Corso di Economia dell’ICT - uniroma2.it · [Rec.03] Network Aspects Aspetti di rete che...

Corso di Economia dell’ICT

Università di Roma Tor Vergata

Dipartimento di Ingegneria Elettronica

“Tecnologie fisse e wireless”

A.A. 2009-10

1Prof. Francesco Vatalaro

Contenuti della lezione

• 1 – INTRODUZIONEo La rete di TLC

• 2 – LE TECNOLOGIE DI RETE FISSAo Tipi di rete

o Rete d’accesso italiana e evoluzione

• 3- LE TECNOLOGIE DI RETE MOBILE E WIRELESS• 3- LE TECNOLOGIE DI RETE MOBILE E WIRELESSo Il wireless dalle reti geografiche all’interfaccia con l’individuo

o Tecnologie wireless di comunicazione

o Tecnologie wireless di sorveglianza e controllo

• 4 - ARCHITETTURE DI RETE: STATO DELL’ARTE E PROSPETTIVEo Topologie di rete

o Architetture wireless

o Convergenza delle tecnologie di accesso

o Evoluzione delle reti verso soluzioni convergenti fisso-mobile

Prof. Francesco Vatalaro 2

1: INTRODUZIONE


Evoluzione delle TLC e dei servizi

Introduzione alle TLC

4

Ruolo delle TLC

Evoluzione delle TLC e dei servizi

Organismi di standardizzazione

Rete di TLC

• Commutazione di

circuito

• Commutazione di

pacchetto

5

Esempio di rete di TLC

Instradamento della chiamata telefonica(commutazione di circuito)

Gerarchia della rete telefonica

Struttura generica di rete di TLC

6

• Backbone (nucleo di rete) - ottica

• Rete metro - ottica

• Rete d’accesso – rame, ottica, wireless, etc.

2: RETE FISSA


Rete di trasporto e di accesso

• Rete di trasporto

• Rete metropolitana

• Rete di accesso

Roma, 04/12/2007 8

Centrale locale

Rete d’accesso

• Topologie di rete d’accesso


Tipi di rete di TLC

Rete internazionale

• Reti pubbliche di TLC

o Rete telefonica (PSTN)

o Rete telefonica mobile

o PDN

o ISDN

o Internet

o Reti radio/televisive (broadcast) 10Esempio: ISDN

Rete internazionale

Trasmissioni analogiche e digitali

Segnale analogico su rete telefonica analogica

Segnale digitale su rete telefonica analogica

11

Conversione A/D e D/A

Segnale digitale su rete dati (digitale)

La rete di accesso di Telecom Italia


La rete fissa di Telecom Italia è composta da collegamenti per 104 milioni di chilometri aggregati in cavi con un tracciato complessivo di circa 575mila km, metà dei quali portati su rete aerea da un’infrastruttura di circa 9 milioni di pali; comprende inoltre circa 3,8 milioni di distributori e 140mila armadi ripartilinea esterni e termina su circa 10.400 permutatori di centrale

Regolamentazione dell’accesso

ALTERNATIVE DI LOCAL LOOP UNBUNDLING (LLU)

RETE D’ACCESSO IN RAME


SPETTRO DSL

RETE D’ACCESSO IN RAME

Evoluzione della rete d’accesso

Penetrazione progressiva della fibra ottica nella rete di accesso


La diffusione della multimedialità sta facendo crescere le esigenze di banda già in partenza dalle terminazioni di utente e oramai è opinione diffusa che la tradizionale rete d’accesso in rame non sarà presto più in grado di far fronte alle nuove esigenze. E’ quindi indispensabile realizzare una nuova rete di accesso in fibra ottica (NGAN).La maggior parte degli operatori telefonici tradizionali nel mondo prevede che la rete di accesso in rame sia sostituita gradualmente con quella in fibra ottica passando dalla configurazione attuale FTTE (fibra in centrale) alla FTTH (fibra in casa). Tuttavia possono essere sviluppate anche soluzioni intermedie con una penetrazione più graduale della fibra nell’ultimo miglio, FTTCab (fibra al cabinet stradale), FTTC (fibra al marciapiede o “curb”), FTTB (fibra all’edificio o “building”).

