RETI DI TELECOMUNICAZIONE Sottostrato MAC Allocazione statica

RETI DI TELECOMUNICAZIONE
Analisi prestazioni protocolli
Sottostrato MAC
Allocazione statica
¾ Confronto ritardo temporale multiplazione FDM e TDM
¾ Ipotesi
9
9
9
9
9
9
Numero stazioni: N
Capacità canale: C bps
Lunghezza coda: infinita
Distribuzione esponenziale degli arrivi e della lunghezza dei frame
Frequenza media arrivo frame: N·λ frame/s (distribuzione di Poisson)
Lunghezza media frame: 1/µ bit
Analisi prestazioni protocolli
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Aloha puro
9 Le stazioni trasmettono non appena hanno un frame pronto da inviare
9 Si accorgono della collisione ascoltando il canale
9 L’abbassamento del throughput è dovuto alle ritrasmissioni necessarie
affinché non si abbia collisione
9 Ipotesi:
€ Numero infinito di stazioni
€ Capacità canale: C bps
€ Lunghezza trame costante: Lf
€ Canale immune da errore
€ Frequenza media arrivo frame: G’ frame/s (distribuzione di Poisson)
9 Dato un tempo di osservazione τ
Analisi prestazioni protocolli
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Aloha puro
9 Imponendo τ pari al tempo di trasmissione di una trama sarà
9 Il throughput sarà dato da
ma
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Aloha puro
9 Periodo di vulnerabilità 2τ
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Aloha puro
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Aloha a slot
9 Il tempo è suddiviso in intervalli della durata di uno slot
9 Le trasmissioni di tutte le stazioni sono sincronizzate con l’inizio di un
nuovo slot
9 Il periodo di vulnerabilità si riduce a τ
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Carrier Sense Multiple Access (CSMA) 1 persistente
9 La stazione, quando ha un frame da inviare, ascolta il canale e si astiene dalla
trasmissione finchè rileva la presenza della portante (qualche altra stazione sta
trasmettendo)
9 Appena rileva il canale libero comincia la trasmissione del frame
9 Le collisioni si possono avere a causa del tempo di propagazione del segnale
¾ Carrier Sense Multiple Access (CSMA) non persistente
9 A differenza del caso 1 persistente, se il canale è occupato la stazione aspetterà
un tempo casuale prima di rimonitorarne lo stato
¾ Carrier Sense Multiple Access (CSMA) p persistente
9 Il canale si suppone slottato in periodi di durata fissa
9 La trasmissione di una trama può cominciare solo in corrispondenza dell’istante
iniziale di uno slot
9 La stazione, quando ha un frame da inviare, ascolta il canale e attende il primo
slot libero: in questo caso inizierà la trasmissione con probabilità p e con
probabilità 1-p attenderà il prossimo slot (continuando a monitorare il canale)
¾ Carrier Sense Multiple Access con Collision Detection (CSMA-CD)
9 Le stazioni trasmittenti monitorano il canale ed in caso di collisione si astengono
dal continuare la trasmissione
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Prestazioni CSMA 1-persistente
9 Ipotesi:
€ Tempo massimo per rilevare la collisione: 2τ
€ Capacità canale: C bps
€ Lunghezza trame costante: Lf
€ Canale immune da errore
€ Probabilità che ogni stazione abbia qualcosa da trasmettere per ogni slot: p
9 Probabilità che una sola stazione trasmetta in uno slot
9 Possiamo massimizzare A agendo sulla probabilità p
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Allocazione dinamica
¾ Prestazioni CSMA 1-persistente
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Prestazioni CSMA 1-persistente
¾ Valore atteso del numero di slot da attendere prima di poter
avviare una trasmissione
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Allocazione dinamica
¾ Prestazioni CSMA 1-persistente
¾ Tempo medio necessario prima di poter ottenere il canale libero
¾ Utilizzazione
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Token passing
9 L’assenza di contesa viene garantita dalla presenza di un gettone
(token) che permette alla stazione che lo possiede di accedere al mezzo
9 Ogni stazione quando entra in possesso del token può tenerlo per un
