Scenario di reti a larga banda Scenario di reti a larga banda MAN MAN LAN LAN LAN B-ISDN.
ISDN
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ISDN ISDN Integrated Services Digital NetworkIntegrated Services Digital Network
Calzetta EmiliaCalzetta Emilia
Cervone VincenzoCervone Vincenzo
SICSI V CicloSICSI V Ciclo
Programmazione didatticaProgrammazione didattica
Obiettivi:Obiettivi:
Conoscenze relative a tecniche che stanno alla base dei moderni sistemi di telecomunicazione
Prerequisiti:Prerequisiti: Conoscenze relative delle tecniche di trasmissione Conoscenze di base sui sistemi telefonici Conoscenze dei concetti di: rete di
telecomunicazione, protocollo, standard e modelli
Classe 5 ITISClasse 5 ITIS
SommarioSommario
Prima parte:Prima parte:
Cenni storici
Terminali ed interfacce
I canali ISDN
Le modalità di accesso
Seconda parte:Seconda parte:
Accesso base
Accesso primario
Applicazioni e servizi ISDN
Esempio di chiamata ISDN
Conclusione:Conclusione:
B-ISDN (cenni); Test di verifica; Manuali utente; RiferimentiB-ISDN (cenni); Test di verifica; Manuali utente; Riferimenti
ISDNISDNIntegrated Services Digital NetworkIntegrated Services Digital Network
Prima PartePrima Parte
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Cenni storiciCenni storici
La sigla ISDN (Integrated Services Digital Network) nasce nel 1971 da un gruppo di studio del CCITT (International Telephone and Telegraph Consultative Committee), ora noto come International Telecommunications Union (ITU)
In Italia venne costituito nell’ottobre del 1992 il "Consorzio Promotore ISDN", allo scopo di diffondere la cultura dei nuovi servizi. Tra i fondatori del Consorzio vi erano il gestore del servizio pubblico TELECOM ITALIA
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Cenni storiciCenni storici
L’ISDN è un nuovo sistema telefonico, completamente digitale, che ha 2 obiettivi principali:
sviluppare un sistema in grado di portare all'utente un numero variabile di canali digitali in ingresso ed in uscita a 64 Kbit/s.
pianificare uno standard di comunicazione per fornire all'utente una serie di "servizi" digitali in parallelo sulla linea telefonica.
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Terminali ISDNTerminali ISDN
I terminali ISDN permettono di sfruttare pienamente le prestazioni della linea ISDN e di usufruire di tutti i servizi supplementari offerti. Alla linea possono essere collegati al massimo 8 terminali distinti ISDN.
I terminali ISDN distinguono le chiamate entranti di tipo "dati" da quelle di tipo "voce", evitando così di rispondere ad una chiamata originata da un terminale ISDN non compatibile.
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Terminali ISDNTerminali ISDN
Per poter continuare ad utilizzare i vecchi terminali analogici sulle nuove linee ISDN sono possibili due alternative:
Utilizzare una terminazione ISDN detta Network Termination Plus (NT+)
Utilizzare un Terminal Adaptor (TA)
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Terminal AdapterTerminal Adapter
Il terminal adapter (TA) permette la connessione di terminali analogici alla linea ISDN, consentendo così di continuare ad utilizzare telefoni, fax, modem e centralini preesistenti.
I TA sono anche detti "a/b adapters", poiché utilizzano l'interfaccia analogica chiamata "a/b".
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NT1 e NT1+ (Plus)NT1 e NT1+ (Plus)
La Network Termination (NT) é in pratica il dispositivo che funge da interfaccia tra il normale doppino telefonico usato dalle compagnie telefoniche e gli apparecchi telefonici digitali ISDN (telefoni, fax, modem) dell'utente.
Esistono due tipi di terminazioni di rete che possono essere installate: la terminazione NT1 e la terminazione NT1+ (Plus). Il principale scopo della terminazione di rete é quello di fornire l'interfaccia (interfaccia S) per il collegamento alla linea ISDN dei terminali utente.
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La terminazione NT1La terminazione NT1
Lo standard ISDN prevede che la connessione tra l'ultima centrale Telecom e l'utente avvenga sfruttando lo stesso cablaggio di una linea analogica: due fili comunemente conosciuti come doppino telefonico. Il punto di arrivo di questi fili presso l'utente é definito punto U.
