Reti ISDN

RETI ISDN Acronimo di Integrated Services Digital Network (Rete Numerica Integrata nei Servizi). Sono previste due diverse modalità: narrowband (N-ISDN) broadband (B-ISDN)

ISDN Acronimo di Integrated Services Digital Network La rete è integrata: fornisce agli utenti diversi tipi di servizio utilizzando le stesse risorse di rete.

ISDN Acronimo di Integrated Services Digital Network La rete è numerica: le informazioni sono trasferite in forma numerica, indipendentemente dalla loro origine, fino al terminale d’utente.

ISDN definizione CCITT E’ una rete che evolvendo dalla IDN telefonica è in grado di offrire una completa connettività numerica da utente a utente per la fornitura di un’ampia gamma di servizi, vocali e non vocali, ai quali è possibile accedere attraverso un insieme ristretto di interfacce utente-rete normalizzate.

Aspetti chiave alla base dell’ISDN la completa connettività numerica da utente a utente la capacità di fornire una molteplicità di servizi di telecomunicazione la normalizzazione di un ristretto numero di interfacce utente-rete

Caratteristiche principali di ISDN orientata alla connessione pubblica e/o privata numerica end-to-end sincrona offre servizi a circuito e pacchetto consente la coesistenza di diversi operatori sulla stessa rete in regime di concorrenza

Origine di ISDN ISDN nasce dall’esigenza di estendere i servizi di TLC oltre la telefonia predisporre una rete uniforme e standardizzata fornire un’interfaccia utente semplice ed unificata per tutti i servizi

Evoluzione di ISDN ISDN si evolve dal 1980 al 1988 in ambito CCITT (ITU-T) standardizzata fra fine anni '70 ed inizio anni '90 offerta agli utenti a partire dalla fine anni '80

Servizi di ISDN all’utente telefono fax terminale PBX telecontrollo interconnessione LAN

Integrazione dei vari servizi Per raggiungere una completa integrazione di trattamento dei vari servizi il passo essenziale è la normalizzazione di un numero limitato di interfacce utente-rete. Lo scopo è superare la situazione offerta dalle reti dedicate in cui l’accesso a singoli servizi (o a limitati insiemi di questi) richiede interfacce diverse da rete a rete.

Struttura di trasmissione all’interfaccia utente-rete È organizzata in due tipi di flussi: Canale B - Bearer - 64 kb/s voce, dati, fax, video bassa risoluzione Canale D - Data - 16 kb/s (o 64 kb/s) segnalazione, dati, telecontrollo

nB + mD Struttura di trasmissione all’interfaccia utente-rete In linea di principio un accesso ISDN è del tipo nB + mD con n ed m arbitrari. In pratica sono ammesse solo alcune combinazioni di m ed n.

Narrowband ISDN

N-ISDN Definisce alcune interfacce utente: BRI - Basic Rate Interface 2B + D PRI - Primary Rate Interface 30B + D (EU) 23B + D (USA)

Basic Rate Interface Utilizzata per utenza domestica o piccoli uffici. Mantiene la compatibilità con pre-esistenti impianti analogici per mezzo di adattatori. Distribuzione del segnale numerico per mezzo del cosiddetto S-bus.

Primary Rate Interface Utilizzata per utenza affari. Permette di raggruppare diversi canali B in un unico canale H. Sono stati normalizzati per ora i canali : H0 - 6B - 384 kb/s H11 - 24B - 1536 kb/s H12 - 30B - 1920 kb/s Questi ultimi due rappresentano le varianti del canale H1 : H11 per il Nord America e H12 per l’Europa

Raggruppamenti funzionali Insiemi di dispositivi che eseguono una o più precise funzioni. Assimilabili alle entità del modello OSI. Identificati come: NT1, NT2 (Terminazioni di rete) TE1, TE2 (Apparecchio terminale) TA (Adattatore di terminale)

Punti di Riferimento Individuano le separazioni fra raggruppamenti funzionali. Assimilabili alle interfacce del modello OSI. Identificati come: R, S, T, U R è la delimitazione tra TE2 e TA S è la delimitazione tra TE1 e NT2 T è la delimitazione tra NT1 e NT2 U è la delimitazione tra NT1 e LT (Terminazione di linea)

Raggruppamenti Funzionali e Punti di Riferimento TE2 TE1 R TA T U S S NT2 NT1 S-bus In figura è indicata una configurazione di riferimento con cinque tipi Di gruppi funzionali e quattro tipi di punti di riferimento.

