VARI TIPI DI COMMUTAZIONE

 


3.1 Commutazione di circuito

3.2 Commutazione di messaggio

3.3 Commutazione di pacchetto

3.4 Commutazione di cella


3. Reti geografiche

       Le reti geografiche, note col termine WAN (Wide Area Network), sono reti di grandi estensioni utilizzate per la trasmissione dati e possono essere pubbliche e private.

       Per quanto riguarda la commutazione, si possono utilizzare quattro tecniche:

1.    Commutazione di circuito;

2.    Commutazione di messaggio;

3.    Commutazione di pacchetto;

4.    Commutazione di cella.

       La commutazione di pacchetto è la tecnica al giorno d’oggi più utilizzata per le reti di controllo dei sistemi telefonici e per le reti commutate di trasferimento dati.

       La commutazione di cella è una nuova tecnica destinata, probabilmente, a sostituire la commutazione di pacchetto nel prossimo futuro.

 

3.1. Commutazione di circuito

       E’ una tecnica che consiste nell’attivazione di un collegamento fisico permanente tra l’utente chiamante e l’utente chiamato.

       La commutazione di circuito è adottata nelle vecchie centrali elettromeccaniche della rete telefonica commutata.

       Un evidente inconveniente è rappresentato dalla impossibilità di ottimizzare il traffico telefonico che potrebbe avere delle tratte di linee sovraccariche ed altre prive di trasmissione.

       La commutazione di circuito fornisce solamente un percorso di comunicazione: le problematiche relative al controllo degli errori ed alla scelta dei protocolli è a totale carico dell’utente.

 

3.2. Commutazione di messaggio

È  una tecnica  per trasmissione dati che si avvale di un computer che svolge il compito di smistatore delle informazioni provenienti da terminali o elaboratori collegati attraverso la rete telefonica commutata o dedicata.

       Il computer smistatore esamina l’indirizzo di destinazione posto nell’intestazione del messaggio e instrada tale messaggio alla stazione ricevente o al commutatore successivo nel percorso.

       I dati vengono, solitamente, memorizzati su disco e smistati, successivamente, in funzione del traffico e delle priorità del messaggio.

       Questa tecnica non consente, perciò, il tempo reale e l’interattività, inoltre il sovraccarico dei dati o un’avaria al computer smistatore può compromettere la funzionalità della rete.

       A ciò si ovvia utilizzando un duplicato del computer smistatore che entra in funzione in caso di guasto del primo.

       Un altro svantaggio di tale tecnica è ancora dovuto al computer centralizzato che rappresenta un collo di bottiglia che rallenta le comunicazioni.

3.3. Commutazione di pacchetto

       Rappresenta una tecnica di commutazione per le trasmissioni dati che utilizza in modo efficiente le costose linee di comunicazione.

       I canali sono ad alta velocità ed interconnettono anche dispositivi che utilizzano codici differenti e che funzionano a velocità diverse.

       I dati da trasmettere da un terminale all’altro vengono suddivisi in frammenti più piccoli denominati pacchetti e circoscritti da informazioni di servizio costituiti dagli indirizzi del mittente, del destinatario, dal numero d’ordine del pacchetto, ecc.

       La rete è costituita da numerosi elaboratori commutatori, denominati nodi, del tipo descritto nella rete a commutazione di messaggio, collegati tra loro da linee telefoniche ad alta velocità (oltre 64Kbps).

       Tra il terminale e il nodo più vicino, ovviamente, deve esistere una connessione fisica realizzata su rete telefonica commutata o dedicata.

       Nel caso di utilizzo della rete telefonica commutata per il collegamento alla rete a commutazione di pacchetto, l’utente deve prima effettuare un collegamento fisico di chiamata al nodo più vicino attraverso la classica telefonata e l’uso del modem o di particolari adattatori di rete.

       Una volta connesso alla rete, l’utente stesso può chiamare un altro dispositivo connesso alla rete attivando, così, un collegamento logico.

       Il percorso del pacchetto è stabilito da criteri denominati routing più economico che tiene conto delle seguenti situazioni:

·      il numero di pacchetti in attesa di trasmissione;

·      la capacità del collegamento;

·      il livellamento del carico sulla rete;

·      sicurezza del collegamento;

·      tipo di traffico;

·      numero di collegamenti intermedi.

