Telefonia, ADSL Voice over IP · Voice over IP. 2 Telefonia ... Workgroup Switch 5. Distribuzione...

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Telefonia, ADSL Voice over IP

2

Telefonia

Il servizio telefonico e’ costoso

Le LAN utilizzano i cavi utilizzati dalle reti telefoniche negli edifici

La tecnologia telefonica è alla base della maggior parte delle WAN

Le regolamentazioni e i fornitori di servizi telefonici hanno un influenza sulle WAN

Tendenza a far convergere i due servizi: gestione integrata di reti per la voce e I dati

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Cavi telefonici in edifici

EdificiA piu’ piani

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Rete telefonica interna basata su PBX

1. Stanza delle apparecchiature (Di solito nel semi-interrato)

2. ToTelcos

3.EntranceFacility

5. PBXSwitch

Telefonico internoPrivate branch exchange

6. fasciodi cavi

(Molti doppini)

7. VerticalRiserSpace4. Termination

Equipment

5


3. TelecommunicationsCloset on Floor

2. Fasci di cavi

4. Cross-Connect Device

5. Distribuzione orizzontale

1. distribuzioneverticale

Doppini UTP

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Patch Panel

19”Equipment

Rack

PatchPanel

Rack-MountedSwitches

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1. Distribuzione orizzontaleUn doppino UTP

2. Distribuzione finaleLungo o attraverso una parete

3. Patch Cord

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Cablaggio di una LAN in un edificio

1. Stanza delle apparecchiature (Di solito nel semi-interrato)

2. ToWAN

3. EntranceFacility withTerminationEquipment

5. Switchcentrale

(Chassis)

6. VerticalRiserSpace

4. Router

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3. TelecommunicationsCloset on Floor 2. Fibre ottiche

Una coppia in ogni soffitto

4. Workgroup Switch

5. Distribuzione orizzontale

1. distribuzioneverticale

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WorkgroupSwitch inTelecoms

Closet


1. Distribuzione orizzontaleDoppino UTP

Le distribuzioni orizzontali e quella finaleSono le stesse della telefonia

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Public Switched Telephone Network (PSTN)

Proprieta’ del cliente(Residenza privata)

Proprieta’ del cliente(Azienda)

Switching OfficeCentral Office

End OfficeLinea di accessoLocal Loop

Doppino unicoDi bassa qualita’

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Public Switched Telephone Network (PSTN)

Gerarchia diSwitching

Trunk LineDigital

Class 4

Class 3

Class 5End

Office

Class 5End

Office

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Elements of the Public Switched Telephone Network (PSTN)

1. Customer Premises Equipment 1. Customer Premises Equipment

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Switching di Circuito

3. Switching di circuito:Un circuito e’ riservato

Per tutta la durata di una chiamata

2. Attraversamolti switch,

linee di accesso, eLinee di collegamento

1. CircuitoConnessione End-to-End

Abbonato-Abbonato

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Switching di Circuito

A circuit is anend-to-end connection

between two subscribers.Capacity is reserved on all trunk lines

and switches along the way.

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Time Division Multiplexing (TDM)

Used Used Used Used Used

Frame 1 Frame 2 Frame 3

Slot 1for

Circuit A

Slot 3for

Circuit C

Slot 2for

Circuit B

TDM reserves capacityfor each circuit in each frame;assures speed but is wasteful

Time

Slot 1for

Circuit A

Slot 1for

Circuit A

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PSTN: Inizialmente tutta analogica

Vecchia rete telefonica: tutta analogica

LocalLoop

(Analog)

ResidentialTelephone(Analog)

Switch(Analog)

Switch(Analog)

Switch(Analog)

LocalLoop

(Analog)

BusinessTelephone(Analog)

Trunk Line(Analog)

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PSTN: per la maggior parte digitale con alcuni loop locali analogici

LocalLoop

(Analog)

ResidentialTelephone(Analog)

Switch(Digital)

Switch(Digital)

Switch(Digital)

LocalLoop

(Digital)

PBX(Digital)

Trunk Line(Digital)

Attuale rete telefonica: Per la maggior parte digitale

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Codec presso lo switch all’End Office

La linea di accesso all’abbonato è analogicaLo Switch è digitale Il Codec converte i segnali trasmessi tra di

loro

Codec

SegnaleInternoDigitale

SwitchDigitale

Loop localeLinea di accesso

End Office

AnalogSubscriber

Signal ADC

DAC

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Campionamento per effettuare conversioni da Analogico-a-Digitale (ADC)

IL Codec in primo luogo filtra la banda del segnale vocale Taglia tutte l’energia sotto i 300 Hz Taglia tutta l’energia sopra i 3,400 Hz Passa segnale filtrato da 300 Hz a 3.4 kHz

Segnale

Distribuzione di energia perLa voce umana

O Hz 300 Hz ~3,400 Hz 20 kHz

Filtro Bypass

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Codec Campiona il segnale della voce Divide ciascun secondo in 8,000 periodi di

campionamento Ciascun periodo di campionamento e’ 1/8,000 di

secondo

Sample

1/8,000 sec Periodo di campionamento

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Analog-to-Digital Conversion (ADC): Bandpass Filtering and Pulse Code Modulation (PCM)

PCM

0

SignalAmplitude

TimeSample

Duration of Sample(1/8000 sec.)

