E02 ESERCIZI SU MODI DI TRASFERIMENTO Esercizio 1 Un file di lunghezza F byte è trasferito in una rete a pacchetto, utilizzando n rami in cascata. I nodi attraversati possono essere ritenuti praticamente scarichi. Gli n rami hanno uguale capacità C e ritardi di trasferimento t i, i=1,,n. I pacchetti hanno un campo informativo (payload) di lunghezza massima L byte e un intestazione di H byte. Si calcoli il ritardo di trasferimento dell intero file da estremo a estremo. Si discuta il motivo per cui dovrebbe esistere un valore ottimo di L. SI calcoli il valore ottimo per n=5, C=2 Mbit/s, F=16 Mbyte, L=1000 byte, H=40 byte e t 1 =0.2 ms, t 2 =0.1 ms, t 3 =0.5 ms, t 4 =1.2 ms, t 5 =0.4 ms. Esercizio 2 organizzato in trame. La trama ha la durata di 0,5 microsecondi. Ciascun IT contiene 10 bit. Si determini la capacità del canale di base ottenuto assegnando un IT a trama. Se si opera una sotto-multiplazione con l assegnazione di un IT in ogni multi-trama, qual è il numero massimo di trame di cui deve essere composta la multi-trama necessaria per servire una sorgente che emette al ritmo binario di 5,1 Mbit/s? Esercizio 3 organizzato in trame. La trama ha la durata di 16 microsecondi. Ciascun IT contiene 80 bit. Qual è il numero minimo di IT che debbono essere assegnati per servire una sorgente a ritmo binario costante che emette a 15 Mbit/s? Esercizio 4 Il canale di uscita di un multiplatore dinamico è organizzato a trame e opera con una capacità di 20 Mbit/s. Se ogni trama contiene 2500 bit, il 10% dei quali è utilizzato per overhead, calcolare quante trame devono essere impegnate per trasferire un messaggio sapendo che il tempo di trasmissione del messaggio è di 0,4 ms. Si calcoli la percentuale di bit di trama utilizzati per il trasporto di bit del messaggio. [4 trame; 80%] Esercizio 5 Un file di 2 Mbyte viene segmentato in 2000 pacchetti ad ognuno dei quali è aggiunta un intestazione di 320 bit. Nell ipotesi che il file sia trasferito su 3 rami in cascata con uguale capacità di trasferimento pari a 2 Mbit/s e che queste sezioni di rete siano debolmente caricate, qual è il ritardo di trasferimento del file, sapendo che il ritardo di propagazione su ogni ramo è uguale a 10 ms? Come cambia il risultato se la capacità dei rami è di 2 Gbit/s anziché 2 Mbit/s? [circa 8,36 s][circa 38,33 ms]
Esercizio 6 In uno schema di multiplazione dinamica con etichetta l informazione di utente è trasferita tramite Protocol Data Unit (PDU) di lunghezza fissa costituite da H=5 byte di informazione di controllo (overhead) e L=64 byte di payload. Si assuma che le Service Data Unit (SDU) che debbono essere trasferite abbiano lunghezza variabile X, che può assumere solo i seguenti 5 valori: X1 = 10 byte; X2 = 20 byte; X3 = 30 byte; X4 = 40 byte; X5 = 50 byte. In una fase precedente all attivazione del servizio è stata effettuata una simulazione in cui sono state generate SDU ogni 10 ms per mezz ora, ottenendo: 27000 SDU di tipo 1, 42000 di tipo 2, 69000 di tipo 3, 18000 di tipo 4 ed il resto di tipo 5. 1. stimare la distribuzione di probabilità delle lunghezze della SDU in base alla simulazione effettuata; 2. calcolare l efficienza media di trasferimento della SDU (rapporto tra il numero medi odi byte di payload trasferiti e il numero medio di byte di PDU necessari per il trasferimento); 3. calcolare la stessa efficienza nel caso in cui il payload delle PDU sia di lunghezza variabile con valore massimo L max =70 bytes. Esercizio 7 Si consideri uno schema di multiplazione statica a divisione di tempo con asse dei tempi suddiviso in Intervalli Temporali (IT) ed organizzazione in trame. Ciascuna trama ha una durata di 125 µs ed è costituita da 16 IT, dei quali uno è destinato a scopi di controllo. Ogni IT è costituito da 20 bit. Si supponga di dover multiplare