Torino, Politecnico, 3 giugno Luciano Rosboch, Giulio Brusasco

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1 Politecnico di Torino Corso: Infrastrutture e servizi per reti geografiche Seminario: Evoluzioni delle reti pubbliche per servizi di telefonia verso soluzioni VoIP/ToIP. Programma del seminario: Richiami sulle architetture delle attuali reti di commutazione tlc basate sulla commutazione di circuito, con particolare riferimento alla realtà di Telecom Italia Wireline. Possibili motivazioni tecnico-economiche per la introduzione di soluzioni VoIP/ToIP in una rete consolidata e/o in una rete tlc da progettare ex novo. Richiami ai principali fattori tecnici (jitter, delay, eco, ecc.) che determinano la qualità tecnica di soluzioni a pacchetto nel caso di servizi voce ; pianificazione e QoS di una rete tlc in tecnologia tradizionale e/o over IP. Cenni alle architetture di riferimento (es. IETF, ITU) ed ai principali protocolli di segnalazione per telefonia usati in reti tradizionali ed over IP (SS7, SIP, H248,..). Architetture di Backbone voce+dati over IP, con particolare riferimento alla realta` di Telecom Italia Wireline (BBN). Da soluzioni nel core di una rete tlc (BBNs) a soluzioni evolutive a pacchetto anche in accesso: aspettative e possibili punti di attenzione, discussione. Luciano Rosboch, Giulio Brusasco Torino, Politecnico, 3 giugno

2 Anni 70 : inizia a diffondersi la trasmissione e la commutazione digitale di circuito a 64 kbps per il servizio pubblico di telefonia. Richiami sulla struttura dei flussi E1: G703: una interfaccia standard, a 2 Megabit/s, seriale, su 4 fili. G704: struttura il flusso G.703 in 32 timeslot (E1). sincronismo di bit (dove inizia un byte?) e sincronismo di trama (TS0, TS1,..TS31) sincronismo di multitrama (opz., per prestazioni supplementari) PCM: voce campionata ad 8 khz, ogni campione quantizzato (su 1 byte) la voce e` quindi molto adatta a essere messa su degli E1 Centrali a commutazione numerica: commutano i time slot degli E1 che le collegano ad altre centrali, oltre ad attestare l utenza tramite doppini ed altri aparati di accesso. ( ) comando E1 1 2 N 2

3 Anni 80 : Dalla segnalazione associata a quella a can. comune (SS7) 1 2 E1 N fonia + segnalazione 1 2 E1 N P. S. comando SEGN. Associata P. S. comando 1 2 E1 N fonia 1 2 E1 N M. Transfer comando circuito di segnalazione a canale comune messaggi di segnalazione M. Transfer comando SEGN. A Canale Comune 3

4 Segnalazione SS7 (o CCSS #7 ) L introduzione dei microprocessori nei sistemi di commutazione (detti sistemi SPC) e lo sviluppo di tecniche e protocolli per scambio dati ha dato la possibilità di implementare il concetto del canale comune CCS (denominato CCITT n.7, o CCS n.7, o CCSS #7 -Common Channel Signaling System #7). Il CCSS n.7 consente a tutti gli elementi della rete (es. nodi commutazione SPC, database di rete, nodi intelligenti, etc.) di scambiarsi informazioni di segnalazione in modo affidabile, rapido, sicuro (protetto da frodi), flessibile (in termini di numero dei segnali) e standardizzato (utilizzato worldwide e independente dai sistemi di commutazione impegnati). Tali informazioni di segnalazione possono essere relative a circuiti fonici (fino a migliaia) oppure essere di sola segnalazione (es. transazionali per interrogazioni di database). In questo modo la segnalazione CCS n.7 ha costituito l infrastruttura di comando/controllo delle moderne reti di TLC in tecnologia TDM (PCM). 4

5 Esempio di chiamata telefonica con CCS7 (modalità SS7 associata ) T1 CIC b T2 CIC a (fascio di E1) CIC c L1 L2 ISUP MTP3 MTP2 MTP1 ISUP MTP3 MTP2 MTP1 ISUP MTP3 MTP2 MTP1 ISUP MTP3 MTP2 MTP1 SP SP SP SP CIC a CIC b CIC c L: centrale locale T: centrale di transito link di segnalazione Circuiti di GZ Trattamento della chiamata a circuito nel core di una PSTN o di una PLMN (GSM) 5

