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B-ISDN

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Descrizione generale

Sigla per Broadband-Integrated Services Digital Network, rete numerica a larga banda integrata nei servizi. Con B-ISDN si individua, nell'ambito delle attività internazionali di normalizzazione (in particolare ITU ed ETSI), una soluzione di rete che consente l'integrazione di tutti i servizi tramite l'adozione di tecnologie a larga banda. Dal punto di vista architetturale, la B-ISDN costituisce una piattaforma di rete basata sull'utilizzo di tecnologie di trasmissione e di commutazione che permettono di supportare le alte velocità richieste da applicazioni quali l'interconnessione di LAN e workstation, l'accesso a supercalcolatori e in genere il trasferimento client/server delle grandi quantità di dati necessarie per i servizi multimediali, l'elaborazione di immagini, la simulazione, la progettazione, la visualizzazione e la televisione ad alta definizione (HDTV, High Definition TeleVision). L'esigenza di passaggio verso una rete integrata a larga banda nasce dall'insieme di diversi fattori. I continui progressi tecnologici hanno permesso di ridurre consistentemente i costi dei nuovi apparati e hanno posto le basi per una possibile evoluzione delle comunicazioni, generando nel contempo l'aspettativa di nuovi servizi a larga banda sia a livello di utenza domestica (entertainment) che di utenza “business” (trasmissione dati ad alta velocità, interconnessione di LAN, multimedialità). I gestori delle telecomunicazioni, spinti dalla saturazione dei mercati tradizionali e dalla sempre maggiore concorrenza in uno scenario di completa liberalizzazione, devono fornire in tempi brevi soluzioni alla crescente domanda di nuovi servizi. Gestori e fornitori di apparati e tecnologie, impegnati entrambi a consolidare la propria posizione sui mercati già presidiati e a cercarne di nuovi, hanno dato impulso notevole alle attività di ricerca e di sperimentazione finalizzate a gettare le basi per nuove soluzioni tecnologiche (commutazione, trasmissione, elaborazione del segnale) e architetturali (infrastrutture di rete primaria e di distribuzione). Sul fronte delle attività di standardizzazione, gli organismi nazionali e internazionali operano per la definizione di specifiche e di protocolli delle reti di telecomunicazioni per assicurare delle normative chiare e complete sulle quali concentrare gli sforzi implementativi. L'obiettivo è quello di utilizzare le nuove infrastrutture (ATM, fibre ottiche nella rete di distribuzione, ecc.) e le possibilità di sviluppo di nuovi servizi offerte dalle funzionalità di rete intelligente per ottenere l'integrazione globale dei servizi ai quali accedere tramite un'unica interfaccia di rete. Il modello di riferimento del protocollo (PRM, Protocol Reference Model) B-ISDN, descritto nella Raccomandazione ITU-T I.321, rappresenta un'evoluzione di quello sviluppato per la ISDN ed è strutturato secondo le regole architetturali, gerarchiche e funzionali previste dal più generale modello OSI.

Generalità: l'architettura

Il modello a tre dimensioni prevede le classiche suddivisioni orizzontali in livelli, ma contempla anche delle aggregazioni verticali, dette piani, in cui sono divise e raggruppate per tipologia le varie funzioni della rete. Esistono tre piani distinti: il piano d'utente (User Plane), il piano di controllo (Control Plane) e il piano di gestione (Management Plane). § Piano d’utente. Il piano di utente è preposto al trasferimento delle informazioni tra gli utenti della rete e alla gestione dei relativi meccanismi di controllo (per esempio il controllo di flusso, la rilevazione e gestione degli errori). A sua volta, il piano di utente è suddiviso in livelli: i livelli più bassi (livello fisico, livello ATM, livello di adattamento ATM) garantiscono il trasporto fisico dei dati in rete e le funzioni di adattamento per i livelli più alti che gestiscono i vari protocolli, specifici per i servizi utilizzati, necessari alla comunicazione tra utenti finali. § Piano di controllo. Il piano di controllo è responsabile di tutte le attività di gestione della chiamata e della connessione. Le funzioni di controllo vengono attuate tramite un sistema di segnalazione, particolarmente sofisticato e complesso, sviluppato per garantire la massima flessibilità. La segnalazione consente al terminale di richiedere l'instaurazione e l'abbattimento dei collegamenti, indicando le caratteristiche della connessione in relazione al tipo di servizio che si intende utilizzare. Anche il piano di controllo presenta una struttura stratificata analoga a quella del piano di utente. § Piano di gestione. Il piano di gestione è diviso in due parti a sviluppo verticale denominate gestione dei livelli (layer management) e gestione di piano (plane management). La prima è dedicata alla gestione delle risorse, dei parametri, delle operazioni e all'amministrazione dei vari livelli del piano utente. La seconda presiede alle funzioni di gestione del sistema nella sua globalità, coordinando le operazioni tra i diversi piani. Per la struttura del modello di riferimento dei protocolli si è utilizzato un approccio di tipo core and edge (centro ed estremi) che stabilisce una ripartizione funzionale delle risorse di comunicazione tra i vari punti della rete in modo da ridurne la complessità e ottimizzare costi e prestazioni. L'approccio core and edge, infatti, prevede l'allocazione all'interno (core) della rete, negli elementi di transito (commutatori e permutatori), delle sole funzioni necessarie al trasporto delle celle ATM (livello fisico e livello ATM), distribuendo le funzioni specifiche per le varie tipologie di servizio (livello AAL e superiori) agli estremi (edge) della rete, negli apparati di accesso o direttamente nei terminali d'utente.

