Funzioni
Funzioni
CCITT:
z Funzioni in una rete tlc: operazioni svolte all’interno di una rete
al fine di offrire servizi
Funzioni di una rete di TLC
¾
¾
¾
¾
Segnalazione
Commutazione
Trasmissione
Gestione
2
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Funzioni
Segnalazione
Funzioni
Segalazione d’utente
Definizione CCITT:
z Sollevando il microtelefono ⇒
rete l’inizio di una procedura
di chiamata
z lo scambio di informazioni che riguardano l’apertura, il
controllo di connessioni e la gestione di una rete di
telecomunicazione
z Protocollo di segnalazione: regole per -
z Tono di centrale
z La segnalazione avviene in due fasi:
1. Scambio di segnalazione tra l'utente e l'unità di rete che costituisce
l'interfaccia con la rete (segnalazione di utente).
z Numero ⇒ rete il destinatario
2. Utilizzo della segnalazione all'interno della rete (segnalazione interna o
internodale).
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### ####
3
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4
1
Funzioni
Segnalazione
Funzioni
Segnalazione associata al canale
z esiste una corrispondenza biunivoca tra
La segnalazione può avvenire con le seguenti modalità:
¾ canale controllante (informazioni di segnalazione)
¾ canale controllato (informazioni di utente)
¾ associata al canale
• Fuori banda
• In banda
¾ a canale comune
z usata in reti a circuito per telefonia o per dati di vecchia
tecnologia
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M. Carli - 2007
Funzioni
Segnalazione associata al canale
6
Funzioni
Segnalazione associata al canale
z Fuori banda:
¾ - viene dedicata parte della banda del canale informativo;
¾ - canale controllante e controllato NON coincidono
¾ - controlla un solo collegamento
In banda:
- viene dedicata parte della banda del canale informativo;
- canale controllante e controllato coincidono
- controlla un solo collegamento
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8
2
Funzioni
Segnalazione a canale comune
Funzioni
Segnalazione a canale comune
z Un canale di segnalazione controlla più canali di informazioni di
utente.
z Realizzata tramite dispositivi chiamati
z Il canale di segnalazione funziona a pacchetto.
¾ Punto di Segnalazione (Signal Point, S.P.):
• Interfaccia verso l’utente e costituisce il collettore di più
utenti.
• Sorgente, destinazione
¾ Punto di Trasferimento del Segnale (Signal Transfer Point,
S.T.P.)
• È l’autocommutatore per la rete di segnalazione;
• Nodo di transito
z Usata nelle reti di moderna concezione.
z Standard CCITT Sistema di segnalazione n. 7 (SS n. 7)
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¾ Collegamento di Segnalazione
• Canale tra nodo SP e nodo STP
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Funzioni
Segnalazione - realizzazione
¾ In modo associato:
• posata parallelamente alla rete informativa;
• facile da implementare su reti precedentemente cablate.
• prevede l'utilizzo di soli SP
Commutazione
¾ In modo non associato:
• posata in modo ottimizzato senza dover seguire gli
stessi percorsi della rete informativa,
• Gestione di piu’ linee.
• Impiega STP e SP
¾ In modo quasi associato: Signal Point ⇔ funzioni di
autocommutatore per la rete di segnalazione.
