SGU - the Netgroup at Politecnico di Torino

Transcript

POLITECNICO DI TORINO
Torino, 9 giugno 2008
Corso: Infrastrutture e servizi per reti geografiche
Seminario: Evoluzione delle reti pubbliche per telefonia verso
soluzioni VoIP (Voice over IP) e Multi Media.
Giulio Brusasco, Luciano Rosboch
contact: email: [email protected] , cell : 335 230493, skype: gbrus47
CREDITS: buona parte delle slide di questa presentazione sono di G. Brusasco e L. Rosboch. Le altre sono state tratte da lavori di amici di Tilab e di TILS che ringrazio qui
collettivamente nella impossibilità pratica di citare tutti individualmente (un particolare apprezzamento a S. Pileri, G. Paris, T. Tofoni di TILS e a L.Magnone di Tilab).
Seminario reti geografiche - POLITECNICO di Torino - 9 giugno 2008
1
Programma del seminario
• Reti TDM (Time Division Multiplex) : richiami sulle architetture e protocolli delle reti
pubbliche tradizionali TDM - trasmissive e di commutazione (*)
(reti basate sulla “commutazione di circuito”, sul trasporto SDH/PDH, e
sul "sistema di “segnalazione a canale comune SS7”)
principi generali
reti fisse (POTS/ISDN),
reti mobili (GSM),
reti intelligenti (IN - Intelligent Networks)
• Reti NGN (Next Generation Network) (*)
(reti di tipo “VoIP” / Multimediali)
reti NGN ‘core’: architetture ‘over IP’ nel livello di transito (BBNs).
in particolare, per la telefonia:
architettura del "BBN" di Telecom Italia (wireline)
reti NGN ‘access’: architetture ‘over IP’ in accesso: tramite accessi BroadBand (BB)
su rame / fibra / radio (architetture fisse), o architetture mobili (UMTS):
reti di raccolta (focus su Ethernet) dell’ utenza delle NGN
Ultrabroadbad (Fibra, Rame)
nuovi servizi “BB” per clientela residenziale e business di Telecom Italia (wireline)
Alice Voice, IPTV, Videotelefonia, IP Centrex, ecc.;
“verso IMS” - IP Multimedia Subsystem.
(*) con particolare riferimento alle reti di Telecom Italia (TI)
TDM= Time Division Multiplex
SS7 = Signaling System N. 7
VoIP = Voice over IP
NGN = Next Generation Network
MPLS = Multi Protocol Label Switching
IN= Intelligent Network
BBN = BackBone
TI = Telecom Italia
IPTV = IP Television
SIP = Session Initiation Protocol
O&M = Operation & Maintenance
2
.. il lungo cammino dell’evoluzione …
Pieve
Pievedi
diCadore:
Cadore:centrale
centraletelefonica
telefonicacentralizzata
centralizzatamanuale
manuale(primi
(primidel
del‘900)
‘900)
Questo tipo di centrale manuale è stata poi seguita/affiancata da quelle automatiche
elettromeccaniche, poi da quelle semielettroniche analogiche, e …
3
.. Anni ’70: modello a blocchi di una centrale telefonica automatica e digitale
centrale urbana o transito
Segnalazione di
accesso d’utente,
e/o di rete
O&M, altre segnalazioni
Segnalazione solo
di rete
Call Control
T
D
M
T
D
M
Switching
Matrix
Trunk Card,
Line card
Trunk
Card
4
Anni ’70: inizia a diffondersi la trasmissione e la commutazione digitale
Inizia a diffondersi la trasmissione e la commutazione digitale di circuito,
a 64 kbps, automatica, per il servizio pubblico di telefonia
Richiami sulla struttura dei flussi E1 (trasportano la voce, campionata e quantizzata, oltre ai dati).
• G703: un’ interfaccia trasmissiva standard (“E1”, a ~2 Megabit/s, seriale, su 4 fili).
• G.704: struttura il flusso E1 (una sequenza indistinta di bit) in ‘time slot’:
– I “2 megabit/s” : strutturati in sequenze di 32 ’time-slot’ (TS0, TS1, TS2, ..,TS31).
• Ogni time-slot è di 8 bit ( 8 bit consecutivi –quindi è 1 byte- nella trama E1 ).
– Ogni sequenza dei 32 timeslot (256 bit consecutivi nella trama E1) si ripete ogni 125 µsecondi, ovvero 8000 volte al secondo (bit rate = 8000 x 256 bit/s=2.048 Kbps).
•
•
Questa frequenza deriva dal teorema di Nyquist–Shannon per il campionamento di segnali a banda limitata
(
per i servizi di telefonia la banda audio viene limitata a 4 kHz ).
• Necessità per ogni E1 di ricostruire (lato ricezione) vari sincronismi:
– sincronismo di byte (da quale bit tra 8 consecutivi inizia … un byte ?)
– sincronismo di trama (qual è il byte corrispondente al TS0 ? – noto questo, gli altri 31 seguono adiacenti)
– sincronismo di multi-trama (da quale TS0 inizia la sequenza di altri TS0 detta multi-trama?)
T
D
M
E1
E1
E1
E1
T
D
M
– (la multi-trama si ottiene sequenziando alcune parti dei TS0 che seguono il primo TS0; si ripete ogni 16 TS0)
•
(è opzionale ricostruire la multitrama: la multi-trama serve per veicolare informazioni (opzionali) di manutenzione, allarmi, ecc. sul flusso stesso).
5
Anni ’70: inizia a diffondersi la trasmissione e la commutazione digitale
Richiami sulla codifica della voce
• Codifica PCM : voce campionata ad 8 kHz, ogni campione analogico viene quantizzato (su 1 byte)
la voce diventa quindi molto adatta ad essere ‘messa’ sui timeslot degli E1.
Tipicamente 30 canali voce stanno su 1 singolo E1.
Il TS0 serve per il sincronismo, un altro TS (tipicamente si sceglie il 16º) porta ancora voce oppure porta “segnalazione associata all’E1”
(informazioni “CAS” relativamente agli altri 30 TS restanti dell’E1).
• Commutazione numerica TDM:
le centrali commutano ciascun timeslot (E1) in ingresso sull’ opportuno timeslot (E1) in uscita.
(ciascuna centrale commuta i timeslot degli E1 di giunzione con le centrali ad essa adiacenti)
•
Le centrali di accesso, diversamente dalle centrali di puro transito, gestiscono anche i collegamenti diretti con l’utenza: tramite i ‘doppini’ telefonici (coppia di fili di rame, intrecciati (twisted pair)).
Centrale di transito x
E1
1
2
Centrale di transito x+1
E1
1
E1
E1
N
P. S.
2
E1 con fonia + segnalazione associata (CAS – Circuit Associated Signaling )
comando
E1
N
P. S.
comando
Nota: in ciascuna centrale di transito della figura si evidenziano: la matrice di commutazione TDM (che effettua la commutazione di ogni TS - contrassegnata dal tradizionale simbolo
“x”), le porte di ingresso/uscita dei vari E1 (1,2,..N), i processori della segnalazione (P.S.) associata a ciascun E1, il processore di comando complessivo della centrale stessa (comando).
6
Anni ’80 - Segnalazione CCS7
• Introduzione negli anni ’80 del concetto del canale comune di segnalazione (con il
consolidamento di un protocollo ‘finale’, denominato poi CCITT n.7, o CCS n.7, o CCS7,
o semplicemente SS7).
• Il CCS n.7 consente a tutti gli elementi della rete (es. nodi commutazione,
database di rete, nodi intelligenti, etc.) di scambiarsi informazioni di
segnalazione in modo affidabile, rapido, sicuro (protetto da frodi), flessibile (in
termini di numero dei segnali) e standardizzato
(utilizzato Worldwide e
indipendente dai sistemi di commutazione impegnati).
•Tali informazioni di segnalazione possono essere “relative a circuiti fonici” (fino a
migliaia), relative a tutto un “fascio fonico” - o a più fasci fonici distinti, oppure essere
“di sola segnalazione” (es. transazionali, per interrogazioni di database).
• In questo modo la segnalazione CCS n.7 ha costituito l’infrastruttura di
comando/controllo delle reti di TLC in tecnologia TDM (PCM).
