|
|
|||||
|
|
dal 1998 ad oggi |
||||
 |
 |
||||
|
|||||||||||||
|
Studi e Glossari La Rete Telefonica Generale
La rete telefonica generale RTG può essere vista come un sistema che permette a coppie di utenti distanti di comunicare fra loro. Un tempo, non molto lontano, questa rete era praticamente un monopolio: l’apparecchio era di proprietà del gestore e costituiva la parte utente della rete. L’altra parte della rete era la parte interfaccia, cioè la centrale pubblica di smistamento. Oggi l’apparecchio può non essere di proprietà del gestore, ma liberamente acquistato, purché di tipo compatibile con gli standard trasmissivi della rete ed omologato dal Ministero delle Comunicazioni.
La struttura generale e i servizi di rete torna su ▲ La rete telefonica trasferisce segnali elettrici analogici che rappresentano la voce. La trasformazione della voce in segnale elettrico avviene all’interno del telefono.
Il collegamento fra utente e centrale è una linea formata da un cavo ad 1 coppia di fili in rame del diametro di 6 decimi di millimetro, ricoperti in bronzo, e rivestiti da una copertura isolante in gomma pressofusa solitamente di colore rosso e di colore bianco rispettivamente per i due fili che compongono la coppia. Questo cavo è comunemente detto doppino. Sul doppino è presente un unico circuito analogico.
La rete telefonica è una rete geografica e pubblica in cui la rete di trasporto è formata dalle centrali e dalle linee trasmissive che realizzano le giunzioni, mentre la rete d’accesso è formata dai doppini d’utente e da tutti quegli organi di centrale dedicati all’utente. Tutto questo insieme assume il nome di Rete Telefonica Generale, comunemente detta RTG, o RC (Rete Commutata), od anche dall’inglese PSTN (Public Switched Telephone Network), oppure POTS (Plane Old Telephone Service ). La rete trasmette nel circuito elettrico una tensione nella fase di riposo compresa fra i 48 e 60 Vcc (Volt corrente continua), con frequenze comprese fra 300 e 3400 Hz (hertz), mentre in conversazione raggiunge picchi di 80 Vca (Volt corrente alternata), e con una corrente di 30 mA (milliamper) in conversazione. La banda di frequenza (300-3400 Hz), associata a distorsione e ritardi di segnale è sufficiente per soddisfare i requisiti trasmettitivi. Il circuito analogico è ottenuto sul doppino mediante un unico segnale elettrico, che è la somma dei segnali generati dai due utenti: questa prende il nome di trasmissione a 2 fili.
Nelle comunicazioni moderne la trasmissione avviene mediante rete digitale. Le trasmissioni digitali sono più economiche ed efficienti. Nel circuito digitale il segnale nasce analogico, viene convertito dalle forchette in digitale, trasportato e riconvertito in analogico dalla forchetta successiva. Per consentire questa azione alla forchetta viene assegnato un codec. Il codec prende il flusso analogico e lo trasforma in flusso digitale fatto di bit (dati). La tecnica di codifica della voce di uso generalizzato nella rete telefonica pubblica è chiamata PCM (Pulse Code Modulation). Il segnale che rappresenta la voce (curva A) è campionato ad intervalli di tempo equidistanti. L’ampiezza di ogni impulso è rappresentata mediante un numero intero. Si ottiene una successione di numeri che si susseguono nel tempo ad intervalli costanti dt.
La seconda operazione, ossia la sostituzione di un’ampiezza d’impulso con un numero, introduce un disturbo chiamato rumore di quantizzazione. Nell’esempio si hanno 9 livelli possibili. Il coder produce dalla curva originale una sequenza (7, 8, 2, 6, …) di numeri compresi fra 1 e 9 che costituisce il flusso numerico di uscita. Nella realtà ogni campione di voce è rappresentato da 8 bit (otteno – 1 byte) che permette 256 livelli distinti di flusso e il flusso numerico è di 64 Kbit/s. La rete di trasporto è pertanto basata su canali da 64 Kbit/s. Il servizio telefonico di base funziona secondo tre criteri: 1) Fase di Formazione (call setup): il chiamante sgancia e comunica alla rete il numero dell’altro utente. Quando il chiamato risponde viene stabilita una connessione fra i due utenti. La chiamata passa in conversazione; 2) Fase di Conversazione: i due utenti possono scambiarsi informazioni (voce) in modo bidirezionale a loro piacimento; 3) Fase di Svincolo: quando uno dei due aggancia la chiamata la conversazione è persa o terminata, ma attenzione: la centrale urbana ha un tempo di svincolo in analogico di 180 secondi, e se uno dei due non ripone il ricevitore, e l'altro lo rialza entro questo periodo, ritroverà all'altro capo della linea lo stesso interlocutore. Il fatto che le comunicazioni che si possono avere fra due utenti che non sono mai gli stessi, fa si che la rete fornisca un servizio commutato.