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3
Funzioni
Commutazione
Funzioni
Commutazione
CCITT: il processo di interconnessione di unità funzionali,
canali di trasmissione o circuiti di telecomunicazione per il
tempo necessario per il trasferimento di segnali
z E’ la funzione che permette alle UI di attraversare i nodi di rete
(nodi di commutazione), seguendo un percorso di rete dal
terminale sorgente al terminale/i di destinazione
z Consiste nell'associazione logica tra una terminazione d'ingresso
e una particolare terminazione d'uscita del nodo per la durata
necessaria al trasferimento della UI stessa
z La rete individua le risorse necessarie per La rete individua
le risorse necessarie per collegare i due utenti e stabilisce
un circuito collegare i due utenti e stabilisce un circuito
Nodo di
commutazione
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Trasferimento di flusso informativo
verso uno o piu’ canali di uscita
Funzioni
Commutazione
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Funzioni
Commutazione
z Si compone di due funzioni:
z Agli albori della telefonia la segnalazione avveniva via voce
e la commutazione era manuale
¾ INSTRADAMENTO (Routing), funzione decisionale (intelligente) che ha lo
scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrata la UI
pervenuta da un ramo d’ingresso
• avviene attraverso la consultazione di opportune tabelle di instradamento
(tabelle di routing)
• tali tabelle possono essere configurate staticamente o dinamicamente
• l’istradamento dipende dalla UI (in genere dipende dal destinatario/i della UI)
• tale funzione può introdurre un ritardo di elaborazione
¾ ATTRAVERSAMENTO (Forwarding), funzione attuativa (più “meccanica”,
HW), che ha lo scopo di trasferire una UI da un ramo d’ingresso ad uno di
uscita in accordo a quanto deciso dalla funzione di instradamento
• può avvenire direttamente (tramite un percorso interno), o attraverso un
immagazzinamento e rilancio (ogni UI viene memorizzata prima di essere
rilanciata verso l’uscita)
• è caratterizzato da un ritardo di attraversamento che può essere costante o
variabile
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4
Funzioni
Funzioni
Commutazione - Instradamento
Commutazione
z La funzione di instradamento può essere effettuata:
z Di circuito (reti telefoniche)
1) durante la fase di instaurazione della chiamata (per servizi di
trasferimento orientati alla connessione)
2) indipendentemente per ciascuna UI (per servizi ti trasferimento
senza connessione)
¾ Un circuito costituisce un collegamento fisico tra i due terminali di tra i
due terminali di utente
¾ La rete usa le risorse disponibili per allocare un circuito a ogni richiesta
di servizio
z Ciò corrisponde a due differenti modalità di commutazione
1) Commutazione CO (utilizzata solo da protocolli CO)
2) Commutazione CL
z Nel caso di commutazione CO
¾ a seguito della funzione di instradamento il risultato viene
memorizzato in una tabella di switching (commutazione),
consultata durante la fase di attraversamento delle UI
¾ nel caso di multiplazione statistica le UI vengono identificate
mediante identificatori di circuito virtuale (VCI, Label, etichette),
associati alle UI link per link (label switching)
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z Di pacchetto (reti di calcolatori)
¾ Non si allocano risorse per l’uso esclusivo di due o più utenti
¾ Studiata espressamente per sorgenti intermittenti (bursty)
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Funzioni
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Funzioni
Commutazione di circuito
Commutazione di circuito
z Tre fasi:
z Risorse end to end riservate per la chiamata.
1. Impegno
2. Trasferimento dati
3. Svincolo
z Le risore sono DEDICATE. Non c’e’ condivisione
z Le prestazioni sono garantite
z E’ richiesta l’instaurazione della chiamata
Svantaggi:
z risorse dedicate a una comunicazione
z efficienza buona solo in caso di sorgenti non intermittenti
z nessuna conversione di formati, velocità, protocolli
z tariffazione in base al tempo di esistenza del circuito
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20
5
Funzioni
Commutazione di circuito
Funzioni
Commutazione di circuito
Calcolo dell’efficienza η :
η = D/ (C+D+R)
• C = tempo necessario per costruire il circuito (da frazioni di
secondo a 5 s max, poi occupato)
• D = tempo impiegato per trasferire i dati
• R = tempo necessario per il rilascio del canale R (da frazioni di
secondo a 1 s)
Valore tipico C+R=2s
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Funzioni
Commutazione di circuito
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Funzioni
Commutazione di pacchetto
z reti ad alta velocità ⇔ sconsigliata bassa efficienza
z Non si allocano risorse per l’uso esclusivo di due o più
utenti.
z Studiata espressamente per sorgenti intermittenti ( bursty).
» η = D/ (C+D+R)
z L’informazione da trasferire è organizzata in unità dati che
comprendono informazione di utente e di controllo
z Es.: si voglia trasmettere un file dati, 1000 byte, su
una rete con valore di C+R = 2 s
z per avere un’efficienza η=0,98 si deve avere D = 98 s
cioè una velocità di (1000x8)/98=81,6 bit/s
(bassissima!)