7
DALLA SEGNALAZIONE ASSOCIATA (CAS) .... ALLA SEGN. A CANALE COMUNE N. 7 (anni ’80/90)
SEGNALAZIONE CAS (prima del SS7)
1
Matrice di
connessione
E1
fonia + segnalazione associata
2
1
2
N
P. S.
N
P. S.
P.S. = processori
della segnalazione
CAS = Circuit Associated Signaling
comando
comando
SEGNALAZIONE “a Canale Comune”
1
fonia
E1
1
2
2
N
N
Message Transfer
Message Transfer
circuito di segnalazione a canale comune
comando
messaggi di segnalazione
comando
8
Modello Concettuali di reti TDM con SS7 :
( “Reti” di transporto, di controllo, di segnalazione e dei servizi )
Services …
Signalling Network
STP
STP
STP
STP
solo segnalazione
fonia ( + eventualmente segnalazione )
SP
SP
switch
switch
SP
switch
Transport / Control Network
SP
SP
switch
switch
switch = exchange = centrale
SP = Signaling Point (SS7)
STP = Signaling Transfer Point (SS7)
9
Architettura protocollare completa del ITUITU-T CC SS #7 (SS7)
Call Control
(Application)
ISDN User Part
(ISUP)
NotNot-CircuitCircuit-Related Service Applications …
INAP
INAP
MAP
TCAP
Signalling Connection Control Part
(SCCP)
Message Transfer Part (MTP)
10
Esempi di reti TDM che utilizzano il SS7
• Reti commutate “di base” fissa e mobile (PSTN, PLMN)
• protocollo ISUP (ISDN application Part) :
• protocollo telefonico applicativo, sopra i livelli di puro trasporto dei messaggi di
segnalazione (MSU – Message Signal Units) SS7, per il trattamento della chiamata telefonica
di base, più alcuni servizi telefonici supplementari (CLIP, CLIR, UUS, TP, …).
• Reti intelligenti
• protocolli ASE-RI, INAP,.. : protocolli che supportano il trasferimento di informazioni tra
• i nodi di commutazione con funzioni di Service Switching Points (SSP) e
• i nodi (database) specializzati che controllano i servizi (Service Control Points).
• Reti mobili GSM (2G)
• protocolli MAPs (Mobile Application Parts):
• insiemi di protocolli che consentono lo scambio di informazioni tra MSC, HLR, VLR, etc., necessarie per
la fornitura di servizi di mobilità.
PLMN= Public Land Mobile Network (cioè, la parte “fissa” di una rete che offre il servizio mobile/cellulare. Per esempio, i nodi MSC – Mobile Switching Center o BSC – Base Station Controller delle PLMN del GSM)
11
La rete telefonica fissa TDM di Telecom Italia (Controllo, Trasporto, SS7) … nel 2000 ...
Altre Reti nazionali
fisse/mobili
(OLO)
Rete internazionale
Rete TI di transito a lunga distanza
CT
CT
CT
CT
CT
CT
Profili
Profili
d’utente
d’utente
“giunzioni”
“giunzioni”
SGU
SGU
“coppia”
“coppia” di
di utente
utente
SGU
SGU
SGU
SGU
SGU : Stadio di Gruppo Urbano;
SGU
SGU
SGU
SGU
Rete locale TI
SGU
SGU
CT (o anche, SGT) : Centrale (o Stadio di Gruppo) di Transito (NB: Terminologia TI)
12
Esempio di trattamento della chiamata di base (con CCS7 in modalità associata) : chiamata fisso – fisso
(Trattamento della chiamata a circuito nel core di una PSTN o di una PLMN (GSM))
PSTN=Public Switched Telephone Network
PLMN=Public Land Mobile Network
Lx= Centrale locale x
Ty= Centrale di transito y
CIC=Circuito (fonico)
CICb
E1
T1
T2
CICa
CICc
L1
ISUP
MTP3
MTP2
MTP1
L2
CICa
SP
ISUP
MTP3
MTP2
MTP1
SP
CICb
ISUP
MTP3
MTP2
MTP1
SP
CICc
ISUP
MTP3
MTP2
MTP1
SP
Link di segnalazione
Lx = Local Exchange
Tx = Transit Exchange
Circuiti di Giunzione (CIC)
13
Architettura generica di una Rete Intelligente
Service
Manager
SCE
Customer
Control
switched
network
Nell’SCP sono presenti due funzioni di SCF e
SDF che possono eventualmente risiedere su 2
nodi distinti (SCP e SDP)
SMS
SMS
SMS = Service Management System
SCP = Service Control Point
SSP = Service Switching Point
SCE = Service Creation Environment
SCP
SCP
rete “di segnalazione” SS n.7
(SGU o MSC)
SSP
SSP
rete telefonica PSTN
(o GSM)
14
“Rete Intelligente” di TI : esempio di chiamata, con stack SS7, a “numero verde” 800 ..
SCP
SCP
“Service
Control
“Service ControlPoint”
Point”
3
N. tradotto
0655779911
800-886677
Distretto orig.
Signalling
Network
0266220033
2
Ring
06 xxx..
Italtel
1
Numero selezionato
800-886677
SGU
4
0655779911
SSP
SSP
“Service
Switching
“Service SwitchingPoint”
Point”
15
Esempio di chiamata in reti TDM GSM, con stack SS7 : chiamata “Fisso Mobile”
VLR
MSC
6
PSTN
MSRN
4
GMSC
5
MSRN
1
HLR
BSC
BSC
3
2
MSISDN
VLR
Richiesta MSRN (usa IMSI)
LAi
• messaggi 1 e 6 : segnalazione SS7 ISUP;
• gli altri messaggi : segnalazione SS7 MAP
LAj
BTS
BTS
2
BTS
BTS
3
: MAP "Send Routing Information"
: MAP "Provide Roaming Number (MSRN)"
4
: (MAP) VLR invia un “Mobile Subscriber Roaming Number”
5
: (MAP) Il numero MSRN viene ribaltato a MSC per chiamare MSC remoto
slide originale : Giuliano Paris (TILS)
16
Reti e numerazione – problematiche di interconnessione
• La numerazione E164
• Problematiche di interconnessione tra reti TDM di Operatori
diversi
– Regolazione delle relazioni tra Operatori (Stato)
http://www.agcom.it/
17
La rete TDM di TI ... e il Piano di Numerazione Nazionale (E.164)
Distretto 011
Distretto 06
Un esempio
Area locale 3
distretto 1
Chiamata “urbana”
0115656565
Area locale 1
distretto 1
Chiamata “interdistrettuale”
0636881
Chiamata “distrettuale”
0119234567
Area locale 1
distretto 2
Chiamata a mobile
335 8877666
Chiamata internazionale
00 1 212 15151515
Area locale 2
distretto 1
Rete internaz.
Rete mobile
696
696Aree
AreeLocali
Locali
232
232Distretti
DistrettiTelefonici
Telefonici
18
Struttura del Piano di Numerazione Nazionale
Delibera dell’Autorità n. 6/00/CIR - art. 2 (G.U. luglio 2000), e succ. integrazioni (e.g., 9/03/CIR, 11/06/CIR)
DECADE
00
11
22
33
44
55
66
77
88
99
UTILIZZO
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
servizigeografici
geografici
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
servizispeciali
specialinazionali
nazionali(es.
(es.113,
113,1240,
1240,187
187
(TI),
155
(WIND),
133
(H3G),
199
(TIM),
...)
(TI), 155 (WIND), 133 (H3G), 199 (TIM), ...)
Riservato
Riservatoper
peresigenze
esigenzefuture
future
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
servizidi
dicomunicazioni
comunicazionimobili
mobilieepersonali
personali
(es.
(es.335
335...,
...,348
348...,
...,))
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
serviziinterni
internidi
direte
rete(p.es,
(p.es,per
perTI:
TI:400
400Call
Call
return,
return,4888
4888Pay
Payfor
forme,
me,....)
....)
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
servizidi
dicomunicazione
comunicazioneelettronica
elettronicanomadici
nomadici
((offerti,
tipicamente,
con
tecniche
VoIP
delibera
N.
11/06/CIR,
marzo
2006
)
offerti, tipicamente, con tecniche VoIP - delibera N. 11/06/CIR, marzo 2006)
Riservato
Riservatoper
peresigenze
esigenzefuture
future
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
serviziInternet
Internetdial
dialup
up(70X
(70X...=
...=ISP)
ISP)
Numerazione
Numerazioneper
perservizi
servizinon
nongeografici
geograficiaatariffazione
tariffazionespeciale
speciale
(800
....
numero
verde)
(800 .... numero verde)
Riservato
Riservatoper
peresigenze
esigenzefuture
future
19
L’interconnessione in TDM di TI con gli altri operatori
Interconnessione
Interconnessioneaalivello
livellodi
ditransito
transito
CT
CT
CT
CT
CT
CT
Interconnessione
Interconnessioneaalivello
livellodi
diSGU
SGU
SGU
SGU
SGU
SGU
Permutatore
Unbundling
Unbundlingrete
reted’accesso
d’accesso
20
Ma come è fatta fisicamente una
centrale TDM ?
