Evoluzione delle architetture di rete e dei servizi di ...netlab.uniroma1.it/netgroup/sites/default/files/1_Introduzione... · Accesso a Larga Banda di rete fissa 12 Accesso a Larga

1

Evoluzione delle architetture di rete e dei servizi di telecomunicazionedei servizi di telecomunicazione

P F dParte 1: Fondamenti

Slide adattate da:

DIET DeptTelecomunicazioni (Canale 2) - Prof. Marco Listanti - A.A. 2016/2017

Slide adattate da:J. Kurose, K. Ross: “Reti di calcolatori e Internet (4a edizione)”. Pearson Addison Wesley

Introduzione2

Introduzione

bObiettivi introdurre la terminologia e i concetti di base

Panoramicacos’è Internet ?i concetti di base

Internet come fonte di esempi

cos’è un protocollo ?

host reti di accesso mezzihost, reti di accesso, mezzi trasmissivi

commutazione di circuito e commutaz one d c rcu to ecommutazione di pacchetto

struttura di Internet

prestazioni: ritardi, perdite e throughput


Che cos’è Internet ?3

Che cos è Internet ?

Host = sistema terminale

A li i i di t

Rete mobileISP nazionaleo internazionale

PC

serverApplicazioni di rete

Collegamentirame, fibra ottica, onde

Rete domestica

Portatile

Telefonocellulare rame, f bra ott ca, onde

elettromagnetiche, satellite

Frequenza di trasmissione = ampiezza di banda

ISP distrettualecellulare

P d Router = instrada i pacchetti verso la loro destinazione finale

Rete aziendaleCollegam.cablato

Punti diaccesso


router



Un protocollo definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati fra due o più entità in comunicazione

Rete mobile

ISP nazionaleo internazionalep m

es.: TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet

I “ t d ll ti”Rete domestica

o internazionale

Internet: “rete delle reti”struttura gerarchicaInternet pubblica e intranet

ISP regionale

Internet pubblica e intranet private

Standard InternetRete aziendale

RFC: Request for commentsIETF: Internet Engineering Task Force


Force



Infrastruttura di comunicazioneper applicazioni distribuite

Social networks Web VoIP e-Social networks, Web, VoIP, email, giochi, e-commerce, condivisione di file

Servizi forniti alle applicazioniservizio affidabile dalla sorgente alla destinazioneServizio “best effort” (non affidabile) senza connessione)


Cos’è un protocollo ?6

Cos è un protocollo ?

P lli i P lli diProtocolli umani:“Che ore sono?”“ d d ”

Protocolli di rete:Dispositivi hardware e

ft“Ho una domanda”Presentazioni

software

T tt l’ tti ità di… invio di specifici messaggi

quando il messaggio è

Tutta l’attività di comunicazione in Internet è governata… quando il messaggio è

ricevuto, vengono intraprese specifiche

i i i ifi

Internet è governata dai protocolli

azioni, o si verificano altri eventi


Cos’è un protocollo ?7

Cos è un protocollo ?

Protocollo umano Protocollo di rete

Ciao Richiesta di connessione TCP

Ciao

Sai l’ora?Risposta diconnessione TCPSai l ora?

2:00Get http://www.awl.com/kurose-ross

<fil ><file>tempo


Struttura di rete8

ai confini della reteppli i niapplicazioni

sistemi terminali

reti, dispositivi fisicicollegamenti cablatigwireless

al centro della reteal centro della reterouter interconnessila rete delle reti


la rete delle reti

Ai confini della rete9

Ai confini della rete

sistemi terminali (host)fanno girare programmi applicativi

es.: Web, e-mail, m

situati all’estremità di Internet

architettura client/server’h l h d

peer to peer

L’host client richiede e riceve un servizio da un programma server in esecuzione su un altro terminale

es : browser/server Web ; client/server e- client/serveres.: browser/server Web ; client/server email

architettura peer to peeruso limitato (o inesistente) di server

client/server

uso limitato (o inesistente) di server dedicati

es.: Skype, Bit Torrent


10

Reti d’accesso e mezzi fisiciReti d accesso e mezzi fisici

D: C me c lle are sistemiD: Come collegare sistemi terminali e router esterni?reti di accesso residenzialereti di accesso residenzialereti di accesso aziendale (università, istituzioni, aziende)...reti di accesso mobile

Ricordate: ampiezza di banda (bit al secondo)?

di i d di ?DIET Dept

Telecomunicazioni (Canale 2) - Prof. Marco Listanti - A.A. 2016/2017

condivise o dedicate?

