Comunicazione attraverso la rete

Comunicazione attraverso la rete

• La comunicazione utilizzando i moderni strumenti ha creato una comunità globale tramite social network, smartphone e smart TV.
• Un processo di comunicazione si svolge tra un mittente e un destinatario che si scambiano un messaggio attraverso un canale di trasmissione.
• Il mittente codifica e trasmette il messaggio, mentre il destinatario lo riceve e lo decodifica.

Mittente e Destinatario

• Il mittente è l'entità che invia i dati, mentre il destinatario è l'entità che li riceve.

Segnale e Codifica

• Il segnale è la grandezza fisica che trasporta il messaggio codificato sul canale di comunicazione.
• Il codificatore trasforma il messaggio in un formato compatibile con il canale di comunicazione.
• Il trasmettitore invia fisicamente il messaggio sul canale di comunicazione.

Canale di trasmissione, Ricevitore e Decodificatore

• Il canale di trasmissione è la connessione tra trasmettitore e ricevitore che permette il trasporto dei dati.
• Il ricevitore riceve fisicamente il messaggio dal canale di comunicazione.
• Il decodificatore trasforma il segnale ricevuto in un messaggio comprensibile dal destinatario.

Modalità di comunicazione

• Le modalità di comunicazione si distinguono in base al ruolo di trasmettitore e ricevitore.
• Nella modalità simplex, il mittente e il ricevitore hanno ruoli fissi e non intercambiabili durante la comunicazione.

Efficienza di un canale trasmissivo

• Il tempo di bit è il tempo necessario per la trasmissione di un singolo bit.
• Il tasso di errore rappresenta il numero di bit ricevuti errati rispetto al numero di bit trasmessi. Un canale ideale ha un tasso di errore pari a zero.

Tecniche di controllo dell'errore

• Le tecniche di controllo dell'errore consentono di rilevare la ricezione di dati inconsistenti e richiedere la ritrasmissione del dato non corretto.

Controllo di parità

• Il controllo di parità aggiunge un bit di controllo alla fine di ogni byte trasmesso per rendere il numero totale di bit a 1 sempre pari (parità pari) o dispari (parità dispari).
• Un errore di un bit viene rilevato, ma non può essere corretto.
• Il controllo di parità non riesce a rilevare un numero pari di errori.

Codice di ridondanza ciclico (CRC)

• Il CRC si basa su un calcolo polinomiale.
• La probabilità di errori multipli in una sequenza di dati è estremamente bassa con la tecnica del CRC.

Tecniche di recupero dell'errore

• Permettono di risalire all'informazione originale in caso di ricezione errata.
• La tecnica della richiesta di ritrasmissione prevede che il ricevitore segnali al trasmettitore di ritrasmettere il dato errato.
• I codici autocorrettivi correggono gli errori senza richiedere una ritrasmissione, ma sono meno frequenti per la loro ridondanza.

Componenti hardware di una rete

• I componenti hardware di una rete si dividono in dispositivi e mezzi fisici di trasmissione.

Dispositivi di rete

• I dispositivi di rete possono essere dispositivi terminali (end devices) o dispositivi intermedi (intermediary devices).

Dispositivi terminali

• I dispositivi terminali permettono di accedere ai servizi di rete. Esempi di dispositivi terminali sono PC, tablet, smartphone.
• I dispositivi terminali sono dotati di una scheda di rete (NIC - Network Interface Card).
• Il collegamento alla rete può avvenire via cavo o via wireless.

Dispositivi intermedi

• I dispositivi intermedi permettono la connettività e lo scambio di dati all'interno delle reti.
• Sono trasparenti all'utente finale.
• Esistono diverse tipologie di dispositivi intermedi:
  • Repeater: rigenerano e ritrasmettono il segnale.
  • Hub: concentratori che connettono più dispositivi.
  • Switch, access point: collegano più dispositivi e permettono comunicazioni contemporanee.
  • Router: instradano i messaggi in una rete geograficamente estesa, scegliendo i percorsi migliori.
  • Firewall: proteggono le reti da accessi e traffico indesiderato.

Mezzi fisici di trasmissione

• I mezzi fisici sono i canali attraverso i quali il segnale che trasporta i dati viaggia dal mittente al destinatario.
• Si dividono in mezzi guidati (conduttori in rame, fibre ottiche) e mezzi a onda libera (wireless).

