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Corso di Tecnologie per la comunicazione Reti TLC 1 Ing. Cesare Roseti, Ricercatore. Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università di Roma Tor Vergata1

Corso di Tecnologie per la comunicazione

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Page 1: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Corso di Tecnologie per la comunicazione

Reti TLC 1 Ing. Cesare Roseti, Ricercatore.

Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università di Roma “Tor Vergata”

1

Page 2: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Introduzione alle reti

• Nozioni generali

•  Classificazione delle reti

•  Funzionalità base di una rete TLC

•  Topologia delle reti

• Organismi di standardizzazione nelle TLC

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Page 3: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Definizioni (1/4) •  Comunicazione

•  Trasferimento di informazioni seguendo convezioni prestabilite

•  La comunicazione avviene di solito sulla base di un rapporto di domanda e di offerta

•  Oggetto del rapporto domanda-offerta è un servizio di telecomunicazione

•  I soggetti del rapporto sono:

•  Il cliente del servizio (service customer)

•  il fornitore del servizio (service provider)

•  il gestore di rete (network operator)

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Page 4: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Definizioni (2/4)

• Telecomunicazione •  Qualsiasi trasmissione e ricezione di segnali che

rappresentano segni, scrittura, immagini e suono, informazioni di qualsiasi natura, attraverso cavi, mezzo radio o altri sistemi ottici e elettromagnetici

•  Trasferimento a distanza di contenuto informativo

4

Page 5: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Definizioni (3/4) • Rete di telecomunicazione • Def. 1 - Un insieme di nodi e canali che fornisce un

collegamento tra due o più punti (terminali) per permettere la telecomunicazione tra essi •  Consente ad una molteplicità di terminali di comunicare tra loro

•  É costituita da altri apparati (“nodi”) oltre ai terminali e dai collegamenti tra nodi e tra nodi e terminali

• Def. II - Piattaforma tecnologica per effettuare comunicazione a distanza tra 2 o più terminali •  Consente di trasferire informazione

•  Consente di gestire le sue parti componenti e i servizi supportati 5

Page 6: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Definizioni (4/4) •  Servizio di telecomunicazione

•  trasferimento di informazione di varia natura

•  caratterizzato da parametri quali durata, qualità. ecc.

•  La fruizione di un servizio comporta il richiamo e l’esecuzione di componenti funzionali (includono il trasferimento e l’utilizzazione dell’informazione) che qualificano il servizio e il rispetto di opportune regole (logica del servizio)

•  Trasfermento: avviene da una sorgente ad almeno un collettore in assenza di un interazione diretta

•  Utilizzazione: deve rispondere a delle esigenze applicative e deve includere quanto è necessario per completare l’operazione di trasferimento (es. interazione tra origine e destinazione)

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Page 7: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Esempi di reti e servizi di TLC • Esempi di reti di TLC • Rete telefonica fissa - PSTN (Public Switched Telephone Network)

• Reti mobili di seconda generazione (2G) - GSM (Global System for Mobile communications) e reti mobili 2,5G - GPRS (General Packet Radio Service)

• Reti di distribuzione radio e TV analogica e digitale

• Reti dati in area locale - LAN (Local Area Network), es. Ethernet, WiFi, ecc.

• Reti dati in area metropolitana, es. WiMAX

• Reti mobili 3G - UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

• Reti 4G

• Esempi di servizi • Comunicazione audio bidirezionale

• Comunicazione audio/video bidirezionale

• Comunicazione audio/video punto-multipunto, audio-conferenza, video-conferenza

• Audio-video diffusione (servizio radio, TV, streaming, web TV)

• Instant messaging, posta elettronica

• Condivisione dati peer-to-peer

• Web browsing 7

Page 8: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (1/6)

• Su base servizi supportati •  Rete dedicata a un servizio

•  sono state progettate e realizzate in passato per la fornitura di un singolo servizio

•  possono essere utilizzate anche per un insieme ristretto di altri servizi, seppure con limitazioni

•  esempio: la rete telefonica (fissa/mobile)

•  Rete integrata nei servizi •  hanno come obiettivo quello di fornire una vasta gamma di servizi di telecomunicazione

con prestazioni di qualità e di costo decisamente migliori rispetto a quelle ottenibili da reti dedicate

•  esempio: Internet 8

Page 9: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (2/6)

• Su base grado di mobilità del terminale •  Rete fissa se i servizi sono accessibili da utenti che

•  accedono alla rete da postazioni/terminali fissi, oppure che

•  pur in movimento, rimangono in un intorno relativamente ristretto di un sito di riferimento (abitazione, ufficio, ecc.)