Accesso residenziale: punto-punto11

Accesso residenziale: punto punto

Modem dial-upfino a 56 Kbps di accesso diretto al

t ( è i f i )router (ma spesso è inferiore)

non è possibile “navigare” e telefonare allo stesso momentoallo stesso momento

DSL: digital subscriber linei t ll i i d tinstallazione: in genere da un operatore di rete

~ 2 Mbps in upstream 2 Mbps in upstream

~ 30 Mbps in downstream

linea dedicata


linea dedicata

Accesso a Larga Banda di rete fissa12

Accesso a Larga Banda di rete fissa

PERFORMANCE EVOLUTION

ADSL2+

VDSL2

~10÷20 Mbps

~50÷100 Mbps

~2÷6Mbps

p

ADSL flat

~256÷640 kbps ADSL free

~64 kbpsTime

Dial Up


Sistemi XDSL13

Sistemi XDSL


Evoluzione della copertura a Larga Banda di rete fissa

14

fissa

Il piano banda ultra larga si propone di raggiungere entro la fine del 2020 la copertura dell'85% del territorio italiano con

connessioni da almeno 100 Mbit/s e del restante 15% con connessioni da almeno 30 Mbit/s.


Rete di Distribuzione Telefonica15

Rete di Distribuzione Telefonica

bObiettivoTrasporto e trattamento del segnale dalla centrale (SL) all’apparecchio del cliente

E’ costituita daPortanti fisiciAttestazioni e terminazioniApparati trasmissiviAltri dispostivi

Si suddivide nelle seguenti sezioni R t P i i ( 1 k )Rete Primaria (~ 1 km)Rete Secondaria (~ 200 m)Raccordo (~ 50 m)


Raccordo (~ 50 m)

Architetture ibride rame-fibra (FTTx)16

Architetture ibride rame fibra (FTTx)

Fiber to the Exchangeg

Fiber to the Cabinet


Fiber to the Curb

Architetture FTTx17

Architetture FTTx

Fiber to the Building

Fib t th H mFiber to the Home


Concetti acquisiti (1)18

Concetti acquisiti (1)

P ll dProtocollo di reteStruttura generale di una rete

S i diSezione di accessoSezione dorsale (Backbone)

Tipologie di reti di accessoTipologie di reti di accessoFisse (wired)Mobili (wireless)Mobili (wireless)

Tipologie di risorseRisorse dedicateRisorse condivise

Banda di accesso


Accesso aziendale: reti locali (LAN)19

Accesso aziendale: reti locali (LAN)

U LAN ll i i t iUna LAN collega i sistemi terminali di aziende e università ad un routeruniversità ad un router

EthernetEthernet

10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s, 10 Gb/10 Gb/s

Sistemi terminali collegati mediante uno switch


Accesso wireless20

Accesso wireless

Una rete condivisa d’accesso wireless collega i sistemi terminali al router

Access Point (AP) RAccess Point (AP)

Wireless LAN802 11b/g (WiFi): 11 o 54 Mbps Access

Router

802.11b/g (WiFi): 11 o 54 Mbps

Rete d’accesso wireless geograficagestita da un provider di

AccessPoint

gestita da un provider di telecomunicazioni

~ 1 Mbps per i sistemi cellulari (HSDPA)(HSDPA)...

WiMax per aree più grandihost

wireless


Reti domestiche21

Reti domestiche

Componenti di una tipica rete domestica DSL o modem via cavo

router/firewall/NAT

Ethernet

P d’ i lPunto d’accesso wireless

laptopwireless

router/modema/da

t i i

Access point

router/firewall

modemvia cavo

terminazionevia cavo


Ethernet

Mezzi trasmissivi22

Mezzi trasmissivi

M f d P ( P)Mezzo fisicociò che sta tra il trasmittente e il ricevente

Twisted Pair (TP)due fili di rame distinti

trasmittente e il ricevente

Mezzi guidati i s n li si p p n in n

Categoria 3: tradizionale cavo telefonico, 10 Mbps EthernetCategoria 5: 100 Mbps Etherneti segnali si propagano in un

mezzo fisico: fibra ottica, filo di rame o cavo coassiale

100 Mbps Ethernet

coassiale

Mezzi a onda libera i segnali si propaganoi segnali si propagano nell’atmosfera e nello spazio esterno


