Evoluzione della rete di accesso A.Vailati

Accesso commutato ad Internet POTS codifica AMI BW <= 56 kbit/s ISDN codifica 2B1Q BW = 64 kbit/s su canale B BW <= 128 kbit/s (multilink) SGU Rete dati NAS PRA PHY PPP IP APP SL Modem POTS/ISDN

Architettura di rete per accesso commutato ad Internet C.S. TIN C.S. ISP 1 C.S. ISP 2 C.S. ISP n RETI DATI confine (C) X X X T E L C O M I A INTERBUSINESS RETI ALTRI OPERATORI ARCIPELAGO ALTRI ISP POP TIN POP POP confine (A) PRA PRA PRA PRA X X X X X RETE PSTN/ISDN X

Architetture evolutive: accesso con NAS distribuiti PHY PPP IP APP SL Internet UDP RADIUS NAS CDN Rete Dati Rete IP Modem ISP DB DNS POTS ISDN SGU SSP SCP PIS (167……) SNBE (CBC, CSBS) CCC(DEST1) NBE (DEST1, Busy) CCC(DEST2) Timeout (15 sec.) ADOB

Architetture evolutive : accesso con PRA remotizzati PHY PPP IP APP Internet SL Rete IP Modem PRA UDP RADIUS ISP DB DNS NAS Rete Trasmissiva POTS ISDN SGU SSP SCP

Nuove tecniche di trasmissione su coppie simmetriche in rame xDSL A.Vailati

Cosa sono i sistemi xDSL I sistemi xDSL (x-Digital Subscriber Line) consentono la realizzazione di connettività numeriche su doppino fra centrale e sede di utente Molteplicità di soluzioni (bit-rate, modulazioni, ecc.) Tutti i sistemi utilizzano una sola coppia (tranne HDSL) Molti sistemi consentono il trasporto della telefonia in banda base (ad es. ADSL, VDSL)

xDSL I sistemi xDSL consentono di realizzare la connettività numerica sulle coppie simmetriche in rame della rete di accesso I sistemi sono caratterizzati da una moltiplicità di soluzioni che differiscono: capacità di trasporto modalità simmetrica/assimetrica tecnica di modulazione 2B1Q CAP DMT Numero dei doppini trasporto anche di servizio POTS trasporto anche di servizi BRA ISDN

Banda Utente Rete Upstream Downstream Simmetrica : stessa velocità nei due sensi Assimetrica: velocità Up bassa ,Down alta Banda

I sistemi xDSL DSL Digital Subscriber Line (160kbit/s simmetrici su 1cp, codifica 2B1Q) IDSL ISDN DSL (128kbit/s simmetrici su 1cp, codifica 2B1Q) HDSL High bit-rate DSL (2Mbit/s su 2 cp, codifica 2B1Q) SDSL Symmetric DSL (fino a 2Mbit/s su 1 cp + POTS, codifica CAP e 2B1Q) ADSL Asymmetric DSL (fino a 8Mbit/s down, 1Mbit/s up + POTS su 1 cp, codifica CAP e DMT) RADSL Rate Adaptive DSL (bit-rate adattabile in direzione down e up + POTS su 1cp, codifica CAP e DMT) VDSL Very high bit-rate DSL (52, 26 o 13Mbit/s down, 2Mbit/s up + POTS (o ISDN) su 1 cp, codifica CAP e DMT)

Configurazione di rete MuxADSL Nodo SP1 ATU-R ATU-R Rete di accesso ATU-R Nodo SP2 ATU-R Il servizio di connettività ATM può prevedere: Virtual Channel/Virtual Path da NT ADSL a Service Provider Best effort (UBR) o a banda e qualità garantita (CBR) concentrazione del traffico degli utenti ADSL su un’unica interfaccia eventuale funzione di permutazione per offerta MULTI Service Provider

Accesso HDSL Caratteristiche: Applicazioni: codifica 2B1Q, CAP supera i limiti dello HDB3 (rigenerazione, assenza di canale di servizio per la gestione del livello fisico) idoneo su coppie con derivazioni evita rigeneratori fino a 2-4 km porta a BW<=2 Mbit/s richiede 2 coppie simmetriche in rame Funzione DCE-3 HDSL NTU Organi comuni LTU (a) REG (b) (d) (c) Applicazioni: collegamenti fra sede del cliente e centrale (per raccolta di centralini o di canali per trasmissione dati a N*64kbps collegamenti fra sedi di centrali (compatibilmente con le distanze permesse dal sistema)