AnalogSignal

A signal must be sampled at twice its highest frequency (4 kHz) for adequate quality. In PCM, there are 8,000 samples per second

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Codec Misura l’intensita’ dei segnali Misura l’intensita’ della voce in ogni periodo di

campionamento come una frazione di un valore massimo (255). Ad esempio in figura e’ 210/255.

Converte il valore decimale 210 nel valore binario di 8-bit, 11010010

Campione

1/8,000 sec Periodo di campionamento

Valore diIntensita’210/255

(1010010)

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Codec8,000 campioni/sec * 8 bit/campione = 64

kbpsQuesto e’ il motivo per cui le linee telefoniche

hanno la velocita’ di 64 kbpsSviluppate per la voce digitalizzataSpesso i fornitori (Carrier) “rubano” 8 kbps per

segnali di supervisione, sui 56 kbps

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Conversione Digitale-da-Analogica (DAC)

00000100 00000011 00000111

Segnale digitale in arrivoDa uno Switch telefonico

(8,000 campioni/Sec)

Segnale analogicogenerato

Per la linea dell’abbonatoDAC

1/8000Secondo(8 bits)

E’ di buona qualita’ se ci sono abbastanza

campioni per secondo

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Digital Subscriber Lines (DSLs)

Le linee DSLs danno la possibilita' di trasmettere dati su doppini esistenti (1-pair voice-grade access lines), quelli tipicamente utilizzati e gia' presenti per il normale collegamento telefonico.

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Digital Subscriber Lines (DSLs)

Asymmetric DSL (ADSL) Asymmetrical throughput

Downstream speed of 512 kbps to 1.5 MbpsUpstream speeds of 90 kbps to 384 kbpsGood for Web access with large downloadsSufficiently fast for e-mail

Aimed at residential customersThroughput is NOT guaranteedDSLAM (DSL access multiplexer) often

oversubscribed, slowing access

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Digital Subscriber Lines (DSLs), Continued

Symmetric DSL Services Speed is symmetric

Same upstream and downstream Aimed at business customers

Throughput IS guaranteed Several Types of Symmetric DSL

HDSL (768 kbps): Half of a T1 private line (later)HDSL2 (1.544 kbps): Full T1 private line speedSHDSL: Flexible (384 kbps to 2.3 Mbps)

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Fiber to the Home (FTTH)

Single-pair voice-grade copper running to residences is limited in the speed it can provide for data transmission

Fiber to the home (FTTH) will bring optical fiber to each home

Higher speeds for data transmission, video, etc.

Being held back by high installation costs, which require provable strong demand

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Leased Line Networks

Digital Subscriber Lines (DSLs) Velocita’ a banda larga (Broadband) su un singolo

doppino voice-grade UTP in rame

Non funzionano sempre: limiti di distanze, etc.

Dove funzionano sono meno care delle linee affittate basate su trunk line

Voice-Grade UTP esistenti

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ADSL con Splitter

DataWAN

PSTN

DSLAM

ADSLModem

Splitter

Telephone

Proprietàabbonato

Compagnia telefonicaEnd Office Switch

1.Esistente coppia di

Voice-GradeUTP Wires

PC

3. 4.2.

Voice andData

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ADSL con Splitter

DataWAN

PSTN

DSLAM

ADSLModem

Splitter

Telephone

Proprietàabbonato


PC

1.Data

256 kbps to1.5 Mbps

2.64 kbps to256 kbps

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ADSL con Splitter

DataWAN

PSTN

DSLAM

ADSLModem

Splitter

Telephone

Proprietàabbonato


PC

1.Servizio telefonico

ordinario

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Leased Line Networks

Asymmetric DSL (ADSL) Sommario Velocita’ asimmetrica

Downstream (verso il cliente): 256 kbps fino a piu’ di 1.5 Mbps

Upstream (dal cliente): 64 kbps o migliore Servizi dati e telefonici simultanei DSL access multiplexer (DSLAM) all end telephone

office Progettate come un servizio per i clienti, non ci

sono garanzie sulla velocita’ dei dati

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Telefonia Cellulare

36

Telefonia cellulare

B

E

H

D

I

G

L

K

F

C

M

A

J

N

P

O

PSTN

Mobile TelephoneSwitching Office

Cellsite

1. Divide un AreaIn celle

2. Un cellulareComunica

Via Cellsites,Con il MTSO

(Mobile ThelephonSwitching Office)

3. ToPSTN

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Telefonia cellulare

B

E

H

D

I

G

L

K

F

C

M

A

J

N

P

O

3. riutilizzaIl canale 47 in

D e F

PSTN

Cellsite

1. TECNOLOGIA TRADIZIONALESi riutilizzano canali in celle

Non adiacenti

2. UsaIl canale 47Nella cella A

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Telefonia cellulare

B

E

H

D

I

G

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F

C

M

A

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N

P

O

PSTN

Cellsite

1.Usa il canale 47

In A, D, e F

2.In quali altre

CelleRiutilizza ilcanale 47?