•  anche se il terminale utilizzato è di tipo wireless, il “punto di accesso” alla rete rimane fisso (es. cordless)

•  Rete mobile se l’accesso è consentito ad utenti che

•  sono in movimento senza forti limitazioni alla loro mobilità (a piedi o su veicoli)

•  muovendosi gli utenti cambiano il loro punto d’accesso alla rete 9

Page 10: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (3/6)

•  Su base tipo di utenza •  Rete pubblica

•  se l’accesso è consentito a chiunque provveda a stabilire un accordo contrattuale con il fornitore dei servizi

•  Rete privata

•  quando gli utenti abilitati all’accesso costituiscono un insieme chiuso con specifiche esigenze di comunicazione, che richiedono accordi tra cliente e fornitore non assimilabili a quelli in ambito pubblico

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Page 11: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (4/6) • Su base posizionamento • Rete di accesso

•  normalmente utilizzata per interconnettere tra loro i terminali utente presenti in un area limitata e per interconnettere questi con una rete di trasporto

•  relativamente al suo supporto fisico presenta un ampia gamma di modalità di realizzazione

•  É la sede di risorse che in alcuni casi sono indivise e in altri condivise

•  Comprende l’interfaccia utente-rete

• Rete di trasporto •  interconnette le reti d’accesso permettendo le comunicazioni tra terminali utente remoti e collegati a differenti

reti d’accesso

•  Solitamente utilizzano nodi di transito

•  É la sede di risorse condivise (di trasferimento e di elaborazione)

•  Basata su un utilizzo sempre più diffuso delle fibre ottiche

• Si differenziano generalmente per caratteristiche trasmissive, qualità del servizio, affidabilità, capacità di gestione, ecc

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Page 12: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (5/6) • Su base estensione • Rete in area personale (Personal Area Network-PAN)

•  l’area interessata ha un raggio dell’ordine del metro

•  es: Bluetooth

• Rete in area locale (Local Area Network-LAN) •  l’area interessata è ristretta ad un singolo edificio o a un complesso di insediamenti

entro il raggio di qualche chilometro

•  es: Ethernet, WiFi

• Rete in area metropolitana (Metropolitan Area Network-MAN) •  gli utenti sono distribuiti su un’area relativamente estesa (una città, una piccola

regione)

•  es: WiMax, anello SDH

• Rete in area geografica (Wide Area Network-WAN) •  gli utenti sono distribuiti su un’area molto estesa (una nazione-continente)

•  es: PSTN, Internet 12

Page 13: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Classificazione delle reti (6/6)

•  Su base estensione (Con’d)

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1 m 10 m

10,000 km 1000 km 100 km 10 km 1 km 100 m

m2 Stanza

Pianeta Continente

Nazione Città

Campus Edificio }}

Local Area Network - LAN

Personal Area Network - PAN

Metropolitan Area Network - MAN

Wide Area Network - WAN

Distanza tra nodi Area nodi

Page 14: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Funzionalità base di una rete TLC (1/4)

•  Segnalazione •  Scambio di informazioni che riguardano l’apertura e il controllo

di connessioni e la gestione di una rete di telecomunicazioni

•  La segnalazione viene utilizzata per controllare i servizi che la rete offre

•  Ad esempio il numero telefonico digitato dal cliente chiamante è un’informazione necessaria per “instradare” la chiamata alla destinazione

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Page 15: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Funzionalità base di una rete TLC (2/4)

