OPM, la nuova rete metro regional di Telecom Italia

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1 PIATTAFORME OPM, la nuova rete metro regional di Telecom Italia ALBERTO CIARNIELLO MASSIMO MONACELLI GUIDO MOSSOTTO GIOVANNI PICCIANO MARIO ULLIO DARIO UNIA La necessità di infrastrutture più scalabili ed efficienti, adatte a supportare al meglio e in tempi rapidi la transizione verso il broadband fisso e mobile secondo la strategia di convergenza recentemente intrapresa da Telecom Italia, ha portato alla nascita del Progetto Optical Packet Metro (OPM). Si tratta della prima infrastruttura di livello metro-regional del Gruppo che sarà in grado di trasportare in modo unificato tutti i servizi di accesso, di scalare in capacità di banda e di offrire differenti qualità di servizio. OPM servirà ambiti a livello metropolitano e regionale a partire dalle principali aree metropolitane nazionali, estendendosi quindi verso una copertura nazionale. Questo articolo introduce e descrive lo stato dell arte delle tecnologie impiegate, l architettura target oggi definita, i passi per lo sviluppo dell infrastruttura OPM ed i principali utilizzi a breve termine. 1. Introduzione La nuova rete metro-regional di Telecom Italia è un infrastruttura convergente multi-servizio che utilizza tecnologie Ethernet allo stato dell arte, in grado di supportare i servizi di nuova generazione per i clienti residenziali, per i clienti Business, nonché servizi infrastrutturali (backhauling), quali quelli per UMTS e le sue imminenti evoluzioni High Speed. OPM nasce in particolare sia dalla necessità di ristrutturare l attuale architettura delle reti metroregional per adattarla in modo cost efficient alle esigenze dei nuovi servizi fissi broadband, sia dall individuazione, nell ambito dei progetti di integrazione tra reti fissa e mobile di Telecom Italia, dell opportunità di ottimizzare i costi infrastrutturali condividendo in tempi rapidi un unica infrastruttura di trasporto a pacchetto per servizi di rete fissa e mobile. Con OPM il principio del delayering, ovvero la riduzione al minimo del numero di livelli utilizzati in rete per il trasporto e la gestione dei servizi end-toend, viene esteso dall OPB (Optical Packet Backbone) 1 al trasporto metro-regional, con le collegate semplificazioni gestionali ed efficienze. Ad esempio i layer SDH ed dell accesso xdsl verranno gradualmente superati a favore di Ethernet e Wavelength Division Multiplexing (WDM). L unificazione della infrastruttura di accesso potrà portare, nel medio/lungo termine, alla con- (1) Per maggiori dettagli su OPB si veda l articolo del numero del Notiziario Tecnico Il backbone IP di Telecom Italia Wireline. NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

2 centrazione di tutti gli sviluppi funzionali su OPM, superando progressivamente le altre infrastrutture attualmente utilizzate, eventualmente anche ribaltando su OPM i servizi residui forniti da altre reti, con attese efficienze di investimenti e di costi di gestione. Il pieno ed efficiente sfruttamento di OPM potrà esservi con la progressiva riduzione delle esigenze di banda nativa a circuito: attualmente si stima che questo punto di arrivo si collochi attorno al 20% della banda complessiva in rete. In futuro OPM potrà abilitare sia i servizi broadband a larghissima banda, quali le evoluzioni High Definition IPTV (HD-IPTV) con accessi fino a decine di Mbit/s per cliente, sia lo sviluppo del Mobile Broadband, costituendo l elemento fondante di accesso della Next Generation Network di Telecom Italia. OPM e OPB diventano gli abilitatori per l evoluzione della rete di Telecom Italia verso la convergenza All IP tra fisso e mobile. 2. Stato dell arte delle reti metro-regional di Telecom Italia Negli ultimi cinque anni lo sviluppo e l evoluzione della rete metro-regional di Telecom Italia è stato guidato principalmente dalla massiccia diffusione dei servizi broadband basati sulle tecnologie xdsl (x Digital Subscriber Line) - ADSL, HDSL, SHDSL, SHDSL bonding - e sulle tecnologie FTTx (SDH, GbE), queste ultime utilizzate esclusivamente per la clientela business di fascia alta. Una panoramica delle differenti soluzioni architetturali e tecnologiche oggi in campo viene fornita nei paragrafi seguenti. 2.1 La rete di raccolta BRAS Backbone IP SWITCH Concentratore IMA (n x E1) Nella figura 1 è mostrata la tipica architettura di un PoP (Point of Presence) di accesso, con un focus sulla raccolta di accessi broadband in tecnologia xdsl. Gli switch vengono utilizzati anche per la raccolta di accessi broadband ad alta velocità (34 e 155 Mbit/s) con rilegamento d utente in fibra ottica e per la consegna agli OLO/ISP delle connessioni relative ai servizi xdsl Wholesale. Nei 32 principali PoP di accesso sono presenti apparati edge IP, per la fornitura di servizi IP e IP/MPLS, e, in un sottoinsieme limitato, sono presenti i nodi di transito. Uno dei principali obiettivi di efficienza architetturale relativo alla rete di accesso xdsl è quello di utilizzare il DSLAM come unico apparato di concentrazione per tutti gli accessi broadband, sia asimmetrici sia simmetrici. La disponibilità sul DSLAM di porte per la gestione di link in tecnologia SHDSL e l utilizzo di apparati/modem per la remotizzazione su DSLAM di linee HDSL/SHDSL hanno permesso di raggiungere parzialmente questo obiettivo. Gli accessi IMA nx2 Mbit/s (con n fino a 4) sono invece terminati su concentratori, dislocati in un numero di PoP largamente inferiore a quello in cui sono presenti i DSLAM. Rete di Transito Rete di trasporto metro/regional Backbone IP SHDSL /Router di Accesso Verso OLO/ISP DSLAM PoP di accesso L attuale architettura di rete metro-regional per l offerta di servizi broadband è basata sul trasporto regionale SDH/PDH e su una rete di raccolta in tecnologia (Asynchronous Transfer Mode), strutturata su due livelli: livello di accesso, costituito da DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) e concentratori ; livello di aggregazione, costituito da permutatori. SHDSL NTUs n coppie in rame ADSL BRAS DSLAM IMA LTU SHDSL LTUs Asymmetric Digital Subscriber Line Asynchronous Transfer Mode Brodband Remote Access Server Digital Subscriber Line Access Multiplexer Inverse Multiplexing Line Termination Unit Dark Fiber DSLAM NTU OLO PoP SHDSL FIGURA 1 Attuale architettura della rete di raccolta. NTU (SHDSL) NTU (ADSL) LTU (SHDSL) NTU (SHDSL) Network Termination Unit Other Licensed Operator Provider Edge Point of Presence Symmetric High bit rate Digital Subscriber Line 28 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

3 2.2 La rete di trasporto metro-regional La componente di trasporto della rete metro-regional supporta non solo l offerta dei servizi di accesso alle reti dati ma anche i tradizionali servizi TDM: leased lines (CDA/CDF, CDN e circuiti parziali) per esigenze di clientela retail e per gli OLO (Other Licensed Operator); circuiti per la rete commutata (circuiti a 2 Mbit/s tra Stadio di Linea e Stadio di Gruppo Urbano, accessi a 2 e 155 Mbit/s per interconnessione fonia, accessi ISDN PRA),.... In particolare, in figura 2 è rappresentata l attuale architettura di accesso degli operatori radiomobili che affittano circuiti a 2 Mbit/s da Telecom Italia. 2.3 Le reti MAN GbE per la clientela business Oltre alle reti di accesso xdsl, Telecom Italia ha iniziato nel 2001 lo sviluppo di reti di accesso metropolitane in tecnologia Gigabit Ethernet per l offerta di servizi di connettività metropolitana a larghissima banda (fino a 1000 Mbit/s) alla clientela business di fascia alta. Le reti MAN (Metropolitan Area Network) GbE sono attualmente dispiegate in 24 città, in cui sono presenti gli headquarter e/o le sedi principali delle maggiori aziende ed enti nazionali, sia del settore privato sia pubblico. La figura 3 mostra l architettura di una rete MAN GbE per clientela business. Livello Metro Livello Feeder Terminazione Dark Fiber IP Backbone SDH Synchronous Digital Hierarchy NodeB UMTS BTS GSM Traffico e Segnalazione BSC GGSN MGW MSC RNC SGSN FIGURA 2 Architettura di accesso della rete mobile. IP Backbone FIGURA 3 Reti di accesso metropolitane su tecnologia Gigabit Ethernet. Base Station Controller Gateway GPRS Support Node Media Gateway Mobile Switching Center Radio Network Controller Serving GPRS Support Node Router di accesso Rete di Trasporto SDH Coppie in rame Bonding La scelta di utilizzare la tecnologia Ethernet per la costruzione delle reti MAN è stata guidata da molteplici driver: flessibilità nell allocazione della banda utilizzando la stessa interfaccia sulla terminazione in sede cliente; possibilità di offrire bit-rate elevatissimi, tecnologia non connection-oriented; ampia diffusione di chipset e connettori a basso costo (per sempio, SFP); costo per Mbit/s sensibilmente più basso rispetto ad altre tecnologie di livello 2. Inizialmente le MAN consentivano l offerta di servizi broadband alle sole sedi clienti connesse con local loop in fibra ottica; dal 2004 è stata avviata la fornitura di servizi di connettività metropolitana di livello 2 o di connettività IP/MPLS anche a sedi clienti con local loop in rame, utilizzando la tecnologia bonding SHDSL su più coppie in rame (i sistemi attualmente impiegati in rete utilizzano il protocollo Multi Link PPP come tecnica di bonding). NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