Le centrali digitali a
commutazione di circuito
21
La centrale di commutazione tradizionale TDM
Sala trasmissioni
•Autocommutatori
SGU/SGT
•Apparati “speciali”
Uffici e
terminali di
operatore
•Batterie
•Stazione di energia e condizionamento
•Permutatore
•Sala muffole
22
Verso la centrale - Schematizzazione della “rete di distribuzione in rame”
Centrale (SGU)
Abitazione
del cliente Borchia
Autocommutatore
Verticale
Armadio
Permutatore
Altri sistemi
Riparti-linea
~40.000 coppie
di linea
(400/600 coppie) Sfioccamento
Giunto
Chiusino
Rilevazione
Pressurizzazione Orizzontale
Sala AF
Ripartitore
muffole
Rete
secondaria
(cavi bassa capacità)
Cunicolo
Inserzione
Pozzetto/
Pressurizzazione
Cameretta
Polifora
Sala compressori
d’armadio
Distributore
(pressurizzazione)
(10 coppie)
Rete primaria Rete primaria
Sala muffole
(cavi bassa (cavi alta capacità)
capacità)
23
Sala Muffole e Permutatore
Verticale
••Attestazione
Attestazionecavi
cavidi
di
distribuzione
distribuzionedagli
dagliarmadi
armadi
riparti-linea
riparti-linea(rete
(reteprimaria)
primaria)
••Pressurizzazione
Pressurizzazionedei
deicavi
cavi(ad
(ad
aria
ariacompressa)
compressa)
••11cavo
cavoda
da2400
2400coppie
coppie
66cavi
cavida
da400
400coppie
coppie
2
••Superficie
Superficie180
180m
m2
•200
•200colonne
colonneda
dasala
salamuffole
muffole
•Colonne
•Colonneverticali
verticalida
da400
400
coppie
coppieciascuno
ciascuno
•Tecnica
•Tecnicatradizionale
tradizionale
•Tecnica
Quick
•Tecnica Quick
•Occupazione
•Occupazionetotale
totale
2
superficie
superficie180
180m
m2
permuta
Orizzontale
100 coppie
96 porte
ai moduli
•40.000
•40.000numeri
numeri
•Colonne
•Colonneda
da10
10livelli
livelli orizzontali
orizzontali
•Tecnica
•Tecnicatradiz.
tradiz.400
400porte
porteper
percolonna
colonna
•Tecnica
Quick
800
porte
per
colonna
•Tecnica Quick 800 porte per colonna
NB: i numeri riportati qui si riferiscono ad uno SGU di dimensione medio / grande, quale quello di via Vanchiglia a Torino.
24
Sala Trasmissioni
-
Esempi di Anelli SDH in Piemonte
••Apparati
ApparatiPDH
PDH(livelli
(livellidi
di
gerarchia:
gerarchia:2,2,34,
34,140
140
Mbit/s
Mbit/ssu
suinterfaccia
interfaccia
elettrica,
elettrica,565
565Mbit/s
Mbit/see2.5
2.5
Gbit/s
Gbit/ssu
sufibra
fibraottica)
ottica)
TO VANCHIGLIA
NOVARA S.PAOLO
TO LEUMANN
Anelli 2°livello
TO LANCIA
ALESSANDRIA
TO ISONZO
••Apparati
ApparatiSDH
SDH(622
(622
Mbit/s
Mbit/see2.5
2.5Gbit/s
Gbit/ssu
su
fibra
fibraottica)
ottica)
S.VINCENT
IVREA
AOSTA
TO SETTIMO
TO STAMPALIA
••Ripartitore
Ripartitore“alta
“alta
frequenza”
frequenza”(circuiti
(circuitiE1
E1
da
da SGU,
SGU,SGT,
SGT,MPX,
MPX,
PRA,
PRA,CDN,
CDN,V5.x,
V5.x,....)
....)
Anelli 1°livello
TO BORGO PO
TO ISONZO
TO VANCHIGLIA
TO S.RITA
TO S.PAOLO
TO STADIO
2
••Superficie
Superficie100
100m
m2
(centrali
(centraliTDM)
TDM)
TO LINGOTTO
TO NICHELINO
NB: i numeri riportati qui si riferiscono ad uno SGU di
dimensione medio / grande, quale quello di Via
Vanchiglia, a Torino.
25
Sala Batterie
-
B1
B2
+
••24
24batterie
batteriestazionarie
stazionarieal
alPb
Pb
capacità
capacità5.500
5.500Ah
Ahper
pergruppo
gruppo
••Alimentazione
Alimentazione-48
-48VV
••N.
N.33gruppi
gruppidi
dibatterie
batterie(SGT,
(SGT,
SGU1,
SGU1,SGU2
SGU2++Trasmissioni)
Trasmissioni)
••Tempo
Tempodi
difunzionamento
funzionamentoin
in
assenza
assenzadi
direte
retedi
dialmeno
almeno18
18ore
ore
••Corrente
Correntenominale
nominaleerogata
erogatada
daun
un
singolo
singologruppo
gruppodi
dibatterie:
batterie: 1500
1500AA
(in
(inassenza
assenzadi
direte)
rete)
2
••Superficie
Superficie200
200m
m2
B3
NB: i numeri riportati qui si riferiscono ad uno SGU di dimensione medio / grande, quale quello di via Vanchiglia a Torino.
26
L’autocommutatore TDM vero e proprio
SGU
SGU -- Stadio
Stadio di
di Gruppo
Gruppo Urbano
Urbano
•• Raccoglie
Raccoglie l’utenza
l’utenza
•• Tassazione/documentazione
Tassazione/documentazione
•• Instrada
Instrada la
la chiamata
chiamata verso
verso la
la
destinazione
destinazione
•• “Vede”
“Vede” altri
altri SGU
SGU (policentrica)
(policentrica)
ee le
le CT
CT di
di transito
transito di
di sua
sua
competenza
competenza
SGT
SGT -- Stadio
Stadio di
di Gruppo
Gruppo di
di
Transito
Transito (ora
(ora “POP
“POP BBN”)
BBN”)
•• “Vede”
“Vede” gli
gli altri
altri SGT
SGT della
della rete
rete
•• Interconnesso
Interconnesso verso
verso le
le reti
reti
mobili
mobili ed
ed ii carrier
carrier di
di rete
rete fissa
fissa
•• Interconnesso
Interconnesso ai
ai gateway
gateway
internazionali
internazionali
Autocommutatore UT-100 (Italtel) in servizio a Torino Vanchiglia
27
PARTE II
Soluzioni ed Architetture di rete (fissa)
per le
NEXT GENERATION NETWOKS
(basate sul protocollo IP)
28
NGN
NGN/ /VoIP
VoIP - -ASPETTI
ASPETTI EVOLUTIVI
EVOLUTIVIDI
DIRILIEVO
RILIEVODELLA
DELLARETE
RETETELEFONICA
TELEFONICAFISSA
FISSA(TI)
(TI)
Nuovi
NuoviNodi
Nodidi
direte
retedi
ditipo
tipo“NGN”
“NGN”//Next
NextGeneration
GenerationNetwork):
Network):
••POP
POPper
per‘Replacement’
‘Replacement’SGT
SGT (
(
POP
POP“BBN”
“BBN”(Class
(Class44repl.))
repl.))––IP
IPnel
nel‘core‘
‘core‘della
dellarete
rete) )
••Accessi
AccessiBroadband
Broadband(xDSL,
(xDSL,..)..) (
(
IP
IPnella
nellarete
retedi
diaccesso
accesso) )
•• Nuovi
NuoviAccessi
Accessi“Ultra-Broadband”
“Ultra-Broadband”
•• PSTN
PSTNReplacement
Replacement/ /Emulation
Emulation
(
(
fibra
fibrain
inaccesso:
accesso: ‘NGN2
‘NGN2ultraBB’
ultraBB’) )
(
(
Nuovi
NuoviPOP
POP“CL5”
“CL5”(Class
(Class55repl.))
repl.))
Per
Perquali
qualiServizi
Servizi(vecchi
(vecchieenuovi)
nuovi)??
•Voce
•Voce(Telefonia),
(Telefonia),Videochiamata,
Videochiamata,
••Messaging,
Messaging,Presence,...
Presence,...
•TV
•TVsu
sucavo
cavo(IPTV),
(IPTV),....
Per
Perquali
qualiMercati
Mercati??
•Mass
•MassMarket,
Market,Businesss/Corporate,
Businesss/Corporate,Wholesale
Wholesale
Con
Conquali
qualiTerminali
Terminali / /Apparati
Apparatiin
insede
sededi
diutente
utente??
•I
•Iterminali
terminalivecchi
vecchi(es.,
(es.,telefono
telefono“Sirio”)
“Sirio”)possono
possonocoesistere
coesisterecoi
coiterminali
terminaliinnovativi
innovativi(nativi
(nativiIP).
IP).
29
Scenari Base VoIP
011 2731000
phone-to-phone
PSTN
PSTN
GW
IP network
GW
PC-to-phone
10.5.66.5
PC-to-PC
GW: Gateway
La Internet Telephony non può prescindere dalla enorme diffusione raggiunta delle reti telefoniche pubbliche ISDN/Mobili
( Nella figura, accanto a ciascun GW, si è evidenziata la necessità di un database per tradurre le numerazioni (E164 IP)
30
Il nuovo “BackBone” (BBN) VoIP di Telecom Italia
Cos’e` il BackBone ("BBN") di Telecom Italia (TI) ?
E` una nuova rete di transito per la telefonia, che rimpiazza i vecchi "SGT",
fatta con i nuovi nodi di tecnologia iMSS di Italtel (iMSS 4040);
i nodi iMSS 4040 pacchettizzano la voce prima di inviare i pacchetti a lunga
distanza over IP.
Per l'inoltro/ricezione dei pacchetti IP si appoggiano alla rete "back-bone
ottico a pacchetto, IP" (“OPB”)
"OPB" - Optical Packet Backbone, costituita di vari Router IP, che
utilizzano una rete di trasporto trasmissivo SDH)
E` stato il primo passo per l’introduzione del “Voice over IP” nella rete di TI
Perché il BackBone?
