Livello di linea

Livello di linea

Quello di linea è il primo livello logico presente nella modalità di commutazione a pacchetto e, in quanto tale, si occupa di identificare logicamente i bit (o i gruppi di bit) scambiati con il livello fisico, ovvero di eseguire il framing; può inoltre segnalare e correggere gli errori e gestire accesso multiplo e multiplazione. Questo livello viene generalmente implementato nella scheda di rete – Network Interface Card o NIC – attraverso un chip dedicato, corredato da un software che si occupa di gestire gli indirizzi e preparare le trame.

Tipologie di livelli di linea

Esistono tre tipologie di livelli di linea:

Costruzione della trama

Il livello di linea deve innanzitutto individuare il significato dei bit scambiati con il livello fisico, raggruppandoli in una struttura dati definita dal protocollo usato e chiamata trama (PDU): per fare ciò occorre identificare le trame all’interno del flusso di bit, usando dei delimitatori predefiniti o delle segnalazioni passate dal livello fisico; nel primo caso, si utilizzano dei flag (particolari sequenze di bit) per determinare l’allineamento delle trame: si interpone tra esse la successione “01111110” e, per evitare falsi positivi con eventuali sequenze uguali nei bit trasmessi, si applica il Bit Stuffing (tecnica che consiste nell’inserire uno 0 dopo cinque 1 consecutivi).

Controllo d'errore

A differenza del livello di trasporto, lo scopo del controllo d’errore implementato nel livello di linea è quello di recuperare gli errori del livello fisico, con la ritrasmissione che può servire al recupero delle contese (collisioni) nel caso di collegamenti broadcast.

Canali punto-punto

Nel caso di collegamenti punto-punto, i protocolli di linea possono essere istanziati su più canali fisici, con questi che in alcuni casi vengono divisi in più sotto-canali a livello fisico (multiplazione fisica): questa tecnica consiste nel suddividere la capacità di un canale a velocità costante in sotto-canali di velocità costante (inferiore). Ne esistono diversi tipi, distinti sulla base della caratteristica fisica attraverso la quale i diversi segnali vengono separati:

• Divisione di spazio: il cavo è fisicamente diviso in più sotto-cavi.
• Divisione di frequenza (FDM): la banda di frequenze utilizzabili del mezzo trasmissivo viene divisa in sotto-bande, a ognuna delle quali viene associato un canale.
• Divisione di tempo (TDM): i bit in ingresso, provenienti da N flussi, vengono raccolti in code e trasmessi sul flusso di uscita a gruppi di K (interlacciamento); la durata della trama deve essere eguale all’intervallo temporale in cui sul singolo canale arriva lo stesso numero di bit trasmessi nella trama.
• Divisione di codice (CDM).
• Divisione di lunghezza d'onda (WDM).

Collegamenti broadcast

I canali broadcast devono essere in grado di gestire eventuali collisioni provocate da trasmissioni contemporanee: questo viene risolto attraverso la funzione di accesso multiplo, implementata a livello fisico (si dividono staticamente le risorse tra le stazioni) o a livello di linea (gestendo l’accesso pacchetto per pacchetto), che permette la regolazione dell’accesso al canale.

Nel caso dell’accesso multiplo fisico, questo equivale alla multiplazione ma relativamente al caso in cui diversi sottocanali sono gestiti da trasmettitori diversi; esistono diverse tecniche:

• FDMA, Frequency Division Multiple Access: equivalente all’FDM, ogni stazione deve riservarsi una parte di frequenze, separate dalle altre da una frequenza di guardia (a differenza dell’FDM).
• TDMA, Time Division Multiple Access: equivalente al TDM, vengono definiti degli slot temporali dedicati alla trasmissione delle diverse stazioni. Il ricevitore deve sincronizzarsi sul flusso di un particolare utente (generalmente non sincrono con quello degli altri utilizzatori); tra i vari slot di trasmissione, sono presenti dei tempi di guardia stimati in base ai ritardi di propagazione e finalizzati ad ovviare al caso in cui le stazioni non rispettino gli slot temporali (a causa, ad esempio, dei ritardi di propagazione).

Il duplexing serve a ricavare due sensi di trasmissione da un unico mezzo trasmissivo, talvolta permettendo di trasmettere e ricevere contemporaneamente (Full-Duplex); nel caso in cui il canale non sia fu...