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I quaderni di
A cura di Alberto Mucci
Le reti di
telecomunicazioni
diventano intelligenti
U
na buona notizia viene presentata in questo Quaderno di
Telèma. Sta cambiando (e cambierà maggiormente nel
prossimo futuro) la qualità della telefonia, di quella fissa e di
quella mobile. Si telefonerà, cioè, più facilmente, senza quelle
disfunzioni che purtroppo si registrano oggi (e non soltanto in Italia) con il forte
aumento del traffico. E si telefonerà (è una speranza fondata) a prezzi più
contenuti.
Il motore del cambiamento sta nel ridisegno operativo delle reti. Progettate
per le conversazioni telefoniche a voce, le reti vengono ora ristrutturate per
essere idonee al traffico Internet e all’utilizzo della banda larga.
I cambiamenti, come spieghiamo in questo “Quaderno” con esempi e
testimonianze degli operatori, avverranno negli apparati tecnici delle centrali e
si svilupperanno su due piani strettamente connessi: uso delle tecniche ottiche;
utilizzo di tecniche basate sul protocollo Internet.
Le reti che verranno ridisegnate avranno una specifica caratteristica: la
dinamicità. Dovranno essere in grado di fornire risposte in maniera automatica
e veloce alle richieste di traffico dell’utenza. Le reti dovranno cioè essere
intelligenti.
Obiettivo costoso (gli investimenti prevedibili sono dell’ordine di alcuni
miliardi di euro nell’arco di 3-4 anni). Ma obiettivo da “centrare” perché il nostro
“sistema paese” mantenga nel settore una riconosciuta leadership.
Supplemento al numero di Marzo n.204 di Media Duemila
Indice
Come cambiano le reti
La rete del trasporto e la sua evoluzione
L’avvento della fotonica e il lancio delle nanotecnologie
La gestione delle reti dinamiche
L’esperienza WIND nelle reti
La Rete di Trasporto di Albacom
I sistemi ottici di trasmissione
Router per una soluzione vincente per reti flessibili
Più intelligenza nelle reti
Il progetto IST LION
Il progetto IST ATLAS
Un GigaPop in area pisana
Il “Quaderno” è stato realizzato dall’ing. Francesco Matera
della Fondazione Ugo Bordoni, e dal direttore generale prof.
Guido Salerno, con la collaborazione dell’ing. Pierluigi Franco
di Pirelli Labs; dr.ssa Valentina Brizi di Telecom Italia; dr.
Ovidio Michelangeli di Wind; dr. Francesco Verro di Albacom;
dr. Carlo Cavazzoni, dr. Alessandro D’Alessandro, dr. Antonio Manzalini, dr. Roberto Morro di TILAB; prof. Piero Castoldi della Scuola S. Anna di Pisa; dr. Massimiliano Amir-
Cavo in fibra ottica di Wind
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Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti
Come cambiano le reti
I
n questi ultimi mesi stiamo
assistendo ad una grande
rivoluzione nel mondo delle
comunicazioni grazie alla
diffusione del mondo internet. Ma le
reti attuali sono in grado di
affrontare questa rivoluzione? E per
gli utenti quanto costeranno gli
eventuali cambiamenti? A queste due
domande abbiamo una unica
risposta: gli operatori stanno
cambiando le reti proprio per
cercare di rendere efficiente la
diffusione delle informazioni e
diminuire il costo per gli utenti.
Ma in cosa la rete dovrà cambiare?
Lo scopo di questo “Quaderno” è
proprio quello di illustrare i passi
fondamentali di questa evoluzione.
Innanzitutto ci riferiremo alla
cosiddetta rete del trasporto, o rete
fissa, che è quella che collega le
centrali e su cui transita tutta
l’informazione (telefonia fissa,
telefonia mobile, dati,
videocomunicazione). E’ evidente
che sarebbe importante non
ricostruire interamente la rete, visto
gli enormi investimenti fatti negli
ultimi 20 anni.
E infatti non verranno cambiati i
collegamenti in fibra ottica che
collegano le centrali, che tanto sono
costati con i loro scavi, ma verranno
semplicemente sostituiti alcuni
apparati nelle centrali. La rete del
futuro diverrà sempre più dinamica e
intelligente e cioè in grado di
rispondere alle esigenze degli utenti
in termini di traffico, ottica con
l’installazione dei potenti sistemi
WDM e soprattutto IP e cioè basata
sul protocollo internet.
Questo cambiamento richiederà
Ing. Francesco Matera, ricercatore della
Fondazione Ugo Bordoni e coordinatore
del progetto europeo IST ATLAS
l’investimento di diverse centinaia di
milioni di Euro da parte degli
operatori, ma i benefici saranno
enormi, come già mostrato dal forte
gradimento mostrato da alcuni
grandi utenti.
Questo “Quaderno” è così
strutturato: dopo una parte
introduttiva che descriverà come è
fatta la rete del trasporto e come
cambierà nell’immediato futuro,
figurano i contributi degli operatori
di telefonia fissa e delle
manifatturiere che approfondiranno
la loro visione sulla evoluzione della
rete, e saranno inoltre riportati i
principali risultati di tre progetti di
ricerca dedicati a questo argomento.
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I quaderni di Telèma
La rete del trasporto e la sua evoluzione
L
a rete di trasporto è quella parte
della rete di telecomunicazione che
consente di connettere tra loro i
punti in cui sono terminati i servizi
offerti ai clienti finali e quindi rappresenta
l’infrastruttura su cui passano tutti i tipi di
traffico, da quello della telefonia fissa e
mobile a quello dati ed in particolare
internet. La rete del trasporto comprende
sia la rete di giunzione (che connette le
centrali a livello metropolitano) che
dorsale, ed è quindi costituita da una
miriade di connessioni con lunghezze che
variano dal chilometro a qualche migliaio
di chilometri. E’ la rete su cui sono stati
fatti sempre i maggiori investimenti e
rappresenta quindi per ogni paese un
patrimonio enorme.
La rete del trasporto ha avuto una
evoluzione negli anni passati basata
sulle esigenze del traffico vocale; in
particolare negli ultimi vent’anni tale
rete ha subito una grande rivoluzione
grazie alla innovazione che è stata
portata dalla nascita delle
comunicazioni ottiche. In Italia sono
stati installati migliaia di chilometri di
cavi in fibra ottica, e questo pone il
nostro paese in una situazione di
avanguardia nel mondo. E’ certo che
le capacità che oggi sono disponibili
nella rete del trasporto sono
sicuramente di gran lunga superiori
alle esigenze del traffico attuale, ma la
struttura di queste reti potrebbe essere
non adatta a sopportare le esigenze
del traffico del futuro specialmente se
vi sarà, come si spera, una forte
diffusione della larga banda a casa
dell’utente. Due sono infatti gli aspetti
che le future reti di telecomunicazioni
dovranno prendere in considerazione:
il forte incremento di banda e la
natura del traffico che sarà
completamente diversa da quella del
traffico telefonico. Attualmente queste
reti sono basate sulla commutazione di
circuito ma l’assegnazione di
connessioni a larga banda è una
operazione lenta perché fatta ancora
manualmente e che può richiedere
anche dei giorni per essere effettuata.
Questa limitazione non è stato un
problema fino ad oggi, in quanto il
traffico trasportato dalle reti era
essenzialmente telefonico e quindi con
un comportamento costante nel
tempo. Ma con l’avvento di Internet e
con la diffusione della larga banda, le
reti attuali potrebbero avere grossi
problemi e sicuramente dei grossi costi
perché per supportare dei picchi di
traffico intensi ed istantanei le capacità
dei collegamenti dovrebbero essere
fortemente sovradimensionate. Oggi si
è quindi diffusa la convinzione che le
nuove reti di telecomunicazioni
dovranno essere realizzate con la
presenza di tecniche in grado di
assegnare banda in maniera rapida e
automatica per rispondere in maniera
molto efficiente alla richiesta degli
utenti. Sulla base di queste
considerazioni ci si aspetta una
profonda rivoluzione che colpirà tutta
la rete del trasporto e che avverrà
seguendo due strade fondamentali:
* i) un ulteriore profondo inserimento
delle tecniche ottiche
* ii) un controllo della rete basato sul
paradigma dell’Internet Protocol (IP).
Le tecniche ottiche, oltre che a
consentire l’ulteriore inserimento nella
rete dei potentissimi sistemi
multicanale (Wavelength Division
Multiplexing, WDM, o ancor meglio i
sistemi Dense WDM, DWDM)
permetteranno anche il processamento
del segnale a livello ottico, eliminando
sempre più quella cascata di processi
di conversione ottici-elettrici e elettriciottici per l’attuale elaborazione del
segnale. Elementi fondamentali di
queste nuove reti saranno i routers
che sono dispositivi che permettono
l’instradamento dei pacchetti
all’interno di un nodo.
L’utilizzo delle nuove tecnologie
permetterà di costruire reti in grado di
realizzare una commutazione
automatica a livello ottico. Nella
nomenclatura tecnica tali reti sono
chiamate Automatic Switched Optical
Networks (ASON).
Il piano di controllo basato sul
paradigma IP è una delle innovazioni
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più importanti che è richiesto alla rete
del trasporto e questo risulta evidente
dal fatto che i pacchetti IP al momento
presentano un trattamento molto
complesso nella rete, che era stata
concepita per un traffico vocale.
Questo complesso trattamento è una
delle origini dei forti costi di internet
per l’utenza.
Vediamo ora più nel dettaglio i due
percorsi di evoluzione della rete che
abbiamo precedentemente introdotto.
Tecniche ottiche
C
i sarà una evoluzione nei sistemi
di trasmissione con lo sfruttamento
dei collegamenti in fibra ottica già
esistenti e l’incremento della
capacità avverrà mediante l’introduzione
sia di sistemi singolo canale con capacità
più elevate (10 Gbit/s e 40 Gbit/s) e di
sistemi WDM. Si ricorda che in una singola
fibra ottica possono essere trasmessi
contemporaneamente centinaia di canali,
caratterizzati da una lunghezza d’onda (o
frequenza o più semplicemente colore).
Verranno utilizzate tecniche particolari
per adattare le fibre già presenti alle
esigenze dei nuovi sistemi.
Per quanto riguarda i formati di
trasmissione, si cercherà di utilizzare
tecniche più semplici e più
economiche dell’SDH (o SONET) e
soprattutto più idonee alla
informazione IP. SDH (Synchronous
Digital Hierarchy) e SONET sono dei
sistemi di trasmissione basati su
tecnologie sincrone che permettono la
multiplazione nel dominio del tempo
di segnali a più basso bit-rate,
utilizzando inoltre delle tecniche di
protezione e segnalazione. I sistemi
SDH si sono diffusi in Europa mentre i
SONET nel Nord America. Sono
attualmente i sistemi di trasmissione più
diffusi. Per dare una idea della
complessità attuale nel trattamento del
traffico internet, basti pensare che oggi i
pacchetti IP sono prima fragmentati e
inseriti in pacchetti di tipo ATM (che è
una tecnica che si era molto diffusa
negli anni 90) che sono a loro volta
inseriti nelle trame dei sistemi SDH. Per
questo sarà innanzitutto necessaria una
semplificazione del trasporto dei
pacchetti IP utilizzando tecniche
denominate IP over WDM, il che
significa l’eliminazione innanzitutto
dello strato ATM e poi di quello SDH,
almeno nelle reti su corte distanze
(accesso e metro) dove sono richiesti
costi più ridotti al trasporto della
informazione.
Tra le varie soluzioni che sono presenti
per la trasmissione di tipo IP over WDM
possiamo riportare quella che al
momento sta riscotendo molto successo
e cioè la GigabitEthernet (GE), che ha
un costo di gran lunga inferiore all’SDH,
anche se non è indicata per lunghi
collegamenti (>100 km). Per questo è
probabile che mentre in area
metropolitana si assisterà ad una
profonda installazione di sistemi GE,
nell’area dorsale sarà ancora l’SDH ad
avere un ruolo preminente. Inoltre oggi
è presente una nuova proposta che
prevede la mappatura di segnali
numerici diversi all’interno di una stessa
struttura numerica a cui si è dato il
nome di canale ottico (Och, Optical
Channel). L’Och non ha limitazioni
intrinseche in termini di distanza.