Perché si e’ ritenuto utile prevedere una migrazione tecnologica dal mondo TDM
al mondo a pacchetto IP.
IP: ritenuta la rete a tendere per tutti i tipi di servizi, e per riduzione costi.
Quando è entrato in servizio il BackBone?
E’ in servizio pieno dal 2004.
TI è stato probabilmente il primo operatore dominante al mondo ad
introdurre massicciamente il VoIP (iniziando nella propria rete di transito)
Per le chiamate non di lunga distanza i nodi del BBN commutano ancora in TDM.
( come pure fanno gli SGU, che restano al 100% puri switch TDM).
31
BBN: un primo passo verso le NGN (1):
… dalla vecchia architettura della rete telefonica commutata (SGU-SGT),
qui rappresentata …
ISUP
TDM
Transit Network
IP core Network
TE/SGT (OPB)
Insieme di
Aree Gateway
TE/SGT
Insieme di
Aree Gateway
LE/SGU
Nodi di commutazione (SL-SGU-SGT) tradizionali (fino al 2002):
era tutto a commutazione di circuito.
LE/SGU
SL
POTS
LE = Local Excange
TE = Transit Excahnage
SL = “Stadio di Linea”
32
.. alla introduzione del BBN in rete commutata.
ISUP
ISUP-IVS
Bearer RTP/IP
iMSS
CL4
IP core Network
( OPB )
Bearer TDM
iMSS
CL4
POP BBN
POP BBN
Insieme di Aree
Gateway
Insieme di Aree
Gateway
SGU
La commutazione resta “a circuito” sugli SGU.
SGU
Sui 24 POP BBN é sia “a circuito” che “a pacchetto”
( la figura mostra solo 2 dei 24 Nodi BBN inseriti in rete ).
iMSS CL4 = iMSS 4040
POTS
33
Cosa cambia e cosa resta uguale con il nuovo BBN ?
1.
Diminuzione delle “aree di raccolta” da 33 (==AG, 66 siti) a 12 (24 siti)
2.
24 nodi di commutazione (PoP BBN), organizzati in 12 coppie
( tipicamente: ogni nodo POP in un suo sito)
( prima coppia: PoP di Torino (Lancia) + PoP di Alessandria, ....)
Ogni coppia di PoP attesta un numero intero di “Aree Gateway”
tradizionali
(mediamente 33/12)
(si mantiene così il bilanciamento del traffico sulla coppia di POP ed
una elevata “simmetria di rete”)
Dal punto di vista esterno : non cambia nulla
34
Caratterizzazione di un "bacino BBN"
Tutti gli SGU appartenenti ad una stessa AGW devono essere attestati alla stessa
coppia di BBN
mantenimento dell’attuale ripartizione regolatoria delle AGW
ogni coppia di BBN può sottendere una o più delle AGW attuali
Ogni nodo BBN deve fare coppia con uno solo degli altri nodi BBN
Diversificazione geografica dei due nodi BBN costituenti una coppia
disaster recovery, diversificazione attestazione nodi BBN sulla rete trasmissiva
Ogni coppia di BBN deve sottendere una o più Aree Gateway intere (appartenenti alla
stessa UTR)
BBN
sede A
SGT2
SGU
SGU
AGW X
sede B
SGT1
SGT2
SGT1
BBN
UTR ZZ
AGW Y
35
Rappresentazione geografica dei bacini
BBN
23 siti
24 impianti
BBN
36
Attuale architettura fisica di OPB
4 PoP (2+2)
Principali di
"Inner Core"
BZ
18 PoP OPB
Secondari
CO
VE
BG
AL
MILANO
SV
TS
BS
PD
TO
outer
core
10 PoP OPB
Principali
VR
inner
GE
BO
core
FI
TA
RN
NA
PA
BA
MO
PI
NOLA
ROMA
CA
PG
CZ
PE
AN
CT
I "POP BBN" (24) si appoggiano su (24 dei 32 ) "POP OPB" (presenti in figura e distinti in: principali e secondari)
37
PoP OPB Principale - Architettura - Quali servizi trasporta
NAS ADSL
EDGE
GSR
CORE
PoP
PoP Inner
Inner Core
Core
GSR
CATALIST
6509
POS STM-16
RA IBS
PoP Inner Core
POS STM-16
RAS dial-up
PP RUPA
Voice GW BBN
38
PoP OPB Secondario - Architettura - Quali servizi trasporta
NAS ADSL
PoP
PoP Inner
Inner Core
Core
CORE
GSR
EDGE
POS STM-1
CATALIST
RA IBS
POS STM-1
PoP Inner Core
RAS dial-up
PP RUPA
Voice GW BBN
39
Architettura di iMSS4040 (CLASS 4 di Italtel-Cisco)
Strati funzionali del POP BBN
OMS
Esercizio
OPM
OPM
ISM
Telefonico
OPM
OPM
MG: VISM
MG: VISM
Dati
GSR
Trasporto
GSR
ADM
40
Fonia TDM, Fonia VoIP, Segnalazione SS7 (BBN di TI)
41
BBN: Concetto di giunzione / fascio virtuale
ISUP-IVS
ISUP
iMCP
ISUP
OPM
OPM
Giunzione
Giunzione
virtuale
OPM
OPM
MGCP
OPM
OPM
OPM
OPM
MG
MG
MG
MG
Fascio virtuale
ER
OMS
OMS
CR
i-PoP
IP backbone
( MPLS )
ER
CR
OMS
OMS
e-PoP
42
BBN: esempio di Call flow "ISUP IVS"
Giunzione Giunzione
interna
OPM
OPM
IAM
OPM
OPM
Giunzione
virtuale
OPM
OPM
Giunzione Giunzione
interna
MG
OPM
MG OPM
MG
MG
CRCX
CRCX ACK
Internal IAM
IAM (APP: SDP-i)
Internal IAM
CRCX
CRCX ACK
Internal APM
APM (APP: SDP-e)
Internal APM
IAM
MDCX
MDCX ACK
ACM
ANM
Internal ACM
Internal ANM
ACM
Internal ACM
ACM
Internal ANM
ANM
ANM
Nota: ISUP IVS è il nome del protocollo di controllo tra POP usato nel BBN, ecc. per VoIP (protocollo proprietario di Italtel, simile a BICC, e che trasporta il protocollo SDP
43
Architettura Funzionale iMSS4040 Virtual Switch (Italtel)
Il virtual switch è essenziamente costituito da elementi (OPM) che:
–
–
–
–
•
Ognuno dei 24 PoP costituisce un singolo ed autonomo "Virtual Switch“
–
–
•
operarano come unità distribuite di una stessa centrale;
condividono lo stesso piano di istradamento;
condividono le stesse regole per la documentazione delle chiamate;
all’interfaccia con le reti interconnesse rendono il virtual switch, nel suo
complesso, equivalente ad una unica centrale con un unico point code
con (almeno) un proprio Point Code SS7
ed un proprio elemento di gestione (OMS).
Le codifiche e i parametri utilizzati per il trasporto su rete IP sono:
–
G.711 con tempo di pacchettizzazione di 10 ms nel caso di chiamate modem/fax o ISDN
connettività numerica.
–
G.729 con tempo di pacchettizzazione di 20 ms per le altre tipologie di traffico.
–
Buffer di dejitter: 20 ms
–
Uso del VAD (Voice activity detection): No
44
Esempio di Tunnel MPLS per il trasporto del traffico voce BBN
MI-BE
MI-MA
Re2
Re1
RcsMI1_2
Re2
Re1
RcsMI2_1
RcsMI1_1
RcsMI2_2
RcsRM1_1
RcsRM2_2
RcsRM1_2
Re2
Re1
RM-SUD
RcsRM2_1
Re2
Re1
RM-INV
slide originale : Tiziano Tofoni, (TILS)
45
II PARTE
I “nuovi SGU”
(Nuove soluzioni “a larga
e larghissima banda” in accesso,
oltre la ‘semplice’ telefonia)
46
Le (nuove) reti dove anche
l’accesso è “over IP”
•
Negli ultimi anni, dopo la realizzazione del BBN “over IP” per il trasporto della sola
telefonia tradizionale, si è passati a lavorare sull’accesso.
•
I principali “strumenti abilitanti” i servizi BB (Broadband) e UBB (UltraBroadband)
agli utenti sono
– Per quanto riguarda gli accessi fissi :
•
xDSL
•
Fibra
•
Radio
– Per quanto riguarda le rete cellulari:
•
•
HSCSD, HSDPD, … , LTE (varie tecniche radio che ottimizzano il throuput in aria).
Oltre ovviamente a
– Piattaforme (e nodi) di controllo delle sessioni
– Piattaforme (e nodi) di servizio
– Piattaforme (e nodi) per la gestione del tutto.
HSCSD = High Speed Circuit Switched Data (50 kbps)
HSDPA = High Speed Downkink Packet Access (2 Mbit/s)
LTE = Long Term Evolution (10 Mbps?)