Alternative per le architetture

di rete d’accesso


3: LE TECNOLOGIE DI RETE MOBILE E

WIRELESS


Wireless: applicazioni presenti e futureWireless nelle reti di comunicazione• Infrastrutture di base per assicurare la connettività

• Comunicazioni persona-persona (P2P), persona-macchina (P2M) e macchina-macchina (M2M)

• Flessibilità di impiego nelle reti di trasporto e nelle reti di accesso

• Rapida riconfigurazione delle connessioni

• Scalabilità delle reti e del traffico

Wireless nelle reti di sorveglianza e controllo• Ancora poco diffuse ma numerose applicazioni nel futuro (automazione delle attività umane, del

controllo a distanza dei processi e dei sistemi, della supervisione dell’ambiente,…)controllo a distanza dei processi e dei sistemi, della supervisione dell’ambiente,…)

• Largamente basate sulla connessione in rete tra sensori e sul collegamento tra questi e centri di controllo dedicati

• I tempi dipendono dall’avvento delle tecnologie pervasive

Concetto di “spazio individuale”

17

Confronto TLC fisse e wireless


Confronto dei valori di bit-rate per utente con tecnologie cablate e wireless

Caratteristiche delle reti wireless

Reti wireless WAN MAN LAN PAN BANApplicazione Reti cellulari Reti di trasporto e

backbone per le reticellulari

Reti interne agli edifici

Rimpiazzo deicavetti e piccolereti

Reti didispositivid’utente

Distanza/ Anche Finoa qualche Finoal Fino ad alcuni Centimetrio Distanza/Copertura

Anchecentinaiadi km

Finoa qualchedecina di km

Finoal centinaiodi metri

Fino ad alcuni metri

Centimetrio meno

Larghezza dibanda

Dai kbit/s ai Mbit/s

Dai Mbit/s alle decine di Mbit/s

Decine di Mbit/s

Da centinaia di kbit/s ai Mbit/s

Fino a qualcheMbit/s

Esempi disistemistandardizzati

GSM/UMTS WiMAX Wi-Fi Bluetooth Non disponibili

19

Classificazione delle reti wireless

Low data rate, LDR• Applicazioni per il controllo remoto, per

la localizzazione e per l’identificazione

• Velocità fino a qualche centinaio

di kbit/s

Medium data rate, MDR• Applicazioni di cable replacement• Applicazioni di cable replacement

• Velocità fino a qualche Mbit/s

High data rate, HDR• Sostituzione della rete locale (Ethernet)

cablata

• Velocità anche oltre 10 Mbit/s

Very high data rate, VHDR• Distribuzione di video ed audio ad alta

qualità (broadcasting HDTV)

• Velocità fino a 100 Mbit/s

20

Sistema WiMAX e sue caratteristicheWiMAX IEEE 802.16-2004 IEEE802.16-2005

Num. profili 5 1

Bande freq. “licensed”, da 2 a 11 GHz “licensed”, 2 - 6 GHz

Canale/MHz 1,75 ; 3,5 ; 7,0 ; 10,0 ; 20,0 1,25 ; 5,0 ; 10,0 ; 20,0

Duplex FDD/TDD FDD/TDD

Accessomultiplo

TDMA, OFDMA TDMA, SOFDMA

Tecn. trasm. OFDM (256 sottoportanti)SOFDMA (512, 1024

sottoport.)

• Accesso wireless a larga banda per l’ultimo miglio

• Vantaggi:– Costi ridotti– Flessibilità nell’erogazione

del servizio – Rapidità di installazione

{ {

Accesso (punto-multipunto)

Backhaul(punto-punto)

POP

Anello in fibra

CPE

SRB

Tecn. trasm. OFDM (256 sottoportanti)sottoport.)

