Pianificazione e progetto di reti geografiche

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Pianificazione e progetto di reti geografiche

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Tecnologie su portante metallica

Università degli Studi di Udine 1 23 aprile 2010 - David Licursi

Indice

ReteRete didi accessoaccesso

Accesso fonia

Collegamenti telefonici analogici (V.21 300 b/s - … - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s)

ISDN (Integrated Services Digital Network)

xDSL (Digital Subscriber Line)

Rete in rame

Progettazione della rete in rame

Indice

Rete di accesso

AccessoAccesso foniafonia

Rete in rame

Accesso fonia

Trasmissione voce analogica

Accesso fonia

Codifica numerica del segnale vocale

Università degli Studi di Udine 5

Accesso fonia

Codifica PCM e Teorema di Shannon

Dato che il campionamento in frequenza produce repliche dello spettro del segnale, per riottenere il segnale originario è sufficiente eliminare tali componenti spettrali aggiuntive tramite un filtro passa basso

Per essere in grado di separare lo spettro del segnale dalle repliche, è necessario che il segnale sia limitato in banda e che la frequenza di campionamento fc abbia un valore maggiore del doppio della banda B del segnale

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Indice

Rete di accesso

Accesso fonia

CollegamentiCollegamenti telefonicitelefonici analogicianalogici (V(V..2121 300300 b/sb/s -- …… -- VV..3434 2828,,88 kbkb/s/s -- VV..9090 5656kb/s)kb/s)

Rete in rame

Collegamenti telefonici analogici Modem analogici

I modem consentono di adattare il segnale digitale proveniente da un'interfaccia (seriale) ad un canale trasmissivo limitato in banda sia inferiormente che superiormente.

Un canale telefonico presenta una banda passante di circa 3000 Hz (tra 300 e 3300 Hz).

Collegamenti telefonici analogici

Modem per collegamenti telefonici analogici

La modulazione consiste nel modificare lo spettro di frequenze del segnale informativo digitale (codifica di linea) e di traslazione dello spettro nel dominio delle frequenze. La codifica interessa tutti i modem in banda base e quelli in banda fonica, la modulazione interessa soltanto i modem in banda fonica.

La velocità di trasmissione si esprime in bit/s oppure in baud = simboli/s. I simboli che un modem può trasmettere sono quelli di un alfabeto predefinito e stabilito dallo standard impiegato e tipico di un determinato schema di modulazione.

Per standardizzare le caratteristiche dei modem il CCITT (ITU) ha emesso una serie di raccomandazioni che sono suddivise in due gruppi:

Serie V inerenti alla trasmissione dati su rete telefonica commutata o su linee telefoniche dedicate.

Serie X riguardanti i collegamenti dei terminali dati di utente con reti pubbliche per trasmissione dati (ad esempio reti a commutazione di pacchetto come X.25).

Principali standard per interfacce modem

V.24/V.28 V.35 V.36

Meccaniche ISO 2110 o 4902 ISO 2593 ISO 4902

Elettriche V.28 V.10 e V.11 V.10 e V.11

Funzionali V.24 V.24 V.24

Procedurali V.24, V.25 o V.25bis

X.20 X.20bis X.21 X.21bis

Meccaniche ISO 4903 ISO 2110 ISO 4903 ISO 2110

Elettriche X.26 o X.27 V.28 X.26 o X.27 V.28

Funzionali X.24 V.24 X.24 V.24

Procedurali X.20 X.20bis X.21 X.21bis

Principali standard per interfacce modem

Rac. ITU Velocità di trasmissione (bit/s) Tipo di rete Num. fili di lineaModalità di trasmissione Tipo di trasmissione Tipo e livelli di modulazione Baud Frequenza portante (Hz)

V.21 300 RC 2 Full duplex Asincrono FSK2 300 1080 chiamante

1750 chiamato

V.22 1200(600) RC 2 Full duplex Asincrono o

Sincrono

DPSK4(2) 600 1200 chiamante 2400 chiamato

V.22bis 2400(1200) RC 2 Full duplex Asincrono o

Sincrono

QAM16(DPSK4) 600 1200 chiamante 2400 chiamato

V.23 1200(600) RC 2 Half duplex Asincrono o

Sincrono

FSK2 1200(600) 1700(1500)