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Telefonia cellulare

B

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A

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P

HandoffO

PSTNMobile TelephoneSwitching Office

1.Handoff automatico

tra Cellsites da O a P nelMomento in cui

Il cellulare viaggiaTra le due celle

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Handoffs vs Roaming

Handoff Per muoversi tra le celle di un singolo sistema

telefonico cellulare Telefonia cellullare 802.11 wireless LANs

Roaming Muoversi tra sistemi Telefonia cellulare: per utilizzare un telefono

cellulare in un altra citta’

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Generazioni di servizi cellulari

Generation First 2nd 2.5G 3G

Tecnologia Analogica Digitale Digitale Digitale

Data TransferRate

Data TransferIs Difficult 10 kbps* 20 kbps to

144 kbps144 kbpsto 2 Mbps

Canali ~800 ~800 +2,500

~800 +2,500 ?

Celle/ canaliRiutilizzo

Largo/Medio

Piccolo/Alto

basatoSu 2G ?

*Sufficienti per Short Message Service (SMS) e wireless Web accessUtilizzando il Wireless Access Protocol (WAP) o i-mode

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Velocita’ 3G

ITU Speed Requirements for 3G 2 Mbps per dispositivi fissi 384 kbps per persone che camminano 144 kbps per utenti in auto

Tutto il resto e’ 2.5 G Attenzione alcuni tra I produttori 2.5G dicono di

essere 3G ma non forniscono le prestazioni adeguate

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Generazioni di servizi cellulari

Generation First 2nd 2.5G 3G

WorldStandardization(and therefore

roaming)Poor Good

(GSM)Basedon 2G

? (W-CDMA,CDMA-2000,

and othersystems

may compete)

U.S.Standardization

Good(AMPS)

Poor (GSM,CDMA, TDMA,

& CDPD)

Basedon 2G ?

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Figure 6-17: Cellular Standards Families (Study Figure)

GSM Family GSM (Global System for Mobile communications)

Dominates 2G service worldwide200 kHz channels shared by up to eight users

via TDMData transmission speed of approximately 10

kbps

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Figure 6-17: Cellular Standards Families (Study Figure), Continued

GSM Family General Packet Radio Service (GPRS)

Upgrade to GSMUses GSM channelsProvides several TDM time slots per user in each

frame for greater throughput2.5G: Typical throughput of 20 kbps to 30 kbpsComparable to telephone modems

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GSM Family EDGE

Upgrade to GSM beyond GPRSAlso uses GSM channels with multiple time slots

per user2.5G: Typical throughput of 80 kbps to 125 kbps

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GSM Family W-CDMA

Wideband CDMAFull 3G serviceThroughput comparable to DSL and cable

modemsDeveloped in Europe and Japan

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Qualcomm CDMA Family CDMAone (IS-95)

2G system used widely in the United States Used by about 70% of cellphones in the U.S.

Uses CDMA

125 MHz channel shared by multiple simultaneous users

10 kbps data transmission

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Qualcomm CDMA Family CDMA2000 (IS-2000) Upgrades

1x: 30 kbps to 50 kbps throughput in a 1.25 MHz channel

Only modem throughput Considered to be 3G because rated speed is

144 kbps

1xEV-DO: 100 kbps to 300 kbps throughput DSL/Cable modem throughput

50

Perspective

2G Service (Dominant Today) Only 10 kbps data transfer

Telephone Modem Throughput (2.5 G) GPRS and Edge in GSM Family 1x in Qualcomm CDMA Family

DSL/Cable Modem Throughput WCDMA in GSM Family 1x EV-DO in Qualcomm CDMA Family

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IP Telephony (VoIP)

52

Figure 6-18: IP Telephony

IPInternet

PSTN

IP Telephonewith

Codec andIP Functionality

PC withIP Telephony

Software

User either has…PC with IP telephony software

OrIP telephone with built-in

codec and IP functionality;Plugs directly into an IP network

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Figure 6-18: IP Telephony, Continued

IPInternet

PSTN

MediaGateway

Media Gateway

Connects IP telephony system to the PSTN.Does signaling and transport format

conversion.

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Figure 6-20: IP Telephony Protocols

IPHdr

UDPHdr

RTPHdr

Codec DataStream

Transport(Voice Transmission)

IP Telephone(Can connect

directly to wall jack)

Signaling: H.323 or SIP(Call setup, breakdown, etc.)

PC with IPTelephony Software

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IP Telephony Transport

UDP (User Datagram Protocol) Used at the transport layer instead of TCP Efficient

No opens, closes, ACKsSo creates less delay, load on the network

UnreliableNo error correctionOK because there is no time to retransmit voice

packetsReceiver “interpolates” between received packets

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IP Telephony Transport, Continued

RTP (Real Time Protocol) RTP Header is used to improve voice signal

Contains a sequence number so that voice packets can be put in order even if unreliable IP and UDP deliver them out of order

Contains a time stamp so that the spacing of sounds in adjacent packets can be handled wellReduces “jitter” (variability in latency)

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