RETI NON LOCALI Parte Terza RETI SATELLITARI Gianfranco

RETI NON LOCALI Parte Terza RETI SATELLITARI Gianfranco Prini DSI - Università di Milano gfp@dsi. unimi. it

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ARGOMENTI • Telecom satellitari • Costo della banda • Sistemi di indirizzamento • Satelliti e sviluppo

TIPI DI ORBITE • Geostazionarie (GEO) – apogeo = perigeo = 35. 786 km, periodo = 23 h 56 m – inclinazione 0 gradi, effetto Doppler trascurabile o nullo • Geosincrone – apogeo = perigeo = 35. 786 km, periodo = 23 h 56 m – inclinazione 0 -90 gradi, effetto Doppler contenuto • Molniya – apogeo = 39. 400 km, perigeo = 1. 000 km, periodo 11 h 58 m – inclinazione 62. 9 gradi, effetto Doppler elevato • Bassa quota (LEO) – apogeo < 1. 400 km, perigeo > 500 km, periodo 1. 5 -2 h – inclinazione 0 -90 gradi, effetto Doppler elevatissimo

ORBITE GEOSTAZIONARIE: RITARDI DI PROPAGAZIONE dmax= 41. 679 km r = 6. 378 km Ritardi di propagazione: – min = 0. 12 sec – max = 0. 14 sec dmin= 35. 786 km

ORBITE GEOSTAZIONARIE: ROUND-TRIP DELAY (Caso 1) A One-way path: ASB Round-trip path: ASBSA S B One-way delay = 0. 28 sec Round-trip delay = 0. 56 sec

ORBITE GEOSTAZIONARIE: ROUND-TRIP DELAY (Caso 2 a) S 1 S 2 One-way path: AS 1 MS 2 B Round-trip path: AS 1 MS 2 BS 2 MS 1 A M A B One-way delay = 0. 51 sec Round-trip delay = 1. 02 sec verso S 3

ORBITE GEOSTAZIONARIE: ROUND-TRIP DELAY (Caso 2 b) S 1 S 2 One-way path: AS 1 S 2 B Round-trip path: AS 1 S 2 BS 2 S 1 A A B One-way delay = 0. 49 sec Round-trip delay = 0. 98 sec verso S 3

COSTELLAZIONI DI SATELLITI LEO: ROUND-TRIP DELAY A One-way delay = 0. 08 sec B Round-trip delay = 0. 15 sec

COSTELLAZIONI DI SATELLITI: ALCUNI PROGETTI IN CORSO Narrowband • Globalstar (Loral & Qualcomm - 1999): $2. 6 B – 48 satelliti + 4 (8? ) di scorta su 8 piani orbitali (1. 414 km) • Iridium (Motorola e consorziati - 1998): $4. 4 B – 66 satelliti + 6 di scorta su 6 piani orbitali (780 km) Broadband • Sky. Bridge (Alcatel & Loral - 2001 -2): $4. 2 B – 80 satelliti + ? ? di scorta su ? ? piani orbitali (1. 469 km) • Teledesic (W. Gates, C. Mc. Caw - 2002 -3): $9 B – 840 satelliti + 84 di scorta su 21 piani orbitali (700 km) – 288 satelliti + ? ? di scorta su 12 piani orbitali (1. 375 km)

COSTELLAZIONI DI SATELLITI LEO: ASPETTI ECONOMICI • Globalstar – servizio fonia/dati al minuto (2. 4/9. 6 kbps): $1. 25 -1. 5 (*n) – download di un giornale (1 MB, 0. 9 h): $260 -320 • Iridium – servizio fonia al minuto (2. 4 kbps): $2 -5. 5 – download di un giornale (1 MB, 3. 5 h): $420 -1150 • Teledesic – servizio fonia/dati al minuto (16/64 kbps/Mbps): $0. 04 (*n) – download di un giornale (1 MB, 4 s): $0. 32 (32 cent) Kenia e Tanzania – servizio fonia al minuto: $8. 95 + 25% tasse

TELEDESIC VERSIONE 1: MATERIALE IN ORBITA • • • Numero di chip (Ga. As, 20 -30 GHz): 500. 000 Numero di antenne (phased-array): 180. 000 Numero di batterie di alimentazione: 12. 000 Superficie totale delle celle solari: 1. 3 kmq Potenza totale erogata (efficienza 4%): 10 MW • Potenza di calcolo totale: 282. 000 MIPS • Dimensioni totali memoria RAM: 1 TB