NT1 - Network Termination 1 TA T U S S NT2 NT1 S-bus

NT1 - Network Termination 1 Confine fra utente e rete Controllato dal fornitore di servizio Espleta le funzioni del livello 1 del modello OSI Esegue monitoraggio della linea trasmissiva e segnala eventuali malfunzionamenti Multipla i canali d’utente sul mezzo trasmissivo Risolve l’accesso al canale in presenza di più canali logici multiplati a pacchetto

NT2 - Network Termination 2 TA T U S S NT2 NT1 S-bus

NT2 - Network Termination 2 Dispositivo intelligente per gestione servizio o per estensione del servizio su rete privata Esempi: PBX, Bridge, Gateway, … Espleta funzioni del livello 1 e talvolta 2 e 3 dell’OSI Può includere capacità di commutazione per gestione di reti private virtuali su ISDN

TE1 - Terminal Equipment - type 1 TA T U S S NT2 NT1 S-bus

TE1 - Terminal Equipment - type 1 Terminale utente fornito di interfaccia ISDN Esempi: Telefono, Fax, Segreteria telefonica, … Più TE1 possono essere collegati allo stesso NT2 (in Italia fino ad 8 TE1) Il collegamento verso lo NT2 è fatto tramite un cavo a quattro fili (S-bus) Comprende funzioni appartenenti a tutti e sette gli strati del modello OSI

TE2 - Terminal Equipment - type 2 TA T U S S NT2 NT1 S-bus

TE2 - Terminal Equipment - type 2 Terminale utente NON fornito di interfaccia ISDN Esempi: Telefono analogico, Fax analogico, terminali con RS-232, … Il collegamento verso lo S-bus è fatto tramite un adattatore (TA) In Italia si possono collegare fino a 2 telefoni analogici ad un S-bus

TA - Terminal Adapter TE2 TE1 R TA T U S S NT2 NT1 S-bus

TA - Terminal Adapter Adatta i terminali non ISDN ai servizi ISDN Fornisce le funzioni di livello 1-2-3 OSI

Punti di Riferimento TE2 TE1 R TA T U S S NT2 NT1 S-bus

Punti di Riferimento R - Rate compatibile con raccomandazione “X” O “V” S - System compatibile con standard ISDN T - Terminal separa rete da estensione utente U - User NO standard ISDN - CONCORRENZA

Servizi di Telecomunicazione (Raccomandazioni CCITT I.112 e I.211)

Servizi di telecomunicazione: servizi portanti teleservizi

Servizio portante: un tipo di servizio di telecomunicazione che fornisce la possibilità di trasmissione di segnali tra interfacce utente - rete Esempio: circuito diretto numerico punto - punto

Teleservizio: un tipo di servizio di telecomunicazione che fornisce la completa possibilità di comunicazione tra utenti, includendo le funzioni degli apparati di utente, secondo protocolli concordati da gestori pubblici o privati Esempi: telefonia, telefax

I servizi supplementari modificano o integrano uno o più servizi di base Possono essere offerti solo in associazione a un servizio di telecomunicazione di base Esempio: avviso di chiamata

Le reti di telecomunicazione possono essere dedicate ( un unico servizio) integrate (una molteplicità di servizi) + ISDN a banda stretta (narrowband ISDN o N - ISDN) + ISDN a banda larga (broadband ISDN o B - ISDN)

Broadband ISDN

I servizi in B - ISDN: interattivi diffusivi

I servizi in B - ISDN: interattivi (+ bidirezionali) - conversazionali - messaggistica - consultazione / reperimento diffusivi (+ unidirezionali) - senza controllo di presentazione all’utente - con controllo di presentazione

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale Il flusso di informazioni può essere: bidirezionale simmetrico bidirezionale asimmetrico unidirezionale

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale Il flusso di informazioni può essere: punto - punto punto - multipunto multipunto - multipunto

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale Esempi: VIDEO e SUONO - videotelefono - videoconferenza - videosorvegliana

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale Esempi: DATI - trasferimento di file - interconnessione di calcolatori - interconnessione di LAN - controllo in tempo reale

I servizi interattivi conversazionali permettono la comunicazione con trasferimento di informazioni da estremo a estremo in tempo reale Esempi: DOCUMENTI - facsimile ad alta velocità - trasferimento di immagini ad alta risoluzione

I servizi interattivi di messaggistica permettono la comunicazione da estremo a estremo tramite apparati per la memorizzazione di informazioni

Esempi: - VIDEO E SUONO - casella postale elettronica per immagini in movimento e suono associato - DOCUMENTI - casella postale elettronica per documenti misti

I servizi interattivi di consultazione e reperimento permettono la consultazione e il reperimento di informazioni immagazzinate in centri di informazione di uso pubblico

Esempi: reperimento di immagini fisse reperimento di immagini in movimento video on demand (VOD) teledidattica telesoftware teleshopping

I servizi diffusivi senza controllo di presentazione all’utente permettono la diffusione di un flusso continuo di informazioni da una sorgente a un numero qualsiasi di ricevitori autorizzati collegati alla rete

