Telecomunicazione (solo strato fisico e di collegamento)

FONDAMENTI

• Una rete è formata da nodi e da usoi
• Host = Sistema terminale = PC
• Router: instrada i pacchetti verso la loro destinazione finale

Un PROTOCOLLO definisce il formato e l'ordine dei messaggi scambiati fra due entità attività di comunicazione

Es: TCP, IP, HTTP, Ethernet

Internet: "rete delle reti"

Esistono vari tipi di rete, come: RETE MOBILE, RETE DOMESTICA, RETE AZIENDALE,...

Che cos'è l'Internet?

• Infrastruttura di comunicazione per applicazioni distribuite:
  • Web, VoIP, e-mail, giochi, e-commerce, condivisione di file
• Servizi forniti alle applicazioni:
  • Servizio affidabile dalla sorgente alla destinazione
  • Servizio "best effort" (non affidabile) senza connessione

STRUTTURA DI RETE

Ai confini della rete:

• Applicazioni
• Sistemi terminali=host
• Reti, dispositivi fisici:
  • Collegamenti cablati
  • Wireless

Al centro della rete:

• Router, interconnessi
• La rete delle reti

WIRED = comunicazioni con cavo

WIRELESS = comunicazioni senza cavo

RISORSA DEDICATA = dedicata a un singolo elemento

RISORSA CONDIVISA = dedicata a più elementi contemporaneamente

LARGHEZZA DI BANDA = bit trasmessi al secondo , bit/s

Accesso Residenziale: Punto-Punto

• Modem Dial-up
• fino a 56 Kbps di accesso diretto al modem (ma spesso è inferiore)
• non è possibile "navigare" e telefonare allo stesso momento

DSL: digital subscriber line

• installazione: in genere da una società telefonica
• 1 Mbps in upstream
• 8 Mbps in downstream
• linea dedicata

ADSL: rete broadband, tramite doppino telefonico

Accesso Aziendale: Reti Locali (LAN)

Una LAN collega i sistemi terminali di aziende e università ad un router

I sistemi terminali sono collegati mediante uno SWITCH

Accesso Wireless

Una rete condivisa, di accesso wireless collega i sistemi terminali al router

• Access Point (AP): un dispositivo elettronico che, collegato ad una rete cablata o ad un router, permette ad utenti mobili di accedere in modalità wireless direttamente tramite il suo terminale, se dotato di scheda wireless.

Connessione a Stella (Wired)

• Risorsa dedicata

Connessione a Stella (Wireless)

• Risorsa Condivisa

FDM (Frequency Division Multiplexing)

è una tecnica di condivisione del canale di comunicazione secondo la quale un canale trasmissivo è diviso in sottocanali ognuno costituito da una banda di frequenza diversa.

Questo rende possibile la condivisione dello stesso canale da parte di diversi dispositivi che possono comunicare contemporaneamente, perché a frequenze diverse.

TDM (Time Division Multiplexing)

è una tecnica di condivisione di un canale di comunicazione secondo la quale ogni dispositivo ottiene a turno uso esclusivo dello stesso canale per un breve periodo di tempo.

Esercizio:

Quanto tempo occorre per inviare un file di 64000 bit dall'host A all'host B su una rete a commutazione di circuito?

• bit rate = 2048 Mbps = 2048 Kbps
• TDM con 32 slot/sec
• 500 ms per stabilire un circuito punto-punto

t = 500 ms + ^{640 kB}/_{2048 Kb/s} × 32 = 500 ms + 32 × 0,31 = 10,5 s

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO (Packet Switching - PS)

• Il flusso di dati punto-punto viene suddiviso in pacchetti
• I pacchetti condividono la risorsa di rete
• Ciascun pacchetto utilizza completamente il canale
• Le risorse vengono usate a seconda della necessità
• MULTIPLAZIONE STATISTICA

PRO:

• Utilizzo ottimale delle risorse

CONTRO:

• Non posso prevedere il ritardo di trasporto della risorsa
• Peso maggiore nella congestione della rete
• I pacchetti possono essere persi (in caso di esaurimento della memoria disponibile) per la coda

Ritardo di Accodamento

• Rs = frequenza di trasmissione (bps)
• L = lunghezza del pacchetto (bit)
• a = tasso medio di arrivo dei pacchetti

L⋅a/R = Intensità di Traffico

• L⋅a/R → 0 : ritardo molto limitato
• L⋅a/R = 1 : ritardo cresce in modo non lineare
• L⋅a/R > 1 : più il flusso non attivo di quanto possa essere effettivamente svolto, ritardo medio infinito.

Perdita di Pacchetti

• Una coda (detta anche buffer) ha capacità finita.
• Quando il pacchetto trova la coda piena, viene scartato (e quindi va perso).
• Un pacchetto perso può essere ritrasmesso del nodo precedente; dal sistema terminale che lo ha generato, o non essere ritrasmesso affatto.

Throughput (Ritardo tra Sorgente e Destinazione)

• Frequenza (bit/unità di tempo) della quale i bit sono trasmessi tra il mittente e il ricevente.
• Istanteaneo: in un determinato istante.
• Medio: in un periodo di tempo più lungo.

Collo di Bottiglia (Bottleneck)

Collegamento su un percorso punto-punto che vincola un Throughput.

N.B. La velocità dei pacchetti con la quale superiamo "il collo di bottiglia (R)" dipende dalla congestione della rete.

Lato emittente: La SDU è spezzettato in PDU omogenee

Lato ricevente: La SDU è riassemblato a partire dalla sequenza di

PDU ricevute

• Se le SDU superano le unità massime di dimensione l'informazione decisa strato non possono essere trafficate in un unica n-PDU

Headers & Trailers

• Ogni protocollo usa un'intestazione (HEADER) e un suffisso (TRAILER) che contengono le informazioni di controllo necessarie per l'esecuzione delle funzioni di strato:
• indirizzi, codice di controllo errori, numeri di sequenza, flag

Ogni "strato" passa l'informazione allo strato sottostante.

Le quantità di informazioni aggiuntitive si chiamano OVERLOAD.

Esempio Incapsulamento

HT=Segmento: lo "scrive" il mittente e lo "legge esclusivamente" il destinatario.

HP=Pacchetto: lo "scrive" il nostro mittente e lo "legge esclusivamente" il nostro destinatario

N.B. Ogni strato lavora autonomamente

Invece la rappresentazione dei flussi che evolvono nel tempo (Stream Information) sono trattati in maniera differente.

• Segnali Vocali/Audio
• In forma originaria è un file di tipo analogico.
• Esso deve essere digitalizzato e trasmesso in tempo reale.
• È da osservare che, come il livello del segnale analogico varia nel tempo, anche i bit che lo rappresentano variano nel tempo.

Operazioni per la digitalizzazione di segnali analogici (Voce, Audio)

1. Ogni tot, decido di cogliere la pressione della voce, cioè campiono il segnale. Si ripete l'operazione di campionamento n volte definite Sampling ed i campioni Samples. La distanza tra due campioni viene chiamata Intervallo di Campionamento.
2. Divido l'asse verticale in livelli a cui associo un certo numero di bit.
3. Approssimo i campioni ai livelli più vicini. Si trasformeranno solo i bit che rappresentano i punti approssimati.

Il n° di bit dipende dal numero di livelli in cui decido di dividere l'asse verticale. Es. ³⁄_bit = 8 Livelli

Il Bit Rate = n° bit × n° campioni ⁄ campioni ^secondo = Rs

• Naturalmente più bit impiego quindi più sono i livelli, e più sono i campioni che prendo per secondo, più sono fedele alla traccia originale.