V.26 2400 M1020 4 Full duplex Sincrono DPSK4 1200 1800

V.26bis 2400(1200) RC 2 Half duplex Sincrono DPSK4(2) 1200 1800

V.27 4800 M1020 4 Full duplex Sincrono DPSK8 1600 1800

V.27bis 4800(2400) M1020 2,

4

Half/Full duplex DPSK8(4)

V.27ter 4800(2400) RC 2 Half duplex DPSK8(4)

V.29 9600(7200-4800) M1020 M1025 4 Full duplex Sincrono QUAM16(8-4) 2400 1700

V.32 9600 RC 2 Full duplex Sincrona QUAM32e16(4) 2400 1800

V.32bis 14400 RC 2 Full duplex Sincrona QUAM128(64) 2400

V.33 14400(12000) M1020 M1025 4 Full duplex Sincrono QUAM128(64) 2400 1800

V.34 28800 RC 2 Full duplex Sincrona

V.34bis 31200 RC 2 Full duplex Sincrona

V.34+ 33600 RC 2 Full duplex Sincrona

V.35 48 k (48.8 k) Gruppo primario da 108 kHz 4 Full duplex Sincrono / non sincrono

AM 100 kHz

V.36 72 k (56-64-72 k) Gruppo primario da 108 kHz 4 Full duplex Sincrono AM 100 kHz

V.37 144 k (96-112-128 k)Gruppo primario da 108 kHz 4 Full duplex Sincrono AM 100 kHz

Indice

Rete di accesso

Accesso fonia

ISDNISDN ((IntegratedIntegrated ServicesServices DigitalDigital Network)Network)

Rete in rame

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ISDN Storia

L'acronimo ISDN (Integrated Services Digital Network) fu adottato per la prima volta nel 1971 dal IX gruppo di studio del C.C.I.T.T. (International Telephone and Telegraph Consultative Committee), ora conosciuto come International Telecommunications Union (ITU). La ITU è una organizzazione delle Nazioni Unite (United Nations) che coordina e standardizza le telecomunicazioni internazionali.

La Raccomandazione originale per ISDN era nella CCITT Recommendation I.120 (1984) la quale descrive alcune linee guida per l'implementazione di ISDN.

Il C.C.I.T.T. stabilì due obiettivi principali:

Sviluppare un sistema che potesse portare all'utente finale dei canali digitali in ingresso ed in uscita a 64 Kbit/s. Il numero di questi canali doveva essere variabile, per potersi adattare sia al doppino in rame (e sfruttare quindi la rete telefonica esistente) sia alle fibre ottiche;

Pianificare uno standard di comunicazione che fornisse all'utente finale una serie di servizi digitali, oltre alla possibilità di usufruire di questi servizi in parallelo.

ISDN

I canali di ISDN

Canale D: Usato per trasportare informazioni di call setup, cioè di segnalazione, ed ha la capacità di 16 Kbit/s. La segnalazione è quell'insieme di procedure attraverso le quali si controlla una comunicazione. Quando si vuole effettuare una chiamata (setup di una chiamata), vuol dire che sul canale D sta passando una segnalazione di informazione per realizzare una chiamata. Il sistema di segnalazione, quindi lo standard utilizzato per la segnalazione, è descritto nel Q. 931, che è uno standard ITU di quelli ISDN che definisce la User-Network Interface per ISDN. Definisce quali sono i messaggi che il mio nodo terminale deve mandare alla rete ISDN per chiamare un altro utente. Il canale D è condiviso da tutti gli utenti dell'accesso ISDN cui è associato.

Canale E: Dedicato al trasporto dei segnali di controllo ed ha la capacità di 64 Kbit/s.

Spesso anch’esso è detto canale "D" perché viene utilizzato agli stessi fini di quest’ultimo, ma si deve fare attenzione a non confonderne la capacità.