Mod./cod. AMC (Mod.: QPSK, 16-QAM, 64-QAM Cod.: diversi rate n/k)

QoS Sì Sì

Mobilità No Sì

Copertura radio

Fino a 10 km Fino a 10 km

Throughput

Max teorico: 20 Mbit/s (LOS e canale di 10 MHz)

Fino a 50 Mbit/s (Fino a circa 1 km, velocità max

60 km/h)4 Mbit/s fino a 5-6 km (LOS e

canale di 3,5 MHz)

1 Mbit/s fino a 1 km (NLOS)

– Rapidità di installazione

• Architetture: PMP, Mesh

21

Sistema WiFi e sue caratteristicheWi-Fi

Std. IEEE802.11b/g 802.11a

Banda di frequenza (GHz)

2,4 – 2,48355,150-5,250 e

5,470-5,725

Larghezza del canale20 MHz (Parz.

Sovrap.)20 MHz (non

sovrap.)

Numero di canali 13 19

Duplex TDD

• Prolungamento wireless della rete LAN

• Accesso Internet ad utenti business in luoghi pubblici

• Standard IEEE 802.11x– modalità ad hoc

APA APB

TB1TA1

TA2 Rete ad-hoc

Rete infrastrutturata

SISTEMA DI DISTRIBUZIONE

BSS-A

BSS-B

BSS-C

TC1

TC2

TB2

INTERNET

Legenda:BSS: basic service setAP: access pointT: terminale

Duplex TDD

Accesso multiplo CSMA/CA

Modulazione DSSS/OFDM OFDM

Qualità di servizio No

Mobilità No

Copertura radio (indoor)

Fino a 100 m

Potenza max (dBm) 20 30

Ritmo binario (Mbit/s)11 (std. “b”) / 54

(std. “g”) 54

– modalità ad hoc– modalità infrastrutturata

(Distribution system, Access point)

22

Evoluzione degli standard IEEE 802.11

Standard Status Commenti802.11 “legacy” Approvato (1997)

-obsoleto-• La prima versione dello standard 802.11 (anche chiamato "802.1y")• Specificava valori di ritmo binario tra 1 e 2 Mbit/s• Utilizzava trasmissioni all’infrarosso e le onde radio a 2,4 GHz

802.11b Approvato (1999, 2001)

• Opera nella banda non soggetta a licenza dei 2,4 GHz (ISM)• Ritmo binario massimo teorico: 11 Mbit/s• Massimo ritmo binario pratico: 5,9 Mbit/s in TCP e 7,1 Mbit/s in UDP• Fino a pochi anni fa unica versione disponibile in Italia

802.11a Approvato (1999) • Opera in banda a 5 GHz• Ritmo binario nominale 54 Mbit/s, praticamente disponibile circa 20 Mbit/s

802.11g Approvato (2003) • Nuova modulazione per raggiungere valori nominali di ritmo binario di 54 Mbit/s a 2,4 GHz, mantenendo la compatibilità con i dispositivi 802.11b

802.11f Approvato (2003) • Per la gestione della connessione WLAN tra apparati di diversi costruttori 802.11f(raccomandazione)

Approvato (2003) • Per la gestione della connessione WLAN tra apparati di diversi costruttori • Implementa il protocollo IAPP (Inter Access Point Protocol)

802.11i Approvato (2004) • Meccanismi di sicurezza per autenticazione, controllo dell’accesso e cifratura dei dati nel canale radio• Usa 802.1X come architettura di autenticazione, la gestione dinamica delle chiavi di cifratura, e supporta AES come algoritmo di cifratura

802.11e Approvato (2005) • Introduce il supporto alla Qualità del Servizio (QoS) a livello MAC• Permette di differenziare il servizio offerto alle applicazioni voce, dati e multimediali

802.11k In corso(previsto nel 2007)

• Fornisce informazioni per scoprire il migliore AP disponibile per migliorare la distribuzione del traffico nella rete (Radio Resource Management)

802.11n In corso • Estensioni a PHY e MAC per reti wireless metropolitane. • Throughput d’utente circa 250 Mbit/s (ritmo binario effettivo 100 Mbit/s)• Include la tecnologia MIMO (multiple-input multiple-output)

802.11r In corso • Per consentire la connettività a bordo di veicoli con handover veloce tra una stazione radio base e un’altra (necessario prevalentemente per il VoIP)

802.11s In corso (previsto nel 2008)

• Per un’architettura mesh che supporta comunicazioni broadcast, multicast e unicast in una rete cooperativa di access point autoconfiguranti (Extended Service Set Mesh Networking)

