La rete fissa 7

Principali segmenti di rete

- Il segmento di rete di accesso - Il segmento di commutazione (e di segnalazione) - Il segmento di trasporto o delle trasmissioni

- Il sistema di gestione - La piattaforma dei servizi

Schema di principio di una rete telefonica

Autocommutatore locale

Interfaccia DTE/DCE

DTE DCE

• • •

Collegamento di segnalazione

Stadio di utente

Linee di giunzione

Autocommutatore di transito

Elaboratore di controllo

Punto di trasferimento della segnalazione

Rete di segnalazione

a canale comune

Il segmento del trasporto Il segmento di trasporto della rete fissa è un sottoinsieme del segmento di trasporto della rete di telecomunicazioni. Esso è costituito dall’ insieme - di portanti fisici ( cavi elettrici e cavi ottici), - di portanti radio, - e di apparecchiature e realizza la connessione tra i vari “network element” della rete, ed in particolare la connessione tra le centrali telefoniche di commutazione.

La rete di Telecomunicazioni oggi

Internet

PSTN/ISDN 2G/3G network

MSC

BSC RNC

LE

TE

Dslam

Rete fissa Rete radiomobile

Il segmento del trasporto

Attualmente la rete di trasporto della rete telefonica, della rete radiomobile e della rete dati hanno ampie aree in comune soprattutto a livello fisico.

Nell’ evoluzione futura è prevista un unica rete di trasporto

Transport network

Communication enablers

Multi Access Edge

Fixed access Mobile access

Service network

Tecnologie trasmissive (livello fisico)

Le reti di trasporto, impiegano comunemente tutte le principali tecnologie trasmissive: Trasmissione su portante cablata di tipo ottico (fibra ottica) Trasmissione su portante cablate di tipo elettrico (cavo in rame) Trasmissione via ponte a microonde Trasmissione via satellite

Tecnologie trasmissive (livello fisico)

La tecnologia prevalente è quella su portante cablata di tipo ottico, a causa del favorevolissimo rapporto costo/capacità. Le altre tecnologie hanno assunto col tempo il ruolo di tecnologie complementari che suppliscono o completano le capacità di connessione dove per motivi logistici o economici il cablaggio su fibra non è presente o non è possibile. Come nicchia importante rimane il collegamento via etere, soprattutto tramite i ponti radio a microonde, per la velocità e semplicità di installazione di questi ultimi in ogni condizione di territorio

Le fibre ottiche sono in grado di trasmettere flussi di capacità virtualmente illimitata (terabit/s) ma non è solo capacità che si richiede all’ odierna rete di trasporto, ma anche altre caratteristiche,che rendano efficace l’ utilizzo di tale capacità

Requisiti per l’odierna rete di trasporto

Requisiti per l’odierna rete di trasporto

• Alta capacità • Alta disponibilità ( availability) dei collegamenti(protezione (protection) 1+1 o 1:N; ripristino (restoration): reistradamento automatico dei flussi) • flessibilità : add-drop; telepermutazione • qualità: misura delle prestazioni; monitoraggio ,allarmistica • basso costo operativo • fast provisioning

Come la trasmissione diventa rete di trasporto

Per avere tutte le caratteristiche elencate in precedenza i sistemi di trasmissione devono fare rete autonomamente, governati da sistemi di gestione centralizzati capaci di teleoperare su specifici dispositivi di rete con capacità commutative (telepermutazione automatica).

I dispositivi fondamentali di rete nella rete di trasporto

I dispositivi per fare rete sono fondamentalmente due:

-Add and Drop Multiplex (ADM)

- Digital Cross Connect (DXC in italiano RED (Ripartitore Elettronico Digitale)) ADM e DXC possono essere visti come i nodi della rete di Trasporto

Add and Drop Multiplex (ADM)

L’ ADM inserisce e preleva i tributari da un flusso aggregato. Le sue due interfacce di linea, East e West, permettono di inserirlo lungo un collegamento trasmissivo.

Strutture ad anello (ring)

Digital Cross Connect(DXC, RED)

Il DXC permuta i flussi contenuti negli aggregati ad alta velocità e gli eventuali tributari attestati localmente.

