La Rete Telefonica di Base
A.Vailati
1
Architettura e modi di trasferimento
Rete di commutazione
FAX
B
C
A
Rete di
accesso
D
Centrali di
commutazione
Canali
trasmissivi
2
Architettura e modi di trasferimento
RETE DI ACCESSO
• E’ l’insieme di infrastrutture necessarie per il collegamento degli utenti alle centrali.
• Tipi di infrastrutture utilizzati:
– cavi
• rame;
• fibre ottiche;
– ponti radio;
– apparati di multiplazione e/o concentrazione.
3
Architettura e modi di trasferimento
RETE DI ACCESSO DI BASE
• I due fili (doppino telefonico) provenienti dal terminale
telefonico di casa , attraverso il raccordo d’abbonato
arrivano al distributore (box), e da questo, attraverso la
Rete Secondaria, all’armadio di distribuzione, ed infine, da
questo, attraverso la Rete Primaria si arriva al Permutatore
di Centrale;
• Il collegamento d’utente termina nell’attacco d’utente
situato nella centrale di commutazione.
4
Architettura e modi di trasferimento
Rete Secondaria
Rete Primaria
Armadio di
distribuzione
Multiplex
d’abbonato
Box
Cavi in rame
Cavo in rame o fibra ottica.
Centrale di
Commutazione
5
Architettura e modi di trasferimento
Centrale di
commutazione
Armadio di
distribuzione
Box
1
100 cp
2400 cp
400 cp
600 cp
2
10
100 cp
doppini
di
utente
10 cp
verso
altri
distributori
verso
altri
armadi
Rete Primaria
100 cp
10 cp
Rete Secondaria
Punto di diramazione
6
Architettura e modi di trasferimento
RETE DI ACCESSO: TECNOLOGIE
• Collegamenti:
– Cavi in rame (Rete Primaria e Secondaria);
• interrati o aerei (su palo) nella Rete Secondaria;
• sempre interrati nella Rete Primaria.
– Cavi in fibra ottica (solo sulla Rete Primaria in uscita dai Multiplex
d’Abbonato ad elevata capacità (MPX1));
– Collegamenti radio (es. nelle reti radiomobili).
• Multiplex d’abbonato
– a bassa capacità
• affascia 30 abbonati: collegamento in rame (cavo a 4 fili) a 2 Mbit/s verso la
centrale.
– ad elevata capacità (MPX1)
• affascia 480 abbonati: collegamento in fibra ottica a 34 Mbit/s verso la
centrale.
7
Architettura e modi di trasferimento
RETE FISICA E RETE LOGICA
• Rete Fisica (Rete trasmissiva, Rete di trasporto)
– realizza il trasporto a livello fisico dei flussi di bit derivanti dalla
codifica dell’informazione.
• Rete Logica (Rete Commutata)
– collega le risorse di rete per realizzare un cammino tra due utenti e
le “svincola” per renderle disponibili ad altre chiamate.
8
Architettura e modi di trasferimento
Canali trasmissivi
Collegamento Fisico
Collegamento Fisico
• cavo in rame
• cavo in fibra ottica
• collegamento radio (ponte radio, satellite)
9
Architettura e modi di trasferimento
A
C
D
F
Collegamenti fisici
E
B
Centrali di Commutazione
Centrali Trasmissive
10
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO
• La modalità operativa per trasferire l’informazione
attraverso la rete è definita dal modo di trasferimento.
• Le componenti che caratterizzano un modo di trasferimento sono:
– Multiplazione
• permette di la condivisione di un mezzo trasmissivo tra più utenti.
– Commutazione
• Permette di stabilire, su richiesta, il collegamento tra una linea di ingresso ed
una di uscita di una centrale di commutazione.
– Protocolli
• Procedure che permettono di stabilire il collegamento tra due utenti.
11
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO: Multiplazione Sincrona
• flussi informativi strutturati in trame;
• indirizzamento basato sulla posizione delle Unità
Informative (UI);
• allocazione di banda statica;
• tempi di attraversamento bassi e costanti;
• esempio: PCM (Pulse Code Modulation)
canale 1
...
canale 31
...
MUX
IT0
IT1
...
IT31 IT0
IT1
...