Possiamo concludere che le future reti
nazionali saranno costituite da un
insieme di reti; in ogni rete circoleranno
segnali adatti alla caratteristiche della
rete stessa, per esempio segnali di tipo
multicanale (WDM) con formato GE in
area di raccolta, mentre nelle aree
regionali i sistemi predominanti saranno
ancora gli SDH.
Tra i dispositivi che permetteranno il
processamento del segnale a livello
ottico abbiamo gli Optical Add Drop
Multiplexer (OADM), gli Optical Cross
Connect (OXC) e i convertitori di
frequenza. Negli OADM i canali ottici
vengono inseriti ed estratti dalla rete.
Gli OADM sono dispositivi base per gli
anelli ottici e la ricerca sta cercando di
far drasticamente scendere il loro
prezzo. Gli OXC permettono invece lo
scambio di segnali trasportati dalle
lunghezze d’onda all’interno di matrici
con moltissime porte. Nelle reti del
futuro i nodi saranno connessi tra loro
realizzando diverse topologie, e per
ragioni di ripristino e instradamento è
certo che dovranno avere molti
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ingressi/uscite. Lo smistamento del
traffico avverrà mediante un solo OXC
localizzato all’interno di ogni nodo.
Attualmente gli OXC sono già
commerciali ma il loro prezzo è ancora
proibitivo, ma si prevede un costo
accettabile nel giro di un paio di anni.
Il convertitore di frequenza dovrà
permettere il cambiamento del colore
del segnale secondo le esigenze di
traffico, di congestione della rete e di
ripristino. I convertitori sono ancora
dispositivi in fase di ricerca.
Infine un altro dispositivo chiave per la
rete ottica di trasporto è il rigeneratore
ottico 3R che è quello che permette di
“ripulire” un segnale. Il 3R sta ad
indicare 3 processi che devono avvenire
sul segnale e che sono l’amplificazione,
la risagomazione dell’impulso e
l’eliminazione delle fluttuazioni nel
tempo. E’ il dispositivo che attualmente
vede con maggiore distanza la sua
commercializzazione.
Piano di controllo
A
ttualmente vi sono due proposte
di architettura che sono la
Generalised Multi Protocol Label
Switching (GMPLS), definita
nell’ambito dell’Internet Engineering Task
Force (IETF), e la ASON, definita in
ambito ITU-T. I principi dell’architettura
GMPLS risiedono nella tecnica (Multi
Protocol Label Switching) MPLS, ormai
ben consolidata, che permette
l’instradamento dei pacchetti in maniera
più efficiente grazie alla creazione di
domini in una rete all’interno del quale
l’indirizzamento è effettuato grazie ad una
particolare etichetta numerica aggiunta al
pacchetto stesso. Le due proposte sono
sostanzialmente complementari e oggi
spesso si ricorre alla terminologia ASON-
GMPLS proprio per indicare le future reti
dinamiche.
L’aspetto più rilevante della
architettura GMPLS/ASON è che
permette una assegnazione
automatica di banda, che avviene
mediante una verifica da parte del
piano controllo sullo stato delle
risorse tra i nodi e permette di
instaurare i collegamenti in tempi
dell’ordine dei secondi.
Queste operazioni avvengono
mediante uno scambio di
informazioni che può essere gestito a
livello centralizzato (overlay model) o
periferico (peer model).
Francesco Matera
(Fondazione Ugo Bordoni)
L’avvento della fotonica e il lancio
delle nanotecnologie
I
l mondo delle telecomunicazioni
degli anni 90 è stato caratterizzato da
due importanti rivoluzioni che non
avrebbero potuto aver luogo con
l’incisività e la rapidità che le ha
contraddistinte se non fossero iniziate
contemporaneamente.
La prima rivoluzione, di carattere
tecnologico, ha avuto origine
dall’introduzione (alla fine degli anni
80) di una nuova tecnologia ottica, la
cosiddetta fotonica, che ha reso
possibile uno sviluppo estremamente
rapido e a costi relativamente bassi
delle reti di telecomunicazioni a
lunga distanza. Il termine fotonica, in
analogia al termine elettronica,
indica la capacità di “manipolare”
l’informazione che viaggia sotto
forma di luce all’interno delle fibre
ottiche rimanendo nel campo ottico
(fotoni), senza doverla riconvertire a
livello elettronico (elettroni). Il primo
dispositivo fotonico è stato
l’amplificatore ottico, in grado di
amplificare un segnale luminoso
senza bisogno di convertirlo a livello
elettronico, che Pirelli per prima al
mondo ha realizzato e
commercializzato nel 1993. La
tecnologia fotonica ha consentito di
passare in breve tempo da sistemi di
telecomunicazioni che supportano
un canale di trasmissione a 622
- 82 -
Mbit/s per ogni fibra ottica a sistemi
che supportano più di 100 canali a
10 Gbit/s su ogni fibra, con un
aumento di capacità trasportata per
fibra ottica di circa 2000 volte.
La seconda rivoluzione, relativa ai
servizi, si può riassumere nella
parola internet. Non c’è’ bisogno di
dilungarsi a spiegare cosa sia
internet, ma è utile sottolineare un
aspetto: la rivoluzione di internet è
stata la prima ad avvenire “alla
velocità del computer”, visto che la
rivoluzione precedente, quella
portata dell’elettronica, è avvenuta in
un mondo in cui l’elettronica ancora
non c’era. Ma senza la fotonica
internet non sarebbe diventato il
fenomeno di massa che tutti oggi
vediamo in tempi così rapidi.
La situazione negli anni ‘90
Il meccanismo che si è instaurato e
che ha provocato, grazie alla
concomitanza delle due rivoluzioni,
l’effetto a valanga a cui tutti abbiamo
assistito, è molto semplice. La
diffusione di internet ha reso
necessario un incremento molto
significativo del traffico dati sulle reti
di telecomunicazioni a lunga distanza
di tutto il mondo. Tali reti, che fino
alla fine degli anni ‘80 erano
dimensionate per trasportare il
traffico voce (il cui incremento annuo
è relativamente modesto), avrebbero
dovuto crescere a dismisura in tempi
molto rapidi richiedendo, con le
tecnologie disponibili alla fine degli
anni ‘80, l’installazione di un numero
enorme di nuove fibre ottiche. E’
ovvio che se i tempi (e i costi) di
adeguamento delle reti a questo
nuovo scenario avessero dovuto
sottostare al vincolo di realizzazione
dei lavori civili necessari per
l’installazione di nuovi cavi a fibre
ottiche, lo sviluppo e la diffusione di
internet sarebbero avvenuti molto più
lentamente di quanto non sia
successo. Invece, con la fotonica, si è
avuta la possibilità di moltiplicare il
traffico trasportabile su ogni fibra
ottica esistente con la sola
installazione di apparati di linea che
non necessitano di lavori civili, e che
quindi comportano tempi e costi
estremamente ridotti.
Dall’altro lato, la fotonica non
avrebbe avuto il successo di mercato
che l’ha contraddistinta per tutti gli
anni ‘90 se non ci fosse stato internet.
Infatti, in assenza dell’enorme
richiesta di traffico dati generato dalla
rapida diffusione di internet, la
necessità di apparati in grado di
moltiplicare rapidamente e a basso
costo la capacità trasmissiva di una
fibra ottica sarebbe stata molto ridotta
e quindi la spinta a moltiplicare in
breve tempo il numero di canali
supportato dai sistemi fotonici (che
nel giro di un anno - il 1998 - sono
passati da 4 a 64 canali) sarebbe stata
molto inferiore.
La crisi del 2000
D
urante tutti gli anni ‘90, grazie
ai due fenomeni appena
descritti, si è assistito ad un
fiorire di aziende che, sulla
scia delle nuove possibilità di mercato
che si stavano aprendo, si sono dedicate
alla realizzazione di componenti,
apparati, sistemi, reti, servizi innovativi,
basandosi su finanziamenti provenienti
sia da investitori (venture capitalists) che
hanno riversato ingenti investimenti nel
settore, sia da un mercato borsistico che
premiava tutte le iniziative targate
“telecom”.
Il motivo per cui durante l’anno 2000
il circolo virtuoso si è interrotto è
molto semplice: se da un lato le
previsioni di crescita di traffico sono
state rispettare nei fatti, è però vero
che a tale crescita non ha corrisposto
un analoga crescita dei fatturati degli
operatori di telecomunicazioni, che
sono l’ultimo anello della catena del
valore: la forte concorrenza ha infatti
provocato drastici cali delle tariffe e
quindi un incremento dei fatturati
molto inferiore alle aspettative (a
titolo di esempio si consideri al
politica tariffaria flat-rate, introdotta
negli anni ‘90, che prevede un
introito fisso indipendente dal
volume di traffico scambiato).
Questo aspetto, unito alla
concorrenza sempre più agguerrita
dei nuovi operatori e agli importanti
- 83 -
investimenti sostenuti per adeguare
(e in molti casi a sovradimensionare)
le reti al nuovo scenario ha condotto
a una crisi del settore che è
cominciata dagli operatori appunto
(soprattutto i nuovi che erano i più
esposti da un punto di vista
finanziario) e che si è ripercossa a
valanga su tutti i livelli della catena
del valore e quindi sui produttori di
sistemi, di apparati, di componenti,
di fibre ottiche, di cavi.
La situazione generale del mercato è
ancor più aggravata dal fatto che gli
operatori sopravvissuti, oltre ad
avere a disposizione reti spesso già
sovradimensionate, possono
approfittare della situazione di
difficoltà dei loro concorrenti ed
entrare in possesso di infrastrutture
pregiate a prezzi da vendita
fallimentare.
Nell’anno 2002, quindi, si fronteggia
uno scenario in cui un gran numero
di piccoli player nati negli anni 90 è
già fallito e molti attori di primo
piano del decennio precedente, se
esistono ancora, navigano comunque
in cattive acque.
Come uscire dal tunnel
I
n questa situazione l’unica soluzione
è far ripartire il mercato partendo
dall’utente finale, cioè da chi utilizza
i servizi.
Come accennato in precedenza, il
grande sforzo operato negli anni ‘90
per l’adeguamento delle reti di
telecomunicazioni al nuovo scenario
di internet ha riguardato quasi
esclusivamente le reti a lunga
distanza, cioè le grandi dorsali
nazionali e le reti
internazionali/intercontinentali. In
ambito regionale/metropolitano e
nell’ambito dell’accesso è stato
modificato poco o niente. Il motivo
di questo sbilanciamento deriva dal
fatto che, nella maggior parte dei
casi, l’accesso del cliente alla rete
avviene oggi come avveniva dieci
anni fa, cioè tramite il canale
telefonico a 64 kbit/s. Quello che è
cambiato è il tempo di connessione
che è mediamente di pochi minuti
per le telefonate e che invece passa a
qualche ora per le sessioni internet.
Ma il flusso di bit generato/ricevuto è
pressoché invariato (un discorso
diverso vale, ovviamente, per le reti a
lunga distanza nelle quali confluisce
tutto il traffico internet da una
nazione all’altra e in cui quindi il
traffico aggregato è cresciuto
enormemente).
Un modo di rilanciare il mercato
delle telecomunicazioni è quello di
aumentare il flusso di bit
generato/ricevuto da ogni singolo
cliente rendendo disponibili servizi
innovativi che facciano uso, per
esempio, di immagini. Un esempio
semplice ma significativo è la
trasmissione di video in tempo reale
che richiede flussi attorno a 1 Mbit/s,
quindi circa 15 volte superiori al
canale telefonico (altri esempi sono
la video telefonia, il video on
demand, la tele-medicina, la teleeducation, l’entertainment on-line,
etc.).
Se si diffondessero servizi di questo
tipo, per esempio tramite tecnologie
tipo ADSL, sarebbe necessario un
adeguamento in tempi rapidi non
tanto delle reti a lunga distanza, che
si portano dietro dalle vicende degli
anni ‘90 un notevole
sovradimensionamento, quanto
piuttosto delle reti
metropolitane/regionali e delle reti
d’accesso che non hanno ancora
subito gli effetti della rivoluzione.
In questo modo, nel giro qualche
anno, anche le reti a lunga distanza
tornerebbero a saturare e sarebbe
necessario ripartire con un loro
adeguamento per soddisfare le nuove
richieste, rilanciando così il mercato
delle telecomunicazioni in tutti i
livelli della rete.