I DXC/RED in rete

La rete magliata, la ridondanza della capacità installata e la telepermutazione nei nodi consentono la creazione agevole dei percorsi trasmissivi (path) ed il loro dimensionamento dinamico. Nel caso di malfunzionamenti, è possibile il ripristino della connessione attraverso un percorso alternativo

La rete di transporto:da semplici connessioni trasmissive a rete “ near

real time control “

Il PDH non è stato capace di soddisfare le crescenti esigenze della

rete di trasporto

In passato le reti trasmissive digitali realizzavano collegamenti punto-punto la cui capacità era limitata dalla banda disponibile dei portanti e dalla massima complessità degli apparati consentita dalla tecnologia. La gerarchia PDH è stato lo standard per parecchi anni per la rete di trasporto ed il mezzo trasmissivo principe il cavo coassiale. I multiplex PDH avevano principalmente funzioni statiche di aggregazione e qualsivoglia duttilità operativa era confinata nella centrale di commutazione con automatismi spesso molto limitati (permutatori manuali).

Gerarchia PDH europea

Altre gerarchie PDH

Schema di un Multiplatore PDH

Multi-Demultiplazione 2/140 Mbit/s

Svantaggi della PDH

-Scarsa capacità disponibile nella trama per scopi di esercizio e manutenzione (in pratica, gestione a livello di collegamento)

-Approccio manuale per la gestione del sistema (es. per il reinstradamento dei flussi) e la manutenzione della rete, con conseguente difficoltà di operare riconfigurazione e protezione del traffico.

-Necessità di demultiplazione completa del segnale di linea fino al livello gerarchico del tributario che si vuole estrarre (multiplazione asincrona)

Svantaggi della PDH

-Mancanza di uno standard mondiale comune , con difficoltà di interconnessione delle reti di diversi operatori.

- Sistemi di linea proprietari, con conseguenti difficoltà di creare un effettivo ambiente “multi-vendor”

l’ SDH

Per soddisfare le nuove crescenti esigenze della rete di trasporto, nel 1997 il CCITT ha completato la standardizzazione la Synchronous Digital Hierarchy (SDH). Gli americani hanno nel frattempo avevano standardizzato la SONET.

Requisiti fondamentali soddisfatti con l’ SDH

-Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi ( bit rate e tipologia (TDM, packet) - Interfacce trasmissive standard (ottiche e radio) - Protezione automatica del traffico - Funzioni evolute di esercizio e manutenzione - Capacità upgradabile a seguito dell’evolversi della tecnologia

SDH Racks

Livelli gerarchici SDH e SONET

+ La multiplazione SDH definisce quattro livelli (Racc. ITU-T G.707), tutti basati su trame di durata 125 µs • Le trame e i segnali dei vari livelli gerarchici SDH sono detti STM-N (Synchronous Transport Module di livello N) • i segnali dei vari livelli gerarchici SONET sono detti STS-N (Synchronous Transport Signal di livello N) o anche OC-N (Optical Carrier di livello N)

Livelli gerarchici SDH e SONET

la SONET è un subset dell’SDH

The highest rate commonly deployed is the OC-768 or STM-256 circuit, which operates at rate of just under 38.5 Gbit/s

Synchronous Transport Module STM-N

Ogni STM è costituito da • una capacità utile di trasporto (AUG) • una capacità di servizio relativa alle sezioni, Section OverHead (SOH), con funzioni di allineamento di trama, controllo del tasso di errore e di O&M

Rappresentazione della trama

Schema della trama SDH

La matrice è trasmessa per righe, da sinistra a destra 2430 byte (19440 bit) per trama STM-1 in 125 µs; ogni byte della trama rappresenta un canale a 64 kbit/s

Schema della trama SDH

Puntatore AU • indica dove leggere il carico pagante

Schema della trama SDH

Section Overhead è diviso in – Regenerator Section OverHead (RSOH) – Multiplexer Section OverHead (MSOH) svolge funzioni di allineamento di trama, monitoraggio delleprestazioni,trasporto di informazioni di gestione

Multiplazione sincrona SDH

- Gli schemi di multiplazione descrivono le modalità con cui ogni segnale della gerarchia PDH viene inserito (mapped ) nella trama SDH come tributario - La multiplazione sincrona in SDH è basata su regole complesse che combinano diversi "mattoncini" (strutture numeriche) via via come scatole cinesi secondo lo schema di multiplazione • le strutture numeriche sono insiemi di byte costruiti in accordo a prefissati formati, aventi dimensione fissa • le strutture numeriche possono essere inserite una dentro l'altra o interallacciate byte a byte

Schema di multiplazione ETSI

I Contenitori Virtuali

- Tra le strutture numeriche, i Virtual Container (VC) sono il mattone di base e l'elemento più innovativo rispetto al PDH • I Virtual Conteiner: sono strutture logiche, esistono solo all’interno di STM-N - Un VC è un insieme strutturato di byte nel quale è possibile inserire i bit di un tributario (es. un flusso PDH) o altre strutture numeriche

I VC sono individualmente e indipendentemente accessibili attraverso un puntatore associato ad essi (multiplazione sincrona)

Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi

-Nell’aggregato PDH sono visibili solo i tributari di ordine gerarchico immediatamente inferiore a causa del meccanismo di stuffing concatenato. -Si deve perciò multiplare/demultiplare l’aggregato fino alla velocità pari a quella del tributario da inserire o prelevare

Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi

Add-Drop di un 2 Mbit/s da un 140 Mbit/s in PDH

Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi

-

-L’onerosità di tali operazioni porta a ridurne l’occorrenza riservandole ai livelli gerarchici più alti (34, 140 Mbit/s); la rete è poco flessibile e con modesto utilizzo della capacità nominale

-L’SDH fornisce, invece, l’accesso diretto a tutti i tributari di interesse attraverso il puntatore -Ciò consente una rete più flessibile ed efficiente in quanto tutti gli apparati in rete sono in grado di eseguire operazioni di add-drop distribuite a 2, 34 e 140 Mbit/s

Interfacce ottiche standard

Per garantire la compatibilità trasversale (Multi-Vendor e Multi-Operator environment: mid-fiber meet) fra apparati di differenti costruttori sono state specificate le caratteristiche trasmissive (Racc. ITU-T G.957). Ad esempio: • lunghezza d’onda • larghezza spettrale • dispersione • riflessione • sensibilità del ricevitore (minima potenza accettabile @ BER=10-10) • saturazione del ricevitore (massima potenza accettabile @ BER=10-10)

Path reference diagram

Funzioni evolute di esercizio e manutenzione

-Nel PDH le informazioni di overhead sono molto ridotte. Sono disponibili soltanto alcuni bit di allarmistica e di controllo della qualità, non associati ai singoli tributari, ma al flusso aggregato

- Nel PDH sono state sviluppate sovrastrutture di supervisione degli allarmi e di misura della qualità (p.e. BER sulla parola di allineamento) non standard e di difficile gestione

Funzioni evolute di esercizio e manutenzione

Nell’SDH le informazioni di allarmistica, controllo della qualità e di supervisione sono molto complete e associate anche ai singoli tributari. Si dispone anche di indicativi anagrafici del percorso e delle caratteristiche di equipaggiamento del flusso per verifiche di congruenza da parte degli apparati attraversati - Tutto l’overhead è inserito nella trama SDH senza sovrastrutture

SDH: Elementi caratteristici SDH -Pro’s

-• Multiplazione di flussi di capacità diversa e con standard differenti, • Efficienti funzioni di Add-Drop e Cross-Connect (one step multiplexing) • Funzioni di supervisione evolute • Protezione automatica del traffico • Concepito per una rete trasmissiva (PDH è orientato al collegamento) • Crescita verso velocità superiori facilitata da modularità e parallelismo permesso dal sincronismo

SDH: Elementi caratteristici SDH

-Con’s

• Trasporto di 63 flussi a 2 Mbit/s, o 3 flussi a 34 Mbit/s nella trama STM-1 rispetto a rispettivamente 64 flussi a 2 Mbit/s, o 4 flussi a 34Mbit/s trasportati nella trama a 140 Mbit/s • Necessità di distribuire i cronosegnali di sincronizzazione

Ethernet over SDH

Per trasferire a piena banda un flusso Ethernet a 10 Mbit/s si usa un VC12-5v (invece di un VC3 richiesto dalla tecnologia tradizionale, che comporterebbe uno spreco di banda di oltre 30 Mbit/s) Per trasferire a piena banda un flusso Ethernet a 100 Mbit/s (detto anche Fast Ethernet) si usa un VC3-2v oppure un VC12-50v (invece di un VC4, che comporterebbe circa 40 Mbit/s di banda inutilizzata). Per trasferire a banda piena un flusso Ethernet a 1000 Mbit/s (detto anche Gigabit Ethernet) si usa un VC3-21v o più frequentemente un VC4-7v.

Higher-speed circuits are formed by successively aggregating multiples of slower circuits, their speed always being immediately apparent from their designation. For example, four STS-3 or AU4 signals can be aggregated to form a 622.08 Mbit/s signal designated OC-12 or STM-4 The highest rate commonly deployed is the OC-768 or STM-256 circuit, which operates at rate of just under 38.5 Gbit/s.] Where fiber exhaustion is a concern, multiple SONET signals can be transported over multiple wavelengths on a single fiber pair by means of wavelength-division multiplexing, including dense wavelength-division multiplexing (DWDM) and coarse wavelength-division multiplexing (CWDM). DWDM circuits are the basis for all modern submarine communications cable systems and other long-haul circuits.

SDH e OTN (Optical Transport Network)

SDH e OTN (Optical Transport Network)

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