La trasmissione e la commutazione torna su ▲ La trasmissione fra centrali viene effettuata realizzando più giunzioni su una stessa linea fisica mediante multiplazione a divisione di tempo (TDM) da apparati detti multiplex (multiplatore) che affasciano i canali da 64 Kbit/s (chilobitpersecondo). La trasmissione fra centrali viene effettuata realizzando più giunzioni su una stessa linea fisica mediante multiplazione a divisione di tempo (TDM) da apparati detti multiplex (multiplatore) che affasciano i canali da 64 Kbit/s. Il canale uscente dall’utente A entra nella centrale locale e dopo la conversione in digitale arriva in un organo di centrale detto rete di connessione. La rete di connessione equivale ad una matrice di contatti che opportunamente azionati instradano il flusso di bit nella direzione voluta. All’uscita della rete di connessione il flusso è instradato verso la centrale di transito, ma la linea trasmissive fra le due centrali non porta mai una canale singolo, quindi il canale passa attraverso un multiplex che affascia n canali da 64 Kbit/s., il flusso così aggregato è trasmesso alla centrale di transito e qui, prima di entrare nella rete di connessione, subisce una demultiplazione in modo da riottenere il canale dell’utente A. Fra la centrale di transito e la centrale B il flusso subisce lo stesso trattamento. Tuttavia in questo caso dopo un primo stadio di multiplazione, che produce un flusso nx64, m di questi flussi vengono ulteriormente multiplati da un multiplatore di secondo stadio fino ad ottenere un aggregato di nxm 64 Kbit/s. Questa operazione può essere ripetuta ulteriormente dando luogo a collegamenti di grado gerarchico via via crescente. Nel complesso possiamo stabilire che: le linee trasmissive di giunzione funzionano sempre a multiplazione di tempo secondo livelli gerarchici più o meno alti. Le reti di connessione delle centrali gestiscono solo circuiti da 64 Kbit/s.
Il numero di canali affasciati da un multiplex TDM è stabilito da standard internazionali. Le reti trasmissive di prima generazione funzionano in modo plesiocrono (quasi sincrono) e che prevede un orologio indipendente per ogni tratta trasmissiva. La corrispondente struttura dei flussi trasmessivi di vario livello costituisce la gerarchia digitale plesiocrona (PDH – Plesiochronos Digital Hierarchy). Nelle reti trasmissive europee il flusso primario è ottenuto multiplando 32 canali da 64 Kbit/s e ha quindi una velocità trasmissiva di 2048 Kbit/s. Il flusso così organizzato è indicato come E1. Nelle reti nordamericane il flusso primario è ottenuto multiplando 24 canali da 64 Kbit/s. La trama è completata da un unico bit di controllo (framing bit) che precede i 24 ottetti. Il flusso così organizzato è indicato come T1. Le reti trasmissive più recenti funzionano in modo detto sincrono, che prevede un orologio unico per tutta la rete (ad esempio l’intera rete trasmissiva SDH di Telecom riceve il Clock da un unico orologio – Clock di centrale). La corrispondente struttura di flussi trasmessivi di vario livello è detta gerarchica digitale sincrona (SDH – Syncronous Digital Hierarchy). Nelle reti europee il flusso primario è basato su una trama detta STM1 (Syncronous Transport Module di Livello 1) e richiede una velocità trasmissiva di 155 Mbit/s. Multiplando quattro di queste trame si ha il livello gerarchico superiore STM-4 che corrisponde ad una velocità di 600 Mbit/s, aggregando ancora a gruppi di quattro si ha il livello STM-16 a 2,5 Gbit/s. La corrispondente struttura gerarchica americana prende il nome di SONET (Syncronous Optical Network) dato che sviluppata in concomitanza con la diffusione delle reti in fibra ottica e prevede alcune velocità trasmissive intermedie indicate con sigla timo STM-n, dove n indica un multiplo di 51,84 Mbit/s. A parte la differenza di terminologia sono compatibili tra loro i flussi di eguale velocità.
