Rete telefonica

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Rete telefonica

SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONI
RETI TELEFONICHE
Generalità
¾ Nessuna dipendenza dall’estensione della rete
9 Copertura locale
9 Interconnessione a lunga distanza
¾ Trasporto della voce a commutazione di circuito
9 Le risorse sono tutte preallocate a priori
¾ Elevata capillarità
9 Rete fissa
Limitazione della diffusione a causa del costo dell’infrastruttura necessaria a
connettere gli utilizzatori “remoti” della rete
9 Rete mobile
¾ Oggi si affaccia sullo scenario l’alternativa a commutazione di
pacchetto: Voice over IP (VoIP)
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Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - Facoltà di Ingegneria - Università di Messina (Docente: Ing. Salvatore Serrano)
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Servizio
¾ Instaurazione
9 Viene determinato il percorso
9 Vengono riservate le risorse
¾ Connessione
9 Gli utenti si scambiano le IU (flussi di segnali PCM)
¾ Rilascio
9 Vengono liberate tutte le risorse impegnate
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Rete telefonica
¾ Sistemi di trasmissione
9 Dispositivi e apparecchiature per il trasferimento del segnale
Analogici
Quasi esclusivamente rete di accesso

Banda lorda di 4kHz
Numerici
Prevalentemente rete di trasporto

Multiplazione PCM e numerica plesiocrona (PDH, ITU-T G.702) o sincrona (SONET - SDH, ITU-T G.707)
Rete di accesso

ISDN (flussi numerici PCM codificati con legge A o µ, capacità di 64kbps)
Accesso radiomobile (flussi numerici compressi, capacità dell’ordine di 10kbps)
¾ Sistemi di commutazione
9 Attuano fisicamente le connessioni
Nodi di commutazione a divisione di spazio
Nodi di commutazione a divisione di tempo
¾ Sistemi di segnalazione
9 Controllano il funzionamento della rete attraverso il trasferimento delle
informazioni di segnalazione
Tipicamente informazioni per l’instaurazione e il rilascio delle connessioni
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Configurazione della rete
¾ Nodi di accesso
9 Collegati sia ai terminali che ad altri nodi della rete
9 Centrale Terminale, Local Exchange (LE), Central Office (CO)
¾ Nodi di transito
9 Collegati esclusivamente
ad altri nodi della rete
9 Centrale di Transito,
Transit Exchange (TE)
¾ Linee di utente
¾ Linee di giunzione
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Struttura delle rete
¾ Rete gerarchica generalmente
a 5 livelli
9 Il livello più basso è il 5°
(centrali terminali)
9 Il livello più alto è il 1°
9 Il numero di nodi è più alto
al livello 5
9 I livelli 1 e 2 fanno riferimento
alla connettività nazionale
Il livello 1 è quello che permette
l’accesso alle reti internazionali
I nodi sono generalmente
connessi a maglia
9 I livelli a partire dal 3° sono
connessi a stella
In alcuni casi, a seconda delle
esigenze di traffico, sono previsti collegamenti orizzontali
9 Scendendo di livello ogni nodo copre
un’area geografica sempre più piccola
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Schema dei nodi
¾ Nodi di accesso
9 Selettori di linea

