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III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

111Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

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CONTENUTICONTENUTI

• III.1: Obiettivi prestazionali• III.2: Componenti di un modo di trasferimento• III.3: Ritardi nel trasferimento a pacchetto• III.4: Interconnessione di sotto-reti

• III.1: Obiettivi prestazionali• III.2: Componenti di un modo di trasferimento• III.3: Ritardi nel trasferimento a pacchetto• III.4: Interconnessione di sotto-reti

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III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III.1: Obiettivi prestazionaliIII.1: Obiettivi prestazionali

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Concetti generaliConcetti generali

• Le caratteristiche e le prestazioni di un servizio di rete debbono essere adattate a quelle richieste nella fornitura del servizio applicativo, che fruisce di quanto messo a disposizione dal servizio di rete.

• La base per la fornitura di un servizio di rete è un modo di trasferimento, e cioè la modalità operativa per trasferire informazione, attraverso la rete logica, a partire da una sorgente (origine della comunicazione) per pervenire a un destinatario.

• Le caratteristiche e le prestazioni di un servizio di rete debbono essere adattate a quelle richieste nella fornitura del servizio applicativo, che fruisce di quanto messo a disposizione dal servizio di rete.

• La base per la fornitura di un servizio di rete è un modo di trasferimento, e cioè la modalità operativa per trasferire informazione, attraverso la rete logica, a partire da una sorgente (origine della comunicazione) per pervenire a un destinatario.

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Sorgenti informative (1/4)Sorgenti informative (1/4)

• Una sorgente informativa, a seconda della sua natura, può emettere un segnale che può essere in forma–analogica (è il caso della voce);–numerica (è il caso dei dati).

• Nel seguito, in aderenza con le modalità oggi prevalentemente adottate (per ragioni tecnico-economiche), si supporrà che le emissioni in forma analogica siano sottoposte a una conversione analogico/numerica prima di procedere a una operazione di trasferimento.

• Una sorgente informativa, a seconda della sua natura, può emettere un segnale che può essere in forma–analogica (è il caso della voce);–numerica (è il caso dei dati).

• Nel seguito, in aderenza con le modalità oggi prevalentemente adottate (per ragioni tecnico-economiche), si supporrà che le emissioni in forma analogica siano sottoposte a una conversione analogico/numerica prima di procedere a una operazione di trasferimento.

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Sorgenti informative (2/4)Sorgenti informative (2/4)

• Conseguentemente, ipotesi costante sarà che le sorgenti informative emettano (direttamente o indirettamente) in forma numerica.

• Se l’utilizzazione dell’informazione trasferita deve essere in forma analogica, a destinazione occorre procedere ad una conversione numerica/analogica.

• Conseguentemente, ipotesi costante sarà che le sorgenti informative emettano (direttamente o indirettamente) in forma numerica.

• Se l’utilizzazione dell’informazione trasferita deve essere in forma analogica, a destinazione occorre procedere ad una conversione numerica/analogica.

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Sorgenti informative (3/4)Sorgenti informative (3/4)

• Il flusso informativo emesso da una sorgente (direttamente o indirettamente) è caratterizzabile con il suo ritmo binario di picco Rp, e cioè con il numero massimo di cifre binarie che sono emesse nell’unità di tempo.

• Questo ritmo può esserecostante, come avviene nel caso di sorgenti

CBR (Constant Bit Rate);variabile, come avviene nel caso di sorgenti VBR

(Variable Bit Rate).

• Il flusso informativo emesso da una sorgente (direttamente o indirettamente) è caratterizzabile con il suo ritmo binario di picco Rp, e cioè con il numero massimo di cifre binarie che sono emesse nell’unità di tempo.

• Questo ritmo può esserecostante, come avviene nel caso di sorgenti

CBR (Constant Bit Rate);variabile, come avviene nel caso di sorgenti VBR

(Variable Bit Rate).

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Sorgenti informative (4/4)Sorgenti informative (4/4)

• Nelle sorgenti VBR il ritmo binario emesso assume valori, che sono caratterizzabili solo in termini statistici.

• Una loro caratterizzazione completa richiederebbe quindi la determinazione dei momenti di qualunque ordine del ritmo emesso;

• normalmente, per ovvii motivi di semplificazione, si preferisce limitare la caratterizzazione alla precisazione del

– ritmo binario medio Rm (momento del 1° ordine);– grado di intermittenza B, definito da

• Nelle sorgenti VBR il ritmo binario emesso assume valori, che sono caratterizzabili solo in termini statistici.

• Una loro caratterizzazione completa richiederebbe quindi la determinazione dei momenti di qualunque ordine del ritmo emesso;

• normalmente, per ovvii motivi di semplificazione, si preferisce limitare la caratterizzazione alla precisazione del

– ritmo binario medio Rm (momento del 1° ordine);– grado di intermittenza B, definito da

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m

RB

R.

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Flussi informativi (1/4)Flussi informativi (1/4)

• Nel trasferimento l’informazione è organizzata sotto forma di stringhe di cifre binarie.

• Queste stringhe possono essere sostanzialmente di due tipi, a seconda della loro appartenenza a:–un flusso intermittente, che è organizzato a

messaggi (message type);–un flusso continuo (senza soluzione di

continuità), che si presenta sotto forma di un getto ininterrotto (stream type) di cifre binarie.

• Nel trasferimento l’informazione è organizzata sotto forma di stringhe di cifre binarie.

• Queste stringhe possono essere sostanzialmente di due tipi, a seconda della loro appartenenza a:–un flusso intermittente, che è organizzato a

messaggi (message type);–un flusso continuo (senza soluzione di

continuità), che si presenta sotto forma di un getto ininterrotto (stream type) di cifre binarie.

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Flussi informativi (2/4)Flussi informativi (2/4)

• Circa l’organizzazione del flusso informativo emesso da una sorgente, ogni stringa di cifre binarie (sequenza di cifre binarie consecutive) che lo compongono può essere trasferita, in alternativa, senza alcuna informazione aggiuntiva; con informazione aggiuntiva.

• Circa l’organizzazione del flusso informativo emesso da una sorgente, ogni stringa di cifre binarie (sequenza di cifre binarie consecutive) che lo compongono può essere trasferita, in alternativa, senza alcuna informazione aggiuntiva; con informazione aggiuntiva.

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Flussi informativi (3/4)Flussi informativi (3/4)

• Nel secondo caso (presenza di informazione aggiun- tiva), il trasferimento opera su unità informative (UI), che comprendono un testo e una intestazione, come in Figura 1 :

o il testo è il contenitore (parziale o totale) della stringa da trasferire;

o l’intestazione è sede delle informazioni protocollari da associare alla stringa e, in particolare, delle informazioni di indirizzo a cui la stringa deve essere recapitata.

• Nel secondo caso (presenza di informazione aggiun- tiva), il trasferimento opera su unità informative (UI), che comprendono un testo e una intestazione, come in Figura 1 :

o il testo è il contenitore (parziale o totale) della stringa da trasferire;

o l’intestazione è sede delle informazioni protocollari da associare alla stringa e, in particolare, delle informazioni di indirizzo a cui la stringa deve essere recapitata.

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Flussi informativi (4/4)Flussi informativi (4/4)

Intestazione Testo

UI

Figura 1

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Caratterizzazione di un elemento di reteCaratterizzazione di un elemento di rete

• Facciamo riferimento ad un elemento di rete, che è preposto a trasferire un flusso di cifre binarie.

• Per caratterizzare la domanda di utilizzazione di questo elemento e la relativa risposta, si possono definire:

un carico medio (mean load); una capacità di trasferimento (transfer capacity); una portata media (throughput); un rendimento di utilizzazione.

• Dato che l’utilizzazione dell’elemento comporta ritardi di trasferimento, definiamo anche questi ritardi e precisiamo quali sono le loro componenti.

• Facciamo riferimento ad un elemento di rete, che è preposto a trasferire un flusso di cifre binarie.

• Per caratterizzare la domanda di utilizzazione di questo elemento e la relativa risposta, si possono definire:

un carico medio (mean load); una capacità di trasferimento (transfer capacity); una portata media (throughput); un rendimento di utilizzazione.

• Dato che l’utilizzazione dell’elemento comporta ritardi di trasferimento, definiamo anche questi ritardi e precisiamo quali sono le loro componenti.

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Carico medioCarico medio

• Il carico medio g di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie (bit) che l’elemento dovrebbe trasferire nell’unità di tempo per soddisfare la domanda di utilizzazione.

• Il carico medio g di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie (bit) che l’elemento dovrebbe trasferire nell’unità di tempo per soddisfare la domanda di utilizzazione.

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Capacità di trasferimento Capacità di trasferimento

• Alla domanda rappresentata dal carico l’elemento di rete risponde entro quanto consentito dalla sua capacità di trasferimento C.

• Tale capacità è il numero massimo di cifre binarie che l’elemento di rete è in grado di trasferire nell’unità di tempo:

– riguarda esclusivamente la potenzialità dell’elemento a svolgere i compiti che gli sono propri;

– è quindi il “dato di targa” che qualifica la risorsa.

• Alla domanda rappresentata dal carico l’elemento di rete risponde entro quanto consentito dalla sua capacità di trasferimento C.

• Tale capacità è il numero massimo di cifre binarie che l’elemento di rete è in grado di trasferire nell’unità di tempo:

– riguarda esclusivamente la potenzialità dell’elemento a svolgere i compiti che gli sono propri;

– è quindi il “dato di targa” che qualifica la risorsa.

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Portata mediaPortata media

• La risposta di un elemento di rete al carico che lo interessa a seguito delle richieste di utilizzazione che gli sono presentate è costituita dalla portata media.

• La portata media s di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie che l’elemento trasferisce nell’unità di tempo.

• E’ ovviamente non superiore alla capacità

s ≤ C.

• La risposta di un elemento di rete al carico che lo interessa a seguito delle richieste di utilizzazione che gli sono presentate è costituita dalla portata media.