6 La rete telefonica nazionale di TI (oggi ~inizio 2004) Altre Reti fisse/mobili Rete internazionale Profili d utente Rete TI di transito a lunga distanza SGT SGT SGU SGT giunzioni SGU coppia di utente SGU SGU Rete locale TI SGU SGU SGU: Stadio di Gruppo Urbano; SGT: Stadio di Gruppo di Transito (Terminologia TI) 6

7 La rete... e la numerazione Distretto 011 Distretto 06 Un esempio Area locale 1 distretto 1 Chiamata urbana Area locale 3 distretto 1 Chiamata distrettuale Chiamata interdistrettuale Area locale 1 distretto 2 Chiamata a mobile Area locale 2 distretto 1 Chiamata internazionale Rete internaz. Rete mobile Aree Aree Locali Locali Distretti Telefonici 7

8 Struttura del Piano di Numerazione Nazionale Delibera dell Autorità n. 6/00/CIR - art. 2 (G.U. luglio 2000) DECADE UTILIZZO 0 Numerazione per servizi geografici 1 Numerazione per servizi speciali nazionali (es. 113, 12, 187 (TI), 155 (WIND), 133 (H3G),...) 2 Riservato per esigenze future 3 Numerazione per servizi di comunicazioni mobili e personali (es , , ) 4 Numerazione per servizi interni di rete (p.es, per TI: 400 Call return, 4888 Pay for me,...) 5 Riservato per esigenze future 6 Riservato per esigenze future 7 Numerazione per servizi Internet (70X... ISP) 8 Numerazione per servizi non geografici a tariffazione speciale ( numero verde) 9 Riservato per esigenze future 8

9 L interconnessione di TI con gli altri operatori Interconnessione a livello livello di di SGT SGT SGT SGT SGT Ogni Ogni OLO OLO può può essere essere connesso connesso a a Telecom Telecom Italia Italia via via SGU SGU e/o e/o via via SGT. SGT. SGU SGU Interconnessione a livello livello di di SGU SGU Permutatore Unbundling rete rete d accesso 9

10 Altre reti: Rete Intelligente (modello di riferimento) SCP SCP Service Service Control Control Point Point Distretto orig. 3 N. tradotto Signalling Network Ring Italtel 1 Numero selezionato SGU 4 SSP SSP Service Service Switching Switching Point Point

11 Riepilogo: La rete commutata fissa per telefonia e servizi di RI di Telecom Italia (dagli anni 90 ad oggi) 33 coppie di SGT e quindi 33 Aree Gateway (AG). Sparkle (ISC) Gateway Area 2 SGT ogni SGU è collegato ai 2 SGT della sua AG Transit Network 2 SGT 2 SGT ss7+fonia SS7 net Rete Intelligente SGU SGU SGU SGU Local area A SGU Local area B SGU SGU Local area C SGU Local area D SL= Stadio di Linea, SGU=Stadio di Gruppo Urbano, SGT=Stadio di Gruppo di Transito, ISC=International Switching Center 11

12 Schematizzazione della rete di distribuzione Centrale (SGU) Abitazione del cliente Borchia Armadio Ripartilinea (400/600 coppie) Sfioccamento Giunto Chiusino Altri sistemi di linea Rilevazione Pressurizzazione Orizzontale Permutatore ~ coppie Sala AF Ripartitore Autocommutatore Verticale muffole Rete secondaria (cavi bassa capacità) Distributore (10 coppie) Pozzetto/ Cameretta d armadio Polifora Rete primaria Rete primaria (cavi bassa (cavi alta capacità) capacità) Cunicolo Inserzione Pressurizzazione Sala compressori (pressurizzazione) Sala muffole 12

13 La rete di Telecom Italia in cifre Torino Stadi Stadi di di Gruppo Urbani: Stadio Stadio di di Gruppo di di Transito: Stadi Stadi di di Linea: Linea: Accessi POTS: POTS: 24,9 24,9 milioni milioni (mln) (mln) Accessi equiv. equiv. ISDN ISDN (Can (Can B): B): 4,7 4,7 mln mln Circuiti lunga lunga distanza (64ke): (64ke): 3,7 3,7 mln mln Rete Rete di di accesso in in rame: rame: 103,6 103,6 mln mln di di km-coppia Rete Rete di di accesso ottica: ottica: di di km-fibra Rete Rete di di trasporto ottica: ottica: 2,7 2,7 mln mln di di km-fibra Accessi dial-up dial-up IP: IP: >> porte porte Fonte: Relazione semestrale Gruppo Telecom Italia (30 giugno 2001) 13