•  Commutazione •  Processo di interconnessione di unità funzionali, canali di

trasmissione o circuiti di telecomunicazione per il tempo necessario per il trasferimento dei segnali

•  La funzione di commutazione si svolge nei nodi di rete con lo scopo di far transitare il segnale dalla linea di ingresso al nodo alla linea di uscita

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Page 16: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Funzionalità base di una rete TLC (3/4)

•  Trasmissione •  Trasferimento di segnali da un punto a uno o più punti

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Page 17: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Funzionalità base di una rete TLC (4/4)

• Gestione •  Una rete di telecomunicazione cambia continuamente

•  Allacciamento-connessione nuovi utenti

•  evoluzione tecnologica

•  riconfigurazione per guasti

•  Il gestore deve presentare il conto al cliente

•  registrazione delle risorse utilizzate

•  addebito

•  fatturazione

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Page 18: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Rami e Nodi •  Una rete è genericamente composta da nodi interconnessi

tramite rami

•  Un ramo costituisce l’elemento di connessione tra due nodi

•  rappresenta il percorso diretto che l’informazione segue per essere trasferita tra due nodi

•  Un nodo è l’estremità comune di uno, due o più rami convergenti nello stesso punto

•  mezzo di passaggio tra due o più rami, o terminazione degli stessi

•  Il significato di queste entità geometriche è diverso a seconda del livello funzionale considerato

•  Nodi - terminazioni fisiche di rete, apparati di commutazione, elaboratori

•  Rami - mezzo trasmissivo, giunzione fisica/logica tra due apparati di rete, percorso logico dell’informazione tra due elaboratori

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Page 19: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Rami e Nodi

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Page 20: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Nodi intermedi e terminali

• Nodo intermedio (nodo di commutazione) •  nodo di scambio, multiplazione/demultiplazione

•  genericamente riferito come Relay System

•  a seconda delle funzionalità espletate può essere chiamato:

•  gateway, router, switch, digital cross connector, hub, repeater. ecc

• Apparecchi o nodi terminali •  sorgente/destinazione della comunicazione

•  costituiscono il mezzo attraverso cui un utente usufruisce dei servizi di TLC

•  Possono avere caratteristiche diverse a seconda della tipologia di rete e/o del servizio:

•  apparecchi radio, TV, Telefono fisso, mobile, smartphone, PC fisso o portatile, PDA, ecc

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Page 21: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Grafo di rete •  Una topologia di rete può essere associata ad un

grafo

•  V=insieme dei vertici (nodi), N=|V|

•  A=insieme degli archi (rami), R=|A|

•  Esempio (N=10, R=11)

•  Se necessario si fa distinzione sul verso di percorrenza dei rami

•  grafo orientato

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G = V ,A( )

Page 22: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia a maglia completa

•  Ogni nodo è connesso direttamente con tutti gli altri nodi (è presente un ramo per ogni coppia di nodi)

•  Vantaggio: tolleranza ai guasti (molti percorsi tra due nodi!!!)

•  Svantaggio: elevato numero di rami

•  É usata solo quando i nodi sono pochi (e/o “vicini”)

•  quando il costo di interconnessione è basso

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R =N ⋅ N −1( )

2

Page 23: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia ad albero •  Grafo connesso con un solo percorso (cammino) tra ogin

coppia di nodi

•  Def: grafo connesso - c’è sempre un cammino per ogni copppia di nodi

•  Vantaggio: basso numero di rami

•  Svantaggio: vulnerabilità ai guasti

•  É usata per ridurre i costi e semplificare la stesura dei rami

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R = N −1

Page 24: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia a stella •  Caso particolare di albero: tutti i rami sono connessi

tramite un ramo ad un nodo (centrale)

•  Distanza massima tra due nodi = 2

•  Vantaggio: basso numero di rami

•  Svantaggio: vulnerabilità ai guasti del nodo centrale

•  É usata per ridurre i costi e semplificare la stesura dei rami

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R = N −1

Page 25: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia a maglia non completa

•  Caso più generale dei precedenti, compromesso tra albero e rete a maglia completa

