misure della performance della rete e ritardi

Ampiezza di banda

Indica la larghezza dell’intervallo di frequenze elettromagnetiche usato dal sistema trasmissivo in una reti a commutazione di pacchetto.

Oppure si usa lo stesso termine per indicare il bit rate massimo di un link.

Bit rate

Indica la caratterizzazione di un collegamento, cioè la velocità (potenziale) di trasmissione in bps (Bit Per Second) che il sistema garantisce (a priori) di poter trasmettere.

Throughput

Indica quanto velocemente riusciamo effettivamente a inviare i dati tramite una rete attraverso un suo nodo. Va misurata empiricamente in bps.

Throughput end-to-end

todo pag. 19-23 .pdf 2

Latenza (ritardo di nodo o delay)

Indica quanto tempo serve affinché un pacchetto arrivi completamente a destinazione dal momento in cui il primo bit parte dalla sorgente.

Nelle reti a commutazione di pacchetto i pacchetti vanno nelle code di entrata e di uscita nelle code dei router quando il tasso di arrivo dei pacchetti supera la velocità con cui vengono inoltrati ad altri nodi.

La latenza è quindi la somma tra:

• ritardo di elaborazione (controllo dei bit di parità, determinazione del canale di uscita, tempo dello spostamento tra la porta di input e la porta di output),
• ritardo di accodamento,
• ritardo di trasmissione: tempo richiesto per immettere tutti i bit del pacchetto sul collegamento ($\frac{\text{lunghezza del pacchetto in bit}}{\text{rate del collegamento in bps}}$).
• ritardo di propagazione: tempo che un bit impiega per propagarsi sul collegamento,nella pratica non dipende anche dalla dimensione del pacchetto $\frac{\text{lunghezza del collegamento fisico in metri}}{\approx 2\cdot 10^8\frac{m}{s}\text{velocitaˋ della luce}}$

N.B.: il bit time è il tempo di trasmissione di 1 bit.

Ordini di grandezza

• ritardo di elaborazione: pochi microsecondi o meno.
• ritardo di accodamento: dipende dalla congestione della rete ma non si può dire niente in formule. todo pag. 33 pdf. 2
• ritardo di trasmissione: significativo per i collegamenti a bassa bit rate.
• ritardo di propagazione: pochi microsecondi a centinaia di millisecondi.

todo pag. 33-49 pdf. 2

Esercizi

Quanto tempo impiega un pacchetto di 1000 byte per propagarsi su un collegamento di 2500m, con velocità di propagazione di $2.5\times 10^8\frac{m}{2}$ e rate di $2\text{Mbps}$?

$$\frac{d}{v}=\frac{2500Km}{2.5\cdot 10^8\frac{m}{s}}=\frac{2500\cdot 10^{3}m}{250\cdot 10^6\frac{m}{s}}=10\cdot 10^{-3}s=10ms$$

Questo ritardo dipende dalla lunghezza del pacchetto?

No.

Calcolare il ritardo di trasmissione.

$$\frac{L}{R}=\frac{8000b}{2Mbps}=\frac{8000b}{2\times 10^6\frac{b}{s}}=4ms$$

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Calcolare il tempo di trasmissione di 1 bit in una rete con rate $R=10$ Mbps.

$$\frac{1}{10Mbps}=\frac{1}{10\cdot 10^{6}bps}=10^{-7}s=0.1\mu s$$

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Si assuma che il ritardo di propagazione in una rete broadcast sia 5ms e che il ritardo di trasmissione del frame sia di $10ms$.

Quanto impiega il primo bit a raggiungere la destinazione?

Ritardo di propagazione = 5ms.

Quanto impiega l’ultimo bit per raggiunere la destinazione dopo che è arrivato il primo?

Ritardo di trasmissione - ritardo di propagazione = 10ms.

Per quanto tempo la rete è occupata da questo frame?

Ritardo di trasmissione + ritardo di propagazione = 15ms.

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Si consideri un host A che trasmette pacchetti, ognuno di lunghezza $L=3000b$ su un canale di trasmissione con Rate $10Mbs$ verso un host B all’altro estremo del link. Si supponga inoltre il ritardo di propagazione parti a $0.2ms$.

Quanto impiega l’host A a trasmettere un pacchetto?

$$\frac{3000b}{10Mbps=10\cdot 10^{6}bps}=300\cdot 10^{-6}s=3\cdot 10^{-4}s=0.3ms$$

Dopo quanto tempo l’host $B$ avrà ricevuto l’intero pacchetto?

$3\cdot 10^{-4}+0.2ms=0.5ms$.

Quando A termina di trasmettere il pacchetto, dove si trova il pacchetto?

Nella coda di ingresso dell’host B.

Quanti bit possono trovarsi contemporaneamente nel link?

Possiamo usare il rate and propagation delay product:

$$\text{Rate}\cdot \text{ritardo di propagazione}=10Mbps\cdot 0.2ms=2000b$$

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Fornire il bitrate per ciascuno dei seguenti segnali:

Un segnale in cui 1 bit dura 0.001 s.

(Formula inversa per ritardo di trasmissione)

$$\frac{1b}{x}=0.001s\to x=1000bps=1Kbps$$

Un segnale in cui 1 bit dura 2 ms.

$$\frac{1b}{x}=2ms\to x=500ms$$

Un segnale in cui 10 bit durano 20 ms.

$$\frac{10b}{x}=20ms\to x=500ms$$

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La commutazione di circuito può essere realizzata suddividendo in slot ognuno dei quali viene assegnato a un host per trasmettere. Per esempio, se ci sono 4 host il tempo sarà suddiviso in gruppi di 4 slot (ogni host avrà il proprio slot per trasmettere).

Si supponga di voler spedire un file di 160000 bit dall’host A all’host B in una rete basata su slottizzazione del tempio con 48 slot e Rate pari a 1536 Mbps. Per stabilire il circuito end-to-end si impiegano 500ms. Quanto tempo è necessario per trasmettere il file?

Bisogna calcolare la Rate in $\frac{Mb}{48/s}$.

$$500ms+\frac{160000b}{\frac{1536\cdot 10^{6}bps}{48}}=500ms+5ms=505ms$$

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Quando si dice che il livello di trasporto effettua il multiplexing dei messaggi a livello applicazione, si intende che il livello di trasporto può combinare più messaggi del livello applicazione in un pacchetto?

No. 🗿

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Si supponga di voler collegare due host isolati per consentire a questi di poter comunicare. È necessario impiegare uno switch di collegamento? Spiegare.

No. Si può fare una rete peer to peer con un cavo tra i due host.

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Un link ha una capacità di 10 Mbps. Su questo link arrivano richieste di trasmissione dati secondo il seguente schema:

• ogni richiesta trasmette 1 Mbit.
• arrivano 8 richieste al secondo.

Calcolare il tempo di trasmissione di una richiesta.

$$\frac{1Mbit}{10Mbps}=0.1s$$

Calcolare il traffico offerto al link (bps).

$$8\cdot 1Mbit=8Mbit$$

Calcolare l’utilizzo del link (intensità di traffico).

$$\frac{\text{traffico}}{\text{capacitaˋ}}=\frac{8Mbit}{10Mbit}=0.8$$

Stabilire se il link è sottoutilizzato, pienamente utilizzato e sovraccarico.

utilizzo del link è l’80% della capacità, quindi non è né sottoutilizzato, né sovraccarico (pienamente utilizzato).