14 L autocommutatore TDM moderno (SGU o SGT) SGU Stadio di Gruppo Urbano Raccoglie l utenza Tassazione/documentazione Instrada la chiamata verso la destinazione Vede altri SGU (policentrica) e gli SGT di sua competenza SGT Stadio di Gruppo di Transito Vede gli altri SGT della rete Interconnesso verso le reti mobili ed i carrier di rete fissa Interconnesso ai gateway internazionali 14

15 Caratteristiche principali (SGU / SGT TO-Vanchiglia) SGU Stadio di Gruppo Urbano linee di utente collegate giunzioni (a 64kbit/s) Connesso ad uno Stadio di Linea Remoto (Monte Rosa) Connesso agli SGT di Vanchiglia e di Isonzo Connessioni speciali verso Memotel (segreteria telefonica centralizzata) Connesso verso SCP di rete intelligente 75 moduli totali (30 moduli utenti) SGT Stadio di Gruppo di Transito Raccoglie il traffico degli SGU, incluso Vanchiglia SGU giunzioni (a 64kbit/s) Giunzioni verso tutti gli altri SGT della rete nazionale Giunzioni verso TIM ed altri operatori mobili Giunzioni verso altri operatori per l interconnessione della rete fissa 71 moduli totali (un modulo = 2200 x600 x300 mm) 15

16 Dalla commutazione di circuito al VoIP (Voice over IP) Le reti TDM (Time Division Multiplex) basate sulla commutazione di circuito continueranno a funzionare ancora a lungo nel fornire il servizio di telefonia. Iniziano in parallelo a diffondersi, per dare gli stessi servizi, e/o per dare servizi multimediali, nuove reti commerciali pubbliche (oltre che reti Corporate) basate sulla tecnologia di commutazione di pacchetto ( IP ). 16

17 Possibili Motivazioni integrazione voce-dati Fonte: Italtel 17

18 Evoluzione delle reti: modelli semplificati Servizi fonia Rete telefonica (commut. Circuito) Segnalazione (+ SMS del GSM) STP STP Rete SS7 (commut. pacchetto) STP STP Servizi dati router router Rete internet (IP) (commut. pacchetto) router router router 18

19 Definizione di Internet Telephony PSTN PSTN GSM ISDN Gateway IP network (Internet/Intranet) Gateway ISDN GSM La La Internet telephony (VoIP-Voice Voice over over IP) IP) consente di di condurre una una comunicazione vocale nella quale la la trasmissione della voce voce avviene completamente o in in parte su su una una rete rete IP IP (Internet/Intranet) 19

20 Scenari Base VoIP phone-to-phone PSTN PSTN GW IP network GW PC-to-phone L ISP può essere anche ITSP GW: Gateway PC-to-PC La Internet Telephony non può prescindere dalla enorme diffusione raggiunta delle reti telefoniche/isdn pubbliche con una penetrazione e capillarità di elevato livello nei paesi sviluppati. Inoltre anche le reti cellulari attuali (es. GSM) possono essere viste come una estensione, in termini di accesso wireless e mobilità, della tradizionale rete a circuito telefonica. Totale utenti fissi e mobili = circa 2 miliardi 20

21 VoIP general architecture Voice coding and packetization System Management System Management Security, Addressing, Accounting Requirements: Packets loss Limited Delay, Jitter Speech Representation And Coding PSTN/IP Interworking Voice Transport Telephone Call control PSTN/IP Interworking: Gateways between networks Signaling Protocol and Service Transparency regardless the used technology 21

22 Nuove codifiche usabili per la voce La codifica tradizionale e` la G.711 (64kbps), legge Mu od A. La codifica PCM-G.711 ha MOS=

23 QdS end-to-end La QdS è un concetto end-to to-end Un operatore può controllare e garantire la QdS solo nella propria rete e nella rete d accesso QdS end-to to-end ISP-X ISP-Y 23

24 Service Level Agreement (SLA) QdS garantita da un ISP in termini di: Disponibilità Tempi massimi di ripristino in caso di disservizio Ritardi medi dei pacchetti Throughput minimo garantito Accordi tra cliente e fornitore su: Valori minimi di qualità garantiti Modalità di misura dei parametri di qualità Penali da corrispondere al cliente nel caso di violazione 24

25 Requisiti di QdS La QdS di una connessione deve essere valutata rispetto a due aspetti principali Affidabilità Ritardo 25

