Pianificazione e progetto di reti geografiche

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1 Pianificazione e progetto di reti geografiche 2 Tecnologie su portante metallica 1

2 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 2

3 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 3

4 Accesso fonia Trasmissione voce analogica 4

5 Accesso fonia Codifica numerica del segnale vocale 5

6 Accesso fonia Codifica PCM e Teorema di Shannon Dato che il campionamento in frequenza produce repliche dello spettro del segnale, per riottenere il segnale originario è sufficiente eliminare tali componenti spettrali aggiuntive tramite un filtro passa basso Per essere in grado di separare lo spettro del segnale dalle repliche, è necessario che il segnale sia limitato in banda e che la frequenza di campionamento fc abbia un valore maggiore del doppio della banda B del segnale 6

7 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 7

8 Collegamenti telefonici analogici Modem analogici I modem consentono di adattare il segnale digitale proveniente da un'interfaccia (seriale) ad un canale trasmissivo limitato in banda sia inferiormente che superiormente. Un canale telefonico presenta una banda passante di circa 3000 Hz (tra 300 e 3300 Hz). 8

9 Collegamenti telefonici analogici Modem per collegamenti telefonici analogici La modulazione consiste nel modificare lo spettro di frequenze del segnale informativo digitale (codifica di linea) e di traslazione dello spettro nel dominio delle frequenze. La codifica interessa tutti i modem in banda base e quelli in banda fonica, la modulazione interessa soltanto i modem in banda fonica. La velocità di trasmissione si esprime in bit/s oppure in baud = simboli/s. I simboli che un modem può trasmettere sono quelli di un alfabeto predefinito e stabilito dallo standard impiegato e tipico di un determinato schema di modulazione. Per standardizzare le caratteristiche dei modem il CCITT (ITU) ha emesso una serie di raccomandazioni che sono suddivise in due gruppi: Serie V inerenti alla trasmissione dati su rete telefonica commutata o su linee telefoniche dedicate. Serie X riguardanti i collegamenti dei terminali dati di utente con reti pubbliche per trasmissione dati (ad esempio reti a commutazione di pacchetto come X.25). 9

10 Collegamenti telefonici analogici Principali standard per interfacce modem V.24/V.28 V.35 V.36 Meccaniche ISO 2110 o 4902 ISO 2593 ISO 4902 Elettriche V.28 V.10 e V.11 V.10 e V.11 Funzionali V.24 V.24 V.24 Procedurali V.24, V.25 o V.25bis X.20 X.20bis X.21 X.21bis Meccaniche ISO 4903 ISO 2110 ISO 4903 ISO 2110 Elettriche X.26 o X.27 V.28 X.26 o X.27 V.28 Funzionali X.24 V.24 X.24 V.24 Procedurali X.20 X.20bis X.21 X.21bis 10

11 Rac. ITU Collegamenti telefonici analogici Principali standard per interfacce modem Velocità di trasmissione (bit/s) Tipo di rete Num. fili di linea Modalità di trasmissione Tipo di trasmissione Tipo e livelli di modulazione Baud Frequenza portante (Hz) V RC 2 Full duplex Asincrono FSK chiamante 1750 chiamato V (600) RC 2 Full duplex Asincrono o Sincrono DPSK4(2) chiamante 2400 chiamato V.22bis 2400(1200) RC 2 Full duplex Asincrono o Sincrono QAM16(DPSK4) chiamante 2400 chiamato V (600) RC 2 Half duplex Asincrono o FSK2 1200(600) 1700(1500) Sincrono V M Full duplex Sincrono DPSK V.26bis 2400(1200) RC 2 Half duplex Sincrono DPSK4(2) V M Full duplex Sincrono DPSK V.27bis 4800(2400) M1020 2, Half/Full duplex DPSK8(4) 4 V.27ter 4800(2400) RC 2 Half duplex DPSK8(4) V ( ) M1020 M Full duplex Sincrono QUAM16(8-4) V RC 2 Full duplex Sincrona QUAM32e16(4) V.32bis RC 2 Full duplex Sincrona QUAM128(64) 2400 V (12000) M1020 M Full duplex Sincrono QUAM128(64) V RC 2 Full duplex Sincrona V.34bis RC 2 Full duplex Sincrona V RC 2 Full duplex Sincrona V k (48.8 k) Gruppo primario da 108 khz 4 Full duplex Sincrono / non AM 100 khz sincrono V k ( k) Gruppo primario da 108 khz 4 Full duplex Sincrono AM 100 khz V k ( k) Gruppo primario da 108 khz 4 Full duplex Sincrono AM 100 khz 11