Quanto detto deve però sottostare ad
un importante vincolo: il costo. E’
infatti ovvio che la spesa complessiva
destinata dai clienti ai servizi di
telecomunicazioni non possa
aumentare oltre un certo limite (al
quale probabilmente ci siamo
avvicinati molto con l’introduzione
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della telefonia cellulare) e che quindi
sia necessario fornire servizi a
maggiore valore aggiunto a prezzi
paragonabili a quelli attualmente
praticati per i servizi classici di
telefonia. Dal punto di vista
dell’operatore è quindi necessario
che gli apparati che rendono
possibile questa nuova svolta
abbiano costi paragonabili a quelli
degli apparati odierni, anche se con
prestazioni enormemente più
elevate, capaci di garantire flusso di
informazione 10-20 volte superiori.
La soluzione può ancora una volta
venire dalla tecnologia fotonica. La
fotonica è stata molto utilizzata
negli anni 90 nelle reti a lunga
distanza perché gli apparati,
piuttosto sofisticati e con prestazioni
che solo la fotonica può
raggiungere, hanno costi compatibili
con l’impiego dei dispositivi fotonici
in essi contenuti. In ambito locale,
invece, i costi notevolmente più
bassi degli apparati di accesso
costringono ad utilizzare dispositivi
elettronici, con conseguente
limitazione delle prestazioni
ottenibili.
La causa di questo è legata alla
natura dei dispositivi fotonici
sviluppati negli anni 90, che sono
degli oggetti molto sofisticati da un
punto di vista tecnologico, ma dalle
dimensioni piuttosto grosse
(centimetri) e procedure di
produzione e di assemblaggio molto
più vicine a quelle dell’artigianato di
precisione che non agli standard
industriali della produzione in
volumi.
Inoltre, un altra voce di costo
significativa dei componenti fotonici
è legata all’involucro (package) in
cui sono contenuti, che contribuisce
per una frazione che può
raggiungere fino all’80% del costo
totale del dispositivo.
Se si vuole operare la nuova svolta
è quindi necessario introdurre una
nuova rivoluzione tecnologica non
tanto mirata al raggiungimento di
altissime prestazioni, come quella
della fotonica degli anni 90, ma che
consenta invece di fabbricare
componenti fotonici con buone
prestazioni ma in grandi volumi e a
basso costo, compatibili con
l’utilizzo in tutte le sezioni della rete.
L’ottica a basso costo e le nanotecnologie
E’
questa la sfida che Pirelli, già
pioniere della prima fase della
fotonica con l’amplificatore
ottico e i sistemi multi-canale
in fibra ottica, ha intrapreso all’inizio del
2000 investendo in una linea di ricerca e
sviluppo tecnologico completamente
nuova: le nanotecnologie. Questo
termine, utilizzato in vari settori per
definire un insieme di tecnologie capaci
di eseguire lavorazioni a scala
nanometrica (dimensioni di 0,0001
millimetri), assume nell’ambito delle
telecomunicazioni ottiche un significato
ben preciso: la possibilità di fabbricare
componenti ottici miniaturizzati (i
cosiddetti dispositivi a cristallo fotonico)
che permettono di ridurre dalla scala dei
centimetri alla scala dei millimetri le
dimensioni dei dispositivi fotonici (è la
cosiddetta nanofotonica).
L’utilizzo delle tecnologie
nanofotoniche ha come scopo ultimo
quello di portare, nella fotonica, una
rivoluzione simile a quella avvenuta
nell’elettronica con il passaggio dalla
valvola al transistor e
successivamente dal transistor al
circuito integrato. Questi due
passaggi sono stati il punto chiave
per il successo dell’elettronica in tutti
gli ambiti della vita quotidiana (dalla
radio, al telefono cellulare, alle
calcolatrici, ai personal computer
etc) in quanto hanno consentito di
ridurre le dimensioni degli oggetti e,
nel contempo, di abbatterne
drasticamente il costo.
La riduzione di costo deriva
principalmente due fattori: da un lato
il fatto che la fabbricazione dei
dispositivi molto piccoli consente di
ottenere milioni di dispositivi con
una singola lavorazione
automatizzata, portando il costo del
singolo dispositivo a livelli minimi.
Dall’altro il fatto che integrando
milioni di dispositivi nello stesso
- 85 -
chip, non è più necessario utilizzare
un involucro per ogni dispositivo,
ma è possibile utilizzare un
involucro singolo (anche se un po’
più grande) per ogni chip che
contiene qualche milione di
transistor. Le tecnologie messe a
punto da Pirelli consentono di
operare per i dispositivi fotonici gli
stessi passi che si sono stati fatti in
passato per i dispositivi elettronici:
miniaturizzazione e integrazione. Per
fare ciò è necessario un consistente
sforzo di ricerca e sviluppo mirato da
un lato a rendere possibile la
fabbricazione dei dispositivi su un
substrato comune, compatibile con
l’integrazione; dall’altro ad adattare
le tecnologie fabbricative, mutuate
dal mondo della micro-elettronica
ULSI (Ultra Large Scale Integration)
alla fabbricazione di componenti
fotonici. Dal punto di vista del
materiale, Pirelli Labs ha deciso di
concentrare gli sforzi sulla tecnologia
del Silicio che è la base per la
fabbricazione di dispositivi ottici
passivi e che sfrutta una piattaforma
tecnologica ben consolidata e
sicuramente destinata a ulteriore
miglioramento come conseguenza
della driving force associata alla
microelettronica. Tale tecnologia si
presta a produzioni su larga scala ed
è naturalmente “predisposta” verso
una futura integrazione dell’ottica
con sistemi elettronici ULSI. Inoltre il
silicio è di per sé una scelta
compatibile con il requisito di basso
costo del prodotto finale, essendo
già il substrato circa 100 volte meno
costoso di altri materiali
semiconduttori quali Arseniuro di
Gallio o Fosfuro d’Indio.
Pierluigi Franco
(Pirelli Labs)
La gestione delle reti dinamiche
F
ino agli inizi degli anni Novanta
gli apparti della rete di trasporto
potevano essere controllati da
remoto in misura assai limitata,
operando da centri di gestione in cui
fossero centralizzate alcune operatività
legate alla supervisione ed alla
configurazione della rete. Gli apparati
infatti erano al più dotati di contatti di
massa che fornivano a un centro di
gestione remoto un’indicazione
riepilogativa della presenza di un qualche
malfunzionamento interno. Non era
possibile effettuare una diagnosi precisa
dell’eventuale guasto né alcuna
operazione di configurazione della rete; la
diagnosi e gli interventi erano svolti
sempre operando in centrale collegandosi
con appositi TAL (Terminali di Accesso
Locale) direttamente agli apparati
interessati.
A partire dalla metà degli anni
Novanta, con l’avvento di apparati
PDH più evoluti e della gerarchia
SDH, sono notevolmente aumentate le
possibilità di controllo della rete da
centri di gestione remoti riducendo
sempre più il numero di operazioni di
gestione della rete per le quali risulta
necessario un intervento manuale
direttamente nelle centrali in cui sono
installati gli apparati.
Per il controllo delle attuali reti di
trasporto si dispone di sistemi di
gestione (costituiti da software
residente in elaboratori potenti) posti
in un centro in grado di comunicare
con tutti gli apparati controllati allo
scopo di consentire di effettuare
numerose operazioni di gestione della
rete operando da remoto in maniera
più veloce ed efficiente.
In più i sistemi di gestione offrono in
generale agli operatori un’interfaccia
grafica con la quale è possibile
controllare in tempo reale lo stato di
funzionamento degli apparati e
comandare operazioni di
configurazione delle principali
componenti (matrici, porte, schede,
schemi di protezione).
Le funzioni che consentono di
controllare la rete risiedono pertanto
in massima parte in sistemi
centralizzati che realizzano tutte le
attività di supporto per la supervisione
e la configurazione della rete e dei
servizi; gli apparati possono essere
controllati da remoto in quanto
dispongono di un controllore in grado
- 86 -
di comunicare con il centro di
gestione da cui ricevono comandi di
configurazione.
La tecnologia oggi disponibile
consente di prevedere architetture di
rete con intelligenza maggiormente
distribuita; si parla di reti ASON
(Automatically Switched Optical
Network). In particolare si tende a
distribuire direttamente negli apparati
l’intelligenza necessaria per effettuare
operazioni che richiedono tempi di
esecuzione estremamente ridotti, quali
la scelta dell’instradamento di un
nuovo circuito, la configurazione o la
cessazione di un servizio, il
reinstradamento dei flussi in seguito a
guasti, l’aggiornamento della
topologia di rete dopo operazioni di
manutenzione. Queste ultime
operazioni sono oggi svolte dai
sistemi centralizzati con tempi di
esecuzione che variano da alcuni
minuti a qualche decina di minuti
mentre, grazie alle nuove tecnologie,
potrebbero essere effettuate
automaticamente dagli apparati se
dotati di intelligenza distribuita in
tempi che variano dalle decine di
millisecondi a qualche secondo.
E’ così possibile utilizzare in maniera
molto più efficiente le risorse di rete
disponibili, riducendo
significativamente il costo del bit
trasportato, ed offrire allo stesso
tempo nuovi servizi difficilmente
realizzabili con architetture di gestione
tradizionali.
I principali vantaggi di un’architettura
ASON sono:
- Reinstradamento veloce (fast
restoration):
Permette una maggiore efficienza
nell’uso della banda senza penalizzare
la qualità dei servizi offerti. Le reti di
trasporto vengono progettate con
topologia a maglia, in quanto i nuovi
apparti trasmissivi sono in grado di
effettuare una protezione di tipo fast
restoration che unisce l’elevata
efficienza nello sfruttamento della
banda (garantita dalla condivisione
delle risorse di protezione) con tempi
ridotti di recupero del traffico
dell’ordine di qualche centinaio di ms.
- Differenziazione dei servizi in
base alla qualità:
Con schemi di protezione del tipo
restoration è possibile differenziare la
qualità del servizio offerto definendo
diverse priorità nel recupero del
traffico per i differenti servizi.
In tal modo è possibile sia fornire
elevata qualità per servizi pregiati
grazie alla caratteristica di fast
restoration (senza penalizzare il grado
di efficienza di utilizzo delle risorse di
rete) sia livelli di qualità
eventualmente inferiore per servizi
meno pregiati offrendo l’opportunità
al gestore della rete di offrire servizi
con prezzi differenziati.
- Nuovi servizi quali Bandwidth on
Demand (BonD) e Optical Virtual
Private Network (OVPN):
Il servizio di BonD permette di offrire
ai clienti l’attivazione e la rimozione di
servizi di connettività in tempi
brevissimi (dell’ordine dei secondi)
con tariffazione a tempo.
Il servizio di OVPN consente di
fornire ai clienti una rete privata
virtuale sulla quale effettuare
autonomamente le operazioni di
configurazione dei flussi trasmissivi.
Per fornire questi due tipi di servizi è
necessario mettere a disposizione del
cliente uno strumento attraverso il
quale poter richiedere la
configurazione o la rimozione di
collegamenti trasmissivi. Tali
operazioni devono essere svolte in
tempi dell’ordine dei secondi o di
qualche minuto e devono essere
correttamente tracciati nei sistemi di
tariffazione del gestore della rete.
In linea di principio sarebbe quindi
possibile realizzare i servizi anche con
un’architettura di gestione non
distribuita consentendo al cliente di
inviare le proprie richieste a un
sistema centralizzato che provvede ad
attivare o a disattivare le connessioni
nella rete.
Un’architettura distribuita facilita
l’introduzione dei servizi in quanto
consente di:
* far comunicare gli apparati di
confine della rete di trasporto
direttamente con gli apparati cliente
(attraverso un’interfaccia standard
UNI). Gli apparati -tipicamente router
IP o appartenenti ad altri domini di
trasporto- possono richiedere
automaticamente, quando sia
necessario, l’attivazione o la
- 87 -
disattivazione di circuito nella rete di
trasporto;
* supportare un maggior carico nella
rete in quanto i punti di accesso al
servizio sarebbero molteplici,
identificabili con parte degli apparati
di confine della rete di trasporto;
* effettuare lo scambio di informazioni
per l’attivazione e per la rimozione
dei servizi utilizzando lo stesso
collegamento trasmissivo presente tra
l’apparto del cliente e l’apparato di
confine del gestore della rete, senza
richiedere ulteriori collegamenti per
realizzare accessi diretti al sistema di
gestione centralizzato.
- Gestione di una rete di trasporto
multivendor:
Attraverso l’uso di protocolli di
segnalazione standard tra i nodi,
evitando la realizzazione di interfacce
di gestione tra sistemi di marca
diversa spesso molto complesse e
costose.
