Evoluzione della rete di accesso
A.Vailati
Accesso commutato ad Internet
 POTS
NAS
Rete
dati
PRA
• codifica AMI
• BW <= 56 kbit/s
 ISDN
• codifica 2B1Q
• BW = 64 kbit/s su canale B
• BW <= 128 kbit/s (multilink)
SGU
POTS/ISDN
Velocità di accesso ad Internet
60
50
IP
40
PPP
PHY
SL
SGU
kbps
APP
30
20
10
Modem
0
1990
1999
Architettura di rete per accesso commutato ad
Internet
RETI DATI
C.S.
TIN
C.S.
ISP 1
C.S.
ISP 2
C.S.
ISP n
confine (C)
X
T
E
L
E
C
O
M
I
T
A
L
I
A
X
X
INTERBUSINESS
RETI ALTRI OPERATORI
ARCIPELAGO
ALTRI ISP
POP
POP
TIN
POP
confine (A)
RETE
PSTN/ISDN
PRA
PRA
PRA
PRA
X
X
X
X
X
X
Architetture evolutive:
accesso con NAS distribuiti
RADIUS
DNS
Internet
ISP
APP
IP
PPP
PHY
DB
Rete IP
SL
NAS
SGU
APP
IP
PPP
PHY
SL
SSP
RADIUS
UDP
IP
PPP
PHY
POTS
ISDN
Modem
SCP
SSP
CDN
Rete Dati
SCP
PIS (167……)
SNBE
SL
NAS
SGU
SSP
APP
IP
PPP
PHY
SL
(CBC, CSBS)
CCC(DEST1)
NBE (DEST1, Busy)
SNBE
(CBC, CSBS)
CCC(DEST2)
Timeout (15 sec.)
SNBE
ADOB
Architetture evolutive :
accesso con PRA remotizzati
RADIUS
DNS
ISP
APP
IP
PPP
PHY
Internet
PRA
DB
SL
SGU
SL
SSP
Modem
Rete IP
NAS
PRA
Rete
Trasmissiva
POTS
ISDN
SCP
APP
IP
PPP
PHY
RADIUS
UDP
IP
PPP
PHY
SGU
PRA
SL
SL
SSP
Modem
Nuove tecniche di trasmissione su coppie
simmetriche in rame
xDSL
A.Vailati
Cosa sono i sistemi xDSL
• I sistemi xDSL (x-Digital Subscriber Line) consentono la
realizzazione di connettività numeriche su doppino fra
centrale e sede di utente
• Molteplicità di soluzioni (bit-rate, modulazioni, ecc.)
• Tutti i sistemi utilizzano una sola coppia (tranne HDSL)
• Molti sistemi consentono il trasporto della telefonia in
banda base (ad es. ADSL, VDSL)
xDSL
• I sistemi xDSL consentono di realizzare la connettività
numerica sulle coppie simmetriche in rame della rete di
accesso
• I sistemi sono caratterizzati da una moltiplicità di soluzioni
che differiscono:
– capacità di trasporto
– modalità simmetrica/assimetrica
– tecnica di modulazione 2B1Q CAP DMT
– Numero dei doppini
– trasporto anche di servizio POTS
– trasporto anche di servizi BRA ISDN
Banda
Upstream
Utente
Rete
Downstream
Banda
Simmetrica : stessa velocità nei due sensi
Assimetrica: velocità Up bassa ,Down alta
I sistemi xDSL
DSL
IDSL
HDSL
SDSL
ADSL
RADSL
VDSL
Digital Subscriber Line
(160kbit/s simmetrici su 1cp, codifica 2B1Q)
ISDN DSL
(128kbit/s simmetrici su 1cp, codifica 2B1Q)
High bit-rate DSL
(2Mbit/s su 2 cp, codifica 2B1Q)
Symmetric DSL
(fino a 2Mbit/s su 1 cp + POTS, codifica CAP e 2B1Q)
Asymmetric DSL
(fino a 8Mbit/s down, 1Mbit/s up + POTS su 1 cp, codifica CAP e DMT)
Rate Adaptive DSL
(bit-rate adattabile in direzione down e up + POTS su 1cp, codifica CAP e
DMT)
Very high bit-rate DSL
(52, 26 o 13Mbit/s down, 2Mbit/s up + POTS (o ISDN) su 1 cp, codifica
CAP e DMT)
Configurazione di rete MuxADSL
Nodo SP1
ATU-R
ATU-R
Rete di
accesso
ATU-R
Nodo SP2
•
ATU-R
Il servizio di connettività ATM può prevedere:
– Virtual Channel/Virtual Path da NT ADSL a Service Provider
– Best effort (UBR) o a banda e qualità garantita (CBR)
– concentrazione del traffico degli utenti ADSL su un’unica interfaccia
– eventuale funzione di permutazione per offerta MULTI Service Provider
Accesso HDSL
Caratteristiche:
• codifica 2B1Q, CAP
• supera i limiti dello HDB3 (rigenerazione, assenza di canale di servizio per la gestione del
livello fisico)
• idoneo su coppie con derivazioni
• evita rigeneratori fino a 2-4 km
