Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti...

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Evoluzione delle reti Evoluzione delle reti di telecomunicazione di telecomunicazione scalabilità p r e s t a z i o n i servi zi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti metropolitane ISDN

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Evoluzione delle reti Evoluzione delle reti di telecomunicazionedi telecomunicazione

scalabilità pre

staz

ion

i

servizi

X.25

framerelay

retilocali reti

telefoniche

Asynchronous Transfer Mode

retimetropolitane ISDN

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RETI PER DATIRETI PER DATI

• traffico molto impulsivo

• bassa tolleranza agli errori

reti “store and forward” acommutazione di pacchetto

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RETI PER DATIRETI PER DATI

ISO/OSIIS 7498

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RETI PER DATI RETI PER DATI AD ALTA VELOCITA’AD ALTA VELOCITA’

(RETI A LARGA BANDA)

Page 5: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Scenario Scenario di reti a larga bandadi reti a larga banda

MANMAN MANMAN

LANLAN

LANLAN LANLAN

B-ISDNB-ISDN

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Tecniche di trasporto Tecniche di trasporto dell’informazione in reti a dell’informazione in reti a larga bandalarga banda

3

2

1

rete

collegamento

fisico

LLC

MAC

Logical LinkControl Medium AccessControl

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RETI LOCALIRETI LOCALI

• alta velocità di trasmissionealta velocità di trasmissione

• bassi tassi d’errorebassi tassi d’errore

• estensione geografica contenutaestensione geografica contenuta

• rete privatarete privata

• costi contenuticosti contenuti

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RETI LOCALIRETI LOCALISTANDARD IEEE 802STANDARD IEEE 802

802.1 INTERNETWORKING802.1 INTERNETWORKING

802.

1 A

RC

HIT

EC

TU

RE

802.

1 A

RC

HIT

EC

TU

RE

802.2 LOGICAL LINK802.2 LOGICAL LINK CONTROLCONTROL

802.3802.3MEDIUMMEDIUMACCESSACCESS

802.4802.4MEDIUMMEDIUMACCESSACCESS

802.5802.5MEDIUMMEDIUMACCESSACCESS

802. 6802. 6MEDIUMMEDIUMACCESSACCESS

802.3802.3PHYSICALPHYSICAL

802.6802.6PHYSICALPHYSICAL

802.5802.5PHYSICALPHYSICAL

802.4802.4PHYSICALPHYSICAL

INTERNETWORKINGINTERNETWORKING

LOGICAL LINKLOGICAL LINK

MEDIA ACCESSMEDIA ACCESS

PHYSICALPHYSICAL

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Mezzo trasmissivoMezzo trasmissivocondivisocondiviso

• è più facile controllare e sincronizzareè più facile controllare e sincronizzare• serve un protocollo d’accesso multiploserve un protocollo d’accesso multiplo

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ETHERNET IEEE 802.3ETHERNET IEEE 802.3

Carrier Sense Multiple Access(CSMA)

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ETHERNET IEEE 802.3ETHERNET IEEE 802.3

protocollo d’accesso casuale

collisione

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Protocolli Protocolli di accesso casualedi accesso casuale

• Aloha

• S-Aloha

• CSMA

• CSMA p persistente

• CSMA / CD

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Condivisione di risorseCondivisione di risorse

multiplazione = problema concentratomultiplazione = problema concentrato

accesso multiplo = problema distribuitoaccesso multiplo = problema distribuito

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MULTIPLAZIONEMULTIPLAZIONE

Divisione di:Divisione di:

• Tempo (TDM)Tempo (TDM)

• Frequenza (FDM)Frequenza (FDM)

• Codice (CDM)Codice (CDM)

• SpazioSpazio

ii11 i i22 i i11 i i33

ii11 i i22 i i3 3 i i22

““0”0” ““1”1”

i1

i2

i3

t

f

t t

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Accesso multiplo - circuitoAccesso multiplo - circuito

