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Tecniche di commutazione Tecniche di commutazione CCITTCommutazione: il processo di interconnessione di unità funzionali, canali di trasmissione o circuiti.

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Presentazione sul tema: "Tecniche di commutazione Tecniche di commutazione CCITTCommutazione: il processo di interconnessione di unità funzionali, canali di trasmissione o circuiti."— Transcript della presentazione:

1 Tecniche di commutazione Tecniche di commutazione CCITTCommutazione: il processo di interconnessione di unità funzionali, canali di trasmissione o circuiti di telecomunicazione per il tempo necessario per il trasferimento di segnali

2 Commutazione di circuito di circuito di pacchetto di pacchetto

3 Commutazione di circuito di circuito nata con le reti telefoniche nata con le reti telefoniche di pacchetto di pacchetto nata con le reti di calcolatori nata con le reti di calcolatori

4 Commutazione di circuito: la rete usa le risorse disponibili per allocare un circuito a ogni richiesta di servizio

5 Un circuito costituisce un collegamento fisico tra i due terminali di utente Commutazione di circuito: la rete usa le risorse disponibili per allocare un circuito a ogni richiesta di servizio

6 Il circuito è di uso esclusivo dei due utenti per tutta la durata della comunicazione

7 Il circuito è di uso esclusivo dei due utenti per tutta la durata della comunicazione. Le risorse sono rilasciate solo al termine della comunicazione, su indicazione degli utenti

8 Il circuito è di uso esclusivo dei due utenti per tutta la durata della comunicazione. Le risorse sono rilasciate solo al termine della comunicazione, su indicazione degli utenti

9 Tre fasi: impegno impegno trasferimento dati trasferimento dati svincolo svincolo

10 U1 N1 N2 U2 t t t t

11 Struttura di nodo di rete a commutazione di circuito interfacciadiingresso interfacciadiuscita Retediconnessione Sistemadicomando Segnalazione Segnalazione comando

12 Vantaggi: ritardi di trasferimento costanti ritardi di trasferimento costanti trasparenza del circuito (formati, trasparenza del circuito (formati, velocità, protocolli) velocità, protocolli)

13 Svantaggi: risorse dedicate a una comunicazione risorse dedicate a una comunicazione efficienza buona solo in caso di efficienza buona solo in caso di sorgenti non intermittenti sorgenti non intermittenti nessuna conversione di formati, nessuna conversione di formati, velocità, protocolli velocità, protocolli tariffazione in base al tempo di tariffazione in base al tempo di esistenza del circuito esistenza del circuito

14 Commutazione di pacchetto: non si allocano risorse per luso esclusivo di due o più utenti. Studiata espressamente per sorgenti intermittenti. Funzionamento analogo al sistema postale.

15 P.T. P.T. Commutazione di pacchetto: Funzionamento analogo al sistema postale. INDIRIZZO

16 Linformazione da trasferire è organizzata in unità dati che comprendono informazione di utente e di controllo PCI= protocol control information (informazione di controllo) (informazione di controllo) SDU= service data unit (informazione di utente) utente) PCI SDU

17 Le unità dati vengono consegnate alla rete ogni nodo ogni nodo memorizza il pacchetto memorizza il pacchetto elabora il pacchetto e determina il elabora il pacchetto e determina il canale su cui inoltrarlo canale su cui inoltrarlo mette il pacchetto in coda per la mette il pacchetto in coda per la trasmissione sul canale trasmissione sul canale funzionamento store and forward

18 Struttura di un nodo di rete a commutazione di pacchetto interfacciadiingresso Elaborazione Memoria Codediuscita interfacciadiuscita

19 Linformazione di utente può dover essere frazionata in molti pacchetti PCI SDU

20 U1 N1 N2 U2 t t t t

21 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione possibilità di parallelizzazione ritardo di pacchettizzazione ritardo di pacchettizzazione percentuale di informazione di controllo percentuale di informazione di controllo probabilità di errore probabilità di errore

22 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione possibilità di parallelizzazione ritardo di pacchettizzazione ritardo di pacchettizzazione percentuale di informazione di controllo percentuale di informazione di controllo probabilità di errore probabilità di errore pacchetti brevi favoriscono la trasmissione in parallelo su canali diversi di pacchetti di una stessa comunicazione

23 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione possibilità di parallelizzazione ritardo di pacchettizzazione ritardo di pacchettizzazione percentuale di informazione di controllo percentuale di informazione di controllo probabilità di errore probabilità di errore pacchetti brevi riducono il ritardo di pacchettizzazione