n linee entranti
m linee uscenti
m < n (concentrazione)
m > n (espansione)
¾ Concentrazione-espansione
9 Diversi utenti condividono le stesse
risorse della rete di trasporto
9 Servizio meno costoso
9 Rapporto 1:5-10
9 Selettore di gruppo
i linee entranti
j linee uscenti
i = j (distribuzione)
¾ Nodi di transito
9 Selettore di gruppo
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Circuiti a una via e a due vie
¾ Circuiti a una via
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detti comunemente a due fili
i segnali viaggiano sulla stessa coppia nei due sensi di trasmissione
sono più economici
caratterizzano i circuiti in bassa frequenza agli estremi dei collegamenti
telefonici
circuiti brevi ma numerosi
costituiscono la parte più costosa della rete telefonica
¾ Circuiti a due vie
9 detti comunemente a quattro fili
9 i segnali viaggiano su coppie diverse nei due sensi di trasmissione
9 circuiti a media e lunga distanza in alta frequenza per la trasmissione di
molti canali (FDM o PCM)
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Collegamento fra circuiti
a due fili e a quattro fili
¾ Rete a quattro porte comunemente chiamata forchetta (hybrid)
9 a una porta si connette il circuito a due fili
9 ad altre due porte i circuiti in trasmissione e ricezione del collegamento a
quattro fili
9 alla rimanente porta una rete che viene comunemente denominata rete
artificiale
deve presentare un’impedenza prossima a quella del collegamento a due fili
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Schematizzazione di un circuito a
lunga distanza
¾ Caratteristiche della forchetta:
9 adattamento di impedenza dei circuiti collegati
9 disaccoppiamento fra il lato trasmissione e ricezione del circuito a 4 fili
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Forchette disadattate
¾ Le condizioni di adattamento spesso non sono verificate
9 Diminuzione dell’attenuazione dai due lati del circuito a 4 fili
9 Variazione dell’attenuazione fra porte adiacenti
¾ Si supponga di collegare la linea a 2 fili sulla porta 1, la linea
artificiale sulla porta 2 e il circuito a 4 fili sulle porte 3 e 4
¾ I circuiti collegati sulle porte 3 e 4 sono linee amplificate o canali
FDM o PCM
9 L’impedenza che presenteranno tali circuiti sarà tipicamente quella
d’ingresso degli amplificatori e quindi facilmente controllabile
9 Si fa in modo quindi che tale impedenza sia uguale a quella nominale
della porta della forchetta (tipicamente reale e pari a 600Ω)
¾ La linea collegata sul lato 2 fili è una linea locale la cui
impedenza zt può variare notevolmente e tipicamente presenta
una forte componente reattiva
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Stabilità di un circuito amplificato
con forchette terminali
¾ Affinché non si verifichi l’innesco di oscillazioni il guadagno
complessivo lungo l’anello deve essere minore o uguale a zero
¾ Nel caso di forchetta induttiva si trova
G1 − 6 − AeqB + G2 − 6 − AeqA ≤ 0
dove AeqA e AeqB sono rispettivamente le attenuazioni di equilibrio delle forchette A e B
che dipendono dalle condizioni della linea bifilare a monte
supponendo G1=G2=G e posto g=G-6dB (attenuazione fra i due estremi) si trova
g≤
AeqA + AeqB
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Stabilità di un circuito amplificato
con forchette terminali
¾ A seconda dello stato della linea terminale il circuito a due vie
può essere
9 Un cortocircuito
9 Un circuito aperto
9 Un impedenza puramente reattiva
¾ Il guadagno g del circuito deve essere minore di 0
9 L’attenuazione equivalente deve essere positiva
9 Si devono considerare dei margini
Variazioni di guadagno degli amplificatori
Variazioni delle attenuazioni dei cavi con la temperatura
9 Praticamente si impone
3.5dB per i sistemi FDM
2dB per i sistemi PCM
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Eco
¾ La presenza dell’eco si ha anche quando il circuito è al sicuro
da oscillazioni
¾ Considerando il parlatore collegato alla forchetta A l’eco da
esso percepito subirà un’attenuazione
−3 + G1 − 6 − AeqB + G2 − 3
posto G1= G2=G e g=G-6dB, per avere un’eco attenuata rispetto
al segnale originale si deve avere
2 g − Aeq ≤ 0
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Eco
¾ Sul territorio nazionale non
sorgono problemi
