Telefonia ed evoluzioni

Evoluzione delle reti telefoniche Fine 800 inizio 900: 1876: brevetto del telefono di Bell Trasmissione analogica e commutazione manuale Architettura di rete non gerarchica

Evoluzione delle reti telefoniche Fine 800 inizio 900: 1891: brevetto del selettore Strowger 1894: prima centrale elettromeccanica 1895: esperimenti di Marconi

Telefoni inizio 900

Telefoni inizio 900

Posto operatore

Centrale telefonica; New York 1910

Cablaggi su pali

Selettore Strowger

CC1 Evoluzione delle reti telefoniche Anni 40 e 50: Autocommutatori elettromeccanici (1938: relè) Prima teleselezione (coinvolge più centrali)

Diapositiva 10 CC1 relè: interruttore elettromeccanico (circuito elettronico (RC o a induttanza) + interruttore) Carla Chiasserini; 02/12/2003

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 60: Introduzione della trasmissione e della commutazione numerica PCM (Pulse Code Modulation)

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 60: Elaboratori elettronici per il controllo delle centrali (programma registrato) 1965: prima centrale elettronica (Saccasunna -USA -ESS1)

Operatrici telefoniche

Crossbar - 1952

Crossbar - 1965

ESS 1 Console

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 70: Diffusione delle reti PCM Introduzione dei sistemi di segnalazione a canale comune (SS7)

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 70: 1975: prima centrale interamente elettronica (Chicago - ESS4)

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 80: Completamento (??) della IDN (IntegratedDigitalNetwork) CC2 Definizione e prime installazioni di ISDN (Integrated Services Digital Network) CC3

Diapositiva 19 CC2 CC3 IDN: rete di trasporto (distribuzione) completamente digitale doe si ha sia trasmissione che commutazione digitale (la commutazione avviene senza trasformare il segnale da digitale ad analogico e viceversa. Carla Chiasserini; 02/12/2003 servizi integrati: voce, video, dati Carla Chiasserini; 02/12/2003

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 80: Diffusione delle reti cellulari analogiche

CC4 Evoluzione delle reti telefoniche Anni 90: Diffusione (??) di ISDN Introduzione delle reti intelligenti

Diapositiva 21 CC4 in realtà negli anni 90 la isdn non era diffusa, la sua diffusione è iniziata solo nella seconda metà degli anni '90. Ha avuto una grande diffusione con l'esplosione di Intenet xchè permette di avere la linea del telefono e internet allo steso momento. La ISDN usa la tecnologia TDM. Inoltre essendo completamente digitale consente 2 o + linee a 64 kb/s (residenziale è sempre a 2 linee, per business fino a 30 linee). (La ADSL usa FDM, 3 canali: 1 per la telefonia,1 pr l'uplink euno per il downlink) Carla Chiasserini; 02/12/2003

Evoluzione delle reti telefoniche Anni 90: Definizione della Broadband- ISDN (ATM) Diffusione delle reti cellulari numeriche

Evoluzione delle reti telefoniche 2000: Trasporto della voce su reti a pacchetto (Internet telephony) Reti cellulari a commutazione di pacchetto (GPRS) e a larga banda (UMTS)

Centrale ISDN - 1997

Il telefono di Bell Fino alla metà degli anni 60 il telefono è rimasto sostanzialmente uguale al brevetto di Bell; ancora oggi i telefoni analogici sono molto simili

Il telefono di Bell Alexander Graham Bell depositò il brevetto il 14 febbraio 1876...qualche ora prima di Elisha Gray...mentre Meucci sperimentava un sistema analogo

Il telefono di Meucci

Il telefono di Meucci

Il telefono di Bell Il 10 marzo 1876 Bell presenta il primo telefono funzionante

Il telefono di Bell Comprende un microfono (trasmettitore) un altoparlante (ricevitore)

Il telefono di Bell Collegati da un circuito elettrico con una batteria in serie trasmettitore ricevitore

Il telefono di Bell trasmettitore ricevitore Il trasmettitoreè una resistenza variabile che trasforma le onde di pressione sonore in un segnale elettrico

Il telefono di Bell trasmettitore ricevitore Il ricevitoreopera la trasformazione inversa, vibrando al variare della corrente

Attivazione e selezione La linea viene attivata sganciando il micro-telefono, che chiude l interruttore di linea CC12 alla interruttore centrale di linea selettore sento CC9 CC11 parlo CC13