24 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione possibilità di parallelizzazione ritardo di pacchettizzazione ritardo di pacchettizzazione percentuale di informazione di controllo percentuale di informazione di controllo probabilità di errore probabilità di errore pacchetti lunghi riducono la percentuale di informazione di controllo

25 Pacchetti lunghi riducono la percentuale di informazione di controllo PCI di dimensione p bit PCI di dimensione p bit SDU di dimensione s bit SDU di dimensione s bit frazione di informazione di controllo

26 La lunghezza dei pacchetti è determinata da possibilità di parallelizzazione possibilità di parallelizzazione ritardo di pacchettizzazione ritardo di pacchettizzazione percentuale di informazione di controllo percentuale di informazione di controllo probabilità di errore probabilità di errore pacchetti corti riducono la probabilità di errore

27 Pacchetti corti riducono la probabilità di errore pacchetti di n bit pacchetti di n bit canale con errori indipendenti canale con errori indipendenti probabilità di errore p probabilità di errore p probabilità che un pacchetto sia corretto

28 I servizi di una rete a commutazione di pacchetto possono essere datagram (senza connessione) datagram (senza connessione) circuito virtuale (con connessione) circuito virtuale (con connessione)

29 Servizio circuito virtuale (con connessione) la comunicazione è suddivisa in tre fasi la comunicazione è suddivisa in tre fasi apertura connessione apertura connessione trasferimento dati trasferimento dati chiusura connessione chiusura connessione esiste un accordo preliminare tra i due esiste un accordo preliminare tra i due interlocutori e il fornitore del servizio interlocutori e il fornitore del servizio pacchetti diversi con uguale sorgente e pacchetti diversi con uguale sorgente e destinazione seguono tutti lo stesso destinazione seguono tutti lo stesso percorso percorso

30 Servizio datagram (senza connessione) non esiste una suddivisione della non esiste una suddivisione della comunicazione in tre fasi perchè non cè comunicazione in tre fasi perchè non cè alcun accordo preliminare sulla fornitura alcun accordo preliminare sulla fornitura del servizio del servizio pacchetti diversi con uguale sorgente e pacchetti diversi con uguale sorgente e destinazione possono seguire percorsi destinazione possono seguire percorsi diversi diversi

31 Il servizio circuito virtuale in reti a pacchetto non è equivalente al servizio in reti a circuito perchè non si allocano staticamente risorse a una comunicazione

32 Servizio circuito virtuale (con connessione) vantaggi rispetto al datagram vantaggi rispetto al datagram mantenimento della sequenza mantenimento della sequenza minor variabilità dei ritardi minor variabilità dei ritardi instradamento solo in fase di instradamento solo in fase di apertura di connessione apertura di connessione

33 Commutazione di pacchetto vantaggi rispetto alla commutazione vantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito utilizzazione efficiente delle risorse utilizzazione efficiente delle risorse anche in presenza di traffico anche in presenza di traffico intermittente intermittente

34 Commutazione di pacchetto vantaggi rispetto alla commutazione vantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito possibilità di controllo di correttezza possibilità di controllo di correttezza lungo il percorso lungo il percorso

35 Commutazione di pacchetto vantaggi rispetto alla commutazione vantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito possibilità di conversioni di velocità, possibilità di conversioni di velocità, formati, protocolli formati, protocolli

36 Commutazione di pacchetto vantaggi rispetto alla commutazione vantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito tariffazione in funzione tariffazione in funzione del traffico trasmesso del traffico trasmesso

37 Commutazione di pacchetto svantaggi rispetto alla commutazione svantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito elaborazione di ogni pacchetto elaborazione di ogni pacchetto in ogni nodo in ogni nodo

38 Commutazione di pacchetto svantaggi rispetto alla commutazione svantaggi rispetto alla commutazione di circuito di circuito ritardo di trasferimento variabile ritardo di trasferimento variabile

39 Modelli di nodo in reti a commutazione di circuito

40 Il progetto di reti a commutazione di circuito usa le formule di Erlang

41 Esempio: - centrale con 100 utenti - ogni utente genera un traffico pari 0.1 Erlang - P {blocco} = 5% (se non posso memorizzare) - P {coda} = 5% (se posso memorizzare) Ipotesi: - arrivi secondo un processo di Poisson ( - arrivi secondo un processo di Poisson ( - servizi con ddp esponenziale negativa ( ) - m risorse indistinguibili