802.11p In corso (previsto nel 2009)

• Standard WAVE (Wireless Access for the Vehicular Environment) per il supporto dei sistemi di trasporto intelligenti (scambio dati tra veicoli ad alta velocità e tra questi e le infrastrutture stradali)

Roma, 04/12/2007 Prof. Francesco Vatalaro 23

IL SISTEMA GSMSigla Nome della Raccomandazione Contenuti[Rec.00] Preamble Preambolo alle Raccomandazioni GSM

[Rec.01] General structure Struttura generale delle raccomandazioni, descrizione di una rete GSM, raccomandazioni associate, vocabolario, etc.

[Rec.02] Service Aspects Aspetti relativi al servizio: tipi e uso dei servizio, tipi e caratteristiche dei terminali, aspetti relativi a licenze e abbonamenti, come pure alle tariffazioni internazionali, etc.

[Rec.03] Network Aspects Aspetti di rete che includono le funzioni e l'architettura di rete, l’instradamento della chiamata al terminale, le prestazioni tecniche, gli obiettivi di disponibilità e affidabilità, le procedure di handover e di registrazione della localizzazione, nonché la ricezione discontinua e gli algoritmi di crittografia.

[Rec.04] Mobile/Base station interface and protocols Aspetti di interfaccia e protocolli fra parti fissa e mobile del sistema, tra cui le specifiche di strato 1 e 3 del sistemi OSI.

[Rec.05] Physical layer on the radio path Aspetti di strato fisico del collegamento radio, incluse questioni di multiplazione e accesso multiplo,


[Rec.05] Physical layer on the radio path Aspetti di strato fisico del collegamento radio, incluse questioni di multiplazione e accesso multiplo, modulazione e codifica di canale, trasmissione e ricezione, controllo di potenza, assegnazione delle frequenze e aspetti di sincronizzazione.

[Rec.06] Speech coding specifications Aspetti relativi alla codifica vocale, tra cui quelli funzionale, di calcolo e di procedure di verifica per il codec vocale e relativi alla rivelazione dell’attività vocale (VAD) e ad altre caratteristiche opzionali.

[Rec.07] Terminal adaptors for MSs Adattatori di terminale mobile, compresi i casi dei modi a circuito e di pacchetto, nonché i servizi di trasmissione dati in banda vocale.

[Rec.08] Base station (BS) and mobile switching centre (MSC) interface

Aspetti di interfaccia tra la stazione base e il centro di commutazione mobile e funzioni di transcodifica.

[Rec.09] Network interworking Aspetti di interlavoro della rete con la rete telefonica pubblica commutata (PSTN), con la rete di servizi digitali integrati (ISDN) e con le reti dati a pacchetto.

[Rec.10] Service interworking, short message service. Aspetti di interlavoro dei servizi e servizio di messaggistica breve.

[Rec.11] Equipment specification and type approval specification

Aspetti di specifica degli impianti e di omologazione per quanto riguarda gli organi dell’interfaccia radio e del nucleo di rete del sistema, nonché del simulatore del sistema.

[Rec.12] Operation and maintenance Aspetti di esercizio e manutenzione, compresa la tariffazione del cliente, del traffico di routing e di amministrazione, nonché quelli relativi alla manutenzione degli organi di rete.

Architettura fisica del GSM


Famiglia HiperLAN

Hiper* Servizio Vel.(Mbit/s)

Freq (GHz)

Dist. Mod. Accesso Commenti

Comunicaz. tra FSK, EY-NPMA - Rete flessibile senza struttura

Un’architettura di riferimento

*LAN/1 Comunicaz. tra terminali portatili 20 5 50 m

FSK, GMSK

EY-NPMA

(garantisce poche coll)

- Rete flessibile senza struttura cablata

- servizi multimediali

*LAN/2 Comunicaz. in uffici, scuole, hot-spot 54 5 100m

BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM

TDMA

- Garanzia di QoS

- interconnessione con reti IP, ATM, UMTS

*ACCESS Accesso PMP (traffico tra edifici stessa azienda)

120 26, 28, 32, 48

Grandi dist.

