Course Syllabus
Obiettivi
1. Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente acquisirà conoscenze approfondite sulle architetture e i principi di funzionamento dei sistemi di telecomunicazione, in particolare relativi a reti di accesso, agli apparati di rete e alla distribuzione dei contenuti. Sarà in grado di comprendere le problematiche tecniche legate alla qualità del servizio, alla codifica vocale, al VoIP e, più in generale, ai servizi multimediali.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per gestire le reti di telecomunicazione in contesti quali la connettività residenziale, enterprise e mobile. Acquisirà la capacità utilizzare strumenti software per emulare scenari di rete reali e comprendere il funzionamento di protocolli come OpenFlow.
3. Autonomia di giudizio
Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente soluzioni progettuali diverse nell’ambito delle telecomunicazioni, considerando aspetti tecnici, prestazionali e di efficienza. Sarà inoltre in grado di interpretare i requisiti dei servizi e prendere decisioni informate sulla loro implementazione e gestione.
4. Abilità comunicative
Lo studente sarà in grado di presentare in modo chiaro e coerente problematiche e soluzioni riguardanti i sistemi di telecomunicazione, utilizzando un linguaggio tecnico appropriato sia in contesti accademici che professionali.
5. Capacità di apprendimento
Lo studente acquisirà le competenze metodologiche necessarie per aggiornarsi autonomamente sulle evoluzioni tecnologiche nel settore delle telecomunicazioni e approfondire in modo critico i temi trattati, anche attraverso la consultazione di fonti specialistiche e documentazione tecnica.
Contenuti sintetici
- Introduzione alla Teoria della Comunicazione, Multiplazione e Mezzi Trasmissivi
- Reti di Accesso a Banda Larga
- Connettività WAN
- Apparati di Rete e Software-Defined Networking
- Qualità del Servizio nelle Reti
- Codifica Vocale e Voice-over-IP
- Content Delivery Network
- Reti Radiomobili
Programma esteso
1. Introduzione alla Teoria della Comunicazione, Multiplazione e Mezzi Trasimissivi
- Canale di trasmissione e capacità di canale
- Modulazione analogica e digitale
- Multiplazione a divisione di frequenza, di tempo e di codice
- Accesso multiplo
- Doppino in rame
- Fibra ottica
- Trasmissione radio
2. Reti di Accesso a Banda Larga
- Rete di accesso fissa in rame, fibra e fibra misto rame (FTTE, FTTH, FTTC, FTTB)
- Tecnologia xDSL e il vectoring
- Reti wireless a a postazione fissa (FWA)
- Reti satellitari con satelliti GEO e LEO (a bassa latenza)
3. Connettività WAN
- Connettività generalizzata e dedicata
- Protocollo MPLS e relativi protocolli di segnalazione (LDP, RSVP-TE)
- Reti private virtuali (VPN): VLAN Ethernet, MPLS virtual private LAN service, IP tunneling
4. Apparati di Rete e Software-Defined Networking
- Architettura di router e switch
- Architettura di firewall, IDS, load balancer e anti-DDoS
- Principi di base dell'SDN (previste esercitazioni pratiche con emulatore di rete)
- Protocollo OpenFlow e P4 (previste esercitazioni pratiche con emulatore di rete)
- Principi di base della Network Function Virtualization (NFV)
5. Qualità del Servizio nelle Reti
- Service Level Agreement e Traffic Conditioning Agreement
- Tecniche di policing, shaping e marking
- Tecniche di scheduling
- Call Admission Control (CAC)
- Integrated Services (IntServ)
- Differentiated Services (DiffServ)
6. Codifica Vocale e Voice-over-IP (VoIP)
- Codifiche waveform
- Source codec
- Codec ibridi
- Cause di degrado della voce in una rete a pacchetto
- Segnalazione VoIP: Session Initiation Protocol (SIP)
7. Content Delivery Network (CDN)
- Principi e architettura
- Tecniche di DNS redirection e URL rewriting
- La CDN di Akamai
8. Reti Radiomobili
- Concetti base sulle architetture cellulari
- Pianificazione di rete
- 2G (GSM e GPRS)
- 3G (UMTS e HSPA)
- 4G (LTE)
- 5G
Prerequisiti
Competenze elementari di networking TCP/IP; aver seguito il corso "Trattamento e codifica di dati multimediali" (o simile) è un plus
Modalità didattica
- 40 ore di lezioni di 2 o 3 ore in modalità erogativa in presenza
- 10 ore di esercitazioni di 2 o 3 ore in modalità erogativa ed interattiva in presenza, con l'utilizzo di un emulatore di rete (Mininet)
Materiale didattico
Materiale on-line sul sito web del corso, principalmente slides e documentazione di approfondimento
Testi di riferimento:
- Jim Kurose, Keith Ross, Computer Networking – A Top-Down Approach, 8th Edition, Pearson, 2021
- Martin Sauter, From GSM to LTE-Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband, 4th Edition, Wiley, 2021
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo Anno, Secondo Semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La verifica dell'apprendimento viene effettuata mediante una prova scritta e una successiva prova orale facoltativa, a discrezione dello studente o del docente. Non sono previste prove in itinere.
La prova scritta consta di un certo numero di domande aperte (almeno quattro) sugli argomenti del corso. Le domande potranno vertere su tutti gli argomenti e tre aspetti concorreranno alla valutazione: 1) la correttezza tecnica, 2) il livello di dettaglio e 3) la pertinenza.