9 Il ritardo dell’eco è inferiore ai
10ms
9 L’attenuazione equivalente del
collegamento ne garantisce
un’adeguata attenuazione
¾ Per i collegamenti internazionali
la Racc. G131 stabilisce le
attenuazioni minime nell’1% e
nel 10% dei casi al variare del
numero dei sistemi in cascata a
4 fili
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Eco
¾ Quando l’attenuazione d’eco
risulta insufficiente si
utilizzano dei circuiti detti
soppressori d’eco
9 Il segnale che viaggia in una
direzione viene rivelato,
amplificato e applicato ad
un attenuatore variabile inserito
nel collegamento nella direzione opposta
9 La presenza di segnale in una direzione fa aumentare l’attenuazione nella
direzione opposta
9 Inconvenienti
Quando un interlocutore inizia a parlare toglie, insieme alla sua eco, la parola all’altro
Se i due interlocutori parlano contemporaneamente l’uno non riesce a sentire l’altro
¾ Cancellatori d’eco
9 Al segnale che viaggia in una direzione viene opportunamente sottratto il segnale
che viaggia nella direzione opposta
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Rete italiana
¾ Stadio di Gruppo di Transito
(SGT)
9 Rete magliata nazionale
9 Svolge le funzioni dei livelli 1 e 2
¾ Stadio di Gruppo Urbano (SGU)
9 Ogni nodo copre un’area di 60’000
– 100’000 utenti
9 Connessione gerarchica ad un
nodo dello SGT
9 Connessione orizzontale ad altri
nodi dello SGU
¾ Stadio di Linea (SL)
9 Nodi concentratori
9 Connessione a stella al proprio
nodo dello SGU
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Rete italiana
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Numerazione
¾ Uniforme
¾ Non uniforme
9 Lunghezza costante dei numeri
d’utente
9 NANP
(North American Numbering Plan)
10 cifre
3 cifre specificano il NPA
(Numbering Plan Area)
3 cifre specificano il COC
(Central Office Code)
4 cifre specificano la linea d’utente
all’interno del CO (max 10.000 utenti)
9 La lunghezza del numero d’utente
dipende dalla sua localizzazione
9 ITU-T E.164 (Europa)
9 NSN
(National Significant Number)
Massimo 15 cifre
NDC (National Destination Code)
SN (Subscriber Number)
Elasticità nell’espansione
Semplicità di instradamento
Rigidità nell’espansione
Mantenendo inalterati i codici di area si
possno aumentare le cifre del numero
d’utente
Occorre ridisegnare la copertura
geografica quando un CO satura
¾ Chiamate internazionali
9 E’ necessario specificare l’identificativo della nazione (da 1 a 3 cifre, 39 per
l’Italia, 1 per il Nord-America) preceduto da un prefisso internazionale (00 per
l’Italia, 011 in Nord-America) indicato dal simbolo “+”
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Instradamento
¾ Definire tutti i possibili percorsi dal nodo sorgente a quello
destinazione
¾ Stabilire un ordine di selezione tra i percorsi definiti
¾ Politiche di instradamento
9 Numero massimo di rami per una data connessione
9 Consistenza degli instradamenti ammissibili
9 Ottimizzazione della distribuzione delle chiamate per evitare blocchi
¾ Tecniche di instradamento
9 Invarianti
L’instradamento viene effettuato indipendentemente dallo stato della rete
9 Dinamiche
L’algoritmo d’instradamento è influenzato dalle condizioni della rete al momento dell’istante d’arrivo
della chiamata
¾ Scelta del percorso
9 Probabilistica
9 Trabocco sequenziale
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Prestazioni di rete
¾ λ: frequenza media di arrivo di una chiamata
¾ T=1/µ: tempo medio di una chiamata
¾ A0=λT: traffico offerto (erlang)
9 Numero di chiamate ricevute nell’intervallo di tempo medio di una
chiamata
9 Valori tipici pari a 0.1-0.15 erlang nelle ore di punta
¾
¾
¾
¾
AS: traffico smaltito
AP: traffico perso
A0 = AS + AP
Formula Erlang-B
9 Probabilità di blocco
m giunzioni tra A e B
tutte occupate
A0m
∏ p = mm! i
A0
∑
i =0 i !
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Prestazioni di rete
probabilità
probabilità di rifiuto di chiamata in funzione del traffico offerto
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Prestazioni di rete
coefficiente di utilizzazione in funzione del numero di giunzioni
giunzioni disponibili
Probabilità
di
blocco
A0m
∏ p = mm! i
A0
∑
i =0 i !
Fissato Πp
al variare di m
varierà il
traffico offerto A0
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