TDD, FDD, H-FDD con canali di 28 MHz

- Alternativa alla xDSL

- Rapida installazione

- Meccanismi di sicurezza

*MAN Accesso wireless a larga banda 63

2 – 11 (princ. 3,5)

2-4km (NLOS)

<10km(LOS)

OFDM

- Garanzia di QoS

- Categorie di serv.

- Meccanismi di sicurezza

- Configurazione Mesh

26

Sistema UMTS

U-MSC

HLR

VLR

RNC

NODE B UTRAN

NODE B

NODE B

PSTN/ISDN

Iu

CS

Iu

PS

Iub

Iub

Iub

Gs

uU

urI

U-GMSCU-MSCU-MSC

HLR

VLRVLR

RNC

NODE B UTRAN

NODE B

NODE B

PSTN/ISDNPSTN/ISDN

Iu

CSI

u

CS

Iu

PSI

u

PS

Iub

Iub

IubIub

Gs

Gs

uUuU

urI

U-GMSC

U-SGSN

ACCESS NETWORK CORE NETWORK

RNC

NODE B

UTRAN

NODE B

U-GGSNPacket networks

Iu

PS

Iu

CSIub

Iub

Gn

UEU-SGSN

ACCESS NETWORK CORE NETWORK

RNC

NODE B

UTRAN

NODE B

U-GGSNU-GGSNPacket networks

Iu

PSI

u

PS

Iu

CSI

u

CSIubIub

IubIub

Gn

Gn

UE

• Specifiche elaborate dal 3GPP• Tecnica di accesso: CDMA• Velocità da poche decine di kbit/s fino a centinaia di kbit/s• Con HSDPA velocità fino a 5,4 Mbit/s in dowlink• Con HSUPA velocità fino a 1,4 Mbit/s in uplink

27

Sistema UMTS: le “femtocelle”

Piccole BTS per l’interfaccia con le reti broadband

(xDSL/cable modem) in ambienti indoor

Vantaggi:

• migliore copertura indoor

• altissima capacità

• tariffazione “fissa” a casa

Roma, 04/12/2007 Prof. Francesco Vatalaro 28

Copertura “macro/micro” Copertura “femto”Femto BTS

(dimensioni di AP WiFi)

• tariffazione “fissa” a casa

• unico terminale (no “dual-mode”)

Sistema Bluetooth• Consente il collegamento locale senza fili di dispositivi portatili in modo semplice e

flessibile

• Modalità di connessione: Master/Slave, Piconet e Scatternet

• Protocollo di Service discovery per la ricerca di servizi nel proprio raggio d’azione

• Canali di 1 MHz, all’interno della banda 2,4-2,483 GHz, tecnica di accesso FHSS

• modalità di collegamento: ACL (723 kbit/s, link asimmetrico), SCO (64 kbit/s, link

bilanciato).

Classe di potenza Max potenza di uscita

Potenza di uscita nominale

Min potenza di uscita

Distanza

1 100 mW (20 dBm) N/A 1 mW (0 dBm) ~ 100 metri

2 2,5 mW (4 dBm) 1 mW (0 dBm) 0,25 mW (-6 dBm) ~ 10 metri

3 1 mW (0 dBm) N/A N/A ~ 1 metro

29

Sistema DECT

• Telefonia digitale cordless

• Tecnologia di accesso radio a basso costo e

bassa potenza

• Roaming su altre reti quali GSM e UMTS

• DECT Packet Radio Service per il servizio

dati

o Flessibile

ParametroDECT profilo

CI/GAP

Banda di frequenza 1,880 – 1,900 GHz

Larghezza del canale 10 MHz

Numero canali 12

Duplex TDD

Accesso multiplo MC/TDMAo Flessibile

o Fino a 4 Mbit/s

o Supporta l’integrazione con Ethernet

Accesso multiplo MC/TDMA

Modulazione GFSK

Qualità di servizio Sì

Mobilità Sì

Copertura radio (indoor)

Fino a 300 m

Potenza max (dBm) 24

Ritmo binario (kbit/s) 32

30

Wireless Sensor Networks

• Elevato numero di nodi cooperanti (anche migliaia)