• La portata media s di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie che l’elemento trasferisce nell’unità di tempo.

• E’ ovviamente non superiore alla capacità

s ≤ C.

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Rendimento di utilizzazione (1/2)Rendimento di utilizzazione (1/2)

• Il rendimento di utilizzazione U di un elemento di rete è definito dal rapporto tra la portata media e la capacità di trasferimento dell’elemento

U s / C.

• Esprime quindi la quota parte media del tempo in cui l’elemento è utilizzato in base alla domanda esistente.

• Il rendimento di utilizzazione U di un elemento di rete è definito dal rapporto tra la portata media e la capacità di trasferimento dell’elemento

U s / C.

• Esprime quindi la quota parte media del tempo in cui l’elemento è utilizzato in base alla domanda esistente.

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Rendimento di utilizzazione (2/2)Rendimento di utilizzazione (2/2)

• Il rendimento di utilizzazione U è quindi una qualificazione della “efficienza” di utilizzazione dell’elemento di rete.

• L’obiettivo prestazionale è assicurare, per ogni elemento e, ove possibile, un elevato rendimento di utilizzazione.

• Ciò corrisponde all’esigenza economica di– limitare la quantità o la qualità delle risorse da

rendere disponibili;– affrontare quindi un costo adeguato al beneficio

ottenibile.

• Il rendimento di utilizzazione U è quindi una qualificazione della “efficienza” di utilizzazione dell’elemento di rete.

• L’obiettivo prestazionale è assicurare, per ogni elemento e, ove possibile, un elevato rendimento di utilizzazione.

• Ciò corrisponde all’esigenza economica di– limitare la quantità o la qualità delle risorse da

rendere disponibili;– affrontare quindi un costo adeguato al beneficio

ottenibile.

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Ritardo di trasferimento (1/4)Ritardo di trasferimento (1/4)

• Il ritardo di trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete può essere definito distinguendo tra flussi intermittenti e flussi continui.

• In un flusso intermittente, tale ritardo è riferito ad un messaggio che compone il flusso ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’emissione del primo bit del messaggio da parte dell’origine dell’elemento di rete e la ricezione dell’ultimo bit del messaggio da parte della destinazione; tale definizione è illustrata in Figura 2.

• Il ritardo di trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete può essere definito distinguendo tra flussi intermittenti e flussi continui.

• In un flusso intermittente, tale ritardo è riferito ad un messaggio che compone il flusso ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’emissione del primo bit del messaggio da parte dell’origine dell’elemento di rete e la ricezione dell’ultimo bit del messaggio da parte della destinazione; tale definizione è illustrata in Figura 2.

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Ritardo di trasferimento (2/4)Ritardo di trasferimento (2/4)

inizio dell’emissione

ricezione a destinazione

Messaggio

Ritardo di trasferimento

emissione all’origine

TEMPI

conclusione della ricezione

Messaggio

Figura 2

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Ritardo di trasferimento (3/4)Ritardo di trasferimento (3/4)

• Nel caso di flusso continuo, il ritardo di trasferimento è invece riferito a ogni cifra binaria entrante nell’elemento di rete ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’istante in cui un dato bit entra nell’elemento di rete e l’istante in cui lo stesso bit ne esce.

• Nel caso di flusso continuo, il ritardo di trasferimento è invece riferito a ogni cifra binaria entrante nell’elemento di rete ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’istante in cui un dato bit entra nell’elemento di rete e l’istante in cui lo stesso bit ne esce.

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Ritardo di trasferimento (4/4)Ritardo di trasferimento (4/4)

• Concorrono in generale al suo valore le seguenti quattro componenti additive:

– il ritardo di propagazione;– il ritardo di trasmissione;– il ritardo di elaborazione;– il ritardo di accodamento.

• Alcune di queste componenti possono mancare o essere trascurabili.

• I ritardi di propagazione e di trasmissione dipendono dalle caratteristiche del mezzo di trasferimento utilizzato nell’elemento di rete.

• Concorrono in generale al suo valore le seguenti quattro componenti additive:

– il ritardo di propagazione;– il ritardo di trasmissione;– il ritardo di elaborazione;– il ritardo di accodamento.

• Alcune di queste componenti possono mancare o essere trascurabili.

• I ritardi di propagazione e di trasmissione dipendono dalle caratteristiche del mezzo di trasferimento utilizzato nell’elemento di rete.

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Ritardo di propagazioneRitardo di propagazione

• E’ l’intervallo di tempo Δ che intercorre tra l’emissione di un bit all’origine e la sua ricezione a destinazione.

• Dipende unicamente – dalla velocità di propagazione vp delle perturbazioni

elettromagnetiche sul mezzo di trasferimento;– dalla distanza d tra l’origine e la destinazione su questo

mezzo

• Ad esempio su un mezzo a propagazione guidata il ritardo di propagazione è di circa 4 s/km, mentre nel caso di propagazione libera tale ritardo è uguale a 3,3 s/km.

• E’ l’intervallo di tempo Δ che intercorre tra l’emissione di un bit all’origine e la sua ricezione a destinazione.

• Dipende unicamente – dalla velocità di propagazione vp delle perturbazioni

elettromagnetiche sul mezzo di trasferimento;– dalla distanza d tra l’origine e la destinazione su questo

mezzo

• Ad esempio su un mezzo a propagazione guidata il ritardo di propagazione è di circa 4 s/km, mentre nel caso di propagazione libera tale ritardo è uguale a 3,3 s/km.

.pv

d

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Ritardo di trasmissione (1/3)Ritardo di trasmissione (1/3)

• È riferito a una emissione, sia intermittente che continua, e riguarda una stringa di cifre binarie, ad es. una UI, emessa da un trasmettitore ad una estremità di un elemento di rete.

• Nel caso in cui il riferimento sia ad una UI, il ritardo di trasmissione è l’intervallo di tempo Tt tra la trasmissione del primo bit della UI e la trasmissione dell’ultimo bit da parte di un unità emittente ad una estremità dell’elemento di rete; la definizione è illustrata in Figura 3.

• È riferito a una emissione, sia intermittente che continua, e riguarda una stringa di cifre binarie, ad es. una UI, emessa da un trasmettitore ad una estremità di un elemento di rete.

• Nel caso in cui il riferimento sia ad una UI, il ritardo di trasmissione è l’intervallo di tempo Tt tra la trasmissione del primo bit della UI e la trasmissione dell’ultimo bit da parte di un unità emittente ad una estremità dell’elemento di rete; la definizione è illustrata in Figura 3.

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Ritardo di trasmissione (2/3)Ritardo di trasmissione (2/3)

tempo

inizio dell’emissione conclusione della emissione

ritardo di trasmissione

UI

Figura 3

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Ritardo di trasmissione (3/3)Ritardo di trasmissione (3/3)

• Tale ritardo Tt dipende da– la lunghezza F (ad es. in bit) della UI;– la capacità di trasferimento C (ad es. in bit/s) del

mezzo all’uscita del trasmettitore ed è espresso da

• Tale ritardo Tt dipende da– la lunghezza F (ad es. in bit) della UI;– la capacità di trasferimento C (ad es. in bit/s) del

mezzo all’uscita del trasmettitore ed è espresso da

tF

T .C

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Ritardo di elaborazioneRitardo di elaborazione

• Con riferimento al trattamento di una stringa di cifre binarie (ad es. di una UI), il ritardo di elaborazione è l’intervallo di tempo necessario affinché una unità di elaborazione effettui un’azione richiesta sulla stringa quando questa attraversa un dispositivo di rete contenente questa unità di elaborazione.

• Con riferimento al trattamento di una stringa di cifre binarie (ad es. di una UI), il ritardo di elaborazione è l’intervallo di tempo necessario affinché una unità di elaborazione effettui un’azione richiesta sulla stringa quando questa attraversa un dispositivo di rete contenente questa unità di elaborazione.

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Ritardo di accodamentoRitardo di accodamento

• E’ l’intervallo di tempo in cui una stringa di cifre binarie (ad es. una UI) aspetta in un buffer (coda) prima di ricevere un certo tipo di servizio, come ad es. un trattamento protocollare o una trasmissione su una risorsa di trasferimento.

• E’ l’intervallo di tempo in cui una stringa di cifre binarie (ad es. una UI) aspetta in un buffer (coda) prima di ricevere un certo tipo di servizio, come ad es. un trattamento protocollare o una trasmissione su una risorsa di trasferimento.

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Carattere aleatorio dei ritardiCarattere aleatorio dei ritardi

• Con l’esclusione del ritardo di propagazione, il ritardo di trasferimento e quelli di trasmissione, di elaborazione e di accodamento hanno tipicamente carattere aleatorio.

• Dovranno quindi essere caratterizzati attraverso i momenti (ad es. il valore atteso, la varianza, ecc.) delle relative distribuzioni di probabilità.

• Con l’esclusione del ritardo di propagazione, il ritardo di trasferimento e quelli di trasmissione, di elaborazione e di accodamento hanno tipicamente carattere aleatorio.

• Dovranno quindi essere caratterizzati attraverso i momenti (ad es. il valore atteso, la varianza, ecc.) delle relative distribuzioni di probabilità.

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Trasferimento di un flusso informativo (1/6)Trasferimento di un flusso informativo (1/6)

• Si desidera caratterizzare il trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete; il flusso–è l’ingresso di una unità emittente (emettitore),

collocata a una estremità dell’elemento di rete;–è diretto a una unità ricevente (ricevitore),

collocata a un’altra estremità dell’elemento di rete.

• Si desidera caratterizzare il trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete; il flusso–è l’ingresso di una unità emittente (emettitore),

collocata a una estremità dell’elemento di rete;–è diretto a una unità ricevente (ricevitore),

collocata a un’altra estremità dell’elemento di rete.

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Trasferimento di un flusso informativo (2/6)Trasferimento di un flusso informativo (2/6)

• Supponiamo che– il flusso sia sezionato in stringhe utilizzate come

testo di UI; – l’emettitore operi a pieno carico e cioè emetta UI

senza soluzione di continuità.