42 Modelli di reti a commutazione di pacchetto reti di code

43 Ipotesi: - N nodi -M canali (il canale i ha velocità C i bit/s; C i è la capacità del link) del link) - pacchetti la cui lunghezza ha ddp esponenziale negativa con valor medio bit; negativa con valor medio bit; è il tempo medio di trasmissione di un è il tempo medio di trasmissione di un pacchetto sul canale i pacchetto sul canale i

44 - generazione di pacchetti al nodo i con destinazione al nodo j secondo un processo di destinazione al nodo j secondo un processo di Poisson a velocità i j bit/s Poisson a velocità i j bit/s - disciplina FIFO per le trasmissioni su ogni canale - instradamento fisso o statico - memoria illimitata nei nodi

45 - canali che non introducono errori - tempi di elaborazione e propagazione trascurabili trascurabili - indipendenza delle lunghezze dei pacchetti ai vari canali ai vari canali

46 - indipendenza delle lunghezze dei pacchetti ai vari canali ai vari canali

47 Il valor medio del ritardo dei pacchetti nella rete è con velocità totale di arrivo alla rete intensità di traffico sul canale i

48 RETI DI CODE NELLA COMMUTAZIONE DI PACCHETTO E importante osservare che in generale le code interconnesse non sono più descrivibili da statistiche indipendenti, ma bensì attraverso una distri- buzione di probabilità congiuntà P(n)=P(n 1,n 2,n 3 …n M ) dove n è il vettore di stato che ha come componenti il numero di clienti in attesa in ciascuna coda. I tempi di interarrivo per il traffico proveniente da altre code sono inoltre in generale fortemente correlati con i tempi di servizio di questultime.

49 Product Form Solution Product Form Solution Una importante semplificazione si ha quando vale la cosiddetta PFS. In tal caso: P(n)=P(n 1 )P(n 2 )P(n 3 )…..P(n M ) dove con P(nj) si è indicata la probabilità stazionaria che vi siano nj pacchetti (clienti) nella coda j. In questo caso le code possono essere studiate come indipendenti. E quindi importante studiare le ipotesi che garantiscono che per un determinato tipo di rete valga la PFS.

50 Teorema di Burke Teorema di Burke Sotto le ipotesi: 1)Gli arrivi dallesterno della rete sono descrivibili come processi di Poisson indipendenti; 2) I tempi di servizio di ogni coda sono indipendenti tra loro e dai tempi di interarrivo esterni e sono distribuiti esponenzialmente; 3) I flussi scorrono solo in avanti (non vi sono ritorni su una coda già attraversata); LA DISTRIBUZIONE STAZIONARIA CONGIUNTA E DI TIPO PFS. SI PUO TRATTARE OGNI CODA COME SE FOSSE INDIPENDENTE DALLE ALTRE. IL PROCESSO CONPLESSIVO IN INGRESSO AD OGNI CODA E DI POISSON (SOMMA DI ARRIVI DALLESTERNO E DI USCITE DA ALTRE CODE)

51 Teorema di Jackson Teorema di Jackson Il flusso in una coda dove è presente una retroazione non è più di Poisson a causa della correlazione tra i vari arrivi. Se valgono le ipotesi: 1)Arrivi dallesterno di Poisson e indipendenti; 2)Tempi di servizio esponenziali e indipendenti tra loro e dai tempi di in- terarrivo terarrivo INDIPENDENTEMENTE DA COME SCORRE IL FLUSSO LE CODE INTER- CONNESSE POSSONO ESSERE TRATTATE COME INDIPENDENTI, CIOE TUTTO VA COME SE IL FLUSSO COMPLESSIVO IN INGRESSO AD OGNI CODA FOSSE DAVVERO DI POISSON (anche se non può esserlo). QUINDI E ANCORA POSSIBILE TROVARE UNA Product Form Solution

52 Finora abbiamo considerato Reti aperte: nelle quali i clienti possono entrate ed uscire dalla rete stessa. Nel caso di Reti chiuse : nelle quali i clienti sono in numero costante e possono solo circolare tra le varie code, un risultato analogo a quello del Teorema di Jackson è espresso dal Teorema di Gordon e Newell. Anche per questo tipo di reti, è possibile quindi trovare una Product Form Solution.