La terminazione NT trasforma l'interfaccia U (di 2 fili) nell'interfaccia S (di 4, 6 o 8 fili). La terminazione NT1 offre due prese in parallelo dotate di interfaccia S, a cui é possibile collegare direttamente due terminali ISDN.
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La terminazione NT1 inoltre traduce lo schema di codifica dei bit usato sulla linea tra l’utente e la compagnia telefonica nella codifica usata tra la terminazione NT1 ed i dispositivi.
Questi schemi di codifica sono differenti perché la codifica tra la terminazione NT1 ed i terminali é stata progettata per consentire la condivisione del canale, mentre la codifica tra terminazione NT1 e la compagnia telefonica é stata progettata per consentire la trasmissione di dati a lunga distanza.
La terminazione NT1La terminazione NT1
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La terminazione NT1 necessita di essere alimentata localmente, va perciò installata nei pressi di una presa elettrica a 220V: questo permette alla terminazione di erogare energia sufficiente per alimentare fino a quattro apparecchi telefonici ISDN, senza che questi siano alimentati autonomamente.
La terminazione NT1La terminazione NT1
In condizioni di emergenza (mancanza di corrente elettrica) l'NT1 riceve fino a 1,2 W dalla centrale telefonica che le consentono di pilotare a scelta un telefono digitale
NT1 in Italia é di proprietà di Telecom Italia ed è il punto finale della rete Telecom Italia presso l'utente.
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La terminazione NT1+ (Plus)La terminazione NT1+ (Plus)
La terminazione NT1+ é una variante della terminazione NT1 che fornisce all'utente non solo l'accesso digitale S, ma ingloba anche un TA che fornisce due accessi analogici per poter connettere telefoni, modem e fax analogici.
La terminazione NT1+ presenta, infatti, oltre alle due prese con interfaccia S, anche due prese dotate dell’ interfaccia a/b adatta a connettere terminali analogici.
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Collegamento dei terminali analogici a Collegamento dei terminali analogici a NT1+NT1+
Il numero massimo di terminali analogici che si possono collegare ad un'interfaccia a/b dell'NT1 Plus é pari a tre e la distanza massima raggiungibile é 100 metri.
La terminazione di rete NT1 Plus offre due prese con interfaccia analogica a/b. Il collegamento utilizza cavo e connettori RJ11 generalmente utilizzato nei cavi di collegamento alla rete telefonica.
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Collegamento dei terminali ISDN a Collegamento dei terminali ISDN a NT1+NT1+
NT1+NT1+vista posteriorevista posteriore
Le terminazioni di rete NT1 e NT1 Plus offrono due prese ISDN per il collegamento di due terminali ISDN. La distanza massima tra terminale e terminazione non può superare i 5 metri. Il collegamento prevede l'utilizzo di un connettore standard RJ45
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Per collegare più di due terminali ISDN oppure per poter collegare un terminale che dista più di 5 metri dalla terminazione di rete é necessario installare una semplice rete interna, denominata bus S. (Configurazione punto-multipunto)La lunghezza massima della linea tra la terminazione di rete e l'ultima presa ISDN di un bus S dipende dal cavo utilizzato, sono possibili lunghezza fino a 200 metri.
Collegamento dei terminali ISDN a Collegamento dei terminali ISDN a NT1+NT1+
Sul bus S possono essere installate delle prese ISDN che consentono la connessione contemporanea di al massimo 8 terminali ISDN, di cui al massimo 4 telealimentati dalla terminazione stessa
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I canali ISDNI canali ISDN
Un condotto ISDN supporta più canali in multiplexing. I canali di trasmissione ISDN sono i seguenti:
canale "B": interamente utilizzabile dall'utente per il trasporto delle informazioni, ha una capacità di 64 Kbit/s.
canale "D": dedicato a segnalazioni fuori banda, trasporta i messaggi di segnalazione tra l'utente e la rete, ha la capacità di 16 Kbit/s.
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I canali ISDNI canali ISDN
canale "E": usato per segnalazioni interne ISDN, ha la capacità di 64 Kbit/s.
canali "H": aggregazioni di canali B, utilizzati dall’utente per servizi particolari.
