Docente: Rosario Giuseppe GARROPPO
Numero totale di ore di lezione (L): 48
Numero totale di ore di esercitazioni (E): 12
Prerequisiti: Reti di Telecomunicazioni.
Obbiettivi del corso:
Gli obiettivi del corso sono la presentazione dell'evoluzione dell'architettura delle reti cellulari, delle architetture per la fornitura di servizi multimediali su reti IP, delle tecnologie maggiormente diffuse per reti wireless LAN e delle diverse soluzioni disponibili per le Wireless Mesh Networks (WMN). Inoltre, il corso è volto a fornire gli strumenti necessari per la progettazione degli elementi di queste architetture e a evidenziare i relativi problemi prestazionali.
Programma:
RETI WIRELESS LAN
La famiglia IEEE 802.11 - Certificazione dei prodotti Wi-Fi - L'organizzazione del livello fisico - Il sottolivello PMD per a, b, g, n - I canali a 2.4 GHz e a 5 GHZ - Le norme europee per l'uso dei canali a 5GHz - Il sottolivello PLCP - Il problema dell'interoperabilità fra sistemi diversi - La relazione efficienza di modulazione, distanze coperte, bande usate - L'organizzazione di una rete 802.11: Independent Basic Service Set e Infrastructure Basic Service Set. Il ruolo dell'AP nel BSS - MAC layer - Problema del nodo nascosto e soluzione mediante Virtual Carrier sensing - Differenziazione del servizio di trasporto: 802.11e - Altre funzioni del livello MAC: frammentazione, aggregazione SDU e PDU, Block ACK - Formato dei Frame 802.11 - Le procedure di management: sincronizzazione, set up e tear down di un BSS, le fasi di discovery, joining, authentication e association di una stazione 802.11 ad un BSS - Procedure per l'autenticazione e lo scambio delle chiavi per la cifratura dei dati - Parametri per la valutazione delle prestazioni delle reti - Efficienza dei protocolli di 802.11 – Analisi di dati di traffico 802.11 - Calcolo dell'efficienza dei protocolli, del throughput e del goodput di una connessione punto-punto 802.11 e di una rete 802.11 in saturazione - Anomalia prestazionale delle reti 802.11, verifica sperimentale dell'anomalia prestazionale. (L:16, E:4)
CONCETTI BASE DI SIMULAZIONE
Organizzazione di uno studio di simulazione - Introduzione alla simulazione ad eventi discreti - Generatori di numeri casuali - Metodo della trasformata inversa per la generazione di osservazioni di una V.A. con distribuzione nota ed invertibile - Metodo diretto - Metodo della convoluzione e metodo accettazione-rifiuto per la generazione di osservazioni di vv.aa. - Parametri statistici per l'interpretazione dei risultati di simulazione - Stima degli intervalli di confidenza di un parametro attraverso simulazione: problemi e soluzioni. (L:5)
WIRELESS MESH NETWORKS
Introduzione alle Wireless Mesh Networks, problemi di interferenza interflusso e intraflusso, Grafo di connettività e gradi di interferenza, tecniche di scheduling per ridurre i problemi di interferenza, Uso di antenne direzionali e relativi problemi - Tecniche per il controllo di potenza ed il controllo della topologia della rete. Meccanismi per l'assegnazione dei canali radio, Progetto di soluzioni di routing nella WMN, parametri prestazionali del routing nelle WMN - Principi di progetto di protocolli di routing nelle WMN. Classificazione dei protocolli di routing: flooding-based, preventivi, reattivi ed ibridi. Protocolli preventivi: OLSR e BATMAN-adv, Protocolli Reattivi: AODV - Concetti base sullo sviluppo di metriche di routing per WMN. Metriche di routing e relativo confronto. Problemi di fairness nelle WMN - Problemi del protocollo TCP, Strategie per il posizionamento dei MPP. 802.11s: architettura di rete, struttura dei frame, il protocollo di routing HWMP e la metrica ALM. (L:10)
EVOLUZIONE RETI RADIOMOBILI
Introduzione alla struttura di un sistema cellulare. Architettura della rete GSM: core network e RAN. Gli identificativi di un sistema GSM: IMSI, LAI, CI, MSISDN, TMSI. I database HLR, VLR, AUC e EIR. Gli elementi della RAN: BTS e BSC. Uso del GSM per i servizi dati - L'architettura della Core Network GPRS: SGSN, GGSN, BG. I nuovi elementi dell'interfaccia radio GSM per l'offerta dei servizi GPRS. Procedure di sicurezza, di associazione e disassociazione dalla rete GPRS. Procedure per la gestione della mobilità. Pila protocollare GPRS. Introduzione a UMTS. Le diverse Release di UMTS, Architettura UMTS, l'interfaccia radio, esempio di segnale radio UMTS, la struttura del terminale UMTS. Architettura UTRAN: Node B e RNC. I domini PS e CS della core network (Rel99 e Rel-post4), la pila protocollare UMTS, Localizzazione utente nella rete UMTS, Segnalazione RRC, funzioni a livello di rete: routing e traslazione di indirizzi, gestione mobilità e sicurezza nella rete UMTS, le classi di QoS UMTS, Architettura IMS. Il sistema LTE: gli elementi della core network e della E-UTRAN. (L:7)
SERVIZI MULTIMEDIALI SU RETE IP
Concetti base sullo sviluppo di servizi MoIP. Requisiti di un protocollo di segnalazione per MoIP. Requisiti di un protocollo di trasporto per MoIP. Protocolli proprietari e standard per il MoIP. Il protocollo SIP. Elementi dell'architettura SIP. Messaggi di richiesta e di risposta SIP. Indirizzi SIP. Il protocollo SDP. Localizzazione utente e server nel SIP. Interazione SIP-DNS. ENUM. VoIP Peering. Schemi di autenticazione SIP. Esempi di messaggi SIP scambiati in diversi scenari applicativi. Il protocollo RTP/RTCP: funzioni e formato dell'intestazione. Qualità del servizio percettiva nei sistemi VoIP. Tecniche di misura attive e passive. Tecniche di misura soggettive (MOS) e oggettive (PESQ). Relazione fra qualità del servizio percettiva e parametri prestazionali a livello IP. Impatto sulla QoS percettiva dei parametri di trasmissione e di codifica. Delay budget. Trade-off tra ritardo di pacchettizzione-efficienza dei protocolli. Concetto di service availability e relative metriche. Esempio di progetto di un sistema VoIP aziendale. Problemi di sicurezza nel MoIP. Problemi del VoIP in presenza di NAT. (L:10, E:8)
Testi di riferimento:
- Bernhard H. Walke, Mobile Radio Networks: Networking, Protocols and Traffic Performance, Wiley, 2002.
- J. Banks, J.S. Carson, B.L. Nelson Discrete-Event System Simulation Ed. Ed. Prentice Hall
- R. G. Garroppo, Voice over IP: Aspetti architetturali e di progettazione, ed. Plus
Altre informazioni Oltre al materiale presentato a lezione, durante il corso viene fornito materiale di approfondimento dei diversi argomenti trattati.
Modalità di svolgimento dell'esame:
Prova orale.