La segnalazione telefonica torna su ▲ La commutazione prevede che, in modalità interattiva, il chiamante, inoltri le sue richieste alla rete, e le centrali di rete si scambiano informazioni per poter instradare la chiamata, poi la rete avvisi il chiamato. È in base a questo scambio di informazioni che le reti di connessione delle centrali vengono riconfigurate in modo dinamico. L’intenzione fra utente e rete prende il nome di segnalazione d’utente; quelle fra centrali di segnalazioni fra centrali. Quando si parla di segnalazione telefonica Tout Court (leggi: tucur) s’intende sempre la segnalazione fra centrali. È da tener presente che in centrale è presente in serie sul doppino un relè da 1000 Ohm: quando l’utente sgancia e attiva il circuito e comincia a circolare corrente continua; il relè viene eccitato e la rete riconosce che l’utente chiede servizio.
Questo tipo di segnalazione è nato con i telefoni elettromeccanici a disco. In questi apparecchi gli impulsi sono provocati dalla rotazione di ritorno del disco combinatore. Tale rotazione avviene a velocità costante ed è provocata da una molla che fa tornare il disco nella posizione di riposo. Il numero di impulsi dipende dall’angolo di rotazione che si imprime al disco, prima di ogni cifra, nella fase di carica. Gli attuali apparecchi a tastiera, se predisposti nel modo di selezione a impulsi (pulse o decadici DC) provocano sulla linea il medesimo effetto.
Nello schema è riassunto l’uso delle principali frequenze di segnalazione sul doppino d’utente. I toni inviati dalla rete (parte superiore dello schema) sono emessi a cadenze discontinue in modo da provocare il noto effetto “tuu tuu …” (del tono di occupato ad esempio) e sono usati con qualsiasi tipo di selezione. I toni DTMF (parte inferiore) sono emessi dal telefono; ad esempio il numero 15 del caso precedente corrisponde ad un coppia di frequenze 697/1209 emessa finché si tiene premuto il tasto 1, seguita dalla coppia 770/1336 emessa finché si preme il tasto 5. Oltre ai toni che sono inviati al chiamante la rete usa, per allertare il chiamato, la corrente di chiamata. Questa è di tipo alternato ed ha una frequenza di 25 Hz, immessa dalla centrale sulla linea provoca l’oscillazione della suoneria che vibra alla medesima frequenza. Mettendo assieme i vari componenti della segnalazione utente-rete fin qui visti possiamo seguire l’evoluzione nel tempo di una chiamata tipica e come essa accompagna lo scambio di segnalazione. La sequenza degli eventi è rappresentata nello schema. L’utente chiamante manda un segnale d’impegno alla propria centrale (centrale d’origine) sganciando il microtelefono. La corrente circola nel doppino e la centrale si predispone a servire la richiesta. Quando è pronta, la centrale, manda un tono di centrale al chiamante (tono di linea libera). Il chiamante a questo punto indica alla propria centrale quale utente a scelto di raggiungere (compone il numero) inviando le cifre di selezione. In base ad esse la rete identifica la linea chiamata.
La segnalazione d’utente è basata sullo scambio di toni e su interruzioni di circuito. Essa sfrutta, quindi, come mezzo trasmissivo lo stesso canale che viene utilizzato per trasmettere la voce. Questo fatto si esprime dicendo che è una segnalazione in banda. Nella segnalazione su canale comune, comunemente usata fra le centrali delle reti moderne, non esiste invece una corrispondenza uno-a-uno fra canale e voce e cane di segnalazione, ma un singolo canale di segnalazione può essere condiviso da più canali voce. Tale approccio permette un’utilizzazione più razionale delle risorse. La segnalazione su canale comune richiede che i segnali siano organizzati in messaggi, ognuno dei quali porti un’indicazione della connessione a cui si riferisce. L’organizzazione in messaggi migliora ulteriormente l’efficienza di utilizzazione del flusso di bit, ma richiede capacità elaborative tipiche dei commutatori più recenti. Questo tipo di segnalazione si è quindi diffusa negli ultimi anni e ormai ha rimpiazzato quasi totalmente la segnalazione associata, per lo meno nelle reti più moderne. Il sistema di segnalazione No.7 (Signaling System No.7 – SS No.7 – SS7) è il più recente standard di segnalazione per uso internazionale definito da ITU-T. Basato su un’architettura a canale comune, esso è addottato solitamente anche all’interno delle singole reti nazionali o regionali, e costituisce attualmente la soluzione generalizzata delle reti moderne.