H0=384 Kb/s (6 canali B) H10=1472 Kb/s (23
canali B) H11=1536 Kb/s (24
canali B) H12=1920 Kb/s (30
canali B)
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Le modalità di accessoLe modalità di accesso
In Italia, secondo lo standard EURO-ISDN, l’utente può collegarsi alla centrale di rete pubblica secondo due modalità:
ACCESSO BASE (BRA - Basic Rate Access) - (EURO-ISDN NET 3).
ACCESSO PRIMARIO (PRA - Primary Rate Access) - (EURO-ISDN NET 5).
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Una delle principali differenze tra le due interfacce riguarda il numero di canali disponibili all'utente:
2 canali B a 64 kbit/s e 1 canale D a 16 kbit/s per l’interfaccia base, per una capacità totale di 144 Kbit/s
30 canali B più 1 canale E di 64 kbit/s per l’accesso primario, per una capacità totale di 1984 Kbit/s
ISDNISDNIntegrated Services Digital NetworkIntegrated Services Digital Network
Seconda ParteSeconda Parte
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Accesso base e primarioAccesso base e primario
L'Accesso Base
L'Accesso Primario
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L’accesso baseL’accesso base
Il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l’utente il Network Termination (NT), il quale costituisce la terminazione di rete ISDN.
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termina la connessione della rete di distribuzione verso la centrale locale (interfaccia U) alla quale è collegato.
termina il lato centrale con il bus di utente "S" il quale, tramite un cavo telefonico a 2 coppie permette il collegamento dei terminali di utente.
utilizza l’alimentazione locale di 220 V per fornire potenza ai terminali di utente connessi sul bus S (max 8 terminali).
utilizza la telealimentazione da centrale per fornire alimentazione di emergenza a un terminale designato sul bus S.
Il Network Termination (NT) ha le seguenti caratteristiche:
L’accesso baseL’accesso base
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L’accesso baseL’accesso base
Per la connessione alla rete ISDN tramite collegamento diretto all'NT, si possono utilizzare solo terminali appositamente concepiti e rispondenti alle specifiche dello standard di rete (interfaccia S).
E’ comunque possibile utilizzare la rete ISDN come supporto per comunicazioni con tutti i terminali attualmente più diffusi, infatti è disponibile una gamma completa di adattatori di terminale (detti "TA" che sta per Terminal Adapter) per le interfacce più comuni (analogica, V24, X21, V35). L'interfaccia del TA verso terminali non ISDN si chiama "interfaccia R".
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L’accesso baseL’accesso base
L'interfaccia dell'NT verso la rete interna (BRI - Basic Rate Interface) può essere configurata in vari modi:
Punto-multipunto. nella configurazione "punto-multipunto" (Interfaccia S), all’NT sono connessi direttamente più terminali.
Punto-punto: per la configurazione "punto-punto" (Interfaccia T), l’NT viene collegato ad un unico terminale il quale è l’attacco per un accesso base ISDN di una apposita scheda inserita nel centralino telefonico privato installato presso l’utente.
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L’accesso baseL’accesso base
A seconda del numero e della disposizione e della distanza dei terminali collegati all’NT tramite il bus S, l’NT deve essere predisposto tramite uno specifico commutatore. Sono previste le configurazioni:
bus S passivo corto: fino a 8 terminali su una linea partente dall'NT entro una distanza di 200 metri.
bus S passivo corto ad Y: fino a 8 terminali suddivisi su due linee partenti dall'NT entro una distanza di 100 metri per ogni linea.
bus S passivo esteso: fino a 4 terminali entro gli ultimi 40 metri di una linea partente dall'NT lunga massimo 450 metri.
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L’accesso baseL’accesso basePer la configurazione dei numeri telefonici sono possibili i seguenti tipi:
Mononumero: un solo numero telefonico per tutti i canali dell'accesso base
Multinumero: per ogni terminale può essere riservato un numero telefonico con cifre consecutive
GNR: assegnazione all'utente di un numero composto da poche cifre
Selezione passante: possibilità per le chiamate esterne di raggiungere direttamente l'interno desiderato di un centralino privato. E’ possibile anche configurare le linee solo uscenti o solo entranti
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L’accesso primarioL’accesso primario
Per il collegamento tramite accesso primario alla rete ISDN, il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l’utente un apparecchio (o più di uno se si tratta di accessi multipli) chiamato LT (Line Termination) il quale costituisce la terminazione di rete ISDN.
