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Docente
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BIANCHI GIUSEPPE
(programma)
1 - Introduzione al corso.
1.1 generalità: Segnali, trasmissioni, reti, architetture, protocolli, incapsulamento. Architettura di Internet. Servizi, sistemi, strati protocollari, modello OSI vs. TCP/IP, cenni ad attacchi (ARP poisoning, DNS spoofing) e vulnerabilità.
1.2: modi di trasferimento: Multiplazione e commutazione. Multiplazione TDM: trama, slot. Commutazione a circuito. Segnalazione. Commutazione a pacchetto: vantaggi e svantaggi. Commutazione a circuito virtuale, label switching, esempi (MPLS, TOR).
1.3 Accesso multiplo: concetti di base, FDMA, TDMA, hybrid TDMA/FDMA, cenni a CDMA. Acesso casuale: ALOHA, prestazioni di ALOHA e Slotted Aloha, carrier sense (CSMA) e vantaggi su ALOHA.
2. Tecnologie di rete in area locale.
2.1. Ethernet di base. Storia, standardizzazione 802, mezzi trasmissivi, topologie, hub ed architetture a stella. Trama ethernet: preamboli e codifica, indirizzi, CRC. Accesso multiplo: CSMA/CD, collisioni, diametro di rete, backoff.
2.2. Ethernet commutata: repeater, bridge e switch, dominio broadcast vs dominio collisione, buffering in bridge, cut-through, learning e forwarding, cenni a TCAM, hash tables, ed HW per forwarding, cenni a sicurezza.
2.3. Wireless LAN, interfaccia radio: introduzione, cenni storici, canale radio, adaptive modulation/coding. CSMA/CA, Hidden ACK ed Hidden terminal: virtual carrier sense; duration field, handshake RTS/CTS. Backoff: differenze con Ethernet, dettagli del protocollo DCF 802.11. Throughput in 802.11, calcolo overhead 802.11, performance anomaly e calcolo throughput con più terminali.
2.4. Wireless LAN, architettura di rete: indirizzamento in WLAN; BSS, IBSS/ad-hoc, formato trame, ESS, Distribution Service, perché 4 indirizzi in Wireless Distribution Service.
3. Controllo della trasmissione e dell’errore.
3.1. Codici per il controllo dell’errore: Error detection: Frame Check Sequence, concetto di distanza, algoritmi e polinomi per calcolo CRC. Error Correction con codici a blocchi, BCH, Reed-Solomon. Error Correction con codici convoluzionali, prestazioni asintotiche. Cenni a decodifica soft e turbo-codici.
3.2. Automatic Retransmission Request: Scenari di ritrasmissione, FEC vs ARQ vs Network Coding. Modelli per calcolo prestazioni: Stop & Wait, pipelining, condizioni per trasmissione continua. Prodotto banda ritardo. Applicazione a throughput limite di TCP. Go Back N e Selective Repeat: dettagli. Esempio: il caso del protocollo HDLC (incapsulamento, bit stuffing, byte stuffing, controllo di errore, tipologie di trame).
4. Reti radiomobili cellulari
4.1 – Basi di propagazione e canale radio: legge di Friis, modelli di attenuazione, cenni a modello a due raggi, modello con distanza di riferimento, modelli empirici (es. Okumura-Hata). Fading e modelli di fading (Modello LogNormale per shadowing), margine di fading, calcoli di outage con erf/erfc e dimensionamento celle radio.
4.2 – Gestione delle risorse in sistemi cellulari (basi): riuso delle frequenze, cluster, distanza di riuso, interferenza co-canale, esempi di dimensionamento. Settorizzazione antenne, calcolo CCI per antenne trisettorizzate e per settori a 60°.
5. Elementi di dimensionamento dei sistemi e teoria delle code.
5.1 – sistemi a circuito (pura perdita). Traffico come processo ON/OFF, descrizioe statistica, intensità del traffico. Concetto di Erlang di traffico. Statistiche del traffico offerto: distribuzione binomiale, approssimazione di Poisson. Traffico smaltito: proporzionalità del traffico smaltito e calcolo distribuzione traffico smaltito. Formula B di Erlang. Traffico smaltito in Erlang, traffico perduto, traffico piccato/livellato e traffico di trabocco, efficienza, relazioni tra le varie grandezze. Aggregazioni e multiplazione statistica. Esempi di pianificazione cellulare, con trade-off tra dimensionamento radio e dimensionamento in base al traffico
5.2 – catene di Markov: Distribuzione esponenziale negativa, assenza di memoria, paradosso della vita residua, legame con distribuzione di Poisson. Processi a stati discreti, catene, diagramma degli stati, frequenze di transizione di stato. Processo di sola nascita. Catene di Markov, equazioni di Chapman-Kolmogorov, bilancio flussi di probabilità in regime transitorio. Distribuzione stazionaria: bilancio dei flussi di probabilità a regime: teorema di conservazione.
5.3 – elementi di teoria delle code. Sistemi a coda, notazione di Kendall, discipline di servizio. Distribuzione stazionaria per coda M/M/N/N e ri-derivazione formula B di Erlang.. Coda M/M/1: introduzione e calcolo distribuzione stazionaria, indici prestazionali, ritardo di coda e nel sistema, legge di Little. Coda N/N/C e guadagno di multiplazione rispetto a C x M/M/1, formula C di Erlang. Coda M/M/C/C/K e formula di Engset.
 A. Pattavina, “Reti di Telecomunicazione”, Wiley, 2007
G. Bianchi, “Introduzione alle catene di Markov”, Dispense fornite dal docente.
F. Valdoni, “Segnali e trasmissione”, dispense fornite dal docente.
Altro materiale (slides) fornito dal docente
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