4 Il bonding consiste nell impiegare per uno stesso collegamento più coppie in rame contemporaneamente in modo da realizzare un unico canale fisico ad elevata capacità. 2.4 Le nuove reti di raccolta per il Trial IPTV Nel corso del 2004 Telecom Italia doveva decidere in che modo sviluppare l infrastruttura di rete per supportare il lancio di servizi Video su IP. Si trattava di scegliere tra la più matura piattaforma su SDH (Synchronous Digital Hierarchy) e l innovativa ma più scalabile piattaforma Gigabit Ethernet su xwdm (x Wavelength Division Multiplexing). Le reti di accesso sono ottime per il supporto di servizi FR/ di livello 2, di servizi VPN IP/MPLS e di servizi Internet, sia 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 0% per clientela retail che per il mercato wholesale, ma presentano dei bottleneck relativamente all offerta di servizi Video in modalità multicast (IP Broadcast Television) e in modalità unicast (IP VoD). Tali servizi richiedono elevate quantità di banda sui flussi di uscita dai DSLAM e costringono il network provider a ricorrere a complesse procedure operative per l upgrade del flusso (da 34 a 155 Mbit/s o da 155 a 622 Mbit/s); il passaggio a velocità di flusso gerarchicamente superiori comporta significativi investimenti incrementali per lo sviluppo delle reti di trasporto metro-regional in tecnologia SDH. Sebbene la tecnologia Ethernet presenti allo stato attuale alcuni limiti in termini di scalabilità (massimo numero di identificativi di VLAN per singola MAN e massimo numero di indirizzi MAC gestibili in hardware), limitati strumenti di OA&M e di limitati meccanismi automatici di ripristino dai guasti (i tempi di ripristino dello Spanning Tree Protocol non sono predicibili), rappresenta tuttavia la via preferenziale per offrire servizi Triple Play alla clientela residenziale, se paragonata alla tecnologia. Dal punto di vista economico, il grafico normalizzato in figura 4 mostra come l investimento unitario in rete metro-regional relativo a un DSLAM IP con interfaccia Gigabit Ethernet sia pari a circa la metà di quello necessario per un DSLAM con interfaccia STM-4. Oltre al fondamentale aspetto economico, occorre rilevare che dal punto di vista tecnologico sono ormai da qualche tempo disponibili sul mercato DSLAM IP e apparati di trasporto ottico in tecnologia CWDM con interfacce Gigabit Ethernet; inoltre gli apparati di aggregazione Ethernet stanno gradualmente evolvendo per supportare quelle funzionalità che trasformeranno Ethernet da tecnologia adatta alle reti locali a tecnologia carrier-grade. Trasporto Apparati di aggregazione STM-1 GbE Clienti per DSLAM Sessioni VoD simultanee Canali TV DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer GbE Gigabit Ethernet FIGURA 4 Investimento unitario normalizzato per la raccolta di un DSLAM. Sulla base dell evoluzione tecnologica e del confronto economico precedentemente descritti, la scelta di TI per il servizio IPTV è stata quella di sviluppare reti GbE con utilizzo di tecnologie xwdm per la raccolta di DSLAM IP. La figura 5 mostra l architettura di rete in una delle città dove è stato aperto il servizio (Roma, Milano, Bologna e Palermo). Lo sviluppo di tali reti sta proseguendo per giungere a fine 2005 alla copertura complessiva di 21 città. 3. Evoluzione dei servizi e nuovi requisiti per la rete Metro-Regional Sebbene la domanda di servizi tradizionali TDM e FR/ sia attesa in progressiva riduzione nel medio termine, questi servizi potranno essere ribaltati su OPM anche per risolvere eventuali problemi di obsolescenza delle reti legacy ; per questo la rete OPM dovrà essere in grado di supportare sia i servizi innovativi sia quelli tradizionali. Nel seguito sono descritti i principali servizi che richiedono il trasporto metro-regional distinguendo tra servizi per clienti finali e servizi infrastrutturali (o di backhauling). 3.1 Servizi per clienti finali STM-4 trunk Il portafoglio di servizi per i clienti finali sta gradualmente ampliandosi ed evolvendosi sia grazie alla possibilità tecnologica di offrire servizi normalmente offerti da operatori di altro tipo (per esempio, TV) sia per un sempre maggiore orientamento verso servizi basati su IP. I servizi saranno sempre più orientati alla tipologia del cliente (residenziale/consumer, business, OLO,...) piuttosto che alla tecnologia di base 30 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

5 CWDM DSLAM DWDM GbE OPB PoP DWDM 10G verso OPB Feeder remoto nell area urbana GbE DSLAM Metro co-locati con PoP OPB 10 GbE Coarse Wavelength Division Multiplexing Digital Subscriber Line Access Multiplexing Dense Wavelength Division Multiplexing Gigabit Ethernet Optical Packet Backbone Point of Presence Feeder co-locato con PoP OPB Rete ottica CWDM GbE IP-DSLAM FIGURA 5 Architettura di raccolta in una città del trial IPTV. IP-DSLAM (wired, wireless/mobile, interconnessione, raccolta/trasporto,...) anche nell ottica di convergenza delle reti fisse e mobili. L offerta di servizi di Telecom Italia per la clientela residenziale si ispira al modello Triple Play, ovvero la capacità di offrire al cliente servizi dati, voce e video, integrati su un solo collegamento a larga banda. L offerta Triple Play si compone dei seguenti servizi: Accesso a Internet su collegamento ADSL, con velocità di picco fino a 4 Mbit/s (e in futuro a velocità molto superiori grazie all introduzione in rete di accesso della tecnologia ADSL2+); Voice over IP, mediante utilizzo di terminali cordless (DECT, WiFi) ovvero GSM/WiFi (UMA) collegati ad un gateway residenziale (un modulo aggiuntivo al classico modem ADSL, tramite il quale il cliente può effettuare fino a due chiamate contemporanee VoIP oltre a quella a circuito RTG); IPTV, con fruizione di un canale video mediante STB (Set ToP Box) collegato da un lato al televisore e dall altro all apparato di accesso a larga banda in sede cliente. Con il termine IPTV si intende un insieme di servizi video erogati su rete IP, quali bouquet di canali diffusivi in chiaro (Broadcast TV), eventi televisivi in modalità pay per view (per esempio, calcio), contenuti video selezionabili in un catalogo disponibile on-line (Video on Demand) e servizi Internet disponibili sul televisore (T-Web e T-Mail). In futuro, con l aumento della velocità del collegamento di accesso (con le tecnologie ADSL2+ e VDSL) e l ottimizzazione della codifica dei segnali video (MG-4), sarà possibile offrire al cliente più canali video contemporanei. Il portafoglio di servizi dati di Telecom Italia per la clientela business è più ricco di quello per la clientela residenziale, e include servizi di livello 1 (circuiti diretti e canali ottici), di livello 2 (VPN Frame Relay e, Virtual LAN metropolitane Gigabit Ethernet) e di livello 3 (accesso a Internet e VPN IP/MPLS). Anche per la clientela business esistono offerte di tipo VoIP (Voice over IP), di tipo centrexbased. Nell immediato futuro sono inoltre previste offerte di servizi multicast su gruppo chiuso di sedi del cliente (Multicast VPN). Il quadro dei servizi per clienti residenziali/business è completato dai servizi GbE voce tradizionali, con impatto sulla rete metro-regional in termini di circuiti TDM tra i nodi di commutazione della rete telefonica tradizionale. L offerta di servizi dati wholesale, dedicata agli OLO e agli ISP, ricalca quella retail, con l aggiunta dei servizi di consegna e di trasporto interurbano, in modalità FR/ ovvero IP. Anche per quanto riguarda la tecnologia wireless e mobile i servizi oggi offerti da Telecom Italia sono orientati verso il Triple Play e basati su tecnologia GSM, UMTS, WiFi e presto potrebbero anche essere offerti su tecnologie di accesso innovative quali DVB-H 2 e WiBro/WiMAX 3. L UMTS, oltre a supportare servizi tradizionali (voce, dati e videochiamata), è la base per lo sviluppo dei servizi Mobile Broadband di Telecom Italia. Presto sarà introdotta la tecnologia UMTS High Speed (HSDPA) che porta la banda in accesso al singolo terminale oltre il Mbit/s con future evoluzioni previste sino all ordine di grandezza di alcuni Mbit/s. Contemporaneamente sta progressivamente aumentando la domanda per servizi voce e dati su accessi dati ad alta velocità, dell ordine di alcune centinaia di Kbit/s. IP-DSLAM (2) (3) Acronimo di Digital Video Broadcasting Handheld, è una tecnologia di radiodiffusione terrestre studiata per trasmettere programmi TV, radio e contenuti multimediali ai dispositivi hand held, come i più comuni smartphone e i palmari PDA. Acronimo di Worldwide Interoperability for Microwave Access, è un marchio di certificazione per prodotti che superano i controlli di conformità e interoperabilità per gli standard della famiglia IEEE , il gruppo di lavoro specializzato nell'accesso senza fili a banda larga in configurazione punto-multipunto. NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