flussi video a ritmo binario variabile (VBR) caratterizzati da un ritmo binario di picco R p = 272 kbps e da un ritmo binario medio R m = 228 kbps. Si chiede di calcolare: 1. la capacità complessiva del canale multiplato; 2. la capacità di ciascun canale di base (canale di base=un IT a trama); 3. quanti canali di base occorre assegnare a ciascun flusso video; 4. il numero massimo di flussi video VBR multiplabili e la corrispondente efficienza media di multiplazione. Esercizio 8 organizzato in trame. La trama ha la durata di 0.8 ms e contiene 16 IT. Ciascun IT contiene 20 bit. Si chiede di calcolare: 1. la capacità complessiva del canale multiplato; 2. la capacità di un canale di base; 3. il numero di IT a trama che devono essere assegnati per servire una sorgente che emette 2 Mbit/s; 4. il numero minimo di trame di cui deve essere composta una multi-trama per consentire la sotto-multiplazione di un flusso di 64 kbit/s. Esercizio 9 Ad un multiplatore sono attestati N utenti ADSL. Ognuno di essi produce in uplink un flusso di pacchetti di ritmo binario variabile con valore medio 300 kbit/s e valore di picco 3 Mbit/s. Sia C la capacità assegnata al collegamento di uscita del multiplatore. Si chiede di
1) determinare il numero massimo di utenti multiplabili con assegnazione della capacità su base ritmo di picco (=per ogni flusso multiplato viene conteggiato il ritmo binario di picco); 2) calcolare il coefficiente di utilizzazione della capacità C nel caso di assegnazione basata sul ritmo binario di picco; 3) determinare il numero massimo di utenti multiplabili nel caso in cui l assegnazione sia basata sul ritmo binario medio e si metta il vincolo che il coefficiente di utilizzazione della capacità C non superi il 75%. Esercizio 10 Si considerino due terminali IP interconnessi attraverso una rete a circuito, secondo l architettura protocollare della seguente figura. Siano: - L UDP e H UDP =8 byte rispettivamente la dimensione massima del campo informativo e la dimensione dell intestazione dei segmenti UDP; - L IP =1480 byte e H IP =20 byte rispettivamente la dimensione massima del campo informativo e la dimensione dell intestazione dei segmenti IP; - L 2 =240 byte e H 2 =16 byte rispettivamente la dimensione costante del campo informativo e la dimensione dell intestazione delle Unità Informative (UI) di strato 2. Si assuma a livello 1 uno schema di multiplazione statica con 8 Intervalli Temporali (IT) organizzati in trame di durata 4 ms. Un IT contiene esattamente una PDU di livello 2. Per il trasferimento dei dati dell applicazione viene assegnato a livello fisico un canale di base (canale di base = un IT a trama). Supponendo di voler trasferire un file di dimensione 1000000 byte=1 Mbyte si chiede di: 1. determinare la massima lunghezza del campo informativo delle PDU di livello UDP allo scopo di evitare la necessità di frammentare; 2. rappresentare graficamente la struttura delle UI necessarie a trasferire il file nei quattro strati protocollari; 3. calcolare la percentuale di overhead richiesto complessivamente per il trasferimento del file; 4. calcolare il tempo necessario a trasferire il file assumendo trascurabile il ritardo introdotto dai nodi intermedi della rete a circuito; 5. nell ipotesi di poter aumentare la capacità di trasferimento dello strato fisico del 50%, ricavare la variazione percentuale delle grandezze calcolate ai punti 2 e 3. Esercizio 11 Lo schema di accesso multiplo adottato in una rete radio-mobile è del tipo TDMA/FDMA. La trama base associata ad una sotto-banda nel dominio delle frequenze è costituita da 10 Intervalli Temporali (IT) e ha una durata di 2.5 ms. Ogni IT è costituito da 124 bit di cui 96 per il trasferimento di bit informativi e gli altri dedicati al trasferimento di informazioni di controllo.