• Supponiamo che– il flusso sia sezionato in stringhe utilizzate come

testo di UI; – l’emettitore operi a pieno carico e cioè emetta UI

senza soluzione di continuità.

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Trasferimento di un flusso informativo (3/6)Trasferimento di un flusso informativo (3/6)

• Denotiamo con L la lunghezza (in bit) del testo di una UI, supposta

costante; H la lunghezza (in bit) dell’intestazione di una UI,

supposta anch’essa costante.• Conseguentemente, la lunghezza costante F di una UI è data

da

in cui β = H /L è la quota di extra-informazione (e cioè la quota di informazione aggiuntiva che è necessaria per un trasfe-rimento tramite UI)

• Denotiamo con L la lunghezza (in bit) del testo di una UI, supposta

costante; H la lunghezza (in bit) dell’intestazione di una UI,

supposta anch’essa costante.• Conseguentemente, la lunghezza costante F di una UI è data

da

in cui β = H /L è la quota di extra-informazione (e cioè la quota di informazione aggiuntiva che è necessaria per un trasfe-rimento tramite UI)

,1 LHLF

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Trasferimento di un flusso informativo (4/6)Trasferimento di un flusso informativo (4/6)

• Sia inoltre T la durata di impegno dell’emettitore per trasferire

una UI.• Le durate T sono quantità che

assumono valori non inferiori al ritardo di trasmissione Tt = F/C di una UI; la differenza T - Tt>0 è l’effetto di possibili vincoli protocollari;

sono descrivibili solo in termini statistici a seguito di possibili riemissioni (per un eventuale recupero di errore) aventi natura aleatoria.

• Sia inoltre T la durata di impegno dell’emettitore per trasferire

una UI.• Le durate T sono quantità che

assumono valori non inferiori al ritardo di trasmissione Tt = F/C di una UI; la differenza T - Tt>0 è l’effetto di possibili vincoli protocollari;

sono descrivibili solo in termini statistici a seguito di possibili riemissioni (per un eventuale recupero di errore) aventi natura aleatoria.

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Trasferimento di un flusso informativo (5/6)Trasferimento di un flusso informativo (5/6)

• Se Λs è la portata binaria netta dell’emettitore, e cioè

il numero medio di bit utili (ovvero di bit appartenenti al testo delle UI) che sono emessi nell’unità di tempo;

E[T] è il valore atteso della durata T,per definizione si ha

• Se Λs è la portata binaria netta dell’emettitore, e cioè

il numero medio di bit utili (ovvero di bit appartenenti al testo delle UI) che sono emessi nell’unità di tempo;

E[T] è il valore atteso della durata T,per definizione si ha

L

Ts .E

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Trasferimento di un flusso informativo (6/6)Trasferimento di un flusso informativo (6/6)

• Conseguentemente, se C è la capacità del mezzo di trasferimento,

il rendimento di utilizzazione U dell’elemento di rete, sempre per definizione, è dato da

• Conseguentemente, se C è la capacità del mezzo di trasferimento,

il rendimento di utilizzazione U dell’elemento di rete, sempre per definizione, è dato da

TL

UC C T T

s t . E 1+ E

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Prestazioni di un servizio di rete Prestazioni di un servizio di rete

• Le prestazioni più significative di un servizio di rete riguardano:

- la flessibilità di accesso;

- l’integrità informativa;

- la trasparenza temporale.

• Le prestazioni più significative di un servizio di rete riguardano:

- la flessibilità di accesso;

- l’integrità informativa;

- la trasparenza temporale.

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Flessibilità di accessoFlessibilità di accesso

• Rende conto dell’adattabilità del servizio di retenel trattare flussi informativi aventi origine da sorgenti

con caratteristiche di emissione (ritmo binario medio e grado di intermittenza) fra loro anche molto diverse;

nell’assicurare, in modo indipendente da dette caratte- ristiche, un accettabile rendimento di utilizzazione delle risorse condivise.

• Il grado di flessibilità di accesso misura l’intervallo di variazione (dinamica) dei ritmi binari trattabili dal servizio di rete ed è di valore tanto più elevato quanto più largo è tale intervallo.

• Rende conto dell’adattabilità del servizio di retenel trattare flussi informativi aventi origine da sorgenti

con caratteristiche di emissione (ritmo binario medio e grado di intermittenza) fra loro anche molto diverse;

nell’assicurare, in modo indipendente da dette caratte- ristiche, un accettabile rendimento di utilizzazione delle risorse condivise.

• Il grado di flessibilità di accesso misura l’intervallo di variazione (dinamica) dei ritmi binari trattabili dal servizio di rete ed è di valore tanto più elevato quanto più largo è tale intervallo.

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Integrità informativaIntegrità informativa

• Rende conto delle diversità che si possono manifestare in modo aleatorio (per cause di natura fisica o logica) tra l’informazione emessa e quella ricevuta.

• Il grado di integrità informativa è misurabile dalla distanza tra le due sequenze di emissione e di ricezione ed è tanto più elevato quanto minore è tale distanza.

• Rende conto delle diversità che si possono manifestare in modo aleatorio (per cause di natura fisica o logica) tra l’informazione emessa e quella ricevuta.

• Il grado di integrità informativa è misurabile dalla distanza tra le due sequenze di emissione e di ricezione ed è tanto più elevato quanto minore è tale distanza.

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Trasparenza temporale (1/2)Trasparenza temporale (1/2)

• Come considerato in Figura 4, riguarda i ritardi che differenti segmenti della sequenza di ricezione possono presentare rispetto ai corrispondenti segmenti della sequenza di emissione.

• Il grado di trasparenza temporale può essere valutato quantitativamente con un parametro che qualifichi la variabilità dei ritardi e che sia di valore tanto più elevato quanto minore è tale variabilità.

• Come considerato in Figura 4, riguarda i ritardi che differenti segmenti della sequenza di ricezione possono presentare rispetto ai corrispondenti segmenti della sequenza di emissione.

• Il grado di trasparenza temporale può essere valutato quantitativamente con un parametro che qualifichi la variabilità dei ritardi e che sia di valore tanto più elevato quanto minore è tale variabilità.

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Trasparenza temporale (2/2)Trasparenza temporale (2/2)

T T T

Tempo1T 2T 3T

Figura 4

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III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III.2: Componenti di un modo di trasferimentoIII.2: Componenti di un modo di trasferimento

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Componenti di un modo di trasferimento (1/4)

Componenti di un modo di trasferimento (1/4)

• Le componenti di un servizio di rete e del modo di trasferimento ad esso associato sono:

la multiplazione;la commutazione;l’architettura protocollare.

• Le componenti di un servizio di rete e del modo di trasferimento ad esso associato sono:

la multiplazione;la commutazione;l’architettura protocollare.

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Componenti di un modo di trasferimento (2/4)

Componenti di un modo di trasferimento (2/4)

• Lo schema di multiplazione identifica le modalità logiche adottate per utilizzare la capacità di trasferimento dei rami della rete, sia nella rete di accesso che in quella di trasporto, e cioè i modi in cui la banda disponibile di questi rami viene condivisa logicamente dai flussi informativi che li attraversano.

• Lo schema di multiplazione identifica le modalità logiche adottate per utilizzare la capacità di trasferimento dei rami della rete, sia nella rete di accesso che in quella di trasporto, e cioè i modi in cui la banda disponibile di questi rami viene condivisa logicamente dai flussi informativi che li attraversano.

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Componenti di un modo di trasferimento (3/4)

Componenti di un modo di trasferimento (3/4)

• Il principio di commutazione riguarda i concetti generali sui quali è basato il funzionamento logico dei nodi di rete, e cioè i modi secondo cui l'informazione è trattata in un nodo per essere guidata verso la destinazione desiderata.

• In particolare questo principio descrive le modalità logiche adottate per attraversare i nodi e per utilizzarne la relativa capacità di elaborazione.

• Il principio di commutazione riguarda i concetti generali sui quali è basato il funzionamento logico dei nodi di rete, e cioè i modi secondo cui l'informazione è trattata in un nodo per essere guidata verso la destinazione desiderata.

• In particolare questo principio descrive le modalità logiche adottate per attraversare i nodi e per utilizzarne la relativa capacità di elaborazione.

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Componenti di un modo di trasferimento (4/4)

Componenti di un modo di trasferimento (4/4)

• Infine, l'architettura protocollare definisce la stratificazione delle funzioni di trasferimento, sia nell'ambito degli apparecchi terminali che in quello delle apparecchiature di rete (nodi di accesso o di transito).

• In particolare questa architettura individua le funzioni che ogni nodo deve svolgere sull'informazione in esso entrante e da esso uscente.

• Si tratta quindi dell'organizzazione delle funzioni che sono espletate, nelle reti di accesso e di trasporto, per assicurare il trasferimento entro fissati obiettivi prestazionali.

• Infine, l'architettura protocollare definisce la stratificazione delle funzioni di trasferimento, sia nell'ambito degli apparecchi terminali che in quello delle apparecchiature di rete (nodi di accesso o di transito).

• In particolare questa architettura individua le funzioni che ogni nodo deve svolgere sull'informazione in esso entrante e da esso uscente.

• Si tratta quindi dell'organizzazione delle funzioni che sono espletate, nelle reti di accesso e di trasporto, per assicurare il trasferimento entro fissati obiettivi prestazionali.

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Multiplatore a divisione di tempo (1/4)Multiplatore a divisione di tempo (1/4)

• In un multiplatore TDM (Time Division Multiplexer) la funzione di multiplazione è svolta nel

dominio del tempo;l’ asse dei tempi secondo cui opera l’apparato

può essere»strutturato in trame e queste suddivise in

intervalli temporali (modalità SF);»suddiviso in intervalli temporali (modalità S);»non strutturato e non suddiviso (modalità U).