• porta a BW<=2 Mbit/s
• richiede 2 coppie simmetriche in rame
NTU
LTU
HDSL
Funzione
DCE-3
HDSL
Organi
comuni
Organi
comuni
HDSL
(a)
REG
REG
(b)
REG
REG
(c)
HDSL
(d)
Applicazioni:
• collegamenti fra sede del cliente e centrale (per raccolta di centralini o di canali per
trasmissione dati a N*64kbps
• collegamenti fra sedi di centrali (compatibilmente con le distanze permesse dal sistema)
Accesso ADSL: caratteristiche
•
impiega una singola coppia simmetrica in rame
•
velocità/prestazioni dipendenti dalle caratteristiche della coppia, principalmente da:
– caratteristiche della linea (lunghezza, presenza o meno di derivazioni)
– diafonia
tecniche di modulazione utilizzate:
•
•
– CAP (Carrierless AM/PM)
separazione in banda del canale a
larga banda dal canale di controllo e
dal canale telefonico
separazione tra canale telefonico e
segnali numerici tramite POTS splitter
DOWNSTREAM
– DMT (Discrete Multi-Tone)
ISDN
0.004
0.004
POTS
UPSTREAM
•
1.1
0.080 0.088
0.080
f(MHz)
FLUSSI NUMERICI
A LARGA BANDA
Allocazione spettrale della banda
Accesso ADSL: Architettura e servizi
SITO DI CENTRALE
(SL)
SITO DI CENTRALE
(SGU/SL)
PSTN
ISDN
SEDE DI UTENTE
SL
NT
ADSL
nodo ATM
concentrazione
smistamento
rete SDH
MUX
ADSL
coppia simmetrica
POTS
splitter
POTS
splitter
ADSL
• Servizi supportati: trasporto dati su IP e/o ATM per residenziale e business
– servizi IP (on-line, accesso veloce a Internet, videocomunicazione,
VoIP)
– connettività ATM secondo le classi di servizio disponibili
– trasmissione contemporanea dei servizi a banda stretta (POTS, ISDN)
• differenziabili alla clientela per qualità e disponibilità di rete
Accesso ADSL: il concetto di ‘Lite’
• Non necessita il POTS splitter in sede del cliente (filtro passa-alto nel
modem d’utente)
• installazione del modem semplice e a cura del cliente
• qualità del servizio dipendente dall’impianto domestico (criticità se il
telefono è a monte del modem ADSL)
• compatibilità spettrale con i servizi esistenti (ISDN?)
• velocità adeguate per le esigenze dei segmenti di mercato interessati
(tipicamente residenziali, SOHO) (fino a 1,5Mbit/s downstream e
512Kbit/s upstream )
• portate analoghe all’ADSL tradizionale, 5 Km per velocità di cifra di
1Mbit/s downstream e 384Kbit/s uppstream
• collegamento cliente-rete sempre attivo (“always on”) senza la
necessità del dial-up come per i modem tradizionali
ADSL Lite -vantaggi/svantaggi (I)
•
•
•
•
•
•
Ridotta complessità del sistema ADSL lato cliente
possibile riduzione dei costi di installazione da parte dell’operatore
autoinstallazione del terminale remoto come per i tradizionali modem
costo del modem ADSL comparabile a quello dei modem tradizionali
potrebbe evolvere verso il “full ADSL” mediante upgrade software
supporta un numero inferiore di servizi rispetto all’ADSL
tradizionale
• non può essere offerto ad un utente ISDN, se non su doppino
aggiuntivo
ADSL Lite -vantaggi/svantaggi (II)
• Il segnale ADSL e POTS generano mutua interferenza, riducendo
qualità e prestazioni
• un guasto a livello di apparato può impattare sia sul POTS sia
sull’ADSL
• prestazioni ADSL dipendenti dall’ambiente domestico
• a differenza dei modem tradizionali è necessario che l’operatore di
rete installi adeguati apparati nella centrale locale
• incertezza tra confine dell’operatore e del cliente (NT di proprietà del
cliente?)
