Telecomunicazioni

A;

b. Se il nodo ha rilevato la collisione, allora esso ritrasmette la stessa trama con probabilità p

(random e indipendente dagli altri nodi) in ciascuno dei seguenti slot, sin tanto che la trama

non è stata trasmessa senza collisione.

Definizione: L’Efficienza del Protocollo Slotted Aloha è la probabilità totale che un qualsiasi nodo trasmetta

la sua trama con successo, ossia −1

= (1 − )

Definizione: L’Efficienza Massima del Protocollo Slotted Aloha vale −1

1 1

{max (1 )

= lim } = lim − = ≅ 0.3678

0≤≤1

→+∞ →+∞

Ciò significa che, nel caso dello Slotted Aloha, al più, solo (circa) il 37% degli slot trasporta trame che non

≤

collidono. Ossia il protocollo Aloha viene scelto se .

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 [Protocolli ad Accesso Casuale] Protocollo CSMA/CD

Definizione: Il Protocollo CSMA va incontro al problema dell’Aloha e lo migliora, prevedendo che ogni nodo

che ha una trama da trasmettere effettui le seguenti operazioni:

1. Si pone in ascolto del canale (sensing) per verificarne lo stato:

a. Se il canale è libero, il nodo trasmette l’intera trama;

b. Se il canale è occupato, il nodo aspetta un opportuno intervallo di tempo e, poi, torna ad

ascoltare il canale.

Problema: La strategia di accesso CSMA però non garantisce l’assenza di collisioni: Il ritardo di

propagazione fa sì che due nodi non rilevino la reciproca trasmissione. Infatti La strategia di accesso CSMA

è tanto meno efficace quanto maggiore è il ritardo di propagazione τ del sistema d’accesso considerato.

≥ −

Ossia si ha che se all’istante il nodo B ascolti il canale, a il nodo D ascolti il canale e vale che

0 1 0 1

< , allora le trame generate da D e B collidono (il nodo D “sente” il canale libero ed inizia a trasmettere

0

la propria trama e il nodo B sta già trasmettendo la propria trama).

50

Definizione: Il Protocollo CSMA/CD va incontro al problema del CSMA e lo migliora facendo ricorso alla

funzione Collision Detection, CD (permette di minimizzare la durata temporale di ciascuna collisione, ossia

≠ 0):

si ha che

1. Un qualsiasi nodo si pone in ascolto del canale (sensing) per verificarne lo stato:

a. Se il canale è libero, il nodo trasmette l’intera trama;

b. Se il canale è occupato, il nodo aspetta un opportuno intervallo di tempo e, poi, torna ad

ascoltare il canale.

2. Se ha iniziato a trasmettere, continua ad ascoltare il canale:

a. Se la trasmissione non avuto alcuna interferenza, il canale ritorna al punto 1;

b. Se la trama trasmessa collide con quella di un altro nodo:

i. interrompe immediatamente la trasmissione;

ii. emette un segnale di allarme (segnale di jam) a tutti i nodi;

iii. aspetta un tempo di Back-off e ritorna al punto 1.

Definizione: Il Segnale di Jam è una particolare sequenza di 32 bit che ha il compito di avvertire tutti i nodi

del sistema delle collisioni e, che, quindi, tutti i bit che essi hanno ricevuto sono da scartare.

Parametri Principali di un Protocollo CSMA/CD:

 ≜ / = 51.2);

= tempo necessario a trasmettere una trama di lunghezza minima (

0 0

 Δ = tempo che deve intercorrere tra l’istante in cui termina la trasmissione di una trama e l’istante

1

in cui il nodo torna a sentire il canale per trasmettere la trama successiva (Inter-Frame Gap);

 = numero di collisioni già subite dalla trama che il nodo sta cercando di trasmettere;

 min{ 10}

≜ , = parametro che aumenta l’insieme di tempi di attesa.

Definizione: l’Algoritmo di Back-off prevede che il nodo torni ad ascoltare il canale dopo un tempo di attesa

∆ che è scelto casualmente nell’insieme:

{0, }

Δ ∈ , 2 , … , (2 − 1)

0 0 0

min{ 10}

≜ ,

Dove , ossia maggiore è , maggiore è il numero di nodi che stanno cercando di

trasmettere, quindi per evitare che due nodi continuino a collidere più volte l’insieme dei possibili valori

∆

che può assumere deve crescere al crescere di .

Formula della Copertura del CSMA/CD: Affinchè la funzione di CD operi correttamente, dobbiamo avere

che il tempo di trasmissione di una trama di lunghezza minima sia non inferiore al ritardo massimo con cui

un nodo che ha iniziato a trasmettere di accorge che un altro nodo sta già trasmettendo, ossia

2

≥ Δ ≡ → ≤

2

Ciò significa che i sistemi d’accesso di tipo CSMA/CD hanno una estensione massima che è limitata.

Definizione: L’Efficienza Massima del protocollo CSMA/CD è pari a:

1

=

1 + 5

= / = =

Dove è il tempo di propagazione normalizzato al tempo di trasmissione .

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51

 Reti in Area Locale (LAN) e Reti Ethernet

Definizione: Le Reti in Area Locale sono reti che interconnettono utenti terminali distribuiti su un’area

geografica limitata e dell’ordine di 2.5km-3.0km.