• In un multiplatore TDM (Time Division Multiplexer) la funzione di multiplazione è svolta nel

dominio del tempo;l’ asse dei tempi secondo cui opera l’apparato

può essere»strutturato in trame e queste suddivise in

intervalli temporali (modalità SF);»suddiviso in intervalli temporali (modalità S);»non strutturato e non suddiviso (modalità U).

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Multiplatore a divisione di tempo (2/4)Multiplatore a divisione di tempo (2/4)

• Con la modalità SF si può attuare una multiplazione statica, nella quale a ogni comunicazione da multiplare è assegnato,

all’atto della sua inizializzazione, per tutta la sua durata, In modo indiviso,

un canale fisico ottenuto da una suddivisione della capacità del canale multiplato.

• Con la modalità SF si può attuare una multiplazione statica, nella quale a ogni comunicazione da multiplare è assegnato,

all’atto della sua inizializzazione, per tutta la sua durata, In modo indiviso,

un canale fisico ottenuto da una suddivisione della capacità del canale multiplato.

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Multiplatore a divisione di tempo (3/4)Multiplatore a divisione di tempo (3/4)

• Con tutte e tre le modalità SF, S e U è attuabile una multiplazione dinamica, nella quale ogni comuni-cazione da multiplare può utilizzare l’intera capacità del canale multiplato, ma in intervalli temporali distinti da quelli utilizzati da altre comunicazioni;

• l’utilizzazione dell’intero canale multiplato avviene quindi

in modo condiviso; in accordo alle necessità di trasferimento;nel rispetto di opportune regole di controllo.

• Con tutte e tre le modalità SF, S e U è attuabile una multiplazione dinamica, nella quale ogni comuni-cazione da multiplare può utilizzare l’intera capacità del canale multiplato, ma in intervalli temporali distinti da quelli utilizzati da altre comunicazioni;

• l’utilizzazione dell’intero canale multiplato avviene quindi

in modo condiviso; in accordo alle necessità di trasferimento;nel rispetto di opportune regole di controllo.

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Multiplatore a divisione di tempo (4/4)Multiplatore a divisione di tempo (4/4)

• Nel caso di multiplazione statica, ogni flusso multiplato non richiede informazione aggiuntiva.

• Nel caso di multiplazione dinamica, ogni flusso è segmentato in unità informative, nelle quali il testo è la parte utile, mentre l’intestazione è extra-informazione.

• Nel caso di multiplazione statica, ogni flusso multiplato non richiede informazione aggiuntiva.

• Nel caso di multiplazione dinamica, ogni flusso è segmentato in unità informative, nelle quali il testo è la parte utile, mentre l’intestazione è extra-informazione.

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Multiplazione statica (1/2)Multiplazione statica (1/2)

• In un multiplatore statico (operante come gia detto nella modalità SF) indichiamo conTf la durata di una singola trama, detta di base; Ls la lunghezza di un generico intervallo

temporale (IT) e cioè il numero di bit in questo contenuti.

• Il rapporto Ls/Tf definisce un canale fisico, detto di base, ottenuto assegnando a una comunicazione da multiplare un IT utilizzato a periodicità di trama-base.

• In un multiplatore statico (operante come gia detto nella modalità SF) indichiamo conTf la durata di una singola trama, detta di base; Ls la lunghezza di un generico intervallo

temporale (IT) e cioè il numero di bit in questo contenuti.

• Il rapporto Ls/Tf definisce un canale fisico, detto di base, ottenuto assegnando a una comunicazione da multiplare un IT utilizzato a periodicità di trama-base.

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Multiplazione statica (2/2)Multiplazione statica (2/2)

• La capacità Cs del canale di base è quindi uguale a

Cs = Ls/Tf = LsCM / Lf , (1)

ove CM è la capacità del canale multiplato e Lf è la lunghezza della trama-base che, per defini-zione, è data da

Lf = Tf CM . (2)

• La capacità Cs del canale di base è quindi uguale a

Cs = Ls/Tf = LsCM / Lf , (1)

ove CM è la capacità del canale multiplato e Lf è la lunghezza della trama-base che, per defini-zione, è data da

Lf = Tf CM . (2)

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Attuazioni di una multiplazione statica (1/3)Attuazioni di una multiplazione statica (1/3)

• Per analizzare le possibili attuazioni di una multiplazione statica supporremo costantemente che:i flussi da multiplare siano omogenei; il loro ritmo binario di picco sia uguale a Rp; a ogni comunicazione sia assegnata in modo

statico una porzione dell’asse dei tempi che si ripete con periodicità di una singola trama-base o di un multiplo di trame basi.

• Per analizzare le possibili attuazioni di una multiplazione statica supporremo costantemente che:i flussi da multiplare siano omogenei; il loro ritmo binario di picco sia uguale a Rp; a ogni comunicazione sia assegnata in modo

statico una porzione dell’asse dei tempi che si ripete con periodicità di una singola trama-base o di un multiplo di trame basi.

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53Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Attuazioni di una multiplazione statica (2/3)Attuazioni di una multiplazione statica (2/3)

• In relazione ai valori della capacità Cs del canale di base e al ritmo binario di picco Rp, che caratterizza il flusso scambiato in una comunicazione da multiplare, si hanno le seguenti tre possibilità di multiplazione statica: se Rp=Cs , si effettua una multiplazione di base, in cui

alla comunicazione è assegnato un IT singolo a periodicità di trama-base;

• In relazione ai valori della capacità Cs del canale di base e al ritmo binario di picco Rp, che caratterizza il flusso scambiato in una comunicazione da multiplare, si hanno le seguenti tre possibilità di multiplazione statica: se Rp=Cs , si effettua una multiplazione di base, in cui

alla comunicazione è assegnato un IT singolo a periodicità di trama-base;

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Attuazioni di una multiplazione statica (3/3)Attuazioni di una multiplazione statica (3/3)

se Rp>Cs , si opera una sovramultiplazione in cui alla comunicazione sono assegnati due o più IT da utilizzare a periodicità di trama-base (multiplazione a IT multiplo);

se Rp<Cs , si impiega una sottomultiplazione ove sono previste due alternative nelle quali a ogni comunicazione è assegnato

un singolo IT da utilizzare a periodicità di due o più trame-base (multiplazione a multitrama);

una porzione di IT da utilizzare a periodicità di una trama-base (multiplazione a frazione di IT).

se Rp>Cs , si opera una sovramultiplazione in cui alla comunicazione sono assegnati due o più IT da utilizzare a periodicità di trama-base (multiplazione a IT multiplo);

se Rp<Cs , si impiega una sottomultiplazione ove sono previste due alternative nelle quali a ogni comunicazione è assegnato

un singolo IT da utilizzare a periodicità di due o più trame-base (multiplazione a multitrama);

una porzione di IT da utilizzare a periodicità di una trama-base (multiplazione a frazione di IT).

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Multiplazione statica a IT multiploMultiplazione statica a IT multiplo

• Supponiamo che sia Rp/Cs > 1. Siamo allora nel caso di una sovramultiplazione.

• Detto allora m > 1 il numero di IT per trama assegnato alla sorgente, la capacità così resa disponibile è uguale a mCs.

• Se mmin è il numero minimo di IT per trama assegnato alla sorgente che emette al ritmo binario netto di picco Rp, si può ottenere

cioè mmin deve essere il più piccolo intero non minore del

rapporto Rp/Cs.

• Supponiamo che sia Rp/Cs > 1. Siamo allora nel caso di una sovramultiplazione.

• Detto allora m > 1 il numero di IT per trama assegnato alla sorgente, la capacità così resa disponibile è uguale a mCs.

• Se mmin è il numero minimo di IT per trama assegnato alla sorgente che emette al ritmo binario netto di picco Rp, si può ottenere

cioè mmin deve essere il più piccolo intero non minore del

rapporto Rp/Cs.

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Multiplazione statica a multitramaMultiplazione statica a multitrama

• Se Rp/Cs < 1, è richiesta una sottomultiplazione, che, in questo caso, è realizzata con la modalità a multitrama.

• Indichiamo con n il numero di trame-base assegnato alla sorgente: la capacità così resa disponibile utilizzando un IT a periodicità di n trame-base, è uguale a Ls /nTf = Cs / n.

• Se allora nmax è il numero massimo di trame-base assegnato alla sorgente, si può ottenere

cioè nmax deve essere il più grande intero non maggiore del rapporto Cs /Rp.

• Se Rp/Cs < 1, è richiesta una sottomultiplazione, che, in questo caso, è realizzata con la modalità a multitrama.

• Indichiamo con n il numero di trame-base assegnato alla sorgente: la capacità così resa disponibile utilizzando un IT a periodicità di n trame-base, è uguale a Ls /nTf = Cs / n.

• Se allora nmax è il numero massimo di trame-base assegnato alla sorgente, si può ottenere

cioè nmax deve essere il più grande intero non maggiore del rapporto Cs /Rp.

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57Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Multiplazione statica a frazione di ITMultiplazione statica a frazione di IT

• Se Rp/Cs < 1 e se si effettua una multiplazione statica a frazione di IT, indichiamo con Lb < Ls il numero di bit che sono assegnati alla sorgente in un IT a periodicità di trama-base; la capacità così ottenuta è uguale a Lb /Tf.

• Se allora Lbmin è il numero minimo di bit per IT utilizzato a periodicità di trama – base, si ottiene

• Se Rp/Cs < 1 e se si effettua una multiplazione statica a frazione di IT, indichiamo con Lb < Ls il numero di bit che sono assegnati alla sorgente in un IT a periodicità di trama-base; la capacità così ottenuta è uguale a Lb /Tf.

• Se allora Lbmin è il numero minimo di bit per IT utilizzato a periodicità di trama – base, si ottiene

bmin p f . 5L R T

cioè Lbmin deve essere il più piccolo intero non minore del prodotto RpTf.