• Nodi autonomi e autoconfigurabili

• Basso consumo di energia

• Capacità di calcolo e sensoriali

• Alcuni standard WSN

o Zig Bee (IEEE 802.15.4) WSN: Schema di nodo sensoreo Zig Bee (IEEE 802.15.4)

o RFID (Radio Frequency Identification)


WSN: Schema di nodo sensore

ALCUNI ESEMPI DI APPLICAZIONI�Monitoraggio ambientale per esigenze di prevenzione e di rivelazione�Agricoltura di precisione�Monitoraggio di strutture�Monitoraggio e automazione di ambienti�Controllo di inventario�Interazione persona-ambiente e assistenza per individui con speciali esigenze�Tracciabilità�Utilizzazione nell’industria per la difesa, per l’antiterrorismo, etc.

� Protocollo standard (IEEE 802.15.4) specifico per le WSN

� Protocollo d’accesso: DS-SS

� Frequenze: 2.4GHz e 868/915 MHz

� Capacità: 250 kbps a 2.4 GHz, 40 kbps a 915 MHz, 20 kbps a 868 MHz

� Range: 50m mediamente, tra 5 e 500m in funzione dei dispositivi e dell’ambiente

ZigBee

funzione dei dispositivi e dell’ambiente

� Basso consumo di energia

Strato fisico

Banda diFrequenza

Parametri di spreadingChip rate Modulazione

(kchip/s)

Parametri dei datiBit rate Modulazione

(kbit/s)

868/915 MHz

868-870 MHz 300 BPSK 20 BPSK

902-928 MHz 600 BPSK 40 BPSK

2,4 GHz 2,4-2,4835 GHz

2000 OQPSK 250 Ortogonale 16 liv.

32

Tipi di nodi ZigBee

Tre tipi differenti di dispositivi ZigBee:

• Coordinatore : in ogni rete ZigBee vi è un dispositivo coordinatore che memorizza le informazioni relative alla rete e funge da deposito per le chiavi di sicurezza

• Router : svolge funzioni di instradamento per gli altri nodi.

• End Device : possiede solo funzionalità per comunicare con il relativo nodo

Dispositivo con funzioni ridotte (RFD) Dispositivo con funzioni complete (FFD)

Limitato a uso in topologie a stella Supporta ogni tipo di topologia

Non assume funzioni di coordinatore Può essere il coordinatore della rete

Interagisce solo con nodi FFD Interagisce sia con altri FFD che con RFD

Semplice hardware – min RAM e ROM. Hardware più costoso

Alimentazione a batteria Alimentazione esterna

• End Device : possiede solo funzionalità per comunicare con il relativo nodo genitore (coordinatore o router); non può trasmettere i dati ad altri dispositivi.

33

RFID

Si compone di:

• Lettore ovvero la parte deputata

alla lettura dei dati, che include:o Antenna,

Reader

Power from RF field

ReaderAntenna

Reader->Tag Commands

Tag->Reader Responses

Antenna o Spira

Lettore

Comandi del lettore

Risposte delle etichette

Energia per l’etichetta

Sistema di identificazione automatico di prossimità Tecnologia abilitante per settori industriali e dei servizi

o Antenna,

o Ricetrasmettitore

o Decodificatore

• Tag o etichetta, ossia un traspositore a radiofrequenza programmato elettronicamente con un’informazione che lo identifica univocamente.

I Tag possono essere:

� Attivi - alimentati da batteria.

� Semiattivi - alimentati quando sono operativi

� Passivi - privi di batteria

Tags

RFID Communication Channel

Etichette

Canale di comunicazione

34

RFID: applicazioni e mercato

Bande di frequenza Caratteristiche Applicazioni tipiche

BASSA (100-500 kHz)

•Distanza di lettura da piccola a media•Poco costosi•Bassa velocità di lettura

•Controllo accessi•Identificazione degli animali•Controllo degli inventari

ALTA (10-15 MHz. 850-950 MHz)

•Distanza di lettura da piccola a media•Potenzialmente poco costosi•Media velocità di lettura

•Controllo accessi•Smart card

MOLTO ALTA •Distanza di lettura grande •Monitoraggio degli autoveicoli e dei treniMOLTO ALTA (2,4-5,8 GHz)

•Distanza di lettura grande•Costosi•Alta velocità di lettura•Richiedono propagazione in vista

•Monitoraggio degli autoveicoli e dei treni•Sistemi di pagamento pedaggio•Identificazione dei veicoli

(Fonte: T.Tambosso, Presentazione c/o Università di Roma Tor Vergata, 30/1/2007).

