Lezione 4 · Canale 1 · mercoledì 30 settembre 2026
Ritardi di trasmissione e propagazione
FCI · Reti
Due ritardi per ogni collegamento
Un pacchetto che attraversa un collegamento impiega tempo in due modi distinti. Prima il trasmettitore mette sul collegamento tutti i suoi bit: ci vuole il ritardo di trasmissione. Poi il segnale che porta i bit percorre il mezzo: ci vuole il ritardo di propagazione. Gli esercizi sommano i due contributi, collegamento per collegamento.
- è la lunghezza del pacchetto, in bit.
- è il bit rate del collegamento, in bit/s.
- è la lunghezza del collegamento, la velocità del segnale nel mezzo, con .
Il primo bit parte all'istante e arriva dopo . L'ultimo parte solo dopo , perché i bit escono uno dopo l'altro, e poi viaggia a sua volta per . Il tempo fra la trasmissione del primo bit e la ricezione dell'ultimo è quindi la somma:
Esempio. Un pacchetto di bit su un collegamento di km a kb/s, con :
Il diagramma spazio-tempo
Un asse è lo spazio, l'altro il tempo. Qui il tempo scorre verso destra e ogni nodo è una linea orizzontale; i nodi si susseguono verso il basso, nell'ordine del percorso. Il pacchetto di bit è una fila di rettangoli: sulla linea del trasmettitore occupa un tratto lungo . Ogni bit raggiunge il ricevitore lungo una linea obliqua: le linee dei bit hanno tutte la stessa pendenza, e ciascuna avanza di fra un nodo e l'altro.
- Se aumenta, i bit escono più in fretta e il pacchetto si comprime nel tempo. Se diminuisce, si allarga. Cambia , non la velocità del segnale.
- Se si dimezza, si dimezza. Il pacchetto resta lungo uguale, perché non dipende da .
è l'intervallo fra l'inizio della trasmissione e la fine della ricezione: nel disegno, la somma di e dell'estensione del pacchetto. Il disegno dà quindi lo stesso risultato del conto.
Un pacchetto di 2000 bit su un collegamento
Andata e ritorno
Un pacchetto di bit parte dal nodo A verso B, a kb/s su km, con km/s. B lo ritrasmette ad A, allo stesso bit rate, solo dopo averlo ricevuto tutto: è lo store and forward. Si cerca fra la trasmissione del primo bit in A e la ricezione dell'ultimo, sempre in A.
Le due trasmissioni non si sovrappongono, perché B non può cominciare prima che l'ultimo bit sia arrivato. Anche le due propagazioni si sommano:
Andata e ritorno di 10 000 bit su 100 km
Con Gb/s il pacchetto si comprime molto nel disegno spazio-tempo: , mentre resta ms.
Il bit rate è cresciuto di volte, è sceso solo da 201 ms a circa 1 ms: resta la propagazione.
Quanta distanza serve per lo stesso effetto? Si lascia kb/s e si impone ms, con la distanza come incognita. Dalla formula dell'andata e ritorno:
La distanza è negativa: le sole due trasmissioni durano già 200 ms, più del valore richiesto. Le due componenti pesano in modo diverso: per un round trip breve non basta alzare , conta anche la distanza dall'interlocutore o dal server.
Più collegamenti e due pacchetti
Due pacchetti da bit, pronti insieme in R1 all'istante , devono arrivare ad A attraverso tre collegamenti. Ciascuno ha un bit rate e un ritardo di propagazione .
Il percorso dei due pacchetti
Il primo pacchetto attraversa i tre collegamenti uno dopo l'altro, e su ognuno paga trasmissione e propagazione:
Con ms, ms, ms:
Il secondo pacchetto è pronto in R1 nello stesso istante, ma il collegamento 1 è occupato dal primo per ms: parte da R1 a ms. Poi segue lo stesso percorso. I collegamenti successivi sono più veloci: quando arriva in R2 il primo ha già lasciato il collegamento 2, e lo stesso vale in R3. Non aspetta più, quindi
Con bit rate diversi, anche il tempo di trasmissione cambia da un collegamento all'altro: il pacchetto occupa 4, 2 e 1 ms, e un disegno con pacchetti lunghi uguali vale solo se i sono uguali.
Due pacchetti da 512 bit sui tre collegamenti
Collo di bottiglia
Se un collegamento intermedio è più lento di quelli che lo precedono, il secondo pacchetto lo trova ancora occupato dal primo e deve aspettare in coda. Quel collegamento è il collo di bottiglia.
Sia e . Sul collegamento 2 il pacchetto dura , il doppio. Per il primo pacchetto la formula di vale ancora, con i nuovi . Per il secondo no: arriva in R2 mentre il primo trasmette ancora sul collegamento 2, e riparte solo quando questo ha finito. Aspetta in R1 e altrettanto in R2, e il suo tempo di arrivo supera quello del primo di
Con tre pacchetti, il terzo aspetta anche il secondo: escono dal collegamento 2 a intervalli di . Nella figura sopra, con kb/s , il secondo pacchetto arriva ms dopo il primo.
Formulario
Ritardi di un collegamento
Segnale nel mezzo
Un pacchetto, un collegamento
Andata e ritorno
Distanza per un dato
Primo pacchetto, più collegamenti
Secondo, collegamenti più veloci
Collo di bottiglia,