Accesso ADSL: caratteristiche impiega una singola coppia simmetrica in rame velocità/prestazioni dipendenti dalle caratteristiche della coppia, principalmente da: caratteristiche della linea (lunghezza, presenza o meno di derivazioni) diafonia tecniche di modulazione utilizzate: DMT (Discrete Multi-Tone) CAP (Carrierless AM/PM) f(MHz) DOWNSTREAM UPSTREAM 0.088 1.1 0.004 0.080 POTS ISDN FLUSSI NUMERICI A LARGA BANDA Allocazione spettrale della banda separazione in banda del canale a larga banda dal canale di controllo e dal canale telefonico separazione tra canale telefonico e segnali numerici tramite POTS splitter

Accesso ADSL: Architettura e servizi SEDE DI UTENTE NT ADSL coppia simmetrica POTS splitter SITO DI CENTRALE (SL) MUX ADSL SL PSTN ISDN rete SDH nodo ATM concentrazione smistamento SITO DI CENTRALE (SGU/SL) Servizi supportati: trasporto dati su IP e/o ATM per residenziale e business servizi IP (on-line, accesso veloce a Internet, videocomunicazione, VoIP) connettività ATM secondo le classi di servizio disponibili trasmissione contemporanea dei servizi a banda stretta (POTS, ISDN) differenziabili alla clientela per qualità e disponibilità di rete

Accesso ADSL: il concetto di ‘Lite’ Non necessita il POTS splitter in sede del cliente (filtro passa-alto nel modem d’utente) installazione del modem semplice e a cura del cliente qualità del servizio dipendente dall’impianto domestico (criticità se il telefono è a monte del modem ADSL) compatibilità spettrale con i servizi esistenti (ISDN?) velocità adeguate per le esigenze dei segmenti di mercato interessati (tipicamente residenziali, SOHO) (fino a 1,5Mbit/s downstream e 512Kbit/s upstream ) portate analoghe all’ADSL tradizionale, 5 Km per velocità di cifra di 1Mbit/s downstream e 384Kbit/s uppstream collegamento cliente-rete sempre attivo (“always on”) senza la necessità del dial-up come per i modem tradizionali

ADSL Lite -vantaggi/svantaggi (I) Ridotta complessità del sistema ADSL lato cliente possibile riduzione dei costi di installazione da parte dell’operatore autoinstallazione del terminale remoto come per i tradizionali modem costo del modem ADSL comparabile a quello dei modem tradizionali potrebbe evolvere verso il “full ADSL” mediante upgrade software supporta un numero inferiore di servizi rispetto all’ADSL tradizionale non può essere offerto ad un utente ISDN, se non su doppino aggiuntivo

ADSL Lite -vantaggi/svantaggi (II) Il segnale ADSL e POTS generano mutua interferenza, riducendo qualità e prestazioni un guasto a livello di apparato può impattare sia sul POTS sia sull’ADSL prestazioni ADSL dipendenti dall’ambiente domestico a differenza dei modem tradizionali è necessario che l’operatore di rete installi adeguati apparati nella centrale locale incertezza tra confine dell’operatore e del cliente (NT di proprietà del cliente?)

Configurazione sistema ADSL :Full/true Centrale Telefonica S modem V banda fonica S PSTN 10BaseT o ATM25 STB TV ATU-C Mux di centrale STM-1 E3 NT ATU-R Centrale Sede di utente S POTS splitter ATU-C ADSL Termination Unit - Central Office ATU-R ADSL Termination Unit - Remote NT-

Configurazione sistema ADSL :splitless Centrale Telefonica S PSTN 10BaseT o ATM25 STB TV ATU-C Mux di centrale STM-1 E3 NT ATU-R modem V banda fonica Centrale Sede di utente S POTS splitter ATU-C ADSL Termination Unit - Central Office ATU-R ADSL Termination Unit - Remote NT-

Configurazione sistema Universal ADSL Lite/g.Lite PSTN ATU-C 10BaseT o ATM25 STB TV Mux di centrale BB NT ATU-R modem V banda fonica STM-1 E3 Centrale Sede di utente ATU-C ADSL Termination Unit - Central Office ATU-R ADSL Termination Unit - Remote NT-

FTTX A.Vailati

Sistema PON terminato con sistemi VDSL/ADSL U N U ODN O O xDSL xDSL L N cp NT T U : splitter TRA O N U

Blocchi funzionali PON Terminazione di Rete di Accesso (TRA-PON) terminazione ottica della PON lato centrale (OLT: Optical Line Terminal) mux/demux per i flussi trasportati sulla PON Optical Network unit (ONU) conversione ottico/elettrica del segnale formazione e controllo delle trame sia lato rete sia lato terminazione d’utente. Optical Distribution Network (ODN) rete ottica caratterizzata dall’impiego esclusivo di componenti ottici passivi (cavi e diramatori ottici) attestata lato rete alla terminazione ottica (OLT) della TRA-PON e lato utente all’ONU Network Termination (NT) terminazione attiva di rete posta in sede del cliente costituisce il punto di demarcazione tra la responsabilità del gestore di TLC e l’impianto residenziale