TDMATDMA

FDMAFDMA

CDMACDMA

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Traffico a pacchettoTraffico a pacchetto

multiplazione

accesso multiplo

TDMstatistico

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RETI LOCALIRETI LOCALI

• TDM statistico con allocazioneTDM statistico con allocazione dell’intera rete a chi trasmettedell’intera rete a chi trasmette

• protocolli efficienti per retiprotocolli efficienti per reti piccole rispetto alla durata dellepiccole rispetto alla durata delle trasmissionitrasmissioni

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Parametro fondamentaleParametro fondamentale

aa = = ritardo di propagazioneritardo di propagazione

tempo di trasmissionetempo di trasmissione

Esempio: Esempio: EthernetEthernet

aa = = 5050ss

1000 x 8 bit x 0.1 1000 x 8 bit x 0.1 s/bits/bit~~~~ 0.060.06

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Prestazioni LANPrestazioni LAN

• “ “throughput” throughput” ((SS) =) =

• ritardo d’accesso ritardo d’accesso = = dalla voglia didalla voglia di trasmettere alla trasmissionetrasmettere alla trasmissione

traffico smaltitotraffico smaltito

traffico smaltibiletraffico smaltibile

Page 20: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

CSMA - traffico smaltitoCSMA - traffico smaltito

SS GG G G S S

1 - P1 - PSS

TxTx

ritardoritardo

+

G = traffico offertoPs = probabilità di successo

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0 1 2 3

1

S

G

curva ideale

instabilitàcapacità

curve di traffico smaltito

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TOKEN RINGTOKEN RING

AA

BB

CC

DD

tokentokenliberolibero

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TOKEN RINGTOKEN RING

AA CC

DD

datidati

BB

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TOKEN RINGTOKEN RING

AA CC

DD

datidati

tokentokenliberolibero

BB

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LAN - aspetti tecnologiciLAN - aspetti tecnologici

• trasmissione in banda base su mezzitrasmissione in banda base su mezzi trasmissivi (bidirezionali) dedicatitrasmissivi (bidirezionali) dedicati

• inserzioni passive o attiveinserzioni passive o attive

• accesso asincrono o sincronizzatoaccesso asincrono o sincronizzato

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Evoluzione delle LANEvoluzione delle LAN

• integrazione di serviziintegrazione di servizi

– traffico isocronotraffico isocrono– prioritàpriorità

• velocità di trasmissione più elevatevelocità di trasmissione più elevate

• estensioni geografiche maggioriestensioni geografiche maggiori

Page 27: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Evoluzione delle LANEvoluzione delle LAN

Alte velocità e grandi estensioni:Alte velocità e grandi estensioni:

aa = =

= troppo grande= troppo grande

numeratore più grandenumeratore più grande

denominatore più piccolodenominatore più piccolo

nuovi protocolli d’accessonuovi protocolli d’accesso

Page 28: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

HIGH SPEED LANHIGH SPEED LAN

FDDI = token ring “turbo”FDDI = token ring “turbo”

• protocollo “single token”protocollo “single token”• temporizzazionitemporizzazioni• semplificazione dell’implementazionesemplificazione dell’implementazione

100 Mbit/s100 Mbit/s100 Km100 Km

Page 29: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

22

33

44

11

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22

33

44

11

trasmissione T1trasmissione T1

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

Page 31: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

22

33

44

11

tokentoken trasmissione T1 trasmissione T1

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

Page 32: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

22

33

44

11

trasmissione T1trasmissione T1

trasmissione T2trasmissione T2

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

Page 33: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

22

33

44

11

trasmissione T2trasmissione T2

tokentoken

trasmissione T1trasmissione T1

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

Page 34: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

22

33

44

11

trasmissione T2trasmissione T2

tokentoken

FDDI - “single token”FDDI - “single token”

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FDDI FDDI Accesso al mezzoAccesso al mezzo

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FDDI FDDI Accesso al mezzoAccesso al mezzo

TT

nessuno può trasmettere !