Mezzi trasmissivi:cavo coassiale e fibra ottica

23

cavo coassiale e fibra ottica

Cavo coassiale Fibra otticaCavo coassialedue conduttori in rame concentrici

Fibra otticaMezzo sottile e flessibile che conduce impulsi di luce

bidirezionale

banda base:

p

Alta frequenze trasmissiva:Elevata velocità di trasmissione

(d 10 100 G )banda base

singolo canale sul cavo

legacy Ethernet

punto-punto (da 10 a 100 Gps)

Basso tasso di errore, immune all’interferenza

banda larga elettromagnetica


Mezzi trasmissivi: canali radio24

Mezzi trasmissivi: canali radio

Trasportano segnali nello spettro elettromagnetico

non richiedono l’installazione

Tipi di canali radioMicroonde terrestri

li fi 45 Mbnon richiedono l installazione fisica di cavi

bidirezionali

es.: canali fino a 45 Mbps

LAN (es.: Wifi) 11 Mbps, 54 Mbps

effetti dell’ambiente di propagazione:

p , p

Wide-area (es.: cellulari)

es.: 3G: ~ 1 Mbpsriflessione

ostruzione da parte di ostacoli

p

Satellitaricanali fino a 45 Mbps (o sottomultipli)

interferenzasottomultipli)

ritardo punto-punto di 270 msec

geostazionari/a bassa quota


Il nucleo della rete25

Il nucleo della rete

R l d hRete magliata di router che interconnettono i sistemi terminaliCome vengono trasferiti i dati attraverso la rete ?

Commutazione di circuito: circuito dedicato per l’intera durata della sessione (rete telefonica)( )Commutazione di pacchetto: i messaggi di una sessione utilizzano le risorse su richiesta e dirisorse su richiesta, e di conseguenza potrebbero dover attendere per accedere a un collegamento


Commutazione di circuito(Circuit Switching – CS)

26

(Circuit Switching CS)

Risorse punto-punto riservate alla “chiamata”

ampiezza di banda, capacità del commutatore

risorse dedicate: non c’è condivisione

i i d i i ( i )prestazioni da circuito (garantite)

necessaria l’impostazione della chiamatachiamata


Commutazione di circuito27

Commutazione di circuito

Risorse di rete (banda) suddivise in “pezzi”

Suddivisione della banda in “pezzi”

ciascun “pezzo” viene allocato ai vari

divisione di frequenza

divisione di tempocollegamenti

le risorse rimangono

p

le r sorse r mangonoinattive se non utilizzate (non c’è condivisione)


Commutazione di circuito: FDM e TDM28

Commutazione di circuito: FDM e TDM

Esempio:FDM 4 utenti

Esempio:

frequenza

tempoTDMTDM

frequenza


tempo

Un esempio numerico29

Un esempio numerico

Quanto tempo occorre per inviare un file di 640.000 bit dall’host A all’host B su una rete a commutazione di circuito ?

Tutti i collegamenti presentano un bit rate di 2 048Tutti i collegamenti presentano un bit rate di 2.048 Mbps

Ci ll t tili TDM 32 l t/Ciascun collegamento utilizza TDM con 32 slot/sec

Si impiegano 500 ms per stabilire un circuito punto-punto

Provate a calcolarloDIET Dept


Provate a calcolarlo

Concetti acquisiti (2)30

Concetti acquisiti (2)

l d l b kbTopologia del backbonestellamagliamagliagerarchica

Commutazione di circuitoCommutazione di circuitoCanale di comunicazione dedicato alla sessione

Multiplazione statica (es. TDM, FDM)

Sessione composta da tre fasiProtocollo di segnalazione

Efficienza bassaEfficienza bassaSolo contese di preassegnazioneRitardo di trasferimento basso


Ritardo di trasferimento basso

Commutazione di pacchetto(Packet Switching – PS)

31

(Packet Switching PS)

l fl d d lIl flusso di dati punto-punto viene suddiviso in pacchetti

I pacchetti condividono le

Contesa per le risorseLa richiesta di risorse può eccedere il quantitativo disponibilep

risorse di reteCiascun pacchetto utilizza completamente il canale

disponibilecongestione: accodamento dei pacchetti, attesa per l’utilizzo del collegamento