35

Wireless Sensor and Actor Networks

WSN: Il nodo sensore ha lo scopo

di monitorare una o più grandezze

fisiche e di instradare attraverso

la rete l’informazione acquisita

fino al centro di raccolta (sink)

WSAN: al gruppo di sensori e al


(Fonte: F. Vatalaro, Notiziario Tecnico Telecom Italia, n. 2 - 2007).

WSAN: al gruppo di sensori e al

sink si aggiunge un numero

limitato di attori specializzati

nell’esecuzione di determinate

funzioni di intervento attivo

sull’ambiente

4- ARCHITETTURE DI RETE:

STATO DELL’ARTE E PROSPETTIVE


Topologie di rete e architetture wireless

• Architetture a singolo saltoo Architettura point multi-point, PMP, per servizi a larga banda (diffusione TV, accesso ad

Internet, etc.) a nodi fissi

• Architetture a salti multipli

o Reti wireless a rilancio � Estensione della copertura in aree geografiche ampie,

�Riduzione della complessità e costi del sistema in fase di avvio della rete.

o Reti wireless a magliao Reti wireless a maglia� Struttura di rete non pianificata

• Architetture “ad hoc”o Autonomia dalla rete dell’operatore di telecomunicazioni

o Riconfigurabilità, tolleranza ai guasti.

o Reti wireless fisse di sensori�Rete per trasmissione dati a bassa velocità

�Requisiti di scalabilità, risparmio energetico, basso costo, bassa complessità

o Reti mobili “ad hoc”o Capacità di trasmissione a larga banda.

o Adattabilità ad ambienti fortemente dinamici (ad es. situazioni di emergenza)


Convergenza e Tecnologie di Accesso

Hot Spot

Reti cellulari

Sistemi di distribuzione

2G-GSM

3G-UMTS

Possibili canali di ritorno

••••

•

•••

••••

DAB/DVB

WLAN

Sistemi di distribuzione

Reti cellulari

Hot Spot

Nomenclatura

Seamlesso Transito tra punti di accesso continuo e

trasparente all’utente

Handovero Insieme di funzionalità che assicurano il

transito trasparente durante la chiamata (sessione)

o Handover orizzontale e Handover verticale

o Hard handover Soft handover Softer handover

L’utente deve poter accedere, ovunque si trovi, a servizi ed applicazioni tramite una o più tecnologie (WLAN, cellulari, cordless, xDSL), a seconda della loro disponibilità.� È necessario prevedere meccanismi e strategie di handover orizzontale e

handover verticale

Handover orizzontale interno al sistema Handover verticale tra sistemi

Personal Area Network

Infrastruttura fissa

•

•••

••

•••

WLAN ETSI BRAN

Personal Area Network

Infrastruttura fissa

HANDOVER VERTICALE

HANDOVER ORIZZONTALE

handover

o Handover reattivo, Handover proattivo

Roamingo accesso ai servizi senza continuità (implica

accordi tra gestori)

Rovingo riselezione di una rete di differente strato

tecnologico (es. da cellulare a Wi-Fi) in “idle mode”


Architetture di rete ibride

Internet“Tecnologie WiMAX e Wi-Fi integrate per

l’accesso alla rete Internet”

“Tecnologia WiMAX usata come backbone

della rete Wi-Fi per l’accesso a Internet”

Internet


Architetture di rete ibride

BTS WiMAX

Switch ottico

Anello ottico metropolitano

SRR WiMAX

802.16

Rete Mesh Wi-Fi

802.11TRU

“Integrazione di rete ottica con WiMAX e Wi-Fi”


Telefono

VoIP

Telefono

VoIP

Telefono

VoIP

Telefono

VoIP

Wireless

Router con

funzionalità Voice

Router con

funzionalità Voice

Voice Voice overover WiFiWiFi

VoIP over WLAN (VoWLAN)