Caratteristiche dei sistemi PON (I) collegamenti punto-multipunto tra la TRA PON e le ONU struttura ad albero realizzata mediante uno o più stadi di diramazione installati in centrale (FTTE, o in esterno (FTTCab) elevata condivisione delle risorse elevata flessibilità (n° di ONU, migrazione di configurazione)

Caratteristiche dei sistemi PON (II) trasmissione downstream di tipo TDM fino a 622 Mbit/s trasmissione upstream fino a 155 Mbit/s con accesso condiviso TDMA segnale tra ONU e OLT condiviso tra molti clienti; a livello di ONU selezione del segnale dedicato al singolo cliente rapporto di diramazione 1:N con N = 2, 8, 16, 32. Maggiore è il grado di diramazione, minore è la distanza tra TRA PON e ONU (N=32, L=4 km; N=4, L=24 km)

Posizionamento delle ONU in rete sito di centrale sito di armadio VDSL/ADSL/HDSL FTTCab O L T ONU-Cab (BB o NB+BB) : NT building/curb VDSL/ADSL/HDSL TRA PON FTTB O L T ONU building/ curb verso reti di transito : NT FTTO sede di utente sito di centrale O L T FTTE ADSL ONU- business ONU exchange : NT

Sistema FTTCab BB STB TRA PON NT PON ONU Cab BB AR SITO DI ARMADIO SITO DI CENTRALE SEDE DI UTENTE SITO DI ARMADIO ONU Cab BB STB TRA PON splitter splitter verso SL AR VDSL verso reti di transito NT f.o. coppia simmetrica SITO DI ARMADIO

Sistema HFC è stata sperimentata e sviluppata trials coax SITO DI CENTRALE EDIFICIO DI UTENTE tap DN Amp FN f.o. LN STB b.p. SITO IN RETE DI DISTRIBUZIONE SEDE DI UTENTE è stata sperimentata e sviluppata trials problemi, costi, tempi, servizi ampio successo all’estero DOWNSTREAM 5 8 40 54 470 862 870 1.000 MHz UPSTREAM Allocazione spettrale della banda

Sistema HFC: Caratteristiche generali impiego di cavi in fibra nella parte primaria della rete di distribuzione e di cavi coassiali nella parte secondaria permette il trasporto in broadcast di segnali a larga banda verso gli utenti connessi permette la fornitura di servizi video diffusivi, sia analogici che numerici fornitura di 40 canali video analogici e 60 canali video numerici in modalità “passband”

Sistema HFC: Caratteristiche tecniche (I) Distribution Node raccolta canali e multiplazione/affasciamento modulazione a RF e multiplazione in tecnica SCM Local Node amplificazione/diramazione Fiber Node conversione O/E

Sistema HFC + Cable Data Modem Realizzato introducendo i Cable Data Modem sulla struttura HFC E’ composto da una stazione di testa (HECM) e da unità di utente (CM) Realizza la trasmissione dati bidirezionale su reti HFC in configurazione p-mp Consente la fornitura di servizi IP (on-line, accesso ad Internet, ecc.) EDIFICIO DI UTENTE tap f.o. coax Amp SITO DI CENTRALE FN STB DN CM LN HECM b.p. SITO IN RETE DI DISTRIBUZIONE SEDE DI UTENTE Router INTERNET

Altre soluzioni di accesso: Accesso Radio

Accesso Radio a Larga Banda:

Accesso Radio a Larga Banda: Punto-Multipunto Fornitura di servizi a banda stretta e a banda larga su un sistema wireless di tipo cellulare La stazione base è collegata alla rete tramite interfacce ATM Utilizzo delle frequenze da 10,5 a 42GHz Capacità dipendente dallo schema di modulazione impiegato (fino a 25Mbit/s) Distanza coperta da 1 a 15Km a seconda dello schema di modulazione, della frequenza di trasmissione, della piovosità della zona Visione diretta tra antenna della stazione radio base e quelle degli utenti

Accesso Radio a Larga Banda: LMDS Sistema radio punto-multipunto Utilizzo delle frequenze da 40.5 Ghz e 42.5Ghz Banda downstream fino a 50Mbit/s e upstream fino a a 2Mbit/s Distanza coperta da 1 a 4Km Adatto per aree urbane ad elevata densità di utenza Visione diretta tra antenna della stazione radio base e quelle degli utenti Field trail in USA, Canada, Giappone, Australia, Brasile e Venezuela. Servizio commerciale per circa 12.000 utenti a New York (servizi video) da parte di Cellular Vision