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Multiplazione dinamica: modalità di accesso (1/4)

Multiplazione dinamica: modalità di accesso (1/4)

• Supponiamo che le comunicazioni interessate a condividere l’utilizzazione dell’intero canale di uscita di un multiplatore TDM dinamico siano associate a sorgenti di informazione che emettono in modo intermittente: cioè a intervalli di attività seguano intervalli di latenza.

• Ognuna di queste comunicazioni utilizza l’intero canale multiplato solo nei suoi intervalli di attività e rende accessibile l’utilizzazione del canale ad altre comunicazioni nei suoi intervalli di latenza.

• Supponiamo che le comunicazioni interessate a condividere l’utilizzazione dell’intero canale di uscita di un multiplatore TDM dinamico siano associate a sorgenti di informazione che emettono in modo intermittente: cioè a intervalli di attività seguano intervalli di latenza.

• Ognuna di queste comunicazioni utilizza l’intero canale multiplato solo nei suoi intervalli di attività e rende accessibile l’utilizzazione del canale ad altre comunicazioni nei suoi intervalli di latenza.

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Multiplazione dinamica: modalità di accesso (2/4)

Multiplazione dinamica: modalità di accesso (2/4)

• Questa modalità di condivisione richiede però lo svolgimento di un controllo che risolva le condizioni di contesa, che si possono manifestare quando il canale risulta occupato da una comunicazione e altre comunicazioni presentano intervalli di attività parzialmente o totalmente sovrapposti nel tempo.

• Per facilitare la risoluzione delle contese, sono previste due modalità di accesso alla risorsa.

• Questa modalità di condivisione richiede però lo svolgimento di un controllo che risolva le condizioni di contesa, che si possono manifestare quando il canale risulta occupato da una comunicazione e altre comunicazioni presentano intervalli di attività parzialmente o totalmente sovrapposti nel tempo.

• Per facilitare la risoluzione delle contese, sono previste due modalità di accesso alla risorsa.

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Multiplazione dinamica: modalità di accesso (3/4)

Multiplazione dinamica: modalità di accesso (3/4)

• Nella prima di queste, ogni comunicazione, senza alcun altro vincolo rispetto alle altre comunicazioni interessate, presenta la sua richiesta di accesso quando si manifesta un suo intervallo di attività; se la richiesta può essere accolta la comunicazione accede al canale; se non lo può dovrà presentare una richiesta successiva.

• Questa modalità di accesso è detta a domanda.

• Nella prima di queste, ogni comunicazione, senza alcun altro vincolo rispetto alle altre comunicazioni interessate, presenta la sua richiesta di accesso quando si manifesta un suo intervallo di attività; se la richiesta può essere accolta la comunicazione accede al canale; se non lo può dovrà presentare una richiesta successiva.

• Questa modalità di accesso è detta a domanda.

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Multiplazione dinamica: modalità di accesso (4/4)

Multiplazione dinamica: modalità di accesso (4/4)

• La seconda modalità è detta a prenotazione e prevede che ogni comunicazione interessata prenoti un accesso all’inizio della sua evoluzione e si comporti come nella modalità a domanda solo quando riceve un’accettazione della sua prenota-zione.

• Il vantaggio rispetto alla modalità a domanda risiede nel restringimento del numero di comunica-zioni abilitate all’accesso.

• La seconda modalità è detta a prenotazione e prevede che ogni comunicazione interessata prenoti un accesso all’inizio della sua evoluzione e si comporti come nella modalità a domanda solo quando riceve un’accettazione della sua prenota-zione.

• Il vantaggio rispetto alla modalità a domanda risiede nel restringimento del numero di comunica-zioni abilitate all’accesso.

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Multiplazione dinamica: accettazione (1/2)

Multiplazione dinamica: accettazione (1/2)

• L’accettazione è il criterio che consente di accettare o meno una nuova prenotazione di accesso a una multiplazione dinamica da parte di una comunicazione che ne fa richiesta.

• Il criterio di accettazione si basa su dati forniti da ogni comunicazione richiedente e su una loro elaborazione effettuata dagli organi preposti alla decisione.

• L’accettazione è il criterio che consente di accettare o meno una nuova prenotazione di accesso a una multiplazione dinamica da parte di una comunicazione che ne fa richiesta.

• Il criterio di accettazione si basa su dati forniti da ogni comunicazione richiedente e su una loro elaborazione effettuata dagli organi preposti alla decisione.

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63Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Multiplazione dinamica: accettazione (2/2)

Multiplazione dinamica: accettazione (2/2)

• Tra i criteri di accettazione di accesso, se ne possono ipotizzare di due tipi principali:

– l’assegnazione a domanda media;– l’assegnazione a domanda di picco.

che sono applicabili con riferimento a due ipotesi riguardanti la modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione: modalità puramente a ritardomodalità puramente a perdita.

• È anche considerabile una modalità a ritardo con perdita.

• Tra i criteri di accettazione di accesso, se ne possono ipotizzare di due tipi principali:

– l’assegnazione a domanda media;– l’assegnazione a domanda di picco.

che sono applicabili con riferimento a due ipotesi riguardanti la modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione: modalità puramente a ritardomodalità puramente a perdita.

• È anche considerabile una modalità a ritardo con perdita.

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Multiplazione dinamica: prestazioni (1/3)

Multiplazione dinamica: prestazioni (1/3)

• Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a ritardo: – il grado di trasparenza temporale subisce un

peggioramento, in quanto il tempo di sosta nel buffer di multiplazione è una quantità variabile aleatoriamente;

– il grado di integrità informativa non subisce variazioni legate all’operazione di multiplazione.

• Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a ritardo: – il grado di trasparenza temporale subisce un

peggioramento, in quanto il tempo di sosta nel buffer di multiplazione è una quantità variabile aleatoriamente;

– il grado di integrità informativa non subisce variazioni legate all’operazione di multiplazione.

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Multiplazione dinamica: prestazioni (2/3)

Multiplazione dinamica: prestazioni (2/3)

• Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a perdita: – il grado di trasparenza temporale non subisce

deterioramenti;– il grado di integrità informativa subisce un

peggioramento, in quanto si scartano le UI che incontrano congestione.

• Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a perdita: – il grado di trasparenza temporale non subisce

deterioramenti;– il grado di integrità informativa subisce un

peggioramento, in quanto si scartano le UI che incontrano congestione.

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Multiplazione dinamica: prestazioni (3/3)

Multiplazione dinamica: prestazioni (3/3)

• Indipendentemente dalle modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione, il grado di flessibilità di accesso è il massimo possibile, dato che la capacità di trasferimento del canale multiplato è utilizzata, di volta in volta, secondo le necessità delle sorgenti tributarie.

• Indipendentemente dalle modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione, il grado di flessibilità di accesso è il massimo possibile, dato che la capacità di trasferimento del canale multiplato è utilizzata, di volta in volta, secondo le necessità delle sorgenti tributarie.

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La commutazione (1/2)La commutazione (1/2)

• Per un nodo della rete logica, la commutazione definisce il modo secondo cui un qualunque ingresso del nodo (ramo di ingresso) viene associato logicamente con una qualunque uscita (ramo di uscita).

• Per un nodo della rete logica, la commutazione definisce il modo secondo cui un qualunque ingresso del nodo (ramo di ingresso) viene associato logicamente con una qualunque uscita (ramo di uscita).

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La commutazione (2/2)La commutazione (2/2)

• Lo scopo è attuare uno scambio, tra ingresso e uscita del nodo, operato sul flusso di informazione che perviene al nodo nell’ambito dell’espletamento di un servizio di rete.

• La definizione riguarda comunicazioni punto-punto, ma può essere generalizzata al caso di comunicazioni multipunto.

• Lo scopo è attuare uno scambio, tra ingresso e uscita del nodo, operato sul flusso di informazione che perviene al nodo nell’ambito dell’espletamento di un servizio di rete.

• La definizione riguarda comunicazioni punto-punto, ma può essere generalizzata al caso di comunicazioni multipunto.

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Funzioni componenti (1/2)Funzioni componenti (1/2)

• Una commutazione è attuata per mezzo delle funzioni di

– instradamento

–attraversamento.

• Una commutazione è attuata per mezzo delle funzioni di

– instradamento

–attraversamento.

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Funzioni componenti (2/2)Funzioni componenti (2/2)

• In un nodo della rete logica, – l’instradamento è la funzione decisionale, che ha

lo scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrato un segmento informativo che perviene da un ramo d’ingresso;

– l’attraversamento è la funzione attuativa, che ha lo scopo di trasferire, attraverso quel nodo, un segmento informativo da un ramo d’ingresso ad uno di uscita.

• In un nodo della rete logica, – l’instradamento è la funzione decisionale, che ha

lo scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrato un segmento informativo che perviene da un ramo d’ingresso;

– l’attraversamento è la funzione attuativa, che ha lo scopo di trasferire, attraverso quel nodo, un segmento informativo da un ramo d’ingresso ad uno di uscita.

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Attraversamento (1/2)Attraversamento (1/2)

• L’attraversamento di un nodo avviene con due differenti modi :

–modo diretto, in cui

» i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo sono multiplati staticamente;

» il percorso interno ingresso-uscita è temporalmente trasparente.

• L’attraversamento di un nodo avviene con due differenti modi :

–modo diretto, in cui

» i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo sono multiplati staticamente;

» il percorso interno ingresso-uscita è temporalmente trasparente.

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Attraversamento (2/2)Attraversamento (2/2)

–modo ad immagazzinamento e rilancio, in cui

» i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo, strutturati in UI, sono multiplati dinamicamente;

»ogni UI attraversante il nodo viene memo-rizzata prima di essere rilanciata verso l’uscita.

–modo ad immagazzinamento e rilancio, in cui

» i flussi informativi all’ingresso e all’uscita del nodo, strutturati in UI, sono multiplati dinamicamente;

»ogni UI attraversante il nodo viene memo-rizzata prima di essere rilanciata verso l’uscita.