6 Parallelamente potranno essere realizzate infrastrutture per offrire accesso Wireless Broadband sia di tipo nomadico (Wifi, WiMAX d) sia in mobilità (WiBro/WiMAX e). Questi sono sistemi di accesso radio basati su IP per i quali è possibile l integrazione con i layer di controllo della rete sia fissa sia mobile. Le prestazioni di queste reti ne permettono l impiego, anche in funzione della banda di utilizzo, sia per l accesso sia per il backhauling WLL (Wireless Local Loop). Per quanto riguarda lo sviluppo dei servizi di broadcasting, Telecom Italia è impegnata anche nello sviluppo del sistema DVB-H. Per le Olimpiadi di Torino del 2006 sarà realizzato un trial del sistema. In seguito, anche grazie ad un accordo stipulato con Mediaset, partirà lo sviluppo della rete di Broadcasting. La rete sarà implementata in parte sfruttando le infrastrutture di radiodiffusione dell operatore televisivo ed in parte utilizzando le stazioni della rete mobile di Telecom Italia. Le caratteristiche della rete OPM e la sua evoluzione permetteranno il supporto efficiente dei nuovi servizi sia su rete fissa sia su rete mobile e anche dei nuovi servizi integrati fisso-mobile. A partire dal 2006, sarà lanciato il primo servizio convergente che consentirà di fornire servizi voce/dati con terminali dual mode GSM/WiFi sulla base della tecnologia UMA (Unlicensed Mobile Access). 3.2 Servizi infrastrutturali o di backhauling La rete OPM, in quanto rete metro-regional, è concepita soprattutto per abilitare il trasporto di servizi infrastrutturali determinati dalle reti di accesso. Le principali esigenze di trasporto che insistono sulla rete OPM sono costituite da: Flussi Gigabit Ethernet per il backhauling dei DSLAM IP; Flussi a 2 ed n x 2 Mbit/s tra Node B UMTS ed RNC; Flussi Ethernet per il backhauling di DSLAM degli OLO/ISP che richiedono a Telecom Italia unbundling del local loop in rame ed housing/co-location per i loro apparati di accesso. In futuro sarà valutata l opportunità di trasportare su OPM anche la decrescente esigenza di flussi di tipo legacy, quali flussi STM-1 per il backhauling di DSLAM e circuiti TDM richiesti dagli OLO per costruirsi il proprio backbone. In tal modo si otterrebbe una graduale riduzione del numero di reti accompagnato da un processo di delayering architetturale. L attuale tecnologia per la parte fissa della rete di accesso UMTS è l, sul quale sono basati tutti gli apparati attualmente disponibili dai Vendor di riferimento. La progressiva trasformazione della rete mobile in rete all-ip porterà all introduzione di tecnologia IP anche in questo layer di rete; ad esempio interfacce di rete IP sono previste nel medio termine. Tuttavia, tenendo conto delle dimensioni previste nei piani UMTS per la rete TIM, nell ambito del Progetto di Integrazione Rete di Gruppo è stata individuata l opportunità di accelerare la convergenza del trasporto di rete mobile su GbE saltando il passaggio intermedio di una infrastruttura basata su. Già a partire dai prossimi mesi, l ampliamento di rete UMTS sarà basato esclusivamente su OPM; in seguito la rete UMTS oggi esistente sarà progressivamente ribaltata su OPM per giungere, entro tempi relativamente brevi, ad una infrastruttura delayered. Parallelamente sarà accelerato lo sviluppo della tecnologia IP per UMTS. Una volta avviata la raccolta dei NodeB UMTS, altre interfacce della rete mobile 2G/3G potranno essere progressivamente migrate su OPM. In particolare potrà essere raccolto: il traffico verso la core network a pacchetto. Non si intravedono criticità in un trasporto su Ethernet sia dell interfaccia Gb (BSC-SGSN) sia dell interfaccia Iups (RNC-SGSN). Queste interfacce, oggi basate rispettivamente su Frame Relay e, potranno presto migrare su IP. il traffico UMTS verso la core network a circuito (interfaccia Iucs, RNC-MGW) oggi basata su. Il traffico della rete di accesso GSM (interfaccia A tra BSC e MSC e Abis tra BTS e BSC), valutando opportunamente l impatto economico di tale implementazione. Ovviamente la rete OPM rappresenta la tecnologia ideale per il trasporto del traffico delle nuove reti Mobile Broadband/Broadcast (WiFi, WiMAX/WiBro, DVB-H) essendo il protocollo di trasporto basato su IP. 3.3 Requisiti della rete OPM L OPM è, come OPB (Optical Packet Backbone), una rete multi-servizio per la convergenza dei servizi, innovativi e legacy, fissi, nomadici e mobili, sia per clienti finali sia per esigenze infrastrutturali. I principali requisiti infrastrutturali possono essere riassunti nelle seguenti categorie: QoS: in termini di controllo dei ritardi end-toend, di jitter, di tecniche di policing e di shaping del traffico, di congestion control per poter supportare al meglio la più ampia gamma di servizi possibile; Scalabilità: in termini di capacità dei link, di throughput e di MAC address gestibili dai nodi di aggregazione, di VLAN configurabili; Affidabilità: nodi di aggregazione carrier-class (completa ridondanza, architettura hardware modulare), meccanismi robusti e veloci di fault protection; Disponibilità: high availability dei nodi di aggregazione (in-service software upgrade, no-stop forwarding, stateful switch-over); Flessibilità: in termini di servizi e di protocolli supportati; OA&M: sulla componente di trasporto e soprattutto sui nodi di aggregazione. 32 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

7 3.3.1 Requisiti per i servizi ai clienti finali Nell ambito dei servizi di rete fissa, è opportuno concentrare l attenzione sui servizi Triple Play per il mondo consumer e sui servizi VPN per il mondo business. La fornitura di servizi IPTV richiede il supporto da parte dei nodi di aggregazione della rete OPM di funzionalità di multicasting (trasporto dei canali televisivi in modalità multicast dall Head End fino al DSLAM IP). È altresì necessario disporre di meccanismi di differenziazione dei traffici video, voce e dati. Con il modello Triple Play aumenta il numero di terminali a casa del cliente e di conseguenza il numero di indirizzi MAC. È fondamentale che i nodi della rete OPM siano in grado di gestire elevate quantità di indirizzi MAC (a tendere centinaia di migliaia), attraverso memorie ad elevata capacità e/o meccanismi alternativi (per esempio, disabilitazione del MAC address forwarding). Un altro requisito fondamentale è costituito dalla possibilità di estendere significativamente il massimo numero di identificativi di VLAN configurabili su una rete di livello 2 Ethernet, ben oltre il limite di identificativi consentiti dagli standard IEEE (12 bit disponibili nel formato di una frame Ethernet). Se per i clienti consumer si può utilizzare un unica VLAN, per tutti i clienti attestati su un DSLAM IP, per i clienti business tale modello non è proponibile, perchè non garantisce la segregazione del traffico. I servizi di Virtual LAN metropolitana e di VPN IP/MPLS per i clienti business richiedono il supporto di VLAN trunking, di algoritmi di Rapid Spanning Tree per VLAN e di rate limiting per VLAN. Per i servizi di accesso di rete mobile UMTS (ed in parte anche GSM) è necessario che la rete OPM riesca ad emulare efficacemente il trasporto end-to-end tra Node B ed RNC con le diverse classi di servizio, a soddisfare gli stringenti requisiti di latenza (ritardo di attraversamento della rete end-to-end) tra punti di accesso ed i valori di Jitter al fine di non degradare le prestazioni richieste dai protocolli di accesso radio, particolarmente sensibili a tali parametri. La disponibilità di funzionalità di routing IP negli apparati posti in periferia permetterà inoltre di gestire efficacemente la raccolta a livello regionale delle componenti di traffico dati su backbone a pacchetto mobile (SGSN). In futuro questa capacità consentirà di migrare progressivamente la rete mobile verso un architettura all-ip con vantaggi nella gestione, nella flessibilità delle architetture per lo sviluppo della rete, con la realizzazione di server pool di gestione delle stazioni radio, e di routing del traffico anche per esigenze di O&M. Lo sviluppo della copertura UMTS e dei servizi a pacchetto su rete mobile richiedono banda crescente per il trasporto su rete fissa con costi contenuti, elevata qualità di servizio e diffusione sul territorio sufficientemente capillare. Per i servizi DVB-H inoltre possono essere sfruttati gli stessi meccanismi di multicasting IP utilizzati per IPTV. Questi servizi necessitano di un elevato controllo dei ritardi di trasmissione essendo le reti di broadcasting mobile basate sulle tecniche di simulcasting per migliorare la qualità del segnale ricevuto in condizioni di mobilità, in-car,. Per i servizi nomadici (wireless fisso-mobile) sono richieste caratteristiche che non si scostano particolarmente da quelle per accessi ADSL, compresa la capacità di gestire bande minime garantite per i servizi VoIP e multimediali di qualità al terminale wireless convergente. Va sottolineato inoltre l elevato livello di affidabilità e prestazioni (in service performance) richiesto alla rete per i servizi di rete mobile in relazione all elevato numero di clienti potenzialmente attestati/serviti da una stazione radio base (sino a qualche migliaia), molto maggiore del numero di clienti normalmente serviti da un apparato di rete fissa Requisiti per servizi di backhauling Per quanto concerne i servizi di backhauling, oltre alla disponibilità di interfacce Fast Ethernet e Gigabit Ethernet, le principali funzionalità che occorre introdurre ai confini della rete OPM sono: interworking Ethernet-; circuit emulation. L interworking Ethernet- è necessario per il trasporto su rete GbE dei flussi originati dai Node B UMTS, dai DSLAM e dai servizi di livello 2 di tipo IMA (da 4 a 8 Mbit/s). La circuit emulation abilita al trasporto dei circuiti TDM su OPM. Soluzione che diventa sempre più conveniente dal punto di vista economico quanto più la domanda di circuiti TDM si riduce rispetto alle altre esigenze di servizi a pacchetto. Il backhauling dei servizi mobili, sia tradizionali sia innovativi, richiede che la rete OPM fornisca le massime performance per tutti i requisiti. La figura 6 evidenzia come per uno sviluppo rapido e flessibile delle reti esistenti e l introduzione di nuove tecnologie di accesso radio è richiesto il deployment di una rete di raccolta e trasporto che racchiuda tutte le caratteristiche descritte. 4. Tecnologie, soluzioni e nuovi standard emergenti Le principali tecnologie utilizzabili per la realizzazione delle reti Metro/Regional possono essere distinte in tecnologie di puro trasporto di livello 1 e in tecnologie di trasporto e switching di livello 2 e 3 quali l Ethernet e l MPLS, focalizzate principalmente per il trasporto di traffico IP. Relativamente al trasporto del traffico dei servizi legacy TDM e su reti a pacchetto, gli enti di standardizzazione stanno analizzando e definendo, già da alcuni anni, soluzioni che permettano di risolvere il problema in modo efficiente. NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