Le risorse vengono usate a seconda delle necessitàMULTIPLAZIONE

store and forward: il commutatore deve ricevere l’intero pacchetto prima di poter cominciare a trasmettere sul collegamento in MULTIPLAZIONE

STATISTICAtrasmettere sul collegamento nuscita

Larghezza di banda suddivisa in pezzi”Allocazione dedicata

Risorse riservate


Risorse riservate

Multiplazione statistica32

Multiplazione statistica

CEthernetA CEthernet

a 10 Mbps Multiplazione statistica

B1,5 Mbps

Coda dei pacchettipin attesa

sul collegamentoin uscita

D E

La sequenza dei pacchetti A e B non segue uno schema prefissato Condivisione di risorse su richiesta: multiplazione statisticaTDM: ciascun host ottiene uno slot di tempo dedicato unicamente a quella


TDM: ciascun host ottiene uno slot di tempo dedicato unicamente a quella connessione.

Store-and-forward33

Store and forward

R R RL

Occorrono L/R secondi per trasmettere un pacchetto di L bit su un collegamento in uscita da R bps

Esempio:L = 7,5 Mbituscita da R bps

store and forwardl’intero pacchetto deve

,R = 1,5 Mbpsritardo = 15 sec

l intero pacchetto deve arrivare al router prima che questo lo trasmetta sul link successivo

ritardo = 3L/R (supponendo che il ritardo di propagazione sia zero)


Occore approfondire ……

Confronto CS e PS34

Confronto CS e PS

L c mmut zi n di p cch tt c ns nt più ut nti di us r l r t1 collegamento da 1 Mpbs

Ci t t

La commutazione di pacchetto consente a più utenti di usare la rete

Ciascun utente: 100 kpbs quando è “attivo”

tti il 10% d l t N utentiattivo per il 10% del tempo

C t i di i it

N utenti

CollegamentoCommutazione di circuito: 10 utenti

t i di h tt

Collegamentoda 1 Mbps

commutazione di pacchetto: con 35 utenti, la probabilità di averne > 10 attivi è inferiore allo D: come è stato ottenuto il valore 0,0004?


0,0004,

Confronto CS e PS35

Confronto CS e PS

La commutazione di pacchetto è la “scelta vincente ?”

Ottima per i dati a “burst”C di i i d ll i

La commutazione di pacchetto è la scelta vincente ?

Condivisione delle risorsePiù semplice, non necessita l’impostazione della chiamata

Eccessiva congestione: ritardo e perdita di pacchettiEccessiva congestione: ritardo e perdita di pacchettiSono necessari protocolli per il trasferimento affidabile dei dati e per il controllo della congestione

D: Come ottenere un comportamento simile al circuito ?è necessario fornire garanzie di larghezza di banda per le applicazioni audio/videoaudio/videoè ancora un problema irrisolto


Struttura di Internet: rete di reti36

Struttura di Internet: rete di reti

Fondamentalmente gerarchicaal centro: “ISP di livello 1”

Verizon, Sprint, AT&T, Cable&Wireless

copertura nazionale/internazionale

Comunicano tra di loro come “pari”

Gli ISP di livello 1 sono direttamente connessi a ciascuno degli altri ISP di livello 1

ISP di livello 1

ISP di livello 1 ISP di livello 1


ISP di livello 1 - Un esempio: Sprint37

ISP di livello 1 - Un esempio: Sprint

a/dalla dorsale

POP: point-of-presence

…peering….

………

a/dai clienti


Struttura di Internet38

Struttura di Internet

ISP di livello 2: ISP più piccoli (nazionali o distrettuali)ISP di livello 2: ISP più piccoli (nazionali o distrettuali)Si può connettere solo al alcuni ISP di livello 1, e possibilmente ad altri ISP di livello 2

Quando due ISP sono direttamente

ISP di livello 1

ISP di livello 2ISP di livello 2Un ISP di livello 2 paga l’ISP di livello 1 che gli fornisce la connettività per il

sono direttamente interconnessi vengono detti pari grado (peer)

d l ll

connettività per il resto della rete un ISP di livello 2 è cliente di un ISP di li ll 1

g p



ISP di livello 2livello 1




ISP di livello 3 e ISP locali (ISP di accesso)ISP di livello 3 e ISP locali (ISP di accesso)Reti “ultimo salto” (last hop network), le più vicine ai sistemi terminali