Attraverso l’interfaccia standard NNI si
garantisce l’interoperabilità tra
apparati di diversi costruttori o di
differenti operatori e attraverso le
interfacce UNI si garantisce
l’interoperabilità tra le eventuali
diverse tecnologie (SDH, WDM, IP,
ATM) utilizzate nella rete di trasporto
e nelle reti client.
- Operazioni di manutenzione e
ampliamento della rete
Queste operazioni possono essere
facilitate grazie alle funzioni di
autodiscovery possedute dal control
plane, ossia alla capacità degli apparti
di scoprire autonomamente la
topologia della rete in cui sono
inseriti.
Tramite questa funzione, infatti, gli
apparati e i sistemi di gestione sono
in grado di adattare in pochi secondi
le logiche di instradamento di nuovi
servizi e provvedere al recupero del
servizio in seguito a guasti mutando la
topologia della rete grazie alla
possibilità di rilevare in maniera
autonoma e veloce la disponibilità dei
singoli collegamenti e degli apparati
che ne fanno parte.
Il funzionamento di un piano di
controllo
Le reti ASON si basano
sull’introduzione di un piano di
controllo, sovrapposto al piano di
trasporto, e di un insieme di
protocolli (ad esempio OSPF/OSPFTE, RSVP/RSVP-TE, LMP) utilizzati per
lo scambio di informazioni tra gli
elementi di rete (nodi), al fine di
instaurare e di abbattere connessioni
in maniera distribuita in tutta la rete.
Ciascun nodo è equipaggiato con un
controllore. L’insieme di tutti i
controllori della rete costituisce il
suddetto piano di controllo ed utilizza
il protocollo GMPLS, descritto
brevemente in seguito.
In generale, i protocolli di routing (ad
esempio OSPF/OSPF-TE con
estensioni GMPLS) sono utilizzati per
scambiare informazioni sulla
topologia e sulla raggiungibilità dei
nodi in modo da permettere a ciascun
di essi di costruirsi la propria mappa
Schema di una rete ASON (Telecom Italia)
- 88 -
topologica dell’intera rete o sottorete.
Una mappa topologica è costituita
dalle informazioni relative ai nodi e
dalle informazioni relative ai
collegamenti (link) tra i diversi nodi.
Ciascun nodo diffonde
periodicamente informazioni relative
ai nodi descrivendo il proprio stato
(informazione di stato locale).
Trasmette, anche, informazioni
relative ai collegamenti descrivendo i
propri link locali (quelli che lo
collegano ai nodi adiacenti).
L’informazione di routing, che ogni
nodo riceve periodicamente dai nodi
adiacenti, viene utilizzata per
aggiornare la mappa topologica del
nodo stesso e, successivamente, è
inoltrata a tutti i nodi adiacenti.
Questo meccanismo assicura che
ciascun nodo della rete abbia
costantemente informazioni
aggiornate su tutti gli altri nodi e su
tutti i link della rete.
Nel processo di costruzione di un
percorso, il controllore utilizza tutte le
informazioni per individuare un
instradamento da un punto di origine
a uno di destinazione.
I protocolli di segnalazione (ad
esempio RSVP/RSVP-TE con estensioni
GMPLS) sono utilizzati principalmente
per scambiare informazioni tra i nodi
adiacenti con lo scopo di instaurare e
di abbattere le connessioni attraverso
la rete o la sottorete. Così, appena è
stato instaurato un nuovo percorso, il
messaggio di segnalazione deve essere
elaborato da tutti i nodi presenti lungo
il percorso stesso.
I protocolli di segnalazione facilitano la
costituzione di una connessione su un
particolare collegamento trasmissivo
tra una coppia di nodi. A questo scopo
trasportano l’etichetta assegnata tra
ciascuna coppia di nodi adiacenti in
modo da consentire la procedura
chiamata allocazione d’etichetta.
Inoltre i messaggi di segnalazione
trasportano sia l’informazione relativa
al punto terminale del cliente, sia
quella relativa al routing, che specifica
quale instradamento deve seguire un
nuovo percorso quando viene
instaurato.
Per ciascun nodo trasmissivo le
connessioni in entrata e in uscita
appartenenti allo stesso percorso sono
unite insieme tramite una cross
connessione creata tra i due nodi
terminali.
Come risultato di tutte le azioni di
segnalazione tra i nodi lungo un
percorso e delle cross connessioni che
sono costituite in ciascun nodo, viene
instaurato il percorso end-to-end dal
punto di origine del cliente al punto di
destinazione.
Nelle reti ASON possono essere
disponibili più percorsi fisici tra un
cliente ed il nodo di rete di confine e
più percorsi fisici tra i nodi di rete
adiacenti. Ai fini del routing, le
informazioni relative a più percorsi
fisici possono essere combinate in
modo da costituire un singolo
percorso, chiamato traffic engineering
(TE-link).
Questo meccanismo riduce la quantità
di informazioni di routing che deve
essere distribuita nella rete. Il
protocollo di gestione dei
collegamenti, LMP (Link Mnagement
Protocol) può essere utilizzato per
gestire questi TE-links. Il protocollo
gestisce anche la supervisione della
connettività del canale di controllo, la
verifica della connettività fisica dei link
trasmissivi, la correlazione delle
informazioni e la gestione dei guasti ad
essi relativi.
Sebbene ciascun protocollo sia stato
predisposto per agire autonomamente,
come se fosse un elemento del piano
di controllo indipendente, con proprie
funzionalità specifiche, esiste una forte
dipendenza tra i diversi protocolli.
In un’architettura di ASON distribuita,
il protocollo che gestisce la
segnalazione necessita, ad esempio,
delle informazioni che il protocollo
che gestisce il routing deve fornire in
modo da consentire il processo di
costituzione di una connessione.
Inoltre, il link management deve
fornire informazioni sullo stato del
collegamento prima che il protocollo
che gestisce il routing possa iniziare ad
informare tutta la rete del nuovo link.
Uno dei compiti principali del
controllore è infatti proprio il
coordinamento delle varie azioni che
sono necessarie per consentire la
costituzione o l’abbattimento di una
connessione in modo distribuito e
dinamico.
- 89 -
Gestione ASON in Telecom Italia
Telecom Italia prevede di utilizzare
un’architettura di gestione per la nuova
rete di tipo ASON che evolva nel tempo
man mano che i prodotti che realizzano
il control plane risulteranno consolidati
e adeguatamente affidabili.
In particolare si distinguono tre
probabili fasi per l’architettura del
control plane che da una prima
implementazione centralizzata evolva
verso una soluzione completamente
distribuita.
Si prevede perciò una prima fase in cui
alcune funzioni tipiche del control
plane siano realizzate con un sistema di
gestione centralizzato senza introdurre
ancora intelligenza all’interno degli
apparati che compongono la rete.
Questa soluzione consente di offrire le
principali funzioni previste da un
control plane ASON quali il
reinstradamento dei circuiti in seguito a
guasti, servizi BoD, OVPN (attraverso il
classico utilizza di sistemi di Network
Management) e differenziazione della
qualità di servizio ma con tempi di
risposta abbastanza lunghi (dell’ordine
dei minuti).
Una seconda fase prevede la
realizzazione di un control plane semidistribuito in cui parte delle funzionalità
risultano già presenti all’interno degli
apparati. In particolare risultano
distribuite l’insieme di funzioni che
consentono di ridurre i tempi di
risposta della rete nell’esecuzione di
operazioni di reinstradamento e di
richiesta di attivazione o di
disattivazione dei circuiti.
In questo caso le caratteristiche del
control plane, offerte da un sistema
centralizzato, riguarderebbero la
raccolta delle richieste di attivazione dei
circuiti, la ricerca dell’instradamento e la
determinazione degli eventuali percorsi
alternativi da seguire in caso di guasto.
Gli apparati sarebbero già in grado di
scambiarsi informazioni relative alla
topologia di rete e ai servizi attraverso
protocolli di tipo RSVP o simili.
In una terza fase è previsto che sia
realizzato un piano di controllo
completamente distribuito in grado di
offrire tutte le funzioni definite negli
standard internazionali attraverso lo
scambio di informazioni tra i
controllori di apparato. In questo caso
non è prevista la presenza di un
sistema centralizzato in cui risiedano
parte delle funzionalità del control
plane.
Valentina Brizi
(Telecom Italia)
Schema della futura rete secondo la visione di Telecom Italia
- 90 -
L’esperienza WIND nelle reti
W
IND ha realizzato una rete
in fibre ottiche molto
estesa che copre l’intero
territorio nazionale con
una lunghezza di circa 18000 km di
fibra. I cavi ottici sono stati posati con le
seguenti tipologie di infrastrutture:
* Ferrovie dello stato (per la rete Ex
Infostrada)
* Sui tralicci di tensione dell’ENEL
(per la rete della Old WIND)
* Cavi interrati nel sottosuolo
(prevalentemente in ambito urbano
e per raccolta clienti)
La Rete in fibra
ottica WIND
I cavi ottici sono stati installati sulle
infrastrutture delle linee elettriche
dell’ENEL per mezzo della tecnica
chiamata OPGW (OPtical Ground
Wire) che può essere realizzata
mediante:
* Cavo ottico dielettrico avvolto su
conduttore di fase delle linee
elettriche.
* Cavo ottico dielettrico avvolto su
fune di guardia. I cavi installati sono a
24 fibre per quelli di tipo aereo,
mentre sono a 4 e 72 fibre per quelli
della vecchia rete d’Infostrada installati
lungo la rete ferroviaria; le tipologie di
fibra impiegate sono a standard ITU
G.652 e G.655.
La copertura in fibra della Wind si
estende non solo a livello nazionale
(Backbone trasmissivo) ma anche a
livello locale grazie agli investimenti
eseguiti per la realizzazione di
infrastrutture cittadine. (MAN :
Metropolitan Area Network).
Complessivamente la rete WIND ha
600 000 km di fibra nella rete dorsale e
230 000 in quella MAN.
La rete di accesso fissa e’ realizzata per
mezzo di cavi ottici che portano in
genere 100 fibre.
Cavi ottici su linee elettriche aeree
- 91 -
La rete trasmissiva di backbone
L
a rete di Backbone Wind
presenta una topologia ad anello
ed è costituita da:
* anelli SDH distribuiti su tre livelli
gerarchici;
* sezioni WDM nelle tratte dove c’è
scarsità o indisponibilità di fibre
ottiche;
* link SDH in singola via fisica (detti
anche punto-punto);
* cross-connect 4/3/1 per il
grooming e la distribuzione dei flussi
nei punti di massima presenza degli
utilizzatori.
Le direttrici importanti (direttrici di
traffico nazionale) sono servite
tramite anelli SDH a 10 Gibt/s; lo
strato a 10 Gbit/s arriva a coprire
l’intero territorio nazionale.
Le linee guida di pianificazione
prevedono che l’interconnessione tra
vari anelli (dello stesso livello di rete, o
tra due livelli diversi) avviene tramite
due nodi (dual-homing), fatta eccezione
per gli anelli già esistenti (prima delle
linee guida) che sono anche singlehoming o a causa della particolare
topologia e di alcuni vincoli fisici (es.
mancanza di seconda via ottica
nell’interconnessione tra sedi).
Integrazione delle reti trasmissive dorsali Infostrada e Wind
L’
integrazione delle due reti
trasmissive di Wind ed
Infostrada è stata realizzata
creando un livello
gerarchico superiore a 10 Gbps
chiamato superbackbone come
mostrato nella figura seguente.
Le tecnologie utilizzate nella rete
trasmissiva di WIND sono
costituite da quella tradizionale
SDH (Sinchronous Digital
Hierachy) e DWDM (Dense
Wavelenght Digital Multiplexing).
Laddove il numero dei flussi da
trasportare ha superato la capacità
esistente, WIND ha incrementato
la potenzialità della rete SDH fino
a 10 Gbps (primo operatore
Italiano) oppure è ricorsa agli
investimenti in WDM.
Integrazione delle reti mediante strato di superbackbone
Evoluzione della rete
L
a rete trasmissiva di WIND è
realizzata con topologie ad
anelli in quanto consente una
adeguata protezione e una
semplice realizzazione.
In tali configurazioni ogni nodo è
normalmente connesso con altri due
nodi e la protezione è configurata
per il 100% del traffico.