8 Distribuited Service PoP BSC MSC RNC MGW Server SGSN Rete di Trasporto Metro Regionale ACR GGSN GANC I multipare 16 canali ottici, sistemi a lambda esterne come per il DWDM ma con la possibilità di impiegare OADM completamente passivi e quindi a basso costo. Le tecnologie L2/L3 emergenti sono descritte nei paragrafi successivi. 4.1 Ethernet Carrier Class BTS GSM Node B UMTS ACR Access Control Router BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station DVBH Digital Video Broadcasting Handled GANC Generic Access Network Controller GGSN Gateway GPRS Support Node RAS WiBRO WiMAX Nodi di accesso radio FIGURA 6 Evoluzione dell accesso della rete mobile. I MGW MSC RAS SGSN AP WiFi Recentemente sta emergendo, sia per il trasporto del traffico dei servizi legacy che di quello dei servizi IP innovativi (IPTV, VoIP, ) una tecnologia che integra funzionalità di L1 e L2 in un unico apparato con matrice agnostica in grado di gestire interfacce a pacchetto e a circuito. A livello 1 l evoluzione dei servizi verso un modello triple play che richiede una crescente quantità di banda per utente da trasportare in rete a costi ridotti, comporta l impiego sempre più diffuso della tecnologia WDM in grado di multiplare fino a 40 canali ottici a 10 Gbit/s su una coppia di fibre ottiche. L impiego della tecnologia NG-SDH, caratterizzata da inferiore capacità di trasporto di banda, sarà limitato ad aree periferiche a bassa penetrazione di servizi IPTV. La tecnologia WDM ha un livello di maturità avanzata e permette ormai di trasportare una varietà di segnali client eterogenei sia a circuito che a pacchetto. Per quanto riguarda le evoluzioni più significative che stanno emergendo per il DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexig) si assiste al diffondersi di sistemi detti a lambda esterne che prevedono l integrazione su apparati esterni all anello WDM (ad esempio su Switch GbE) di transceiver ottici con lunghezze d onda colorate (moduli SFP, Xenpak, XFP), mentre gli OADM sono equipaggiati con interfacce trasparenti in grado di accettare lunghezza d onda esterne. L impiego di sistemi di questo tipo consente di eliminare i transponder sul sistema WDM con riduzione del numero di conversioni O/E/O e conseguentemente dei costi. Relativamente alla tecnologia Coarse Wavelength Division Multiplexig (CWDM), tipicamente impiegata in contesti con distanze ridotte quali quello metropolitano, l evoluzione prevede sistemi in grado di supportare canali ottici a 10 Gbit/s, sistemi capaci di DVB-H Internet Protocol Encapsulator Media Gateway Mobile Switching Center Radio Access Station Serving GPRS Support Node Ethernet sta emergendo come nuova tecnologia per il trasporto e la commutazione di servizi IP a livello metro sfruttando i principali punti di forza che sono il basso costo, la semplicità di esercizio (soluzione plug and play) e la naturale compatibilità con i sistemi largamente diffusi a livello di reti locali. Per essere convenientemente applicata su larga scala, in un contesto di Service Provider, sono in corso sviluppi per adeguare le sue caratteristiche al soddisfacimento di requisiti di gestibilità/controllabilità e robustezza per una evoluzione della tecnologia di tipo Carrier Class anche grazie a molteplici attività in corso in normativa (ITU, MEF). Le principali evoluzioni necessarie per colmare i limiti intrinseci della tecnologia Ethernet e permetterne l impiego in ambito metro regionale in architetture di rete in grado di fornire servizi triple play sono: funzionalità di OAM e Protection Switching mutuate da SDH per migliorare l affidabilità della rete eliminando i problemi di convergenza in seguito a fault tipici del protocollo STP; aumentare la scalabilità a livello MAC address (vincolo tecnologico determinato dalla capacità delle memorie CAM -Content Addressable Memory); aumentare la scalabilità a livello di VLAN (oggi limitato a 4096). Il primo limite è senz altro il più stringente da risolvere in quanto è fondamentale raggiungere elevati livelli di affidabilità e robustezza specialmente se ci si pone l obiettivo di far convergere su unica rete servizi per clienti residenziali, business, OLO, servizi di rete mobile. Per quanto riguarda la scalabilità, la situazione è meno critica in quanto rimanendo sulla tecnologia Ethernet è possibile adottare meccanismi quali il MAC learning disabling e il VLAN stacking che consentono di aggirare il problema. Oltre alle evoluzioni tecnologiche necessarie, la convenienza d impiego di Ethernet come tecnologia di trasporto in ambito metro regional, è legata anche al mix tra traffico di tipo dati (packetbased) e traffico quasi sincrono (circuit-based). L effcienza di Ethernet è correlata alla prevalenza della prima componente di traffico sulla seconda sfruttando opportunamente il multiplexing stati- 34 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

9 stico intrinseco nella tecnologia. L offerta dei servizi a pacchetto potrà quindi evolvere verso modelli nei quali sia garantita una QoS media globale piuttosto che la banda per singola connessione, mantenendo la qualità complessiva del servizio al singolo cliente coerente con le esigenze dei diversi tipi di utilizzo da parte delle applicazioni (siano esse real time ovvero interattive ). Questo, di massima, è possibile con una opportuna gestione degli accesi broadband, sia fissi sia mobili, in modo coerente con le applicazioni quali videotelefonia, videoconferencing, voce, desktop sharing, Internet Browsing,..., che riescono ad adattarsi, entro certi limiti, a condizioni di variabilità della banda e della latenza. 4.2 MPLS La tecnologia MPLS ha ormai raggiunto un elevato grado di maturità sia nell ambito degli standard che in quello delle relative implementazioni. I principali vantaggi derivanti dall impiego del MPLS in ambito rete Metro/Regional sono: la risoluzione dei problemi di scalabilità di VLAN, in quanto supera l attuale limitazione associata alla dimensione del VLAN ID e permette di attribuire agli stessi un significato locale ; la riduzione del problema della scalabilità di MAC Address in quanto elimina la necessità del learning dei MAC address nei dispositivi interni della rete ma non in quelli all edge la possibilità di realizzare protezione veloci mediante l utilizzo delle tecniche MPLS Fast ReRouting (FRR), opzione alternativa a meccanismi di protection switching previsti nell evoluzione di Ethernet; la possibilità di trasportare servizi legacy (per esempio, /FR) su Ethernet tramite meccanismi di trasporto basati su incapsulamento MPLS Pseudo-Wire, meccanismi che costituiscono la sola soluzione stabile disponibile ad oggi per tale tipo di trasporto. Come punti di attenzione occorre considerare che MPLS comporta: complessità aggiuntiva a livello di piano di controllo che implica processi di configurazione e manutenzione più onerosi che richiedono il supporto di tool per permetterne l automatizzazione; maggiori richieste di capacità elaborative per gli elementi di rete con conseguente riduzione delle prestazioni. Una variante del MPLS che si sta affermando recentemente è la tecnologia VPLS. Tale tecnologia combina i meccanismi di trasporto di Ethernet su MPLS mediante le tecniche Pseudo Wire (PW) basate sull incapsulamento definito dal Draft Standard IETF Martini con funzioni di bridging (MAC learning e switching) realizzate dai dispositivi di edge della rete (). Il VPLS costituisce un opportunità per offrire servizi di LAN trasparente (TLS) anche su scala geografica, disponendo di infrastrutture IP/MPLS. 4.3 Apparati con matrice agnostica Si tratta di una nuova generazione di apparati in grado di supportare, in modalità integrata, funzionalità di: L2 switching in tecnologia Ethernet; trasporto di livello 1 in tecnologia SDH, xwdm. Ogni nodo è in grado di gestire qualunque combinazione di tipo di traffico grazie alla presenza di una matrice agnostica in grado di commutare sia traffico TDM che a pacchetto, con possibilità di interfacciarsi con infrastrutture di trasporto sia di tipo SDH che di tipo ottico (xwdm). A livello 2 sono supportate tutte le funzionalità Ethernet principali (VLAN tagging e switching, STP, RSTP, per VLAN STP, Ethernet Link Aggregation, classificazione su base MAC, VLAN, priority bit) e anche alcune funzionalità di L3 (IGMP snooping e proxy, classificazione del traffico Ethernet su base IPv4 ToS). I punti di forza di questa tipologia di apparati consistono nel risparmio di interfacce di rete tra L2 switch e ADM/OADM, nel permettere lo sviluppo di un'unica topologia di rete per servizi triple play (DSLAM GE) e traffico TDM, nell elevata scalabilità e nella compatibilità con gli apparati SDH esistenti. Il limite di tali apparati risiede nel forte impatto che il loro impiego comporterebbe nell adeguamento dei sistemi di gestione e nei criteri di pianificazione e progettazione della rete. L ambito di impiego conveniente per questa tecnologia è quello di aree periferiche con bassa penetrazione di servizi IPTV e contesti in cui si prevede un lungo periodo transitorio in cui coesistono traffici relativi a servizi TDM e a pacchetto. 4.4 Soluzioni per il trasporto di servizi e TDM su reti a pacchetto All interno degli organismi di normativa il problema del supporto di servizi legacy su reti a pacchetto è in corso di analisi da alcuni anni. In IETF in particolare è stata approfondita ed è in corso di finalizzazione la soluzione Pseudo wire Emulation Edge-to-Edge (PWE3). L architettura della soluzione è rappresentata in figura 7 e descritta nella RFC In tale architet- CE1 CE PSN PW Attachment Circuit 1 Servizio emulato Pseudo Wire Tunnel PSN PW1 PW2 Servizio legacy Customer Edge Provider Edge Packet Switched Network Pseudo Wire 2 Attachment Circuit Servizio legacy FIGURA 7 Soluzione Pseudo Wire Emulation Edge to Edge (PWE3). CE2 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

10 tura i Customer Edge (CE) sono dispositivi dotati unicamente di interfacce di tipo legacy. I Provider Edge () supportano sia interfacce di tipo legacy, sia interfacce a pacchetto e realizzano le funzionalità di interlavoro tra le due reti. Tra i vengono realizzati Tunnel PSN (tunnel end-to-end di livello 2), su cui vengono trasportati uno o più circuiti Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge (PWE3). Ogni PWE3 emula su rete a pacchetto gli attributi essenziali del servizio legacy; al momento sono considerati PWE3 e Frame Relay le cui specifiche hanno raggiunto un certo livello di maturità; sono inoltre allo studio più soluzioni alternative per quanto riguarda PWE3 per servizi TDM, su cui si registra ancora un notevole livello di incertezza. Il reference stack della soluzione PWE3 è presentato in figura 8. Nella figura sono evidenziate le funzionalità del livello di incapsulamento Pseudo Wire: il payload convergence, strettamente legato al tipo di payload del servizio legacy da trasportare, il timing, necessario solo per alcune tipologie di servizi legacy, il sequecing, richiesto per garantire che venga preservata la sequenza di trasmissione dei pacchetti dopo la trasmissione sulla rete a pacchetto. Si osservi che la soluzione proposta è indipendente dalla specifica tecnologia della rete a pacchetto: come esempio è riportata l istanziazione dello stack nel caso di rete a pacchetto IP. Nella figura 9 viene riportato il mapping dello stack di riferimento nel caso sia utilizzato incapsulamento MPLS. In questo caso l inserimento di una control word permette di compattare in modo efficiente tutte le informazioni di controllo, incluse indicazioni sulla lunghezza dell informazione utile (al netto di eventuale padding), gestione della frammentazione e gestione della sequenza dei pacchetti. Encapsulation layer Payload Payload Convergence Timing Sequencing PW Demultiplexer PSN Convergence PSN Data-Link Physical Reference stack MPLS Multi Protocol Label Switching PSN Packet Switched Network PWE3 Pseudo Wire Emulation Edge to edge RTP Real Time Protocol RTP Flags, Frag, Len, Seq#,... PW Label Outer label or MPLS-in-IP encap FIGURA 9 Mapping stack di riferimento con MPLS. Encapsulation layer Payload Payload Convergence Timing Sequencing PW Demultiplexer PSN Convergence PSN Data-Link Physical Reference stack MPLS Multi Protocol Label Switching PSN Packet Switched Network PWE3 Pseudo Wire Emulation Edge to edge RTP Real Time Protocol FIGURA 8 Reference stack soluzione PWE3. Payload Flags, Seq#,... RTP L2TP, MPLS,... Not needed IP Data-Link Physical PWE3 su IP La specifica lascia inoltre aperta la possibilità di appoggiare le funzioni di convergenza direttamente su Ethernet utilizzando ad esempio come soluzione di multiplexing il protocollo IEEE 802.1q o sue future estensioni. Per altro la maggior parte dei costruttori si sta orientando in questa fase ad utilizzare MPLS come soluzione di multiplazione per il maggior livello di maturità degli standard e per la possibilità di trasportare il traffico così incapsulato attraverso reti eterogenee Trasporto di servizi Per quanto riguarda PWE3 il riferimento attuale è il draft IETF Encapsulation Methods for Transport over MPLS Networks nel quale vengono considerate due modalità di mapping: N-to-one: uno o più VCC (o uno o più VPC) vengono mappati su un singolo Pseudo-Wire; in questa soluzione l header della cella viene trasportato senza modifiche end-to-end; One-to-one: un singolo VCC (o un singolo VPC) viene mappato su uno Pseudo-Wire; in questo caso dall header della cella sono eliminati il VPI/VCI (il solo VPI nel caso di VPC) prima che la cella sia trasmessa sulla rete dati; VPI/VCI verrà reinserito localmente sul su cui è terminato lo Pseudo-Wire. Un punto di attenzione é la gestione delle QoS. In sono definite classi di servizio associate ad ogni connessione. Le classi di servizio definiscono il contratto di traffico per una data connessione: il contratto di traffico specifica sia le politiche di policing applicate al traffico in ingresso alla rete, sia in genere la banda che viene garantita ad una data connessione e le prestazioni in termini di ritardo o perdita di celle. In data una connessione viene calcolato l instradamento in rete, viene configurata la cross connessione su ogni nodo attraversato e possono conseguentemente essere riservate le risorse associate. Ad esempio assicu- 36 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