Questa interfaccia fisica è utilizzata per supportare un servizio di trasferimento a pacchetto con assegnazione delle risorse a domanda. Un unità di dati dello strato di collegamento, avente dimensione complessiva di 480 bit, dei quali 30 siano di intestazione, viene suddivisa in cinque unità informative (dette burst radio). Un burst radio occupa per intero il campo utile di un IT della trama. Lo schema base di multiplazione prevede che ad un utente sia assegnato un singolo IT per trama. I cinque burst radio derivanti dalla segmentazione di una unità di strato di collegamento vengono trasmessi quindi in cinque trame consecutive. Per consentire una maggiore dinamicità possono essere introdotte sovra- e sottomultiplazione. Con la sotto-multiplazione lo stesso IT può essere assegnato a utenti diversi contemporaneamente attivi (fino ad un massimo di quattro utenti per IT) mediante la definizione di una multitrama. Con la sovra-multiplazione allo stesso utente possono essere assegnati più IT (fino a sette) in una trama. 1. calcolare la capacità di trasferimento che un utente ha a disposizione nel caso di multiplazione semplice; 2. calcolare le capacità massima e minima di cui un utente può usufruire a livello di strato di collegamento e le corrispondenti capacità di strato fisico, nel caso in cui si usi la sotto-multiplazione e la sovra-multiplazione; 3. indicare la percentuale di overhead necessaria per trasferire una unità informativa di strato di rete di 720 byte qualora si adotti lo schema di multiplazione base. Esercizio 12 Si consideri la rete a pacchetto in figura in cui viene adottato un modo di trasferimento con connessione, con le capacità di trasferimento dei rami espresse in kbps. Il terminale A genera quattro flussi, descrivibili come segue: F1 (da A a G) - flusso a ritmo binario costante di 300 kbps; F2 (da A a E) - flusso di tipo ON-OFF con rttmo di emissione durante il periodo ON di 540 kbps, durata media dei periodi di ON di 10 s e durata media dei periodi di OFF di 17 s; F3 (da A a G) - flusso a ritmo binario di picco di 400 kbps e coefficiente di attività di 0.375; F4 (da A a F) - flusso a ritmo binario costante di 64 kbps. 1. dimensionare la capacità di trasferimento del ramo tra A e B assumendo una multiplazione statistica, con il vincolo che il coefficiente di utilizzazione non superi 0.85; 2. identificare un possibile instradamento dei quattro flussi e valutare il coefficiente di utilizzazione della capacità di tutti i rami interessati.
Esempi di domande a risposta multipla Quesito 1 In un sistema terminale di un architettura di comunicazione di tipo stratificato, durante la trasmissione in uscita il flusso informativo attraversa i sottosistemi componenti: a) senza seguire un particolare ordine gerarchico. b) in senso gerarchico decrescente (dal processo applicativo al mezzo trasmissivo). c) in senso gerarchico crescente (dal mezzo trasmissivo al processo applicativo). Quesito 2 In una risorsa di trasferimento caratterizzata da una capacità di C bit/s, la portata media (throughput, ovvero il traffico trasportato) della risorsa, espressa in bit/s, a) ha normalmente valore numerico uguale a C. b) può essere, eccezionalmente, maggiore di C. c) non è mai maggiore di C. Quesito 3 Il canale di uscita di un multiplatore dinamico è organizzato a trame e opera con una capacità di 8 Mbit/s. Se ogni trama contiene 300 bit, quante trame devono essere impegnate per trasferire un pacchetto sapendo che il tempo di trasmissione di questo pacchetto è di 0,1 ms. a) 3 trame b) 12 trame c) 30 trame Quesito 4 Con riferimento ad un operazione di multiplazione dinamica l integrità informativa peggiora: a) se le contese di utilizzazione sono risolte a perdita. b) se le contese di utilizzazione sono risolte a ritardo. c) indipendentemente dalla modalità di risoluzione delle contese.