ISDN

I canali di ISDN

Canale B: Interamente utilizzabile dall'utente per il trasporto delle informazioni ed ha una capacità di 64 kb/s. Questo perché la voce di qualità telefonica ha una ampiezza di banda di 4 kHz, che per essere campionata e ricostruita deve essere campionata ad una frequenza di 8 kHZ, cioè doppia, e poiché ogni campione è di 8 bit, è chiaro che deriva da questo la necessità di 64 kb/s (nel 1988). Oggi le tecniche di compressione della voce consentono di raggiungere delle richieste di banda molto inferiori. Lo stesso GSM viaggia sui 13Kbps e su IP si riesce ad andare anche più in basso (10Kbps).

Canali H: Aggregazioni di canali B, utilizzati dall’utente per servizi particolari. Sono implementati come:

H0 384 kb/s formato da 6 canali B;

H12 1920 kb/s formato da 30 canali B.

ISDN

Le modalità di accesso di ISDN

In Italia, secondo lo standard EURO-ISDN, l’utente può collegarsi alla centrale di rete pubblica secondo due modalità:

Accesso base (BRA - Basic Rate Access): Costituito da 2 canali B a 64 Kbit/s + 1 canale D a 16 Kbit/s, per una capacità totale di 144 Kbit/s (EURO-ISDN NET 3).

Accesso primario (PRA - Primary Rate Access): Costituito invece da 30 canali B a 64Kbit/s + 1 canale E (chiamato anch’esso D) a 64 Kbit/s , per una capacità totale di 1984 Kbit/s (EURO-ISDN NET 5). (Negli U.S.A l'accesso primario è 23B + 1D).

ISDN

Accesso base ISDN (Basic Access)

Per il collegamento tramite accesso base alla rete ISDN, il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l’utente un apparecchio (o più di uno) chiamato NT (Network Termination) il quale costituisce la terminazione di rete ISDN.

L’NT ha le seguenti caratteristiche:

Termina la connessione della rete di distribuzione verso la centrale locale ("interfaccia U") alla quale è collegato tramite una coppia di conduttori all’interno di un cavo telefonico;

Termina il lato centrale con il bus di utente "S" il quale, tramite un cavo telefonico a 2 coppie, permette il collegamento dei terminali di utente;

Utilizza l’alimentazione locale di 220 V per fornire potenza ai terminali di utente connessi sul bus S (max 8 terminali);

Utilizza la tele-alimentazione da centrale per fornire alimentazione di emergenza a un terminale designato sul "bus S".

ISDN

Accesso base ISDN (Basic Access)

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ISDN

Accesso base ISDN (Basic Access) con NT1 Plus

ISDN

Accesso base ISDN (Basic Access) multinumero

ISDN

Accesso primario ISDN (Primary Access)

Per il collegamento tramite accesso primario alla rete ISDN, il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l’utente un apparecchio (o più di uno) chiamato LT (Line Termination) il quale costituisce la terminazione di rete ISDN. Il dispositivo LT termina la linea proveniente dalla centrale di rete pubblica mediante l'interfaccia V.

L'interfaccia dall'NT verso l'utente è chimata PRI (Primary Rate Interface).

Generalmente l’utente dispone presso la propria sede di un centralino telefonico privato (ISPBX) al quale collegare l’LT in configurazione punto-punto.

Si possono richiedere al gestore del servizio pubblico anche un numero inferiore di canali anziché 30, ad esempio 15, 20 o 25 canali.

ISDN

Accesso primario ISDN (Primary Access)

ISDN

Modello di connessione ISDN secondo OSI

Nell'ottica del protocollo OSI, la gestione del canale B è a carico dell'utente per tutti i livelli dal 7 al 2, mentre il canale D viene gestito dalla rete nei livelli 1, 2 e 3.