Diapositiva 34 CC12 CC9 CC11 CC13 questo filo è il doppino: 2 cavi di rame che portano il segnale vocale in una direzione e nell'altra e costiyuiscono un circuito analogico Carla Chiasserini; 03/12/2003 Quando si sgancia la corrente che passa varia dai 20 ai 60 ma Carla Chiasserini; 03/12/2003 La batteria è a 48V e la tensione è fornita dalla centrale locale. Fanno eccezione i telefoni cordless che richiedono una alimentazione separata xchè i 20 ma mandati da centrale non sono sufficienti per alimentare la stazione base del telefono cordless. Segue che se manca corrente elettrica i cordless non funzionano. Carla Chiasserini; 03/12/2003 forchetta telefonica si trova nella centrale locale e serve per passare da 2 fili (doppino) a 4 fili. Così il segnale in uplink e downlink sono separati e possono essere amplificati in circuiti diversi sulle linee di giunzione, cioè che portano alle centrali di giunzione. Carla Chiasserini; 03/12/2003

Attivazione e selezione Il selettore (disco o tastiera) è inserito in serie al circuito del telefono alla centrale selettore interruttore di linea

Schema a blocchi complessivo alla centrale CC10 selettore conversione 2/4 e circuito anti-eco suoneria interruttore di linea CC5 CC8

Diapositiva 36 CC10 CC5 CC8 selettore: provoca interruzioni della corrente ad ogni numero digitato Carla Chiasserini; 03/12/2003 induttanza: a bassa freq, corto circuito -ad alta freq. circuito aperto. condensatore: a bassa freq. e' un circuito aperto; ad alta freq. è un circuito chiuso. Nella suoneria si ha un condensatore e 2induttanze (che pero' sono avvolte su ferrite e servono per fare il camapnello).iil condensatore è per far passare la sinusoide del segnale di squillo mandato dala centrale di lì e non arrivare alla cornetta. Carla Chiasserini; 03/12/2003 Rx e microfono sono in serie nel circuito ma interagiscono tramite un complesso circuito. Il circuito anti-eco, è un insieme di resistenze e induttanze che separano il rx dal microfono locale. Così il rx non viene modulato dal segnale prodotto dal microfono locale ma solo da quello proveninete dall'utente con cui si comunica. Carla Chiasserini; 03/12/2003

CC7 La centrale e il local loop local loop centrale di attestazione sensore di sgancio trasform. di linea CC14 Alla forchetta, al convertitore A/D e ai sistemi di commutazione CC15 batteria di alimentazione a 48 V

Diapositiva 37 CC7 CC14 CC15 a cosa serve il trasformatore di linea???? Probabilmnte solo a separare il local loop dal resto per proeggere il circuito da eventuali sbalzi di tensione. Carla Chiasserini; 02/12/2003 La forchetta telefonica si trova nella centrale locale e serve per passare da 2 fili (doppino) a 4 fili. Così il segnale in uplink e downlink sono separati e possono essere amplificati in circuiti diversi sulle linee di giunzione, cioè che portano alle centrali di giunzione. Carla Chiasserini; 03/12/2003 Nelle centrali moderne i segnali analogici sono convertiti in digitali alla centrale numerica e trasferiti con tecnica TDM sulla rete digitale di trasporto. Più canali a 64k/s sono multiplati con tecnica TDM, dalla centrale locale attarverso la rete di trasporto digitale. Carla Chiasserini; 03/12/2003

CC6 La centrale e il local loop Il sensore di sgancio è un relè a induttanza che sente il passaggio della corrente di alimentazione e abilita la porta di ingresso in centrale dedicando un convertitore A/D e una posizione di commutazione alla linea attiva

Diapositiva 38 CC6 quando si sgancia la cornetta e il circuito si chiude Carla Chiasserini; 02/12/2003

Toni di centrale La centrale invia diversi segnali all utente: Squillo: Sinusoide a 20Hz, 75V rms, duty cycle [On/Off s -D.C.] ~1/1

Toni di centrale La centrale invia diversi segnali all utente: Selezione: CC18 (350)+(440)Hz, tono continuo (USA) (440)+(480)Hz, D.C. complesso tu.. tuuu... (EU)

Diapositiva 40 CC18 Inoltre in U.S. la comunicazione telefonica è half-duplex, qui da noi c'è il doppino quindi è full duplex Carla Chiasserini; 03/12/2003