I servizi diffusivi senza controllo di presentazione all’utente permettono la diffusione di un flusso continuo di informazioni da una sorgente a un numero qualsiasi di ricevitori autorizzati collegati alla rete Gli utenti NON POSSONO controllare l’inizio e l’ordine della presentazione delle informazioni

Esempi: - diffusione di programmi TV, pay TV, HDTV - diffusione di programmi sonori - diffusione di documenti

I servizi diffusivi con controllo di presentazione all’utente permettono la diffusione di un flusso continuo di informazioni da una sorgente a un numero qualsiasi di ricevitori autorizzati collegati alla rete

I servizi diffusivi con controllo di presentazione all’utente permettono la diffusione di un flusso continuo di informazioni da una sorgente a un numero qualsiasi di ricevitori autorizzati collegati alla rete Le informazioni sono organizzate in sequenze di entità che si ripetono ciclicamente e gli utenti POSSONO controllare l’inizio e l’ordine della presentazione delle informazioni

Esempio: televideo ad alta velocità

Per il progetto di una rete si devono definire le caratteristiche secondo le quali le informazioni vengono emesse dalle sorgenti nell’ambito di un servizio di telecomunicazione

Sorgenti : - analogiche - numeriche N.B. Durante la trasmissione i segnali vengono attenuati e si aggiunge il rumore; nel caso di segnali analogici si usano dei ripetitori che amplificano il segnale ricevuto per poi ritrasmetterlo amplificato. Il problema è che viene amplificato sia il segnale che il rumore. Nel caso di segnali digitali si usano dei rigeneratori per ricostruire l’esatta sequenza di bit prima che il segnale degradi al punto da non distinguere un bit 1 da un bit 0.

Sorgenti numeriche a velocità costante a velocità variabile

a velocità costante (CBR - continuous bit rate) Sorgenti numeriche a velocità costante (CBR - continuous bit rate) a velocità variabile (VBR - variable bit rate)

Caratterizzazione sorgenti CBR - velocità (bit/s) - durata (s)

Caratterizzazione sorgenti VBR - velocità di picco (bit/s) - durata (s) - velocità media (bit/s) (o grado di intermittenza = velocità di picco / velocità media)

durata collegamento [s] Caratteristiche di alcuni servizi 105 104 103 102 101 1 ora 1 min telemetria 101 102 103 104 105 106 107 108 hi-fi audio video video conferenza dati ad alta velocità dati a bassa facsimile voce telefonia durata collegamento [s] 1 [bit/s] 1 kbit/s 1 Mbit/s

Caratteristiche di alcuni servizi n.b. B larghezza di banda in khz SERVIZIO E[v(t)] B Voce 32 kbit/s 2 Dati interattivi 1 - 100 kbit/s 10 Trasferimento di file 1 - 10 Mbit/s 1 - 10 TV standard 20 - 30 Mbit/s 2 - 3 TV ad alta definizione 100 - 150 Mbit/s 1 - 2 Video telefonia di qualità ~ 2 Mbit/s 5

Servizi diversi richiedono alla rete prestazioni diverse Indici di qualità ritardo (valor medio, percentile, tempo reale) velocità probabilità di errore probabilità di blocco

Esempio: la telefonia ritardo massimo pari a qualche decimo di secondo - tempo reale velocità 64 kbit/s (o meno) probabilità di errore non superiore a qualche % probabilità di blocco bassa

Esempio: la posta elettronica ritardo massimo fino a diversi minuti velocità bassa probabilità di errore trascurabile probabilità di blocco trascurabile

Esempio: il video su richiesta ritardo massimo fino a qualche secondo - tempo reale velocità di decine di Mbit/s probabilità di errore non superiore a qualche % probabilità di blocco molto bassa

Caratteristiche di alcuni servizi (kilo stream) TIPO DI VELOCITA’ CONTROLLO RITARDO DISPONIBILITA’ CONTINUITA’ SERVIZIO DI TX DI ERRORE LIMITE VOCE FAX IMMAGINI VIDEO consegna continua per voce e video nessuno da 9.6 a 64 kbit/s < 100 ms blocco possibile FEC discontinua per il fax

Caratteristiche di alcuni servizi (kilo burst) TIPO DI VELOCITA’ CONTROLLO RITARDO DISPONIBILITA’ CONTINUITA’ SERVIZIO DI TX DI ERRORE LIMITE ELAB. TESTI DATI INTERATT. CONTROL. senza blocco da 1.2 a 64 kbit/s qualche s ARQ consegna discontinua possibili ritardi

Caratteristiche di alcuni servizi (mega stream) TIPO DI VELOCITA’ CONTROLLO RITARDO DISPONIBILITA’ CONTINUITA’ SERVIZIO DI TX DI ERRORE LIMITE VIDEO COMPR. IMMAGINI AD ALTA RISOLUZ. consegna continua < 100 ms blocco da 2 a 8 Mbit/s possibile FEC blocco per ritardo 1 - 2 s discontinua