ISPlocaleISP

localeISP

locale

ISPlocale ISP

di livello 3

ISP l li di

ISP di livello 1

ISP di livello 2ISP di livello 2ISP locali e di livello 3 sono clienti degli ISP di livello superiore

d l ll

livello superioreche li collegano all’intera Internet



ISP di livello 2

ISPlocale


ISPlocale

ISPlocale

ISPlocale



U h tt tt hUn pacchetto attraversa un numero anche molto elvato di reti

ISPlocaleISP

localeISP

locale

ISPlocale ISP

di livello 3

ISP di livello 1NAP

ISP di livello 2ISP di livello 2

d l ll

NAP



ISP di livello 2

ISPlocale


ISPlocale

ISPlocale

ISPlocale

Ritardi e perdita41

Ritardi e perdita

I pacchetti si accodano nei buffer dei router

Se il tasso di arrivo dei pacchetti eccede la capacità delSe il tasso di arrivo dei pacchetti eccede la capacità del collegamento i pacchetti si accodano, in attesa del proprio turno

Apacchetti in attesa di essere trasmessi (ritardo)

A

Bbuffer liberi (disponibili): se non ci sono buffer liberi

pacchetti accodati (ritardo)


i pacchetti in arrivo vengono scartati (perdita)

Quattro cause di ritardo per i pacchetti42

Quattro cause di ritardo per i pacchetti

2. Ritardo di accodamentoattesa di trasmissione

1. Ritardo di elaborazione del nodo

livello di congestione del router

controllo errori sui bit

determinazione del canale di uscita (instradamento)

trasmissioneA propagazione

Belaborazione

di nodo accodamento


di nodo accodamento

Ritardo nelle reti PS43

3. Ritardo di trasmissione (L/R)R=frequenza di trasmissione del collegamento (in bps)

4. Ritardo di propagazione (d/s)d = lunghezza del collegamento fisicoco egamento ( n ps)

L=lunghezza del pacchetto (in bit) Ritardo di trasmissione = L/R

fs = velocità di propagazione del collegamento (~2x108 m/sec) Ritardo di propagazione = d/sRitardo di propagazione = d/s

trasmissione 1/s = 5 µs/kmA propagazione

trasmissione 1/s = 5 µs/km

Belaborazione

di d d tNota: s e R sono due quantità

l d ff !DIET Dept


di nodo accodamento molto differenti!

L’analogia del casello autostradale44

g

casellocasello10 auto

100 km 100 km

Le automobili viaggiano (ossia “si Tempo richiesto al casello per l’ l

casellocaselloin colonna

gg (propagano”) alla velocità di 100 km/hIl casello serve (ossia

trasmettere l’intera colonna sull’autostrada = 12*10 = 120 seccase o ser e (oss a

“trasmette”) un’auto ogni 12 secondiauto~bit; colonna ~ pacchetto

Tempo richiesto a un’auto per viaggiare dall’uscita di un casello fino al casello

100k /(100k /h)auto bit; colonna pacchettoD: quanto tempo occorre perché le 10 auto si trovino di fronte al secondo casello?

successivo: 100km/(100km/h)= 1 hrR: 62 minuti


al secondo casello?

L’analogia del casello autostradale45

g

casellocasello10 auto i l

100 km 100 km

Le auto ora “si propagano” ll l ità di 1000 k /h

Sì! Dopo 7 minuti, la prima auto sarà l d ll t t

in colonna

alla velocità di 1000 km/hAl casello adesso occorre 1 min per servire ciascuna auto

al secondo casello, e tre auto saranno ancora in coda davanti al primo casello.Il i bi di h ò

pD: le prime auto arriveranno al secondo casello prima che le ultime auto della colonna

