Appunti di Reti di Telecomunicazioni
 
 

Indice degli argomenti



CAPITOLO 1 - RICHIAMI DI TEORIA DEI SEGNALI

Concetti preliminari di probabilità
    Introduzione alla probabilità. Definizione di spazio degli eventi. Definizione di evento.
    Metodi di combinazione degli eventi.
La funzione probabilità
    Definizione. Proprietà fondamentali. Le probabilità condizionate
    Eventi indipendenti.
    Partizione di uno spazio di eventi. Teorema sulle probabilità totali.
    Teorema di Bayes.
Processo di Bernoulli
Modello uniforme di probabilità in spazi campione finiti
Variabili aleatorie
    Definizione. Variabili aleatorie continue e discrete.
    Continuità di una variabile aleatoria e funzione densità. Il significato matematico della densità.
    Densità di una variabile aleatoria continua distribuita uniformemente su un intervallo.
    Distribuzione cumulativa di una variabile aleatoria continua.
    Distribuzione uniforme su un intervallo. Distribuzione esponenziale.
    Funzioni di variabili aleatorie
    Aspettazione di una variabile aleatoria.
        Definizione. Proprietà. Teoremi vari.
    Varianza e deviazione standard di una variabile aleatoria
        Definizione. Proprietà
Cenni sulle variabili aleatorie bidimensionali
Funzione caratteristica di una variabile aleatoria
    Definizione nel caso continuo. Applicazione: somma di variabili aleatorie indipendenti.
    Esempio: variabili aleatorie con distribuzione di Erlang
    Proprietà varie
    Funzione caratteristica di una variabile aleatoria discreta
        Esempio: variabile aleatoria di Poisson. Esempio: somma di variabili di Poisson.
        Esempio: variabile aleatoria geometrica. Esempio: variabile aleatoria binomiale.
Variabili aleatorie continue e trasformata di Laplace
    Generalità. Proprietà.
Densità di probabilità condizionata.
    Concetti generali. Teorema delle probabilità totali nel caso continuo. Aspettazione condizionata
Funzione generatrice.
    Definizione. Proprietà.
Variabili aleatorie con distribuzione gaussiana
    Definizione di distribuzione gaussiana. Funzione caratteristica. Funzione densità di probabilità congiunta.
    Indipendenza di due variabili aleatorie con distribuzione gaussiana. Funzione densità di probabilità condizionata.
    Combinazione lineare di variabili aleatorie con distribuzione gaussiana.
 
 

CAPITOLO 2 - CATENE DI MARKOV

Catene di Markov tempo-discrete
    Definizioni introduttive. Probabilità di transizione ad un passo. Catene di Markov omogenee.
    Matrice delle probabilità di transizione ad un passo. Proprietà
    Matrice delle probabilità di transizione ad n passi.
    Probabilità di stato e probabilità asintotiche
    Catene di Markov completamente regolari. Esempio di catena di Markov periodica
    Metodo di calcolo delle probabilità asintotiche.
    Definizioni varie sulle catene di Markov
    Esempio: protocollo Slotted Aloha. Ulteriori osservazioni sul protocollo
    Teorema 1 (per catene di Markov omogenee e irriducibili). Teorema 2 (per catene di Markov omogenee, irriducibili e non
    periodiche)
Catene di Markov tempo-continue
    Introduzione. Il processo telegrafico casuale.
    Le probabilità asintotiche
        Introduzione. Le probabilità di transizione ad un passo. Tempo di permanenza in uno stato.
        Le frequenze di transizione di stato. Determinazione delle probabilità asintotiche.
 

CAPITOLO 3 (PARTE I) - SISTEMI A CODA

Introduzione. Legge di Little. Fattore di utilizzazione 10
Sistema a coda M/M/1
    Introduzione: uso delle catene di Markov. Frequenze di transizione di stato. Diagramma delle frequenze di transizione di stato
    Determinazione delle frequenze di transizione di stato. Determinazione delle probabilità asintotiche.
    Numero medio di utenti presenti nel sistema a regime. Distribuzione del tempo di permanenza. Condizione di stabilità del
    sistema. Tempo medio di attesa e numero medio di utenti in attesa.
    Caso particolare: sistema di tipo M/M/1 ad arrivi rallentati.
        Frequenze di transizione
Sistemi a coda di tipo M/M/1/N
    Introduzione. Frequenze di transizione. Probabilità asintotiche. Verifica della stabilità del sistema.
Sistemi a coda di tipo M/M/2
    Introduzione. Frequenze di transizione. Le probabilità asintotiche. Determinazione del traffico in uscita
Sistemi a coda di tipo M/M/N/N
    Introduzione. Frequenze di transizione. Le probabilità asintotiche. Probabilità di blocco. Determinazione del traffico in uscita
Sistemi a coda di tipo M/M/N
    Introduzione. Frequenze di transizione. Probabilità asintotiche. Probabilità di attesa e numero medio di utenti in coda
    Determinazione del traffico in uscita e verifica della stabilità
Sistemi a coda di tipo M/M
Sistemi a coda di tipo M/M/m/k/M
    Descrizione. Frequenze di transizione di stato. Probabilità asintotiche e probabilità di blocco
 