12 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 12

13 ISDN Storia L'acronimo ISDN (Integrated Services Digital Network) fu adottato per la prima volta nel 1971 dal IX gruppo di studio del C.C.I.T.T. (International Telephone and Telegraph Consultative Committee), ora conosciuto come International Telecommunications Union (ITU). La ITU è una organizzazione delle Nazioni Unite (United Nations) che coordina e standardizza le telecomunicazioni internazionali. La Raccomandazione originale per ISDN era nella CCITT Recommendation I.120 (1984) la quale descrive alcune linee guida per l'implementazione di ISDN. Il C.C.I.T.T. stabilì due obiettivi principali: Sviluppare un sistema che potesse portare all'utente finale dei canali digitali in ingresso ed in uscita a 64 Kbit/s. Il numero di questi canali doveva essere variabile, per potersi adattare sia al doppino in rame (e sfruttare quindi la rete telefonica esistente) sia alle fibre ottiche; Pianificare uno standard di comunicazione che fornisse all'utente finale una serie di servizi digitali, oltre alla possibilità di usufruire di questi servizi in parallelo. 13

14 ISDN I canali di ISDN Canale D: Usato per trasportare informazioni di call setup, cioè di segnalazione, ed ha la capacità di 16 Kbit/s. La segnalazione è quell'insieme di procedure attraverso le quali si controlla una comunicazione. Quando si vuole effettuare una chiamata (setup di una chiamata), vuol dire che sul canale D sta passando una segnalazione di informazione per realizzare una chiamata. Il sistema di segnalazione, quindi lo standard utilizzato per la segnalazione, è descritto nel Q. 931, che è uno standard ITU di quelli ISDN che definisce la User-Network Interface per ISDN. Definisce quali sono i messaggi che il mio nodo terminale deve mandare alla rete ISDN per chiamare un altro utente. Il canale D è condiviso da tutti gli utenti dell'accesso ISDN cui è associato. Canale E: Dedicato al trasporto dei segnali di controllo ed ha la capacità di 64 Kbit/s. Spesso anch esso è detto canale "D" perché viene utilizzato agli stessi fini di quest ultimo, ma si deve fare attenzione a non confonderne la capacità. 14

15 ISDN I canali di ISDN Canale B: Interamente utilizzabile dall'utente per il trasporto delle informazioni ed ha una capacità di 64 kb/s. Questo perché la voce di qualità telefonica ha una ampiezza di banda di 4 khz, che per essere campionata e ricostruita deve essere campionata ad una frequenza di 8 khz, cioè doppia, e poiché ogni campione è di 8 bit, è chiaro che deriva da questo la necessità di 64 kb/s (nel 1988). Oggi le tecniche di compressione della voce consentono di raggiungere delle richieste di banda molto inferiori. Lo stesso GSM viaggia sui 13Kbps e su IP si riesce ad andare anche più in basso (10Kbps). Canali H: Aggregazioni di canali B, utilizzati dall utente per servizi particolari. Sono implementati come: H0 384 kb/s formato da 6 canali B; H kb/s formato da 23 canali B; H kb/s formato da 24 canali B; H kb/s formato da 30 canali B. 15

16 ISDN Le modalità di accesso di ISDN In Italia, secondo lo standard EURO-ISDN, l utente può collegarsi alla centrale di rete pubblica secondo due modalità: Accesso base (BRA - Basic Rate Access): Costituito da 2 canali B a 64 Kbit/s + 1 canale D a 16 Kbit/s, per una capacità totale di 144 Kbit/s (EURO-ISDN NET 3). Accesso primario (PRA - Primary Rate Access): Costituito invece da 30 canali B a 64Kbit/s + 1 canale E (chiamato anch esso D) a 64 Kbit/s, per una capacità totale di 1984 Kbit/s (EURO-ISDN NET 5). (Negli U.S.A l'accesso primario è 23B + 1D). 16

17 ISDN Accesso base ISDN (Basic Access) Per il collegamento tramite accesso base alla rete ISDN, il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l utente un apparecchio (o più di uno) chiamato NT (Network Termination) il quale costituisce la terminazione di rete ISDN. L NT ha le seguenti caratteristiche: Termina la connessione della rete di distribuzione verso la centrale locale ("interfaccia U") alla quale è collegato tramite una coppia di conduttori all interno di un cavo telefonico; Termina il lato centrale con il bus di utente "S" il quale, tramite un cavo telefonico a 2 coppie, permette il collegamento dei terminali di utente; Utilizza l alimentazione locale di 220 V per fornire potenza ai terminali di utente connessi sul bus S (max 8 terminali); Utilizza la tele-alimentazione da centrale per fornire alimentazione di emergenza a un terminale designato sul "bus S". 17