C = 2.048 kbit/s
12
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO: Multiplazione Asincrona
• indirizzamento con etichetta;
Informazione
Etichetta
– flussi informativi strutturati;
• delimitazione implicita delle UI;
Inf. E Inf. E Inf. E Inf. E
– flussi informativi non strutturati;
• delimitazione esplicita delle UI;
F Inf. E F
F
Inf.
EF
F
Inf.
• allocazione dinamica della banda;
• tempi di attraversamento più alti e variabili.
EF
13
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO: Commutazione
• instradamento:
– è la funzionalità logico/decisionale che associa un ca-nale
uscente dal nodo di commutazione ad un canale entrante, in
funzione delle informazioni di controllo rice-vute e della
conoscenza della topologia e dello stato della rete.
• attraversamento:
– è la funzionalità fisico/attuativa che effettua il trasfe-rimento
delle Unità Informative dal canale entrante a quello uscente.
14
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO: Protocolli
• Architettura a strati (es. nel modello di riferimento OSI 7
livelli).
• Funzioni di protocollo svolte nei nodi della rete:
–
–
–
–
–
controllo di flusso;
controllo di errore;
recupero di errore;
controllo di sequenza;
...
15
Architettura e modi di trasferimento
MODI DI TRASFERIMENTO A CIRCUITO
• permette di stabilire un collegamento fisico dedicato tra
due utenti;
• usato soprattutto nelle reti telefoniche.
A
C
B
D
16
Architettura e modi di trasferimento
•
•
•
•
•
•
MODI DI TRASFERIMENTO A CIRCUITO
multiplazione sincrona;
commutazione con connessione diretta;
nei nodi solo funzioni protocollari di livello fisico sen-za
alcuna manipolazione dei flussi informativi (senza
controllo e recupero dell’errore);
allocazione di banda statica con quantum di banda di 64
kbit/s;
tempi di attraversamento della rete bassi e costanti durante
la comunicazione;
adatto per servizi isocroni a bit rate costante.
17
Architettura e modi di trasferimento
Terminale
utente
Terminale
utente
Utente di
Protocolli
livello
superiore
Utente di
Protocolli
livello
superiore
Strato 3
Strato 3
Strato 2
Strato 2
Strato
PHY 1
Strato 1
Strato 1
Strato 1
Nodo
di accesso
Nodo
di transito
Nodo
di accesso
Strato
PHY 1
Architettura protocollare del
modo di trasferimento a circuito
18
Architettura e modi di trasferimento
MODO DI TRASFERIMENTO A PACCHETTO
• flusso informativo strutturato in Unità Informative
(pacchetti);
• multiplazione asincrona;
• commutazione:
– può essere o no orientata alla connessione (circuito virtuale o datagram);
– basata sull’etichetta e di tipo store and forward.
110 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 110...
11 ... 0010
01 ... 1011
+
11 ... 0010
DATI
+
11 ... 1110
...
10 ... 11
INTESTAZIONE
=
PACCHETTO
19
Architettura e modi di trasferimento
NODO
NODO
NODO
NODO
Rete a Commutazione di Pacchetto
20
Architettura e modi di trasferimento
MODO DI TRASFERIMENTO A PACCHETTO
• modalità di trasferimento orientata alla connessione:
– ad ogni richiesta di connessione la rete definisce un percorso (circuito
virtuale) seguito da tutti i pacchetti della connessione;
– vantaggi: mantiene la sequenzialità dei pacchetti;
– svantaggi: maggiore carico di pacchetti di segnalazione e minore
flessibilità nella gestione degli instradamenti.
N
N
N
N
N
21
Architettura e modi di trasferimento
MODO DI TRASFERIMENTO A PACCHETTO
• modalità di trasferimento senza connessione:
– i pacchetti di una stessa connessione vengono trasferiti dalla rete in modo
indipendente l’uno dall’altro (modalità datagram);
– svantaggi: non mantiene la sequenzialità dei pacchetti;
– vantaggi: minore carico di pacchetti di segnalazione e maggiore
flessibilità nella gestione degli instradamenti.