In una moderna rete telefonica identifichiamo quindi un insieme di gruppi funzionali che nel loro complesso costituiscono due sottoinsiemi: 1) la rete di commutazione, comprendente le centrali locali, le centrali di transito e le giunzioni di collegamento; 2) la rete di segnalazione, è costituita dagli SP, dagli STP e dai Link che li mettono in comunicazione. Si noti che le due reti funzionano al loro interno secondo modalità proprie e indipendenti, in particolare la rete controllata è una rete a commutazione di circuito, mentre la rete di segnalazione è una rete a pacchetto. Inoltre le tipologie delle due reti sono abbastanza indipendenti, fermo restando che solitamente a ogni centrale di commutazione (locale o transito) corrisponde un SP e viceversa. Si richiama infine l’attenzione sul fatto che i vari nodi rappresentai in figura sono dei gruppi funzionali e non hanno necessariamente una corrispondenza uno-a-uno con apparati fisici. In particolare gli SP e le centrali di commutazione sono solitamente realizzati in un unico sistema fisico.
Asynchronous Transfer Mode, o ATM è un protocollo di rete a commutazione di cella che incapsula il traffico in celle a lunghezza fissa (53 byte: 5 di intestazione e 48 di dati) invece che in pacchetti a lunghezza variabile come nelle reti a commutazione di pacchetto (ad esempio le reti Ethernet). È stata progettata agli inizi degli anni '90 e lanciata con una fortissima spinta in quanto avrebbe dovuto soddisfare le esigenze di networking unificando voce, dati, TV via cavo, telex, etc. in un sistema integrato. ATM è stato pensato per fornire uno standard unificato di rete per supportare canali sincroni (SDH) e reti basate su pacchetti (IP, Rame-relay, ecc…), gestendo contemporaneamente livelli multipli di qualità del servizio per il traffico. ATM non ha avuto il successo sperato, tuttavia è stata adottata nella rete telefonica dove il suo utilizzo è tuttora in espansione: ADSL e collegamento tra HLR UMTS (cioè le BTS per la telefonia mobile di terza generazione. L'unità di trasmissione dei dati di ATM è detta cella, ed ha una dimensione fissa di 53 byte, di cui 48 di payload (corpo) e 5 di header. ATM utilizza una tecnica di commutazione a circuito virtuale: prima di inviare i dati si invia un pacchetto di handshake (scambio iniziale di segnali) per configurare la connessione. Man mano che questo pacchetto attraversa gli switch, questi calcolano l'instradamento, attribuiscono un identificatore ai pacchetti di questa connessione, e riservano risorse per la connessione stessa. D'ora in poi, tutti i pacchetti della connessione seguiranno lo stesso percorso. Le celle successive verranno identificate sulla base di un'etichetta. Quando una cella raggiunge uno switch, questo dovrà consultare una tabella indicizzata da porta in ingresso ed etichetta, ricavando la porta di uscita e la nuova etichetta da assegnare alla cella. Questa architettura molto semplice facilita l'instradamento in hardware, permettendo di realizzare switch ad alta velocità.
L'etichetta è composta di due valori presenti nell'header di ciascuna cella: VPI e VCI: - il VPI (Virtual Path Identifier) identifica il path virtuale su cui il circuito virtuale è stato attivato; - il VCI (Virtual Connection Identifier) identifica la connessione virtuale su cui il circuito virtuale è stato attivato. Gerarchicamente si ottiene che un circuito virtuale viene stabilito tramite il collegamento di più connessioni virtuali VC. Il VP è un canale virtuale gerarchicamente superiore al VC ed infatti un VP può contenere fino a 216 VC. Appositi dispositivi hardware, ad esempio switch ATM, sono in grado di gestire VP (con tutti i VC in essi contenuti) o anche direttamente i singoli VC. Visto che tutti i pacchetti seguono la stessa strada, è garantita la consegna in ordine, ma non che tutti i pacchetti siano consegnati, perché sono sempre possibili code sugli switch e conseguenti perdite di pacchetti. La velocità va da 2 Mbps a 622 Mbps, e anche oltre. È questa la velocità adatta alla tv ad alta definizione. ATM, inoltre, consente di segmentare la banda sui diversi canali virtuali per i diversi tipi di servizi di trasmissione appunto tramite l'uso dei VCC (VPI:VCI). Per supportare varie tipi di traffico su ATM (Qualità di servizio), sono stati definiti una varietà di modelli di servizio, che si adattano al traffico telefonico (CBR: banda costante, forti garanzie su banda e ritardo) o a quello IP (VBR: banda variabile, nessuna garanzia). Sono definiti anche molteplici strati di adattamento ("Adaptation Layer"), per permettere il trasporto su ATM di vari tipi di dati.