11 rare per una connessione una data banda minima richiede che, sulla porta di uscita di ogni nodo attraversato, lo scheduler abbia un tempo di servizio corrispondente. Passando ad una rete a pacchetto alcuni dei concetti precedenti rimangono validi, perchè anche sulla rete a pacchetto vi saranno code sulle porte di uscita e vi saranno algoritmi di scheduling associati. Naturalmente nelle reti IP/Ethernet manca il concetto di connessione e conseguentemente non è possibile calcolare un istradamento e riservare risorse su ogni nodo attraversato: gli unici nodi sicuramente attraversati saranno nel caso del PWE3 i di ingresso ed uscita. A questo tipo di problema cercano di ovviare la tecnologia MPLS e le associate soluzioni di Traffic Engineering (MPLS-TE), che vanno a valutare alternative di instradamento sulla base di richieste di risorse e fissano di conseguenza il percorso. Questa soluzione, pur essendo adeguata in linea di principio, risulta scarsamente percorribile, in quanto vengono meno molte delle semplificazioni attese nel passare da rete a rete a pacchetto, con inevitabile lievitazione dei costi degli apparati e/o limiti di scalabilità degli stessi. L alternativa a questo approccio è quella di non gestire a livello di rete a pacchetto qualità differenziate per ogni singola connessione trasportata, ma applicare una singola classe a tutto il traffico. Questo permette di non avere funzionalità MPLS su tutti i nodi attraversati, ma eventualmente solo funzionalità di mapping su MPLS sui. Lo svantaggio di questo approccio è che è necessario trattare tutto il traffico allo stesso modo all interno della rete a pacchetto ovvero garantire a tutto il traffico basso ritardo e basse perdite Trasporto di servizi TDM Nell ambito del gruppo di lavoro PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge) IETF è stato pubblicato il documento di requisiti per il trasporto di servizi a circuito su reti a pacchetto Requirements for Edge-to-Edge Emulation of TDM Circuits over Packet Switched Networks (PSN) [3] che definisce il contesto ed i requisiti specifici per l emulazione di circuiti TDM sull architettura di base PWE3 e analizza i possibili scenari relativi agli aspetti di sincronizzazione [3]. Sono invece ancora in versione draft (senza che vi sia una particolare convergenza su una o più soluzioni) quattro diverse proposte di soluzione: Structure-Agnostic TDM over Packet (SAToP) ; Structure-aware TDM Circuit Emulation Service over Packet Switched Network (CESoPSN) ; SONET/SDH Circuit Emulation over Packet (CEP) ; TDM over IP (TDMoIP). Il tema è attualmente in fase di studio anche nell ambito di altri enti quali il Metro Ethernet Forum (MEF), nato per promuovere l adozione delle tecnologia Ethernet in ambito metropolitano, e l MPLS and Frame Relay Alliance (MFA), un associazione nata dalla cooperazione tra MPLS Forum e Frame Relay Forum, con l obiettivo di promuovere l interoperabilità degli standard. Infine, in ambito ITU, viene analizzata la tematica della sincronizzazione, ed è in fase di redazione la raccomandazione G.pactiming Timing and Synchronization aspects in Packet Networks che definisce i requisiti per le funzioni di sincronizzazione degli elementi di rete e riassume le opzioni considerate ed il loro ambito di applicazione. Per maggiori approfondimenti si veda il riquadro sui Metodi di sincronismo per soluzioni di trasporto servizi TDM su rete a pacchetto. In generale il proliferare di documenti di lavoro è indice di una scarsa attenzione da parte dei costruttori di riferimento verso queste soluzioni: in mancanza di un chiaro orientamento degli operatori verso la progressiva migrazione dei servizi TDM da PDH e SDH verso reti integrate a pacchetto, il mercato rimane di nicchia, dominato da startup che propongono le proprie soluzioni che stanno sviluppando senza che nessuna tecnologia riesca ad affermarsi. Le soluzioni presentano complessivamente una scarsa efficienza, in termini di rapporto tra banda trasportata e banda impiegata; in generale per contenere i ritardi di pacchettizzazione al di sotto di una soglia definita occorre limitare il numero di ottetti inseriti in ogni pacchetto: ne segue che l efficienza sarà tanto piu bassa quanto minore è il ritardo tollerato e la banda del circuito trasportato. Per garantire i parametri di qualità a livello di circuito, occorre assicurare basse perdite e basso jitter all interno della rete dati. Questo comporta che il traffico TDM emulato deve essere isolato in una classe di servizio che venga accodata in ogni nodo di rete in una coda a bassa latenza e basse perdite. Le soluzioni TDM over packet potrebbero essere utilizzate nel breve termine in almeno due scenari: Collegamento in rete di clientela affari/executive con esigenze di servizi sia a pacchetto, sia a circuito: in questo caso l impiego di terminazioni di rete multiservizio che integrino funzionalità TDM over packet consente di utilizzare un solo collegamento fisico verso OPM; Raccolta di servizi a circuito in aree di saturazione della rete SDH con basse previsioni di crescita di traffico a circuito e nelle quali sia previsto lo sviluppo di OPM. 5. Architettura a tendere della rete Telecom Italia L architettura a tendere della rete OPM è finalizzata alla convergenza dei servizi fissi e mobili sia per la clientela residenziale che per quella business ed è costituita da un'unica piattaforma di rete scalabile su cui convergono tutti i servizi multimediali (voce, dati e video) gestiti con qualità differenziata. NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

12 Metodi di sincronismo per soluzioni di trasporto servizi TDM su rete a pacchetto Dal punto di vista tecnico il principale nodo da risolvere per l impiego delle soluzioni TDM (Time Division Multiplexing) su rete a pacchetto è quello della sincronizzazione dei diversi apparati inclusi nella configurazione end-to-end, ovvero dei (Provider Edge) agli estremi della rete a pacchetto e degli apparati TDM a questa collegati. Attualmente non esistono soluzioni standard che dettino le modalità di implementazione per il recupero del clock, o che ne specifichino i requisiti di conformità. Comunque, gli organismi di standardizzazione hanno individuato i possibili scenari e i relativi criteri di clock recovery. Tali criteri possono essere suddivisi in due categorie principali: metodi a rete sincrona; metodi packet-based. Nei primi è presente una sorgente comune di clock che sincronizza i e l informazione di temporizzazione viene recuperata dalla rete. I metodi packet-based, invece, estraggono il clock dai pacchetti che trasportano i dati del circuito, e possono essere sia sincroni - metodi differenziali, in cui si fa riferimento ad una sorgente comune di clock - sia asincroni - metodi adattativi, completamente indipendenti dai clock in rete. In aggiunta, va considerato il caso banale in cui, l esistenza di una sorgente di timing, disponibile ad entrambi gli apparati TDM, permette di mantenere la sincronizzazione del circuito senza applicare un vero e proprio metodo di clock recovery (figura A). Il di uscita è in grado di ricostruire il segnale dai pacchetti ricevuti sull interfaccia PSN, utilizzando il clock estratto dalla linea entrante: poiché i CE (Customer Edge) fanno riferimento entrambi alla stessa sorgente, il segnale prodotto avrà la frequenza di clock di quello originario. Metodi a rete sincrona Nei metodi a rete sincrona, lo stesso cronosegnale viene distribuito da un'unica sorgente ai due gateway. In questo caso sono i due ad imporre la frequenza di trasmissione ai TDM-CE (figura B). Questa soluzione può essere utilizzata escusivamente quando non si richiede di preservare il clock del servizio degli apparati client. Metodi Packet- Based: metodi differenziali Se non è disponibile una rete globale di distribuzione del clock, e dunque se fs TDM CE TDM CE CE PSN TDM non si ha una sincronizzazione iniziale degli apparati TDM, ma è necesssario mantenere il clock degli apparati client, l egress può ricevere le informazioni di temporizzazione per ricostruire adeguatamente il segnale, solo se tali informazioni provengono, in qualche modo, dalla rete a pacchetto. I metodi differenziali presuppongono Customer Edge Provider Edge PSN fr Packet Switch Network Time Division Multiplexing TDM CE FIGURA A Schema di principio metodi di sincronismo per trasporto TDM su pacchetto. TDM CE fr PSN CE Customer Edge Provider Edge PSN Packet Switch Network TDM Time Division Multiplexing FIGURA B Schema di principio metodi a rete sincrona. CE Customer Edge Provider Edge TDM Time Division Multiplexing fs - fr fr fs - fr FIGURA C Schema di principio metodi differenziali con clock unico. fr che i due abbiano un clock comune di riferimento. L informazione di temporizzazione viene generata dal d ingresso e viene trasportata attraverso la PSN, codificata in un campo dell header RTP o dell header AAL1, come differenza (Residual Time Stamp) tra la frequenza del servizio TDM e quella di riferimento (figura C). fr fs fr TDM CE TDM CE 38 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