 

       Gli algoritmi adottati per l’instradamento dei pacchetti attraverso la rete possono essere differenti: alcuni vengono impostati da un computer centrale ma, nella maggior parte dei casi, vengono eseguiti in ogni singolo nodo.  Gli algoritmi adattano il percorso del pacchetto ai guasti e alle condizioni del traffico sulle linee. La rete è in grado di realizzare conversioni di velocità, di codici e protocolli nel caso di utenti dalle caratteristiche diverse. La lunghezza massima del pacchetto, con riferimento al campo dati, è un numero di byte potenza di 2 e compreso tra 16 e 1024. L’ultimo pacchetto di un flusso di dati può avere dimensione inferiore alla massima impostata.  I pacchetti sono trasportati in una trama HDLC  che ha il vantaggio di consentire il controllo degli errori di trasmissione.  Le linee che collegano i nodi sono utilizzate, durante il collegamento, da pacchetti di altri utenti, rendendo, così, più efficiente l’uso della linea stessa.

       Lo scambio dei pacchetti tra due nodi (router) può avvenire con due tecniche:

·      datagramma;

·      circuito virtuale.

       Nei prossimi paragrafi si spiegheranno le due tecniche di trasmissione dei pacchetti.

3.3.1. Datagramma

       Nella tecnica a datagramma i vari pacchetti di uno stesso flusso dati possono intraprendere percorsi diversi in tempi diversi per poi essere assemblati nella giusta sequenza dal software del computer ricevitore.

       Si mostra, in fig. 30, un esempio di servizio datagramma.

 

 

 

Fig.30. -  Datagramma.  Esempio di un messaggio suddiviso in tre pacchetti.

 

 

       Ogni pacchetto viene instradato indipendentemente dagli altri pacchetti della stessa chiamata.

       Affinché ciò sia possibile è necessario che ogni pacchetto contenga tutte le informazioni che consentono il corretto spostamento da nodo a nodo fino al raggiungimento del terminale di destinazione.

       Il software del computer trasmettitore invia il messaggio al nodo di origine 1 sotto forma di pacchetti 1, 2 e 3. Questi li smista ai nodi 2, 3 e 4 come in figura.

       Un nodo prima di accettare un pacchetto esegue un controllo per verificarne la correttezza; in caso di errore chiede la ritrasmissione.

       Il nodo sorgente attiva un timer: se alla scadenza non ha ricevuto la conferma della corretta ricezione, inoltra nuovamente il pacchetto. Se la risposta di ricezione arriva a tempo scaduto può capitare che, alla fine, il ricevitore si ritrova con due pacchetti identici duplicati di cui dovrà scartarne uno.

 

3.3.2. Circuito virtuale

       La tecnica a circuito virtuale ricorda il servizio telefonico commutato.

       Il DTE che effettua la chiamata inoltra sulla rete una richiesta di collegamento che abilita le procedure di collegamento al DTE chiamato.

       Il DTE chiamante invia una richiesta di chiamata, che rappresenta il primo pacchetto. Questo si propaga da nodo a nodo determinando un percorso che sarà, poi, seguito da tutti gli altri pacchetti.

       Il primo pacchetto deve contenere l’indirizzo del mittente, del destinatario e il numero di canale logico.

       I pacchetti successivi conterranno solo il numero di canale logico poiché, essendo fisso il percorso, i vari nodi sanno a quale nodo smistare il pacchetto in transito.

       Alla fine del trasferimento il DTE chiamante invia una richiesta di svincolo, attraverso l’ultimo pacchetto, col compito di chiudere il circuito virtuale.

Si mostra in fig.31 le varie fasi del collegamento.

 

 

 

 

 

Fig. 31. -   Fasi del collegamento.

 

       Il guasto di un nodo blocca lo scambio dei dati causando la chiusura del circuito virtuale. Questo è un aspetto negativo. Nel datagramma, invece, viene cercato un percorso alternativo in grado di bypassare i nodi inattivi o congestionati.

       È compito del DTE chiamante o del nodo sorgente, attraverso la funzione di riconnessione automatica, l’attivazione di un nuovo circuito virtuale.

 

3.4. Commutazione di cella

       La commutazione di cella considera segmenti di dati di lunghezza fissa, contrariamente alla commutazione di pacchetto.

       Una cella è costituita da un’intestazione di 5 byte e da 48 byte di dati.

       Celle con caratteristiche analoghe sono impiegate nelle Reti Metropolitane (MAN = Metropolitan Area Network) e nelle moderne e veloci trasmissioni ATM (Asynchronous Transfer Mode).

       Il collegamento di celle utilizza etichette ed intestazioni molto brevi per consentire una commutazione rapida. È  una tecnologia che si presta ad essere applicata sia per reti locali che geografiche.


3.1 Commutazione di circuito

3.2 Commutazione di messaggio

3.3 Commutazione di pacchetto

3.4 Commutazione di cella


a cura del prof. Giuseppe Spalierno, docente di Elettronica - ultima versione febbraio 2005