L'utente che trasmette e riceve informazioni deve gestire completamente il flusso di dati che arriva dal canale B poiché la rete provvede solamente al trasporto di questi, mentre la segnalazione sul canale D deve rispettare le specifiche di livello 2 (stabilite dalle Q.920 [ISDNQ920]) e di livello 3 (Q.930 [ISDNQ930]), per cui l'utente interviene solamente sui livelli superiori.

Indice

Rete di accesso

Accesso fonia

xDSLxDSL ((DigitalDigital SubscriberSubscriber LineLine))

Rete in rame

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xDSL Prestazioni

xDSL

Caratteristiche comuni

Le tecnologie xDSL permettono genericamente la trasmissione digitale ad alta velocità su uno o più doppini in rame esistenti.

A seconda delle tecnologie, la distanza massima di comunicazione su doppino permette di disporre gli apparati di rete a livello di centrale (Stadio di Linea o SGU) o a livello di armadio ripartilinea, o anche a livello di edificio di utente.

La banda fruibile attraverso la tecnologia DSL è inversamente proporzionale alla distanza tra la sede d’utente e la centrale in cui è presente l’apparato di accesso, cioè alla lunghezza del doppino telefonico, e direttamente proporzionale al diametro del doppino utilizzato.

Tutte le tecnologie xDSL presentano una distanza massima, oltre la quale il servizio non può essere fornito.

Per poter realizzare un’infrastruttura di accesso a banda larga in xDSL, gli operatori devono poter accedere al doppino già posato (unbundling) e agli spazi nei siti di Telecom Italia S.p.A. per poter collocare gli apparati.

Interferenza intercanale (diafonia).

xDSL Tecnologie

XDSL Technology

ADSL Full rate ADSL Lite

"g.Lite"

HDSL, HDSL2, HDSL4

SDSL SHDSL IDSL VDSL

Data rates 192k–8 Mb/s DS 64–900 kb/s US

256k–1.5 Mb/s DS 64–400 kb/s US

1.5 Mb/s symmetric

256k–2 Mb/s symmetric

192 k–2.3 Mb/s symmetric

128k or 144kb/s symmetric

12–52 Mb/s DS 6–26 Mb/s symmetric US Loop reach mixed

gauge wire

15 kft reach at lower rates

HDSL & HDSL2—

9 kft HDSL4— 11 kft

(x2 with repeater)

16 kft @ 256kb/s, 7 kft @ 1.5Mb/s

20 kft @ 256 kb/s 9 kft @ 1.5 Mb/s

15 kft reach, Repeater for x2

reach

3 kft @ 26M/4M 1 kft @ 26 Mbs symmetric

Service types Data & POTS Shared line

Data & POTS Shared line

DS1 private line Data only Data and optional digitized

voice

Data only Data and POTS

Principle applications

Internet access, data

Data, voice trunking

Data Data, voice Data Video, Internet

access, data

Modulation DMT DMT 2B1Q HDSL

TC-PAM HDSL2&

4

2B1Q TC-PAM 2B1Q Multiple (CAP,

QAM, DMT, FMT)

Common protocols

PPP over ATM PPP over ATM DS1 Frame Relay ATM Frame Relay ATM

Standard ITU G.992.1

T1.413

ITU G.992.2 ITU G.991.1-HDSL T1.418-HDSL2

None ITU G.991.2 T1.601 T1 Trial use

standard Number of wire

pairs

One pair One pair 2 pairs: HDSL, HDSL4 1 pair: HDSL2

One pair One pair (2 pair Option Doubles the bit rate)

One pair One pair (1, 2 or 4 pairs in EFM

area)

xDSL

Sistema trasmissivo ADSL

Il sistema ADSL consente la trasmissione di informazioni digitali sui cavi in rame ad una coppia (doppino) contemporaneamente al segnale telefonico.

Il sistema consiste di una coppia di modem ADSL ai capi della linea rispettivamente presso la centrale (l’ATU-C) e presso la sede del cliente (l’ATU-R). Tale coppia di modem abilita il trasporto di tre canali informativi: un canale dati nel verso da centrale a cliente (downstream), un canale dati nel verso da cliente a centrale (upstream) ed un segnale telefonico. Le unità ATU-C sono generalmente raccolte in un cestello (il Mux ADSL), che svolge sia le funzioni di separazione tra il segnale dati ed il segnale telefonico che le funzioni di multiplazione del traffico dati.