13 Il di destinazione aggiunge questo valore alla frequenza del clock sorgente per ottenere quello di servizio. Come ulteriore scenario, per questa classe di metodi, si potrebbe considerare il caso in cui la sorgente comune venga sostituita da una coppia di clock fisicamente distinti ma sufficientemente simili (figura D). fs TDM CE GW PSN Dmax GW TDM CE fs Metodi Packet-Based: metodi adattativi Diversamente dai precedenti, i metodi adattativi non richiedono alcun clock di riferimento: la sincronizzazione si ottiene basandosi unicamente sul tempo di inter-arrivo dei pacchetti nel d uscita (figura E). Il che riceve in ingresso il flusso TDM, costruisce i pacchetti, senza includere alcuna informazione di temporizzazione, e li inoltra al remoto dove vengono raccolti nel buffer di de-jitter. Il livello di riempimento del buffer viene continuamente controllato in modo da misurare la sua deviazione dal valore medio. Questa informazione consente di determinare se il clock ricevente è più o meno veloce del clock trasmittente in maniera da adattare la frequenza del clock di trasmissione in base alla velocità media di arrivo dei pacchetti. CE Customer Edge Clock A GW GateWay PSN Packet Switch Network TDM Time Division Multiplexing Clock B FIGURA D Schema di principio metodi differenziali con clock separati. fs CE FLL GW PLL PSN TDM TDM CE GW Customer Edge Frequency Locked Loop GateWay Phase Locked Loop Packet Switch Network Time Division Multiplexing PSN FIGURA E Schema di principio metodi adattivi. GW PLL/FLL fs TDM CE fs BRAS BSC BTS GGSN MGW MSAN Edge IP Switching Raccolta BTS Edge executive UMTS Legacy TDM N.2 Mbit/s B-RAS RA/ MSAN Residential Business Asynchronous Transfer Mode Broadband Remote Access Server Base Station Controller Base Transceiver Station Gateway GPRS Support Node Media GateWay Multi Service Access Node FIGURA 10 Architettura a tendere: visione logica. Ethernet + WDM OLO RNC SDH SGSN TDM UMTS WDM GGSN RNC SGSN GTW BSC Transito UMTS 2Mbit/s MGW Transito SDH OLO (Wholesale ) MSAN B-Node Residential Business Eth/IP Legacy TDM Other Licensed Operator Radio Network Controller Synchronous Digital Hierarchy Serving GPRS Support Node Time Division Multiplexing Universal Mobile Telecommunications System Wavelenght Division Multiplexing Nella figura 10 è illustrata una possibile visione funzionale dell architettura target della rete metro/regionale che si articola su due livelli di nodi con funzionalità di puro L2 switching ed un livello di nodi edge IP con funzionalità IP/MPLS. La rete target potrà offrire funzionalità di trasporto e di L2 switching per servizi di rete fissa e mobile, come: servizi di rete fissa: collegamenti tra MSAN (Multi Service Access Node) e nodi di edge IP per utenti residenziali e business; servizi di rete mobile: collegamenti dei nodi della rete di accesso 3G (tra Node B e RNC) e dei nodi della rete di accesso 2G (tra BSC e BTS) in futuro anche servizi WiMax e DVB-H. NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

14 Le principali caratteristiche su cui si ritiene importante puntare nell evoluzione verso l architettura target, attualmente in corso di approfondimento, sono: delayering della rete ottenuto tramite l impiego di un unica soluzione di aggregazione Ethernet/ottico in sostituzione delle attuali piattaforme SDH, e GBE, il trasporto di tutti i servizi applicativi su IP inclusi eventuali servizi a circuito residuali, funzionalità IP limitate a livello di nodi edge IP e di terminazioni di rete in sede cliente, convergenza verso soluzioni single edge IP (B-NAS, RA, ); incremento significativo della banda trasportata tramite l impiego generalizzato di soluzioni WDM per permettere il deployment di nuovi servizi ad alto consumo di banda (HDTV); adozione di protezioni efficienti attraverso l impiego di meccanismi multilivello innovativi e sfruttando funzionalità di Ethernet OAM evolute (monitoring e gestione rilevazione guasti basati su logiche mutuate dal mondo SDH) che permettono di implementare meccanismi di Automatic Protection Switching affidabili e veloci in sostituzione del STP attualmente utilizzato; attestazione della clientela su doppio nodo edge IP per garantire un adeguato livello di affidabilità nei confronti di guasti di apparato o di cavo e di sopravvivenza a guasti catastrofici mediante l attestazione di tutta o parte della clientela in dual homing a livello di sede; presenza nel livello egde IP di funzioni per accesso mobile (BSC, RNC); ottimizzazione dei costi complessivi di trasmissione/commutazione attraverso un opportuna dislocazione dei siti; disaccoppiamento tra le piattaforme di controllo del servizio e quella di trasporto/commutazione con vantaggi di flessibilità e indipendenza dai fornitori. I principali benefici che si potranno cogliere tendendo verso un architettura basata sull impiego di un puro Layer 2 switching anziché sull impiego di nodi misti L2/L3 con funzionalità IP e MPLS sono: soluzioni più economiche e affidabili in quanto basate su nodi che richiedono software più Sede SGU Sede SL GTWA TDM (CE) Mobile Ethernet IP Sede Cliente snelli (permettendo così bassi costi e riducendo la probabilità di guasti dovuti a malfunzionamenti software) e minore capacità elaborativa PoP Sede cerniera Feeder (con maggiore efficienza e aumento delle prestazioni); maggior semplicità a livello di configurazione e gestione di rete rispetto a soluzioni IP/MPLS che richiedono processi di network creation maggiormente onerosi. Affinché sia possibile ottenere i vantaggi citati, occorrerà una maturazione della tecnologia Ethernet che porti a disponibilità di adeguate funzioni evolute (OAM, protection switching, scalabilità VLAN e MAC, ) in grado di fornire soluzioni scalabili e affidabili per tutti i servizi fissi e mobili. 6. Architettura della rete OPM di Telecom Italia La una nuova rete è costituita essenzialmente da apparati multilayer switch in grado di trattare grandi quantità di traffico sia a livello Ethernet che IP sia di mappare su Ethernet altre tipologie di traffico quali, Frame Relay, ed in prospettiva traffico PDH e SDH garantendo tutti i requisiti di servizio richiesti. La nuova rete è realizzata attraverso un core puramente Ethernet e IP e funzionalità di bordo dislocate negli apparati posti in sede Metro e nei Gateway di Accesso (GTWA) in grado di mappare su Ethernet, attraverso MPLS, altre tipologie di traffico quali, TDM e Mobile. L architettura attuale della rete OPM di Telecom Italia è descritta in figura 11. BNAS Metro Ethernet IP Sede Cliente FIGURA 11 Architettura di rete OPM. IP/MPLS BB Sede SL VPLS Metro BB CE BNAS GTWA IP MPLS PoP SGU SL TDM Sede cerniera Feeder, Mobile, TDM BB Sede SGU GTWA Asynchronous Transfer Mode BackBone Customer Edge Broadband Network Access Server Gateway A Internet Protocol Multi Protocol Label Switching Point of Presence Stadio di Gruppo Urbano Stadio di Linea Time Division Multiplexing Gli apparati della rete OPM sono distribuiti su 3 livelli principali: Metro, Feeder e Gateway di Accesso (GTWA). 40 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

15 Le reti OPM si sviluppano sul territorio metropolitano e regionale a partire dalle centrali sedi dei PoP (Point of Presence) del Backbone IP/MPLS OPB (Optical Packet Babcbone). Scopo principale infatti di tali reti è quello di convogliare il traffico raccolto dalla periferia verso le sedi dei PoP OPB in cui sono presenti le connessioni verso i principali nodi di rete che regolano l accesso ai servizi offerti tra cui i NAS broadband per i servizi residenziali di acceso ad internet, i (Provider Edge) ed i Router di Accesso per l accesso a servizi VPN MPLS e internet per clientela affari, i soft switch per il traffico VoIP, i video server per servizi Video, le centrali RNC ed in generale i nodi di accesso ai servizi offerti dalle reti radiomobili. Il primo livello di apparati Multilayer switch della rete OPM è costituito dagli apparati Metro posizionati nei PoP del BackBone IP/MPLS di Telecom Italia (OPB) e svolgono principalmente la funzione di aggregazione del traffico raccolto dal livello sottostante e di interfacciamento della rete OPM verso i suddetti nodi di servizio. Le interfacce tra i nodi Metro ed i nodi di servizio sono principalmente di tipo GbE ad 1 Gbit/s. I nodi Metro sono inoltre connessi ai router di bordo del Backbone OPB per permettere, tra l altro e come descritto nel seguito, la distribuzione di canali televisivi su IP multicast dall unico centro di servizio (Head End) ai DSLAM GbE distribuiti su tutto il territorio nazionale. Le interfacce tra i nodi Metro e i router del PoP OPB sono tipicamente GbE ad 1 Gbit/s. Gli apparati denominati Feeder possono essere colocati nei PoP OPB o posizionati in nodi cerniera della rete trasmissiva ed hanno principalmente la funzione di aggregazione del traffico proveniente dai livelli più periferici. Le interfacce tra nodi Feeder e nodi Metro sono principalmente di tipo GbE a 10 Gbit/s. Funzionalità di tipo link aggregation permettono, eventualmente, di affasciare su tali collegamenti più interfacce dello stesso tipo per costituire una singola interfaccia logica di capacità equivalente. In presenza di guasto sul singolo collegamento o sulla singola interfaccia fisica, l interfaccia logica si riconfigura per sfruttare la capacità fisica residua. La magliatura tra i nodi Feeder ed i nodi Metro è dimensionata per il supporto dei servizi previsti per l utenza business, residenziale e mobile. Nel caso di apparati Feeder non colocati con apparati Metro, il collegamento viene realizzato su anelli WDM (sia Coarse sia Dense). I DSLAM sono colocati con i nodi Feeder o collegati a questi tramite anelli WDM. Le interfacce tra i nodi 10 GbE 10 GbE 1 GbE 1 GbE Feeder Feeder ed i DSLAM sono di tipo GbE ad 1 Gbit/s (figura 12). Opzionalmente i DSLAM sono colocati con i nodi Metro o collegati a questi tramite anelli WDM. Le interfacce tra i nodi Metro ed i DSLAM sono di tipo GbE ad 1 Gbit/s. Gli accessi business in fibra ottica per servivizi GbE (Ethernet e IP) prevedono la fornitura di un apposito apparato di terminazione presso la sede cliente. Le interfacce tra i nodi Feeder e le terminazioni di utente in fibra sono di tipo GbE ad 1 Gbit/s. Le terminazioni d utente (C) hanno interfacce 10/100 e 1000 Mbit/s con accesso diretto al Feeder. Un terzo livello di aggregazione è costituito dagli apparati Gateway di Accesso (GTWA) collegati ai Feeder con n collegamenti GbE a 1 Gbit/s in single o eventualmente in dual homing (su due Feeder). Questi apparati sono installati generalmente nelle principali centrali di un area regionale (in generale sedi SGU) ed hanno la funzione di estendere i punti di accesso della OPM per servizi business Ethernet e IP e di offrire l accesso a servizi, TDM (Circuit Emulation) e di rete Mobile (sfruttando funzionalità di mapping su ethernet attraverso MPLS). In generale i GTWA possono raccogliere anche il traffico proveniente da DSLAM Ethernet. Nelle sedi Metro sono previste inoltre funzionalità di mapping/demapping di traffico, TDM (Circuit Emulation) e Mobile analogamente a quanto previsto per i GTWA. DWDM CWDM GbE Gigabit Ethernet CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing FIGURA 12 Rete OPM: collegamenti fisici in tecnologia WDM. Feeder Metro NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