Al crescere delle dimensioni della
rete di trasporto emergono però le
- 92 -
principali limitazioni di questa
topologia e in particolare:
* Complessità: una rete ad anelli
estesa e costituita da diversi anelli
sovrapposti presenta una elevata
complessità in sede di pianificazione,
provisioning e gestione della rete.
* Difficile espandibilità: le reti ad
anelli presentano una difficile
espandibilità in caso sia richiesta
banda aggiuntiva tra alcune direttrici,
in quanto la richiesta di tale banda in
alcuni link comporta l’introduzione di
anelli completi.
* Scarsa efficienza: la topologia ad
anelli presenta una bassa efficienza
nella protezione dei link: essendo
necessaria una protezione dedicata si
ha un incremento della capacità pari
o superiore al 100%.
* Limitata disponibilità: la
topologia ad anelli presenta una
bassa capacità di ripristino in caso di
guasti multipli; in caso di guasto
prolungato o di manutenzione su una
tratta, il traffico non viene protetto e
un qualsiasi guasto provoca una
perdita del traffico veicolato.
Per superare le suddette limitazioni e
per soddisfare la crescente richiesta
di banda, la rete trasmissiva di WIND
sta migrando verso una topologia di
rete magliata.
In tale topologia si inserisce nei nodi
principali un Cross Connect di tipo
elettro - ottico di elevata capacità
connesso con un numero variabile di
altri nodi (da 2 a 5). I Cross Connect
potranno poi migrare, col crescere
del traffico nella rete, ad apparati
completamente ottici.
La protezione di rete è configurabile
per ogni path su diversi livelli di
protezione utilizzando le risorse
dedicate alla protezione in modo
condiviso.
L’introduzione della rete magliata
offre la possibilità di gestire in modo
efficiente, automatizzato ed
intelligente le risorse trasmissive
tramite le funzionalità di control
plane che possono essere distribuite
a bordo degli apparati o centralizzate
nella piattaforma di gestione.
Tra le funzionalità che queste reti
offrono si segnalano:
* i servizi a valore aggiunto sulla rete
di trasporto di “wavelength on
Rete magliata
demand” e “Optical Virtual Private
Network”
* la semplificazione del management
tramite le funzioni di “point to point
provisioning” e “automatic topology
discovery”, tale semplificazione
consente in definitiva una
diminuzione dei costi operativi della
rete (OPEX).
Nella figura seguente si individua una
Rete ad anelli
- 93 -
possibile realizzazione di strato di
rete magliato confrontato con uno
equivalente tradizionale ad anelli,
oltre ai vantaggi evidenziati si
sottolinea che la topologia magliata
consente di realizzare una protezione
condivisa e quindi di limitare il
numero di risorse trasmissive totali;
questo consente di ridurre gli
investimenti di rete CAPEX relativi
alle interfacce aggregate degli
apparati e ai link DWDM necessari
per l’interconnessione. In definitiva
emerge che, al crescere del traffico
sulla rete, la topologia magliata
consente una riduzione degli
investimenti.
L’impiego in rete della topologia
magliata con protezione condivisa
(restoration) non comporta solamente
l’introduzione in rete di nuovi
apparati con la relativa piattaforma di
gestione, ma ha un impatto sui
diversi enti che si occupano della
rete che si possono sintetizzare in:
* definizione e assegnazione ai
circuiti di diverse classi di servizio in
base agli obiettivi di disponibilità
fissati;
* nuove modalità di pianificazione
della rete che dovrà essere
supportata da adeguati tool di
simulazione;
* Nuove modalità di effettuare il
provisioning e l’esercizio della rete
mediante le funzionalità messe a
disposizione dalle reti ottiche
intelligenti (point to point
provisioning, automatic topology
discovery)
Ovidio Michelangeli
(WIND)
La Rete di trasporto di Albacom
L
a disponibilità di una rete proprietaria
di lunga distanza, presente in modo
capillare su tutto il territorio è di
importanza strategica per un
operatore alternativo di telecomunicazioni
(OLO) in quanto consente di diminuire la
dipendenza dall’operatore dominante, ad
esempio abbattendo i costi derivanti
dall’affitto di circuiti.
La rete di trasporto di Albacom nasce
nel 1998 con il conferimento da parte di
ENI (azionista insieme a BNL, British
Telecom e Mediaset di Albacom) della
infrastruttura ottica (G.653), facente
Consorzio
Pan-Europeo BT
- 94 -
parte della dorsale principale di
distribuzione del metano (cosiddetto
Metanodotto Algerino) e da una serie di
gasdotti minori.
Negli anni successivi la dorsale Albacom
è stata completata con ulteriori
interventi infrastrutturali, realizzati con
lo scopo di raggiungere le principali
aree metropolitane dove si concentra la
clientela business e di connetterla alla
rete del consorzio pan-europeo BTIgnite (57000 km di fibra ottica in grado
di collegare 300 tra le principali città
europee).
Nel gennaio 2001 Albacom sviluppa
ulteriormente il proprio backbone
acquisendo il 60% di Basictel, società
costituita dalle Ferrovie dello Stato (che
ne detiene il restante 40%), il cui
principale asset è costituito dal diritto di
esclusività di fruire della rete elettrica di
alimentazione primaria delle Ferrovie
per la posa di fibra ottica (G.652/G.655)
incorporata all’interno della fune di
guardia degli elettrodotti.
Ciò ha permesso ad Albacom di
completare la posa del cavo ottico, che
si sviluppa per oltre 3000 km di
tracciato, in tempi notevolmente ridotti
in confronto a quelli che avrebbe
richiesto lo scavo.
Albacom ha quindi dato vita ad una rete
integrata, il cui sviluppo complessivo
ammonta ad oltre 6300 km, in grado di
sfruttare al massimo le sinergie derivanti
dalla complementarietà delle
infrastrutture ottiche di Albacom e
Basictel.
L’integrazione delle reti, oltre che
Rete Albacom
garantire una ottimizzazione degli
investimenti complessivi, fornisce la
possibilità di inserire in uno scenario
flessibile e dinamico l’architettura finale
della rete di trasporto.
Infatti, mentre adesso, sulla topologia di
rete a magliatura spinta (risultante dalla
integrazione delle reti) è possibile
individuare con facilità l’architettura di
rete ad anelli SDH (SDH over WDM), in
futuro con la medesima infrastruttura
sarà possibile erogare, ad esempio,
servizi IP direttamente sullo strato ottico
implementato sul livello WDM.
Il criterio di scelta della tecnologia da
utilizzare per illuminare i portanti ottici
della rete integrata è stato sempre
orientato alla progettazione di una rete
di trasporto in grado di recepire con
flessibilità la repentina dinamica del
mercato della larga banda.
In tal senso si è scelto di sovrapporre al
livello fisico uno strato ottico in
tecnologia DWDM (con sistemi
opportunamente dimensionati ed
adattati alle caratteristiche ottiche dei
vari portanti G.652, G.653 e G.655).
Sulla maggior parte della rete sono
impiegati sistemi DWDM in
configurazione punto-punto con la
possibilità di multiplare fino a 40 canali
ottici spaziati a 100GHz in banda C ed
in grado di ricevere segnali fino a
10Gbps direttamente in ottica colorata
(secondo la griglia definita nello
standard G.692) o in ottica grigia
(G.957) mediante moduli aggiuntivi per
la trasposizione della lunghezza d’onda.
Esiste la possibilità inoltre di
incrementare il numero di canali
mediante interlacciamento di un
ulteriore pettine da 40 canali spaziati a
100GHz, ottenendo un sistema
multicanale con complessive 80
lunghezze d’onda spaziate a 50GHz in
grado di trasportare una capacità totale,
per coppia di fibre, pari a 0,8 Tbps.
Con uno strato DWDM di tale
potenzialità si creano i presupposti per
la futura evoluzione ad una Rete di
Trasporto interamente Ottica secondo
gli standard G.872.
Sullo strato DWDM si prevede di
realizzare, con tecnologia SDH, il
livello di trasporto in grado di veicolare
con elevati livelli di sicurezza,
flessibilità, scalabilità e affidabilità le
necessità del backbone trasmissivo
- 95 -
mediante una architettura gerarchica su
base territoriale.
La suddivisione su base geografica
permette la diversificazione delle
tipologie di traffico ed una più efficiente
distribuzione dello stesso in modo da
bilanciare la stratificazione del livello
SDH. I tipi di segnali trasmissivi veicolati
attraverso la rete SDH sono conformi agli
standard G.703 per le interfacce
elettriche (2Mbps, 34/45Mbps, 155Mbps)
e G.957/958 per le interfacce ottiche.
L’affidabilità della rete è garantita
implementando, su tutti gli anelli, il
meccanismo di protezione del traffico
secondo lo schema SNCP - Sub Network
Connection Protection (così come
definito negli standard G.803 e G.841)
realizzato con la ridondanza del percorso
mediante duplicazione del flusso
sull’apparato di partenza e selezione per
qualità sull’apparato di arrivo.
Inoltre lo scambio di traffico di
interconnessione fra anelli regionali ed
anelli nazionali è realizzato in modalità
DNI - Dual Node Interworking (G.842) in
modo da garantire la disponibilità del
traffico di interscambio anche in
presenza di complesse casistiche di
guasto multiplo.
Francesco Verro
(Albacom)
I sistemi ottici di trasmissione
L’
introduzione in rete dei sistemi
di trasmissione dei segnali
digitali in tecnologia ottica ha
segnato un salto di qualità
enorme nelle comunicazioni a lunga
distanza e ha permesso la capillare
diffusione dei servizi di
telecomunicazione a livello planetario.
La forza propulsiva delle trasmissioni
in fibra ottica non è affatto esaurita:
al contrario, a dispetto degli alti e
bassi del mercato delle
telecomunicazioni, continua ad
essere alimentata da costanti
innovazioni tecnologiche rese
sempre più rapidamente disponibili
per migliorare il servizio offerto agli
utenti.
Rispetto all’utilizzo di segnali elettrici,
i sistemi di trasmissione ottica
permettono di coprire distanze
lunghissime - i sistemi Marconi
arrivano a distanze record di 5000
km - di muovere quantità ingenti di
dati in tempi brevissimi (ad una
velocità di trasmissione fino a 40
Gb/s per canale ed oltre) ad un
costo conveniente per l’utente finale
e con una qualità del servizio
assoluta - la probabilità di errore sul
bit dei sistemi ottici è ora inferiore ad
un millesimo di miliardesimo - e con
un’affidabilità totale garantita da
protezioni di rete e di apparato.
I sistemi di trasmissione ottica
DWDM permettono di trasmettere
più segnali luminosi
contemporaneamente sulla stessa
fibra ottica mediante l’assegnazione
ad essi di frequenze diverse. Ad oggi
sono 160 i canali ottici trasportabili
con una velocità per ciascuno di essi
pari a 10Gb/s, ma in futuro la
velocità possibile sarà di 40 Gb/s:
ciò renderà possibile fornire una
larghezza di banda pressoché infinita
coprendo qualunque distanza.
I sistemi di trasmissione ottica sono
costituiti da uno o più collegamenti
in fibra ottica, due apparati terminali
per la trasmissione e la ricezione del
segnale e da amplificatori di linea
che permettono di mantenere il
segnale ottico ad una potenza
sufficiente a garantire la sua
propagazione all’interno della fibra
che, come ogni mezzo trasmissivo,
influisce sul segnale attenuandolo e
distorcendolo in maniera più o meno
accentuata a seconda delle
caratteristiche della fibra e del
segnale stesso. Se da un lato il
processo di amplificazione ottica
permette di superare l’attenuazione
della fibra, dall’altro introduce
rumore e disequalizzazione fra i
canali. Nella progettazione dei
sistemi ottici di trasmissione è
necessario, pertanto, utilizzare
componenti particolari, ma per
sfruttare al meglio le caratteristiche di
questi componenti e per raggiungere
il massimo delle prestazioni nella
trasmissione, è necessario, come da
- 96 -
sempre fa Marconi, adottare
tecnologie innovative e sofisticate.
In Italia , ad esempio, negli anni
passati è stata installata una fibra
ottimizzata per la trasmissione a
singolo canale nota anche come fibra
G.653 poco idonea, però, alla
trasmissione DWDM a più canali. Al
fine di ottimizzare gli investimenti in
fibra G.653 già effettuati dagli
operatori, Marconi ha appositamente
sviluppato componenti speciali in
grado di compensare gli effetti di
rumore e di disequalizzazione: gli
amplificatori in banda L. In tal modo
Marconi ha ottenuto, sfruttando la
fibra G.653 già installata, risultati pari
a quelli ottenibili sulle fibre
specifiche per sistemi DWDM.
