Scheda programma d'esame
INGEGNERIA DEL TELETRAFFICO
STEFANO GIORDANO
Anno accademico2018/19
CdSINGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
Codice290II
CFU9
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
INGEGNERIA DEL TELETRAFFICOING-INF/03LEZIONI80
ROSARIO GIUSEPPE GARROPPO unimap
STEFANO GIORDANO unimap
GREGORIO PROCISSI unimap
LABORATORIO INFORMATICO DI INGEGNERIA DEL TELETRAFFICONNLABORATORI10
ROSARIO GIUSEPPE GARROPPO unimap
Programma non disponibile nella lingua selezionata
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze

Il modulo presenta i concetti fondamentali relativi alla teoria ed all’ingegneria del traffico nelle reti di telecomunicazioni. Vengono introdotti i processi di Markov a stato discreto (catene) a tempo discreto e a tempo continuo. Viene inoltre presentata la teoria elementare ed intermedia delle code utili alla trattabilità dei modelli fondamentali di sistemi ad attesa e a perdita impiegati per l’analisi di reti a commutazione di pacchetto e di circuito. La trattazione degli indici prestazionali fondamentali viene presentata passando ove necessario a domini trasformati (Laplace, Zeta). Sono infine presentati i teoremi fondamentali per la trattazione di reti di code markoviane aperte e chiuse e le reti di tipo BCMP. Il corso presenta (solo per gli studenti in Ing. delle Telecomunicazioni) inoltre i metodi numerici fondamentali per la trattazione di problemi di analisi delle prestazioni riconducibili a soluzioni basate su approcci markoviani. 

Modalità di verifica delle conoscenze

La verifica delle conoscenze acquisite avviene mediante prove scritte intermedie che consentono di evitare lo scritto finale e mediante una prova orale

Capacità

Il corso ha l'ambizione di permettere agli studenti di costruire autonomamente una astrazione matematica trattabile mediante approcci markoviani di sistemi reali a stato discreto. Lo studente acquisisce inoltre le capacità critiche necessarie alla verifica della validità delle ipotesi necessarie all'adozione di modelli Markoviani

Modalità di verifica delle capacità

La verifica delle capacità è ottenuta mediante prove scritte intermedie e la prova orale

Comportamenti

Il corso ha l'obiettivo di modificare il comportamento "passivo" in cui lo studente adotta alcuni modelli matematici senza verificare prima la validità delle ipotesi necessarie all'impiego di certe astrazioni. 

Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica del comportamento critico nell'adozione dei modelli viene verificato in occasione della prova orale ma anche durante il corso, sia nell'ambito delle lezioni teoriche che delle esercitazioni teoriche e degli sviluppi MATLAB (solo per gli studenti di Ing. delle Telecomunicazioni).

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Sono prerequisiti iniziali la teoria delle probabilità, dei fenomeni aleatori e l'impiego delle trasformate Z e di Laplace

Corequisiti

Sono co-requisiti del corso la conoscenza della teoria dei sistemi e dei segnali aleatori

Prerequisiti per studi successivi

Sono prerequisiti per studi successivi l'uso congiunto della trasformata zeta e di laplace, di laplace/stielties, delle tecniche Matrix Geometrix

Indicazioni metodologiche

Il corso dal punto di vista metodologico intende stimolare un approccio Active Learning in cui dalle conoscenze fondamentali di alcuni strumenti matematici lo studente possa ottenere, ove possano essere applicati degli strumenti per la valutazione delle prestazioni dei sistemi per via analitica utili a stimolare nuove capacità di sintesi "ragionata" di sistemi anche complessi.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