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FDDI FDDI Accesso al mezzoAccesso al mezzo

T

nessuno può trasmettere !

Page 38: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FDDI FDDI Accesso al mezzoAccesso al mezzo

Page 39: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Reti metropolitaneReti metropolitane(MAN)(MAN)

• velocità >> 10 Mbit/svelocità >> 10 Mbit/s

• estensione > 100 Kmestensione > 100 Km

• integrazione di servizi integrazione di servizi (priorità, servizio isocrono)(priorità, servizio isocrono)

• ambiente pubblicoambiente pubblico

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MAN in ambiente pubblicoMAN in ambiente pubblico

Problemi di:Problemi di:

• gestionegestione• manutenzionemanutenzione• tariffazionetariffazione• affidabilitàaffidabilità• sicurezzasicurezza

Page 41: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

MAN - aspetti tecnologiciMAN - aspetti tecnologici

• mezzi trasmissivi unidirezionalimezzi trasmissivi unidirezionali

• accessi sincroniaccessi sincroni

• inserzioni attiveinserzioni attive

• un solo nodo può usare il un solo nodo può usare il 100% della capacità della rete100% della capacità della rete

Page 42: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

MAN - protocolli d’accessoMAN - protocolli d’accesso

• prestazioni non dipendenti daprestazioni non dipendenti da velocità e dimensionevelocità e dimensione

• servizi isocroni e prioritàservizi isocroni e priorità

• equitàequità

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RETI A SLOTRETI A SLOT

generatoredi slot

accesso a divisione statistica di tempo e spazio

bit libero / occupato (busy / free bit)

Page 44: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RETI A SLOTRETI A SLOT

mezzi trasmissiviunidirezionali coninserzioni attive

Page 45: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RETI A SLOTRETI A SLOT

le topologie lineari consentono facilmente dei servizi isocroni

Page 46: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

GLI SLOT COSTANOGLI SLOT COSTANO

• slot piccoli: maggior spreco percentuale per le intestazioni

maggior complessità per segmentazione /riassemblaggio (e per la commutazione)

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• slot grossi: - spreco per riempimento parziale ultimo slot - maggior ritardo di formazione dei pacchetti

GLI SLOT COSTANOGLI SLOT COSTANO

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Nelle reti a slot si sfrutta la distribuzione del sistema

per generare diversità spaziale.

Page 49: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RETI A SLOTRETI A SLOT

?

• FASNET• EXPRESSNET• SLOTTED RING• DQDB• SIMPLE• METARING• CRMA• ...

Equità ?

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STANDARD 802.6STANDARD 802.6

• rete metropolitana su doppio bus unidirezionale• protocollo a slot con controllo d’equità a coda distribuita

DQDB - Distributed Queue Dual BusDQDB - Distributed Queue Dual Bus

Page 51: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

DQDBDQDB

Proposta australiana nata con il nome QPSX(Queued Packet Synchronous eXchange)

Standard IEEE e ANSI compatibile con learchitetture di protocolli IEEE e B-ISDN

Page 52: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Architettura diArchitettura diprotocolli di DQDBprotocolli di DQDB

dati CL dati CO isocrono

livello DQBD

livello fisico

Page 53: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

TOPOLOGIA DQDBTOPOLOGIA DQDB

nodo

BUS BGener. di trame

. . .

preamb slot 1 slot 2 . . . slot N pad

trama di 125 sVelocità:

34 Mbit/s, 43 Mbit/s, 155 Mbit/s, 622 Mbit/s

BUS A

Gener.di trame

Page 54: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Collegamenti ai busCollegamenti ai busBUS A

BUS A

BUS B

BUS B

lettura scrittura

scrittura lettura

Unitàd’accesso

Due ricevitori e due trasmettitori per nodo.Instradamento binario.