¾ velocità più ragionevole, es. 10 Kbit/s, l’efficienza si
riduce a η=0,286
¾ 10 Mbit/s l’efficienza diventa η=0,0004
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Instradamento sulla base dell’header del pacchetto e successiva
commutazione verso i nodi d’uscita
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6
Funzioni
Funzioni
Confronto Circuito - Pacchetto
Circuito vs. Pacchetto
z La commutazione
commutazione di di pacchetto
permette alla rete di offrire
servizi a un maggior numero
di utenti
commutazione = allocazione di risorse
z commutazione di circuito = allocazione “preventiva” delle
risorse necessarie ad un trasferimento di informazione
z commutazione di pacchetto = allocazione “progressiva”
delle risorse necessarie ad un trasferimento di informazione
z 1 Mbit link
z ogni utente:
¾ 100Kbps quando “attivo”
¾ attivo al 10% del tempo
NOZIONE DI BUFFER
z Al momento della commutazione verso l’uscita il pacchetto può
entrare in conflitto con altri pacchetti
z
z prima di essere trasmesso sul canale d’uscita il pacchetto può
attendere in coda
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Commutazione di circuito:
¾ 10 utenti
z
Commutazione di pacchetto:
¾ Per es. con 35 utenti, probabilità
di averne più di 10 attivi è minore
di 0.004
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Funzioni
Commutazione di pacchetto
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Funzioni
Pacchetto
La lunghezza dei pacchetti è determinata da
z possibilità di parallelizzazione:
¾ pacchetti brevi favoriscono la trasmissione in parallelo su canali diversi
di pacchetti di una stessa comunicazione
z ritardo di pacchettizzazione:
¾ pacchetti brevi riducono il ritardo di pacchettizzazione
z percentuale di informazione di controllo
¾ pacchetti lunghi riducono la percentuale di informazione di controllo
¾ PCI di dimensione p bit
¾ SDU di dimensione s bit
¾ frazione di informazione di controllo
P/(S+P)
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M. Carli - 2007
28
7
Funzioni
Funzioni
Pacchetto
Ritardi nelle commutazioni di pacchetto
La lunghezza dei pacchetti è determinata da
z Probabilita’ di errore
¾ pacchetti di n bit
¾ canale con errori indipendenti
¾ probabilità di errore errore p
¾ La probabilità che un pacchetto sia corretto
(1 − p )
n
¾ per n ->∞ questa probabilità tende a zero, qualsiasi sia il valore di p
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30
M. Carli - 2007
Funzioni
Funzioni
Ritardi nella commutazione di pacchetto
Ritardo di accodamento
Ritardo di accodamento
z
R= banda del collegamento (bps)
z
L= lunghezza del pacchetto (bits)
z
a= tasso di arrivo medio di pacchetti (pack/s)
Intensità di traffico traffico = La/R
z
La/R ~ 0: ritardo medio in coda piccolo
z
La/R -> 1: i ritardi crescono
z
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La/R > 1: arrivano più pacchetti di quelli che si riesce a gestire;
ritardo medio infinito!
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8
Funzioni
Modi di servizio in una rete a pacchetto
Circuito virtuale
I servizi di una rete a commutazione a pacchetto:
Tempo di trasmissione: Tt=L/C
¾ L=lunghezza pacchetto [bit]
¾ C=capacità del canale [bit/s]
z datagramma (senza connessione)
z circuito virtuale (con connessione)
¾ la comunicazione è suddivisa in tre fasi
• apertura connessione
• trasferimento dati
• chiusura connessione
¾ esiste un accordo preliminare tra i due utenti e il fornitore del
servizio
¾ pacchetti diversi con uguale sorgente e destinazione seguono tutti
lo stesso percorso
¾ i nodi identificano i pacchetti di un flusso informativo sulla base di
un identificativo di circuito virtuale (VCI)
¾ il circuito virtuale viene instaurato in una fase di setup prima della
fase dati
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Funzioni
Tempo di propagazione: Tp=l/V
¾ l=lunghezza del collegamento [m]
¾ V=velocità di propagazione del segnale [m/s]
Tempo di elaborazione:
¾ tempo per consultare le tabelle e instradare il
pacchetto
33
M. Carli - 2007
Funzioni
Modi di servizio
34
Funzioni
Servizio a datagramma
z pacchetto è considerato un’entità autonoma e trasferita in rete sulla
sola base dell’indirizzo di destinazione (servizio postale)
z instradamento effettuato con tabelle del tipo:
z pacchetti di uno stesso flusso informativo possono teoricamente
seguire strade diverse nella rete
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35