26 Valutazione della QdS: affidabilità L affidabilità si riferisce alla capacità della rete di trasferire un flusso di pacchetti senza alterarne il contenuto informativo Eventi che modificano il contenuto informativo Perdita dei Pacchetti Introduzione di errori nel campo informativo dei pacchetti Inserimento di pacchetti spuri all interno del flusso 26

27 Perdita di pacchetti Inoltro IP IP IP IP IP IP Tail-drop Principali cause di perdita di pacchetti Errori di trasmissione Ritardi end-to to-end eccessivi Congestione di rete e/o nodo 27

28 Ritardo end-to-end: componenti Componente fissa: ritardo che il pacchetto sperimenterebbe se la rete fosse scarica ritardi di elaborazione nei terminali ritardi di propagazione ritardi di trasmissione Componente variabile ritardo dovuto al traffico (accodamenti,, elaborazione dei pacchetti) buffer per la compensazione del jitter eventuali ritardi di ricostruzione della sequenza dei pacchetti, scarto di pacchetti spuri, eventuale richiesta dei pacchetti persi, ecc. 28

29 Requisiti di Ritardo nel Segnale Vocale Perfect 150ms Good 250ms Medium Poor 450ms ITU -T G.131 ITU -T G.114 ITU -T G ms ms ms ms ms ms Echo Echo Delay Natural Natural Delay not not Perceived Perceived Canceller Interaction Canceller in in Most Most Cases Cases Interaction Limit Limit 29

30 Componenti di ritardo fisse (1/2) Ritardo di elaborazione generato dall operazione di codifica/decodifica generalmente piccolo (< 5 ms) Ritardo di pacchettizzazione tempo necessario ad assemblare il pacchetto prima di trasmetterlo aumenta con la lunghezza di pacchetti tipicamente 20 ms Ritardo di look-ahead tempo per collezionare alcuni campioni del frame successivo tecnica utilizzata in alcuni algoritmi di compressione vocale per migliorarne la qualità (es. G.723, G.729) 30

31 Componenti di ritardo fisse (2/2) Ritardo di trasmissione (RdT): dipende dalla lunghezza del pacchetto (L) e dalla velocità del collegamento (seriale) trasmissivo (C) (RdT=L/C) Ritardo di propagazione ( ): dipende dal mezzo trasm. e dalla distanza geografica dei terminali (es. su cavi in f.o. circa 5 µs/km) Rit. di Propagazione Rit. di Trasmissione 31

32 Componenti di ritardo variabili Ritardo di elaborazione (estraz. da buffer di ricezione e processing) ai nodi dipende dalla potenza elaborativa dei nodi generalmente trascurabile Ritardo di accodamento (nei buffer di trasmissione) Eventuale ritardo per la compensazione del jitter Inoltro IP IP IP IP IP Banda Elaborazione Accodamento Propagazione 32

33 Pianificazione e dimensionamento di una rete telefonica in funzione della qualita` tecnica desiderata Aspetti da tenere in conto (tradizionalmente): Affidabilita` e robustezza (p.es., ridondanze, automatismi, tempi di intervento, processi umani/aziendali) Grado di servizio (GdS, offerto per le chiamate, in condizioni normali : dimensionamenti) I dimensionamenti : devono tener conto: del traffico atteso (previsioni) su ogni relazione di traffico e di quale quota di questo non si vuole perdere. I principali parametri da considerare nel dimensionamento tradizionale sono (impatti sui sistemi di trasmissione e di processing): gli Erlang di traffico ed i BHCA (Busy Hour Call Attempts) complessivi Nei sistemi VoIP, ai citati aspetti tradizionali si aggiungono quelli gia` accennati e legati al particolare tipo di trasporto e codifica della voce. 33

34 Dimensionamento tradizionale di fasci fonici A voce (e) Numero di Erlang = tempo di occupazione / tempo totale di osservazione. Numero di chiamate (in ora di punta) (BHC) = Erlangs (E) divisi per la durata media (d) di conversazione [ BHC= E/d ] s? B Ore: 11...Mezzogiorno... Cic 1 Cic 2 Cic 3 Cic 4 Cic 1 Cic 2 Cic 3 Cic 4 Cic 1 Cic 2 Cic 3 Cic 4 Es.1: 4 circuiti 1 Erl. (10 chiam. in risposta, solo una call in ogni istante). Es.2: 4 circuiti 1 Erl. ( 7 chiamate andate in risposta). Es.2: 4 circ. 2 Erl. (10 chiamate in risposta) E = Erlangs durata media di conversazione = d --- rapporto risposte/impegni = ASR Formula per passare da E a Call/s (CAPS) CAPS=[ E/d ] / 3600 Formula per passare da E a BHCA BHCA=(E/d) * (1/ASR) ARS = Answer to Seizure Ratio i.e., en ISUP, ~ #ANMs / #IAMs CAPS= = Calls per second (call che vanno in risposta) BHCA = Busy Hour Call Attempts 34

35 Architetture VoIP in esercizio in Italia (TI wireline) Tutto il traffico nazionale long distance di Telecom Italia passa ormai (2004) attraverso una architettura VoIP denominata BBN ((BackBone Nazionale)). ( Es chiamate Roma-Milano, Torino-Genova, Asti-Venezia,...). I nuovo nodi del BBN si chiamano POP, sono 24, e sono forniti da Italtel e Cisco. Il servizio voce del BBN e svolto grazie ad una rete di trasporto IP, detta OPB (Optical Packet BackBone) ( OPB supporta anche altri servizi di tipo dati e soluzioni corporate ). 35

36 Schema (di principio) di un POP del BBN (Modello IETF) Controllo SG A MGC C B Trasporto MG OPB SG SG --Signalling Signalling Gateway Gateway MGC MGC --Media Media gateway gateway Control Control MG MG --Media Media Gateway Gateway IETF IETF --Internet Internet Engineering Engineering Task Task Force Force A Protocolli Protocolli SIGTRAN, SIGTRAN, o o Clear Clear Channel Channel B Protocolli Protocolli SIP, SIP, BICC, BICC, H323, H323, C Protocolli Protocolli MeGaCo MeGaCo (H248), (H248), o o MGCP. MGCP. 36

37 La centrale aperta T D M Call Control Switching Matrix T D M Analogie: trunking GW <----> trunk card call control <----> GW controllers switching matrix <----> rete IP Trunk Card Trunk Card Gateway Controller Gateway Controller T D M IP Rete IP IP T D M Ai morsetti la situazione non cambia Trunking Gateway Trunking Gateway 37

38 Il modello IETF MG (Media Gateway): è l entità che termina il media stream proveniente dalla rete a circuito, lo pacchettizza e lo invia verso la rete a pacchetto. Naturalmente effettua anche l operazione inversa. MGC (Media Gateway Controller): è l entità che si occupa della registrazione e della gestione delle risorse del MG (eventualmente con politiche di policy locali). Inoltre, funge da punto di origine e terminazione delle parti applicative della segnalazione telefonica (SS7 ISUP e DSS1 Q.931). SG (Signaling Gateway): è l entità che funge da Signaling Agent, ossia che riceve ed invia la segnalazione telefonica verso la rete a pacchetto (cioè instradamento della segnalazione telefonica verso il MGC opportuno): a tale scopo funge da punto di origine e terminazione delle parti di trasporto della segnalazione telefonica (SS7 MTP). Per applicazioni in reti che utilizzano la modalità di segnalazione associata, il SG è tipicamente co-locato con il MG. 38

39 Architettura della Rete Multiservizio Elementi del modello funzionale (1/2) Call Controll (CC) Elemento funzionale di controllo delle chiamate o sessioni; rappresenta il cervello per il controllo di tutti i servizi di comunicazione di tipo telefonia. Il CC controlla lo stato di tutti i flussi associati alla chiamata. Principali funzioni collocate a livello di call control: autorizzazione delle chiamate entranti analisi ed istradamento comando del Media Gateway Control raccolta dei dati di accounting/tracing Traffic Management; interfaccia verso server esterni e nodi di rete intelligente 39

40 Architettura della Rete Multiservizio Elementi del modello funzionale (2/2) Media Gateway Controll (MGC) Il MGC è un elemento funzionale di controllo dei Media Gateway. Provvede ad interpretare le richieste del Call Control e a comandare l allocazione, la modifica ed il rilascio delle risorse necessarie (ad esempio porte sui MG), realizzando il mapping tra risorse logiche e risorse fisiche. Raccoglie inoltre informazioni sulle prestazioni degli elementi controllati e tiene conto del loro stato operazionale Media Gateway (MG) Il MG è un elemento funzionale di adattamento/conversione del formato di media tra tipi di rete eterogenei. Un Media Gateway può terminare circuiti portanti di una PSTN/ISDN (es. giunzioni a 64 kb/s) e flussi RTP su rete IP, adattando/transcodificando tra le due reti flussi audio, video o dati in qualunque combinazione, offrendo in ogni caso un servizio bidirezionale (full duplex). E comandato da un Media Gateway Control. 40

41 BBN: Architettura imss Class 4 E una nuova piattaforma Italtel / Cisco (imss ) che prevede il trasporto della fonia su protocollo IP. Integra di fatto le funzionalità di commutazione a circuito tipiche del mondo commutazione, con quelle di commutazione a pacchetto tipiche del mondo dati. E costituito da un insieme di POP (Point of Presence) la cui infrastruttura hardware prevede la presenza e l interlavoro di apparati Italtel (commutazione) e Cisco (dati). La piattaforma BBN imss class 4 è destinata alla sostituzione dell attuale rete di transito (SGT); le soluzioni individuate per l inserimento in rete prevedono 24 nodi BBN (dislocati in 23 siti OPB) in sostituzione degli attuali 66 SGT. E da notare che grazie alla prestazione Multi Point Code un nodo BBN potrà essere inserito in rete (in special modo nei confronti degli OLO) senza dover modificare i Point Code di segnalazione, emulando di fatto le attuali 33 Aree Gateway. BBN = BackBone Nazionale imss =Italtel MultiSercice Swicth Class4~>Nodo di transito (~SGT) 41

42 Architettura BBN 42

43 Cosa cambia e cosa resta uguale con il nuovo BBN Diminuzione delle aree di raccolta da 33 (66 siti) a nodi di commutazione (PoP BBN), organizzati in 12 coppie (tipicamente: ogni nodo in un suo sito) ( prima coppia: PoP di Torino (Lancia) + PoP di Alessandria,...) Ogni coppia di PoP attesta un numero intero N di aree Gateway tradizionali (mediamente N=33/12) (si mantiene così il bilanciamento del traffico sulla coppia e una elevata simmetria di rete) 43

44 Architettura concreta (e semplificata) di un POP Italtel/Cisco del BBN (imss) Rete IP/OPB ITZ OLO SDH SDH OSS MOB imss GSR ATM 155 Mbps MGX 8250 (MGw) 2 Mbps OPM OPM OPM I S M OMS OPM OPM POP BBN POP X 1 POP X 2 A C X= 1,..., 12 SGU SG MGC B MG 44

45 OPB- Architettura fisica SV AL VE BZ MILANO CO BG VR PoP Secondari PoP Principali TS BS TO PD outer core GE inner core BO TA FI BA PA NA MO RN PI CA PG PE ROMA AN CT CZ NOLA 45

46 Architettura imss4040 Strati funzionali del POP Esercizio OMS OPM OPM Telefonico OPM ISM OPM MG: VISM MG: VISM Dati GSR GSR Trasporto ADM 46

47 Architettura imss 4040 Componenti Principali OPM nella architettura BBN ha le seguenti funzioni: Interfacciamento con la rete di accesso (SGU) tramite giunzioni in TDM (con flussi SDH a 155 mb/s) Interfacciamento, tramite matrici interne, al modulo CSI che gestisce le connessioni in una rete multi-opm Gestione del controllo della chiamata ed instaurazione della connessione fonica TDM Gestione del protocollo per la creazione della connessione virtuale tra due OP di due VS differenti (ISUP IVS) Gestione controllo della chiamata TDM-IP tramite protocolli proprietari MGCP e SRCP (MediaGateway Control Protocol e Simple Resource Control Protocol), realizzando quindi funzioni di Signaling Gateway, Call Control e Media Gateway Control. Gestione della sincronizzazione verso le periferie del modulo stesso Creazione record di documentazione (Centauro) ISM formato da CSI (modulo di gestione delle interconessioni tra OPM) e STI (Modulo che gestisce la sincronizzazione) 47

48 Gli apparati CISCO del PoP BBN (1/2) MGX (Media Gateway Exchange) è uno switch ATM e nell architettura BBN ha le seguenti funzioni: Espleta la funzione di Media Gateway. Tramite dei DSP residenti sulle piastre VISM (Voice Interworking Service Module) effettua la codifica e la pacchettizzazione della voce (TDM). Gestione del dialogo con OPM tramite protocolli MGCP e SRCP L architettura del progetto prevede l utilizzo di MG equipaggiati con piastre VISM in grado di codificare la voce TDM in ingresso con flussi a 2 mbit/s (E1), utilizzando diverse tipologie di compressione / codifica). 48

49 Caratterizzazione di un bacino BBN (1/2) Tutti gli SGU appartenenti ad una stessa AGW devono essere attestati alla stessa coppia di BBN ogni coppia di BBN può sottendere una o più delle AGW attuali. Tale vincolo consente di: mantenere l attuale ripartizione regolatoria delle Aree Gateway mantenere l attuale struttura logica di acceso tra SGU e rete long distance facilitando il deployment dall attuale rete di fonia interdistrettuale a quella finale Ogni nodo BBN deve fare coppia con uno solo degli altri nodi BBN Tale vincolo consente di: ridurre i sbilanciamenti dimensionali tra i nodi BBN di ciascuna coppia evitare problematiche di instradamento evitare la possibilità di transiti tra BBN Diversificazione geografica dei due nodi BBN costituenti una coppia. Tale vincolo consente di: garantire protezione da eventi catastrofici (disaster recovery); garantire la diversità di attestazione dei nodi BBN sulla rete trasmissiva. 49

50 Caratterizzazione di un bacino BBN (2/2) Ogni coppia di BBN deve sottendere una o più Aree Gateway appartenenti alla stessa UTR. Tale vincolo consente di: facilitare la gestione tecnico-amministrativa della rete di BackBone. sede A BBN BBN sede B SGT1 SGT2 SGT1 SGT2 SGU SGU AGW X UTR ZZ AGW Y 50

51 Protocolli nelle nuove architetture RTP/RTCP Protocolli orizzontali utilizzati tra MG RTP trasferimento voce pacchettizzata RTCP controllo MGCP (H.248/Megaco) Protocollo verticale utilizzato tra: MGC e MG controllo connessioni gestione risorse MG imcp Protocollo orizzontale utilizzato tra i moduli di CH del MGC meta-segnalazione per il controllo delle chiamate tra moduli del virtual switch ISUP-IVS (H.323, SIP, BICC) Protocollo orizzontale utilizzati tra MGC distinti funzionalita di ISUP tra virtual switch 51

52 RTP: come viene portata la voce (payload) Header IP Header UDP Header RTP Version HLen TOS Total Length Identification F Fragment Offset TTL Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Source Port Destination Port Message Length Checksum (optional) V=2 P X CC M PT Sequence Number Time Stamp Synchronization SouRCe (SSRC) identifier 20 byte 8byte 12 Byte Payload Con IPv6 l header IP passa a 40 bytes 52

53 Standard per VoIP : H.323 The H.323 standard was initially targeted to multimedia conferencing over LANs that do not provide guaranteed QoS (then extended to IP networks). H.323 is an umbrella of the different protocols Audio Video Terminal control & management Data G.711* G.722 G G.728 G.729.A H.261 H.263 RTCP* H RAS* H.225.0* Call Signalling H.245* Call Control T.120 RTP* UDP TCP IP * mandatory standards RAS: Registration Admission Status; RTP: Real Time Protocol RTCP: Real Time Control Protocol 53

54 IETF VoIP protocol (SIP) audio/video equipment audio/video coding RTP/RTCP UDP session control SIP/SDP TCP o UDP o SCTP IP* layer 2 technologies (ATM, Ethernet, PPP,...) * plus anything required for QoS...(e.g. MPLS) 54

55 Esempio: SIP call using a proxy SIP Proxy server? paris Location server 1) INVITE 4) OK 2) INVITE 3) OK IP 5) ACK* Media (RTP/UDP/IP) * can bypass the proxy 55

56 Evoluzione verso IP previste in Accesso Tipologie di apparati di accesso (AN) per voce/telefonia + dati, senza / con interfacce xdsl ( Broadband ) lato tributari. Acronimi (significato): AN Access Network (apparati di accesso per dati e/o voce ) VoDSL Voice over DSL 56

57 Possibilita di trasporto della voce over xdsl Richiami - (da DSL Forum) 57

58 SCENARIO 1 - Interfacce xdsl solo per servizi dati, no per VoDSL PC PC LAN CPE ( modem dsl + router IP ) Stack protocollare sul doppino: [dati] : (...) / IP/ATM/xDSL (dati) su xdsl ISDN / 1 dopp. POTS (voce) / 1 dopp. (voce) / 1 dopp. DSLAM AN AN_V5 (dati) su ATM V5.2 Rete dati PSTN Le interfacce xdsl (se presenti) servono solo per servizi dati (over.../ip/atm/xdsl), il CPE e un puro modem DSL (o modem-router ) tipo l apparato Alice di TI. La voce (ISDN+POTS), se presente, e trattata a circuito nell AN con I/F V5, separatamente dai dati. Eventualmente un unico doppino puo servire per dati e voce POTS (situazione non mostratata in figura), in questo caso presso l AN ci sara necessariamante un POTS splitter (non mostrato in figura). Puo esserci un POTS splitter anche presso le CPE, ma non e obbligatorio (se non c e si parla di ADSL lite). L apparato fisico AN e dunque fatto da due parti largamente indipendenti: DSLAM e AN_V5 (che evt. condividono solo alimentazioni, spazi, ecc...) 58

59 SCENARIO 2 - Interfacce xdsl per servizi VoDSL e dati. Stack protocollare sul doppino: [V] : (G ) / AAL 2 1 / ATM / xdsl [S] : (... ) / AAL? / ATM / xdsl [D] : (...) / IP / AAL 5 / ATM / xdsl PC LAN IAD (V+S+D) su xdsl / 1 dopp. V+S AN (Dati) su ATM Rete dati ISDN POTS (voce) ISDN POTS / 1 dopp. / 1 dopp. VoDSL GW V5.2 PSTN (V=voce, S=segnalazione, D = Dati) L AN ha rispetto allo scenario 1 [anche] un VoDSL Gateway integrato. Tale GW trasforma la voce V e la relativa segnalazione S (entrambe over ATM ) e forma la V5.2 per il lato rete. Interfacce dirette POTS e BRA su tale tipo di AN sono possibili (come mostrato in figura ) ma non e detto che ci siano sempre (es. un OLO senza unbundling potrebbe non averle). 59

60 SCENARIO 3 - Interfacce xdsl per servizi VoDSL e dati. Stack protocollare sul doppino: [V](G729?)/AAL2/ ATM/xDSL [S](... ) /AAL 5?-2? / ATM/xDSL IP/ATM/xDSL PC LAN IAD ISDN POTS (V+S+D) su xdsl / 1 dopp. DSLAM AN ATM (o IP) voce + segnalaz. Rete dati GW ISDN POTS AN V5 V5.2 V5.2 PSTN Come scenario 2 interfacce xdsl per servizi VoDSL e dati, ma con GW non integrato. L AN e dunque lo stesso dello scenario 1. 60

61 SCENARIO 4 - AN che diventa un AGW PC LAN IAD interlavoro: <s> / <segnalazione IP> (media+<s>+dati)/ip/atm/xdsl DSLAM MGCP H248 <segnalazione>/ip [/ATM] <segnalazione IP> (ete over IP) Voce/IP [/ATM] voce Rete dati Call agent ISDN POTS ISDN AGW GW POTS ISUP (o V5) <s>:= segnalazione proprietaria; <segnalazione>=mgcp H248 SIP H.323 PSTN AN termina e trasforma la segnalazione <s> proveniente da IAD (proprietaria per POTS e di tipo D channel per ISDN) ; AN diventa un AGW anche per utenza POTS e ISDN eventualmente direttamente attestata (in ogni caso l AN non e lo stesso dello scenario 1). (*) Nota: <media+s> nella tratta su doppino potrebbero anche stare direttamente su ATM (non su IP) 61

62 SCENARIO 5 IAD che diventa un RGW <segnalazione> (ete over IP) Call agent MGCP H248 PC LAN RGW ISDN POTS <segnalazione>/ip/atm/xdsl (media+dati)/ip/atm/xdsl DSLAM AN (==DSLAM) <segnalazione>/ip (media+dati)/ip media= voce Rete dati [IP] GW ISDN POTS AN V5 V5.2 ISUP (o V5) <segnalazione>:= MGCP H248 SIP H.323 PSTN L AN e lo stesso dello scenario 1 (a meno di i/f lato aggregati probab. gia di tipo IP piuttosto che ATM). La voce proveniente da RGW e un particolare media (con video, ecc.), e puo` venir trattata in rete da apposito GW telefonico (con I/F ISUP - o V5 - verso PSTN) controllato dallo stesso MGC/call agent che controlla il RGW. L IAD e ora chiamato RGW perche - oltre a gestire come sempre xdsl - genera gia` direttamente segnalazione e voce di tipo VoIP, sotto controllo di un MGC (e Call Agent). La parte tradizionale TDM su AN (AN V5 indicata in figura) e opzionale. Un GW verso la PSTN e necessario per interoperare col tradizionale. 62

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