•  Svantaggio: topologia non regolare

•  Vantaggio: tolleranza ai guasti e numero di rami selezionabile a piacere

•  É la più usata

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N −1 < R <N ⋅ N −1( )

2

Page 26: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia ad anello

•  I nodi sono interconnessi ad anello

•  Può essere unidirezionale o bidirezionale

•  Usata principalmente per reti locali e metropolitane

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R = N

Page 27: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia a bus •  I nodi sono connessi in modo lineare

•  Il bus può essere attivo (ogni nodo partecipa alla comunicazione tra le altre coppie di nodi) o passivo (tutti i nodi sono connessi allo stesso mezzo)

•  R=N-1 nel caso di bus attivo

•  R=1 nel caso di bus passivo

•  Usata principalmente in LAN e MAN (wired o wireless)

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Page 28: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologia generale di una rete di TLC

•  In generale la topologia di una rete di TLC può essere una combinazione delle topologie precedenti

•  maglia completa, stella, albero, ecc.

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Page 29: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Sezione di accesso e sezione interna

•  Reti di TLC complesse vengono spesso viste come composte da due parti:

•  sezione di accesso (rete di accesso)

•  sezione interna (rete di trasporto, core, dorsale)

•  In generale la sezione di accesso e interna si possono differenziare per velocità di trasferimento, topologia, tecnologie, mezzi trasmissivi, funzionalità di gestione, affidabilità, ridondanza, ecc.

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Page 30: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Sezione interna •  Ha il ruolo di trasferire l’informazione tra

nodi d’accesso, utilizzando, se necessario, anche nodi di transito

•  É la sede di risorse condivise (di trasferimento e di elaborazione)

•  É supportata da una rete fisica oggi prevalentemente orientata alla fibra

•  É detta anche rete di trasporto

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Page 31: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Sezione di accesso

•  Ha il ruolo di consentire l’accesso alla rete da parte dei suoi utenti

•  Diversi supporti fisici possibili

•  Le risorse possono essere sia dedicate che condivise

•  Comprende l’interfaccia utente-rete

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Page 32: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Sezione di accesso e sezione interna in Internet

•  Rete d’accesso (pto-pto e multi-pto)

•  (IP over) PSTN/ISDN

•  (IP over) xDSL

•  (IP over) Ethernet10M/100M/1G

•  (IP over) GPRS/UMTS

•  (IP over) WLAN/802.11 (WiFi)

•  (IP over) WMAN/802.16 (WiMAX)

•  Rete Interna

•  (IP over) ATM/SDH

•  (IP over) MPLS/SDH

•  (IP over) Gigabit Ethernet

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Page 33: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Rete logica e rete fisica •  La rete logica è l’infrastruttura che

consente il trasferimento di informazione tra più punti dislocati in posizioni remote. É sede di funzioni di natura logica aventi come fine la fornitura di servizi di trasferimento

•  La rete fisica è l’infrastruttura preposta al trasferimento dei segnali che supportano l’informazione. É sede di funzioni di natura fisica quali sono quelle di tipo trasmissivo

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Page 34: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Grafo di una rete logica

•  Un ramo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di multiplazione

•  Accenno: la multiplazione consiste nel trasferire un insieme di flussi di informazione (detti “tributari”) all’interno di un unico flusso contenitore (detto “aggregato”)

•  Un nodo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di commutazione

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Page 35: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Grafo di una rete fisica

•  I rami rappresentano le vie per il trasferimento dei segnali e sono in corrispondenza con i sistemi trasmissivi di linea

•  I nodi rappresentano i punti di trasmissione e/o ricezione dei segnali e sono in corrispondenza con gli apparati di rice-trasmissione

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Page 36: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Organismi di standardizzazione nelle TLC (1/3)

•  International Telecommunication Union (ITU)

•  è un’agenzia specializzata delle Nazioni Unite, con sede a Ginevra e il compito di armonizzare tutte le iniziative mondiali e regionali nel settore delle Telecomunicazioni

•  I suoi scopi principali sono:

