Modalità di commutazione dell'informazione

Nelle grande reti come internet,ci sono più sotto reti che sono connesse fra di loro con degli switch (apparecchiatura di rete capace di gestire la comunicazione tra qualsiasi due nodi terminali). Queste reti si chiamano reti a commutazione.

In questo articolo analizzeremo 3 modalità di commutazione:circuito,pacchetto e messaggio.

1 Commutazione a pacchetto

Funzionamento:

Per comunicare un terminale deve chiedere una connessione.

Gli switch della rete riservano dei canali di comunicazione creando cosi un circuito. Il terminale sorgente manda i dati che usufruiranno il circuito creato appositamente. Dopo di che si chiude la comunicazione alla fine del trasferimento cosi i canali riservati in precedenza sono liberati.

Struttura:

Nella commutazione a pacchetto ci sono 3 fasi:

-setup Fase in cui si ricerca il percorso migliore fra sorgente A e destinazione B (End-to-End)

-Utilizzo Fase durante la quale il messaggio è mandato da A a B. Il collegamento è mantenuto e controllato

-Reset o Fine Utilizzo è la fase in cui il collegamento viene chiuso.

I diversi ritardi sono creati dal tempo di setup e di chiusura più il tempo dell'attesa dell'arrivo dei dati.

Questa modalità è usata quando la richiesta di connessione è frequente e la fase di utilizzo dura di più rispetto alle altre.

Lo svantaggio è che non c'è nessun punto di salvataggio nei nodi intermedi.

Applicazione

La rete telefonica nello strato fisico usa la commutazione a circuito. Basta pensare alla modalità di comunicazione. L'utente A chiama (setup) quando i due utenti sono collegati

si possono mandare messaggi vocali (Fase utilizzo) e alla fine si riagganciare (Chiusura)

2 Commutazione a Pacchetto

Principio:

In questa modalità i dati sono divisi in pacchetti di informazione che vengono poi mandati attraverso la rete uno alla volta.

Ci sono due implementazioni della commutazione a pacchetto : circuito virtuale e datagram

1. Commutazione a Datagram

I pacchetti non devo seguire un percorso fisso. Non c'è bisogno di richiedere la connessione. Non c'è prenotazione dei canali di comunicazione che invece vengono allocate dinamicamente. I pacchetti possono arrivare fuori sequenza. Possibilità di lavoro in parallelo cioè un terminale può mandare dati ricevendone altri contemporaneamente il che fa risparmiare un bel po di tempo.

Esempio di una rete che usa questa modalità di commutazione è internet che la implementa nello strato di rete.

2. Commutazione a circuito virtuale

Questa modalità è una via di mezzo fra la commutazione a circuito e quella a datagram.

Come nella commutazione a datagram ,i dati sono suddivisi in pacchetti.

Come nella commutazione a circuito ,ci sono tre fasi setup,utilizzo e fine utilizzo e quindi i pacchetti seguono un percorso fisso. Non c'è il problema dell'ordinazione dei pacchetti all'arrivo.

Per i canali di comunicazione possono essere :

- prenotati come nella commutazione a circuito.

- allocati dinamicamente come nella commutazione a datagram.

Il circuito è detto virtuale perché i suoi rami e collegamenti sono condivisi da altri flussi.

3 Commutazione a Messaggio

In questa modalità il messaggio è inviato interamente su base LINK-to-LINK senza fase di instaurazione e chiusura di connessione.

Si usa questa modalità quando la richiesta di connessione non è frequente e i dati da mandare sono limitati.

Essendo nello strato di rete ,c'è la possibilità di ricevere bit errati.

In conclusione si usa una modalità di commutazione nelle reti a commutazione in base ai requisiti della rete.

Riferimenti e Approfondimenti:

Slide del professore Romano Fantacci dell'universita degli studi di Firenze

Copyright immagini : Mc-Graw Hill

Tutto quello che devi sapere sulle reti di telecomunicazioni

Una rete di telecomunicazione è un insieme di nodi che comunicano tra di loro mandandosi messaggi dove per ogni nodo s’intende un insieme di apparecchiature che gioca il ruolo di mittente, destinatario o entrambi. Al secondo del tipo di rete (rete di calcolatori o rete telefonica) un nodo può essere il telefono dell’utente o un calcolatore mentre il canale di comunicazione può essere cavo fisico, fibre ottiche o onde radio. Ci sono più tipologie di reti in base alla loro struttura.

 

Tipologie di reti:

Come tipologie, abbiamo la configurazione a stella e quella a maglia:

Rete a maglia:

Si tratta di una rete, dove ogni nodo è connesso (direttamente) con tutti gli altri nodi della rete tramite un collegamento bidirezionale.

E una rete completamente interconnessa in cui ci può essere comunicazione simultanea visto che c’è un canale individuale per ogni copia di nodi. Si usa questa tipologia di rete quando il numero di nodi è piccolo. Lo svantaggio è il costo di allacciamento che cresce all’aumentare dei nodi nella rete. Per risparmiare si può usare una stella a stella.

 

Rete a stella (Rete a commutazione):

In questa rete ci sono due tipi di nodi:

Il nodo utente che è un nodo terminale che può essere o mittente o destinatario.