47
xDSL: Digital Subscriber Line
• I sistemi xDSL consentono la realizzazione di una connessione
numerica punto punto -su doppino (rame)- fra centrale e sede di utente
– La configurazione xDSL prevede una terminazione di rete (NT) attiva
• Molteplicità di soluzioni (bit-rate, portate (Km), simmetricità, ecc.)
– Tutti i sistemi utilizzano una sola coppia in rame (tranne HDSL)
– Alcuni sistemi xDSL (ADSL, VDSL) consentono il trasporto della
telefonia e/o dell’ISDN/BRA in banda base (compatibilità).
L’xDSL è una tecnica di trasmissione di livello fisico!
•
L’utente non acquista un sistema xDSL ma i servizi che questa tecnologia consente di veicolare
•
I sistemi xDSL posso essere in alternativa alla fibra ottica o coesistere con essa (es. FTTC)
Slide originale di fonte TILAB
48
ADSL: aspetti impiantistici
MUX ADSL (Dslam)
POTS
S
S
ATU-R
NT-ADSL
Uplink
Downlink
In figura è rappresentato il caso di POTS splitter (S) anche presso l’utente (configurazione tipica per utenza business).
ATU-C
Rete di transito
CENTRALE
In alternativa, per utenza residenziale, si inseriscono semplicemente dei filtri passa basso prima di ogni telefono.
ATU-C
ATU-R
ADSL Termination Unit - Central Office
ADSL Termination Unit – Remote
(= DSLAM - DSL Access Multiplexer)
(= IAD / Modem-Router ADSL / NT-ADSL)
S = Splitter
49
ADSL: installazioni possibili presso
l’utenza
Splittered (uso affari)
HP
ATU-T
S
Borchia con
POTS splitter
NT ADSL
Distributed Splitter (uso residenziale)
ATU-T
HP
LP
POTS
NT
ATUATU-R
Borchia
High Pass Filter
Low Pass Filter
Plain Old Telephone Services
Network Termination
ADSL Termination Unit - Remote
ATU-R
NT ADSL
HP
LP
uFiltro
ATU-R
LP
uFiltro
Il POTS Spitter, presente presso l’utenza business, inserisce un filtro passa basso (verso la derivazione dei telefoni), mentre è passa tutto verso l’ATU-R (Broadband).
Nel caso residenziale non è presente, per cui occorre inserire singoli filtri LP ( di leggermente minor pregio ) verso ciascun telefono.
50
Accesso ADSL – Inoltro dei pacchetti IP verso la rete
BRAS
ATM od IP
SGU
Voce
DATI (over
ATM od IP)
ADSL
DSLAM
(+ Dati Dial UP)
Splitter
Permutatore
Modem DSL, Voce +
opz.. splitter DATI
••Apparati
Apparatidi
di
accesso
accessoADSL
ADSL
(DSLAM)
(DSLAM)
installati
installatiaa
monte
montedell’SGU
dell’SGU
51
Spettri, livelli e capacità di alcuni sistemi su coppie simmetriche (doppini)
Bit rate
up dw
dBm/Hz
ADSL
up
POTS
ADSL
dw
SHDSL
ISDN
- 30
POTS
VDSL2
(12MHz)
ISDN
dw
HDB3
up
SHDSL
HDB3
- 40
ADSL
- 50
- 60
VDSL2
1
10
100
1.000
10.000
kHz
Le frecce a destra della figura mostrano se trattasi di modulazione DSL simmetrica o meno, e danno una idea della capacità (banda).
52
Tecnologie Digital Subscriber Line: Bit-Rate vs lunghezza di linea
Bit-rate
(Mbit/s)
VDSL2 (profilo 30 MHz) 100Mbit/s
ADSL2+ 20Mbit/s
ADSL2 12Mbit/s
ADSL 6Mbit/s
ADSL 2Mbit/s
DSL (160kbit/s)
HDSL 2cp
0.5
1
1.5
I valori di prestazioni sono puramente indicativi ( O )
2
2.5
3
3.5
4
Lunghezza linea (km)
53
Importanza del Broadband su accesso fisso (rame) e sue limitazioni in funzione
della lunghezza del doppino in diversi paesi
100
Warning:
90
xDSL <3-4-5 Km
Percentuale (%)
80
(vedere slide
segenti)
70
60
Soluzioni
alternative (ibride):
50
ITALIA
REGNO UNITO
GIAPPONE
FRANCIA
GERMANIA
U.S.A.
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
FTTC/ FTTB
14
Distanza (km)
54
Coesistenza di sistemi xDSL diversi: problematiche regolatorie per
gli Operatori (Dominanti, OLO)
Le potenzialità di dispiegamento e la coesistenza in rete di sistemi differenti
dipendono dalla natura e dalla compatibilità spettrale dei segnali
trasmessi sul cavo
1. La necessità di regole di inserimento in rete per i sistemi xDSL deriva da
problemi di compatibilità spettrale
2. Le regole di inserimento in rete devono essere condivise ed applicate da
tutti gli Operatori che utilizzano la rete in regime di Local Loop
Unbundling e Local Loop Sub Unbundling
•
Le “buone” regole di inserimento in rete si basano su:
Cavo
–
Segregazione di sistemi su coppie “lontane” o settori separati (il più possibile)
–
Rispetto delle maschere spettrali standard
–
Limitazione sul numero massimo di sistemi installabili nel settore di cavo
–
Limitazione a priori della portata dei sistemi, basata su ipotesi di rumore sufficientemente conservative ( e che
tengano conto degli scenari di penetrazione futuri)
55
Uso della fibra in accesso
•
La fibra viene prevista in accesso con varie tecnologie
– SDH, GBE, PON (oltre a PDH, HFC, oggi meno importanti, almeno, per TI)
– Per vari tipi di fibre (e connettorizzazioni)
•
Fibre monomodo, multimodo, vetro, plastica, ecc.,
•
Monodirezionali, bidirezionali, singola “lamda” / WDM, ecc.,
•
Con diversissime distanze raggiungibili
– (poche decine di metri, molte decine di Km)
– Terminate su apparati più o meno complessi
– con una fibra e una sola una interfaccia (per esempio per interconnettere in GBE un piccolo cliente),
– … ,
– con più fibre + tecnologie che dipendono dalla fibra / accesso (p. es nei grossi router) .
•
Dal punto di vista topologico, con diversi livelli di capillarità (verso l’utenza)
– FTTE, FTTC, FTTB, FTTH
– ( in alternativa od in associazione al rame ).
SDH = Synchronous Digital Hierarchy, GbE = Gigabit Ethernet, PON = Passive Optical Network (PON, EPON, GPON)
PDH = Plesiochronous Digital Hierarchy, HFC = Hybrid Fiber Coax
FTT E/C/B/H = Fiber To The Exchange / Curb/ Building / Home
56
Alternative tecnologiche all’xDSL
•
Tecnologie ancora su rame
– Architetture HFC (Hybrid Fiber Coaxial) con cable modem
•
Tecnologie ottiche
– Tecnologie punto-punto – GbE/10GbE
•
Applicazioni per MAN e LAN
•
TX/RX su fibre diverse, distanze >> 10 km
•
Tecnologia matura ed economica
– Tecnologie punto-multipunto – EPON/GPON
•
•
Alternative a xDSL in architetture FTTH
•
TX/RX su singola fibra, distanza max: 20 km
•
Tecnologia matura (o quasi)
Tecnologie radio
– Intrinsecamente punto-multipunto
•
Banda limitata (condivisa)
•
Utili per accessi in mobilità o in assenza di infrastrutture
•
WiMax (frequenze da licenziare), HyperLAN (frequenze libere oltre 5GHz)
•
Tecnologie mature ma meno efficienti delle tecnologie xDSL
57
Soluzioni ottiche punto-punto ( GBE / 10 GBE )
• GBE / 10 GBE
• Normalmente dispiegata con topologia ad anello,
• Con due fibre separate per RX e TX (>> <<)
Anello GBE
• cfr. : PON abbisognano di una sola fibra.
• Con apparati attivi lato trasmissione e ricezione,
• Trasporta trame compatibili coi formati Ethernet
• Normalmente vista come alternativa ad SDH
1 Gigabit Ethernet
10 Gigabit Ethernet
•
Protocollo CSMA/CD (oppure Full Duplex)
•
Full Duplex Only
•
Trasmissione su Fibra/Rame
•
Trasmissione solo su Fibra
•
8B/ 10B Coding
•
64B/ 66B Coding
•
Supporto distanze MAN fino a 5 km (70-100
km con soluzioni proprietarie)
•
Supporto distanze MAN fino a 40 km
compatibile con SONET OC-192 PMDs
IP Edge router (OPB)
MAN GBE
GW Int.