Le velocità di trasmissione sono sbilanciate nei due versi, potendo arrivare a 8 Mbit/s downstream e circa a 1 Mbit/s upstream. Tali velocità dipendono dalla lunghezza e dalla qualità del cavo in rame nonché dalla presenza di segnali di disturbo. Nel caso medio su distanze di 2 km, si possono ottenere velocità fino a 4 Mbit/s downstream e a 640kbit/s upstream.

La separazione fra il canale telefonico ed il canale a larga banda è realizzata mediante l’utilizzo di filtri passivi (POTS splitter) presso il Mux ADSL e presso la sede del cliente.

xDSL

Architettura xDSL

xDSL

Accesso ai servizi

L’accesso ai servizi da parte del cliente avviene tramite un meccanismo di controllo della sessione d’utente realizzata con l’inserimento all’interno della catena di servizio di un Server di Accesso alla Rete denominato NAS. Il NAS costituisce il punto di flessibilità dell’architettura e consente di attuare la selezione dei servizi e trattare efficacemente le connessioni verso i clienti.

Il NAS termina le connessioni provenienti dai Clienti e le concentra in un numero minore di connessioni verso ciascun ISP/OLO. Inoltre offre supporto alla gestione dei clienti ADSL, per l’attuazione dei profili di servizio e per la realizzazione delle funzionalità di autenticazione, autorizzazione e tariffazione (AAA).

L’introduzione di questo meccanismo permette una maggiore dinamicità dell’accesso alla rete di servizio, consentendo la scelta da parte dell’utilizzatore finale dei servizi e dei profili di accesso desiderati e, da parte degli ISP/OLO, il controllo dinamico dell’accesso alle reti ed ai servizi offerti, con la possibilità di personalizzare i servizi (Rete Privata Virtuale, Intranet, Extranet, Commercio Elettronico, applicazioni Push personalizzate, ecc.) e le relative tariffazioni (a volume, a tempo, forfettarie, per transazione, per fasce orarie).

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Indice

Rete di accesso

Accesso fonia

ReteRete inin ramerame

Rete in rame Gli impianti

Centrali

Infrastrutture: edificio, stazione di energia, autocommutatore, ecc.

Ampliamenti: linee telefoniche

Rete di giunzione

Funzione: collega le Centrali tra loro

Infrastrutture: cavi a fibre ottiche, ponti radio, apparati di trasmissione

Ampliamenti: circuiti di giunzione

Rete di distribuzione

Funzione: collega le abitazioni alle Centrali

Infrastrutture: cavi in rame, cavi ottici

Rete in rame

La rete di distribuzione

Rete in rame

Punti di sezionamento

Permutatore: posto in Centrale al confine tra rete di distribuzione e autocommutatore, svolge le funzioni di terminazione, numerazione, permutazione, protezione e sezionamento delle coppie

400 coppie per montante il tipo murale

800 coppie per montante il tipo lineare

Armadio di distribuzione: elemento di elasticità che separa la rete primaria dalla rete secondaria

300 coppie a palo

1200 coppie a parete

Distributore: elemento di separazione tra la rete in cavo dedicata a gruppi di Unità Immobiliari (UI) ed i cavetti dedicati alle singole UI

50 coppie in armadietto o colonnina

10 coppie a muro o a palo

Rete in rame

Permutatore di tipo lineare

Rete in rame

Armadio di distribuzione a parete

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Rete in rame

Distributore in armadietto da interno o esterno

Rete in rame

Distributore in colonnina

Rete in rame Distributore a palo

Rete in rame I cavi

Capitolato tecnico 1031

cavi isolati carta e aria a quarte sotterranei (0,4/0,6 mm)

cavi isolati PE a quarte aerei (0,6 mm)

cavi plastici isolati polietilene a decadi sotterranei (0,4/0,6 mm)

cavi plastici isolati polivinilcloruro a decadi aerei (0,6 mm)