Page 55: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

TOPOLOGIA DQDBTOPOLOGIA DQDBBUS A

BUS BGener. di trame

. . .

preamb slot 1 slot 2 . . . slot N pad

trama di 125 sVelocità:

34 Mbit/s, 43 Mbit/s, 155 Mbit/s, 622 Mbit/s

Gener.di trame

Page 56: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

AFFIDABILITA’AFFIDABILITA’

BUS A

BUS B

Page 57: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

AFFIDABILITA’AFFIDABILITA’

BUS A

BUS B

Page 58: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

QA (Queue-Arbitrated) schema asincrono a tre priorità

PA (Pre-Arbitrated) schema sincrono, basato su slot riservati

Due meccanismi Due meccanismi d’accessod’accesso

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FORMATO DEGLI SLOTFORMATO DEGLI SLOT

Access Control Field Segment ACF

1 ottetto 52 ottetti

1 bit 1 bit 1 bit 2 bit 3 bit

Busy SL_type PSR Reserv. Request

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PROTOCOLLO D’ACCESSOPROTOCOLLO D’ACCESSO

• realizza una coda distribuita di richieste d’accesso

• basato su contatori all’interno dei nodi

• instradamento binario

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Bus A

Bus B

busy bit

request bit

Page 62: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Bus A

Bus B

requestcounter

slot vuoto

richiesta

-

+

Il request counter (RQ) conta le richieste nonsoddisfatte dalle stazioni a valle

STATO DI STATO DI IDLEIDLE

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STATO DI STATO DI COUNTDOWNCOUNTDOWN

requestcounter

countdown

- slot vuoto

+ richieste

Bus A

Bus B

Il countdown counter (CD) conta le precedentirichieste non soddisfatte delle stazioni a valle

Page 64: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Modello logicoModello logico

• ogni nodo può accodare al più un segmento per bus• la trasmissione delle richieste è asincrona

coda FIFO locale

coda prenotazioni pendenti

arrivipacchetti

idle

countdown

buffer

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ESEMPIO DI ACCESSO

RQ

0

1 2 3 4 5

BUS A

BUS B

RQ

0

RQ

0

RQ

0

RQ

0

Page 66: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

prenotazione del nodo 5

RQ

1

RQ

1

RQ

1

RQ

1

RQ

0

CD

0

11

+ + + +

1 2 3 4 5

BUS A

BUS B

Page 67: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

prenotazione del nodo 2

RQ

2

RQ

1

RQ

1

RQ

0

CD

0

11

+

RQ

0

CD

1

1 2 3 4 5

BUS A

BUS B

Page 68: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

prenotazione del nodo 3

RQ

3

RQ

1

RQ

0

CD

0

11

+ +

RQ

1

CD

1

RQ

0

CD

1

1 2 3 4 5

BUS A

BUS B

Page 69: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

trasmissione del nodo 5

RQ

2

BUS B

RQ

0

RQ

0

00

RQ

1

CD

0

RQ

0

CD

0

11

- - - - 1 2 3 4 5

Page 70: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

trasmissione del nodo 2

RQ

1

BUS A

BUS B

RQ

0

RQ

0

00

RQ

1

RQ

0

CD

0

11

- 1 2 3 4 5

Page 71: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

REQ

CODA DISTRIBUITACODA DISTRIBUITAil nodo non deve trasmettereil nodo non deve trasmettere

REQREQREQREQREQREQ

. . . . . .SLOT

LIB.

libera una richiestaper ogni slot vuoto

accoda lerichieste chevede passare

SLOT . . .. . .

BUS A

BUS B

Page 72: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

REQ

CODA DISTRIBUITACODA DISTRIBUITAil nodo deve trasmettereil nodo deve trasmettere

REQREQREQREQREQREQ

. . . . . .SLOT

B / F

libera una richiestaper ogni slot vuoto

. . .. . .

BUS A

BUS B

S-REQS-REQ

1. accoda una “autorichiesta”2. carica una richiesta sul primo campo libero

SLOT

Page 73: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

REQ

CODA DISTRIBUITACODA DISTRIBUITAil nodo attende di trasmettereil nodo attende di trasmettere

REQREQREQREQREQREQ

REQREQREQREQ

. . . . . .SLOT

B / F

libera una richiestaper ogni slot vuoto

. . .. . .