I sistemi di trasmissione ottici non
sono dei semplici “trasportatori” di
bit ma, grazie alla sempre maggiore
integrazione con il livello elettrico,
stanno evolvendo verso l’offerta di
funzioni di flessibilità, protezione e
permutazione dei flussi. Questo
grazie ad apparati non solo terminali
oppure di amplificazione, ma anche
di multiplatori add-drop (OADM)
statici e riconfigurabili (R-OADM) e
di permutatori ottici (OXC) che
entrano a far parte della famiglia dei
prodotti per la trasmissione ottica.
Naturalmente l’inserimento in rete di
sistemi di trasmissione ottica in grado
di commutare flussi direttamente nel
dominio ottico e/o elettrico va
valutata in rapporto alle previsioni di
crescita del traffico secondo un
criterio di convenienza economica e
di oculatezza nell’investimento. Il
trasporto ottico WDM ed i nodi di
flessibilità elettro/ottici sono stati
inizialmente costruiti come reti
separate, l’una al servizio dell’altra.
Per superare questo dualismo viene
offerta oggi la possibilità di far
Cross-connect elettro-ottico Marconi di ultima generazione integrabile con uno strato
completamente ottico (Foto Archivio Marconi)
- 97 -
Particolare di apparato elettro-ottico Marconi di ultima generazione
(Foto Archivio Marconi).
evolvere con continuità un sistema di
trasmissione in tecnologia
elettro/ottica già installato verso
l’integrazione con uno strato inferiore
completamente ottico e con
l’estensione delle funzionalità dello
strato completamente ottico stesso.
La rete di trasporto non può essere
pensata solo per la lunga distanza
poiché la diffusione degli accessi a
larga banda alle risorse informatiche
spinge il mercato verso la richiesta di
sistemi di trasporto di capacità
notevole anche nelle reti di trasporto
metropolitane e più in generale nella
parte di rete vicina all’utente. La minor
distanza da coprire ha spinto verso la
progettazione e la
commercializzazione di sistemi WDM
metropolitani che adottano soluzioni e
tecnologie a costo decisamente
contenuto ma senza ripercussioni
sulla qualità. Anche in questo caso
l’integrazione fra lo strato elettrico e lo
strato ottico permette di rispondere
alle esigenze di richiesta di banda da
parte di ciascun utente - dal privato, al
professionista, all’azienda , all’utente
istituzionale - con un investimento
commisurato alle reali necessità del
momento. I sistemi di trasmissione
ottici metropolitani offrono alle
applicazioni dell’”Information
Tecnology” soluzioni per il trasporto
di interfacce dati (Gigabit Ethernet,
SAN, ...) con l’eccellente qualità di
servizio che solo le soluzioni nell’
ambito delle telecomunicazioni sono
in grado di offrire.
L’esercizio di una rete di dimensioni
continuamente crescenti e
tecnologicamente complessa come la
rete di trasporto ottica, presenta una
sfida in termini di: definizione delle
architetture, progettazione,
supervisione e manutenzione. Un
sistema di gestione di rete distribuito,
espandibile ed in grado di gestire in
modo trasparente per l’utente finale le
complesse tecnologie utilizzate, e di
ridurre al tempo stesso i costi
operativi aumentando la qualità dei
servizi offerti, è di fondamentale
importanza per l’operatore di rete, al
- 98 -
quale è così garantita un’efficienza
massima. Rendere agevoli attraverso
sistemi di gestione superiori
operazioni complicate quali
l’instradamento e la supervisione del
traffico, l’individuazione e il ripristino
dei guasti, il coordinamento delle
opere di manutenzione ed espansione
della rete, significa infatti permettere
all’operatore di mantenere gli accordi
sulla qualità del servizio (Service Level
Agreement) sottoscritti con i propri
clienti, sfruttando al massimo le
capacità di traffico, di instradamento e
di affidabilità rese disponibili dai più
moderni sistemi ottici di trasmissione.
Si apre così una strada che,
coniugando le più avanzate tecniche
nel campo dell’ottica, dell’elettronica e
dei sistemi informativi, traduce la
tecnologia in un progresso realmente
tangibile e fruibile da tutti.
Massimiliano Amirfeiz
Massimo Enrico
Giovanni Razzetta
(Marconi Communications)
Router per una soluzione
vincente per reti flessibili
I
l routing ed il router sono la
tecnologia con cui Cisco Systems ha
raggiunto la propria leadership di
mercato. L’offerta di router Cisco è
vastissima in modo da poter fornire ai
propri clienti la configurazione più adatta
alle specifiche esigenze: dai modelli più
piccoli e diffusi, veri standard della
connettività, come i router della serie Cisco
800; ai dispositivi Cisco 1700, con supporto
VoIP e VPN; alle fasce midrange dei Cisco
2600 e 3700, modulari ed estremamente
flessibili; ed in ultimo ma non meno
importanti i prodotti high end della serie
Cisco 7000 fino ai Cisco 12000. Ogni
esigenza può essere risolta con il prodotto
più efficace. Inoltre, grazie all’espandibilità
di memoria e di porte LAN e WAN
presente su quasi tutti i router, non sarà
preclusa la strada a futuri ampliamenti. In
tutti i casi, il software Cisco IOS(r)
garantisce l’interoperabilità e la piena
affidabilità end-to-end permettendo
l’integrazione delle più avanzate
funzionalità di networking. Tra i vari
meccanismi possiamo evidenziare, la
creazione di VLAN, che permette di
raggruppare gli utenti secondo i team di
lavoro e non per collocazione fisica
nell’ufficio, l’ottimizzazione della banda
con dial on demand, compressione dei
dati, traffic shaping e algoritmi di queuing,
infine anche la sicurezza diventa un
problema gestibile, grazie all’integrazione
di meccasnismi come firewall, VPN, SSH,
ed altre importanti funzionalità. I router
Cisco e il sistema operativo di rete Cisco
IOS(r) sono la soluzione vincente per
supportare le vostre applicazioni e inoltre
possono costituire la base ideale per
realizzare un’infrastruttura Cisco AVVID, la
soluzione che consente di integrare Voce,
Video e Dati.
È assai complicato descrivere in modo
sintetico il ruolo di un Router nella
realizzazione di strutture di
Internetworking, un metodo che
possiamo seguire è quello di
posizionare i vari apparati all’interno di
alcune soluzioni di rete, partendo da
una struttura per Service Provider sino
ad arrivare a una soluzione Enterprise
classica, di seguito vediamo alcuni
esempi.
Soluzione di Core Routing per service provider
I
l core della rete di un Service
Provider rappresenta un
elemento fondamentale per la
creazione di servizi end-to-end,
costituisce l’anello che permette di
mantere un’elevata qualità del
servizio su tutto il resto della rete. I
Service Provider oggi necessitano di
una infrastruttura carrier-class
IP/MPLS a 10G per la costruzione di
collegamenti a lunga distanza
scalabili ed efficienti e per la
- 99 -
realizzazione di reti regionali in
grado di offrire affidabilità, sicurezza
e qualità del servizio (QoS).
La gamma di Core Router Cisco per
Service provider, basata sulla
famiglia di apparati leader del
settore, Cisco 12000 è la migliore
soluzione per costruire un sofisticato
Backbone di rete 10G IP/MPLS.
Ampiamente utilizzata nelle reti
odierne questa famiglia di apparati
unisce le migliori tecniche di
sviluppo di chipset in silicio alle
migliori tecniche di sviluppo
software, offrendo la possibilità di
creare servizi scalabili ed affidabili.
La soluzione di Core router Cisco
per SP offre elevatissime
performance di 10G, sofisticati
meccanismi di QoS, integrazione di
meccanismi per core & edge e una
ricca suite di funzionalità per
supportare al meglio i protocolli
IPV4 ed IPV6. La struttura di questa
piattaforma prevede una switching
fabric modulare che consente futuri
upgrade e garantisce la migliore
protezione dell’investimento
effettuato, riducendo quindi i costi
di gestione della struttura.
Edge Routing per service provider
E
ssendo i Service Provider
interessati ad analizzare le
opportunità che consentono di
accrescere i propri fatturati e
soddisfare le richieste dei propri clienti,
una sempre maggiore attenzione viene
data alla tecnologia ed i servizi
disponibili sulla rete di edge. Cisco
dispone di soluzioni con caratteristiche
ineguagliabili per rispondere nel modo
migliore all’esigenza di abilitazione di
nuovi servizi sull’edge della rete, tra
questi possiamo evidenziare: leased line,
broadband, Ethernet and multiservice
transit.
Il portafoglio di router carrier-class di
Cisco per la rete di edge include le
famiglie di prodotti Cisco 12000, 10000 e
7000, grazie alla tecnologia Cisco
Adaptive Network Processing (ANP),
questi apparati sono la base per
realizzare con successo nuovi servizi.
Con la tecnologia ANP i router Cisco
possono gestire servizi IP/MPLS
garantendo le migliori funzionalità e
performance di servizio, il tutto associato
alla possibilità di effettuare upgrade
software che consentiranno di cogliere
in futuro nuove opportunità di business.
La soluzione di Routing per reti SP Edge
include:
* Broadband Aggregation
* Ethernet Aggregation
* Private Line Aggregation
- 100 -
Schema di una rete per consentire aggregazione in reti Wide Area Network
(WAN), accesso ad internet e reti MAN.
Soluzione di Routing Enterprice
S
in dalla consegna del primo
multiprotocol router nel mondo, Cisco
ha continuato a sviluppare tecnologie
innovative in aree
come ad esempio:
Chipset/Hardware, Software
e Sistemi. Sono queste innovazioni,
realizzate in più di 15 anni di esperienza sul
routing, a consentire il funzionamento di
applicazioni Enterprise mission-critical,
in modo trasparente, su un’unica rete.
La soluzione di Routing Cisco
per Enterprise offre l’intelligenza,
la flessibilità e la vasta scelta di funzionalità
che consente alle Imprese, agli enti pubblici,
ecc. di supportare il business in modo
affidabile e produttivo, riduecendo
i costi e raggiungendo il vantaggio
competitivo offerto da Internet.
Tra le soluzioni di Routing per Enterprise
possiamo evidenziare:
* WAN Aggregation
* Internet Gateway
* Metro Area Network (MAN)
* Access / Branch
Per maggiori informazioni
sui router CISCO si possono consultare i
seguenti siti:
http://www.cisco.com
Davide Bianchini
(CISCO)
Più intelligenza nelle reti
L’
integrazione delle reti voce e dati
richiede infrastrutture flessibili, in
grado di assecondare una
evoluzione che tenga conto
anche delle infrastrutture esistenti. Allo
stesso modo, negli ultimi anni è andato
evolvendo il concetto di rete intelligente e
hanno acquisito un ruolo fondamentale le
soluzioni per il network management.
In diversi settori del vasto mondo dell’ICT,
i tradizionali parametri “quantitativi” della
tecnologia - più velocità, più informazioni sono stati progressivamente affiancati da
elementi di natura più qualitativa, più o
meno così come, su scala ben minore, è
avvenuto in altri settori. Nell’automobile
non si guarda solo a cavalli e chilometri
orari, ma anche alle doti di stabilità e
comfort. In un mondo che genera sempre
più informazioni in forma digitale non ci si
limita più a “pesare” l’informazione, grazie
anche a tecnologie che ogni anno
dimezzano spazio e costi, ma ci si
preoccupa degli strumenti software per una
efficiente gestione della stessa. Nelle reti di
comunicazione, l’intelligenza della gestione
è ormai un criterio di importanza assoluta
per una serie di buoni motivi.
Il concetto di rete intelligente (IN o
Intelligent Network) è andato maturando
- 101 -
attorno alla metà degli anni ‘90 sotto la
spinta di una serie di fattori, quali la
richiesta di sempre maggiore
interoperabilità delle reti, lo sviluppo dei
servizi, l’emergere di piattaforme standard.
Così, il modello stesso della rete intelligente
è andato maturando rispondendo ad alcuni
requisiti. Una “IN” si andava definendo
come un ambiente che prevedeva una più
precisa separazione della parte servizi
rispetto all’infrastruttura di rete, così da
definire dei “building block” che fossero
replicabili e riusabili, residenti peraltro su
piattaforme diverse da quelle intrinseche
della rete e con queste interfacciabili.