Configurazione sistema ADSL :Full/true
Centrale
Telefonica
S
S
PSTN
ATM25
NT
modem V
banda
fonica
ATU-R
ATU-C
STB
TV
10BaseT o
ATM25
STM-1
E3
Mux
di centrale
Centrale
Sede di utente
S
ATU-C
NT- ATU-R
POTS splitter
ADSL Termination Unit - Central Office
ADSL Termination Unit - Remote
Configurazione sistema ADSL :splitless
Centrale
Telefonica
S
PSTN
ATM25
NT
modem V
banda
fonica
ATU-R
ATU-C
STB
TV
10BaseT o
ATM25
STM-1
E3
Mux
di centrale
Centrale
Sede di utente
S
ATU-C
NT- ATU-R
POTS splitter
ADSL Termination Unit - Central Office
ADSL Termination Unit - Remote
Configurazione sistema Universal ADSL
Lite/g.Lite
PSTN
ATU-C
ATM25
Mux
di centrale
BB
NT
modem V
banda
fonica
ATU-R
STB
TV
10BaseT o
ATM25
STM-1
E3
Centrale
Sede di utente
NT-
ATU-C
ATU-R
ADSL Termination Unit - Central Office
ADSL Termination Unit - Remote
FTTX
A.Vailati
Sistema PON terminato con sistemi VDSL/ADSL
O
N
U
O
L
T
:
TRA
ODN
O
N
U
O
N
U
splitter
O
N
U
x
D
S
L
cp
x
D
S
L
NT
Blocchi funzionali PON
•
•
•
•
Terminazione di Rete di Accesso (TRA-PON)
– terminazione ottica della PON lato centrale (OLT: Optical Line Terminal)
– mux/demux per i flussi trasportati sulla PON
Optical Network unit (ONU)
– conversione ottico/elettrica del segnale
– formazione e controllo delle trame sia lato rete sia lato terminazione d’utente.
Optical Distribution Network (ODN)
– rete ottica caratterizzata dall’impiego esclusivo di componenti ottici passivi (cavi e
diramatori ottici)
– attestata lato rete alla terminazione ottica (OLT) della TRA-PON e lato utente all’ONU
Network Termination (NT)
– terminazione attiva di rete posta in sede del cliente
– costituisce il punto di demarcazione tra la responsabilità del gestore di TLC e l’impianto
residenziale
23
Caratteristiche dei sistemi PON (I)
• collegamenti punto-multipunto tra la TRA PON e le ONU
• struttura ad albero realizzata mediante uno o più stadi di
diramazione installati in centrale (FTTE, o in esterno
(FTTCab)
• elevata condivisione delle risorse
• elevata flessibilità (n° di ONU, migrazione di
configurazione)
24
Caratteristiche dei sistemi PON (II)
• trasmissione downstream di tipo TDM fino a 622 Mbit/s
• trasmissione upstream fino a 155 Mbit/s con accesso
condiviso TDMA
• segnale tra ONU e OLT condiviso tra molti clienti; a
livello di ONU selezione del segnale dedicato al singolo
cliente
• rapporto di diramazione 1:N con N = 2, 8, 16, 32.
Maggiore è il grado di diramazione, minore è la distanza
tra TRA PON e ONU (N=32, L=4 km; N=4, L=24 km)
25
Posizionamento delle ONU in rete
sito di armadio
sito di centrale
O
L
T
VDSL/ADSL/HDSL
FTTCab
ONU-Cab
(BB o
NB+BB)
:
NT
building/curb
TRA
verso reti
di transito
PON
O
L
T
FTTB
ONU
building/
curb
FTTO
VDSL/ADSL/HDSL
:
NT
sede di utente
sito di centrale
O
L
T
ADSL
FTTE
ONU
exchange
ONUbusiness
:
NT
Sistema FTTCab BB
SITO DI ARMADIO
SITO DI CENTRALE
PON
SEDE DI UTENTE
SITO DI ARMADIO
ONU Cab
BB
splitter
verso reti
di transito
TRA
PON
splitter
verso SL
AR
f.o.
