Università degli Studi di Bologna
Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in Scienze dell’Informazione
Progetto e Implementazione di una
Architettura per il Downloading di
File Musicali da Terminale Mobile
Tesi di Laurea in
Sistemi per l’Elaborazione dell’Informazione I
Relatore:
Chiar.mo Prof. Marco Roccetti
Correlatori:
Chiar.ma Prof. Paola Salomoni
Dott. Vittorio Ghini
Sessione II
Anno accademico 2000/2001
Presentata da:
Salsi Daniela

Introduzione

Presentazione della parte
sviluppata

Fase di progettazione

Applicazione

Conclusioni e sviluppi futuri
Servizio per il downloading di audio
on-demand da un terminale UMTS
che soddisfi i requisiti di reliability
e responsiveness

Obiettivo

Architettura del sistema
Terminale
mobile

Rete UMTS

cinque entità

Parte wireless:
Terminale Mobile e
Gateway

Parte wired:
Download Manager,
Discovery e
Server replicati
UMTS
Internet
GATEWAY
SDI
Download
manager
Discovery
Data collector
Web server
replica 1
Web server
replica 2
Web server
replica 3
:
:
:

Obiettivo

Architettura del sistema
Terminale
mobile


Rete UMTS
UMTS
Internet
GATEWAY
SDI
Download
manager
Discovery
Data collector
Web server
replica 1
Web server
replica 2
Web server
replica 3
:
:
:
Gateway e gli stack di
protocolli che realizzano
le comunicazioni con il
Terminale Mobile e il
Download Manager
IL GATEWAY
Download
Manager
Internet
Gateway
Rete UMTS

Terminale
Mobile
 Rappresenta l’anello di congiunzione tra la rete
UMTS e Internet
 Riceve le richieste dal Terminale Mobile e le
inoltra al Download Manager
 Interfaccia wired (Internet) verso il Download
Manager
TCP/IP
 Interfaccia wireless (UMTS) verso il Terminale
Mobile
Architettura su base IP
LIMITI RETI WIRELESS

Instabilità della connessione
• zone prive di copertura
• ostacoli lungo il percorso radio
Gestione delle sessioni

Variabilità della larghezza di banda disponibile
• traffico di sottofondo
• mobilità utente
• classe di QoS UMTS: Background
Protocollo di trasporto che non
appesantisca il carico di trasmissione
SOLUZIONI PROPOSTE
1. Basata su tecnologie WAP
 L’ambiente di trasporto WAP si fa
carico di gestire eventuali interruzioni
di transazioni in corso
 Costruita a partire dall’ultimo strato
della rete UMTS: il livello rete IP
LIMITAZIONI:
Ambiente
di trasporto
WAP
IP
UMTS
protocol
stack
 Poco adatto allo sviluppo di applicazioni diverse
dal semplice Web browsing
 Limiti sulle dimensioni dei pacchetti trasferibili
SOLUZIONI PROPOSTE (2)
2. Basata sul modello TCP/IP
 Recenti studi in letteratura hanno
dimostrato che il protocollo TCP si
integra bene con il sottostante stack di
protocolli per la trasmissione wireless
 Costruita a partire dall’ultimo strato
della rete UMTS: il livello rete IP
LIMITAZIONI:
TCP
IP
UMTS
protocol
stack
 Non è pensato per reti wireless e il suo “puro”
utilizzo potrebbe risultare scadente senza la presenza
di uno strato di sessione
SOLUZIONI PROPOSTE (2)
2. Basata sul modello TCP/IP
 Recenti studi in letteratura hanno
dimostrato che il protocollo TCP si
integra bene con il sottostante stack di
protocolli per la trasmissione wireless
APPL.
Strato di
SESSIONE
 Costruita a partire dall’ultimo strato
della rete UMTS: il livello rete IP
Soluzione ALL-IP proposta:
Protocollo di applicazione con
gestione delle sessioni
TCP
IP
UMTS
protocol
stack
Architettura Logica
APPL.
TCP
IP
Appl.
Trasporto
Rete
APPL.
Appl.
APPL.
APPL.
Strato di
SESSIONE
Sessione
Strato di
SESSIONE
TCP
IP
TCP
IP
Trasporto
TCP
IP
Download
Manager
Interfaccia WIRED
GATEWAY
Rete
Terminale
Mobile
Interfaccia WIRELESS
La gestione delle sessioni
Parte dello strato di applicazione che si fa carico di
riprendere una sessione precedentemente sospesa ed
esattamente dal punto in cui si era interrotta
 Con il termine sessione si fa riferimento ad
un’operazione di fruizione del servizio da parte di un
Terminale Mobile
 Una sessione può ritenersi sospesa tutte le volte che si
interrompe la comunicazione tra il Terminale Mobile e il
Gateway durante il download di un brano
 Garantisce il recupero delle trasmissioni in caso di
fault del canale e non in caso di fault del Terminale
Mobile o del Gateway
La gestione delle sessioni (2)
Gateway
Richiesta File Mp3
Terminale
Mobile