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Immagazzinamento e rilancio (1/2)Immagazzinamento e rilancio (1/2)

• La memorizzazione di ogni UI all’interno del nodo attraversato ha un triplice scopo:consentire il trattamento protocollare della UI, ad

esempio per rivelare la presenza di errori e per individuare l’indirizzo di destinazione della UI;

facilitare la gestione di differenti capacità di trasferimento sui rami entranti nel nodo e da questo uscenti;

risolvere con modalità a ritardo (bufferizzazione) le contese che possono manifestarsi sui rami uscenti dal nodo.

• La memorizzazione di ogni UI all’interno del nodo attraversato ha un triplice scopo:consentire il trattamento protocollare della UI, ad

esempio per rivelare la presenza di errori e per individuare l’indirizzo di destinazione della UI;

facilitare la gestione di differenti capacità di trasferimento sui rami entranti nel nodo e da questo uscenti;

risolvere con modalità a ritardo (bufferizzazione) le contese che possono manifestarsi sui rami uscenti dal nodo.

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Immagazzinamento e rilancio (2/2)Immagazzinamento e rilancio (2/2)

• La memorizzazione che normalmente si effettua per questi scopi è completa e riguarda quindi l’intera UI.

• Tuttavia, se il trattamento protocollare riguarda la sola intestazione (ad es. per la lettura dell’indirizzo di destinazione) e quando non sussiste contesa in uscita, si può limitare la memorizzazione alla sola intestazione della UI; ciò riduce ovviamente il ritardo di attraversamento del nodo.

• La memorizzazione che normalmente si effettua per questi scopi è completa e riguarda quindi l’intera UI.

• Tuttavia, se il trattamento protocollare riguarda la sola intestazione (ad es. per la lettura dell’indirizzo di destinazione) e quando non sussiste contesa in uscita, si può limitare la memorizzazione alla sola intestazione della UI; ciò riduce ovviamente il ritardo di attraversamento del nodo.

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Relazioni tra le parti Relazioni tra le parti

• Un servizio di rete può essere– con connessione;– senza connessione.

• Nel primo caso, si possono avere due alternative:

• Un servizio di rete può essere– con connessione;– senza connessione.

• Nel primo caso, si possono avere due alternative:

MODO DI SERVIZIO TIPO DI CONNESSIONE

Con connessione fisica o virtuale

commutata

semi-permanente

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Principi di commutazione Principi di commutazione

SERVIZIO DI RETE

ASSEGNAZIONE DELLE RISORSE

MODO DI ATTRAVERSAMENTO MULTIPLAZIONE

tecnica a circuito

tecnica a pacchetto con

connessione

tecnica a pacchetto senza

connessione

diretto

a immagazzinamento

e rilancio

a immagazzinamento

e rilancio

statica

dinamica

dinamica

con connessione

fisica

con connessione

virtuale

senza connessione

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77Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Modo di trasferimento a circuito Modo di trasferimento a circuito

• Servizio di rete:– con connessione fisica

• Multiplazione:– statica

• Commutazione:– attraversamento nel modo diretto

• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 1.

• Servizio di rete:– con connessione fisica

• Multiplazione:– statica

• Commutazione:– attraversamento nel modo diretto

• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 1.

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78Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Modo di trasferimento a pacchetto Modo di trasferimento a pacchetto

• Servizio di rete:– con connessione virtuale o senza connessione

• Multiplazione:– dinamica

• Commutazione:– attraversamento nella modalità ad immagazzina-

mento e rilancio

• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 3.

• Servizio di rete:– con connessione virtuale o senza connessione

• Multiplazione:– dinamica

• Commutazione:– attraversamento nella modalità ad immagazzina-

mento e rilancio

• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 3.

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III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III.3 Ritardi nel trasferimento a pacchettoIII.3 Ritardi nel trasferimento a pacchetto

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Quadro di riferimento (1/2)Quadro di riferimento (1/2)

• Vengono svolte alcune considerazioni sul ritardo di trasferimento D che deve subire un flusso informativo nel suo transito attraverso una rete operante con modo di trasferimento a pacchetto.

• Distinguiamo i due casi di– flusso intermittente – flusso continuo

e supponiamo che il percorso di rete seguito dai due tipi di flussi sia descritto da un modello geometrico includente rami e nodi tra una sorgente e un collettore.

• Vengono svolte alcune considerazioni sul ritardo di trasferimento D che deve subire un flusso informativo nel suo transito attraverso una rete operante con modo di trasferimento a pacchetto.

• Distinguiamo i due casi di– flusso intermittente – flusso continuo

e supponiamo che il percorso di rete seguito dai due tipi di flussi sia descritto da un modello geometrico includente rami e nodi tra una sorgente e un collettore.

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81Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Quadro di riferimento (2/2)Quadro di riferimento (2/2)

• Indichiamo con

Q il numero dei rami componenti il percorso;Ci la capacità di trasferimento del ramo i-esimo ( i =

1,2…Q );Δi il ritardo di propagazione sul ramo i-esimo (i =

1,2..Q ).

• Indichiamo con

Q il numero dei rami componenti il percorso;Ci la capacità di trasferimento del ramo i-esimo ( i =

1,2…Q );Δi il ritardo di propagazione sul ramo i-esimo (i =

1,2..Q ).

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Caso di flusso intermittente (1/4)Caso di flusso intermittente (1/4)

• Facciamo riferimento ad un generico messaggio che compone il flusso considerato e indichiamo con M la sua lunghezza in bit, che supponiamo essere una quantità aleatoria.

• Tale messaggio è segmentato in pacchetti, in ognuno dei quali è presente una intestazione di lunghezza costante uguale ad H bit.

• La lunghezza del testo di tutti i pacchetti è supposta costante e uguale a L bit,salvo nell’ultimo pacchetto ove il testo è costituito dallo sfrido della segmentazione ed ha quindi una lunghezza in generale inferiore ad L.

• Facciamo riferimento ad un generico messaggio che compone il flusso considerato e indichiamo con M la sua lunghezza in bit, che supponiamo essere una quantità aleatoria.

• Tale messaggio è segmentato in pacchetti, in ognuno dei quali è presente una intestazione di lunghezza costante uguale ad H bit.

• La lunghezza del testo di tutti i pacchetti è supposta costante e uguale a L bit,salvo nell’ultimo pacchetto ove il testo è costituito dallo sfrido della segmentazione ed ha quindi una lunghezza in generale inferiore ad L.

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Caso di flusso intermittente (2/4)Caso di flusso intermittente (2/4)

• In accordo all’attraversamento dei nodi con modalità ad immagazzinamento e rilancio, il trasferimento del messaggio avviene attraverso una successione di salti che consentono al messaggio di passare da un nodo a quello successivo e dall’origine alla destinazione.

• In accordo all’attraversamento dei nodi con modalità ad immagazzinamento e rilancio, il trasferimento del messaggio avviene attraverso una successione di salti che consentono al messaggio di passare da un nodo a quello successivo e dall’origine alla destinazione.

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Caso di flusso intermittente (3/4)Caso di flusso intermittente (3/4)

• Conseguentemente, il ritardo D dipende da:– le capacità di trasferimento dei rami attraversati dal

percorso di rete;– i ritardi di propagazione su questi rami;– le lunghezze (in cifre binarie) del messaggio e delle

parti in cui il messaggio viene segmentato;– il numero di salti intermedi;– il ritardo di accodamento e quello di elaborazione in

ogni nodo coinvolto nel trasferimento.

• Conseguentemente, il ritardo D dipende da:– le capacità di trasferimento dei rami attraversati dal

percorso di rete;– i ritardi di propagazione su questi rami;– le lunghezze (in cifre binarie) del messaggio e delle

parti in cui il messaggio viene segmentato;– il numero di salti intermedi;– il ritardo di accodamento e quello di elaborazione in

ogni nodo coinvolto nel trasferimento.

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85Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso intermittente (4/4)Caso di flusso intermittente (4/4)

• Esaminiamo come questi vari contributi si combinano per determinare il ritardo D.

• Il ritardo di propagazione complessivo tra origine e destinazione, a parità della velocità di propagazione sui mezzi trasmissivi utilizzati sui rami, dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete.

• I ritardi di accodamento/elaborazione nei nodi coinvolti dipendono dal carico di lavoro che interessa i rami e i nodi componenti il percorso di rete.

• Infine i tempi di trasmissione sui rami attraversati forniscono un contributo a D che è determinato da due fattori: l’effetto pipelining e quello overhead.

• Esaminiamo come questi vari contributi si combinano per determinare il ritardo D.

• Il ritardo di propagazione complessivo tra origine e destinazione, a parità della velocità di propagazione sui mezzi trasmissivi utilizzati sui rami, dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete.

• I ritardi di accodamento/elaborazione nei nodi coinvolti dipendono dal carico di lavoro che interessa i rami e i nodi componenti il percorso di rete.

• Infine i tempi di trasmissione sui rami attraversati forniscono un contributo a D che è determinato da due fattori: l’effetto pipelining e quello overhead.

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Effetto pipelining (1/4)Effetto pipelining (1/4)

• Per valutare l’incidenza del primo di questi effetti, sup-poniamo che ogni nodo operi in modo che un pacchetto sia completamente memorizzato prima di essere rilanciato verso il nodo successivo lungo il percorso di rete.

• Allora è immediato convincersi che il contributo dei tempi di trasmissione può essere ridotto segmentando il messaggio in pacchetti più corti.

• Per valutare l’incidenza del primo di questi effetti, sup-poniamo che ogni nodo operi in modo che un pacchetto sia completamente memorizzato prima di essere rilanciato verso il nodo successivo lungo il percorso di rete.

• Allora è immediato convincersi che il contributo dei tempi di trasmissione può essere ridotto segmentando il messaggio in pacchetti più corti.

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87Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Effetto pipelining (2/4)Effetto pipelining (2/4)

• Ad esempio, consideriamo il caso di un percorso di rete a due salti come nel diagramma tempo-spazio mostrato in Figura 5.