SITO DI ARMADIO
STB
VDSL
coppia
simmetrica
NT
Sistema HFC
SITO DI
CENTRALE
SITO IN RETE DI
DISTRIBUZIONE
EDIFICIO DI UTENTE
tap
STB
b.p.
Amp
DN
LN
FN
f.o.
SEDE DI UTENTE
coax
è stata sperimentata e
sviluppata
• trials
• problemi, costi, tempi,
servizi
DOWNSTREAM
5 8
40
• ampio successo
MHz
all’estero
54
470
862
870
UPSTREAM
Allocazione spettrale della banda
1.000
Sistema HFC: Caratteristiche generali
• impiego di cavi in fibra nella parte primaria della rete di
distribuzione e di cavi coassiali nella parte secondaria
• permette il trasporto in broadcast di segnali a larga banda
verso gli utenti connessi
• permette la fornitura di servizi video diffusivi, sia
analogici che numerici
– fornitura di 40 canali video analogici e 60 canali video
numerici in modalità “passband”
Sistema HFC: Caratteristiche tecniche (I)
• Distribution Node
– raccolta canali e multiplazione/affasciamento
– modulazione a RF e multiplazione in tecnica SCM
• Local Node
– amplificazione/diramazione
• Fiber Node
– conversione O/E
– amplificazione/diramazione
Sistema HFC + Cable Data Modem
• Realizzato introducendo i Cable Data Modem sulla struttura HFC
• E’ composto da una stazione di testa (HECM) e da unità di utente (CM)
• Realizza la trasmissione dati bidirezionale su reti HFC in configurazione
p-mp
• Consente la fornitura di servizi IP (on-line, accesso ad Internet, ecc.)
SITO DI CENTRALE
INTERNET
SITO IN RETE DI
DISTRIBUZIONE
EDIFICIO DI UTENTE
tap
Router
STB
HECM
b.p.
CM
Amp
DN
LN
FN
f.o.
coax
SEDE DI UTENTE
Altre soluzioni di accesso:
Accesso Radio
Accesso Radio a Larga Banda:
Accesso Radio a Larga Banda:
Punto-Multipunto
Fornitura di servizi a banda stretta e a banda larga su un sistema wireless di
tipo cellulare
La stazione base è collegata alla rete tramite interfacce ATM
Utilizzo delle frequenze da 10,5 a 42GHz
Capacità dipendente dallo schema di modulazione impiegato (fino a
25Mbit/s)
Distanza coperta da 1 a 15Km a seconda dello schema di modulazione, della
frequenza di trasmissione, della piovosità della zona
Visione diretta tra antenna della stazione radio base e quelle degli utenti
Accesso Radio a Larga Banda:
LMDS
Sistema radio punto-multipunto
Utilizzo delle frequenze da 40.5 Ghz e 42.5Ghz
Banda downstream fino a 50Mbit/s e upstream fino a a 2Mbit/s
Distanza coperta da 1 a 4Km
Adatto per aree urbane ad elevata densità di utenza
Visione diretta tra antenna della stazione radio base e quelle degli utenti
Field trail in USA, Canada, Giappone, Australia, Brasile e Venezuela.