•  Estendere la cooperazione internazionale (per migliorare le telecomunicazioni)

•  Favorire lo sviluppo dei mezzi tecnici ed il loro sfruttamento più efficace

•  Armonizzare gli sforzi delle nazioni verso fini comuni (definizione di standard)

•  International Standard Organization (ISO)

•  Ente delle Nazioni Unite, creato con l’obiettivo di promuovere lo sviluppo della normativa internazionale per facilitare il commercio di beni e servizi nel mondo

•  più importante organizzazione a livello mondiale per la definizione di norme tecniche

•  è un’organizzazione non-governativa che forma un collegamento tra il settore pubblico e il privato

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Page 37: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Organismi di standardizzazione nelle TLC (2/3)

•  Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

•  particolarmente attivo nella standardizazzione delle tecnologie per reti in area locale (LAN) e metropolitana (MAN)

•  Internet Engineering Task Force (IETF)

•  è un gruppo preposto alla definizione degli standard nel mondo Internet

•  chiunque può partecipare sottomettendo degli Internet -draft

•  produce degli standard denominati “Request For Comments” (RFC)

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Page 38: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Organismi di standardizzazione nelle TLC (3/3)

•  Third Generation Partnership Project (3GPP)

•  3GPP riunisce differenti organizzazioni e associazioni con l’obiettivo di produrre specifiche tecniche per le reti mobili di terza generazione (3G) come evoluzione della rete GSM

•  mantiene anche le specifiche del GSM e EDGE

•  European Telecommunication Standards Institute (ETSI)

•  Preparazione di standards effettuata da comitati tecnici, che trattano argomenti specifici e che riferiscono ad un’assemblea tecnica

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Page 39: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Local Area Networks - LAN

Comunicazione tra Computer fisicamente separati in un area limitata (edificio, ufficio, casa) con filo

Applicazione del modello OSI per l’indipendenza degli strati: diversi sistemi operativi e tipi di computer diversi

possono inter-comunicare se utilizzano lo stesso modello a strati

Diverse famiglie di LAN sono definite negli standard IEEE802, specificando i primi due strati del modello OSI

Page 40: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Local Area Networks - LAN

Unità fisica di interfaccia con il mezzo

Segnalazione di strato fisico PLS

Controllo di accesso al mezzo MAC

(Controllo del collegamento logico LLC)

Collegamento

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

OSI IEEE802

Page 41: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Local Area Networks - LAN

Ethernet

Page 42: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Ethernet IEEE802.3 ���Caratteristiche principali

•  Proprietà, amministrazione e gestione locale della rete

•  Alta velocità di trasmissione (100 Mbit/s, 1 Gbit/s)

•  Utilizza tipicamente cavi di rame “twisted pair” •  Può utilizzare diversi tipi collegamenti fisici per

applicazioni specifiche (fibra ottica per 10Gbit Ethernet)

•  Bassa probabilità di errore

Page 43: Corso di Tecnologie per la comunicazione

•  Flessibilità nella configurazione della rete (a bus, centro stella)

•  Condivisione del mezzo semplice, possibilità di collisioni

•  Dimensione minima di un pacchetto 64 bytes. Dimensione massima pacchetto 1500 bytes (MTU)

•  Lunghezza dei segmenti di rete nell’ordine dei 100 mt con doppini di rame

Ethernet IEEE802.3 ���Caratteristiche principali

Page 44: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Topologie LAN - Esempi

S"S"

S"

S" S"

BUS bidirezion

ale S"

S" S"

S"S"

Ad Anello

S1 S2

S3

HUB A Stella

BRIDGE tra due BUS

Page 45: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Ethernet IEEE802.3��� Funzionalità implementate

•  Regolamentazione della trasmissione su mezzo fisico

•  Controllo di errore (senza recupero) •  Padding sui frame troppo corti •  Indirizzamento con MAC address e ID

protocollo, opzionalmente LLC SNAP (sub-network access Protocol)

•  Condivisione nell’accesso al mezzo (Carrier Sense Multiple Access – Carrier Detect)

Page 46: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Mezzo di trasmissione - Coassiale

•  Ethernet 10Mb Base 5 •  Cavo coassiale (connettore BNC)

•  Topologia a bus (con collisioni), necessaria la terminazione del bus (50 ohm)

Page 47: Corso di Tecnologie per la comunicazione

10 Mbit/s Base 10 (Coassiale)

•  Vantaggi: Permette di connettere fino a 100 nodi con una distanza tra loro: •  Minima: 2.5 m •  Massima: 500 m (!)