Telefono VoIP

Wireless

Wireless

VANTAGGI

o Possibilità per l’utente di usare il proprio telefono VoWiFi (senza cambiare numero)� A casa

� In ufficio

� In qualsiasi hot-spot WiFi (aeroporti, alberghi, stazioni ferroviarie ed esercizi pubblici)

PROBLEMI

o L’introduzione di servizi VoWLAN (servizi real-time) richiede:� Supporto della piena mobilità (tempo di handover < 50ms)

� Meccanismi di gestione della Qualità di Servizio (QoS)

� Strategie di gestione della sicurezza

Scenario aziendale con accesso “VoIP over Wi-Fi”.


• Nuove versioni dello standard WLAN IEEE 802.11 approvate o in corso di approvazione

Voice Voice overover WiFiWiFi: : soluzioni a supporto dei nuovi servizisoluzioni a supporto dei nuovi servizi

Lo stato dell’arte degli standard IEEE 802.11

IEEE 802.11e (2005)Introduce il supporto alla QoS a livello MAC

IEEE 802.11f (2003)Consente la comunicazione tra AP (Access Point) WiFi di differenti produttori

IEEE 802.11k (2007) Migliora il Radio Resource Managment

IEEE 802.11r (in corso)Elimina la percezione della disconnessione durante gli handoverorizzontali (seamless handover)


• Paradigma per l’interoperabilità tra reti fisse, wireless e radiomobili, finalizzato alla:

o Realizzazione di una piattaforma unificata (voce, dati, video e servizi multimediali) basata su IP per una gestione integrata dei servizi

� Resource Management

� Network Management

Evoluzione delle Reti verso Soluzioni Convergenti Fisso-Mobile

Il concetto di “Next Generation Network” (NGN)

� Network Management

� Quality of Service Management

� Security Management

Semplificazione nello sviluppo dei nuovi servizi a larga banda

Riduzione di parte dei costi fissi di infrastruttura

“Evoluzione nelle reti dal modello verticale al

modello orizzontale”


Evoluzione verso scenari di convergenzaEvoluzione verso scenari di convergenzaArchitettura IMS (IP Multimedia System) – Paradigma “All IP”

Il paradigma della NGN si basa sulla piattaforma tecnologica standardizzata IMS,(vision 3GPP)

IMS è una architettura che consente di fornire servizi integrati, voce e dati, esclusivamente mediante rete a commutazione di pacchetto ed indipendentemente dal tipo di accesso (fisso o mobile)

L’architettura è basata sul protocollo Session Initial Protocol (SIP);L’utente si può connettere alla rete IMS mediante numerose soluzioni basate su IP (IPv6 o IPv4 )I sistemi telefonici non compatibili con IMS (come gli analogici POTS) possono essere supportati mediante gateway

“Struttura semplificata

dell’architettura IMS”

mediante gateway


• Iniziativa dei vendor GSM/UMTS (vision 3GPP di integrazione) o Soluzione nativa IMS per l’interoperabilità con le reti WiFi

Interoperabilità tra sistemi eterogeneiUMA (Unlicensed Mobile Access)

o Accesso al GSM/GPRS attraverso tecnologie radio che impiegano spettro non licenziato, quali Bluetooth ed IEEE 802.11 � Handover a livello di strato di collegamento

o Assenza di impatto sulle operazioni della Cellular RAN (spectrum engineering, cellplanning,…)

o Introduzione di nuovi elementi di rete (terminali multimodali, UNC)


Interoperabilità tra sistemi eterogenei

Intelligenza a strato di collegamento perottimizzare gli handovers tra media eterogeneiNuovi elementi di rete:

Standard IEEE 802.21 per la convergenza tra i sistemi della famiglia IEEE 802:

Nuovi elementi di rete:MTs (Mobile Terminals) multimodaliPoA (Points of Attachment) multimodali(base stations, access points)

Altre soluzioni di interoperabilitàMobile IP (MIP)Soluzione integrata MIP+SIP per la gestione di vari tipi di mobilità

Session, personal, service, ad hoc, mode mobility.


Corso di Economia dell’ICT - uniroma2.it · [Rec.03] Network Aspects Aspetti di rete che...

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