Altre soluzioni di accesso: Accesso Power Line

Accesso Power Line Tecnologia di accesso di interesse per gestori alternativi Utilizza le infrastrutture della compagnia elettrica istallate in sede del cliente Permette trasmissione dati bidirezionale fino a circa 1Mbps sulle linee elettriche Può essere utilizzata anche per fornitura di servizi vocali La capacità di 1 Mbps è condivisa fra tutti gli utenti che afferiscono alla cabina elettrica di distribuzione Prime sperimentazioni dal 1995

Accesso Power Line: Architettura L’architettura prevede: un “Communication Node” sulla rete elettrica di distribuzione a media frequenza un filtro presso la sede del cliente, a monte del contatore, per la separazione del segnale dati da quello elettrico Mainstation 72 HUB per MS ( 7200 clienti) Rete BackBone MS HUB kWh coax BaseStation  20 clienti per BS BS  200 case per BS

Accesso Power Line: Criticità e conclusioni Presenza di rumore in linea Possibile interferenza da trasmissioni AM Necessità di cablaggio verticale negli edifici con contatore collocato alla base dell’edificio stesso Non rappresenta ad oggi una soluzione alternativa concreta per la rete di accesso Costi realizzativi paragonabili a quelli dell’FTTCab ma con meno banda L’installazione del filtro a casa del cliente ed il cablaggio interno riducono notevolmente il vantaggio della presenza dal cliente della rete elettrica

LE TECNOLOGIE Transito

Reti di Transito ATM MPLS ATM Circ. Em. PNNI Rete IP Rete ATM SL SGU POP Rete IP Rete ATM Nodo ATM MPLS SL Circ. Em. SGU PNNI PSTN ATM Rete Dati

Reti di transito IP Funzionalità di QoS/CoS: introdotte nei router per il supporto di CoS Classification: consiste nella classificazione dei pacchetti al fine di dividere il traffico in livelli di priorità diversi cui vengono applicate diverse politiche di servizio Congestion Management: consiste nell’introduzione nel router di criteri di controllo degli effetti della congestione, applicati alle diverse classi; es. gestione dei pacchetti sulla base dell’ordine di arrivo o della priorità, assegnazione di una banda per classe, ecc. Congestion Avoidance: consiste nel monitoraggio del traffico al fine di individuare eventuali condizioni di congestione e nell’attuare operazioni per migliorare il throughput della rete Applicativo IP ATM SDH/TDM WDM F.O.

Le tecnologie per la rete di transito IP i problemi di velocità sembrano in parte superati dai chip (orientati verso decine di Mni di pacchetti/sec.) e dalle tecniche trasmissive (raddoppio annuo della velocità su fibra) non basta velocizzare il forwarding, occorrono politiche adeguate di traffic management, monitoring, policing WDM non offre ancora le stesse prestazioni dello SDH nei confronti della protezione, multiplazione, aggregazione trasversale alle più tradizionali architettura ‘layered’ rimangono i problemi di affidabilità, maggiore latenza, e scalabilità dei protocolli QoS Routing sovradimensionamento come risposta alla affidabilità

Le tecnologie per la rete di transito ATM Il concetto di qualità è intrinseco adatto per piattaforme multiservizio CE per il trasporto della voce FR per il trasporto dei dati (che sta avendo successo) difficoltà di adattamento servizi IP su servizi ATM IP è l’incontrastato leader sul fronte degli applicativi

Le tecnologie per la rete di transito La scelta dipende dai requisiti dell’operatore: IP su WDM per minori garanzie di QoS ma elevata efficacia nell’offerta di servizi IP (ad es. per operatori emergenti), ATM e SDH per maggiori garanzie di QoS unitamente ad esigenze di scalabilità e diffusione geografica della rete (ad es. per operatori incumbent). Questa scelta può inoltre favorire l’ammortamento di infrastrutture già sviluppate in attesa di una maggiore maturità dell’IP

PRO/CONTRO di un backbone integrato Progettazione ottimizzata Flessibilità nei confronti di una migrazione di traffico da una piattaforma ad un’altra Riduzione dei costi operativi Investmenti su una tecnologia “future-proof” Sviluppo di funzionalità di interlavoro tra il nuovo backbone e le reti legacy (voce e dati) e le reti di altri operatori problematiche legate alla migrazione, tempistiche e costi: - impatti organizzativi - coesistenza di più backbones (interlavoro tra backbones, requisiti di gestione, etc.) - crescita dei costi operativi durante la migrazione

ATM e i sistemi mobili di terza generazione x PSTN/N-ISDN ATM per l’accesso x PSTN/N-ISDN Internet ATM per il trasporto dei pacchetti x PSTN/N-ISDN Internet Tutto ATM x ATM backbone SCP IP PSTN/N-ISDN Internet LR L’uso di ATM per le comunicazioni mobili appare promettente in quanto permette: la multiplazione statistica dei flussi dati l’assegnazione della banda “on demand” la possibilità di utilizzare instradamenti alternativi in caso di guasto