TELEDESIC VERSIONE 1: PRESTAZIONI PREVISTE • Bit-rate (standard): da 16 kbps a 2 Mbps (E 1) – Versione 2: fino a 2 Mbps uplink, fino a 64 Mbps downlink – Sky. Bridge: fino a 2 Mbps uplink, fino a 20 Mbps downlink • Bit-rate (special): fino a 1. 24 Gbps (OC-24) – Versione 2: nessuna informazione disponibile • • • Bit-rate (intersatellite link): 155 Mbps (OC-3) Error rate: minore di 1. 0 e-9 a 155 Mbps Disponibilita' servizio: superiore a 99. 9% Utenti simultanei (1: 100 d, 16 kbps): 2 milioni Copertura: 95% superficie, 100% popolazione

COMUNICAZIONI TERRESTRI E SATELLITARI: CONFRONTI • Trasmissioni terrestri – Distanze da coprire: 0 -30. 000 km – Round-trip delay: 0 -0. 3 sec • Trasmissioni satellitari (LEO) – Distanze da coprire: 2. 800 -25. 500 km – Round-trip delay: 0. 02 -0. 17 sec • Trasmissioni satellitari (GEO) – Distanze da coprire: 71. 500 -157. 500 km – Round-trip delay: 0. 48 -1. 05 sec • OK per client-server, meno per NCing

APPLICAZIONE TIPO CON NC: TEMPI DI ESECUZIONE • Ipotesi sulla applicazione tipica del futuro – – Numero di chiamate di funzione per applicazione: 10. 000 Percentuale di chiamate di funzione remote: 10% Numero di chiamate di funzione per secondo: 100. 000 Contributo delle chiamate in funzione della distanza » 90. 0% entro i 100 km - round-trip delay = 3 sec » 9. 0% entro i 1000 km - round-trip delay = 3 sec » 0. 9% entro i 10000 km - round-trip delay = 3 sec » 0. 1% oltre i 10000 km - round-trip delay = 3 sec – Contrazione dei tempi per caching/interleaving: 70% • Tempo di esecuzione asintotico per ciascuna applicazione tipo: 1. 5 sec

COSTO DEGLI IMPIANTI FISSI (STIME A VALORI CORRENTI) • Ultimo miglio: Lire 1. 000 una tantum – Ex-progetto Socrate: Lire 1013 per cablare 107 famiglie • Switching locale: Lire 4 -500. 000 a 10 Mbps – Recente impianto no. 1: Lire 5 108 per 103 punti – Recente impianto no. 2: Lire 1. 3 109 per 3. 3 103 punti • Long distance: Lire 1 -4. 000 Mbit/sec km – Sea. Me. We-3: $1. 37 mld per 20. 000 km a 40 Gbit/sec – Altri progetti: costi comparabili per km a 160 Gbit/sec

COSTO DELLA BANDA (STIME A VALORI CORRENTI) • Interconnessione locale: Lire 1. 000 al giorno – Lire 1. 5 milioni totali ammortizzati su 5 anni (1825 giorni) • Telecomunicazioni fisse: Lire 1. 000 al giorno – Assunzione: prodotto banda distanza rimane costante – Lire 400. 000 per banda entro i 100 km, Lire 1. 6 milioni tot – Lire 1. 6 milioni totali ammortizzati su 5 anni (1825 giorni) • Telecomunicazioni satellitari: Lire 5. 000 al giorno (inclusive di interconnessione) – Lire 16. 200 mld ammortizzati su 5 anni (1825 giorni) – Ripartiti su 2 milioni di utenti simultanei supportati

TARIFFAZIONE DELLA BANDA (STIME A VALORI CORRENTI) • Telefonia urbana: Lire 35. 000 al giorno – Lire 35 al minuto per 10 ore, Lire 17 al minuto per 14 ore • Telefonia interurbana: Lire 330. 000 al giorno – Lire 340 al minuto per 10 ore, Lire 150 al min. per 14 ore • Radiomobile urbano: Lire 405. 000 al giorno – Lire 280 al minuto per 24 ore (Telecom Italia, City) • Tratte intercontinentali: Lire 145. 000 al giorno – Lire 100 al minuto al netto dell'interconnessione (Omnitel) – Lire 395 al minuto (Ita-US) meno Lire 295 al minuto (City) • Telefonia satellitare: Lire 105. 000 al giorno – Lire 72 al minuto per 24 ore (Teledesic, dal 2002)