BUS A

BUS B

S-REQS-REQ

accoda lerichieste chevede passare

non più di una autorichiesta in coda

SLOT

Page 74: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

REQ

CODA DISTRIBUITACODA DISTRIBUITAil nodo trasmetteil nodo trasmette

REQREQREQREQ

SLOTLIB.

. . .. . .

BUS A

BUS B

S-REQS-REQ

accoda lerichieste chevede passare

OCC.

libera unaautorichiesta

caricail

segmento

lo slotdiventa

occupato

SLOT

Page 75: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

PRIORITA’PRIORITA’

DQDB prevede tre livelli di priorità.

Occorre triplicare:• bit di richiesta• contatori RQ e CD• contatore richieste da inviare• coda segmenti• buffer segmento pronto

Page 76: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RQ(i) conta i segmenti con priorità maggioreo uguale a i accodati dalle stazioni a valle

CD(i) può essere anche incrementato perl’arrivo di un segmento locale o di una richiesta di priorità maggiore a i

Page 77: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

ACCESSO PAACCESSO PA

• slot preassegnati dal nodo HOB, con cadenza

regolata dalle trame a 125 s

• ogni byte di uno slot PA può essere assegnato a un diverso nodo (canale a 64 Kbit/s)

• le procedure di segnalazione (fuori banda) per la creazione e l’abbattimento dei circuiti virtuali sono in fase di definizione

Page 78: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

INTERFACCIA CON IL INTERFACCIA CON IL LIVELLO LLCLIVELLO LLC

LLC

DQDB

La MAC Service Data Unit (MSDU) non puòessere più lunga di 9188 byte

DQDB cura la segmentazione e il riassemblaggioin modo molto simile a AAL 3/4 di ATM

Page 79: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

SEGMENTAZIONESEGMENTAZIONEMAC Service DataUnit (MSDU)

Initial MAC ProtocolData Unit (IMPDU)

Derived MAC ProtocolData Unit (DMPDU)

Segment

QA slot

Page 80: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FORMATO DMPDUFORMATO DMPDU

segment - type

(2 bit)

sequence_number

(4 bit)

MID

(10 bit)

DMPDU header

(2 ottetti)

Segmentation unit

(44 ottetti)

DMPDU trailerDMPDU trailer

(2 ottetti)(2 ottetti)

Payload_lengthPayload_length

(6 bit)(6 bit)

Payload_CRCPayload_CRC

(10 bit)(10 bit)

Page 81: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FORMATO SEGMENTOFORMATO SEGMENTO

VCIVCI

(20 bit)(20 bit)

segment headersegment header

(4 ottetti)(4 ottetti)

segment payloadsegment payload

(48 ottetti)(48 ottetti)

payloadpayloadtypetype

(2 bit)(2 bit)

segmentsegmentprioritypriority(2 bit)(2 bit)

HCSHCS

(8 bit)(8 bit)

Page 82: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FORMATO SLOTFORMATO SLOT

1 bit 1 bit 1 bit 2 bit 3 bit

busy SL_type PSR reserv. request

access control fieldACF

1 ottetto 52 ottetti

segmento

Page 83: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

PRESTAZIONI DI DQDBPRESTAZIONI DI DQDB

Buone prestazioni:

• utilizzo (in slot) fino al 100%

• insensibilità a velocità di trasmissione e

dimensioni della rete

• granularità fine nella trasmissione

Page 84: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

PRESTAZIONI DI DQDBPRESTAZIONI DI DQDB

Ma i ritardi di propagazione rendono tra di loroinconsistenti le code locali, per cui l’equità dellarete peggiora in reti più grandi e più veloci.

Anche le priorità risentono in modo negativo deiritardi di propagazione.

I fenomeni sono marcati solo in condizioni di forte carico e/o in transitorio.