•  Svantaggi: •  All’aumentare dei nodi diminuisce la velocità di

trasmissione ed aumenta la probabilità di collisioni

•  non in commercio

Page 48: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Uso di cavi twisted 4 coppie di cavi ritorti, diversi tipi di schermatura:

Non schermato: UTP

Schermatura semplice: FTP

Schermatura per coppie: STP

Page 49: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Uso di cavi twisted •  Il tipo di torsione delle coppie di conduttori è diverso per le 4

coppie per ridurre le interferenze (65, 64, 56, 51 avvolgimenti per metro)

•  E’ essenziale utilizzare le coppie giuste di conduttori, onde evitare di annullare questo effetto •  Solitamente si usa una di queste configurazioni:

Page 50: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Uso di cavi twisted

•  Connettore: Rj45 (8 poli)

•  Diversi tipi di standard di performance/compatibilità: •  CAT3: 10 Mhz di banda •  CAT5: 100 Mhz di banda •  CAT5e: 100 Mhz di banda, minor

attenuazione •  CAT6: 250 Mhz di banda

Page 51: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Uso di cavi twisted - Schermatura

•  La schermatura non significa categoria superiore (esistono cavi non schermati CAT6)

•  La schermatura aumenta il costo del cavo, lo spessore, il peso, la flessibilità nelle curve

•  E’ necessario un connettore schermato altrimenti la comunicazione si deteriora

•  E’ solo necessario in ambienti con elevate interferenze EM (ad es. su linee di produzione)

Page 52: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Infrastruttura con cavi twisted

•  Centro stella a livello 1: HUB •  Ripetizione frame su tutte le

porte •  Rilevazione collisioni interne •  Modalità Half duplex •  Non più in commercio

•  Centro Stella a livello 2: switch

Centro stella

Tn

T1

T2

Page 53: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Lo switch di rete Memorizza il MAC address associato al

dispositivo sulla porta N

•  Inoltra il frame MAC solamente al destinatario corretto

•  Aggregato di traffico maggiore della capacità del singolo link

•  Possibilità di collisioni interne (congestione) •  Svolge le stesse funzioni di un Bridge di rete

Page 54: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Local Area Networks - LAN

Page 55: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wireless Local Area Networks - WLAN

Comunicazione tra Computer fisicamente separati in un area limitata (edificio, ufficio, casa) con connessioni senza

filo – Copertura < 100 m Stessi principi dell’802.3, cambiamenti allo strato fisico e

per l’accesso al canale dovuti alla diffusione del segnale senza filo

Prima definizione del 1977 IEEE802.11 (2 mbit/s), successive estensioni ed emendamenti per aumentare la

velocità di tramsissione

Page 56: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Ethernet IEEE802.11 ���Famiglia dello standard

Standard IEEE

Ambito Frequenza Banda utilizzata

Velocià MAX

Note

802.11a connettività (PHY e MAC)

5 GHz (senza licenza)

300 MHz 54 Mbit/s Poco diffuso, base per la teconolgia HYPERLAN

802.11b connettività (PHY e MAC)

2.4 GHz (senza licenza)

83 MHz 11 Mbit/s Praticamente incluso su ogni dispositivo WiFi

802.11g connettività (PHY e MAC)

2.4 GHz (senza licenza)

83 MHz 54 Mbit/s Compatibilie all’indietro con 802.11b a 11 Mbit/s

802.11n connettività (PHY e MAC)

2.4 Ghz e 5 GHz (senza licenza)

TBD 540 Mbit/s Uso di antenne multiple (MIMO). Retrocompatibilie con 802.11g

802.11e QoS (MAC) n.a. n.a. n.a. Gestione della qualità del servizio a livello MAC per tutti gli standard di connettività

802.11i Sicurezza (MAC, IP)

n.a. n.a. n.a. Miglioramento della sicurezza per tutti gli standard di connettività

802.11r Roaming veloce (PHY)

n.a. n.a. n.a. Handover rapido per dispositivi ad elevata mobilià.