18 ISDN Accesso base ISDN (Basic Access) 18

19 ISDN Accesso base ISDN (Basic Access) con NT1 Plus 19

20 ISDN Accesso base ISDN (Basic Access) multinumero 20

21 ISDN Accesso primario ISDN (Primary Access) Per il collegamento tramite accesso primario alla rete ISDN, il gestore del servizio pubblico provvede ad installare presso l utente un apparecchio (o più di uno) chiamato LT (Line Termination) il quale costituisce la terminazione di rete ISDN. Il dispositivo LT termina la linea proveniente dalla centrale di rete pubblica mediante l'interfaccia V. L'interfaccia dall'nt verso l'utente è chimata PRI (Primary Rate Interface). Generalmente l utente dispone presso la propria sede di un centralino telefonico privato (ISPBX) al quale collegare l LT in configurazione punto-punto. Si possono richiedere al gestore del servizio pubblico anche un numero inferiore di canali anziché 30, ad esempio 15, 20 o 25 canali. 21

22 ISDN Accesso primario ISDN (Primary Access) 22

23 ISDN Modello di connessione ISDN secondo OSI Nell'ottica del protocollo OSI, la gestione del canale B è a carico dell'utente per tutti i livelli dal 7 al 2, mentre il canale D viene gestito dalla rete nei livelli 1, 2 e 3. L'utente che trasmette e riceve informazioni deve gestire completamente il flusso di dati che arriva dal canale B poiché la rete provvede solamente al trasporto di questi, mentre la segnalazione sul canale D deve rispettare le specifiche di livello 2 (stabilite dalle Q.920 [ISDNQ920]) e di livello 3 (Q.930 [ISDNQ930]), per cui l'utente interviene solamente sui livelli superiori. 23

24 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 24

25 xdsl Prestazioni 25

26 xdsl Caratteristiche comuni Le tecnologie xdsl permettono genericamente la trasmissione digitale ad alta velocità su uno o più doppini in rame esistenti. A seconda delle tecnologie, la distanza massima di comunicazione su doppino permette di disporre gli apparati di rete a livello di centrale (Stadio di Linea o SGU) o a livello di armadio ripartilinea, o anche a livello di edificio di utente. La banda fruibile attraverso la tecnologia DSL è inversamente proporzionale alla distanza tra la sede d utente e la centrale in cui è presente l apparato di accesso, cioè alla lunghezza del doppino telefonico, e direttamente proporzionale al diametro del doppino utilizzato. Tutte le tecnologie xdsl presentano una distanza massima, oltre la quale il servizio non può essere fornito. Per poter realizzare un infrastruttura di accesso a banda larga in xdsl, gli operatori devono poter accedere al doppino già posato (unbundling) e agli spazi nei siti di Telecom Italia S.p.A. per poter collocare gli apparati. Interferenza intercanale (diafonia). 26

27 xdsl Tecnologie XDSL Technology Data rates Loop reach mixed gauge wire Service types Principle applications ADSL Full rate 192k 8 Mb/s DS kb/s US 15 kft reach at lower rates Data & POTS Shared line Internet access, data ADSL Lite "g.lite" 256k 1.5 Mb/s DS kb/s US 15 kft reach at lower rates Data & POTS Shared line Internet access, data HDSL, HDSL2, HDSL4 1.5 Mb/s symmetric HDSL & HDSL2 9 kft HDSL4 11 kft (x2 with repeater) SDSL SHDSL IDSL VDSL 256k 2 Mb/s symmetric kb/s, 7 1.5Mb/s 192 k 2.3 Mb/s symmetric kb/s Mb/s DS1 private line Data only Data and optional digitized voice Data, voice trunking Modulation DMT DMT 2B1Q HDSL TC-PAM HDSL2& 4 Common protocols Standard Number of wire pairs 128k or 144kb/s symmetric 15 kft reach, Repeater for x2 reach Data only Mb/s DS 6 26 Mb/s symmetric US 3 26M/4M 1 26 Mbs symmetric Data and POTS Data Data, voice Data Video, Internet access, data 2B1Q TC-PAM 2B1Q Multiple (CAP, QAM, DMT, FMT) PPP over ATM PPP over ATM DS1 Frame Relay ATM Frame Relay ATM ITU G T1.413 ITU G ITU G HDSL T1.418-HDSL2 One pair One pair 2 pairs: HDSL, HDSL4 1 pair: HDSL2 None ITU G T1.601 T1 Trial use standard One pair One pair (2 pair Option Doubles the bit rate) One pair One pair (1, 2 or 4 pairs in EFM area) 27