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INIQUITA’ NELLA RIPARTIZIONE INIQUITA’ NELLA RIPARTIZIONE DELLA BANDADELLA BANDA

Se B inizia dopo a trasmettere, ottiene uno slotogni 8.

A B

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ALCUNE OSSERVAZIONIALCUNE OSSERVAZIONI

• a basso carico non serve controllare l’equità

• le reti non lavorano mai al 100% di carico

• l’effetto principale dei ritardi di propagazione è una perdita di granularità nel controllo

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Bilanciamento di bandaBilanciamento di banda(BandWidth Balancing - BWB)(BandWidth Balancing - BWB)

Meccanismo opzionale proposto per ridurre iproblemi di equità.

I nodi non possono usare tutti gli slot accedibili:devono lasciare inutilizzato uno slot ogniBWB_MOD.

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BWB - ControindicazioniBWB - Controindicazioni

• si può perdere una certa porzione di banda

• le priorità funzionano molto bene

• il riutilizzo di slot ne diminuisce l’efficacia

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RIUTILIZZO SPAZIALERIUTILIZZO SPAZIALE

inserzioni passive(LAN)

inserzioni attive(MAN)

riuso spaziale(store and forward)

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RIUTILIZZO DI SLOTRIUTILIZZO DI SLOT

Le reti a slot con inserzioni attive consentonodi marcare uno slot come libero in ricezione,rendendolo disponibile per riutilizzi successivi

Page 91: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

In reti non slottizzate il riutilizzo spaziale

richiede tecniche di buffer insertion buffer insertion

buffer ditransito

bufferlocale

Page 92: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

In reti non slottizzate il riutilizzo spaziale

richiede tecniche di buffer insertion buffer insertion

buffer ditransito

bufferlocale

Page 93: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

In reti non slottizzate il riutilizzo spaziale

richiede tecniche di buffer insertion buffer insertion

buffer ditransito

bufferlocale

Page 94: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

In reti non slottizzate il riutilizzo spaziale

richiede tecniche di buffer insertion buffer insertion

buffer ditransito

bufferlocale

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RIUTILIZZO DI SLOTRIUTILIZZO DI SLOT

La decisione di liberare uno slot costa in ritardo:occorre esaminare il VCI.

Due possibilità:• nodi di cancellazione• rilascio alla destinazione

Page 96: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

FORMATO SLOTFORMATO SLOT

1 bit 1 bit 1 bit 2 bit 3 bit

busy SL_type PSR reserved request

access control fieldACF

1 ottetto 52 ottetti

segmento

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NODI DI CANCELLAZIONENODI DI CANCELLAZIONE

Senza aggiungere ritardi, i nodi destinazionescrivono nel PSR bit dello slot successivo cheuno slot è stato ricevuto.

Alcuni (pochi) nodi di cancellazione introduconoun ritardo superiore a uno slot e liberano glislot commutando il busy bit.

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Prestazioni del riutilizzo di Prestazioni del riutilizzo di slotslot

Il guadagno dipende dalla distribuzione del traffico:• se solo il primo nodo trasmette, non si guadagna• se ogni nodo trasmette al successivo, si può

moltiplicare per N - 1 la capacità della rete

Con un numero molto grande di nodi che generanola stessa quantità di traffico e lo equidistribuisconotra gli altri nodi, il rilascio a destinazione permette unraddoppio della capacità trasmissiva

Page 99: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Riutilizzo di slotRiutilizzo di slotModifiche al protocollo d’accessoModifiche al protocollo d’accesso

• la liberazione di uno slot permette il decremento del contatore RQ al nodo di cancellazione

• se RQ è zero, si può cancellare la prima richiesta che transita, o inviare una anti-richiesta

Page 100: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Dalle LAN alle MANDalle LAN alle MAN

• da divisione di tempo a divisione di spazio e tempo• da reti asincrone a reti sincrone (e slottizzate)• da un controllo di equità fine a controlli più grossolani o semplice garanzia di prestazioni minime• da inserzioni passive sul mezzo condiviso a inserzioni attive e collegamenti punto-punto• da servizio datagram a priorità e servizi isocroni

Page 101: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Dalle LAN alle MANDalle LAN alle MAN

• topologie lineari: bus (ripiegati), anelli, stelle ...