Conduttori in rame

• Trasportano un segnale di natura elettrica.
• Esempi: cavo coassiale, doppino telefonico.
• Il doppino telefonico è costituito da 4 coppie di fili di rame isolati.
• La lunghezza massima di un doppino è di circa 100 metri.
• La trasmissione UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), utilizzata nella telefonia cellulare, è una comunicazione digitale.

Trasmissione di informazioni digitali

• I dispositivi elettronici memorizzano i dati in formato digitale.
• Nei canali di comunicazione i dati possono essere trasmessi sia in formato digitale sia analogico.

Modulazione

• La modulazione combina un segnale analogico (portante) con un segnale digitale (modulante) per codificare il dato da trasmettere.
• Un modem (modulatore/demodulatore) è necessario per trasformare il segnale da digitale ad analogico e viceversa.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

• ADSL è una tecnologia broadband (banda larga).
• Sfrutta le linee telefoniche esistenti per trasmettere dati.
• Il segnale "dati" è separato dal segnale "fonico".
• Esiste un'asimmetria tra la velocità di download e upload.

Commutazione

• La commutazione è un insieme di operazioni eseguite nei dispositivi intermedi della rete che permettono la comunicazione tra i dispositivi terminali.
• Esistono due tipi di commutazione: commutazione di circuito e commutazione di pacchetto.

Commutazione di circuito

• Viene stabilita una connessione fisica temporanea e dedicata tra due nodi che intendono comunicare.
• La comunicazione avviene una volta instaurata la connessione e cessa dopo la sua interruzione.
• Le fasi della comunicazione sono: instaurazione della connessione, trasmissione delle informazioni, abbattimento della connessione.

Vantaggi della commutazione di circuito

• Capacità trasmissiva del canale garantita.
• Facile controllo delle intercettazioni dei dati.
• Non è necessario specificare l'indirizzo del destinatario nei messaggi.

Svantaggi della commutazione di circuito

• Esclusività tra i due nodi.
• Nel caso di malfunzionamento di un apparato intermedio, la comunicazione si interrompe.
• La connessione rimane occupata se il mittente interrompe la comunicazione senza abbattere il collegamento.
• Costi elevati.

Commutazione di pacchetto

• I messaggi scambiati sono suddivisi in unità dati (pacchetti).
• I dispositivi intermedi memorizzano i pacchetti e li instradano in base all'indirizzo di destinazione.
• I pacchetti della stessa comunicazione possono percorrere strade diverse.
• L'ordine di arrivo dei pacchetti potrebbe essere diverso dall'ordine di partenza.

Intestazione del pacchetto

• Ogni pacchetto contiene un'intestazione con informazioni come: indirizzo del mittente, indirizzo del destinatario, numero di sequenza del pacchetto.

Dimensione del pacchetto

• La dimensione del pacchetto è un fattore critico:
  • troppo grande: monopolizza le linee di trasmissione per troppo tempo.
  • troppo piccolo: aumenta il volume di informazioni aggiuntive.

Vantaggi della commutazione di pacchetto

• Connessione fisica condivisa tra più trasmissioni (costi più bassi).
• I pacchetti possono raggiungere la destinazione tramite percorsi alternativi in caso di guasto di apparati intermedi.
• I dati (pacchetti) possono essere trasmessi appena pronti.

Svantaggi della commutazione di pacchetto

• Traffico aggiuntivo di dati (dovuto alle informazioni nell'intestazione del pacchetto).
• Ritardi potenziali dovuti alla memoria e inoltro dei pacchetti.
• Problemi di sicurezza dovuti alla condivisione del canale di trasmissione.

Sistema telefonico mobile

• E' noto come rete cellulare.
• La rete cellulare è suddivisa in aree chiamate celle (esagonali).
• Ogni cella fa riferimento a una stazione di comunicazione.
• A ogni stazione è assegnata una frequenza diversa da quelle delle stazioni adiacenti per evitare interferenze.

Evoluzione del sistema telefonico mobile

• 1G (1980 - 1990): Voce analogica sulla rete mobile. Velocità di trasmissione: 2 Kbps.
• 2G (1990 - 2000): Sistema GSM: trasmissione della voce in modalità digitale. SMS. Comunicazioni cifrate. Velocità di trasmissione: 64 Kbps.
• 3G (2000 - 2010): Mail, download da internet, chat, smartphone. Velocità di trasmissione: 144 Kbps - 2 Mbps.
• 4G (2010 - 2020): Aumento della capacità e velocità di trasmissione. Velocità di trasmissione: 100 Mbps - 1 Gbps.
• 5G (dal 2020): Tecnologia attuale. Velocità di trasmissione: 1 Gbps - ?

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