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L’accesso primarioL’accesso primario
Il dispositivo LT termina la linea proveniente dalla centrale di rete pubblica mediante l'interfaccia V. L'interfaccia dall'NT verso l'utente è chiamata PRI (Primary Rate Interface).
Generalmente l’utente dispone presso la propria sede di un centralino telefonico privato (ISPBX) al quale collegare l’LT in configurazione punto-punto.
Si possono richiedere al gestore del servizio pubblico anche un numero inferiore di canali anziché 30, ad esempio 15, 20 o 25 canali.
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Le applicazioni e i servizi ISDNLe applicazioni e i servizi ISDN
La rete ISDN è una rete numerica integrata nelle tecniche e nei servizi.
Integrata nelle tecniche perchè supporta sia la connessione di tipo a "commutazione di circuito" sia la connessione a "commutazione di pacchetto"
Integrata nei servizi perchè racchiude al suo interno servizi di tipo vocale, trasmissione dati, testi e immagini mediante la loro integrazione in un’unica rete, trasportandole su un normale doppino telefonico, utilizzando un’unica presa standard per tutti i terminali e un unico cablaggio presso l’utente.
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Le applicazioni e i servizi ISDNLe applicazioni e i servizi ISDN
Di seguito, i servizi definiti nelle specifiche:
fonia normale - la trasmissione in fonia normale si ottiene con un campionamento a 8 KHz e quantizzazione a 12 bit. La banda passante è di 3.1 KHz e va dai 300 ai 3400 Hz e la trasmissione avviene in un singolo canale B.
fonia ad alta qualità - in questo caso si raddoppia la frequenza di campionamento che arriva a 16 KHz. La banda passante è di 7 KHz, da 300 a 7300 Hz, ed occupa un singolo canale B.
fax - la trasmissione di fax su ISDN avviene secondo lo standard di gruppo 4 (G.4), creato appositamente per questo metodo di trasmissione.
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Le applicazioni e i servizi ISDNLe applicazioni e i servizi ISDN
foto - la trasmissione di foto a colori tramite ISDN avviene secondo lo standard ISO JPEG, che consente di scegliere la qualità ed il fattore di compressione.
immagini in movimento - per trasmettere filmati digitali viene utilizzato un algoritmo valido da 40 Kbit/s a 2 Mbit/s. Per la videoconferenza e la videotelefonia, occorre inserire anche una traccia audio: disponendo di soli 64 Kbit/s è possibile realizzare un collegamento audio-video di qualità scadente ma sufficiente alla comunicazione (si pensi che la banda utilizzata è la stessa di una normale conversazione telefonica), ma già con due canali B impegnati si ottengono buoni risultati.
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Esempio di chiamata ISDNEsempio di chiamata ISDN
Per eseguire una chiamata, l'utente deve spedire tutte le informazioni necessarie alla rete (ad esempio il numero chiamato e gli eventuali servizi richiesti); inoltre dovrà fornire le funzioni richieste al terminale chiamato, per accertare la compatibilità fra i due utenti
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Esempio di chiamata ISDNEsempio di chiamata ISDN
Una volta inviate le informazioni sufficienti, la rete invita l'utente a procedere con un messaggio apposito, mentre viene inviato all'utente chiamato un messaggio di setup: tale messaggio viene ricevuto da tutti i terminali (TE) connessi; nel nostro esempio, i terminali 5 ed 8 sono compatibili con le richieste del chiamante.
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Esempio di chiamata ISDNEsempio di chiamata ISDN
A questo punto, i terminali 5 e 8 dell'utente chiamato durante la segnalazione della chiamata in arrivo inviano alla rete un messaggio appropriato ("avviso" nel nostro esempio). Ogni terminale attivato, invia un segnale di connessione sulla rete e attende la conferma dell’avvenuta connessione con il chiamante
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Esempio di chiamata ISDNEsempio di chiamata ISDN
Nel nostro esempio il primo terminale a rispondere è il 5, per cui la rete risponderà a quel terminale e al terminale chiamante con segnale di connessione avvenuta, mentre sarà inviato a gli altri terminali attivati (il terminale 8 nell’esempio) un messaggio che li riporti in condizione di attesa.
