Nopvembre 2003 Reti e sistemi telematici - 2 Commutazione di circuito e segnalazione Gruppo Reti TLC [email protected] http://www.telematica.polito.it/ GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 1 La commutazione • • La commutazione trasferisce ogni unità informativa che arriva su un canale entranti su un canale uscente La commutazione di circuito opera esclusivamente con banda assegnata: – instaurazione (le risorse trasmissive richieste dal servizio sono riservate nella rete) – scambio dell’informazione (vengono trasferite le unità informative seguendo la via di rete tracciata durante la fase di instaurazione) – svincolo (le risorse trasmissive vengono rilasciate) • Nella commutazione di pacchetto l’informazione viene spezzata in una serie di blocchi (pacchetti) di lunghezza opportuna, ognuno dei quali viene dotato di una intestazione o header che reca tra l’altro l’indicazione della destinazione La banda non viene riservata, ma i pacchetti attendono il loro turno prima di essere inviati (mettendosi in coda in un buffer) – Servizio connection – oriented – Servizio connectionless GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 2 Architettura di rete telefonica e ISDN C B D Y A X Z E W G GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB F COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 3 Modello di un autocommutatore Unità di linea Unità di linea Unità di linea Unità di linea Unità di linea RETE DI CONNESSIONE Comando Segnalazione MEMORIA GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB Unità di linea Segnalazione Battery Over-voltage Ringing Signaling Coding Hybrid Testing COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 4 Funzioni di una rete di connessione • Stabilimento di un precorso diretto ingresso – uscita • Trasferimento di segnali – Fonici: supporto delle informazioni scambiate tra gli utenti – Segnalazione: supporto per le informazioni scambiate tra terminali d’utente e centrale per l’instaurazione, la supervisione e l’abbattimento di un’interconnessione – Gestione: supporto per le informazioni di manutenzione e amministrazione della centrale (es. prove, tassazione, ecc.) GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 5 Criteri di classificazione • La classificazione delle reti di connessione può essere effettuata in base a vari parametri caratteristici: – Modalità di trasmissione • • Simplex Duplex – Possibilità di instaurazione dei percorsi interni • • Reti ad accessibilità completa Reti ad accessibilità limitata – Modalità realizzative • • Divisione di spazio Divisione di tempo – Dimensione • • • Reti di concentrazione Reti di distribuzione Reti di espansione – Prestazioni • • • Reti bloccanti Reti non bloccanti Reti ri-arrangiabili GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 6 Classificazione in base alle dimensioni • RETI DI CONCENTRAZIONE Il numero delle terminazioni di ingresso è maggiore di quello delle terminazioni di uscita N>M NXM • RETI DI DISTRIBUZIONE Il numero delle terminazioni di ingresso è uguale a quello delle terminazioni di uscita N=M N M NX XM • RETI DI ESPANSIONE Il numero delle terminazioni di ingresso è minore di quello delle terminazioni di uscita N<M GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB NXM COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 7 Reti a divisione di spazio 1 2 3 M 1 2 3 N Punto di incrocio Crosspoint La connessione tra una terminazione di ingresso e una terminazione di uscita si effettua tramite la chiusura di un punto di incrocio Il numero massimo di collegamenti effettuabili è d = min (N,M) Il numero di punti di incrocio è I = N x M Una matrice Crossbar è a piena accessibilità e non bloccante GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 8 Classificazioni delle reti di connessione • In base alla possibilità di instaurazione dei percorsi interni: RETI AD ACCESSIBILITÀ COMPLETA – Esiste almeno un percorso interno tra una qualsiasi terminazione di ingresso e qualsiasi terminazione di uscita • RETI AD ACCESSIBILITÀ LIMITATA – Una terminazione di