Nel caso di valutazione minima pari a 18, lo studente può richedere di svolgere la prova orale, la quale annulla il voto dello scritto e deve essere svolta nella medesima sessione della prova scritta. Anche la prova orale verterà su tutto il programma. Il docente può richiedere allo studente con valutazione positiva nella prova scritta lo svolgimento di una prova orale, se ritenuto necessario.
Eventuali modifiche alla modalità d'esame sono in fase di valutazione e, nel caso, verranno comunicate agli studenti nella lezione introduttiva del corso.
Orario di ricevimento
Su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
1. Knowledge and understanding
The student will acquire in-depth knowledge of the architectures and operating principles of telecommunication systems, particularly concerning access networks, network devices, and content distribution. He/she will be able to understand technical issues related to quality of service, voice coding, VoIP, and, more broadly, multimedia services.
2. Applying knowledge and understanding
The student will be able to apply the acquired knowledge to manage telecommunication networks in contexts such as residential, enterprise, and mobile connectivity. He/she will gain the ability to use software tools to emulate real-world network scenarios and understand the functioning of protocols such as OpenFlow.
3. Making judgements
The student will develop the ability to critically evaluate different design solutions in the field of telecommunications, taking into account technical, performance-related, and efficiency aspects. He/she will also be able to interpret service requirements and make informed decisions regarding their implementation and management.
4. Communication skills
The student will be able to clearly and coherently present problems and solutions related to telecommunication systems, using appropriate technical language in both academic and professional contexts.
5. Learning skills
The student will acquire the methodological skills needed to independently stay up to date with technological advancements in the telecommunications sector and to critically deepen the topics covered, including through consultation of specialized sources and technical documentation.
Contents
- Introduction to Communication Theory, Multiplexing and Transmission Media
- Broadband Access Networks
- WAN Connectivity
- Networking Devices and Software-Defined Networking
- Quality of Service in Networks
- Voice Coding and Voice-over-IP
- Content Delivery Networks
- Mobile Radio Networks
Detailed program
1. Introduction to Communication Theory, Multiplexing and Transmission Media
- Transmission channel and channel capacity
- Analog and digital modulation
- Frequency, time and code multiplexing
- Multiple access
- Twisted pair
- Optical fiber
- Radio transmission
2. Broadband Access Networks
- Copper-based networks, fiber-based networks and mixed copper/fiber networks (FTTE, FTTH, FTTC, FTTB)
- xDSL technology and vectoring
- Fixed wireless access (FWA)
- Satellite networks with GEO and LEO (low latency) satellites
3. WAN Connectivity
- Dedicated and generalized connectivity
- MPLS protocol and related signaling protocols (LDP, RSVP-TE)
- Virtual private networks (VPN): VLAN Ethernet, MPLS virtual private LAN service, IP tunneling
4. Networking Devices and Software-Defined Networking
- Router and switch architecture
- Firewall, IDS, load balancer and anti-DDoS architecture
- Basic principles of SDN (with hands-on exercises using a network emulator)
- OpenFlow protocol and P4 (with hands-on exercises using a network emulator)
- Basic principles of Network Function Virtualization (NFV)
5. Quality of Service in Networks
- Service Level Agreement e Traffic Conditioning Agreement
- Policing, shaping and marking techniques
- Scheduling techniques
- Call Admission Control (CAC)
- Integrated Services (IntServ)
- Differentiated Services (DiffServ)
6. Voice Coding and Voice-over-IP (VoIP)
- Waveform codec
- Source codec
- Hybrid codec
- Causes of voice degradation in packet switching networks
- VoIP signalling: Session Initiation Protocol (SIP)
7. Content Delivery Network (CDN)
- Principles and architecture
- DNS redirection and URL rewriting
- Akamai's CDN
8. Mobile Radio Networks
- Basic concepts on cellular networks
- Network planning
- 2G (GSM e GPRS)
- 3G (UMTS e HSPA)
- 4G (LTE)
- 5G
Prerequisites
Basic notions of TCP/IP networking; having attended the course "Treatment and coding of multimedia data" (or similar) is a plus
Teaching form
- 40 hours of lectures in 2 or 3 hour sessions delivered in presence
- 10 hours of practical exercises in 2 or 3 hour sessions delivered interactively in presence, using a network emulator (Mininet)
Textbook and teaching resource
On-line material on the course website, mainly slides and additional documents
Reference textbooks:
- Jim Kurose, Keith Ross, Computer Networking – A Top-Down Approach, 8th Edition, Pearson, 2021 (o relativa versione italiana intitolata "Reti di Calcolatori e Internet - Un Approccio Top-Down")
- Martin Sauter, From GSM to LTE-Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband, 4th Edition, Wiley, 2021
Semester
First Year, Second Semester
Assessment method
The assessment is carried out through a written exam and a subsequent optional oral exam, at the discretion of the student or the instructor. There are no midterm exams.
The written exam consists of some open-ended questions (at least four) on the course topics. The questions may cover any topic, and three aspects will contribute to the evaluation: 1) technical correctness, 2) level of detail, and 3) pertinence.
In the case of a minimum grade of 18, the student may request to take the oral exam, which cancels the written exam grade and must be taken in the same session as the written exam. The oral exam will also cover the entire program. The instructor may require a student with a passing grade in the written exam to take the oral exam if deemed necessary.
Any changes to the exam format are under consideration and, if any, will be communicated to the students during the introductory lesson of the course.
Office hours
By appointment
Sustainable Development Goals
Staff
-
Marco Savi