28 xdsl Sistema trasmissivo ADSL Il sistema ADSL consente la trasmissione di informazioni digitali sui cavi in rame ad una coppia (doppino) contemporaneamente al segnale telefonico. Il sistema consiste di una coppia di modem ADSL ai capi della linea rispettivamente presso la centrale (l ATU-C) e presso la sede del cliente (l ATU-R). Tale coppia di modem abilita il trasporto di tre canali informativi: un canale dati nel verso da centrale a cliente (downstream), un canale dati nel verso da cliente a centrale (upstream) ed un segnale telefonico. Le unità ATU-C sono generalmente raccolte in un cestello (il Mux ADSL), che svolge sia le funzioni di separazione tra il segnale dati ed il segnale telefonico che le funzioni di multiplazione del traffico dati. Le velocità di trasmissione sono sbilanciate nei due versi, potendo arrivare a 8 Mbit/s downstream e circa a 1 Mbit/s upstream. Tali velocità dipendono dalla lunghezza e dalla qualità del cavo in rame nonché dalla presenza di segnali di disturbo. Nel caso medio su distanze di 2 km, si possono ottenere velocità fino a 4 Mbit/s downstream e a 640kbit/s upstream. La separazione fra il canale telefonico ed il canale a larga banda è realizzata mediante l utilizzo di filtri passivi (POTS splitter) presso il Mux ADSL e presso la sede del cliente. 28

29 xdsl Architettura xdsl 29

30 xdsl Accesso ai servizi L accesso ai servizi da parte del cliente avviene tramite un meccanismo di controllo della sessione d utente realizzata con l inserimento all interno della catena di servizio di un Server di Accesso alla Rete denominato NAS. Il NAS costituisce il punto di flessibilità dell architettura e consente di attuare la selezione dei servizi e trattare efficacemente le connessioni verso i clienti. Il NAS termina le connessioni provenienti dai Clienti e le concentra in un numero minore di connessioni verso ciascun ISP/OLO. Inoltre offre supporto alla gestione dei clienti ADSL, per l attuazione dei profili di servizio e per la realizzazione delle funzionalità di autenticazione, autorizzazione e tariffazione (AAA). L introduzione di questo meccanismo permette una maggiore dinamicità dell accesso alla rete di servizio, consentendo la scelta da parte dell utilizzatore finale dei servizi e dei profili di accesso desiderati e, da parte degli ISP/OLO, il controllo dinamico dell accesso alle reti ed ai servizi offerti, con la possibilità di personalizzare i servizi (Rete Privata Virtuale, Intranet, Extranet, Commercio Elettronico, applicazioni Push personalizzate, ecc.) e le relative tariffazioni (a volume, a tempo, forfettarie, per transazione, per fasce orarie). 30

31 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 31

32 Rete in rame Gli impianti Centrali Infrastrutture: edificio, stazione di energia, autocommutatore, ecc. Ampliamenti: linee telefoniche Rete di giunzione Funzione: collega le Centrali tra loro Infrastrutture: cavi a fibre ottiche, ponti radio, apparati di trasmissione Ampliamenti: circuiti di giunzione Rete di distribuzione Funzione: collega le abitazioni alle Centrali Infrastrutture: cavi in rame, cavi ottici 32

33 Rete in rame La rete di distribuzione 33

34 Rete in rame Punti di sezionamento Permutatore: posto in Centrale al confine tra rete di distribuzione e autocommutatore, svolge le funzioni di terminazione, numerazione, permutazione, protezione e sezionamento delle coppie 400 coppie per montante il tipo murale 800 coppie per montante il tipo lineare Armadio di distribuzione: elemento di elasticità che separa la rete primaria dalla rete secondaria 300 coppie a palo 1200 coppie a parete Distributore: elemento di separazione tra la rete in cavo dedicata a gruppi di Unità Immobiliari (UI) ed i cavetti dedicati alle singole UI 50 coppie in armadietto o colonnina 10 coppie a muro o a palo 34