Servizio commerciale per circa 12.000 utenti a New York (servizi video) da
parte di Cellular Vision
Altre soluzioni di accesso:
Accesso Power Line
Accesso Power Line
 Tecnologia di accesso di interesse per gestori alternativi
 Utilizza le infrastrutture della compagnia elettrica istallate in sede
del cliente
 Permette trasmissione dati bidirezionale fino a circa 1Mbps sulle
linee elettriche
 Può essere utilizzata anche per fornitura di servizi vocali
 La capacità di 1 Mbps è condivisa fra tutti gli utenti che afferiscono
alla cabina elettrica di distribuzione
 Prime sperimentazioni dal 1995
Accesso Power Line: Architettura
L’architettura prevede:
• un “Communication Node” sulla rete elettrica di distribuzione a
media frequenza
• un filtro presso la sede del cliente, a monte del contatore, per la
separazione del segnale dati da quello elettrico
Mainstation
72 HUB per MS ( 7200 clienti)
Rete
BackBone
HUB
MS
BaseStation
 20 clienti per BS
BS
kWh
 200 case
per BS
coax
Accesso Power Line: Criticità e conclusioni
 Presenza di rumore in linea
 Possibile interferenza da trasmissioni AM
 Necessità di cablaggio verticale negli edifici con
contatore collocato alla base dell’edificio stesso
 Non rappresenta ad oggi una soluzione alternativa concreta per la rete di accesso
 Costi realizzativi paragonabili a quelli dell’FTTCab ma con meno banda
 L’installazione del filtro a casa del cliente ed il cablaggio interno riducono
notevolmente il vantaggio della presenza dal cliente della rete elettrica
LE TECNOLOGIE
Transito
Reti di Transito ATM
POP
Rete IP
Rete ATM
Nodo
SL
ATM
PNNI
SGU
PSTN
ATM
Rete Dati
Reti di transito IP
Funzionalità di QoS/CoS:
introdotte nei router per il supporto di CoS
• Classification: consiste nella classificazione dei pacchetti al fine di dividere il traffico in
livelli di priorità diversi cui vengono applicate diverse politiche di servizio
• Congestion Management: consiste
nell’introduzione nel router di criteri di controllo
degli effetti della congestione, applicati alle
diverse classi; es. gestione dei pacchetti sulla base
dell’ordine di arrivo o della priorità, assegnazione
di una banda per classe, ecc.
• Congestion Avoidance: consiste nel monitoraggio
del traffico al fine di individuare eventuali
condizioni di congestione e nell’attuare operazioni
per migliorare il throughput della rete
Applicativo
IP
ATM
SDH/TDM
WDM
F.O.
Le tecnologie per la rete di transito
IP
– i problemi di velocità sembrano in parte superati dai
chip (orientati verso decine di Mni di pacchetti/sec.) e
dalle tecniche trasmissive (raddoppio annuo della
velocità su fibra)
– non basta velocizzare il forwarding, occorrono
politiche adeguate di traffic management, monitoring,
policing
– WDM non offre ancora le stesse prestazioni dello SDH
nei confronti della protezione, multiplazione,
aggregazione
– trasversale alle più tradizionali architettura ‘layered’
– rimangono i problemi di affidabilità, maggiore
latenza, e scalabilità dei protocolli
– QoS Routing
Le tecnologie per la rete di transito
ATM
– Il concetto di qualità è intrinseco
– adatto per piattaforme multiservizio
– CE per il trasporto della voce
– FR per il trasporto dei dati (che sta avendo successo)
– difficoltà di adattamento servizi IP su servizi ATM
– IP è l’incontrastato leader sul fronte degli applicativi
Le tecnologie per la rete di transito
La scelta dipende dai requisiti dell’operatore:
• IP su WDM per minori garanzie di QoS ma elevata efficacia
nell’offerta di servizi IP (ad es. per operatori emergenti),
• ATM e SDH per maggiori garanzie di QoS unitamente ad esigenze di
scalabilità e diffusione geografica della rete (ad es. per operatori
incumbent). Questa scelta può inoltre favorire l’ammortamento di
infrastrutture già sviluppate in attesa di una maggiore maturità dell’IP
PRO/CONTRO di un backbone integrato

Progettazione ottimizzata

Flessibilità nei confronti di una migrazione di traffico da una piattaforma ad un’altra

Riduzione dei costi operativi

Investmenti su una tecnologia “future-proof”

Sviluppo di funzionalità di interlavoro tra il nuovo backbone e le reti legacy (voce e dati) e
le reti di altri operatori

problematiche legate alla migrazione, tempistiche e costi:
-
impatti organizzativi
-
coesistenza di più backbones (interlavoro tra backbones, requisiti di gestione, etc.)
-
crescita dei costi operativi durante la migrazione
46
ATM e i sistemi mobili di terza generazione
PSTN/N-ISDN
PSTN/N-ISDN
Internet
x
x
ATM per il
trasporto
dei pacchetti
PSTN/N-ISDN
ATM
per
l’accesso
Internet
PSTN/N-ISDN
SCP
IP
x
Tutto
ATM
Internet
x
ATM backbone
L’uso di ATM per le comunicazioni mobili appare promettente in quanto permette:
• la multiplazione statistica dei flussi dati
• l’assegnazione della banda “on demand”
• la possibilità di utilizzare instradamenti alternativi in caso di guasto
LR