certo periodo di tempo durante il quale trasmettere frame verso le altre
stazioni
9 Allo scadere di un time-out o quando non si hanno più frame da
trasmettere il token viene consegnato alla stazione successiva secondo
un anello fisico o logico
9 Token ring
€ Anello fisico
€ Stazioni collegate attraverso una molteplicità di collegamenti punto-punto che formano
un anello
9 Token bus
€ Anello logico
€ Accede al bus solo la stazione che possiede l’anello
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Utilizzazione Token Ring
9 A seconda della relazione fra tempo di propagazione e trasmissione del
frame (e token) possiamo distinguere due casi
9 Ipotesi tempo trasmissione token nullo
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Utilizzazione Token Ring
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Allocazione dinamica
¾ Confronto CSMA/CD - Token Passing
9 p=0.1 per il CSMA/CD
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Confronto CSMA/CD - Token Passing
9 p ottimo per il CSMA/CD
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Sottostrato MAC
Allocazione dinamica
¾ Confronto CSMA/CD - Token Passing
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9
DLL
Prestazioni protocollo Stop&Wait
¾ Siano
9 tI tempo di trasmissione di un frame
9 tout tempo di time-out, dato dalla somma
€ tp tempo di propagazione frame
€ tproc tempo di elaborazione
€ ts tempo di trasmissione ack
€ t’p tempo di propagazione ack
9 Per assicurare una trasmissione continua in assenza di errori si pone il
time-out pari a
€ Trascurando i tempi di elaborazione e assumendo che il ricevitore possa aver appena
iniziato la trasmissione di una trama
9 Il tempo totale che intercorre fra la trasmissione di due trame sarà allora
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DLL
Prestazioni protocollo Stop&Wait
¾ Considerando il fattore
in assenza di errori il massimo throghput espresso in termini di
trame al secondo sarà
¾ Considerando la probabilità d’errore sarà la probabilità di avere
n ritrasmissioni
dove p è la probabilità d’errore su una trama
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10
DLL
Prestazioni protocollo Stop&Wait
¾ In questo caso il tempo medio fra due trasmissioni successive
sarà
¾ E il rate massimo in termini di trame/secondo diviene
¾ Il coefficiente di utilizzazione sarà
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DLL
Prestazioni protocollo Stop&Wait
¾ In termini di bit al secondo, considerando la trama costituita da
un certo numero di bit di header e di campo informativo sarà, la
capacità del link
¾ Il throughput netto sulla linea
e l’utilizzazione dle canale pari a
Analisi prestazioni protocolli
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DLL
Prestazioni protocollo go-back-n
con finestra infinita
¾ Essendo la finestra infinita per la trasmissione del successivo
frame non si aspetta l’ack
¾ In presenza d’errore possiamo assumere che il tempo di
trasmissione fra due frame consecutive corrette sarà
ricordando che
sarà
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DLL
Prestazioni protocollo go-back-n
con finestra infinita
¾ Da cui il rate massimo
¾ Il massimo coefficiente di utilizzazione
¾ E in termini di bit/secondo netti il rate, il througput e
l’utilizzazione saranno
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DLL
Prestazioni protocollo selective-repeat
con finestra infinita
¾ Il numero medio di ritrasmissioni per ricevere una trama corretta
sarà
¾ Il tempo medio di trasmissione di una trama sarà quindi
¾ Da cui si può ricavare il throughput e la relativa utilizzazione
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DLL
Prestazioni protocollo selective-repeat
con finestra infinita
¾ Ancora una volta in termini di bit/secondo sarà
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DLL
¾ Confronto prestazioni protocolli
9 C=48 kbit/s, tp = 350ms, pb = 10-5, lh = 48 bit
derivando le espressioni rispetto a lI si può trovare la lunghezza ottima
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