• Se il messaggio non è segmentato, questo contributo è uguale a 2 volte il tempo di trasmissione dell’intero mes-saggio, dato che questo, una volta effettuato il primo salto, può essere riemesso solo dopo essere stato completamente memorizzato.

• Se invece il messaggio è segmentato in due pacchetti e se si trascura l’aggiunta dei bit di intestazione, il contributo è uguale a 1,5 volte il tempo di trasmissione dell’intero messaggio.

• Ad esempio, consideriamo il caso di un percorso di rete a due salti come nel diagramma tempo-spazio mostrato in Figura 5.

• Se il messaggio non è segmentato, questo contributo è uguale a 2 volte il tempo di trasmissione dell’intero mes-saggio, dato che questo, una volta effettuato il primo salto, può essere riemesso solo dopo essere stato completamente memorizzato.

• Se invece il messaggio è segmentato in due pacchetti e se si trascura l’aggiunta dei bit di intestazione, il contributo è uguale a 1,5 volte il tempo di trasmissione dell’intero messaggio.

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88Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Effetto pipelining (3/4)Effetto pipelining (3/4)

Spazio

CPHM

D

1

2

31

2

3

ΔCHL

Te

mp

o

Origine Destin.1 2 3

Figura 5 (Q = 2 ; P = 3)

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Effetto pipelining (4/4)Effetto pipelining (4/4)

• Questa riduzione è legata al fatto che il secondo nodo può rilanciare il primo pacchetto non appena ne ha completata la memorizzazione e mentre sta ancora completando la memorizzazione del secondo pacchetto.

• Questo parallelismo tra le emissioni successive su rami consecutivi di un percorso di rete è reso possibile dalla segmentazione del messaggio; si tratta dell’effetto pipelining.

• Quanto ora detto potrebbe indurre alla conclusione che convenga incrementare la segmentazione e quindi operare con pacchetti più corti a parità di lunghezza del messaggio.

• Questa riduzione è legata al fatto che il secondo nodo può rilanciare il primo pacchetto non appena ne ha completata la memorizzazione e mentre sta ancora completando la memorizzazione del secondo pacchetto.

• Questo parallelismo tra le emissioni successive su rami consecutivi di un percorso di rete è reso possibile dalla segmentazione del messaggio; si tratta dell’effetto pipelining.

• Quanto ora detto potrebbe indurre alla conclusione che convenga incrementare la segmentazione e quindi operare con pacchetti più corti a parità di lunghezza del messaggio.

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90Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Effetto overhead (1/3)Effetto overhead (1/3)

• Aumentando però il numero di pacchetti in cui viene segmentato il messaggio, aumenta anche il numero di bit di extra-informazione, da aggiungere come intestazione al testo di ogni pacchetto.

• Ad esempio, se si segmenta il messaggio in P pacchetti, allora il numero totale di cifre binarie da trasferire aumenta da M a M+PH.

• Questo incremento, costituente l’effetto overhead, com-porta un corrispondente aumento del contributo legato al tempo di trasmissione.

• Aumentando però il numero di pacchetti in cui viene segmentato il messaggio, aumenta anche il numero di bit di extra-informazione, da aggiungere come intestazione al testo di ogni pacchetto.

• Ad esempio, se si segmenta il messaggio in P pacchetti, allora il numero totale di cifre binarie da trasferire aumenta da M a M+PH.

• Questo incremento, costituente l’effetto overhead, com-porta un corrispondente aumento del contributo legato al tempo di trasmissione.

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Effetto overhead (2/3)Effetto overhead (2/3)

• D’altra parte il numero P di pacchetti risultanti dalla segmentazione è uguale a

• Di questi pacchetti i primi P - 1 hanno un testo che è costituito da L bit, mentre il testo del pacchetto finale ha lunghezza compresa tra 1 e L. Il numero totale B di cifre binarie dopo la formazione dei pacchetti con le loro intestazioni è quindi dato da

• Dalle espressioni di B e di P si può valutare come variano l’efficienza di trasferimento e il carico di elaborazione in funzione della lunghezza L.

• D’altra parte il numero P di pacchetti risultanti dalla segmentazione è uguale a

• Di questi pacchetti i primi P - 1 hanno un testo che è costituito da L bit, mentre il testo del pacchetto finale ha lunghezza compresa tra 1 e L. Il numero totale B di cifre binarie dopo la formazione dei pacchetti con le loro intestazioni è quindi dato da

• Dalle espressioni di B e di P si può valutare come variano l’efficienza di trasferimento e il carico di elaborazione in funzione della lunghezza L.

.M

B M HL

.M

PL

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92Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Effetto overhead (3/3)Effetto overhead (3/3)

• Se M tende all’infinito, la inefficienza di trasferimento (complemento a 1 dell’efficienza) è uguale a H/(H + L) e quindi aumenta al diminuire di L; al decrescere di L a parità di M, diminuisce allora l’efficienza di trasferimento.

• D’altra parte il carico di elaborazione aumenta al crescere del numero P di pacchetti per un fissato M; ma P aumenta se si diminuisce L; quindi al decrescere di L a parità di M aumenta il carico di elaborazione.

• In sintesi l’efficienza di trasferimento e il carico di elaborazione consigliano di operare con elevati valori di L.

• Se M tende all’infinito, la inefficienza di trasferimento (complemento a 1 dell’efficienza) è uguale a H/(H + L) e quindi aumenta al diminuire di L; al decrescere di L a parità di M, diminuisce allora l’efficienza di trasferimento.

• D’altra parte il carico di elaborazione aumenta al crescere del numero P di pacchetti per un fissato M; ma P aumenta se si diminuisce L; quindi al decrescere di L a parità di M aumenta il carico di elaborazione.

• In sintesi l’efficienza di trasferimento e il carico di elaborazione consigliano di operare con elevati valori di L.

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93Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Ritardo di trasferimento (1/6)Ritardo di trasferimento (1/6)

• Per il calcolo del ritardo D, – indichiamo con C e Δ i valori posti separatamente

uguali per le capacità e i ritardi di propagazione dei

rami del percorso di rete;– assumiamo che, come d’uso, l’attraversamento di

ogni nodo avvenga con una memorizzazione completa dei pacchetti prima del loro rilancio;

• Per il calcolo del ritardo D, – indichiamo con C e Δ i valori posti separatamente

uguali per le capacità e i ritardi di propagazione dei

rami del percorso di rete;– assumiamo che, come d’uso, l’attraversamento di

ogni nodo avvenga con una memorizzazione completa dei pacchetti prima del loro rilancio;

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94Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Ritardo di trasferimento (2/6)Ritardo di trasferimento (2/6)

– supponiamo che» la rete sia debolmente caricata in modo che possa

essere trascurato il ritardo di attraversa-mento/elaborazione dei nodi appartenenti al percorso di rete;

» siano trascurabili gli eventi di errore su ogni ramo;

» risulti M L.

– supponiamo che» la rete sia debolmente caricata in modo che possa

essere trascurato il ritardo di attraversa-mento/elaborazione dei nodi appartenenti al percorso di rete;

» siano trascurabili gli eventi di errore su ogni ramo;

» risulti M L.

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Ritardo di trasferimento (3/6)Ritardo di trasferimento (3/6)

• In base a queste posizioni e a queste ipotesi, il ritardo di trasferimento D della stringa lunga M bit nel caso in cui questa sia trasferita con modo a pacchetto è, come si deduce anche dalla Figura 5, dato da

• È significativo commentare gli addendi al secondo

membro di questa relazione.

• In base a queste posizioni e a queste ipotesi, il ritardo di trasferimento D della stringa lunga M bit nel caso in cui questa sia trasferita con modo a pacchetto è, come si deduce anche dalla Figura 5, dato da

• È significativo commentare gli addendi al secondo

membro di questa relazione.

11 . 6

L H MD Q Q M H

C C L

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96Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Ritardo di trasferimento (4/6)Ritardo di trasferimento (4/6)

• Il primo addendo è il contributo dei ritardi di propagazione sui Q rami attraversati dal percorso di rete.

• Il secondo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione del primo pacchetto (comprensivo della sua intestazione) conteggiato sui primi Q – 1 rami del percorso di rete e valutato tenendo conto che, per ipotesi, ogni pacchetto (e quindi anche il primo) viene completamente memorizzato in ogni nodo prima di essere rilanciato in avanti.

• Il primo addendo è il contributo dei ritardi di propagazione sui Q rami attraversati dal percorso di rete.

• Il secondo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione del primo pacchetto (comprensivo della sua intestazione) conteggiato sui primi Q – 1 rami del percorso di rete e valutato tenendo conto che, per ipotesi, ogni pacchetto (e quindi anche il primo) viene completamente memorizzato in ogni nodo prima di essere rilanciato in avanti.

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97Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Ritardo di trasferimento (5/6)Ritardo di trasferimento (5/6)

• Il terzo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione, sull’ultimo ramo del percorso di rete, dell’intero insieme di cifre binarie risultante dopo la segmentazione e l’aggiunta dell’intestazione a ogni pacchetto; tale aggiunta comporta che la lunghezza M venga incrementata da M a M + PH.

• Inoltre, per effetto del terzo addendo e dato che M, per ipotesi è una quantità aleatoria, tale è anche il ritardo D.

• Il terzo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione, sull’ultimo ramo del percorso di rete, dell’intero insieme di cifre binarie risultante dopo la segmentazione e l’aggiunta dell’intestazione a ogni pacchetto; tale aggiunta comporta che la lunghezza M venga incrementata da M a M + PH.

• Inoltre, per effetto del terzo addendo e dato che M, per ipotesi è una quantità aleatoria, tale è anche il ritardo D.

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98Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Ritardo di trasferimento (6/6)Ritardo di trasferimento (6/6)

• A parte il ritardo di propagazione che dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete, il ritardo D è quindi determinato dal secondo e dal terzo addendo della (6): a parità di H, Q e C, il secondo addendo cresce, con legge lineare, al crescere di L, mentre il terzo addendo decresce, con legge iperbolica, al crescere di L.