Usando un rozzo ma comprensibile
paragone con l’informatica, questo
approccio equivaleva al passaggio dai
sistemi a base “firmware” , e quindi
dedicati ma anche chiusi, a quelli a base
software.
Sulla base di questi principi, Alcatel ha
sviluppato una delle più estese e diffuse
piattaforme di rete intelligente rivolte alle
esigenze di rete in tutto il mondo.
Naturalmente, il quadro è andato
progressivamente e velocemente mutando
nell’ultimo decennio, a fronte dell’ingresso
di nuovi operatori, nuove reti (fisse e
mobili), nuovi servizi e nuove tecnologie,
dall’IP all’ottica.
Ciascuno di questi aspetti meriterebbe una
trattazione a sé, ma può essere qui
sufficiente ricordare alcuni aspetti di
indirizzo fondamentali. In primo luogo,
oggi le esigenze di “intelligenza” della rete
hanno a che fare principalmente con la
generazione e fornitura di nuovi servizi e
con quelle di gestione efficace della rete
stessa. Quindi “rete intelligente” IN ma
anche “intelligenza della rete”.
E’ bastato poco tempo per superare una
visione della rete intelligente legata alla
tipica situazione dei primi anni ‘90:
orientata esclusivamente alla fonia, alla
commutazione e al conseguente schema di
strati di gestione e controllo, come
tipicamente l’SSN7.
L’emergere di un quadro competitivo ha, in
primo luogo, aumentato il focus sullo
sviluppo di nuovi servizi e sulla rapidità di
risposta nel provisioning degli stessi. Dalle
reti private virtuali alla messaggistica, si è
quotidianamente aggiunta tutta una serie di
nuovi servizi con l’obiettivo non solo di
generare nuovi flussi di reddito per gli
operatori, ma anche di generare nuovo
spazio per la differenziazione dell’offerta.
Anche il billing e più in generale la
fatturazione possono essere visti come
parte di queste funzionalità, laddove dallo
schema estremamente semplice degli anni
del monopolio si è passati al moltiplicarsi
delle offerte e degli schemi tariffari degli
anni della concorrenza. Basterebbe pensare
che cosa vuol dire, per esempio, gestire
profili tariffari personalizzati - come avviene
per esempio in forte misura nella telefonia
mobile e in misura crescente anche in
quella fissa - ulteriormente complicati da
aspetti come il collegamento tra operatori
di reti diverse.
L’evoluzione del concetto di rete intelligente
N
on è un caso che proprio le
telecomunicazioni siano
divenute, negli ultimi anni, uno
dei mercati target più importanti
per i fornitori di server e di sistemi di
storage, e questo anche a prescindere dalle
applicazioni web-based (es. posta
elettronica). Oggi le reti hanno necessità di
forte scalabilità per adeguarsi rapidamente
all’ingresso di nuovi servizi e al tempo
stesso di potersi configurare per una
pluralità di metodi d’accesso e terminali,
dal WAP del cellulare al broadband
dell’ADSL, dal sistema con interfaccia
vocale al più tradizionale personal
computer.
Per far fronte a questo quadro in
continuo movimento, Alcatel ha
allargato la sua offerta passando dal
modello della Rete Intelligente a quello
dell’Open Services Platform, la cui
ricchezza di contenuti spiega per
esempio l’interesse mostrato anche da
nuovi operatori che hanno adottato
questa tecnologia nelle reti mobili di
nuova generazione, che notoriamente
basano le proprie aspettative sulla
convergenza di una vasta gamma di
servizi.
Questa evoluzione è stata
accompagnata dall’introduzione di un
modello a tre livelli (contro i due
dell’IN tradizionale, rappresentanti i
servizi e la relativa piattaforma): quello
dei servizi (es. carte prepagate, risposta
vocale fornitura di servizi informativi),
- 102 -
quello delle soluzioni (componenti
specifiche di dominio come la gestione
dei protocolli, l’integrazione delle API,
funzioni specifiche, come contact
center in rete, sistemi di gestione dei
pagamenti) e quello della piattaforma
di elaborazione con un middleware
fortemente scalabile e orientato agli
aspetti transazionali. Questi elementi
dovranno poi a loro volta integrarsi
con altre applicazioni e servizi di terze
parti.
Naturalmente in tutto questo svolge un
ruolo rilevante anche l’avvento delle
reti IP e dei servizi su di esse basati. A
questo risponde uno dei capisaldi
dell’offerta di servizi Alcatel, l’ALMA
vision IP, una solida base di
funzionalità che vanno dal
provisioning dei servizi al controllo
degli standard di qualità propri dei
servizi richiesti.
La gestione delle reti ottiche
L
a partita dei servizi si gioca
anche sulla qualità degli stessi.
Da qui la necessità di disporre di
solidi strumenti in grado di
monitorare livelli di prestazioni nelle
forme del QoS (Quality of Service) e
della definizione degli SLA (Service
Level Agreement).
La diffusione delle nuove tipologie di
rete e delle nuove tecnologie ottiche è,
notoriamente, uno degli elementi per i
quali si ritiene necessario adottare nuovi
sistemi che assicurino la continuità del
servizio, il ripristino, il monitoraggio e
la supervisione delle reti.
I nuovi servizi a base IP chiedono la
definizione di SLA e QoS che vadano
oltre il tradizionale approccio “best
effort”. A sua volta, l’introduzione delle
tecnologie WDM / DWDM e la
diffusione dell’IP pongono nuovi
problemi rispetto alle solide e
intrinsecamente sicure architetture SDH.
Il ripristino e il re-routing del traffico
attraverso i nodi della rete impongono
dei tempi di ripristino più elevati. A
questo riguardo sono stati compiuti
considerevoli passi in avanti grazie
all’aumento delle prestazioni non solo
delle piattaforme hardware ma anche
del software. Alcatel, che in Italia ha il
polo di sviluppo delle reti ottiche, ha
nei suoi laboratori di Vimercate e di
Battipaglia centri di eccellenza mondiali
anche per lo sviluppo del software di
gestione e controllo delle reti ottiche.
C’è infine un altro elemento che non va
trascurato nell’evoluzione delle reti e
che concettualmente meriterebbe di
essere trattato per primo: quello del
contesto in cui si calano nuovi servizi e
nuove tecnologie di rete. Raramente ci
si trova in una situazione dove si parte
da zero. Nella maggior parte dei casi, le
nuove tecnologie di rete devono
convivere per motivi tecnici ma anche
e soprattutto economici con le
infrastrutture esistenti. Lo sforzo
condotto da Alcatel è stato quello di
puntare sulla convivenza e la
migrabilità di reti e servizi. Le
tecnologie di oggi devono in altre
parole poter convivere con quelle di
ieri e anche con quelle di domani. Un
tipico esempio di questo sforzo è
rappresentato dalla generazione dei
moderni ADM per le reti ottiche, che in
Alcatel sono indicati con il termine di
OMSN (Optical Multi-Service Node),
destinati all’inserimento nelle grandi reti
backbone così come in quelle
metropolitane, e a supportare diverso
tipi di traffico, dall’SDH al DWDM
all’Ethernet.
Intelligenza distribuita e l’ISA Card
P
ortare intelligenza distribuita
sulla rete è un mezzo per
migliorare le doti di
configurabilità e valorizzare
l’investimento in essere. L’obiettivo è,
in questo caso, quello di
accompagnare la trasformazione di
una rete nata essenzialmente per la
fonia e culminata con l’architettura
SDH, relativamente insensibile al tipo
di traffico transitante, in una rete
multiservizio, con una quota
crescente di traffico IP e con diversi
livelli di QoS e SLA associati ai
- 103 -
diversi servizi. E’ evidente a tale
riguardo che le problematiche di
ritardo in servizi come la posta
elettronica sono ben diverse da
quelle di servizi più “sensibili” come
video on demand, video streaming o
Voice over IP.
Un elemento di questa strategia per
“iniettare” intelligenza distribuita
nella rete è rappresentato dall’ISA
Card, o Integrated Services Adapter,
che consente di potenziare le
funzionalità dei nodi ottici
multiservizio semplicemente
inserendo delle schede di
personalizzazione e senza quindi né
dover ricorrere ad unità esterne
specializzate né dover drasticamente
modificare l’architettura della rete,
come avverrebbe per esempio
introducendo nuove funzionalità nei
router a livello “core”.
Lo sviluppo dell’ISA è valso ad
Alcatel Italia il premio per la ricerca e
l’innovazione ANIE ICT 2002 ed è un
tassello qualificante della strategia di
accrescimento dell’intelligenza in
rete. L’obiettivo di fondo rimane il
medesimo: soluzioni flessibili che
consentano di portare nuovi servizi
nei diversi punti della rete:
dall’utente finale, alla rete d’accesso
ed edge, fino alle reti backbone.
I prossimi anni saranno caratterizzati
dalla sempre più massiccia
convergenza dei servizi e delle reti.
Nuove generazioni di terminali si
diffonderanno per sfruttare al meglio
le nuove opportunità delle reti e
viceversa (reti che si adatteranno alle
esigenze dell’utente finale). Reti
broadband e reti mobili saranno
sempre più lo scenario nel quale si
affacceranno le proposte di servizi di
operatori consolidati e nuovi. Nuovi
quesiti si proporranno: Chi erogherà i
servizi? Con quale livello di qualità?
Chi gestirà il pagamento e con quali
modalità? Come dimensionare le reti,
come proteggere le applicazioni
business e mission critical? La partita
è interamente aperta.
Reti Metropolitane e accesso
L
e tecnologie attualmente disponibili
offrono già livelli prestazionali che,
per quanto riguarda la capacità di
banda, possono definirsi adeguate
per i livelli della domanda prevedibile a
breve e medio termine. Ciò vale soprattutto
per le reti di trasmissione backbone, che
come è noto sono solo marginalmente
riempite. Oggi le tecnologie WDM /
DWDM prevedono l’utilizzo di “n” lambda
con canali a 10 Megabit/s, benché siano
tecnicamente disponibili anche
implementazioni a 40 Gigabit/s e nei
laboratori si stiano sviluppando sistemi a
velocità superiore. Tuttavia l’elemento
critico non è oggi la velocità o la capacità a
questo livello ma piuttosto l’effettiva
capacità di utilizzo, configurazione,
gestione. Le Metro Network rappresentano
in questo momento un interessante
scenario per il loro ruolo come “anello di
congiunzione” verso l’utente e per la
capacità / necessità di raccogliere diversi
tipi di traffico.
Di particolare interesse è, a questo
riguardo, l’emergere della domanda per
connessioni Fast / Giga Ethernet, così
come la domanda di connessioni in
ambito storage networks e per la
connessione remota di sistemi di
storage per applicazioni di business
continuity e disaster recovery /
management.
La diffusione della banda larga presso
l’utenza finale avrà nei prossimi anni
un impatto a cascata su tutta la
gerarchia della rete. Tra non molto in
Italia saremo arrivati al primo milione
di utenti broadband grazie soprattutto
alle connessioni xDSL, di cui Alcatel è
leader in campo internazionale e
italiano. Il raggiungimento di una soglia
critica farà scattare un mercato di massa
secondo un loop virtuoso applicazioni
- utenti - provider. Se, come è
probabile, tra pochi anni assisteremo al
proliferare di servizi basati sul modello
del “triple player” (voce, dati, video), ci
abitueremo rapidamente a considerare
servizio standard ciò che fino a ieri era
un’applicazione di punta. La capacità di
adattamento delle reti, la loro scalabilità
e le loro caratteristiche di QoS saranno
gli elementi critici da considerare.
Alberto Lotti
(Alcatel Italia)
- 104 -
Il progetto IST LION
L
a crescente richiesta di servizi di
trasporto per sempre maggiori
volumi di traffico dati, nuovi
requisiti di rete emergenti, l’esigenza
di ridurre i costi CAPEX e OPEX stanno
determinando la necessità per gli
Operatori di individuare in ottica evolutiva
architetture e soluzioni di rete più
efficienti, flessibili ed economicamente
vantaggiose.
In questo contesto, sta emergendo una
sempre maggior attenzione per le reti
ottiche intelligenti; esse, infatti, non
solo consentono di aumentare la
capacità di trasporto, ma prevedono
anche la realizzazione di complesse
funzionalità di controllo delle risorse
grazie all’introduzione della cosiddetta
intelligenza distribuita.