1) Processi di Markov a stato discreto a. Processi di Markov a stato discreto e tempo discreto (Catene di Markov) b. Processi di Markov a stato discreto e tempo continuo   2) Processi puntuali a. Processi di sola nascita e di sola morte b. Processo di Bernoulli a tempo continuo e tempo discreto c. Processo di Poisson   3) Processi di nascita e morte a. Condizioni di ergodicità b. Valutazione dei momenti di primo e secondo ordine   4) Generalità sull'analisi del traffico in rete a. Modelli stocastici b. Modelli deterministici c. Non stazionarietà del traffico. Definizioni TCBH, ADPH   5) Code Markoviane a. notazione di Kendall; Geo/Geo/1, M/M/Ns, M/M/Ns/0, M/M/1/Nw; b. Formula B di Erlang, Formula C di Erlang, Formula di Engset. c. Problemi e relative soluzioni per il calcolo numerico delle formule Erlang B e Erlang C.   (Solo Ing. delle Telecomunicazioni) Sviluppo di funzioni MATLAB per il calcolo delle probabilità di perdita in code M/M/1/Ns e M/M/Ns/Nw. Soluzione mediante MATLAB di sistemi a coda M/Cox2/1/Nw, M/H2/1/Nw e M/E2/1/Nw. d. Approccio Matrix-Geometric per la soluzione di Catene di Markov descritte da matrici di Hessenberg a blocchi. Applicazione dell'approccio Matrix-Geometric per lo studio di sistemi a coda M/Cox2/1.   6) Code non Markoviane: a. La trattazione di una semplice coda non markoviana: la coda M/G/1; b. la catena di Markov immersa; analisi della coda in regime asintotico. c. Code M/G/1 con classi di utenza e con priorità   7) Reti di code: a. Reti di code markoviane aperte e chiuse. Reti di code acicliche. b. Teorema di Burke. Teorema di Jackson. c. Teorema di Gordon-Newell. d. Algoritmo della convoluzione e approccio Mean Value Analysis per la soluzione delle reti di code di Gordon-Newell. e. Reti di code BCMP. Indici prestazionali in reti di code markoviane chiuse e BCMP.   (Solo Ing. delle Telecomunicazioni) Sviluppo di funzioni MATLAB per il calcolo delle probabilità di perdita in code M/M/1/Ns e M/M/Ns/Nw. Soluzione mediante MATLAB di sistemi a coda M/Cox2/1/Nw, M/H2/1/Nw e M/E2/1/Nw. d. Approccio Matrix-Geometric per la soluzione di Catene di Markov descritte da matrici di Hessenberg a blocchi. Applicazione dell'approccio Matrix-Geometric per lo studio di sistemi a coda M/Cox2/1. Tecniche numeriche per la soluzione di catene di Markov a. Librerie Matfun e Stats di MATLAB. Generazione di osservazioni di vv.aa. Di Erlang k, iperesponenziale, ipoesponenziale e di Coxn. Grafico quantile-quantile. Decomposizione agli autovalori per il calcolo del transitorio in Catene di Markov. C. Metodi diretti per il calcolo delle probabilità asintotiche di stato di Catene di Markov.

Bibliografia e materiale didattico

L. Kleinrock QUEUEING SYSTEMS Vol.1 Theory Wiley Interscience 1975

Stefano Giordano Registrazione di tutte le lezioni in italiano ed in inglese

Stefano Giordano Dispense delle Lezioni

Gregorio Procissi Dispense delle Esercitazioni

Rosario G. Garroppo Tecniche Numeriche per la soluzione di problemi di ingegneria del teletraffico

Indicazioni per non frequentanti

E' possibile seguire tutte le lezioni teoriche in lingua italiana o inglese mediante l'accesso alla piattaforma Moodle. Questo non intende disincentivare la presenza degli studenti a lezione ed l'aspetto relativo all'apprendimento cooperativo ed alla co-costruzione di conoscenze e competenze.

Modalità d'esame

Prova scritta della durata di 2 ore dove vengono proposti 2 o 3 esercizi. L'esame scritto è superato se la valutazione è superiore a 18/30  

La prova scritta è inoltre considerata superata se si ottiene la sufficienza (18/30) nella media ottenuta su due prove intermedie (midterm) della durata di 2 ore proposti agli studenti durante il semestre  

(Solo per gli ingegneri delle telecomunicazioni)

Prova pratica della durata di 2 ore dove viene richiesto lo sviluppo di una funzione MATLAB per la soluzione di un problema di Ing. del Teletraffico. La prova si considera superata se lo studente ottiene un giudizio almeno sufficiente 18/30.

Prova orale

Ultimo aggiornamento 10/09/2018 20:00