Il primo bit di un pacchetto può arrivare al secondo router prima che il pacchetto sia stato interamente t d l i tle ultime auto della colonna

lascino il primo?trasmesso dal primo router


Ritardo di link46

Ritardo di link

proptrasmqueueelablink ddddd

delab = ritardo di elaborazione (processing delay) in genere pochi microsecondi o anche menoin genere pochi microsecondi, o anche meno

dqueue = ritardo di accodamento (queuing delay) dipende dalla congestionedipende dalla congestione

dtrasm = ritardo di trasmissione (transmission delay) = L/R significativo sui collegamenti a bassa velocità= L/R, significativo sui collegamenti a bassa velocità

dprop = ritardo di propagazione (propagation delay) da pochi microsecondi a centinaia di millisecondi


da pochi microsecondi a centinaia di millisecondi

Ritardo di accodamento47

Ritardo di accodamento

R = frequenza di trasmissione (bps)R = frequenza di trasmissione (bps)L = lunghezza del pacchetto (bit) a = tasso medio di arrivo dei pacchetti

L.a/R = intensità di traffico

L.a/R ~ 0: ritardo molto limitato

L /R 1 il i d i d liL.a/R -> 1: il ritardo cresce in modo non lineare

L.a/R > 1: più “lavoro” in arrivo di quanto possa essere effettivamente svolto, ritardo medio infinito


svolto, ritardo medio infinito

Perdita di pacchetti48

Perdita di pacchetti

Una coda (detta anche buffer) ha capacità finitaquando il pacchetto trova la coda piena, viene scartato (e quindi va q p p qperso)

un pacchetto perso può essere ritrasmesso dal nodo precedente, dal i i l h l h isistema terminale che lo ha generato, o non essere ritrasmesso

affatto

Apacchetto che sta per essere trasmesso

buffer (area di attesa)

Bi pacchetti che arrivano


i pacchetti che arrivanoin un buffer pieno vanno persi

Throughput49

Throughput

Frequenza (bit/unità di tempo) alla quale i bit sono trasferiti tra mittente e ricevente

istantaneo: in un determinato istante

ùmedio: in un periodo di tempo più lungo

server, withfile of F bits

d li

link capacityRs bits/sec

link capacityRc bits/sec

tubo che può trasportare fluido a

R bi /

tubo che può trasportare fluido a

/

il server invia bit(fluido) nel tubo


to send to client Rs bit/sec Rc bits/sec

50

Throughput (segue)Throughput (segue)

R < R Qual è il throughput medio end to end ?Rs < Rc Qual è il throughput medio end to end ?

Rs bit/sec Rc bit/sec

R R l è l h h d d d ?Rs > Rc Qual è il throughput medio end to end ?

Rs bit/sec Rc bit/sec

Collegamento su un percorso punto-punto che vincola un throughput end to

Collo di bottiglia (Bottleneck)


g p p p g pend

Throughput: scenario Internet51

Throughput: scenario Internet

Throughput end to end per ciascuna connessione Rs

min(Rc,Rs,R/10)

In pratica Rc o Rs è

Rs Rs

In pratica Rc o Rs è spesso nel collo di bottiglia

R

R

Rc

Rc

Rc

10 collegamenti (equamente) condivisi


10 collegamenti (equamente) condivisi collegamento collo di bottiglia R bit/sec

Elementi architetturali di unaComputer Network

52

Computer Network

Trasmissioni digitali

Scambio di frames tra elementi di rete adiacentiScambio di frames tra elementi di rete adiacentiFraming e error control

Medium access control (MAC) regola l’accesso ai mezzi condivisi

Indirizzi identificano il punto di accesso alla rete (interfaccia)

Trasferimento dei pacchetti in rete

C lc l distribuit d ll t b ll di r utinDIET Dept


Calcolo distribuito delle tabelle di routing

Elementi architetturali di unaComputer Network

53

Computer Network

Congestion control all’interno della rete

Internetworking tra reti diverseInternetworking tra reti diverse

Segmentazione e riassemblaggio dei messaggi in pacchetti all’ingresso e all’uscita da una retepacchetti all ingresso e all uscita da una rete

Protocolli di trasporto end-to-end per comunicazioni tra iprocessi

Applicazioni che utilizzano le informazioni che ppattraversano la rete

Intelligenza ai bordi della reteDIET Dept


Intelligenza ai bordi della rete

54

Evoluzione delle architetture di rete e dei servizi di telecomunicazione

Parte 2: Evoluzione delle reti


Trends nell’evoluzione della rete55

Trends nell evoluzione della rete

I servizi sono gli elementi trainantiCostruire una rete richiede notevoli investimenti