Rete in rame

Cavi 1000 e 1600 coppie

Indice

Rete di accesso

Accesso fonia

Rete in rame

ProgettazioneProgettazione delladella reterete inin ramerame

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Progettazione della rete in rame Gli elementi della rete in rame

Rete primaria: collega la Centrale agli armadi (rete elastica)

cavi interrati o in tubi da 400 a 2400 coppie

Armadio: consente la concentrazione delle coppie della rete secondaria (600 coppie) verso la rete primaria (400 coppie)

Rete secondaria: collega l’armadio ai distributori

cavi sotterranei da 30 a 400 coppie

cavi aerei da 10 a 200 coppie

Distributore: terminazione della rete in cavo ubicata all’interno o in prossimità degli edifici

da 10 a 50 coppie

Raccordi: cavetti da una coppia che collegano le singole unità immobiliari ai distributori

Progettazione della rete in rame Rete in rame in area urbana

Progettazione della rete in rame Rete in rame in aree periferiche

Progettazione della rete in rame Le aree di progetto

L’area di distributore è la porzione di territorio che comprende più unità immobiliari servite dallo stesso distributore

L’area di reparto elementare è la porzione di territorio che raggruppa aree di distributore adiacenti, nelle quali sono distribuite 100 coppie

L’area di armadio è la porzione di territorio che raggruppa aree di reparto elementare adiacenti in numero tale da ottimizzare la rete primaria (da due nelle aree rurali a sei nelle aree urbane)

L’area di cavo è la porzione di territorio che raggruppa aree di armadio adiacenti alimentate dallo stesso cavo

Progettazione della rete in rame Schema delle aree di progetto

Progettazione della rete in rame Distributore interno

Distributore interno

Armadietto contenente strisce per l’attestazione di cavi da 10-30-50 coppie

Cavetto di raccordo

Costituito da 2 fili di rame ø 0,6 mm isolati in PVC (bianco-rosso)

Posato in tubi sottotraccia o in apposite canaline a vista

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Progettazione della rete in rame Distributore esterno

Distributore esterno

elemento di rete posato a muro o su palo che consente l’attestazione di un cavo da 10 coppie

Cavetto di raccordo

costituito da un cavetto bipolare di rame ø 0,6 mm isolato in PVC per la posa a muro o da un cavetto autoportante bipolare in rame ø 1,0 mm isolato in PVC per la posa su palificazione

Progettazione della rete in rame Armadio di distribuzione

Permette:

la terminazione ordinata dei cavi provenienti dalla centrale e dai distributori su strisce da 100 coppie in posizioni standard

il collegamento di una coppia primaria ad una secondaria mediante cavetti da una coppia (permute)

Progettazione della rete in rame Progettazione rete secondaria

Attività preliminari

studio del territorio

aggiornamento della cartografia

rilievo ecografico e previsionale

Formazione delle aree

di distributore

di reparto elementare (100 coppie distribuite)

di armadio

Disegno della rete

percorso dei cavi

posa aerea o sotterranea (marciapiede, carreggiata)

potenzialità dei cavi

Progettazione rete secondaria: Attività preliminari

Per ogni edificio o vano scala occorre:

Rilievo unità immobiliari RILIEVO ECOGRAFICO UNITÀ LOCALI/ABITAZIONI

10/18

Valutazione del fabbisogno coppie FABBISOGNO COPPIE UNITÀ LOCALI/ABITAZIONI

15/22

Le unità locali sono: negozi, uffici, attività commerciali, alberghi ecc.

Progettazione rete secondaria: Formazione delle aree

Progettazione rete secondaria: Disegno della rete

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Progettazione della rete in rame Progettazione rete primaria

Formazione delle aree cavo

aggregando più aree di armadio adiacenti

Disegno della rete

percorso dei cavi

posa in trincea o in tubazione

potenzialità dei cavi

Progettazione rete primaria: aree cavo e disegno rete