Che cos’è e larghezza di banda delle Reti di accesso
Reti di accesso: Principi generali
Nelle telecomunicazioni, sono definite reti di accesso tutte quelle reti che connettono gli utenti e le piccole e medie imprese con le sedi centrali di commutazione e le reti di backhaul (reti metropolitane, reti geografiche, dorsali etc). Sono disponibili diverse tecnologie per collegare i clienti a tali centrali di commutazione: possono essere sia di tipo cablato o wireless, e fare uso di vari fili o di frequenze dello spettro. Esistono regole generali che determinano quanto bene certe tecnologie sono utilizzabili per i vari scopi, e il numero di bit che possono trasportare al secondo. Queste regole sono:
- Quando viene utilizzato maggiore banda, può venir inviato un maggior numero di bit. Questo significa che più alta è la frequenza dello spettro usato per la trasmissione più alta sarà la velocità raggiungibile.
- Una banda di frequenza inferiore viaggia di più (per una data quantità di potenza) e, per il wireless, anche più facilmente, attraverso e intorno gli ostacoli, mentre maggiore è la banda, minore sarà la distanza percorsa e meno facilmente verranno attraversati e aggirati gli ostacoli.
- Maggiore è la potenza utilizzata, maggiore sarà la distanza percorribile.
- Quando si vogliono inviare più bit al secondo, è necessaria maggior potenza.
- La comunicazione su lunghe distanze è influenzata da maggior distorsione, interferenze e rumore.
- Maggiori saranno le linee metalliche in un cavo, maggiore sarà la distorsione, l’interferenza ed il rumore (ciò non è vero per la fibra ottica, dato che due fibre in un normale cavo non interferiscono l’una con l’altra).
- Più rumore, distorsione e interferenze significa meno bit al secondo.
- Più potenza significa più distorsione, rumore e le interferenze.
- Più utenti simultanei su una rete condivisa significa mediamente minore larghezza di banda.
Questi effetti tendono ad essere progressivi e cumulativi piuttosto che lineari.
Questo significa che se una connessione deve trasportare più bit al secondo, il compromesso consiste nell’utilizzare più lo spettro, più potenza, generando meno rumore, con migliore rilevamento del segnale, accorciando la distanza e migliore schermatura. Se si vuole immettere più bit in una connessione questo viene ottenuto utilizzando una combinazione di più spettri, riducendo il numero di utenti simultanei, accorciando la distanza, aumentando la potenza della linea, ecc.
Reti di accesso: Larghezza di banda
La larghezza di banda è definita in megabit (Mbps) o gigabit (Gbps) al secondo, è costituito dalla combinazione di bit e tempo, ovvero il rate sostenuto, ed il cosiddetto “ultimo miglio” è il fattore determinante nella connessione dell’utente. Ci sono tre elementi che determinano la larghezza di banda:
- Tempo: il tempo è uno dei fattori più importanti nella decisione di fare uso di un particolare servizio. Recenti studi hanno dimostrato che gli utenti sono disposti ad attendere in media quattro secondi per una pagina web da caricare, se richiede più tempo, il numero degli utenti in attesa diminuisce progressivamente. Inoltre, quando gli utenti devono condividere banda, per esempio perché accedono allo stesso server o condividono la stessa rete di accesso, il numero di utenti simultanei determinerà la velocità di download media per utente. Più veloce è la rete, maggiore è la probabilità che il download di un utente sia già finito prima che un secondo utente ne inizi uno successivo.
Ciò si traduce in una non-competizione degli utenti per la stessa larghezza di banda cosicché da dare una migliore “User Experience” (UX). Una rete condivisa potrebbe quindi essere in grado di sostenere un gran numero di download brevi con un UX molto buono, ma potrebbe avere difficoltà a sostenere più flussi di ritmo sostenuto. - Bit: la dimensione dei dati inviati e ricevuti influenza seriamente l’UX. È per questo motivo che vengono continuamente ricercate e sviluppate codifiche migliori e più efficienti. Sviluppi come l’introduzione delle codifiche mp3, MPEG 2 e 4 consentono d’avere file audio e video di dimensioni più piccole, che a sua volta consentono la riduzione della quantità di tempo necessario per accedere a questo contenuto. Questo sviluppo è rafforzato con l’introduzione di reti che consentono di scaricare maggiori quantità di dati.
- Rate sostenuto: la combinazione di Megabit e di tempo porta alla quantità di megabit al secondo che la connessione può sostenere. Questa caratteristica è particolarmente importante per le comunicazioni in tempo reale come VoIP, video, etc di modo che i pacchetti siano accodati e che il ritardo rimanga entro un limite ragionevole, tale da non disturbare la comunicazione. Il rate sostenuto che una connessione può offrire influenzerà quali tipi di applicazioni sono possibili e quanti possono essere utilizzati in parallelo.
La massima larghezza di banda effettivamente disponibile per l’utente finale che una connessione può sostenere sul collegamento fisico dipende dalle caratteristiche fisiche del collegamento stesso e dall’architettura di rete. Su alcune reti (wireless, via cavo e reti ottiche passive) gli utenti devono condividere la stessa rete fisica, e più gli utenti si contendo la stessa banda, meno della stessa mediamente sarà disponibile per utente. La condivisione può anche essere un problema nella parte backhaul della rete, dove ci potrebbe essere meno larghezza di banda (disponibile verso il nucleo della rete) di quella che tutti gli utenti potrebbero generare singolarmente, anche se, statisticamente, è molto improbabile che tutti gli utenti avranno bisogno della massima larghezza di banda nello stesso momento. Tale improbabilità di utilizzo della banda consente alle aziende di telecomunicazioni di connettere più persone nella parte backhaul, senza ostacolare l’utilizzo della rete dai singoli utenti. Questo è tipicamente il caso in cui le persone utilizzano la rete per leggere le loro email o navigare in rete (questo traffico è di tipo bursty): mentre un utente sta scaricando una pagina web o email, gli altri utenti stanno leggendo e non utilizzando la larghezza di banda disponibile. Guardare i video e utilizzare i servizi peer-to-peer conduce ad un utilizzo meno bursty e più stabile della larghezza di banda (un servizio streaming-on-demand può gravare sulla rete per tutta la durata del film).
Infine, il rapporto tra la quantità massima di banda necessaria se tutti gli utenti dovessero utilizzare la rete a velocità massima, e la larghezza di banda effettiva disponibile è noto come il “rapporto di contesa”, o “Contention Ratio”. Se il tasso è di 1:1, ciò significa che la rete non è “contesa”, quando è 1:10, significa che la larghezza di banda disponibile è condivisa con altri dieci connessioni. Le aziende di telecomunicazioni utilizzano modelli statistici su quante persone utilizzano la rete allo stesso il tempo di stimare un rapporto di contesa ideale.