35 Rete in rame Permutatore di tipo lineare 35

36 Rete in rame Armadio di distribuzione a parete 36

37 Rete in rame Distributore in armadietto da interno o esterno 37

38 Rete in rame Distributore in colonnina 38

39 Rete in rame Distributore a palo 39

40 Rete in rame I cavi Capitolato tecnico 1031 cavi isolati carta e aria a quarte sotterranei (0,4/0,6 mm) Capitolato tecnico 1033 cavi isolati PE a quarte aerei (0,6 mm) Capitolato tecnico 1240 cavi plastici isolati polietilene a decadi sotterranei (0,4/0,6 mm) Capitolato tecnico 1285 cavi plastici isolati polivinilcloruro a decadi aerei (0,6 mm) 40

41 Rete in rame Cavi 1000 e 1600 coppie 41

42 Indice Rete di accesso Accesso fonia Collegamenti telefonici analogici (V b/s - - V.34 28,8 kb/s - V.90 56kb/s) ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Rete in rame Progettazione della rete in rame 42

43 Progettazione della rete in rame Gli elementi della rete in rame Rete primaria: collega la Centrale agli armadi (rete elastica) cavi interrati o in tubi da 400 a 2400 coppie Armadio: consente la concentrazione delle coppie della rete secondaria (600 coppie) verso la rete primaria (400 coppie) Rete secondaria: collega l armadio ai distributori cavi sotterranei da 30 a 400 coppie cavi aerei da 10 a 200 coppie Distributore: terminazione della rete in cavo ubicata all interno o in prossimità degli edifici da 10 a 50 coppie Raccordi: cavetti da una coppia che collegano le singole unità immobiliari ai distributori 43

44 Progettazione della rete in rame Rete in rame in area urbana 44

45 Progettazione della rete in rame Rete in rame in aree periferiche 45

46 Progettazione della rete in rame Le aree di progetto L area di distributore è la porzione di territorio che comprende più unità immobiliari servite dallo stesso distributore L area di reparto elementare è la porzione di territorio che raggruppa aree di distributore adiacenti, nelle quali sono distribuite 100 coppie L area di armadio è la porzione di territorio che raggruppa aree di reparto elementare adiacenti in numero tale da ottimizzare la rete primaria (da due nelle aree rurali a sei nelle aree urbane) L area di cavo è la porzione di territorio che raggruppa aree di armadio adiacenti alimentate dallo stesso cavo 46

47 Progettazione della rete in rame Schema delle aree di progetto 47

48 Progettazione della rete in rame Distributore interno Distributore interno Armadietto contenente strisce per l attestazione di cavi da coppie Cavetto di raccordo Costituito da 2 fili di rame ø 0,6 mm isolati in PVC (bianco-rosso) Posato in tubi sottotraccia o in apposite canaline a vista 48

49 Progettazione della rete in rame Distributore esterno Distributore esterno elemento di rete posato a muro o su palo che consente l attestazione di un cavo da 10 coppie Cavetto di raccordo costituito da un cavetto bipolare di rame ø 0,6 mm isolato in PVC per la posa a muro o da un cavetto autoportante bipolare in rame ø 1,0 mm isolato in PVC per la posa su palificazione 49

50 Progettazione della rete in rame Armadio di distribuzione Permette: la terminazione ordinata dei cavi provenienti dalla centrale e dai distributori su strisce da 100 coppie in posizioni standard il collegamento di una coppia primaria ad una secondaria mediante cavetti da una coppia (permute) 50

51 Progettazione della rete in rame Progettazione rete secondaria Attività preliminari studio del territorio aggiornamento della cartografia rilievo ecografico e previsionale Formazione delle aree di distributore di reparto elementare (100 coppie distribuite) di armadio Disegno della rete percorso dei cavi posa aerea o sotterranea (marciapiede, carreggiata) potenzialità dei cavi 51

52 Progettazione della rete in rame Progettazione rete secondaria: Attività preliminari Per ogni edificio o vano scala occorre: Rilievo unità immobiliari RILIEVO ECOGRAFICO UNITÀ LOCALI/ABITAZIONI 10/18 Valutazione del fabbisogno coppie FABBISOGNO COPPIE UNITÀ LOCALI/ABITAZIONI 15/22 Le unità locali sono: negozi, uffici, attività commerciali, alberghi ecc. 52

53 Progettazione della rete in rame Progettazione rete secondaria: Formazione delle aree 53

54 Progettazione della rete in rame Progettazione rete secondaria: Disegno della rete 54

55 Progettazione della rete in rame Progettazione rete primaria Formazione delle aree cavo aggregando più aree di armadio adiacenti Disegno della rete percorso dei cavi posa in trincea o in tubazione potenzialità dei cavi 55

56 Progettazione della rete in rame Progettazione rete primaria: aree cavo e disegno rete 56