CAPITOLO 3 (PARTE II) - SISTEMI A CODA

Sistema a coda a stadi intermedi
    Introduzione: sistema di tipo M/Er/1. Frequenze di transizione e probabilità di stato (asintotiche).
    Caso particolare: r=1. Osservazione: valore di r e sua importanza
Sistema a coda M/M/1 con arrivi intermedi
    Descrizione e diagramma delle frequenze di transizione. Probabilità di stato. Caso particolare
    Ulteriori generalizzazioni
Configurazioni serie-parallelo
Sistema M/G/1
    Introduzione. Definizione di “stato” del sistema. Modello del sistema: catena di Markov tempo-discreta
    Caso particolare: sistema M/M/1
    Caso particolare: sistema M/D/1
    Tempo totale di permanenza nel sistema.
    Funzione generatrice di qn: equazione di Pollaczek-Khinchin
        Caso particolare: sistema M/M/1 31
    Tempo di permanenza nel sistema. Tempo di attesa.
    Caso particolare: sistema M/M/1 35
 

CAPITOLO 4 (PARTE I) - RETI DI CENTRI DI SERVIZIO

Introduzione. Esempio: rete cellulare. Esempio: sistema di calcolo
Concetti generali sulle reti di code
Esempio: rete ibrida
Proprietà M®M
    Descrizione. Esempio: sistema M/M/1. Proprietà M®M e classi di utenti
    Centro di servizio di tipo “Processor Sharing”
    Centro di servizio di tipo “ad Infiniti Serventi”
    Centro di servizio di tipo LCFS-PR
    Centro di servizio di tipo FCFS
    Centri di servizio con più serventi. Centri di servizio con capacità di memorizzazione limitata
 

CAPITOLO 4 (PARTE II) - RETI DI CENTRI DI SERVIZIO

Soluzione in forma prodotto per reti di code
    Reti senza suddivisione in classi
        Introduzione. Soluzione asintotica. Determinazione della costante di normalizzazione. Calcolo delle probabilità marginali
    Reti con suddivisione in classi
        Introduzione. Determinazione delle probabilità asintotiche. Determinazione della costante di normalizzazione.
        Calcolo delle probabilità marginali.
Proprietà generali: soluzione in forma prodotta per reti generiche
Osservazioni varie
Esempio: sistema M/M/1 con retroazione
Esempio: coda M/M/m/k/n
Esempio: rete di TLC a commutazione di pacchetto
Esempio: sistema di calcolo
 

CAPITOLO 4 (PARTE III) - RETI DI CENTRI DI SERVIZIO

Calcolo della costante di normalizzazione
    Introduzione. Calcolo di C per una rete di centri di servizio di tipo IS. Concetti generali
Metodo di Buzen
    Descrizione. Probabilità marginali e altri parametri sintetici. Esempio: sistema di calcolo
 

CAPITOLO 5 (PARTE I) - PROTOCOLLI DI LINEA PUNTO-A-PUNTO

Introduzione. Concetti generali sulle comunicazioni punto-a-punto
Protocollo stop and wait
    Descrizione. Concetto del “time-out”. Concetto del “numero di sequenza”. Analisi di efficienza. Esempio numerico
Protocollo Continuous ARQ
    Tecnica del “go back n”. Analisi di efficienza
    Tecnica del selective repeat
 

CAPITOLO 5 (PARTE II) - PROTOCOLLI DI LINEA PER L’ACCESSO MULTIPLO

Generalità sui protocolli di accesso multiplo
Topologia delle reti locali: anello, stella, dorsale, loop. Considerazioni generali sulle topologie
Protocollo ALOHA
    Descrizione. Analisi di efficienza per l’ unslotted ALOHA. Ulteriori considerazioni sul protocollo
Schema CSMA/CD
    Descrizione.
    Variante del CSMA/CD con centro stella. Analisi di efficienza
    Reti locali di tipo Ethernet
Tecnica del passaggio del token (token passing)
    Descrizione. Analisi di efficienza
Schema FDDI
 

CAPITOLO 5 (PARTE III) - CENNI AGLI STANDARD IEEE PER LAN

Introduzione: standard IEEE 802
Standard IEEE 802.3
    Cablaggio. Codifica dei dati. Protocollo MAC. Funzionamento. Prestazioni
    Versione Fast Ethernet
Standard IEEE 802.5
    Cablaggio. Codifica dei dati. Protocollo MAC. Stazione monitor
Standard IEEE 802.2
 

CAPITOLO 5 (PARTE IV) - INTERCONNESSIONE DI LAN: BRIDGES E ROUTERS

Introduzione: necessità delle connessioni tra LAN
Concetti generali su bridge e router
Bridge
    Transparent bridge. Source-routing bridge. Translational bridge
Router
Osservazioni conclusive
 

CAPITOLO 6 - COMMUTAZIONE, INSTRADAMENTO, CONGESTIONE

La commutazione
    Commutazione di circuito
    Commutazione di pacchetto (packet switching)
L’instradamento
    Introduzione. Definizioni varie.
    Instradamento a circuito virtuale
    Tecnica del “Packet Flooding”. Tecnica del “Random Routing”. Tecnica del “Source Routing”
    Instradamento adattativo in Arpanet
    Algoritmo di instradamento di Bellman-ford
    Problemi tipici delle reti a commutazione di pacchetto
Controllo della congestione
    Introduzione. Problema dello “stallo” (o dead lock). Problema di “equità” (fairness)