Le Caratteristiche Fondamentali di una LAN sono:

≤ 2.5 − 3.0;

i. Estensione geografica limitata, ossia

ii. Elementi di inter-connessione che attuano solo protocolli degli Strati Fisico e di Collegamento;

iii. Canali trasmissivi che possono essere di tipo punto-punto, oppure condivisi (canali broadcast).

La Classificazione per Natura del Canale Condiviso è:

1. LAN cablate (wired LAN, Ethernet): usano come mezzi trasmissivi i cavi coassiali, e/o i doppini

telefonici e/o le fibre ottiche;

2. LAN radio (wireless LAN): usano come mezzo trasmissivo lo spetto radio.

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 Famiglia delle LAN Ethernet

La tecnologia Ethernet comprende tutta una Famiglia di Reti che si differenziano principalmente per:

1. Velocità di trasmissione (dai 10Mb/sec ai 10 Gb/sec);

2. Coperture (da qualche decina di metri ai 3.5/4.0km);

3. Mezzi trasmissivi impiegati (cavo coassiale, doppino telefonico, fibra ottica);

4. Strategia usata per l’accesso (CSMA/CD oppure accesso dedicato).

Dal punto di vista dell’Architettura Protocollare, gli standard Ethernet definiscono solo i protocolli degli:

i. Strato Fisico;

ii. Strato di Collegamento.

Il Modello di Servizio di tutte le tecnologie Ethernet è:

 Servizio privo di connessione = significa che quando un adattatore A vuole inviare una trama ad un

adattatore B lo fa direttamente senza ricorrere alla fase di Instaurazione della connessione (fase di

handshaking);

 Servizio non affidabile = significa che quando un adattatore B riceve una trama da A, esso applica la

procedura di rivelazione degli errori, ma non invia indietro ad A né alcun riscontro positivo né

negativo. Quando l’adattatore B rivela errori nella trama ricevuta, esso scarta semplicemente la

trama, senza richiederne la ri-trasmissione (no ARQ).

Il servizio non affidabile è scelto per via dei canali cablati, che introducono pochi errori di trasmissione.

 Strato Fisico della Tecnologia Ethernet

Definizione: Le reti Ethernet attuali impiegano una Topologia a Stella, in

≥ 2

cui gli nodi che compongono la rete sono collegati (in modo

bidirezionale, dunque il modo di trasmissione può essere half-duplex o

full-duplex) ad un nodo di interconnessione detto Centro Stella. Il

Centro Stella può essere un hub oppure un bridge. 52

Le trame generate da un Nodo-Sorgente A debbono necessariamente transitare per il Centro Stella prima di

raggiungere il Nodo-Destinazione desiderato B.

Definizione: Il formato di modulazione impiegato è il Manchester, che è un formato di modulazione binario

e di banda base e può essere:

 

Tipo Bipolare (doppino telefonico): Tipo Unipolare (fibra ottica):

La scelta del Manchester è dovuta all’assenza di un Master-clock (assenza di sincronismo) che ricostruisce il

/2

segnale trasmesso e dunque la discontinuità a segna il raggiungimento della metà di ogni segnale.

 Strato di Collegamento della Tecnologia Ethernet

Definizione: Le trama Ethernet ha una lunghezza minima di 73 byte e una lunghezza massima di 1527 byte.

La Struttura della Trama è la seguente:

1. Preamble (8 byte) = consente, trama per trama, la sincronizzazione del segnale numerico ricevuto

dal Nodo-Destinazione;

2. SFD (Short Frame Delimiter) (1 byte) = contiene la stringa ‘10101011’ che individua l’inizio della

trama;

3. DA (Destination Address) (6 byte) = contiene l’indirizzo MAC del Nodo-Destinazione della trama;

4. SA (Source Address) (6 byte) = contiene l’indirizzo MAC del Nodo-Sorgente della trama;

5. LEN (Length) (2 byte) = specifica la lunghezza del campo DATA;

6. Data (0-1500 byte) = contiene il datagramma generato dallo strato di rete del Nodo-Sorgente;

7. PAD (0-46 byte) = serve a garantire che ogni trama abbia una lunghezza minima non inferiore a 73

byte;

8. CRC (Cyclic Redundancy Check) (4 byte) = contiene i bit di controllo di parità del codice impiegato

per rilevare in ricezione eventuali errori presenti nella trama ricevuta.

 [Reti Ethernet] Interconnessione tramite Hub

Nelle reti Ethernet che impiegano un hub come centro-stella, ogni nodo è connesso all’hub mediante due

canali, uno dei quali è impiegato per trasmettere verso l’hub, mentre l’altro è usato per ricevere dall’hub.

Funzione del Centro Stella Hub: L’hub è un dispositivo che opera semplicemente la ri-trasmissione del

segnale ricevuto da uno dei nodi di rete verso tutti gli altri nodi della rete, tranne il nodo da cui il segnale è

stato ricevuto. Quindi, se 2 o più nodi trasmettono contemporaneamente verso l’hub, i corrispondenti

segnali collidono e sono inutilizzabili. Ciò implica un sistema ad accesso multiplo con protocollo CSMA/CD.

Definizione: un Hub è un dispositivo con N interfacce, ciascuna delle quali è collegata bidirezionalmente

con uno dei nodi di rete. Il segnale che l’hub riceve dall’m-sima porta d’ingresso viene: Demodulato; Ri-

modulato; Amplificato; Ritrasmesso su tutte le po