N
N
N
N
N
22
Architettura e modi di trasferimento
Terminale
utente
Terminale
utente
Utente di
Protocolli
livello
superiore
Utente di
Protocolli
livello
superiore
Strato 3
Strato 3
Strato 3
Strato 3
Strato 3
Strato 2
Strato 2
Strato 1
Strato 2
Strato 1
Strato 2
Strato 1
Strato 2
Strato
PHY 1
Nodo
di accesso
Nodo
di transito
Strato
PHY 1
Nodo
di accesso
Architettura protocollare del
modo di trasferimento a pacchetto
23
Architettura e modi di trasferimento
RETE DI SEGNALAZIONE
• realizza il colloquio tra i nodi di commutazione per la
costruzione, l’impegno e lo svincolo del cammino tra la
coppia di utenti;
• nelle reti moderne l’informazione di segnalazione viaggia
su una rete a commutazione di pacchetto separata dalla rete
logica (segnalazione a canale comune);
• i protocolli di segnalazione possono essere proprietari o
standard (es. ITU N. 7).
24
Architettura e modi di trasferimento
SSP
SSP
SSP
Messaggio di Segnalazione
STP
SSP=Service Switching Point
STP=Signal Transfer Point
25
La rete telefonica di base
Stadio di Gruppo Urbano (SGU)
Doppia via di collegamento
verso la rete a lunga distanza
Stadio di Linea (SL)
MUX/
CONC
MUX/
CONC
Area di Commutazione
26
La rete telefonica di base
Stadio di Gruppo di
Transito (SGT)
SGU
Area Gateway
27
28
Area di utente
Rete
locale
Area di accesso
sottosistema di bakbone
= terminale
= unità di calcolo
= nodo del sottosistema di comunicazione
29
Gerarchia
Gateway
Transito
Transito
Urbana
Urbana
Stadi di linea
30
Aree di centrale
Area 1
Area
4
Area2
Transito
Area 3
31
Area di commutazione
Host
Giunzioni
Stadio di
linea remoto
32
La rete NISDN e l’integrazione
dell’accesso alle reti di diversi
servizi
TELEFONO
NISDN
PAK
FAX G4
NT
NISDN
Base
VIDEOTELEFONO
Internet
33
La rete telefonica di base
MOTIVAZIONI PER LA NUOVA STRUTTURA
• La riduzione dei costi trasmissivi (PCM su fibra ottica) e
l’impiego diffuso della commutazione numerica
suggeriscono una struttura con pochi ma grandi
autocommutatori;
• la disponibilità di MUX e Concentratori permette di
eliminare le piccole centrali locali;
• gli SGU rappresentano il naturale punto di
interconnessione tra rete locale e rete a lunga distanza.
34
La rete telefonica di base
POLITICHE DI INSTRADAMENTO
• Doppio collegamento per la via SGU-SGT con suddivisione del
traffico a ripartizione di carico (“load sharing”) con mutuo
trabocco;
• rete non gerarchica tra gli SGT;
• possibilità di instradamenti dinamici;
• impiego di prestazioni avanzate:
– crankback;
– circuit directionalization;
– trunk reservation.
35
La rete telefonica di base
CONSISTENZA DELLA RETE
• 66 SGT (divisi in 33 aree gateway);
• ~ 630 SGU (50-60 mila utenti per SGU);
• ~ 6.000 aree di centrale servite da SL.
36
La rete telefonica di base
NUOVO PIANO REGOLATORE (LUGLIO 1997)
• prevede nuovi gestori entranti nella telefonia resi-denziale
e stabilIsce le regole per l’interconnessione alla rete
pubblica attuale;
• definisce il nuovo assetto della rete:
– 1399 settori --> 696 aree locali;
• stabilisce criteri di numerazione e selezione:
– numerazione per servizio (a regime nel 2000);
– carrier selection;
• fornisce prestazioni come la portabilità del numero.
37
La rete telefonica di base
AREA LOCALE
• Sostituisce un attuale settore telefonico;
• Raggruppa più settori attuali e coincide pratica-mente con
l’attuale rete urbana;
• 696 aree rispetto a 1399 settori comporta una riduzione di
circa il 50%;
• Vede applicata una tariffazione omogenea al suo interno.
38
Introduzione dell’intelligenza nella rete
LE NUOVE ESIGENZE DEGLI UTENTI
• Servizi personalizzati, cioè ritagliati sulla base delle
specifiche esigenze degli utenti;
• personalizzazione delle funzioni di controllo dei servizi da
parte degli utenti (Customer Control);
• UBIQUITA' (profilo di utente non più rigidamente
associato ad una specifica linea fisica).