Livello fisico

Il livello fisico ha il compito principale di adattare il flusso delle celle ATM alle caratteristiche del mezzo trasmissivo scelto, creando di fatto una separazione tra la tecnologia di trasmissione e le tecniche di commutazione e multiplazione. Il livello fisico è a sua volta diviso in due sottolivelli denominati PM (Physical Medium, mezzo fisico) e TC (Transmission Convergence, convergenza trasmissiva). Il sottolivello del mezzo fisico costituisce lo strato inferiore del livello fisico, svolge le funzioni strettamente dipendenti dal mezzo fisico (trasmissione/ricezione del flusso di bit, codifica di linea, ecc.) e garantisce la sincronizzazione di bit. Il mezzo previsto in fase di standardizzazione è la fibra ottica e la tecnologia attualmente più accreditata per realizzare lo strato trasmissivo è rappresentata dall'SDH (Synchronous Digital Hierarchy, gerarchia digitale sincrona). È stato comunque contemplato l'uso del cavo coassiale e della gerarchia plesiocrona digitale (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy,gerarchia digitale plesiocrona). Il sottolivello di convergenza trasmissiva ha diverse funzioni: a) generazione-ricezione della trama trasmissiva; b) adattamento della cella ATM alla struttura della trama trasmissiva; c) inserzione-estrazione della sequenza HEC nell'intestazione della cella ATM per premettere il controllo della bontà della cella e in caso negativo per scartarla; d) delimitazione delle celle; e) disaccoppiamento del tasso di rilascio delle celle, ovvero inserzione-estrazione di celle vuote (idle) per adattare il tasso di trasmissione delle celle ATM alla capacità del sistema trasmissivo.

Livello ATM

Le caratteristiche di questo livello sono completamente indipendenti dal mezzo fisico utilizzato per trasportare le celle ATM. Il livello ATM esegue una serie di funzioni tra cui: a) gestione del controllo di flusso generico all'interfaccia utente-rete; b) multiplazione in trasmissione (e demultiplazione in ricezione) delle celle di differenti connessioni su un singolo flusso di celle; c) traduzione degli identificatori di percorso (VPI) e canale (VCI) virtuale nei nodi di commutazione o di cross-connessione; d) inserzione-estrazione dell'intestazione delle celle.

Livello di adattamento ATM (AAL)

Ha il compito fondamentale di arricchire i servizi forniti dal livello inferiore (ATM) per adattarli alle esigenze dei livelli superiori. In questo strato avviene l'inserimento delle unità dati del protocollo PDU (Protocol Data Unit) all'interno del campo informazioni della cella ATM; è compito del livello ATM aggiungere l'intestazione. Il livello di adattamento è diviso in due sottolivelli: il sottolivello di convergenza CS (Convergence Sublayer) e il sottolivello di segmentazione e riassemblaggio SAR (Segmentation and Reassembly). Il sottolivello SAR del sistema trasmittente presiede alle attività di segmentazione delle PDU nelle dimensioni previste dal campo informazione della cella ATM (48 byte); in ricezione, il sottolivello SAR riassemblerà le informazioni trasportate dalle singole celle nelle PDU originali che saranno offerte al livello superiore. Il sottolivello CS esegue le funzioni necessarie per fornire i servizi richiesti allo strato superiore. Sono stati definiti diversi protocolli di adattamento a seconda della tipologia di servizio: AAL1 è usato per i servizi a frequenza di cifra costante.

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