Il nodo centrale che ha il compito di mettere in comunicazione due nodi utenti.  E ovvio che la comunicazione garantita non è simultanea per tutti i nodi. Si chiama anche centrale di commutazioni.

Vediamo da più vicino come funzionano le centrali di commutazioni:

 

Centrale di commutazione:

Prima di vedere cosa sono le centrali di commutazione, definiamo cosa intendiamo per commutazione.

Una commutazione è il processo che permette di definire opportunatamente il percorso mittente-destinatario.

I compiti di una centrale di commutazione sono:

-mettere in connessione due nodi utenti

-mantenere la connessione fra due nodi utenti

-abbattere la connessione fra due nodi utenti quando la comunicazione finisce

-fornire servizi aggiuntivi della rete

Ora vediamo la struttura della rete di commutazione:



Come si vede nella figura della struttura a blocco semplificata di una centrale di commutazione, ci sono tre parti principali:

Le terminazioni entranti e uscenti: Sono dispositivi che interfacciano la centrale con la linea esterna (linea utente o linea di un'altra centrale.)

La rete di connessione: si compone di apparecchiature di commutazione che permettono di collegare fisicamente e temporaneamente le linee interne provenendo dalla terminazione di entrata con quelle provenendo dalle terminazioni esterne nell’obiettivo di far comunicare due nodi utenti.

Questa rete può essere a matrice:

Esempio: Matrice (3x12)-3 linee per far comunicare 24 utenti.



Unità di comando e di segnalazione; si tratta di un blocco costituito da un sistema a microprocessore in quanto svolge la funzione di identificare la terminazione d’ingresso a cui è collegato l’utente chiamante, di individuare la terminazione di uscita su cui evadere la richiesta di collegamento, di attivare la matrice per collegare la terminazione d’ingresso con quella d’uscita, disattivare la connessione al termine della telefonata, di ricevere le segnalazioni emesse dagli utenti per l’instradamento delle chiamate.

 

Ora vediamo qualcosa di più interessante: le architetture di una rete di comunicazione; cene sono due principali quella gerarchica e quella non.

 

Rete policentrica ma non gerarchica.

Si è già capito che con i problemi di costi non si può usare nei casi complessi (grande numero di utenti) le centrali di commutazione sono indispensabili. In quest’architettura, si usano due tipologie (a maglia e a stella).

Detto semplicemente ,si tratta di una maglia di reti a stelle.

Esempio con una rete urbana:



Si capisce l’utilità della rete pensando a territori grandi che necessitano più reti urbane.

L’unico limite è il costo e la difficoltà della gestione che cresce con la complessità della rete.

Basta pensare a un intero paese che deve essere coperto dalla rete. Qui si può usare una rete policentrica gerarchica

 

Rete policentrica gerarchica.

Qui abbiamo una struttura a stella fatta di stelle. 2 utenti possono comunicare indipendentemente da dove si trovino. Quindi le centrali locali gestiscono le comunicazioni locali e sono tutte connesse fra di loro per permettere comunicazione fra utenti di diverse località. Pero gestire un gran numero di comunicazione simultaneamente richiede che centrali siano capaci di sopportare il volume di traffico entrante e uscente.

Ora vediamo un esempio di architettura mista usata dalla rete telefonica nazionale.

La rete telefonica nazionale è di tipo gerarchico con tipologia mista stella/maglia. Con questo tipo di struttura il traffico telefonico di aree geografiche, sempre maggiori man mano che aumenta la distanza dei centri che si devono collegare, viene instradato su una stessa via per utilizzare al meglio i collegamenti tra le centrali.

 

Il territorio nazionale è diviso in diverse aree:

aree urbane: che si trovano nei centri urbani:

Settori: insieme di aree urbane ubicate in centri di settore.

Distretto: insieme di settori ubicati in centri di distretto.

Compartimenti: insieme di distretti ubicati in centri di compartimento.

Ecco la struttura globale della rete:



Terminiamo l’articolo parlando della trasmissione di messaggi fra utenti di una rete.

Il metodo usato si chiama multiplexing. In pratica, un Multiplexer viene utilizzato come intermediario tra l’elaboratore centrale e i terminali, con il compito di farli dialogare tra loro. Il collegamento prevede una linea ad alta velocità tra l’elaboratore e il Multiplexer, e linee meno veloci tra il Multiplexer e i vari terminali.

Questo collegamento consente che su una stessa linea possano viaggiare contemporaneamente informazioni provenienti da terminali diversi, utilizzando una tecnica di divisione del tempo chiamata Multiplexing, che opera in maniera molto simile al time sharing (tempo condiviso). Il Multiplexer ha il compito di prelevare da ogni terminale, a intervalli di tempo regolari, i byte che questi inviano e di passarli all’elaboratore, che si occuperà di ricostruire il messaggio e di eseguire le operazioni richieste.

Riferimenti e Approfondimenti

1.Wikipedia: http://it.wikipedia.org/wiki/Rete_per_telecomunicazioni

2.Articoli che trattano di reti di telecomunicazione su internet