16 Metro/regionale Accesso BB CWDM DSLAM DWDM GTW MPLS OPB TDM UMTS TDM (2H 06) GSM (2H 06) UMTS IMA POP OPB # 32 BB # 320 MPLS GTW A Residential Triple Play # 70 Asynchronous Transfer Mode BackBone Coarse Wavelength Division Multiplexing Digital Subscriber Line Access Multiplexer Dense Wavelength Division Multiplexing GateWay Multi Protocol Label Switching Optical Packet Backbone Time Division Multiplexing Universal Mobile Telecommunications System FIGURA 13 Rete OPM: struttura core and edge. CWDM DSLAM IP BB OPB Business GTW B HE Video VoD DWDM Ethernet/IP Rete UMTS Edge IP TDM un STB (Set Top Box - decodificatore dei segnali video) permette di accedere a servizi video. La connessione tra la suddetta C ADSL ed il DSLAM Ethernet è attualmente di tipo con banda pari a circa 4,8 Mbit/s. Dal centro di distribuzione dei servizi video broadcast (Head End, sito in Roma), vengono trasmessi i flussi dei canali BTV (Broadcast TV) agli apparati Metro della MAN. Da questi apparati attraverso il protocollo IP Multicast tali flussi vengono distribuiti a tutti i Feeder della MAN di Roma e, attraverso OPB, a tutti i metro ed i Feeder delle altre MAN che si attestano negli altri PoP OPB. Ciascun Feeder replica quindi gli stessi canali verso tutti i DSLAM Ethernet ad esso collegati. Attraverso IP multicast quindi il flusso proveniente Nella figura 13 i collegamenti dei DSLAM GbE ai GTWA (Gateway di Accesso) o al Feeder sono da considerarsi alternativi. Inoltre nella figura è evidenziata la presenza di un apparato GTWB (Gateway di Backbone - non esplicitamente rappresentato nella figura 11) che effettua l operazione inversa operata dagli apparati GTWA per l adattamento su Ethernet, attraverso MPLS, di servizi e TDM. 6.1 Architettura di trasporto dei servizi triple play (voce, TV, Internet) La figura 14 descrive l architettura di rete prevista per la fornitura dei servizi triple play attraverso la rete OPM. L apparato posto in sede cliente C ADSL consente l accesso ad Internet ed ai servizi voce (VoiP) e, tramite OPB Optical Packet Backbone ADSL C DSLAM GbE IPTV OPB STB VOD Server VOD Switch L2 Server VOD Switch L2 L2, L3 Metro L2, L3 Feeder Asymmetric Digital Subscriber Line Customer Premises Equipment Digital Subscriber Line Access Multiplexer Gigabit Ethernet Internet Protocol Television Optical Packet Backbone Set Top Box Video On Demand FIGURA 14 Architettura di rete per servizi Triple Play. Head End IPTV If GbE DSLAM C ADSL Sede cliente TV PC STB 42 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

17 dall HE per ogni canale BTV viene replicato nella rete raggiungendo tutti gli apparati DSLAM Ethernet distribuiti sul territorio nazionale. I DSLAM Ethernet sono quindi in grado di elaborare le richieste provenienti dai dispositivi del cliente ed inviare, attraverso il collegamento in rame ADSL, un canale BTV per volta. Con l impiego di collegamenti ADSL2+ sarà possibile ricevere più canali contemporaneamente grazie ad una maggiore disponibilità di banda sul tratto in rame. I canali Video on Demand sono invece trasmessi dai Server VoD presenti in ciascun PoP OPB. La rete OPM veicola le richieste di ricezione di un dato contenuto VoD generate dal Set Top Box presente in sede cliente fino ai suddetti Server che quindi provvedono ad inviare un flusso di dati, relativo al contenuto video prescelto, dedicato al cliente che ne ha fatto richiesta. Anche in questo caso il traffico VoD è trattato dagli apparati Feeder e Metro a livello IP. Il traffico relativo a servizi di accesso ad internet e voce sono invece trattati dagli apparati Metro e Feeder solo a livello 2 (switching Ethernet). Sono infatti configurate delle VLAN dirette dai DSLAM Ethernet agli apparati BRAS che trattano il traffico cliente a livello IP effettuandone l autenticazione e consentendone l accesso al servizio. Rete SDH RNC Radio Network Controller SDH Synchronous Digital Hierarchy FIGURA 15 Raccolta dei flussi UMTS tramite la rete SDH. RNC 6.2 Architettura di backhauling UMTS su rete OPM 2M SL La realizzazione della rete UMTS di Telecom Italia avviata a partire dal 2002, è stata accelerata nel 2005 anche grazie alla disponibilità di terminali dual mode (GSM/UMTS) di qualità adeguata, adatta a servizi di massa multimediali, VAS e Internet. Con la migrazione della clientela GSM su piattaforma UMTS è prevedibile un progressivo incremento del traffico generato da questo segmento di rete di accesso nei prossimi anni. La modalità di raccolta dei flussi tra stazioni radio UMTS (Nodi B) e Radio Network Controller (RNC:) è stata basata fino al 2005 sul trasporto in SDH come descritto nella figura 15. I flussi E1 dal Node B al RNC sono trasportati utilizzando collegamenti SHDSL su rame fino alla centrale più vicina, quindi trasportati su rete SDH fino alla centrale sede di RNC dove i flussi E1 sono raccolti su switch e consegnati su interfaccia STM-1 all RNC. Nel prossimo triennio è prevista la progressiva disponibilità di tecnologia per la migrazione su IP delle connessioni Nodi B - RNC (interfaccia IuB UMTS). Nell ambito dei progetti di integrazione tra rete fissa e rete mobile di Telecom Italia, è emersa l opportunità di anticipare l utilizzo di OPM anche per trasporto del traffico UMTS (sebbene attualmente il traffico tra NodeB e RNC sia di tipo ) accelerando di fatto la transizione verso la soluzione All IP (figura 16). Si è quindi deciso di utilizzare funzionalità MPLS di mapping su Ethernet distribuite su apparati gateway ai bordi della rete (Gateway di Accesso, GTWA) ed in sede Metro (attraverso l uso di apparati GTWB Gateway di Backbone) per sfruttare il Core Ethernet della rete OPM. Se la centrale di afferenza di una stazione UMTS è una centrale sede di apparato GTWA, i 2M SGU GTWA SDH SL SL BB OPB PoP BB GTW OPB RNC SDH SGU SL FIGURA 16 Raccolta flussi UMTS tramite rete OPM. GTWB BackBone Gateway RNC STM1 non canalizzata Optical Packet Backbone Radio Network Controller Synchronous Digital Hierarchy Stadio di Gruppo Urbano Stadio di Linea NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

18 flussi E1 raccolti sono attestati direttamente al suddetto apparato in grado di mappare i flussi su MPLS (mappando una cella in un pacchetto MPLS) e quindi mappando i pacchetti MPLS in trame Ethernet. In questo modo il flusso in uscita dal GTWA (lato rete) è di tipo Ethernet e può pertanto essere trasportato da una rete puramente Ethernet. Se la stazione radio UMTS è collegata ad una centrale non sede di GTWA, i flussi E1 sono trasportati tramite rete SDH (o PDH) verso la centrale sede di GTWA più vicina. L apparato GTWA è in grado gestire funzionalità IMA per stazioni radio che necessitano di banda superiore a 2 Mbit/s. Il flusso Gigabit Ethernet in uscita dall apparto GTWA è attestato alla rete di trasporto che veicola il flusso GbE verso un Feeder della rete GbE. Il traffico UMTS trasportato da tale flusso GbE è caratterizzato da un opportuno identificativo VLAN inserito dall apparato GTWA. Una soluzione alternativa all uso dell apparato GTWA, prevede la possibilità di installare a bordo del DSLAM IP una scheda nxe1 IMA che riceve in ingresso gli E1 e, dopo averli mappati su MPLS, li invia verso l aggregato GbE. Tale scheda sarebbe quindi in grado di svolgere tutte le funzioni svolte dall apparato GTWA. L apparato GTWA può ricevere in ingresso anche flussi GbE provenienti da DSLAM Ethernet installati nella stessa centrale. I flussi UMTS raccolti direttamente dalle interfacce E1 (o in alcuni casi STM-1 sia canalizzata che non canalizzata) e i flussi per servizi triple play raccolti tramite DSLAM sono identificati da VLAN diverse sull interfaccia fisica GbE del GTWA collegata al Feeder. La VLAN che trasporta traffico UMTS, in uscita dal GTWA, viene instradata attraverso la rete GbE verso la centrale sede dell RNC che raccoglie il traffico della stazione radio. In particolare la VLAN è terminata sull apparato GTWB (Gateway di Backbone) che nella direzione del traffico dall antenna all RNC esegue la funzionalità inversa effettuata dall apparato GTWA (o dalla scheda nxe1 IMA installata a bordo del DSLAM Ethernet), ossia estrae il traffico dai pacchetti MPLS mappati su Ethernet. Il traffico in uscita dal GTWB viene consegnato alla centrale RNC su interfaccia STM-1 non canalizzata (figura 17). La rete GbE assicura un trattamento differenziato della qualità di servizio per il traffico trasportato, basato su un accorpamento, in funzione del valore del campo COS, delle trame Ethernet in uscita sulle porte degli apparati. MPLS ETH nxe1 GTWA ETH GTWA LSP MPLS GbE Synchronous Digital Hierarchy Ethernet GateWay A/B Label Switched Path Multi Protocol Label Switching In particolare per traffico relativo a servizi voce sia fissi che mobili si utilizza un valore del campo COS diverso da altri tipi di servizio quali ad esempio video o accesso ad internet. Ciò garantisce che il traffico relativo a servizi voce, più sensibile ai ritardi di attraversamento della rete, sia trattato con priorità superiore a tutte le altre tipologie di traffico. 6.3 Percorso evolutivo verso l architettura a tendere Partendo dall architettura di rete OPM in fase di implementazione descritta nelle sezioni precedenti, per evolvere nella direzione dell architettura a tendere, occorrerà effettuare una serie di passi realizzativi ai vari livelli di rete con tempistiche fortemente dipendenti dal livello di maturazione tecnologica. A livello di accesso, non appena tecnologicamente sarà disponibile l MSAN (Multi Service Access Node), nodo multiservizio per utenza residenziale e business con varie tipologie di interfacce tra cui xdsl, GE, GPON, wireless, si potrà evitare di dispiegare in rete sia i GTWA che i DSLAM GE. L MSAN infatti costituirà l evoluzione di DSLAM GE e GTWA, integrando in un unico apparato le funzionalità,attualmente distribuite su due. Un altro passo da compiere, sempre nell ottica di un unica soluzione di rete per tutti i tipi di servizi è l aumento dell affidabilità tramite l introduzione della doppia interfaccia di uplink del DSLAM, implementando la protezione di rete tra DSLAM e Feeder a livello L2 con l impiego della funzionalità di link aggregation IEEE 802.3ad. Relativamente al livello di trasporto, l evoluzione verso la soluzione a tendere prevede che gli OADM sugli anelli WDM tra DSLAM e POP siano equipaggiati con if ottiche trasparenti senza trasponder con cui saranno invece equipaggiati le evoluzioni dei DSLAM e dei Feeder/Metro attuali. In questo modo sarà possibile risparmiare if elettrico/ottiche MPLS ETH ETH VI AN LSP MPLS PW (Martini Tunnel) PVC VLAN PVC PW RNC VLAN 10 GbE MPLS ETH ETH FIGURA 17 Mapping delle celle relative ai flussi UMTS su rete OPM. STM1 LSP MPLS SDH ETH GTWB Permanent Virtual Circuit Pseudo Wire Radio Network Controller Virtual Local Area Network STM1 RNC 44 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005