I servizi generano che ricavi guidano l’architettura della rete

Tendenze attualiTendenze attualiMultimedia applications

Segnalazione evoluta

Molti fornitori di servizi e reti overlay

Il networking è un business


Applicazioni Multimediali56

Applicazioni Multimediali

D l d l dDigitalizzazione di qualsiasi mediaVoce digitale standard nei telefoni cellulariCassette musicali sostituite da CDs e MP3Macchine fotografiche sostituite da videocamere digitali

Video: digital storage and transmissionCassette video analogiche (VCR) sostituite da DVDTV broadcast analogica TV sostituita dalla TV digitaleVCR cameras/recorders sostituiti da digital video recorders and camerascameras

Possibilità di offrire applicazioni multimediali ad alta qualità in rete


qualità in rete

Segnalazione evoluta57

Segnalazione evoluta

l dSegnalazione di reteLa commutazione di pacchetto connectionless mantiene la rete semplice e evita la complessità dovuta ai sistemi di segnalazionep gma..Grandi flussi di pacchetti possono essere trattati più efficinetemente mediante meccanismi circuit like che richiedono protocolli di segnalazionemediante meccanismi circuit-like che richiedono protocolli di segnalazioneLa gestione di cammini ottici richiedono protocolli di segnalazione Quindi devono essere definiti nuovi sistemi di segnalazioneQ f g

Segnalazione End-to-EndApplicazioni Session-oriented richiedono un protocollo di segnalazione tra

d ipp p g

endpointsSession Initiation Protocol (SIP)


Servers & Services58

Servers & Services

Molte applicazioni Internet comportano interazioni tra client (host) e server (computer)

Client e server sono posti ai bordi di InternetClient e server sono posti ai bordi di Internet

SMTP, HTTP, DNS, …

Servizi telefonici avanzati richiedono l’utilizzo di serverServizi telefonici avanzati richiedono l utilizzo di serverCaller ID, voice mail, mobility, roaming, . . .

Questi server sono all’interno della rete telefonicaQuesti server sono all interno della rete telefonica

Internet-based servers ai bordi della rete possono fornire le stesse funzionalità

In futuro, coesisteranno sempre più service providers che serviranno gli stessi utenti


P2P and Overlay Networks59

P2P and Overlay Networks

N l d ll l l d l lNel modello client-server le risorse dei client sono spesso sottoutilizzateLe applicazioni Peer-to-Peer (P2P) rendono possibile la condivisione delle risorse dei client

Napster, Gnutella, KazaaProcessing & storage (SETI@home)Information & files (MP3s)Information & files (MP3s)Creazione di server distribuiti virtuali

I sistemi P2P creano reti overlay di tipo dinamicoy pHost che sono online in un istante si connettono direttamente uno all’altro per permettere la condivisione delle proprie risorseProduzione di grandi volumi di trafficogProblemi di gestione delle reteNuove opportunità di businesses


Operations, AdministrationMaintenance e Billing

60

Maintenance e Billing

Reti di comunicazione come le reti di trasporto I flussi di traffico devono essere monitorati e controllati

I pedaggi devono essere raccolti

Le strade devono essere manutenuteLe strade devono essere manutenute

Deve essere prevista l’evoluzione del traffico per pianioficare la crescita della retecresc ta de a rete

Funzioni esistenti ed evolute nella rete telefonica

In via di sviluppo in reti IP


61

Evoluzione delle architetture di rete e dei servizi di telecomunicazione

Parte 3: Fattori chiave nell’evoluzione delle retidelle reti


Fattori di successo di un servizio62

Fattori di successo di un servizio

Il successo di un nuovo servizio non dipende solo dalla tecnologia

I fattori da considerare di comunicazione sono tre

Esist n Può essere realizzatoEsiste una domanda per il

servizio ?Nuovo

TecnologiaPuò essere realizzato

ad un costo competitivo ?

Mercato

Nuovo Servizio

Regolamentazione E’ consentito il servizio ?