39
Introduzione dell’intelligenza nella rete
FILOSOFIA:
• la logica del servizio e il data base degli utenti sono
concentrati su apparecchiature centralizzate:
– facilità di gestione;
• l'esecuzione del servizio e' distribuita:
– accesso/distribuzione capillare dei servizi.
40
Introduzione dell’intelligenza nella rete
ESEMPIO DI SERVIZIO
• Supponiamo di dover fornire un servizio che permette ai
sottoscrittori di essere chiamati da tutta Italia con un
medesimo numero. Ad esempio un utente di MILANO,
ora raggiunto con il numero 02-7654321, se chiamato da
fuori del distretto di Milano, o con il numero 7654321 se
chiamato dal distretto di Milano, potrebbe essere
raggiunto da tutta Italia con il numero 167-5000.
41
Introduzione dell’intelligenza nella rete
SOLUZIONE TECNICA
• Occorre predisporre delle tabelle in cui a ciascun numero
del tipo 167-XXXX viene fatto corrispondere il numero di
rete dell'utente che si vuole raggiungere;
• quando il chiamante compone un numero del tipo 167XXXX occorrerà consultare queste tabelle, ricavare il
numero di rete dell'utente e instradare la chiamata verso il
numero così ricavato.
42
Introduzione dell’intelligenza nella rete
DOVE ALLOCARE LE TABELLE
• Ipotesi 1: Tabelle in tutti gli autocommutatori:
– problema: l’introduzione di un nuovo Cliente comporta
l’aggiornamento di più di 600 tabelle (negli SGU);
• Ipotesi 2: Tabelle solo in alcuni autocommutatori:
– problema: maggiore complessità nella gestione degli instradamenti.
43
Introduzione dell’intelligenza nella rete
Service Switching Point
SSP
SGU
Rete di Segnalazione
a Canale Comune
SCP
Service Control Point
SMS
Service Management System
44
Introduzione dell’intelligenza nella rete
AUTOCOMMUTATORI CON FUNZIONE SSP
• identificano la richiesta di un servizio di rete intelligente;
• interagiscono in segnalazione con il nodo SCP:
– inviando informazioni relative al lato chiamante:
– ricevendo gli ordini relativi alla logica del servizio configurato lato
chiamato;
• finalizzano il collegamento telefonico in termini di:
–
–
–
–
instradamento
annunci
tassazione
documentazione
45
Introduzione dell’intelligenza nella rete
NODI INTELLIGENTI (SCP)
• sono i centri di servizio in cui risiedono i programmi
applicativi e il data base necessari per:
– la gestione dei processi di comunicazione con gli altri elementi
della rete;
– l'espletamento dei servizi (traduzione codici, validazione, ecc.);
– la gestione delle condizioni di sovraccarico;
– l'effettuazione di misure di prestazioni e di traffico;
46
Introduzione dell’intelligenza nella rete
167-XX...X
06 -YY...Y
SCP
167-XX...X
06 -YY...Y
06 -YY...Y
SGU
utente
SGU
167-XX...X
SGU
06 -YY...Y
fornitore
NUMERO VERDE
47
Introduzione dell’intelligenza nella rete
512
698
CLI3
531
CLI1
0862-336
S
S
P
Rete Intelligente
SSP
S
S
P
06-3688
654
455
724
011-228
CLI2
SCP
424
Numero telefonico
PNP
Piano di Numerazione
Privato
Calling Line Identifier
507
RETE PRIVATA
VIRTUALE48
Introduzione dell’intelligenza nella rete
SERVIZI DI RETE INTELLIGENTE
•
•
•
•
•
•
•
•
Reti Private Virtuali
Numero Verde (167 - …)
numero Unico (199 - …)
Televoto (0878 - …)
Servizi Audiotel (144/166 - …)
Carta di Chiamata (Call It Omnia)
Servizi UPT (Universal Personal Telecommunications)
...
49
Reti e servizi per mezzi mobili
HLR
AUC
VLR
“intelligenza”
PSTN/ISDN
VLR
MSC
BSC
MSC
commutazione
BSC
BSC
BSC
LA_i
copertura
LA_k
BTS
BTS
accesso
BTS
BTS
50