Switch
GBE
Metro
Feeder
Router/Terminaz. in sede di utente
Big
Internet
10-100Mb/s fino a 1Gb/s
58
Soluzioni ottiche punto-multipunto ( PON )
TDM: Time Division Multiplexing
Downstream: 1480-1500 nm
ONT
TDMA: Time Division Multiple Access
Upstream: 1260-1360 nm
A
ONT
A
ONT
B
ONT
C
C
B
A
A
A B C
A B C
OLT
A
ONT
B
B
C
OLT
B
A
B
C
C
ONT
•
C
EPON (Ethernet PON)
•
GPON (Gigabit-capable PON)
–
Specifiche: Task Force IEEE-EFM (Ethernet
in the First Mile)
–
Specifiche: gruppo FSAN-OAN (Optical
Access Network)
–
Standard: IEEE 802.3ah (2002÷2005)
–
Standard: ITU-T G.984.1÷G.984.4
(2002÷2006)
OLT = Optical Line Termination
ONT = Optical Network Termination
EPON trasportano Ethernet. GPON hanno banda maggiore, inoltre trasportano Ethernet ed altri tipi di trama (sono quindi più potenti)
xPON si usano per rilegare l’utenza, meno verso il core della rete di accesso (MAN, ecc.)
59
Esempi di scenari misti di dispiegamento in accesso (con ADSL/2+, VDSL2, FIBRA)
rame (doppino)
fibra ottica
ADSL/ADSL2+ / VDSL2
Cavo da C.O., max 2400 cp
C.O. (Central Office)
(=SGU)
ADSL/ADSL2+
< ~1000 m
VDSL
ONU
FTTEx
ADSL2/2+
FTTCab
VDSL2
OLT
ADSL/ADSL2+ / VDSL2
> ~1000 m
Wless
VDSL2
CPE
VDSL
ONU
ADSL/2+ per i clienti BB <8-10 Mbps garantiti (fino a ~1.7 km)
FTTB
VDSL2 da Exchange per clienti BB ~25 Mbps garantiti < ~750 m da C.O.
VDSL2 da Cabinet / Building (Home) per clienti BB ~25 Mbps gar. > ~750 m da C.O.
Supporto interfacce Wireless da C.O.
La scelta del tipo di architettura dipende dalla valutazione dei costi / opportunità nei diversi
contesti (p.es., tele-alimentazione: necessaria / disponibile ?)
60
Architettura Target per
FTTB ( o Curb) &
FTTCab
bassa %
adesione
servizi
UBB
AGW
AGW
FTTCab
TX
Outdoor
ONU
VDSL2
GPON
AGW
AGW
Intercettazione
entrata coppie
AGW
2:n
GPON
OLT
Colonna
montante
Secondaria
rame
Indoor
ONU
percorsi ove possibile)
Splitter ottico
Distributore
rete in rame
Punto Fibra
(diramazioni da
anelli interrati)
FTTCurb
Curb
Outdoor GPON
ONU VDSL2
alta %
adesione
servizi
UBB
AGW
FTTB
Building
Armadi Riparti Linea
Fibra (diversificazione dei
alta %
adesione
servizi
UBB
VDSL2
GPON
Centrale
(sfioccate 400/600 cp da
cavo principale)
alta
densità
abitativa
bassa
densità
abitativa
AGW
AGW
Dalla centrale escono due fibre per fidatezza. Invece gli “n” rami poi sfioccati verso utenza non sono protetti (una fibra): (2:n)
AGW = Access Gateway, ONU = Optical Network Unit, OLT = Optical Line Termination GPON = Gigabit PON, PON = Passive Optical Network, UBB = Ultra Broadband
61
Architettura Target per
FTTH
bassa %
adesione
servizi
UBB
&
FTTCab
ONT
AGW
FTTCab
TX
Outdoor
ONU
VDSL2
GPON
AGW
alta
densità
abitativa
ONT
alta %
adesione
servizi
UBB
2:n
PON
OLT
Secondaria
rame
1:n
Centrale
Indoor
alta %
adesione
servizi
UBB
Fibra (diversificazione dei
percorsi ove possibile)
Splitter ottico
Distributore
rete in rame
(FTTH )
Curb
FTTH
light””
FTTH
“light
Building
bassa
densità
abitativa
1:n
Outdoor
ONT
Punto Fibra
ONT
62
Riepilogo accessi fissi: prestazioni vs.
architetture
Central Office
Cabinet
Casa
ADSL2+
3-20 Mbps
 <1 Mbps
• Solo rame tra centrale
ed abitazione
xDSL
COPPER
MDU
Tecnologia
>2006
ADSL2+
3-20 Mbps
VDSL2
Profili
12 e 17MHz
20-50 Mbps
VDSL2
Profilo
30 MHz
50-100 Mbps
GPON
Fibra
>100 Mbps
300 - 3500 m
• Posa fibra ottica in
rete primaria
• Allestimento Street
Cabinet con elettronica
xDSL
ONU
OLT
FTTCab
VDSL2 12M
25-50 M
 6-10 M
100 - 700 m
• Posa fibra ottica anche
in rete secondaria
• Allestimento elettronica
distribuita negli edifici
OLT
FTTB
VDSL2 30M
60-120 M
 30-60 M
20 - 200 m
• Posa fibra ottica anche
in rete di edificio
• Terminazioni ottiche
presso i clienti
OLT
FTTH
100 - 1000
Mbps
63
Rete di accesso a larga banda di TI
64
Modelli di Servizio e di Connessione in IP
Come si realizza la connettività IP tra il terminale e la rete (= tra Terminale e B-RAS) ?
Occorre mettere in comunicazione il Terminale IP con un B-RAS, attraverso il DSLAM.
Vi sono diverse alternative in TI :
1.
Virtual Dial Up (con uso di PPP trasportato su AAL5/ATM)
– p.es., usabile se il terminale si connette con USB al modem xDSL.
»
2.
Ancora Virtual Dial UP con PPP (ma con trasporto di PPP su Ethernet invece che su ATM, almeno fino al
DSLAM)
– p.es., usabile se il terminale si connette già in Ethernet alla apposita presa del modem xDSL.
»
»
3.
PPP poi crea una sessione su cui viaggiano vari sottoprotocolli, oltre ai pacchetti IP del cliente
PPP: (fa come prima)
ma il terminale deve avere un Client PPPoE (ed analogamente, il BRAS, un Server PPPoE).
Con trasporto di IP direttamente su Ethernet (con ATM dove non se ne può fare a meno), e senza più PPP.
– (si salta un protocollo - che però aiutava nelle autenticazioni …)
»
Per esempio, usato per il trasporto della IPTV (per questo servizio si cerca di non usare
ATM).
Intervengono comunque (per le fasi di autenticazione/ autorizzazione e l’accounting) anche:
1.
Almeno un server Radius ( o apparati similari ), eventualmente anche Radius in cascata (Radius Proxy Server)
•
Almeno un ‘Database’ con i profili degli utenti (UD).
RADIUS
SERVER (s)
B-NAS ( o B-RAS )
TERMINALE
USER
DIRECTORY
65
Esempi (semplificati) di connessioni :
“fase 1” di una connessione VIRTUAL DIAL-UP con ATM
(fase 1 = set-up del protocollo PPP, a cura di LCP )
Modem ADSL
DSLAM
RADIUS
SERVER
B-NAS
PVC ATM
Conf
Request
SESSIONE PPP
Link Control Protocol (LCP)
OK, auth PAP,
MRU=1500
LCP
LCP
PPP
PPP
AAL5
ATM
AAL5
ATM
USB
ATM ATM
USB ADSL
ATM ATM
ADSL PHY
PHY
USER
DIRECTORY
Dopo questa prima “fase 1” in cui interviene
LCP, ne seguiranno altre 3 o 4, in cui PPP
trasporterà altri protocolli, p.es.:
→PAP (in chiaro) o CHAP (MD5)
per le autenticazioni (username e
password),
→IPCP (il terminale ottiene dal
BRAS un indirizzo IP, il DNS, ecc.)
→i pacchetti IP del cliente
→Ancora LCP per abbattere la
sessione PPP.
66
Esempi (semplificati) di connessioni :
VIRTUAL DIAL-UP: inserimento PPPoE
RADIUS
SERVER
Modem ADSL
DSLAM
B-RAS
Eth
PVC ATM
SESSIONE PPP
x
x
PPP
PPP
PPPoE
PPPoE
Eth
Eth
Eth
Eth
SNAP
SNAP
LLC
LLC
AAL5
AAL5
ATM
PHY
PHY ADSL
ATM ATM
ADSL PHY
ATM
USER
DIRECTORY
→ Ethernet viene poi ancora
tipicamente incapsulata over ATM,
dal DSLAM, e così trasportata fino
al B-RAS
PHY
67
Esempi (semplificati) di connessioni:
L’uso della tecnologia VLAN nelle reti di accesso (una modalità, tra tante, d’ uso di VLAN)
Radius, UD
PVC 8/35 (Gestione, Internet, VoIP)
VLAN (VLAN per servizio)
PVC 8/36 IPTV
Terminale /
Terminal Adapter
(TE)
IP o
PPPoE
Residential
Gateway
(RG)
IP o
PPPoE
Ethernet
Physical
Layer
BRAS
Nodo di accesso
(A)
PPPoE
VLAN
Nodo Metro
(M)
VLAN
IP o
PPPoE
Ethernet
Ethernet
Ethernet Ethernet
Ethernet
Ethernet
ATM
ATM
Physical
ADSL/2+
Layer
ADSL/2+
Physical
Layer
Connettività verso il nodo di accesso in modalità Ethernet su ATM:
•
Per i servizi di Telegestione, VoIP e Internet è
utilizzata la connettività PPPoE (1 VLAN)
•
Nodo Hub (= feeder)
(H)
Per servizio IPTV il Residential Gateway non utilizza
PPPoE, ma IPoE (1 VLAN)
Physical Physical
Layer
Layer
VLAN
Ethernet
Ethernet
Physical Physical
Layer
Layer
→ Nel nodo di accesso deve essere fatto un mapping tra
gli identificativi fisici della linea d’utente (porte del
DSLAM) e gli identificativi delle diverse VLAN
→ (per permettere poi al B-RAS di identificare /
autorizzare il cliente).