M. Carli - 2007
36
9
Funzioni
Funzioni
Datagramma vs circuito virtuale
Datagramma vs circuito virtuale
Rete a datagramma:
z Datagramma: bisogna identificare in ogni pacchetto la coppia
sorgente/destinazione (identificatori globali)
z destination address determina determina il next hop
z i percorsi possono cambiare durante una sessione
z Circuiti virtuali è sufficiente identificare il circuito virtuale (anche
con identificatori locali ad ogni tratta)
z analogia: chiedere indicazioni durante la guida
Rete a circuito virtuale:
z ogni pacchetto trasporta un identificativo (virtual circuitID)
z Il servizio circuito virtuale in reti a pacchetto non è equivalente al
servizio in reti a circuito
z un percorso fisso viene determinato al call setup, e resta lo
stesso per la durata della chiamata
Perché
z i router mantengono informazioni di stato per-chiamata
non si allocano staticamente risorse a una comunicazione
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38
M. Carli - 2007
Funzioni
Servizio circuito virtuale (con connessione)
Funzioni
Esempio di commutazione a datagramma
A3
Vantaggi rispetto al datagramma:
2
N3
1
1
3
N5
2
4
z Mantenimento della sequenza
A1→A2
z Minore variabilità dei ritardi
A1
2
1
2
N1
3
4
A1→A2
A1→A2
1
z Instradamento solo in fase di apertura di connessione
N4
1
N2
A1→A2
4
N6
5
1
N7
3
4
A4
RoutingTable N1
RoutingTable N2
RoutingTable N4
RoutingTable N6
Dest Next-hop
Dest Next-hop
Dest Next-hop
Dest Next-hop
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
N2
N3
N2
A2
2
2
3
39
3
2
1
4
z Meno spazio necessario nell’intestazione (label piuttosto
che indirizzi)
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A1→A2
3
N1
N2
N1
N7
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N2
N6
N3
N7
A1
A2
A3
A4
N4
A2
N5
N7
40
10
Funzioni
Esempio di commutazione di circuito
Modalita’
Modalita’ di attraversamento di un nodo
Tecniche di attraversamento
A3
N3
2
1
1
3
2
1
A1
2
3
1
N4
44
3
1
8
27
3
1
16
4
2
4
N2
N6
5
2
1
N7
4
A4
SW Table N1
SW Table N2
SW Table N4
SW Table N6
In
Out
label link label link
In
Out
label link label link
In
Out
label link label link
12
27
1
8
2
8
1
44 3
44
2
connessione ad immagazzinamento e rilancio
i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo sono multiplati
dinamicamente e ogni UI attraversante il nodo viene
completamente memorizzata prima di essere rilanciata verso
l’uscita
3
In
Out
label link label link
27 4
A2
2
3
1
i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo sono multiplati
staticamente e il percorso interno ingresso-uscita è
temporalmente trasparente
2
N1
4
connessione diretta:
N5
4
12
Funzioni
Modalità di attuazione
z Con connessione: Pre-assegnazione individuale o collettiva
16 5
z Senza connessione:Assegnazione a domanda
41
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42
M. Carli - 2007
Funzioni
Funzioni
Store - forward
NON Store and forward
Ogni nodo:
Ogni nodo:
z memorizza il pacchetto
z memorizza i primi byte del pacchetto
z elabora il pacchetto e determina il canale su cui inoltrarlo
z determina il canale su cui inoltrarlo
z Inserisce il pacchetto in coda per la trasmissione sul canale
z Ritrasmette il pacchetto immediatamente, senza attendere la
completa ricezione (CUT THROUGH)
Caratteristiche:
Caratteristiche:
z Necessario conoscere l’intestazione prima di poter effettuare
l’instradamento
z non sono possibili conversioni di formato e di velocità
z l’instradamento richiede tempo
z non sono possibili controlli d’errore
z Necessarie tecniche di protezione da errori sull’intestazione
z diminuisce la latenza nel nodo di commutazione
z le diverse capacità dei mezzi trasmissivi non vengono suddivise
in canali uguali
z uno stesso pacchetto può impegnare simultaneamente più nodi e
più canali
M. Carli - 2007
43
M. Carli - 2007
44
11
Funzioni
Funzionamento NON Store and Forward
Funzioni
Modalita’
Modalita’ di attraversamento di un nodo
z Il canale di uscita può essere occupato:
z Il pacchetto viene memorizzato nel nodo
z Perdite di pacchetti a fronte di congestione
z Necessità di molta memoria nei nodi
z Riduzione delle latenze solo con basso traffico
M. Carli - 2007
45
M. Carli - 2007
Funzioni
Commutazione di pacchetto:
pacchetto: cut –trough
46
Funzioni
Trasmissione
z I due utenti possono comunicare
CCITT: il trasferimento di segnali da un punto a uno, o più altri
punti
M. Carli - 2007
47
M. Carli - 2007
48
12