Tecnologia di trasmissione63

Tecnologia di trasmissione

Costante miglioramento delle tecniche trasmissive

Trasmissione ad alta velocità in coppie in rameppDSL Internet Access

Sempre maggiore capacità nelle reti cellulariSempre maggiore capacità nelle reti cellulariAbbassamento dei costi del servizio telefonico mobile

Capacità virtualmente illimitata nelle fibre otticheDrastica diminuzione dei costi dei servizi telefonici a lunga distdistanza

Possibilità di supporto di “information intensive applications”


applications

Tecnologie di Elaborazione64

Tecnologie di Elaborazione

l d l l l d l bCostante miglioramento delel tecnologia di elaborazione e memorizzazioneMoore’s Law: raddoppio della densità di transistor per circuitoMoore s Law raddoppio della densità di transistor per circuito integrato ogni due anniRAM: tabelle più grandi, sistemi più grandiDigital signal processing: trasmissione, multiplazione, framing, error control, crittografiaNetwork processors: hardware dedicato per routing switchingNetwork processors: hardware dedicato per routing, switching, forwarding e traffic managementMicroprocessors: supporto di sofisticate applicazioni e protocolli applicativiapplicativiProtocolli e applicazioni di rete a maggiore velocità e throughput


Moore’s Law65

Moore s Law

1.0E+08Pentium III

P4

1 0E+06

1.0E+07

486 DXPentium

Pentium Pro Pentium II

Pentium III

ount

Intel DX2

1.0E+05

1.0E+06

8086

80286

ansi

stor

co

1 0E 03

1.0E+04

4004

8080

8086Tra

1.0E+030 10 20 301972 1982 1992 2002

4004


Tecnologia del Software66

Tecnologia del Software

Funzioninalità maggiori e sistemi più complessi

TCP/IP nei sistemi operativiTCP/IP nei sistemi operativi

Java and virtual machinesJava and virtual machines

New application software

Middleware to connect multiple applications

Adaptive distributed systems


Mercato67

Mercato

Network effect: il vantaggio di un servizio aumenta con la dimensione della comunità che lo utilizza

èMetcalfe's Law: il vantaggio di un servizio è proporzionale al quadrato del numero di utenti

Ec n mi s f sc l : il c st p r ut nt diminuiscEconomies of scale: il costo per utente diminuisce all’aumentare del volume di produzione

Telefoni cellulari PDAs PCsTelefoni cellulari, PDAs, PCs

Efficienza dalla multiplazione

l’ l d èS-curve: l’evoluzione di un nuovo servizio è rappresentata da una “S-shaped curve”, il punto è raggiungere una massa critica


raggiungere una massa critica

The S Curve68

The S Curve

Service Penetration & Network Effect

Telephone: T=30 years

city-wide & inter-city links

Automobile: T=30 yearsAutomobile 30 years

roads

OthersOthersFax

C ll l & dl hCellular & cordless phones

Internet & WWW

N d P2PDIET Dept


Napster and P2PT

Regulation & Competition69

Regulation & Competition

Il servizio telefonico si è sviluppato in un regime di monopolioAltissimo costo dell’infrastruttura

Approccio vantaggioso, evoluzione prevedibile, ma lenta innovazione

La competizione è possibile con i progressi tecnologiciAbbassamento dei costi della trasmissione a lunga distanza mediante la tecnologia ottica

Architetture di accesso alternative wired e wirelessArchitetture di accesso alternative wired e wireless

Spettro Radio spectrum: asta vs. unlicensed

Basic connectivity vs. application providerBasic connectivity vs. application providerCompetizione per le parti che generano ritorni economici


Standards70

Standards

L l hLe nuove tecnologie sono spesso costose e rischioseGli Standard permettono agli attori in gioco di

di id il i hi li t li b fi i dicondividere il rischio e gli eventuali benefici di un nuovo mercato

Costo ridotto d’entrataCosto ridotto d entrataInteroperabilità e “network effect”Competere nell’innovazioneCompetere nell innovazioneCompletamento della catena del valore

Chips, systems, equipment vendors, service providersp , y , q p , p

Esempio802 11 wireless LAN


802.11 wireless LAN

Standards Bodies71

Standards Bodies

Internet Engineering Task ForceSviluppo degli Internet standardspp g

Request for Comments (RFCs): www.ietf.org

International Telecommunications UnionInternational Telecommunications UnionInternational telecom standards

IEEE 802 CommitteeLocal area and metropolitan area network standardsLocal area and metropolitan area network standards

Industry Organizations


MPLS Forum, WiFi Alliance, World Wide Web Consortium

Documents

Evoluzione delle architetture di rete e dei servizi di ...netlab.uniroma1.it/netgroup/sites/default/files/1_Introduzione... · Accesso a Larga Banda di rete fissa 12 Accesso a Larga