1 La Rete Telefonica di Base A.Vailati. 2 Architettura e modi di trasferimento Centrali di...

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La Rete Telefonica di Base

A.Vailati

2

Architettura e modi di trasferimento

Centrali dicommutazione

Canali trasmissivi

A

B

C

D

Rete di accesso

FAX Rete di commutazione

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RETE DI ACCESSO

• E’ l’insieme di infrastrutture necessarie per il colle-gamento degli utenti alle centrali.

• Tipi di infrastrutture utilizzati:– cavi

• rame;• fibre ottiche;

– ponti radio;– apparati di multiplazione e/o concentrazione.

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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.

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Armadio di distribuzione

Box Centrale di Commutazione

Rete Secondaria Rete Primaria

Multiplex d’abbonato

Cavo in rame o fibra ottica.Cavi in rame

6

2400 cp 600 cp

versoaltri

armadi

100 cp

100 cp10 cp

10 cp

versoaltri

distributori

100 cp

doppinidi

utente

Armadio di distribuzione

Centrale di commutazione

1

10

2

Punto di diramazione


Rete Primaria Rete Secondaria

Box

400 cp

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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.

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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.


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Collegamento FisicoCollegamento Fisico


Collegamento Fisico• cavo in rame• cavo in fibra ottica • collegamento radio (ponte radio, satellite)

Canali trasmissivi

10


A

B

C

D

E

F

Centrali di Commutazione

Centrali Trasmissive

Collegamenti fisici

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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 trasfe-rimento 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.

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Architettura e modi di trasferimentoMODI 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

... ...IT0 ...IT1 IT31 IT0 IT1

MUX...

C = 2.048 kbit/s

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MODI DI TRASFERIMENTO: Multiplazione Asincrona

• indirizzamento con etichetta;

– flussi informativi strutturati;• delimitazione implicita delle UI;

– flussi informativi non strutturati;• delimitazione esplicita delle UI;

• allocazione dinamica della banda;• tempi di attraversamento più alti e variabili.

EtichettaInformazione

EInf. E Inf. E Inf. E Inf.

EInf.F F F EInf. F EInf.F F

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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.

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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;

– ...

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C

D

A

B

MODI DI TRASFERIMENTO A CIRCUITO

• permette di stabilire un collegamento fisico dedicato tra due utenti;

• usato soprattutto nelle reti telefoniche.

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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.

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Strato 1 Strato 1

PHY

Strato 2

Utente

Terminaleutente

Protocolli dilivello

superiore

Strato 1

Strato 3

Strato 1 PHY

Strato 2

Utente

Terminaleutente


superiore

Strato 1

Strato 3

Nodo di accesso

Nodo di accesso

Nodo di transito

Architettura protocollare del modo di trasferimento a circuito

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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.

+DATI

11 ... 0010

INTESTAZIONE

01 ... 1011

1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 . . .

11 ... 0010 11 ... 1110 ...10 ... 11

PACCHETTO+ =

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NODO

NODO

NODO

NODO

Rete a Commutazione di Pacchetto

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N N

NN N

N


• 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.

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N N

NN N

N


• 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.


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PHY

Strato 2

Utente

Terminaleutente


superiore

Strato 1

Strato 3

PHY

Strato 2

Utente

Terminaleutente


superiore

Strato 1

Strato 3

Strato 1

Strato 2

Strato 3

Strato 1

Strato 2

Strato 3

Strato 1

Strato 2

Strato 3


Nodo di accesso

Nodo di accesso

Nodo di transito

Architettura protocollare del modo di trasferimento a pacchetto

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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).


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SSP SSP SSP

STP

Messaggio di Segnalazione

SSP=Service Switching PointSTP=Signal Transfer Point

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La rete telefonica di base

MUX/CONC

MUX/CONC

Area di CommutazioneArea di Commutazione

Stadio di Gruppo Urbano (SGU)Stadio di Gruppo Urbano (SGU)

Stadio di Linea (SL)Stadio di Linea (SL)

Doppia via di collegamento verso la rete a lunga distanza

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Area GatewayArea GatewaySGU

Stadio di Gruppo di Transito (SGT)

Stadio di Gruppo di Transito (SGT)

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Area di utente

Area di accesso

= unità di calcolo

= terminale

sottosistema di bakbone

= nodo del sottosistema di comunicazione

Retelocale

30

Gerarchia

Urbana

Transito

Gateway

Urbana

Transito

Stadi di linea

31

Aree di centrale

Transito

Area 1

Area2

Area 3

Area 4

32

Area di commutazione

Giunzioni

Host

Stadio di linea remoto

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NISDNNISDN

PAKPAK

BaseBase

InternetInternet

TELEFONO NISDN

VIDEOTELEFONO

NT

FAX G4

La rete NISDN e l’integrazione dell’accesso alle reti di diversi

servizi

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).

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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.

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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.

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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 167-XXXX occorrerà consultare queste tabelle, ricavare il numero di rete dell'utente e instradare la chiamata verso il numero così ricavato.

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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.

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SCP

Service Switching Point

Rete di Segnalazionea Canale Comune

Service Control Point Service Management System

SSP

SGU

SMS

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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

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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;

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167-XX...X167-XX...X

06 -YY...Y06 -YY...Y

167-XX...X167-XX...X

06 -YY...Y06 -YY...Y

06 -YY...Y06 -YY...Y 06 -YY...Y06 -YY...Y

utenteutente fornitorefornitore

SGUSGU

SGUSGU

SGUSGU

SCP

167-XX...X167-XX...X

NUMERO VERDENUMERO VERDE

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SSP

SSP

SSP

SCPSCP

Rete IntelligenteRete Intelligente

512

654

424

0862-336 06-3688

011-228

CLI1

CLI2

CLI3

PNP

Numero telefonico

Calling Line Identifier

Piano di NumerazionePrivato

531

724

698

455

507RETE PRIVATA RETE PRIVATA

VIRTUALEVIRTUALE

49


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)

• ...

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Reti e servizi per mezzi mobili

HLR

MSC

BTS

BSC BSC

VLR

VLR

BTS

BTS

BTS

MSC

BSC BSC

PSTN/ISDN

AUC

LA_i

LA_k

accesso

copertura

commutazione

“intelligenza”

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