Ogni nodo deve ricevere e trasmettere alla velocitàaggregata della rete: problemi di scalabilità

Esempio:

1000 nodi che vogliono trasmettere e ricevere a 10 Mbit/s devono avere rice-trasmettitori a 10 Gbit/s

Page 102: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Dalle LAN alle MANDalle LAN alle MAN

Soluzione:topologie non lineari (reti magliate)

+ capacità aggregata molto grande (maggior diversità spaziale)+ maggior adattabilità a fenomeni di località nel traffico+ maggior affidabilità e tolleranza ai guasti

- servizi isocroni- controllo di congestione- difficoltà a ottenere multiplazione statistica

Page 103: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Reti non lineari:Reti non lineari:Manhattan Street NetworkManhattan Street Network

sorgente

destinazione

Page 104: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

• topologia regolare

• accesso slottizzato• instradamento a deflessione

Equità ?

Servizi isocroni ?

Manhattan Street NetworkManhattan Street Network

Page 105: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

• topologia magliata• commutazione di pacchetto (store-and-forward) ad alte prestazioni• circuiti virtuali

Equità ?

Servizi isocroni ?

Multiplazione statistica ?

Topologie non lineari:Topologie non lineari:ATMATM

Page 106: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RETI FOTONICHERETI FOTONICHE

• banda molto larga

• difficoltà di interfacciamento

• capacità di elaborazione limitata

Page 107: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Le reti fotoniche mantengono l’informazione nel dominio ottico dalla sorgente alla destinazione

e/oe/o

e/oe/o

nuvoladi vetro

Page 108: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

RETI FOTONICHE

• divisione di tempodivisione di tempo

• divisione di frequenza (lunghezza d’onda)divisione di frequenza (lunghezza d’onda)

• divisione di codicedivisione di codice

• divisione di spaziodivisione di spazio

Page 109: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Esempio: lo Esempio: lo star couplerstar coupler

iiTXTX RXRX

Page 110: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

jj

ii

Caso più semplice: Caso più semplice: ricevitori accordabili, trasmettitori fissi.ricevitori accordabili, trasmettitori fissi.Per ascoltare una certa sorgente occorrePer ascoltare una certa sorgente occorresintonizzare il ricevitore sulla opportunasintonizzare il ricevitore sulla opportunalunghezza d’onda.lunghezza d’onda.

Rete fotonica a stella Rete fotonica a stella con divisione di lunghezza con divisione di lunghezza d’onda.d’onda.Ricevitori e trasmettitori Ricevitori e trasmettitori accordabili.accordabili.

Page 111: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

ANELLI FOTONICIANELLI FOTONICI

controllo controllo elettronicoelettronico

a divisione di frequenza, spazio e tempoa divisione di frequenza, spazio e tempo

Page 112: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

Reti fotoniche magliate con Reti fotoniche magliate con instradamento a lunghezza instradamento a lunghezza

d’ondad’onda

0.00.0 0.10.1 0.20.2 0.30.3

1.01.0 1.11.1 1.21.2 1.31.3

2.02.0 2.12.1 2.22.2 2.32.3

3.03.0 3.13.1 3.23.2 3.33.3

Page 113: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

11 5 5 1 1

22 6 6 2 2

33 7 7 3 3

44 8 8 4 4

Reti fotoniche magliate con Reti fotoniche magliate con instradamento a lunghezza instradamento a lunghezza

d’ondad’onda

Page 114: Evoluzione delle reti di telecomunicazione scalabilità prestazioni servizi X.25 frame relay reti locali reti telefoniche Asynchronous Transfer Mode reti.

la tecnologia otticala tecnologia otticaè nella sua infanziaè nella sua infanzia

le reti fotonichele reti fotonichesono in fase di concepimentosono in fase di concepimento