Corso di Studi in Ing. delle Telecomunicazioni LAUREA in INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI RETI DI TELECOMUNICAZIONI Stefano Giordano Lezione n.12n Introduzione alle reti a collegamento diretto; Soluzioni di accesso xdsl Gruppo di Ricerca in Reti di Telecomunicazioni Dipartimento di Ingegneria della Informazione: Elettronica, Informatica, Telecomunicazioni 1
Direct link networks 5 problems Encoding Framing Error Detection Reliable Delivery on the link Media Access Control 2
Examples of specific technologies Point-to-point links EthernetLAN Token Ring LAN FDDI LAN IEEE 802.11 (Wi-Fi) LAN Survey the available network technology and explore these five fundamental issues 3
First of all 1. Encoding 2. Framing 3. Error Detection These are also relevant for Shared Media Technologies 4. Reliable Delivery Point-to-point links Host Host Switch Host Switch Switch 4
Link Layer: a possible network scenario 5
Link Layer: setting the context two physically connected devices: host-router, router-router, host-host unit of data: frame Hl Ht HnHt HnHt M M M M application transport network link physical data link protocol phys. link network link physical Hl HnHt frame M adapter cards 6
A Workstation Architecture CPU Cache Network Adaptor To Network Memory I/O Bus Memory is a limited resource Bandwidth is a limited resource A software module running on the workstation the device driver manage the network adaptor 7
CPU Speed & Link Speed 10000 Packet processing Power Link Speed 10000 Spec95Int CPU results 1000 2x / 18 months 100 10 1 1985 1990 1995 2000 0,1 2x / 7 months 1985 1990 1995 2000 TDM DWDM 1000 100 10 1 0,1 Fiber Capacity (Gbit/s) Source: SPEC95Int & David Miller, Stanford. 8
TLC progresses: better than Moore s Law 9
3.5, 3.75, 4th Generation High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) is a packetbased data service in W-CDMA downlink with data transmission up to 8-10 Mbps (and 20 Mbps for MIMO systems) over a 5MHz bandwidth in WCDMA downlink HSUPA, High-Speed Uplink Packet Access, is a data access protocol for mobile phone networks with extremely high upload speeds up to 5.8 Mbit/s. Similar to HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA is considered 3.75G or sometimes 4G. The specifications for HSUPA are still under development (July 2005) and will be included in UMTS Release 6. It will be published on www.3gpp.org. wikipedia.org 10
Speed of Commercial DRAM Access Time (ns) 1000 1. It s hard to keep up with Moore s Law: 100 The bottleneck is memory speed. 10 Memory speed 1.1x is / not 18 months keeping up with Moore s Law. 1 0,1 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 Moore s Law 2x / 18 months 0,01 0,001 Memory latency improves at a rate of 7% each year 11
Simplex transmission Direction of data transfer 12
Half Duplex transmission Direction of data transfer Direction of data transfer First Time period Second Time period 13
Full Duplex transmission Direction of data transfer 14
Tabella forviante! Service Bandwidth POTS ISDN xdsl CATV 28.8-56 Kbit/s (modem per banda fonica) 64-128 Kbit/s (no! PRI:1.544 or 2.048 Mbit/s) 16 Kbit/s 55.2 Mbit/s (modem xdsl) 20-40 Mbit/s (cable modem) 15
Rete di distribuzione in rame 100 %doppini Lunghezza della rete di accesso in rame: 100 Milioni di km - coppia Più di 45 Milioni di rilegamenti cliente: ~ 2 rilegamenti disponibili per cliente 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 km Italy UK (BT) Japan Lunghezza France Germany USA Lunghezza della rete di accesso in rame 16