La principale caratteristica di tali reti è
la capacità di realizzare connessioni
end-to-end cosiddette permanent, softpermanent e switched. In particolare,
una connessione permanent è creata,
dal sistema di gestione (o
dall’intervento umano), configurando
ogni apparato lungo il percorso. Una
connessione soft-permanent è sempre
creata dal sistema di gestione tuttavia
questa volta configurando il solo
apparato iniziale; quest’ultimo, poi,
attraverso il piano di controllo ottico,
ovvero usando la segnalazione ed i
protocolli di routing, stabilisce la
connessione end-to-end. Infine, una
connessione switched, che può essere
richiesta direttamente da un apparato
della rete client, viene creata
solamente attraverso la comunicazione
tra i piani di controllo, ovvero usando
la segnalazione e i protocolli di
routing.
Il progetto IST LION “Layers
Interworking in Optical Networks”,
finanaziato al 50% dalla Commissione
Europea nell’ambito del V Programma
Quadro e di cui Telecom Italia Lab
(TILAB) è stato Primo Contraente, ha
avuto come principali obiettivi proprio
l’analisi, lo sviluppo e la
sperimentazione di soluzioni di rete
ottica intelligente. In particolare, nel
corso dei tre anni di progetto, oltre
agli studi architetturali e alle
valutazioni tecnico-economiche, è
stato sviluppato e integrato un
dimostratore di rete IP/MPLS su
ASON/GMPLS con meccanismi di
sopravvivenza ai guasti in entrambi i
livelli di rete. Il Consorzio comprende
Operatori di rete quali T-Systems Nova
(Deutsche Telekom), NTT e TPSA
(Operatore di rete in Polonia),
manifatturiere quali Cisco, Siemens,
Tellium e Agilent, alcune Università
come IMEC (Gent, Belgio), AGH
(Cracovia, Polonia), UPC (Barcellona,
Spagna), NTUA (Atene, Grecia) ed
infine Sirti.
In collaborazione con T-Systems e
Siemens, TILAB ha contribuito alle
specifiche di un modello informativo
di rete ASON/GMPLS, in parte
sperimentato nel test-bed LION con lo
sviluppo prototipale di una
piattaforma di gestione integrata
formata da due service activator (di
TILAB e T-Systems) interoperanti
attraverso un’interfaccia basata su
tecnologia Java/CORBA.
Le attività di studio e definizione dei
requisiti funzionali del piano di
controllo per reti ottiche intelligenti
sono state completate
dall’implementazione della
segnalazione RSVP-TE (ReSerVation
Protocol-Traffic Engineering con le
estensioni GMPLS) necessaria per
l’instaurazione e l’abbattimento di
connessioni ottiche commutate e del
relativo piano di controllo. Tali
implementazioni sono state sviluppate
coerentemente con le
raccomandazioni e con i draft di vari
enti di normativa quali ITU, IETF e
OIF (Optical Internetworking Forum).
Nell’ambito delle attività di sviluppo e
prototipazione TILAB ha definito,
progettato e realizzato dei prototipi di
interfacce trasmissive OTN (Optical
Transport Network) con le necessarie
funzioni di adattamento, generazione
di trama, OAM (Operation,
Administration & Maintenance) basate
sullo standard ITU-T G.709 (Digital
Wrapper) che consentono il trasporto
in una rete ottica di segnali a 2.5
Gbit/s, in particolare segnali SDH
STM-16. È stato inoltre esteso il
prototipo di sistema di gestione di rete
OTN introducendo nel modello
- 105 -
informativo le nuove funzionalità
offerte dalle interfacce Digital Wrapper.
L’integrazione delle attività di sviluppo
in un complesso test-bed IP/MPLS su
ASON/GMPLS ha consentito di
effettuare anche la vera e propria
sperimentazione di funzionalità
innovative. Ad esempio è stato
dimostrato, per la prima volta in
ambito internazionale (Torino, ottobre
2002), il provisioning di connessioni
ottiche soft-permanent in un test-bed
di rete ottica intelligente multi-dominio
e multi-vendor: in particolare le
richieste di instaurazione e
abbattimento sono state inoltrate da
due diversi sistemi di gestione
(realizzati da T-Systems e TILAB) ai
piani di controllo (realizzati da
Siemens e TILAB) degli apparati ottici.
OIF (Optical Internetworking Forum)
prevede un’analoga dimostrazione di
provisioning con interoperabilità a
livello di segnalazione NNI (Network
Node Interface) a metà 2003. Una
seconda dimostrazione pubblica, nel
contesto degli studi di strategie di
protezione in reti multi-livello, ha
inoltre presentato una prima soluzione
di interlavoro, basata su hold-off timer,
tra MPLS Fast Reroute (su Gigabit
Switch Router Cisco 12008) e
restoration ottica (su Cross-Connect
ottici Tellium Aurora 128).
In conclusione, i principali risultati del
progetto IST LION hanno
sostanzialmente confermato la
convenienza tecnico-economica delle
reti ottiche intelligenti (ASON/GMPLS),
anche in termini di riduzione dei costi
(CAPEX e OPEX): basti pensare che
l’instaurazione e l’abbattimento
dinamico di un insieme di circuiti ottici
commutati consente un significativo
aumento del numero delle sorgenti di
traffico che possono condividere le
risorse trasmissive disponibili; inoltre,
tramite il piano di controllo ottico è
possibile gestire le risorse di rete più
rapidamente ed efficientemente
(riducendo l’intervento umano ed i
rischi di errore), realizzare efficaci
strategie di restoration ottica (migliore
sfruttamento delle risorse per la
sopravvivenza ai guasti) e
traffic/network engineering.
Per ulteriori informazioni sul Progetto
IST LION:
* http://www.telecom.ntua.gr/lion/
* http://www.telecomitalialab.com/
congressi.htm
* http://www.cordis.lu/ist/projects/9911387.htm
Carlo Cavazzoni
Alessandro D’Alessandro
Antonio Manzalini
Roberto Morro (TILAB)
Testbed del progetto IST LION
- 106 -
Il progetto IST ATLAS
I
l progetto europeo IST-ATLAS (All
optical Terabit LAmbda Shifted
transmission), nel periodo della sua
durata (2000-2002) aveva lo scopo di
studiare le prestazioni dei sistemi di
telecomunicazione ad altissima capacità
(nx40 Gbit/s e mx80 Gbit/s), operanti in
collegamenti con elevata Dispersione
Cromatica (DC), ed in presenza di
conversione di lunghezza d’onda. In
particolare si è scelto lo studio di una
configurazione che corrisponde ad un
tipico collegamento europeo: trasmissione
multi-lunghezza d’onda a 40 Gb/s con nodi
ottici separati da distanze di centinaia di
chilometri e con conversione di lunghezza
d’onda in alcuni nodi. Notevole attenzione
è stata rivolta alla possibilità di utilizzare
fibre installate negli anni passati, ovvero di
tipo G.652 che sono caratterizzate da
un’elevata dispersione cromatica a 1550
nm.
Il progetto ATLAS si è articolato in due
attività principali: la prima riguarda lo
studio e la messa in opera di un
sistema di trasmissione multi-canale a
40-80 Gb/s, la seconda riguarda la
realizzazione di prototipi dei dispositivi
e dei componenti elettronici necessari
per la realizzazione del sistema
completo. In particolare sono stati
realizzati dei convertitori di frequenza
particolarmente efficienti e tra questi
merita di essere considerato quello
basato sul niobato di litio.
Il risultato più importante è stato la
sperimentazione in campo di un
sistema di 4 e 8 canali a 40 Gb/s, in un
collegamento lungo 500 km in fibra
G.652 (e successivamente fibra G.655)
realizzato con un cavo ottico situato tra
Roma e Pomezia e con la conversione
in frequenza di un canale dopo 300
km.
I risultati ottenuti mostrano che le
future reti di telecomunicazione,
specialmente su vaste aree
geografiche, potranno essere basate sui
sistemi di trasmissione con canali a 40
Gbit/s con conversione di frequenza
effettuata nei nodi.
Il consorzio era costituito da 12
partners: Pirelli LABS (I), Fondazione
Ugo Bordoni (I), United Monolithic
Semiconductor (F), Opto Speed (CH),
THALES (F), University of Ljubiana
(Slo), Institudo de Telecomunicacoes
de Aveiro (P), University of Paderborn
(D), Padova Ricerche (I), University
College London (GB), Istituto
Superiore delle Comunicazioni e delle
Tecnologie dell’Informazione ISCTI (I),
Opto Speed Italia (I).
Per maggiori dettagli sui risultati del
progetto:
www.fub. it/atlas/.
Francesco Matera
(FUB)
Un GigaPop in area pisana
I
l progetto nasce da una iniziativa di
collaborazione scientifica che si
propone di realizzare una
infrastruttura di rete cittadina in
grado di costituire il più avanzato POP
(Point Of Presence) della futura
generazione di Internet. Il dimostratore è
impiegato per esperimenti sulle reti
fotoniche nel cui contesto è denominato
METRO-CORE (METROpolitan - Core
Optical Ring Experiment), ma può essere
impiegato anche per esperimenti
squisitamente pertinenti alle tecnologie
fotoniche nel qual caso il testbed è noto
come VESPER (Very High Speed
Photonic Experimental Ring). A regime,
potrà gestire 32 accessi a 10 Gigabit al
secondo con tecnica DWDM (Dense
Wavelength Division Multiplexing). Il
“GigaPOP” ad architettura distribuita
utilizzerà quattro nodi della linea
Smartphotonix PMA32 Marconi collegati
in un anello cittadino. Al progetto
partecipano la Marconi Communications,
il Consorzio Nazionale Interuniversitario
per le Telecomunicazioni (CNIT),
l’Università di Pisa, la Scuola Superiore
Sant’Anna, la Scuola Normale Superiore,
il Consiglio Nazionale delle Ricerche, il
Consorzio Pisa Ricerche, la Provincia di
Pisa e il Comune di Pisa. Il progetto è
rivolto allo studio e alla realizzazione di
una delle reti di trasmissione più
avanzate al mondo da impiegarsi sia
- 107 -
Anello Metrocore/VESPER
nell’ambito metropolitano (metro) che
nel backbone (core) di una Internet di
nuova generazione che sarà in grado di
trasportare in maniera integrata
qualunque tipo di traffico multimediale.
Un GigaPoP è un punto di aggregazione
territoriale della rete in cui confluiscono
Internet Service Provider (ISP) locali che
forniscono accessi alla rete, ISP nazionali
o internazionali che forniscono trasporto
su lunga distanza, e infine le reti private
degli utenti.
Gli obiettivi che si intendono
perseguire con il dimostratore METROCORE/VESPER sono innanzitutto di
natura scientifica, ma hanno
implicazioni tecniche e sociali tali da
rendere l’iniziativa molto concreta e
decisamente in linea con il progresso
delle reti per le telecomunicazioni di
tutto il mondo. Pertanto gli obiettivi
principali del progetto sono
riassumibili nei seguenti punti:
* ricerca, sviluppo e test in
collaborazione con aziende e reti
nazionali ed europee di tecnologie a
pacchetto e a cella per una Internet di
nuova generazione, basata su
un’infrastruttura di trasporto totalmente
ottica;
* progettazione e messa in servizio di
un’infrastruttura sostenibile e ad alte
prestazioni per la ricerca;
* sviluppo di tecnologie per la
produzione e fruizione di contenuti
per la comunità italiana, le scuole, la
pubblica amministrazione
* formazione di esperti di networking
che tramite il trial sperimentale
potranno giungere più rapidamente
alla comprensione dei diversi aspetti
dell’architettura e potranno affinare sul
campo una preparazione finora più
orientata alla modellistica e
valutazione delle prestazioni.
La realizzazione del dimostratore
METRO-CORE è resa possibile
dall’utilizzo degli apparati OADM
PMA-32 della linea
SMARTPHOTONICS di MARCONI,
mentre gli apparati di periferia (LSR,
Label Switched Router) a cella e a
pacchetto sono router M10 prodotti da
JUNIPER. Tali macchine sono in grado
di supportare moduli con un numero
elevato di porte Fast Ethernet 10/100
Mbps, porte ATM da OC-3c/STM-1c
sino a ATM OC-48c/STM-16c, e porte
Gigabit Ethernet.
In Figura è mostrata la
configurazione protocollare
dell’anello ove sono evidenziati i
componenti intelligenti della rete
proposta.
Piero Castoldi
(Scuola S. Anna, Pisa)
- 108 -

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