53 Tecniche di segnalazione Tecniche di segnalazione CCITTSegnalazione: lo scambio di informazioni che riguardano lapertura e il controllo di connessioni e la gestione di una rete di telecomunicazione

54 Si distinguono: segnalazione di utente segnalazione di utente - scambio di informazioni tra utente e nodo segnalazione internodale segnalazione internodale - scambio di informazioni tra nodi

55 Segnalazione associata al canale associata al canale - in banda - fuori banda a canale comune a canale comune

56 Segnalazione associata al canale: esiste una corrispondenza biunivoca tra canale controllante (informazioni di segnalazione) canale controllante (informazioni di segnalazione) canale controllato (informazioni di utente) canale controllato (informazioni di utente) 1 2 kinformazionidutente1 2 k segnalazione associati

57 Segnalazione associata al canale: in banda (canale controllante e controllato in banda (canale controllante e controllato coincidono - sono usati in tempi diversi) coincidono - sono usati in tempi diversi)12ksegnalazione

58 Segnalazione associata al canale: fuori banda (canale controllante e controllato fuori banda (canale controllante e controllato distinti) distinti)12k12k informazionidutentesegnalazione

59 Segnalazione associata al canale: usata in reti a circuito per telefonia o per dati di vecchia tecnologia

60 Segnalazione a canale comune: un canale di segnalazione controlla più canali di informazioni di utente il canale di segnalazione funziona a pacchetto 1 2 k informazionedutente segnalazione 1 k

61 Segnalazione a canale comune: usata nelle reti con tecnologie avanzate

62 Segnalazione a canale comune: standard CCITT Sistema di segnalazione n. 7 (SS n. 7)

63 Luso della segnalazione a canale comune nelle nuove reti a circuito porta alla definizione di una rete di segnalazione

64 Nella rete di segnalazione si identificano punti di segnalazione punti di segnalazione (SP - signalling point) (SP - signalling point) punti di trasferimento della segnalazione punti di trasferimento della segnalazione (STP - signalling transfer point) (STP - signalling transfer point) collegamenti di segnalazione collegamenti di segnalazione

65 Nella rete di segnalazione si identificano punti di segnalazione punti di segnalazione (sorgenti) (sorgenti) punti di trasferimento della segnalazione punti di trasferimento della segnalazione (nodi) (nodi) collegamenti di segnalazione collegamenti di segnalazione (canali) (canali)

66 Tra le informazioni di segnalazione hanno particolare rilevanza gli indirizzi di utente

67 Tra le informazioni di segnalazione hanno particolare rilevanza gli indirizzi di utente NUMERAZIONE

68 Un definisce la Un piano di numerazione definisce la struttura degli indirizzi in una rete pubblica

69 CCITT Raccomandazione E.164 Piano di numerazione per lera ISDN

70 Prefisso internazionale(00) Prefisso nazionale (0) indicativodellostato codice di destinazionenazionale Numero dutente CCNDC SN numero significativo nazionale NSN numero internazionale NI

71 indicativodellostato CC Lindicativo dello stato può comprendere 1, 2 o 3 cifre Esempi: USA 1 Italia 39 Portogallo 351

72 codice di destinazionenazionale NDC Il codice di destinazione nazionale - può avere lunghezza variabile - può essere formato da due sottocampi * indicativo di area * rete di destinazione

73 Numero dutente Il numero di utente può avere lunghezza variabile

74 Un piano di numerazione può essere chiuso chiuso semichiuso semichiuso semiaperto semiaperto aperto aperto a seconda della variabilità delle dimensioni di NDC e SN

75 piano di numerazione chiuso Un piano di numerazione è chiuso se: - NDC ha lunghezza costante - SN ha lunghezza costante quindi NSN ha lunghezza costante 3+7

76 Un piano di numerazione è semichiuso se: - NDC ha lunghezza variabile - SN ha lunghezza variabile - NSN = NDC + SN ha lunghezza costante Piano di numerazione semichiuso

77 Un piano di numerazione è semiaperto se: - SN ha lunghezza costante - NDC ha lunghezza variabile quindi NSN ha lunghezza variabile Piano di numerazione semiaperto

78 Un piano di numerazione è aperto se: - SN ha lunghezza variabile - NDC ha lunghezza variabile - NSN ha lunghezza variabile Piano di numerazione aperto 1+8 max 2+7 max 3+6 max

79 Piano di numerazione italiano 232 distretti telefonici -2a1 cifra - 28a2 cifre - 202a3 cifre lunghezza massima di NSN = NDC + SN = 9

80 In futuro il piano di numerazione italiano diventerà CHIUSO con lunghezza NSN = NDC + SN = 10


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