ERRORI DEL PASSATO E MANCANZA DI PROSPETTIVA • Costruzione di Michelangelo e Raffaello • Costruzione del Quinto Centro Siderurgico • Scarico di sostanze inquinanti nelle acque • Rappresentazione dell'anno a due cifre (Y 2 K) • Implementazione di Unix a 7 bit per carattere • Migrazione di Unix verso 8 bit per carattere • Definizione di Unicode a 16 bit per carattere • Rappresentazione indirizzi IPv 4 a 32 bit • Rappresentazione indirizzi Ethernet a 48 bit Problema: bastano 128 bit per gli indirizzi IPv 6?

"COSI" CHE SI TOCCANO E "COSI" CHE NON SI TOCCANO • "Cosi" che si toccano – Sistemi utente (desktop, laptop, handheld, wearable, etc. ) – Sistemi condivisi (storage server, database server, code server, compute server, object server, cache server, etc. ) – Sistemi di interconnessione (layer-n switch, router, etc. ) – Le singole parti di quanto sopra (processori, memorie, porte, interfacce, periferiche, moduli ambientali, etc. ) • "Cosi" che non si toccano – Documenti in un sistema di archiviazione (file system) – Processi, thread e altri oggetti e/o dati attivi in un sistema multiprogrammato (eventualmente multiprocessore) – Oggetti e/o altri dati passivi creati "dentro" un sistema di programmazione con allocazione dinamica della memoria

QUANTI SONO I "COSI" • Quelli che si toccano già oggi sono centinaia di milioni, e nell'arco di pochi anni potranno diventare decine/centinaia/migliaia di miliardi – 700 milioni di linee telefoniche oggi installate nel mondo – metà dell'umanità si appresta a "subire" la sua prima fase di telefonizzazione con tecnologia cellulare digitale – miliardi di carte si apprestano a diventare intelligenti – miliardi di esseri umani e di altri animali si apprestano a essere "anellizzati" (cfr. Java. Ring, Java. Card e simili) • Quelli che non si toccano variano da alcune migliaia ad alcuni miliardi per ciascuno dei "cosi" che si toccano (e creazione dinamica) – Già un'agenda elettronica contiene migliaia di oggetti

INDIRIZZAMENTO DEI "COSI": LIMITI DEL MODELLO DI OGGI • FIFOMON (Filename-in-folder-on-machine-onnetwork) è un modello che mostra la corda – Associazione tra contenuto e una sequenza di ben 4 nomi – Difficile da memorizzare e da ricordare nel lungo periodo – Creazione di dangling pointer (page not found on system) • Meglio un indirizzo monolitico e univoco per ogni oggetto e un name server che risolva i nomi, assegnati dall'utente a suo piacimento – Oggetti che vivono fintantoché sono referenziati – Vita degli indirizzi identica a quella degli oggetti – Indirizzi generati al ritmo di generazione degli oggetti • Necessario spazio di indirizzi inesauribile?

ARCHITETTURA DEGLI INDIRIZZI: IL CASO IPv 6 • IPv 6 usa 128 bit per indirizzo (32 bit in IPv 4) – Totale indirizzi possibili: 3. 4 1038 (2. 7 1024 addr/m 2 t. e. ) • Efficienza di assegnazione: circa 73% dei bit – Totale indirizzi assegnabili: 1. 5 1028 (1. 1 1014 addr/m 2 t. e. ) • Numero dei "cosi" hard pro capite (stima): 104 – Totale indirizzi assegnabili per "coso" hard: 2. 5 1014 • Numero dei "cosi" soft generabili per sec: 105 – Autonomia generativa per "coso" hard: 2. 5 109 sec, pari a 2. 9 104 giorni, pari a poco meno di 80 anni • Adottando l'architettura degli indirizzi di IPv 6 per il NCing avremo un nuovo anno 2000 in assenza di "IPv 6 address garbage collection"