Caratteristiche di alcuni servizi (mega burst) TIPO DI VELOCITA’ CONTROLLO RITARDO DISPONIBILITA’ CONTINUITA’ SERVIZIO DI TX DI ERRORE LIMITE ACCESSO DATA BASE FILE TRASF. senza blocco possibile FEC o ARQ da 0,2 a 2 Mbit/s consegna discontinua alcuni s possibili ritardi

Caratteristiche di alcuni servizi (giga stream) TIPO DI VELOCITA’ CONTROLLO RITARDO DISPONIBILITA’ CONTINUITA’ SERVIZIO DI TX DI ERRORE LIMITE VIDEO AD ALTA RISOLUZ. > 140 Mbit/s possibile FEC consegna continua < 100 ms blocco

Risorse di rete risorse di trasferimento risorse di elaborazione

Risorse di rete risorse di trasferimento nei nodi e nei canali risorse di elaborazione

Risorse di rete risorse di trasferimento nei nodi e nei canali risorse di elaborazione nei nodi

Le risorse di trasferimento sono usate per trasferire informazioni da un punto a uno o più altri punti della rete

Le risorse di elaborazione sono usate per trattamento di chiamata controllo del trasferimento di informazioni gestione della rete

Le risorse di rete possono essere indivise condivise

Le risorse di rete possono essere indivise assegnate in modo permanente a una attività condivise

Le risorse di rete possono essere indivise assegnate in modo permanente a una attività condivise utilizzabili da più attività (in tempi distinti)

Esempio di risorse di rete indivise nella rete telefonica doppino d’utente attacco d’utente

Esempio di risorse di rete condivise nella rete telefonica linee di giunzione processori per il trattamento di chiamata

La disponibilità di risorse nella rete e le tecniche di allocazione delle risorse alle attività determinano la qualità del servizio fornito all’utente

La disponibilità di risorse nella rete e le tecniche di allocazione delle risorse alle attività determinano la qualità del servizio fornito all’utente

L’analisi e il progetto di una rete di telecomunicazione si basano su modelli quantitativi che permettono di stimare la qualità del servizio fornito a partire da ipotesi relative alle risorse e alle attività

Problema di analisi: Date - richieste di servizio - risorse disponibili Determinare: - qualità del servizio

Problema di progetto: Date - richieste di servizio - qualità del servizio Determinare: - risorse necessarie

Servono modelli matematici per caratterizzare le richieste di servizio descrivere l’interazione tra attività e risorse calcolare la qualità del servizio

Servono modelli matematici per caratterizzare le richieste di servizio descrivere l’interazione tra attività e risorse calcolare la qualità del servizio

Servono modelli matematici per caratterizzare le richieste di servizio descrivere l’interazione tra attività e risorse calcolare la qualità del servizio

Servono modelli matematici per caratterizzare le richieste di servizio descrivere l’interazione tra attività e risorse calcolare la qualità del servizio

Traffico nelle reti di telecomunicazione La caratterizzazione delle richieste di servizio corrisponde alla definizione del traffico nella rete

La caratterizzazione delle richieste di servizio corrisponde alla definizione del traffico

La caratterizzazione delle richieste di servizio corrisponde alla definizione del traffico

= teletraffico La caratterizzazione delle richieste di servizio corrisponde alla definizione del traffico traffico di telecomunizazione = teletraffico

Modelli di traffico istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto

t X t1 t2 t3 t4 t5 t6 istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto t X t1 t2 t3 t4 t5 t6

s(t) t X t1 t2 t3 t4 t5 t6 istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto t X t1 t2 t3 t4 t5 t6 s(t) s1 s2 s3 s4 s5 s6

ti ti Si X t istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto Si X t ti ti + Si

t2 t2 + s2 t1 t1 + s1 X X X X X X t istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto t2 t2 + s2 X X X X X X t t1 t1 + s1

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t istanti di richiesta di servizio durata di ciascun servizio richiesto s2 s5 s1 s4 s6 s3 t t1 t2 t3 t4 t5 t6

t X t1 t2 t3 t4 t5 t6 Si usano modelli probabilistici - successione degli istanti di arrivo processo stocastico - tempi di servizio t X t1 t2 t3 t4 t5 t6

t1 t2 t3 t4 t5 t6 s(t) t X Si usano modelli probabilistici - successione degli istanti di arrivo processo stocastico - tempi di servizio variabili casuali t X t1 t2 t3 t4 t5 t6 s(t) s1 s2 s3 s4 s5 s6

TEORIA DEL TELETRAFFICO La disciplina matematica su cui si basano la costruzione e la soluzione di modelli per l’analisi e il progetto di una rete di telecomunicazione prende il nome di TEORIA DEL TELETRAFFICO