• Ogni realizzazione del ritardo D presenta quindi un minimo quando, a parità di H, Q e C, si fa variare L.

• A parte il ritardo di propagazione che dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete, il ritardo D è quindi determinato dal secondo e dal terzo addendo della (6): a parità di H, Q e C, il secondo addendo cresce, con legge lineare, al crescere di L, mentre il terzo addendo decresce, con legge iperbolica, al crescere di L.

• Ogni realizzazione del ritardo D presenta quindi un minimo quando, a parità di H, Q e C, si fa variare L.

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Pacchetto “ottimo” (1/2)Pacchetto “ottimo” (1/2)

• Determiniamo il valore Lopt per il quale risulta minimo il

valore atteso del prodotto CD che rappresenta il valore del ritardo D normalizzato rispetto al tempo di trasmissione di un bit.

• Facendo l’approssimazione

che è ragionevole se la distribuzione di M è uniforme su intervalli di L bit, si ottiene

• Determiniamo il valore Lopt per il quale risulta minimo il

valore atteso del prodotto CD che rappresenta il valore del ritardo D normalizzato rispetto al tempo di trasmissione di un bit.

• Facendo l’approssimazione

che è ragionevole se la distribuzione di M è uniforme su intervalli di L bit, si ottiene

1

2

M ME E

L L

1 1 .2

H HE CD C Q L H Q E M

L

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100Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Pacchetto “ottimo” (2/2)Pacchetto “ottimo” (2/2)

• Da questa espressione, per differenziazione rispetto ad L, si ottiene

ed uguagliando a 0, risulta infine

• Conseguentemente, quando H cresce, aumenta anche Lopt .

Quando invece cresce la lunghezza del percorso (rappresentata dal numero Q di rami), si ha una diminuzione di Lopt. Quando infine

aumenta la lunghezza media del messaggio, cresce anche Lopt .

• Da questa espressione, per differenziazione rispetto ad L, si ottiene

ed uguagliando a 0, risulta infine

• Conseguentemente, quando H cresce, aumenta anche Lopt .

Quando invece cresce la lunghezza del percorso (rappresentata dal numero Q di rami), si ha una diminuzione di Lopt. Quando infine

aumenta la lunghezza media del messaggio, cresce anche Lopt .

opt . 71

H E ML

Q

2

d E1 E

d

DC HQ M

L L

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101Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Diagrammi tempo-spazio (1/3)Diagrammi tempo-spazio (1/3)

• Sempre nell’ipotesi di Figura 5 corrispondente ad un percorso di rete formato da due rami, per generalizzare i risultati precedenti al caso di ritardi di propagazione Δ1 e Δ2

differenti (Δ1 < Δ2 ) e di capacità di trasferimento C1 e C2 anch’esse differenti, nella Figura 6 si mostra il diagramma tempo- spazio quando C1 > C2 .

• Invece la Figura 7 è il diagramma tempo- spazio quando C1< C2 .

• In entrambi i casi N è il numero di pacchetti risultanti dalla segmentazione del messaggio e F è la lunghezza di ogni pacchetto comprensiva della relativa intestazione.

• Sempre nell’ipotesi di Figura 5 corrispondente ad un percorso di rete formato da due rami, per generalizzare i risultati precedenti al caso di ritardi di propagazione Δ1 e Δ2

differenti (Δ1 < Δ2 ) e di capacità di trasferimento C1 e C2 anch’esse differenti, nella Figura 6 si mostra il diagramma tempo- spazio quando C1 > C2 .

• Invece la Figura 7 è il diagramma tempo- spazio quando C1< C2 .

• In entrambi i casi N è il numero di pacchetti risultanti dalla segmentazione del messaggio e F è la lunghezza di ogni pacchetto comprensiva della relativa intestazione.

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102Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Diagrammi tempo-spazio (2/3)Diagrammi tempo-spazio (2/3)

Figura 6: caso C1>C2 Figura 6: caso C1>C2

N •F/C2

11

2

F/C1

D1 2

1 2

F FD N

C C

1 32

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103Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Diagrammi tempo-spazio (3/3)Diagrammi tempo-spazio (3/3)

Figura 7: caso C1< C2Figura 7: caso C1< C2

1

2

F/C1

(N-1) • F/C1+ F/C2

D1 21 2

F FD N

C C

1 2 3

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104Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (1/6)Caso di flusso continuo (1/6)

• Con riferimento al caso di flusso continuo, determiniamo il ritardo di trasferimento D che lo riguarda e cioè l’intervallo di tempo tra l’istante in cui un dato bit entra nella rete e l’istante in cui lo stesso bit ne esce.

• Si assume che il flusso in esame sia emesso da una sorgente operante con un ritmo costante uguale a R.

• Il ritardo D dipende dagli stessi fattori considerati nel caso di flusso intermittente, ma con l’aggiunta di una nuova componente di ritardo rappresentata dal ritardo di pacchettizzazione: questo è definito dal tempo necessario per riempire un pacchetto.

• Con riferimento al caso di flusso continuo, determiniamo il ritardo di trasferimento D che lo riguarda e cioè l’intervallo di tempo tra l’istante in cui un dato bit entra nella rete e l’istante in cui lo stesso bit ne esce.

• Si assume che il flusso in esame sia emesso da una sorgente operante con un ritmo costante uguale a R.

• Il ritardo D dipende dagli stessi fattori considerati nel caso di flusso intermittente, ma con l’aggiunta di una nuova componente di ritardo rappresentata dal ritardo di pacchettizzazione: questo è definito dal tempo necessario per riempire un pacchetto.

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105Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (2/6)Caso di flusso continuo (2/6)

Supponiamo che – il ritardo di propagazione sui rami del percorso sia

trascurabile;– Il testo dei pacchetti sia di lunghezza costante e

uguale a L, in modo che la lunghezza di ogni pacchetto sia costante e uguale a L + H;

– la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversamento dei nodi appartenenti al percorso di rete;

– sia inoltre trascurabile il ritardo di processamento nei nodi.

Supponiamo che – il ritardo di propagazione sui rami del percorso sia

trascurabile;– Il testo dei pacchetti sia di lunghezza costante e

uguale a L, in modo che la lunghezza di ogni pacchetto sia costante e uguale a L + H;

– la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversamento dei nodi appartenenti al percorso di rete;

– sia inoltre trascurabile il ritardo di processamento nei nodi.

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106Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (3/6)Caso di flusso continuo (3/6)

• Ipotizziamo infine che– ogni pacchetto sia completamente memorizzato nei

nodi attraversati prima di essere rilanciato verso il nodo successivo;

– per ogni ramo appartenente al percorso di rete, risulti

cioè i pacchetti siano trasferiti con intervallo temporale imposto dal ritardo di pacchettizzazione e subiscano su ogni ramo un ritardo di trasmissione, che è sempre non superiore a quello di pacchet-tizzazione.

• Ipotizziamo infine che– ogni pacchetto sia completamente memorizzato nei

nodi attraversati prima di essere rilanciato verso il nodo successivo;

– per ogni ramo appartenente al percorso di rete, risulti

cioè i pacchetti siano trasferiti con intervallo temporale imposto dal ritardo di pacchettizzazione e subiscano su ogni ramo un ritardo di trasmissione, che è sempre non superiore a quello di pacchet-tizzazione.

;i

L H L

C R

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107Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (4/6) Caso di flusso continuo (4/6)

• Con queste ipotesi, si ha allora

ove il primo addendo è il ritardo di pacchettiz-zazione, mentre il secondo è il tempo di trasmissione di un pacchetto sull’insieme dei vari rami che costituiscono il percorso del flusso informativo.

• Con queste ipotesi, si ha allora

ove il primo addendo è il ritardo di pacchettiz-zazione, mentre il secondo è il tempo di trasmissione di un pacchetto sull’insieme dei vari rami che costituiscono il percorso del flusso informativo.

1 8i

i

LD L H ,

R C

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108Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (5/6)Caso di flusso continuo (5/6)

• Si vede che:D diminuisce quando L diminuisce, finché per uno o

più rami risulti

questa condizione fornisce il minimo valore di D.

• Si vede che:D diminuisce quando L diminuisce, finché per uno o

più rami risulti

questa condizione fornisce il minimo valore di D.

;i

L H L

C R

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109Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Caso di flusso continuo (6/6)Caso di flusso continuo (6/6)

diminuendo ulteriormente L, il ritardo di trasferi-mento diventa infinito, in quanto si ha accumulo indefinito di pacchetti sul ramo per cui

all’aumentare della capacità di trasferimento Ci, l’addendo dominante nell’espressione di D è L/R, termine che non è influenzato dalla presenza di altro traffico.

diminuendo ulteriormente L, il ritardo di trasferi-mento diventa infinito, in quanto si ha accumulo indefinito di pacchetti sul ramo per cui

all’aumentare della capacità di trasferimento Ci, l’addendo dominante nell’espressione di D è L/R, termine che non è influenzato dalla presenza di altro traffico.

;i

L L H

R C

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110Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III. SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO

III.4: Interconnessione di sotto-retiIII.4: Interconnessione di sotto-reti

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111Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Interconnessione di sotto-reti

SINTSotto-rete 1 Sotto-rete 2

Interfaccia fisica

Verso un’altra sotto-rete

Figura 8

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112Aldo Roveri, “Retematica” Univ. di Roma “La Sapienza” - a.a. 2008-2009

Architettura di una inter-rete

Host H1 Host H2

Mezzo trasmissivo 1

Strati applicativi

S 4

S 3.1

S 2.1

S 1.1

S 4

S 3.2

S 2.2

S 1.2

P4

P 3.1

P 2.1

P 1.1

P 3.2

P 2.2

P 1.2

SINT

S 3.1

S 2.1

S 1.1

S 3.2

S 2.2

S 1.2

Ordine di trattamento di IS

Strati applicativi

Mezzo trasmissivo 2

sotto-rete 1 sotto-rete 2

Figura 9