Trasporto di IP su ATM torna su ▲ Per trasportare traffico IP si usa l'Adaptation Layer 5 (AAL5), che segmenta il pacchetto IP in celle. AAL5 prevede dunque la possibilità di segmentare pacchetti di dimensioni variabili fino a 2^16 byte su un numero sufficiente di celle ATM con un overhead minimo. Ogni pacchetto AAL5 è coperto da un CRC (controllo a ridondanza ciclica). Mentre un pacchetto AAL5 verrà trasmesso su più celle in AAL2 una cella potrà trasportare più pacchetti AAL2. Utilizzando AAL5 per trasportare IP su ATM, ATM assume nello stack TCP/IP la funzione del livello di collegamento, pur avendo molte funzionalità proprie di un livello di rete, e addirittura alcune che si trovano normalmente nel livello di trasporto (servizio orientato alla connessione, qualità di servizio, controllo di congestione). Queste opportunità non vengono sfruttate trasportando IP su ATM. Per questi motivi, ATM non si inquadra bene né nel modello OSI né nel modello TCP/IP.
L’acronimo ITAPAC identifica Italian Packet Switched Network, cioè una rete pubblica a commutazione di pacchetto (packet-switched), che segue lo standard X25. La packet-switched è una rete in cui piccole unità di dati (chiamati pacchetti) vengono veicolate attraverso la rete internet in base all’indirizzo del destinatario contenuto in ogni pacchetto. Frammentare le informazioni in pacchetti permette di condividere lo stesso percorso con altri utenti della rete. Questo tipo di comunicazione tra mittente e destinatario è noto come connectionless (senza connessione). In contrasto con questa tipologia di reti, sono le reti dedicate. In questo caso una connessione temporanea e dedicata alla comunicazione tra due utenti viene temporaneamente creata utilizzando degli switch. X25 è il protocollo adottato come standard dal Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT), che permette a computer su differenti reti pubbliche di comunicare attraverso un computer intermediario. Attualmente il gestore del servizio pubblico offre l’accesso alla rete ITAPAC tramite ISDN secondo due precise modalità trasmissive: 1. Accesso personalizzato: permette di utilizzare ITAPAC con le stesse potenzialità di accesso diretto X25 a 64 Kbps e che richiede un specifico abbonamento; 2. Accesso standard: subisce diverse limitazioni, come ricevere una sola chiamata a pacchetto per volta, non può essere contemporaneamente chiamato e chiamante, non necessita di abbonamento, e l’accesso è configurato mediante parametri standard non modificabili: - throughput 19,2 Kbps [il troughput è la reale capacità di banda passante]; - canali logici BSVC: 10 come chiamante e 1 come chiamato. L'accesso a ITAPAC può avvenire tramite: Canale B: - assegnazione del canale a 64 Kbps, che avviene su base chiamata; - modalità di accesso tramite “TA dati” o scheda X31. Canale D: - Il canale è perennemente a disposizione di tutti i terminali (accesso in multiplazione statistica); - utilizzato per applicazioni a basso throughput (transazioni, lottomatica, telesegnalazione, teleallarmi): la capacità del canale di 16 Kbit/s viene utilizzata nel modo seguente: 4 Kbit/s per la segnalazione, 12 Kbit/s per i dati a pacchetto (accessi su TA con velocità massima di 9,6 Kbit/s). Per effettuare la connessione di una comunicazione a pacchetto, l’utente ISDN deve seguire una procedura che prevede due fasi: 1. Effettuare la selezione a commutazione di circuito per raggiungere una porta specializzata di ITAPAC a seconda della modalità di accesso standard / personalizzato; 2. Effettuare la selezione su ITAPAC, diversificata a seconda del tipo di utente di rete a pacchetto chiamato:
ITAPAC, anche se ormai in dismissione, esiste ancora, non è più massicciamente utilizzata come un tempo: collegamenti tra grossi sistemi IBM (e non solo) e altre applicazioni simili come detto prima ne fanno ancora uso, se non come mezzo principale, come linea di backup. Collegarsi ad essa è difficile perché la maggioranza dei collegamenti avviene sul Canale D, e sono permanenti tra un sistema e l’altro, senza possibilità di cambiare indirizzo di destinazione. Esiste la remota possibilità di collegarsi in dial-up con un modem, ma se non si possiede un identificativo utente (NUI) e un indirizzo a cui collegarsi (NUA) o anche solo un indirizzo che accetti il riverse charge, non si vedrà sul proprio schermo altro che un asterisco come prompt. In ogni caso una volta che si dovesse avere accesso è possibile dialogare utilizzando i comandi AT&T.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