 All’inizio della fruizione del servizio il Gateway
definisce un identificativo di sessione e lo invia al
Terminale Mobile
Gateway
ID di SESSIONE
Terminale
Mobile

 Se si interrompe la comunicazione durante
un’operazione di download di uno o più File Mp3…
Sessione interrotta
Gateway
File Mp3
Terminale
Mobile

La gestione delle sessioni (3)
 Il Gateway si mette in attesa di una eventuale
riconnessione da parte del Terminale Mobile e salva lo
stato di avanzamento dell’operazione in corso
 Quando il Terminale Mobile riprende la comunicazione
inoltra al Gateway l’identificativo della sessione interrotta
Gateway
ID di SESSIONE
Terminale
Mobile

 Il Gateway si avvale di tale identificativo per risalire
alla parte di file Mp3 non ancora ricevuta dal Terminale
Mobile e riprende la fruizione del servizio
Gateway
Parte del File
Mp3 non ricevuta
Terminale
Mobile

L’APPLICAZIONE
Il protocollo di applicazione supporta tutte le funzionalità
del servizio a carico dell’entità Gateway
 Accettare e soddisfare diversi tipi di richieste
provenienti dal Terminale Mobile:
 richieste per titolo
 per autore
 per titolo e autore
 per una compilation
 per la Top_20 della settimana
 Dualmente è in grado di inoltrare tutti questi tipi
di richieste al Download Manager e accettare la
risposta da questi formulata
Messaggio di errore
 Qualora vi sia un problema nella parte wired del
sistema è impossibile continuare nella fruizione del
servizio
 Viene interrotta l’intera operazione
 Il Gateway invia un messaggio fuori banda al
Terminale Mobile
Messaggio FUORI
BANDA
Terminale
Download
Manager
Gateway
Parte WIRED
Mobile
Parte WIRELESS

Messaggio di errore
 E’ sufficiente ad informare il Terminale Mobile
 E’ necessario in quanto interrompendo semplicemente
la comunicazione con il Terminale Mobile, questi
potrebbe interpretarla come un fault del canale wireless e
decidere in seguito di riprendere la sessione
Messaggio FUORI
BANDA
Terminale
Download
Manager
Gateway
Parte WIRED
Mobile
Parte WIRELESS

Conclusioni
 Progettazione, implementazione e valutazione
sperimentale di un Gateway di collegamento tra le reti
UMTS e Internet per un’applicazione di audio on-demand
 Il Gateway fornisce un’interfaccia wired (Internet) con
il Download Manager e un’interfaccia wireless (UMTS)
con il Terminale Mobile
 Studio e analisi di due possibili architetture di
comunicazione per le reti wireless: ALL-IP vs. WAP
 Si è definito per la parte wireless un protocollo di
sessione, intermedio tra il livello di trasporto (TCP) e il
livello applicazione
Sviluppi futuri
 Servizio di streaming effettuando una ricodifica dei
dati a livello Gateway per diminuire la larghezza di banda
necessaria nella porzione di rete UMTS
 Trasferire altri tipi di file, che necessitano comunque di
una trasmissione fedele e affidabile, come ad esempio
filmati
 Servizi di pagine gialle (per richiedere l’elenco dei
ristoranti, dei cinema della zona, delle farmacie o per una
guida turistica in linea)