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Esempio di chiamata ISDNEsempio di chiamata ISDN
Da questo momento in poi inizia la comunicazione fra i due terminali, che può essere interrotta tramite la richiesta di sconnessione da parte dell'utente verso la rete.
Si può anche sospendere la connessione inviando un segnale di sospensione ed attendendo la conferma dalla centrale; quest'ultima attenderà finché non venga inviato un segnale di fine sospensione per riattivare la comunicazione
ISDNISDNIntegrated Services Digital NetworkIntegrated Services Digital Network
ConclusioneConclusione
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B-ISDN (cenni)B-ISDN (cenni)
L’ISDN a larga banda (B-ISDN) è un circuito digitale per spostare pacchetti di dimensione fissata (celle) dalla sorgente alla destinazione a 156 Mbps. Il tasso garantito da B-ISDN è sufficiente a trasportare, oltre a voce e dati, anche immagini video in movimento.
Si basa su una tecnologia ATM, un protocollo orientato alla connessione e a commutazione di pacchetto che incapsula il traffico in celle a lunghezza fissa e permette un aumento di banda rispetto a ISDN di circa 2500 volte
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B-ISDN (cenni)B-ISDN (cenni)
101055
101044
101033
101022
101011
1 ora1 ora
11 minmin
telemetriatelemetria
101011 101022 10103 3 101044 10105 5 101066 101077 101088
hihi--fifi audioaudiovideovideo
video conferenzavideo conferenza
datidatiad altaad altavelocitàvelocità
dati a bassadati a bassavelocità velocità
vocevocevideovideotelefoniatelefonia
du
rata
col
lega
men
to (
s)d
ura
ta c
olle
gam
ento
(s)
11velocitàvelocità(bit/s)(bit/s)11 kbitkbit/s/s 11 MbitMbit/s/s
La B-ISDN può offrire 2 categorie di servizi: Servizi Interattivi - in cui vi e' uno scambio a due vie
di informazioni tra utenti finali o tra un utente e il fornitore di servizio;
Servizi di Distribuzione - in cui lo scambio dati e‘ prevalentemente in una direzione, dal fornitore all'utente.
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B-ISDN (cenni)B-ISDN (cenni)
B-ISDN è profondamente diverso dall'attuale versione di ISDN che impiega il normale doppino telefonico e che convoglia 64 Kbps per canale.
Le sole cose che si potranno salvare della vecchia rete telefonica sono le dorsali veloci in fibra ottica.
B-ISDN non può sfruttare l’esistente doppino, e quindi la sua introduzione richiederà la sostituzione della maggior parte dei circuiti locali. Occorreranno nuovi commutatori più veloci basati su principi differenti (pacchetti di lunghezza fissa e piccole dimensioni).
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Approfondimenti e materialeApprofondimenti e materiale
Manuale utente NT+ Manuale utente NT+ (.pdf)(.pdf)Manuale utente NT+ Manuale utente NT+ (.pdf)(.pdf)
Manuale integrativo Manuale integrativo (.pdf)(.pdf)Manuale integrativo Manuale integrativo (.pdf)(.pdf)
Le slide di S.Tanenbaum sulle reti possono essere scaricate da questo link:
http://authors.phptr.com/tanenbaumcn4/powerPoint/coverPagePowerPoint.html
Si consiglia come testo per approfondimenti:
Computer Networks 4/E - Andrew S. Tanenbaum - Prentice Hall
Il libro di Tanenbaum può essere visionato on line all’indirizzo:
http://authors.phptr.com/tanenbaumcn4/
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RiferimentiRiferimenti
http://puntoeduft.indire.it/materialic/Modulo8/modulo_8_i_2_11_C1.html
http://puntoeduft.indire.it/materialic/Modulo8/modulo_8_a_2_C1.html
http://freeweb.lombardiacom.it/padda/universita/reti_capitolo6.pdf
http://it.wikipedia.org/wiki/ISDN
http://telemat.die.unifi.it/book/corso_telematica/index_100.html#inizio
http://www.telematica.polito.it/Reti1/
http://www.gsmworld.it/isdnfaq/Nt/domande.html