Page 57: Corso di Tecnologie per la comunicazione

WiFi - Architetture

Utilizzato tipicamente in architettura centro-stella (Access Point)

Centro stella Mesh

Page 58: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Centro stella – Access Point Terminale utente

Scheda integrata in un PC Sistema embedded

USB ….

Estensione di portate (layer 1/repeater oppure layer 2/client bridge con virtual WLAN o hardware duplicato)

WiFi - Dispositivi

Page 59: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi- Fi - Velocità di trasmissione massime

effettive Lo standard 802.11g prevede diverse modalità di funzionamento (modulazione e codifica) e la retrocompatibilità con lo standard

802.11b Queste sono le modalità disponibili:

Goodput effettivo: 1 Mbit/s 2 Mbit/s

5.5 Mbit/s 6 Mbit/s 9 Mbit/s 11 Mbit/s 12 Mbit/s 18 Mbit/s

24 Mbit/s 36 Mbit/s 48 Mbit/s 54 Mbit/s

802.11b

36 Mbit/s !!

Page 60: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi Modalità di funzionamento terminale

Rete mesh (ad-hoc): Ogni terminale trasmette e riceve dati da tutti gli altri

Tutti in terminali nella stessa area di copertura Per comunicare con l’esterno uno dei terminali deve

svolgere il compito di gateway (router) Non è possibile evitare collisioni

Page 61: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi Modalità di funzionamento terminale

Infrastruttura(managed): Ogni terminale trasmette e riceve dati verso il nodo centrale

“Access Point” che funge da HUB/Bridge Tutti in terminali nella area di copertura dell’AP (e non tra di

loro!) L’AP dispone solitamente di una presa di rete (WAN) per la

connessione con una rete esterna e svolge il compito di gateway (router). La rete può anche essere isolata (porta

WAN non collegata). L’AP può anche contenere uno SWITCH e più porte

(solitamente 4) marcate come LAN per l’interconnessione tra il segmento senza filo ed una piccola LAN

E possibile la trasmissione in slot temporali contention-free

Page 62: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi Modalità di funzionamento terminale

•  Ascolto (monitor): •  Schede di rete compatibili possono essere messe in modalità

di ascolto “passiva” (ipw2200) •  Tutti i pacchetti che transitano nell’area di copertura

vengono intercettati e sono visibili: •  Se la rete è senza sicurezza •  Nel caso di sicurezza a singola password (WEP) se in

possesso della chiave •  Software ascolto: Kismet (KisMAC)

•  Attacco (injection): •  Pacchetti possono essere spediti in formato RAW senza che

il terminale sia abilitato •  DoS •  Generazione di traffico utile per forzare la rete (WEP)

Page 63: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi – Aggregazione di reti

Vi sono protocolli specifici per collegare (sempre senza filo) due AP: il più diffuso è il WDS (Wireless Distribution System)

La capacità su ognuno degli N AP si riduce a MAX/N Se possibile, è sempre meglio ricorrere ad una backbone cablata

AP1 AP2

Copertura AP2 Copertura AP1

WDS

Page 64: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi – Aggregazione di reti

Backbone:

La capacità su ognuno degli N AP si mantiene al valore delle singole sottoreti

AP1 AP2

Copertura AP2 Copertura AP1

100Mbit/s Switch

Page 65: Corso di Tecnologie per la comunicazione

Wi-Fi Strato fisico •  Trasmissione su canale radio •  Copertura 100 mt in visibilità con antenne

omnidirezionali

•  Copertura anche superiore con uso di antenne direzionali (la distanza non è un limite dello strato MAC) ma può peggiorare le performance