→ Con varie modalità e soluzioni: Q in Q, ecc,
68
Lo standard 802.1Q
•
Lo standard IEEE 802.1Q prevede l’inserzione di 2 byte aggiuntivi all’interno della trama MAC
Ethernet, dei quali 12 bit (VLAN ID) identificano univocamente l’appartenenza ad una
determinata VLAN
•
Il valore particolare di “Length” = 0x8100 (superiore al limite normale di 1500 bytes dei normali messaggi
Ethernet) non si deve interpretare come errore, ma identifica che trattasi di una trama VLAN.
slide originale di S. Pileri (TILS)
69
Riepilogo: soluzioni
soluzioni per accessi
accessi broadband con raccolta GBE o ATM
VC ATM
VP ATM
USB
Rete ATM
ction
e
n
n
A co
PPPo
n
nnectio
o
c
E
o
PPP
BRAS
WIFI/Etherne
t
IP/Ethern
et
PPPo
E
Rete GBE
conn
ectio
n
VC ATM
RADIUS
SERVER
VLAN
WIFI/Etherne
t
End Point di ATM (tratta ATM)
70
La “nuova” rete di accesso “OPM” di TI, in tecnologia “GbE | PON”
•
La rete OPM (Optical Packet Metro) è l’infrastruttura d'accesso/raccolta che Telecom Italia utilizza per
l’offerta di servizi MAN (Metropolitan Area Network) e anche per l’offerta IPTV (Home TV).
–
Ma esistono ancora anche altre reti in questo segmento di accesso (ATM, FR, ..)
•
E' interconnessa ad OPB (Optical Packet Backbone – una rete “nazionale” di grossi router IP).
•
E’ completamente basata su tecnologia GbE (Gigabit Ethernet) e/o PON (Passive Optical Networks)
•
Consente di realizzare LAN aziendali su aree metropolitane.
•
E’ costituita nel caso GbE da una serie di Switch di Raccolta detti “Feeder” ed altri - di transito e di
interconnessione con OPB - denominati “Metro”.
–
Tali switch sono tipicamente Multilayer switch (es., Cisco 6500 o 7600).
–
Gli switch in sede cliente sono L2 Switch (es., Cisco 3500)
OPB
Metro
OPM
DSLAM o Switch Eth. in sede Cliente
71
Riepilogo: attestazione tipica di nodi di accesso (e servizi) verso OPB, nella rete TI
Altre piattaforme
RTG=Rete Telefonica generale
ISDN=Integrated Services Digital Networ
NAS=Network Access Server
PE=Provider Edge
RA=Access Router
BB=BroadBand
GbE=Gigabit Ethernet
OPB
PoP OPB
BBN (Fonia over
IP)
BB NAS
Edge IP per
consegna Video
NAS
Nodo ATM
di transito
RTG/
ISDN
POTS/ISDN
RA/PE
MPLS
( o da PON)
Metro
Metro
OPM
ATM
Feeder
ADSL/ADSL2+
GbE
GbE
ADSL2+
DSLAM ATM
DSLAM puri IP/Eth
72
Riepilogo delle principali piattaforme di servizio (VoIP, IPTV,..) di TI
Utenza Corporate
Piattaforma
VideoCall su RTG
Piattaforma
servizi IP Centrex
Piattaforma
IPTV
Piattaforma
servizi VoIP Alice
MM & Business
Piattaforma
servizi IP PBX
OPB
PoP OPB
BBN
BB NAS
Edge IP per
consegna Video
NAS
Nodo ATM
di transito
RTG/
ISDN
RA/PE
MPLS
( o da PON)
Metro
ATM
Metro
RTG=Rete Telefonica Generale
ISDN=Integrated Services Digital Networ
NAS=Network Access Server
PE=Provider Edge
RA=Access Router
BB=BroadBand
GbE=Gigabit Ethernet
MM=Mass market
PBX= Private Branch Exchange (centralino)
Centrex = Centralino privato emulato da rete
pubblica
OPM
Feeder
73
I nuovi servizi / tecnologie / trial, in TI
• Servizi offerti da Telecom Italia /
– "Alice Mia / Alice Voice“ (“Voice over IP”, ma anche Videochiamata)
•
Con soluzioni “early-IMS”
•
In varie modalità commerciali (utenza business, residenziale, ecc.)
– “IPTV”
•
(TV via cavo, per utenza residenziale)
– “Connettività Ultrabroadband (NGN 2)”
– Verso servizi tramite piattaforma di tipo “IMS”
•
Access independence
•
Device independence
•
Enablers/services
•
QoS
•
Interoperabilità globale
74
Alice Mia – (Advanced Personal Telephony - APT) (1/2)
Servizio "ToIP" (Telephony over IP) per utenza Residenziale (Mass Market) e
Business, su accessi ADSL, mediante protocollo SIP
Soluzione di tipo overlay (“sovrapposta” alla telefonia tradizionale), quindi NON un
‘ Class 5 Replacement ’ (non si spengono ( per ora) gli SGU ):
•
Il cliente conserva l’accesso analogico alla rete telefonica (PSTN Public Switched
Telephone Network) dove continua ad essere fornito il servizio telefonico
tradizionale (PATS - Public Available Telephone Service)
•
Il cliente può acquisire fino a 5 Numeri Telefonici aggiuntivi geografici ( es. 011 ... ,
06 ...) integrati nel Piano di Numerazione Nazionale (PNN)
• PSTN Emulation
•
Il cliente riceve un’unica bolletta legata al numero telefonico “principale”, cioè
quello della linea analogica domestica, a cui fanno capo i numeri aggiuntivi
75
Alice Mia – Advanced Personal Telephony /APT) (2/2)
Ciascun Numero Aggiuntivo può venir associato - più o meno dinamicamente - ad
un telefono cordless (con "look&feel" di tipo mobile) tra quelli in dotazione.
•
Wi-Fi phone: IP Phone dotato di interfaccia 802.11x e SIP User Agent (terminale
“innovativo”)
•
DECT phone: telefono cordless dotato di interfaccia GAP (terminale “tradizionale”
TDM) - in questo caso la parte "VoIP/SIP" è fatta .."dopo".
I Numeri Aggiuntivi sono “personali” perché i terminali sono “personali” (come
per la telefonia mobile)
Prestazioni Alice Mia:
•
Chiamata base tra utenti Alice Mia (SIP) e da/verso PSTN/PLMN
•
Supplementary Telephony Service (e.g: CLIP, CLIR, CF, CR, 405, CCBS, 4*..)
•
Messaggistica tradizionale SMS – EMS – MMS
76
(Alice Mia / Alice Voice) su rete BroadBand ADSL,
con "VoIP" su telefoni SIP, connessi in Wi-Fi al modulo AGW:
impianto domestico
Rete telecom
impianto domestico
Soft Switch SIP Server
DSLAM
ADSL+POTS
ATM/SDH/IP
ADSL + POTS
ADSL + POTS
POTS
Splitter
POTS Filter
POTS Filter
ADSL
SGU
SL
AGW con
modulo Wi-Fi
Wi-Fi
Nota: i telefoni(ni) wi-fi sono user agents SIP e
inviano voce tramite pacchetti IP.
Wi-Fi
Il modulo AGW realizza funzioni di NAT/PAT
e contiene il modem ADSL (per parlare col
DSLAM).
User Agents SIP
77
APT (Alice Mia / Alice Voice) su rete BroadBand ADSL, ma con voce
tradizionale su telefoni Narrowband (NB) connessi ad un IAD con
protocollo Dect (commut. circ.) : impianto domestico
Soft Switch
Rete telecom
impianto domestico
DSLAM
ADSL+POTS
ATM/SDH/IP
ADSL + POTS
POTS
Splitter
ADSL + POTS
POTS Filter
POTS Filter
ADSL
SGU
SL
IAD con modulo DECT:
ha i/f dati,
modem ADSL,
ed è un SIP User Agent.
Nota: nel caso di AGW con modulo DECT:
• è l'AGW (Dect) a realizzare la
funzione di User Agente SIP, mentre
interlavora con i protocolli TDM DECT
dei vari telefoni(ni) collegati.
• i telefoni(ni) Dect dunque non hanno
SIP a bordo, ma sono tradizionali (TDM
a standard Dect).
• il mondo SIP / VoIP nasce nel AGW.