Toni di centrale La centrale invia diversi segnali all utente: Linea disponibile: (440)+(480)Hz, D.C. 2/4

Toni di centrale La centrale invia diversi segnali all utente: Linea occupata: (480)+(620)Hz, D.C. 0.5/0.5

Toni di centrale La centrale invia diversi segnali all utente: Fascio occupato: (480)+(620)Hz, D.C. 0.25/0.25 CC17

Diapositiva 43 CC17 2 toni con duty cycle /D.C.=Ton/Toff=0.25/0.25 Carla Chiasserini; 03/12/2003

Filtri e banda fonica Il segnale analogico tra telefono e centrale locale viene filtrato tra 300 e 3400 Hz per consentire il passaggio della continua di alimentazione e limitare la banda passante del sistema

Filtri e banda fonica Le centrali moderne convertono immediatamente il segnale in PCM CC16 banda fonica 300 3400 f [Hz]

Diapositiva 45 CC16 codifica PCM è la tecnica di codifica di uso generalizzato nella rete telefonica pubblica (64kb/s) Carla Chiasserini; 03/12/2003

Il servizio base POTS (Plain Old Telephony Service) La rete telefonica fornisce connessioni bidirezionali e simmetriche tra coppie di utenti Il servizio base funziona secondo un modello di chiamata in 3 fasi: Fase di formazione (call setup) Fase di conversazione Fase di abbattimento CC20

Diapositiva 46 CC20 La rete può poi fornire servizi supplementari, tipo ridirezione di chiamata, che si sovrappongono al servizio di base POTS Carla Chiasserini; 03/12/2003

Una rete telefonica centrale di commutazione centrale di commutazione trasmissione segnalazione

Organizzazione gerarchica Il numero di livelli, la nomenclatura delle centrali e degli apparati variano da nazione a nazione. Riflettono sia le dimensioni del paese sia la storia della telefonia nella nazione

Organizzazione gerarchica centrale internazionale centrale nazionale centrale nazionale centrale regionale centrale regionale centrale locale centrale locale

La rete PSTN (Public Switched Telephone Network) L attuale rete telefonica oggi è sostanzialmente una IDN (Integrated Digital Network) Commutazione a circuito

La rete PSTN Trasmissione/commutazione numerica PCM Segnalazione a canale comune CC19

Diapositiva 51 CC19 a pacchetto Carla Chiasserini; 03/12/2003

Il modello di riferimento L architettura è divisa in piano utente, piano di controllo (segnalazione) e piano di gestione (non visualizzato)

Il modello di riferimento bla... bla... bla protocolli di utente (PCM) protocolli di segnalazione (SS#7) informazione di utente informazione di controllo protocolli di utente (PCM) protocolli di segnalazione (SS#7)

Informazione e controllo viaggiano separati centrale locale PCM SS#7 nodo SS#7 nodo SS#7 centrale locale SS#7 PCM nodo PCM nodo PCM nodo PCM

Organizzazione (piano utente) È tipicamente organizzato su 3 livelli: Rete di accesso (da casa dell utente alla centrale locale)

Organizzazione (piano utente) È tipicamente organizzato su 3 livelli: Rete di giunzione (tra le centrali locali e il centro distrettuale non necessariamente coincide con un prefisso telefonico)

Organizzazione (piano utente) È tipicamente organizzato su 3 livelli: Rete di lunga distanza (connette tra loro le centrali di gerarchia più elevata)

Architettura della rete rete di lunga distanza centrale distrettuale centrale locale rete di giunzione rete di accesso

Uno sguardo al mercato

Penetrazione cellulari vs. Internet Abbonati ai servizi cellulari % 80 70 60 50 40 30 25 Wireless Internet Oriented Digital Economies Finland Sweden Norway Italy Austria Denmark Portugal Switzerland Netherlands Japan UK Spain France Follower Digital Economies Germany Canada US Utenti Internet % Advanced Digital Economies Fixed Internet Oriented Digital Economies 0 10 20 30 40 50

Worldwide revenues All services Service revenues (SN) $x1000 $350 $300 $250 $200 $150 $100 $50 Simple Voice Rich Voice Location-Based Services Mobile Internet Access Multimedia Messaging Service Mobile Intranet/Extranet Access Customised Infotainment $ 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Wireless Penetration rates by Region, 1999-2000 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% West Europe North America East Europe Latin America Caribbean Middle East Asia Pacific Africa 0.0% 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1991 1993 1995 1997 1999