrasmettono il messaggio.

35 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA Visto che gli accessi sono casuali è necessario che ci siano meccanismi che escludano la possibilità di blocco del canale e consenta alle stazioni prima o poi di comunicare

36 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA Le tecniche sono: Protocollo Aloha CSMA/CD (Carrier Multiple Access / Collision Detection)

37 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO ALOHA Trasmissione in cui si attende la conferma della ricezione da parte del destinatario Il mittente invia il messaggio indipendentemente da cosa fanno gli altri In caso di collisione il destinatario non riceve il messaggio e non può inviare la conferma della ricezione detta ACK Dopo un tempo di attesa il mittente, se non riceve la conferma, rinvia il messaggio aspettando un certo tempo per far liberare il canale

38 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO ALOHA Un miglioramento si ha con il protocollo ALOHA SLOTTED Il tempo viene suddiviso in parti detti SLOT (time slot). Uno slot è pari al tempo per effettuare la trasmissione di un pacchetto; Chi deve trasmettere deve attendere che inizi uno SLOT. La collisione può avvenire solo se due stazioni trasmettono nello stesso SLOT

39 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO CSMA Accesso multiplo con ascolto della portante Ogni stazione deve «ascoltare» il canale prima di trasmettere «ascoltare» significa inviare una sequenza di bit e verificare se ritornano Le Collisioni non vengono eliminate perché bisogna tener conto del «tempo di propagazione»

40 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO CSMA STAZIONE A STAZIONE B La stazione B sente il canale libero mentre invece la stazione A ha già trasmesso

41 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO CSMA In questa tecnica la FINESTRA TEMPORALE di COLLISIONE è il tempo necessario per percorrere al distanza massima tra due stazioni Tale distanza è detta DIAMETRO DELLA RETE Maggiore è il diametro della rete maggiore è la finestra in cui possono avvenire le collisioni. Viene utilizzato nelle reti di piccole dimensioni e con lunghezza di pacchetti grande

42 PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE O CONTESA :PROTOCOLLO CSMA/CD Esistono quattro diversi protocolli CSMA Il più efficace è CSMA/CD (Rilevazione delle collisioni) Ogni stazione ascolta il canale anche quando sta trasmettendo; Se si accorge di una collisione smette di trasmettere e invia un segnale di disturbo (detto jamming) per occupare la linea e dire alle altre stazioni che il canale è occupato Attende un periodo di tempo casuale prima di ritrasmettere il messaggio

43 COMMUTAZIONE O SWITCHING La commutazione ha come obiettivo il trasferimento di dati da un nodo a un altro nella rete Nello specifico riguarda la strategia secondo la quale i dati provenienti da ciascuno canale in ingresso al nodo sono traferiti ad uno specifico canale in uscita del nodo Canali di ingresso Canali di uscita

44 COMMUTAZIONE O SWITCHING I nodi di commutazione si distinguono in Bridge Router Questi apparati eseguono due operazioni: Inoltro: Operazione che serve per decidere i dati di ingresso su quale canale d uscita deve essere inviato Attraversamento: il trasferimento fisico dei dati dal canale di ingresso al canale di uscita Tre tecniche di commutazione: Di circuto Di messaggio Di pacchetto

45 COMMUTAZIONE DI CIRCUITO Deriva dal sistema telefonico; viene stabilito un collegamento fisico tra l utente trasmittente e l utente ricevente; Il collegamento resta stabile per tutta la durata della comunicazione; Per stabilire una comunicazione si attraversano nodi intermedi

46 LE TECNICHE DI COMMUTAZIONE La comunicazione di circuito avviene in tre fasi: connessione: l'utente fornisce le indicazioni per attivare il circuito (indicazione dell'indirizzo dell'altro nodo) e vengono individuati eventuali nodi intermedi; scambio dati: avviene lo scambio delle informazioni utilizzando il circuito definito; disconnessione: vengono rilasciate le risorse occupate.

47 LE TECNICHE DI COMMUTAZIONE Commutazione di Circuito:

48 COMMUTAZIONE DI MESSAGGIO Si crea una connessione logica e non fisica La comunicazione è suddivisa in messaggi che vengono instradati sui diversi nodi. Quando un messaggio viaggi da una nodo A ad un nodo B il collegamento tra A e B è occupato Quando il messaggio raggiunge il nodo B, il collegamento con il nodo precedente viene rilasciato Quindi un «circuito» dura solo il tempo di tramettere un messaggio Un messaggio è diviso in due parti: Una parte di intestazione che contiene l indirizzo della stazione trasmittente e ricevente (Header) Una parte di dati (Payload)

49 COMMUTAZIONE DI PACCHETTO Di derivazione informatica Alla base delle comunicazioni in Internet Il messaggio viene suddiviso in pacchetti; Ogni pacchetto è formato da: Una parte di dati (Payload) Una parte di intestazione (Header). Indirizzo Mittente Indirizzo Destinatario Numero Progressivo DATI HEADER PAYLOAD

50 COMMUTAZIONE DI PACCHETTO Nell intestazione sono specificati: Indirizzo mittente Indirizzo destinatario Numero che indica quale parte del messaggio contiene il pacchetto Si distinguono due tipologie di Commutazione di pacchetto Di tipo DATAGRAM A canali virtuali

51 COMMUTAZIONE DI PACCHETTO Nella tipologia di rete DATAGRAM, i pacchetti viaggiano lungo il canale trasmissivo in maniera indipendenti tra loro; Vengono instradati dai nodi intermedi su percorsi differenti liberi; Quando il nodo finale,ovvero il computer che corrisponde all indirizzo del destinatario, riceve i pacchetti questi vengono ricomposti nell ordine corretto. INTERNET è una rete a commutazione di pacchetto di tipo DATAGRAM

52 LE TECNICHE DI COMMUTAZIONE Commutazione di Pacchetto: