Telefonia, ADSL Voice over IP

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1 Telefonia, ADSL Voice over IP 1

2 Telefonia Il servizio telefonico e costoso Le LAN utilizzano i cavi utilizzati dalle reti telefoniche negli edifici La tecnologia telefonica è alla base della maggior parte delle WAN Le regolamentazioni e i fornitori di servizi telefonici hanno un influenza sulle WAN Tendenza a far convergere i due servizi: gestione integrata di reti per la voce e I dati 2

3 Cavi telefonici in edifici Edifici a più piani 3

4 Rete telefonica interna basata su PBX 3. Entrance Facility 4. Termination Equipment 5. PBX Switch 7. Vertical Telefonico interno Riser Private branch exchange Space 2. To Telcos 6. fascio di cavi (Molti doppini) 1. Stanza delle apparecchiature (Di solito nel semi-interrato) 4

5 Rete telefonica interna basata su PBX Doppini UTP 1. distribuzione verticale 5. Distribuzione orizzontale 4. Cross-Connect Device 3. Telecommunications Closet on Floor 2. Fasci di cavi 5

6 Patch Panel Patch Panel Rack- Mounted Switches 19 Equipment Rack 6

7 Rete telefonica interna basata su PBX 2. Distribuzione finale Lungo o attraverso una parete 3. Patch Cord 1. Distribuzione orizzontale Un doppino UTP 7

8 Cablaggio di una LAN in un edificio 3. Entrance Facility with Termination Equipment 4. Router 5. Switch centrale (Chassis) 6. Vertical Riser Space 2. To WAN 1. Stanza delle apparecchiature (Di solito nel semi-interrato) 8

9 Cablaggio di una LAN in un edificio 1. distribuzione verticale 5. Distribuzione orizzontale 4. Workgroup Switch 3. Telecommunications Closet on Floor 2. Fibre ottiche Una coppia in ogni soffitto 9

10 Cablaggio di una LAN in un edificio Le distribuzioni orizzontali e quella finale Sono le stesse della telefonia Workgroup Switch in Telecoms Closet 1. Distribuzione orizzontale Doppino UTP 10

11 Public Switched Telephone Network (PSTN) Linea di accesso Local Loop Doppino unico Di bassa qualita Switching Office Central Office End Office Proprieta del cliente (Residenza privata) Proprieta del cliente(azienda) 11

12 Elements of the Public Switched Telephone Network (PSTN) 1. Customer Premises Equipment 1. Customer Premises Equipment 12

13 Switching di Circuito 1. Circuito Connessione End-to-End Abbonato-Abbonato 2. Attraversa molti switch, linee di accesso, e Linee di collegamento 3. Switching di circuito: Un circuito e riservato Per tutta la durata di una chiamata 13

14 Time Division Multiplexing (TDM) Time Frame 1 Frame 2 Frame 3 Used Used Used Used Used Slot 1 for Circuit A Slot 2 for Circuit B Slot 3 for Circuit C Slot 1 for Circuit A Slot 1 for Circuit A TDM riserva la capacita di un circuito in un frame 14

15 PSTN: Inizialmente tutta analogica Vecchia rete telefonica: tutta analogica Local Loop (Analog) Switch (Analog) Local Loop (Analog) Residential Telephone (Analog) Switch (Analog) Trunk Line (Analog) Switch (Analog) Business Telephone (Analog) 15

16 PSTN: per la maggior parte digitale con alcuni loop locali analogici Attuale rete telefonica: Per la maggior parte digitale Local Loop (Analog) Switch (Digital) Local Loop (Digital) Residential Telephone (Analog) Switch (Digital) Trunk Line (Digital) Switch (Digital) PBX (Digital) 16

17 Codec presso lo switch all End Office La linea di accesso all abbonato è analogica Lo Switch è digitale Il Codec converte i segnali trasmessi tra di loro Analog Subscriber Signal ADC Codec Segnale Interno Digitale End Office Switch Digitale Loop locale Linea di accesso DAC 17

18 Campionamento per effettuare conversioni da Analogico-a-Digitale (ADC) IL Codec in primo luogo filtra la banda del segnale vocale Taglia tutte l energia sotto i 300 Hz Taglia tutta l energia sopra i 3,400 Hz Passa segnale filtrato da 300 Hz a 3.4 khz Segnale Filtro Bypass Distribuzione di energia per La voce umana O Hz 300 Hz ~3,400 Hz 20 khz 18

19 Campionamento per effettuare conversioni da Analogico-a-Digitale (ADC) Codec Campiona il segnale della voce Divide ciascun secondo in 8,000 periodi di campionamento Ciascun periodo di campionamento e 1/8,000 di secondo Sample 1/8,000 sec Periodo di campionamento 19

20 Analog-to-Digital Conversion (ADC): Bandpass Filtering and Pulse Code Modulation (PCM) PCM Signal Amplitude Analog Signal Duration of Sample (1/8000 sec.) 0 Sample Time A signal must be sampled at twice its highest frequency (4 khz) for adequate quality. In PCM, there are 8,000 samples per second 20

21 Campionamento per effettuare conversioni da Analogico-a-Digitale (ADC) Codec Misura l intensita dei segnali Misura l intensita della voce in ogni periodo di campionamento come una frazione di un valore massimo (255). Ad esempio in figura e 210/255. Converte il valore decimale 210 nel valore binario di 8-bit, Valore di Intensita 210/255 ( ) Campione 1/8,000 sec Periodo di campionamento 21

22 Campionamento per effettuare conversioni da Analogico-a-Digitale (ADC) Codec 8,000 campioni/sec * 8 bit/campione = 64 kbps Questo e il motivo per cui le linee telefoniche hanno la velocita di 64 kbps Sviluppate per la voce digitalizzata Spesso i fornitori (Carrier) rubano 8 kbps per segnali di supervisione, sui 56 kbps 22

23 Conversione Digitale-da-Analogica (DAC) 1/8000 Secondo (8 bits) Segnale digitale in arrivo Da uno Switch telefonico (8,000 campioni/sec) DAC Segnale analogico generato Per la linea dell abbonato E di buona qualita se ci sono abbastanza campioni per secondo 23

24 Digital Subscriber Lines (DSLs) Le linee DSLs danno la possibilita' di trasmettere dati su doppini esistenti (1-pair voice-grade access lines), quelli tipicamente utilizzati e gia' presenti per il normale collegamento telefonico. 24

25 Digital Subscriber Lines (DSLs) Asymmetric DSL (ADSL) Throughput dei dati asimmetrico Velocità di Downstream da 512 kbps a 1.5 Mbps e oltre Velocità in Upstream da 90 kbps a 384 kbps e oltre Ottimo per l'accesso al Web con downloads Sufficientemente veloce per la posta elettronica (IMAP) Adatto per uso residenziale Throughput non garantito DSLAM (DSL access multiplexer) spesso soprautilizzato e lento 25

26 Leased Line Networks Digital Subscriber Lines (DSLs) Velocita a banda larga (Broadband) su un singolo doppino voice-grade UTP in rame Non funzionano sempre: limiti di distanze, etc. Dove funzionano sono meno care delle linee affittate basate su trunk line Voice-Grade UTP esistenti 26

27 ADSL con Splitter Proprietà abbonato Compagnia telefonica End Office Switch Data WAN PC ADSL Modem 1. Esistente coppia di Voice-Grade UTP Wires Telephone Splitter DSLAM Voice and 4. Data PSTN 27

28 ADSL con Splitter Proprietà abbonato 1. Data 256 kbps to 1.5 Mbps Compagnia telefonica End Office Switch PC ADSL Modem kbps to 256 kbps Data WAN Splitter DSLAM PSTN Telephone 28

29 ADSL con Splitter Proprietà abbonato Compagnia telefonica End Office Switch Data WAN PC ADSL Modem Telephone Splitter 1. Servizio telefonico ordinario DSLAM PSTN 29

30 Leased Line Networks Asymmetric DSL (ADSL) Sommario Velocita asimmetrica Downstream (verso il cliente): 256 kbps fino a piu di 1.5 Mbps Upstream (dal cliente): 64 kbps o migliore Servizi dati e telefonici simultanei DSL access multiplexer (DSLAM) all end telephone office Progettate come un servizio per i clienti, non ci sono garanzie sulla velocita dei dati 30

31 Telefonia Cellulare 31

32 Telefonia cellulare PSTN 3. To PSTN Mobile Telephone Switching Office Cellsite G 1. Divide un Area In celle 2. Un cellulare Comunica Via Cellsites, Con il MTSO (Mobile Thelephon Switching Office) A B C D E F H I K L M N O P J 32

33 Telefonia cellulare PSTN Cellsite G 3. riutilizza Il canale 47 in D e F B D H K N A E L P 2. Usa Il canale 47 Nella cella A C F I M O 1. TECNOLOGIA TRADIZIONALE Si riutilizzano canali in celle Non adiacenti J 33

34 Telefonia cellulare PSTN Cellsite G 1. Usa il canale 47 In A, D, e F B D H K N 2. In quali altre Celle Riutilizza il canale 47? A C E F I L M O P J 34

35 Telefonia cellulare PSTN Mobile Telephone Switching Office G D K 1. Handoff automatico tra Cellsites da O a P nel Momento in cui Il cellulare viaggia Tra le due celle A B C E F H I L M N O Handoff P J 35

36 Handoffs vs Roaming Handoff Per muoversi tra le celle di un singolo sistema telefonico cellulare Telefonia cellulare wireless LANs Roaming Muoversi tra sistemi Telefonia cellulare: per utilizzare un telefono cellulare in un altra citta 36

37 Generazioni di servizi cellulari Generation First 2nd 2.5G 3G Tecnologia Analogica Digitale Digitale Digitale 4G Digitale Data Transfer Rate Data Transfer Is Difficult 10 kbps* 20 kbps to 144 kbps 144 kbps to 2 Mbps 100 Mbps to 1 Gbps Canali ~800 ~ ,500 ~ ,500?? Celle/ canali Riutilizzo Largo/ Medio Piccolo/ Alto basato Su 2G?? *Sufficienti per Short Message Service (SMS) e wireless Web access Utilizzando il Wireless Access Protocol (WAP) o i-mode 37

38 Velocità 4G e 3G ITU requisiti di velocità per 4G Quello che e' superiore a 3G con velocita di punta: 1Gbps per dispositivi fissi e persone che camminano 100 Mbps per utenti in auto o in treno ITU requisiti di velocità per 3G 2 Mbps per dispositivi fissi 384 kbps per persone che camminano 144 kbps per utenti in auto Tutto il resto e 2.5 G Attenzione alcuni tra I produttori 2.5G dicono di essere 3G ma non forniscono le prestazioni adeguate 38

39 Telefonia basata su IP (VoIP) 39

40 Figure 6-18: IP Telephony PC with IP Telephony Software IP Internet User either has PC with IP telephony software Or IP telephone with built-in codec and IP functionality; Plugs directly into an IP network IP Telephone with Codec and IP Functionality PSTN 40

41 Figure 6-18: IP Telephony, Continued Media Gateway Connects IP telephony system to the PSTN. Does signaling and transport format conversion. IP Internet Media Gateway PSTN 41

42 Figure 6-20: IP Telephony Protocols Signaling: H.323 or SIP (Call setup, breakdown, etc.) Codec Data Stream RTP Hdr UDP Hdr IP Hdr PC with IP Telephony Software Transport (Voice Transmission) IP Telephone (Can connect directly to wall jack) 42

43 IP Telephony Transport UDP (User Datagram Protocol) Used at the transport layer instead of TCP Efficient No opens, closes, ACKs So creates less delay, load on the network Unreliable No error correction OK because there is no time to retransmit voice packets Receiver interpolates between received packets 43

44 IP Telephony Transport, Continued RTP (Real Time Protocol) RTP Header is used to improve voice signal Contains a sequence number so that voice packets can be put in order even if unreliable IP and UDP deliver them out of order Contains a time stamp so that the spacing of sounds in adjacent packets can be handled well Reduces jitter (variability in latency) 44