DECT
Eth/USB
Soluzione limitata a servizi NB (compatibili con standard DECT)
78
Architettura piattaforma Alice Mia (APT) (e BBN)
PS
AS
iMSS
4040
UDB
Class5I
iMSS 5050
MGX
OPB
V
POP OPB
MI
PS
Class5I
iMSS 5050
MGX
POP OPB
RM
V
BBN
BGW/SD
AS
iMSS
4040
GSR
GSR
BGW/SD
Centrale
TDM
Rete di Accesso
BRAS
BRAS
PSTN
SIP
ISUP
ISUP-IVS
HTTP
79
Alice Mia. Esempio di Chiamata verso un utente PSTN
(Alice utente PSTN )
(Application Servers)
Italtel
AS, PS
Segnalazione SIP (e http)
Flusso audio RTP
ISUP-IVS
ISUP
Fonia TDM/analogica
Siemens
MS
UDB
iMSS CL4
http
SIP
Server
SSW
SIP GW
PoP
BBN
iMSS CL5i
V
Session
Director
MGX
SGU
Utente B (PSTN)
Backbone IP
BRAS
DSLAM
AG
Utente A (Alice)
80
Un esempio di Triple Play, visto su una connessione ADSL “Alice” di Telecom Italia
f
Video (IPTV), Voce (VoIP), Internet
ADSL + POTS
POTS
f
ADSL
Video, Voce (VoIP), Internet
f
Linea RTG
Una ipotesi di Occupazioni di Banda (Caso di connessione ADSL a 4 Megabit)
ADSL fisico a 4832/320 Kb/s
PVC 8/36
Video : 3.250 Kb/s
Un flusso audio correlato al video : 192 Kb/s
Overhead (UDP/IP/Eth/LLC/AAL 5/ATM) : Circa 500 Kb/s
Totale di circa 4 Mb/s per un video + un audio
PVC 8/35
Fonia (due canali bidirezionali) : 2 x 64 Kb/s
Dati : best effort
nota: oggi il servizio IPTV tende a venir passato su connessioni ADSL2+ a 20 Mbit/s
rielaborazione da slide di fonte TI
81
Esempio di una possibile architettura di Servizio IPTV Triple Play
Centro Servizi
Rete di Accesso / Distribuzione
Server
VoD
TV
STB
DSLAM
Rete di Accesso
CPE
ADSL
Head End
VoIP UE (Alice)
PC
BRAS
Sedi
Sedi clienti
clienti TI
Encoder
Dorsale
IP (MPLS)
Internet
VoIP Server
VoIP Media Server
TV (HDTV)
Router
IP
STB
DSLAM
Switch
GbE
CPE
ADSL
Rete di Accesso
Content Provider
BTV/VoD
VoIP UE
Server
VoD
PC
Contribuzione
Fruizione contenuto BTV
(anche possibile navigazione Internet da STB )
Fruizione contenuto VoD
Fruizione contenuto VoIP / Accesso a Internet (in fig. , non completam. indicati i percorsi e2e x media e segn. VoIP)
rielaborazione da slide di fonte TI
82
Videocomunicazione ( ≠ IPTV)
su RTG
•Ci si parla e ci si vede (non è IPTV)
• Servizio attualmente offerto sulla rete telefonica generale (analogica !! )
– sulla quale di istaurano conessioni diap-up IP;
•
come protocollo di controllo della videochiamata si usa SIP.
– La videocall RTG è aperta all’interlavoro con servizi analoghi offerti con altre
tecniche o da altre reti (UMTS, Alice Mia, ecc.).
•
Ovviamente occorre che i codec audio-video siano compatibili sui due end
point.
su ADSL
–
La Videocall fa da qualche tempo anche parte della offerta Alice Mia (che usa
connessioni ADSL)
–
(sempre quindi con SIP)
•
- tramite connessione di 1 videotelefono su presa RJ45 del gateway di accesso residenziale.
83
Evoluzioni in corso delle soluzioni NGN di TI
• verso le NGN 2
– una soluzione per fornire "ultrabroadband" sugli accessi fissi, tramite
fibra
•
FFTC, FFB, (FTTH?)
– e con soluzioni su accessi radio (fissi e mobili), con bande maggiori
delle attuali
•
(Wi-FI, Wi-Max)
•
(UMTS con accessi radio "HS", “LTE”)
• verso IMS (IP Multimedia Subsystem)
– una soluzione convergente di rete "core", over IP, per operatori
fissi/mobili
84
Cenni agli accessi a larga banda in reti mobili
(TIM e altri operatori mobili UMTS )
85
GSM-GPRS Network Architecture
Circuit switching
GSM
VLR
MSC
BSS
HLR
GSM/
GPRS
MS
SGSN - Serving GPRS Support Node
GGSN - Gateway GPRS Support Node
A
Gs
Gr
Gc
voce
Rete IP
dati
GSM/
GPRS MS
Gb
BSS
SGSN
Gn
GGSN
Gi
GPRS
• SGSN : monitora e segue la MS nell’area geografica di sua competenza (come un MSC GSM, stesso liv. gerarchico).
• GGSN: il punto di connessione tra il dominio GPRS e le reti dati esterne (Internet, ecc.)
Slide originale di G. Paris (TILS)
86
Architettura GPRS
Packet
Data
Network
Packet
Data
Network
Default
Gateway
GGSN
GPRS
LAN
Host
Host
Analogia: Il GGSN è il punto di ingresso/uscita del traffico IP di una data rete di accesso mobile GPRS : come
analogia, si può pensare al GGSN come al ‘default gateway’ di una LAN (rispetto agli host della LAN stessa).
Slide originale di G. Paris (TILS)
87
Evoluzioni degli standard di accesso per reti mobili: dal GSM e GPRS .. all’
all’ UMTS (R99)
Rete di accesso GSM/GPRS/EDGE
Core Network
VLR
BTS
BTS
BSC
BSC
MS
MSC
MSC
Rete telefonica
GMSC
GMSC
Dominio a circuito (da GSM)
HLR
NodeBB
Node
RNC
RNC
UE
SGSN
SGSN
GGSN
GGSN
Rete IP
Dominio a Pacchetto (da GPRS)
Accesso radio
basato su
WCDMA
UTRAN (Umts Terrestrial Access Network)
slide originale di G. Paris (TILS)
88
IMS
• Un’ architettura centralizzata per servizi multimedia “carrier grade”
• Fisso - Mobile
Principali caratteristiche di IMS
•
Standard 3GPP di rete core
•
Servizi multimediali “over IP”
•
Interlavora a livello mondiale
•
Convergente fisso-mobile
–
Indipendente dalla connettività in accesso
–
Indipendente dal/dai terminali
•
Sicuro
•
Offre QoS
•
Aperto ad altre piattaforme anche non-IMS
•
A livello protocollare IMS è largamente basato sul protocollo SIP
–
Il gruppo ETSI TISPAN collabora con 3GPP soprattutto per gli aspetti d’uso di una rete ‘core’
IMS quando in accesso c’è una NGN fissa.
–
Cooperano alle specifiche anche IETF, OMA, 3GPP2
89
La piattaforma IMS (3GPP/TISPAN)
Le moderne reti NGN per rete fissa raccolgono in accesso l’utenza a larga banda e analogamente
fanno le reti cellulari di 3 generazione (GPRS / UMTS) …
A livello di rete core esiste una architettura di riferimento (IMS) che gestisce i livelli di “controllo” e
di “servizio” … per reti sia fisse che mobili !
•
IMS è dunque una architettura di rete “core”, convergente fisso-mobile
–
Definita dal 3GPP
•
•
Con 3GPP collabora TISPAN (ETSI), che cura l’accesso fisso.
–
Le specifiche 3GPP evolvono in successive Release (Rel. 5, 6,.., 9, ..).
–
Si usa dire che IMS è ( o deve essere ) “Access-Unaware”.
Con IMS molti operatori fissi pensano di poter avviare un “Class 5 Replacement”
–
“PSTN Simulation”
•
(“PSTN Simulation”, termine contrapposto a “PSTN Emulation)
–
Simulation: si vuole simulare (quasi) interamente il servizio telefonico TDM, come conosciuto in ogni
paese
» e con tutti i servizi supplementari ecc. (un esempio per tutti, in Italia, il “cambio spina”)
» la tele alimentazione (life line) potrebbe non essere data (?)
– Emulation: non necessario replicare esattamente il servizio telefonico (ci si ispira).
•
In concreto, per Telecom Italia, una graduale eliminazione degli SGU !
•
Molte sono gli aspetti che rendono questo Replacement molto più complesso del “CL4
Replacement, già portato a compimento.
90
Il sottosistema “IMS”
Service 1
Service 2
Service N
utilizzate e condivise da più servizi
telefonia
videocomunicazione
IP Multimedia
Subsystem
Controllo
multiservizio
Gestione sessioni
multimediali
Controllo delle
risorse di rete
(QoS)
Common IP Core
Access #2
Access #N
Access
Independence
Raggiungibilità
multidevice
91
ACCESS DEVICE
Access #1
TRANSPORT
other media
CONTROL
Gestione feature
interaction
SERVICE
Enablers: insieme di funzionalità
Ultima Slide, Q&A
92

SGU - the Netgroup at Politecnico di Torino

Transcript

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