Modalità di collegamento alla rete Internet tramite modem per banda fonica (attraverso rete RTG) e con modem ADSL Modem Stadio di Linea Accessi narrowband (< 56 Kb/s analogico, 128 Kb/s ISDN) Modem ADSL DSLAM RTG Stadio di Linea NAS Modem pool o PRI ISDN B-NAS AAA Rete IP Accessi broadband ATM (fino a 6 Mb/s) Network Access Server (NAS): modem pool su cui terminano le chiamate dial-up, gestisce sessioni PPP, routing verso il backbone IP DSLAM: concentratore di linee xdsl, effettua routing delle celle ATM verso il B-NAS Broadband-NAS: gestione delle sessioni PPP, routing verso il backbone IP AAA = Authentication, Authorization, Accounting: sistema con cui dialogano i NAS (tramite protocollo Radius) nelle fasi di instaurazione e chiusura della sessione PPP 17
I sistemi xdsl DSL HDSL SDSL ADSL RADSL VDSL Digital Subscriber Line 160kbit/s simmetrici su 1coppia, codifica 2B1Q High bit-rate DSL 2Mbit/s su 2 coppie, codifica 2B1Q Symmetric DSL fino a 2Mbit/s su 1 o 2 coppie + POTS (Plain old telephone services) Asymmetric DSL fino a 6 Mbit/s down, 1 Mbit/s up + POTS su 1 coppia Rate Adaptive DSL bit-rate adattabile in direzione down e up + POTS su 1 coppie Very high bit-rate DSL 52, 26 o 13Mbit/s down, 2Mbit/s up + POTS (o ISDN) su 1 coppia 18
Allocazione delle bande di frequenza in sistemi ADSL ADSL over POTS POTS ADSL over ISDN UP DOWN 25 138 150 1100 khz ISDN UP DOWN khz 90 «138 206 270 1100 19
Spettro del segnale in linea di un sistema ADSL che impiega modulazioni di tipo DMT (Discrete Multi Tone) 20
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line Splitter 9000 18000 ft 2750 5500 m Splitter DSLAM Modem ADSL PSTN Autocommutatore Modem ADSL 1.554-8.448 Mbit/s 16-640 Kbit/s IP over ATM Digital Subscriber Line Access Multiplexer 21
Schematizzazione della rete di accesso telefonica Centrale Casa dell utente Borchia Armadio ripartilinea Sfioccamento Giunto Chiusino Altri sistemi di linea Rilevazione Pressurizzazione Orizzontale Permutatore Verticale Sala AF Ripartitore DSLAM ATM Commutatore PSTN muffole Rete secondaria (cavi bassa capacità Cunicolo Pozzetto/ Inserzione Cameretta Polifora Pressurizzazione d armadio Sala compressori Distributore (pressurizzazione) Rete primaria Rete primaria Sala muffole (cavi bassa(cavi alta capacità.) capacità.) 22
ADSL e ADSL.lite ADSL Splitter Borchia Presa a muro Presa a muro Modem ADSL ADSL.lite Borchia Presa a muro Filtro Presa a muro Filtro Modem ADSL 23
Collegamento di modem ADLS.lite Doppia presa telefonica Impiego di micro-filtri per limitare le bande dei dispositivi analogici tradizionali (fax, telefoni, etc) 24
Collegamento di modem ADLS Impiego di uno splitter centralizzato per limitare la bande dei dispositivi analogici tradizionali (fax, telefoni, etc) e consentire al modem l impiego della porzione dello spettro ad alta frequenza 25
Micro-filtri tripolari 26
Modem xdsl dotato di porta Ethernet 27
Eth bridge Alternative di accesso ADSL B-NAS Eth Router bridge Virtual dial up Rete IP Eth Router Network IP punto-punto 80.112.11.1 80.112.11.2 VIRTUAL DIAL UP ALWAYS ON Bridged (modem) I PC emulano la connessione dial up I PC sono visti su una LAN del NAS Routed Il router si connette al NAS emulando una connessione dial up; gli host non sono visti direttamente connessi al NAS e possono essere NATtati Il router è connesso al NAS tramite una network IP; gli host non sono visti direttamente connessi al NAS e possono essere NATtati 28
HDSL: High-Speed Digital Subscriber Line Modem HDSL 9000 18000 ft 2750 5500 m DSLAM Modem HDSL 2.048-8.448 Mbit/s IP over ATM 2.048-8.448 Mbit/s Digital Subscriber Line Access Module 29
VDSL: Very High Data Rate Digital Subscriber Line Modem VDSL 1000 4500 ft 305 1370 m DSLAM 12.96-55.2 Mbit/s IP over ATM over SDH SDH IP over ATM Digital Subscriber Line Access Module 30
Alternative di accesso in Europa FWA = Fixed Wireless Access Stime fornite da: The development of broadband access platforms in the EU - Agosto 2001 31