ingresso può essere connessa, tramite un percorso interno, solo ad un sottoinsieme delle terminazioni di uscita • In base alle prestazioni: RETI BLOCCANTI – La possibilità di instaurare una connessione tra una terminazione di ingresso di ingresso e una di uscita entrambe libere è subordinata allo stato della rete • RETI NON BLOCCANTI – È sempre possibile instaurare una connessione tra una terminazione di ingresso di ingresso e una di uscita entrambe libere qualunque sia lo stato della rete • RETI RIARRANGIABILI – È possibile instaurare una connessione tra una terminazione di ingresso di ingresso e una di uscita entrambe libere tramite, eventualmente, una riconfigurazione delle connessioni già instaurate (Algoritmo di reinstradamento) GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 9 Reti ad accessibilità completa e limitata 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 (a) GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB (b) COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 10 Rete a due stadi N #1 #1 #1 n x r2 r1 x m n x r2 . . . . . . # r1 n x r2 A d #1 r1 x m . . . . . . # r2 # r1 # r2 r1 x m n x r2 r1 x m A B B (a) GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB M N M (b) COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 11 Esempio di rete a due stadi non bloccante #1 3x6 #1 9x5 #2 9 3x6 #3 10 #2 9x5 3x6 GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 12 Stati di una rete di connessione N #1 #1 #1 n x r2 r1 x r3 r2 x m . . . . . . . . . # r1 # r2 # r3 n x r2 r1 x r3 r2 x m A B C GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB M COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 13 Dimostrazione della condizione di non - blocco 1 2 . . . n-1 1 1 1 n m 2 . . . n-1 GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB r2 = n+m-1 = 2n-1 se quadrata (rete di Clos) COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 14 Reti di connessione a divisione di tempo • Gli ingressi e le uscite sono linee a divisione di tempo con capacità suddivisa in slot organizzati in trame Trama (125 µs) • La funzione base di una rete a divisione di tempo è quella di commutare il contenuto di uno slot in una linea entrante in un altro slot in una linea uscente 1 2 1 2 1 2 Commutatore a divisione di tempo 2 1 3 1 3 2 2 3 3 GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 15 TC = 125 µs 1 i j T – Matrice PCM Q Bus di ingresso 1 2 1 2 Memoria di fonia i j i j i j Memoria di comando R Q TC = 125 µs Bus di uscita 1 i j R Una T – Matrice – PCM trasferisce il contenuto di un qualsiasi intervallo di canale della linea entrante in qualsiasi intervallo di canale della linea di uscita. Una T – Matrice – PCM è non bloccante e introduce un ritardo di commutazione (≤ 125 µs) Il funzionamento può essere: • Scrittura sequenziale, lettura casuale • Scrittura casuale, lettura sequenziale GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 16 T- Matrice - PCM • Scrittura sequenziale – Lettura casuale Memoria di fonia = 8 Q bit Memoria di comando = R log2 (Q+1) • Scrittura casuale – Lettura sequenziale Memoria di fonia = 8 R bit Memoria di comando = Q log2 (R+1) GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 17 T - Matrice - PCM duplex Bus In una T – Matrice – PCM duplex il ciclo di memoria è uguale alla metà di un intervallo di canale GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 18 Matrice di commutazione spaziale a divisione di tempo S – Matrice - DT Bus di ingresso Bus di uscita Una S – Matrice – DT esegue il trasferimento di un intervallo di canale di una delle autostrade di ingresso nello stesso intervallo di canale di una delle autostrade di uscita (commutazione spaziale) La S – Matrice – DT non introduce ritardi di commutazione GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 19 Rete TST GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 20 Rete STS B1 GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 21 Equivalenza spazio - temporale Tutte le matrici di tipo temporale hanno un loro modello spaziale equivalente GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 22 Equivalenza spazio – temporale (2) Rete TST Rete STS GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 23 SEGNALAZIONE DI RETE GENERALITÀ SEGNALAZIONE A CANALE ASSOCIATO (in banda fonica o fuori banda fonica) I MESSAGGI DI SEGNALAZIONE VENGONO TRASMESSI SUGLI STESSI CANALI SU CUI VIAGGIA L’INFORMAZIONE Rete di connessione 1 1 2 2 N N SEGNALAZIONE A CANALE COMUNE VIENE UTILIZZATO UN CANALE DEDICATO PER TRASFERIRE LE INFORMAZIONI DI SEGNALAZIONE RIFERITE AD UNA PLURALITA` DI COMUNICAZIONI 1 2 Rete di connessione Rete di connessione Rete di connessione N Trasf. messaggi Elaboratore Elaboratore Elaboratore giunzioni giunzioni segnalazione segnalazione GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB Trasf. messaggi Elaboratore COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 24 Segnalazione di utente Richiesta servizio Tono di linea 0 1 1 2 2 8 5 3 9 1 Tono di libero Segnale di suoneria Risposta Conversazione Rilascio Rilascio GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 25 Segnalazione intercentrale Sgancio Tono di linea Numero Impegno giunzione Riscontro Numero Tono di libero Segnale di suoneria Sgancio Risposta Conversazione Riaggancio Rilascio Accettazione rilascio Riaggancio GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 26 Struttura della rete telefonica e relativa segnalazione Canale di segnalazione a 64 kbit/s SGT SGU SGU Segnalazione Stadio di di utente Linea Giunzione a 64 kbit/s Stadio di Linea SGT GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 27 SEGNALAZIONE DI RETE CCSS N.7 GENERALITÀ REGIONE REGIONE DI DI SEGNALAZIONE SEGNALAZIONE A A QUAD QUAD REGIONE REGIONE DI DI SEGNALAZIONE SEGNALAZIONE B B SP SP SP SP SP SP STP STP SP SP * SP SP STP SP SP STP SP SP SP SP SP Signalling Point STP Signal Transfer Point GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 28 SEGNALAZIONE DI RETE CCSS N.7 ARCHITETTURA DI COMUNICAZIONE fase fase II fase fase IIII RI livello 4 ISUP DUP TUP ASE UP strato 7 OSI TCAP livello 3 Rete di segnalazione ISUP livello 2 Circuito di segnalazione livello 1 Circuito dati di segnalazione MTP: UP: DUP: TUP: ISUP: SCCP: TCAP: ISP: ASE: MTP Message Transfer Part User Part Data User Part Telephony User Part ISDN User Part Signalling Connection Control Part Transaction Capabilities Application Part Intermediate Service Part Application Service Element GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB strato 4-6 OSI TUP ISP SCCP liv. 4 liv. 4 liv. 4 MTP liv. 3 strato 1-3 OSI MTP liv. 2 MTP liv. 1 COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 29 SEGNALAZIONE DI RETE CCSS N.7 FUNZIONI DEI LIVELLI • MTP-1: interfacciamento del sistema trasmissivo • MTP-2: trasferimento delle trame tra SP con rivelazione e recupero di errori in linea • MTP-3: svolge funzioni di livello OSI 3, senza pero esaurirne tutti i compiti; gestisce instradamento, congestioni e guasti • Telephone User Part - TUP: controllo della chiamata con selezione di instradamento passo-passo e di gestione delle giunzioni inter-nodo; i messaggi TUP sono trasferiti tra SP collegati da un fascio di giunzioni • ISDN User Part – ISUP: controllo delle chiamate con selezione di instradamento pasopasso e end-to-end e di gestione delle giunzioni inter-nodo (più flessibile); anche i messaggi ISUP sono trasferiti tra SP collegati da un fascio di giunzioni • Signalling Connection Control Part – SCCP: funzione di trasferimento di messaggi non relativi alla gestione di giunzioni foniche (utilizzato dalle entità ISUP e TCAP; la combinazione di SCCP e dei tre livelli MTP, Network Service Part – NSP, svolge funzioni analoghe ai livelli 1-3 OSI • Transaction Capabilities Application Part – TCAP: funzioni di trasferimento di messaggi in supporto alla fornitura di nuovi servizi di rete intelligente, come, ad es., numero verde, premium rate, ecc. I messaggi TCAP sono trasferiti tra due SP arbitrari GIANCARLO PIRANI – TELECOM ITALIA LAB COMMUTAZIONE E SEGNALAZIONE - 30
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