19 e adottare OADM con CWDM passivi più economici ed affidabili. Per quanto concerne gli apparati edge IP, uno step importante nell evoluzione verso una soluzione a tendere carrier class sarà l introduzione di apparati single edge in grado di implementare il Dual Homing dei clienti. Con tale meccanismo l attestazione di ciascun cliente avverrà su due diversi nodi di servizio e, in caso di guasto, grazie a meccanismi di protezione Ethernet evoluti, sarà possibile gestire il passaggio dei dati con il profilo del cliente da un nodo all altro senza disservizio. La dislocazione dei due nodi di servizio in sedi differenti permetterà di proteggere la rete anche da cause esogene. Infine, relativamente all impiego di funzionalità IP o solo Ethernet nel livello core della rete metro/regionale, l evoluzione verso una rete a regime di puro layer 2 più semplice e quindi con costi minori, sarà da compiere in base al livello di maturità che la tecnologia Ethernet sarà in grado di raggiungere nei prossimi anni. 7. Conclusioni In questo articolo è stata introdotta la nuova rete OPM che Telecom Italia sta realizzando in ambito metro-regionale, basata sui protocolli Ethernet e IP, con le seguenti caratteristiche e prospettive d impiego: OPM è una rete basata su tecnologia Gigabit Ethernet e WDM che permette il trasporto di nuovi servizi Triple Play ad elevate esigenze di banda (high Speed Internet e IPTV) sempre più basati su IP. OPM abilita l accelerazione dell integrazione fisso-mobile su cui il Gruppo Telecom Italia si sta orientando, costituendo una unica infrastruttura di rete a pacchetto condivisa tra servizi di rete fissa e mobile per servizi disponibili su diversi tipi di terminali. Grazie all utilizzo del mappaggio su Ethernet di servizi e TDM (attraverso l uso di MPLS), l attuale rete OPM potrà anticipare l unificazione del trasporto su un unica infrastruttura di rete a pacchetto Ethrente/IP anche se molti servizi non sono ancora completamente basati sul protocollo IP. In prospettiva la migrazione in atto dei servizi verso il paradigma IP renderà ancora più conveniente l utilizzo della infrastruttura attualmente in corso di realizzazione. Il principio del delayering, cioè la riduzione al minimo numero di livelli di rete utilizzati per il trasporto e la gestione dei servizi end to end, già applicato al backbone IP OPB, con OPM viene esteso al segmento metro/regionale, permettendo di cogliere i relativi vantaggi in termini di riduzione costi e semplificazioni gestionali. In prospettiva OPM dovrà disporre di meccanismi di recupero dei guasti stabili e veloci e politiche di QoS sempre più sofisticate e flessibili, garantendo servizi di connettività anche per una clientela esigente quale quella business. ABBREVIAZIONI ACR Access Control Router ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Asynchronous Transfer Mode BNAS Broadband Network Access Server BRAS Broadband Remote Access Server BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station CAM Content Addressble Memory CE Customer Edge C Customer Premises Equipment CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DVBH Digital Video Broadcasting Handheld DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing FLL Frequency Locked Loop FRR Fast ReRouting GANC Generic Access Network Controller GbE Gigabit Ethernet GGSN Gateway GPRS Support Node GTWA Gateway A HE Head End IETF Internet Engineering Task Force IGMP Internet Group Management Protocol IMA Inverse Multiplexing I Internet Protocol Encapsulator IPTV IP TeleVision LTU Line Termination Unit MAN Metropolitan Area Network MSAN Multi Service Access Node MSC Mobile Switching Center NTU Network Termination IUnit OLO Other Licensed Operator OPB Optical Packet Backbone OPM Optical Packet Metro Provider Edge PLL Phase Locked Loop PoP Point of Presence PSN Packet Switched Network PVC Permanent Virtual Circuit PW Pseudo Wire QoS Quality of Service RAS Radio Access Station RNC Radio Network Controller RTP Real Time Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SGSN Serving GPRS Support Node SHDSL Symmetric High bit rate Digital Subscriber Line SL Stadio di Linea STB Set Top Box NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre

20 STP TDM VLAN VoD VoIP WDM WiFi WLL xwdm Spanning Tree Protocol Time Division Multiplexing Virtual Local Area Network Video on Demand Voice over IP Wavelenght Division Multiplexing Wireless Fidelity Wireless Mobile Access x Wavelenght Division Multiplexing Giovanni Picciano si è laureato in Ingegneria Elettronica, con indirizzo Telecomunicazioni, presso l Università La Sapienza di Roma, dove ha lavorato, presso il Dipartimento di Informazioni e Comunicazione, partecipando a progetti di ricerca per la progettazione di reti radiomobili di terza generazione in ambito ACTS. Dal 1996 opera nella Direzione Generale della funzione Rete di Telecom Italia dove si è inizlamente occupato delle attivtà di industrializzazione della piattaforma di sistemi di gestione utilizzati per il controllo della rete trasmissiva in tecnologia SDH e WDM (SGSDH-NM e EM). Ha inoltre curato le specifiche tecniche per la gestione della nuova rete nazionale ASON con piano di controllo GMPLS. Dal 2002 ha coordinato le attività di industrializzazione degli apparati per reti metropolitane e regionali in tecnologia DWDM e CWDM e dei relativi sistemi di gestione. Dal 2004 coordina le attività di industrializzazione delle reti Metro-Ethernet per la clientela Business e della rete OPM di Telecom Italia. Alberto Ciarniello è responsabile per Tecnologie e Piani nell ambito di Innovazione e Tecnologie di Business della funzione Market Development, in precedenza si è occupato nell ambito di Network Planning di sviluppo architetture e tecnologie, dei piani tecnici per le iniziative di sviluppo internazionale e di controllo della gestione tecnica delle consociate estere. Laureato al Politecnico di Milano in Telecomunicazioni, ha lavorato presso i Laboratori della General Electric a Londra, in TILAB a Torino e distaccato per TIM presso l European Telecommunications Standards Institute (ETSI) a Sophia Antipolis (Francia) nell ambito di progetti sui sistemi mobili innovativi. Mario Ullio si è laureato in Ingegneria Elettronica presso il Politecnico di Torino nel Nel 1990 è entrato in CSELT (oggi TILAB) dove si è inizialmente occupato di architetture e servizi per reti metropolitane. Dal 1993 al 1995 ha contribuito alla standardizzazione di reti e servizi all interno degli enti di normativa internazionali (ITU-T ed ETSI) e ha partecipato alla realizzazione della rete pilota italiana e pan europea. Dal 1996 ha seguito le sperimentazioni di soluzioni di accesso IP basate su ADSL (progetti PRISMA, Torino 2000 ed Endeavour) e le successive fasi di deployment della rete e dei servizi commerciali per l utenza residenziale e business (Alice già Superlinea ADSL, RING, Easy IP). Dal 2003 è responsabile di un progetto TILAB sull evoluzione di medio/lungo termine delle reti metro. Massimo Monacelli si è laureato con lode in Ingegneria Elettronica, specializzazione Informatica, presso il Politecnico di Napoli nel Dopo un esperienza di due anni in una software house, nel ruolo di sistemista di rete, è entrato in Telecom Italia nel dicembre 1997 nell area Pianificazione e Controllo di Gestione, dove si è occupato di valutazioni tecnico-ecnomiche di progetti innovativi. Dopo l esperienza in Data.com nel 2001, nella pianificazione tecnica delle reti dati, dal 2002 opera in ambito Pianificazione della rete fissa. Attualmente opera nella funzione Technical Planning, dove è responsabile della definizione architetturale delle reti di accesso e metro regional. Guido Mossotto si è laureato in Ingegneria Elettronica presso il Politecnico di Torino. Opera in TILAB (già CSELT) dal 1991 dove si è occupato inizialmente di impianti di commutazione, sviluppando moduli SW di Network Analysis e successivamente di reti di accesso a larga banda, partecipando a vari progetti internazionali. Da diversi anni si occupa di pianificazione di rete, di architetture evolutive e di valutazioni economiche di scenari basati su soluzioni di rete innovative. Attualmente è responsabile del progetto TILAB Architetture di rete Wireline. Dario Unia si è laureato in Ingegneria delle Telecomunicazioni presso l Università di Roma La Sapienza nel Dopo una breve esperienza presso un azienda di sviluppo di sistemi di supporto TLC, nel 1996 è entrato in TIM nella Funzione di Pianificazione di Rete. Fino al 2000 ha svolto la funzione di Controller per l Area Rete nell ambito del settore di Pianificazione e Budget con il ruolo di interfaccia verso altre funzioni aziendali (Amministrazione e Controllo e Pianificazione Strategica). Dal 2000 lavora presso il settore di Sviluppo Architetture e Tecnologie di Network Planning. L inizio della nuova attività consisteva nella preparazione di Business Plan tecnici sia nazionali, per la Gara UMTS Italia e altri progetti, sia verso l estero (Gara per le licenze GSM in Brasile e Tunisia). Negli ultimi anni segue lo sviluppo architetture principalmente per la rete di accesso GSM/UMTS seguendo tutto il processo di pianificazione a breve termine e triennale e rappresentando il punto di riferimento per TIM nel progetto di Backhauling UMTS su rete OPM. 46 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 14 n. 2 - Dicembre 2005