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TELECOMUNICAZIONI II: LE RETI DI COMUNICAZIONE
INDICE
INTRODUZIONE…………………………………………………... pag.2
LE RETI DI COMUNICAZIONE……………………………….. pag.2
La rete interconnessa (o a maglia)………………….. pag.2
La rete a commutazione………………………………. pag.3
La rete policentrica non gerarchica………………….. pag.4
La rete policentrica gerarchica….…………………… pag.5
LA RETE TELEFONICA NAZIONALE………………………… pag.6
LE CENTRALI DI COMMUTAZIONE…………………………. pag.9
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INTRODUZIONE
Sappiamo che in telecomunicazione vi è una sorgente che invia messaggi verso una o
più destinazioni. In genere questo tipo di comunicazione non è unico, nel senso che vi
sono più sorgenti che contemporaneamente inviano messaggi a molte destinazioni.
Possiamo dire in generale che ogni sistema di comunicazione è costituito da nodi,
dove per nodo si intende un insieme di apparecchiature che possono funzionare da
sorgente o da destinazione ovvero da sorgente e destinazione contemporaneamente.
Nel caso in cui la rete di telecomunicazione è quella telefonica, per nodo si deve
intendere l’apparecchio telefonico dell’utente.
LE RETI DI COMUNICAZIONE
Uno dei problemi più importanti da affrontare è quello relativo al collegamento tra i
nodi perché questo definisce il tipo di struttura della rete di comunicazione. È
possibile utilizzare diverse tipologie e tecniche di connessione a seconda delle
circostanze.
La rete interconnessa (o a maglia)
Quando il numero n dei nodi è piccolo, si può utilizzare la tecnica di connessione
illustrata in figura 1.
Figura 1 Reti completamente interconnesse con collegamenti bidirezionali
Ogni nodo è collegato a tutti gli altri mediante un collegamento bidirezionale. In
questo modo ciascuno può inviare o ricevere messaggi a un qualsiasi altro nodo
avendo così realizzato una rete completamente interconnessa, chiamata anche a
maglia.
Questa tecnica di costruzione della rete è particolarmente indicata quando i nodi sono
pochi, infatti la complessità della rete aumenta rapidamente approssimativamente
con n2. Inoltre i costi di allacciamento per gli utenti non sono costanti: quando la rete
diventa molto complessa l’utente deve sopportare i costi per l’allacciamento con tutti
gli utenti esistenti, a differenza dei primi utenti che devono invece sostenere spese più
limitate.
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Tenendo presente che per la maggior parte del tempo i collegamenti di questo tipo di
rete non sono tutti utilizzati e al fine di rendere più uniforme e possibilmente basso il
costo dell’allacciamento per ogni nodo/utente è preferibile realizzare la rete di
telecomunicazione in modo differente, per esempio a commutazione.
La rete a commutazione
Nella rete a commutazione vi è al centro un nodo speciale che permette il
collegamento tra due nodi/utenti. La rete è del tipo a stella, come illustrato in figura
2, in cui ogni nodo/utente entra in comunicazione con un altro qualsiasi nodo/utente
tramite il nodo centrale chiamato anche centrale di commutazione.
Figura 2 Rete a commutazione del tipo a stella
La centrale di commutazione consente tutti i possibili collegamenti tra utenti ma non
contemporaneamente. Se gli utenti utilizzano simultaneamente il sistema sono
necessarie n/2 linee, poiché questo è un caso statisticamente poco probabile, viene
impiegato un numero inferiore di linee. Il principio di funzionamento della centrale a
commutazione è illustrato in figura 3 dove sono utilizzate 3 linee per collegare tra
loro 12 utenti.
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Figura 3 Esempio di centrale a commutazione
Nell’esempio riportato in figura 3 gli utenti 4 e 8 comunicano tramite la linea A, 1 e 3
attraverso la linea B, e infine 5 e 11 tramite la linea C.
La rete policentrica non gerarchica
Quando gli utenti sono numericamente molto elevati e distribuiti su un territorio
vasto, una sola centrale urbana non è in grado di soddisfare le esigenze di un buon
impianto perché i collegamenti tra la centrale e nodi sono molto lunghi e quindi
costosi rispetto al loro effettivo utilizzo. Si ricorre in tal caso alla suddivisione
dell’area (per esempio una città) in tante sottoaree (o zone), naturalmente più piccole,
e nel baricentro di ognuna si pone una centrale di commutazione locale, in modo da
realizzare un sistema monocentrico come quello visto in figura 2.
Tutte le centrali locali vengono quindi collegate tra loro per permettere la
connessione tra utenti di zone diverse, come illustrato in figura 4.
A differenza delle linee degli abbonati che sono scarsamente utilizzate, le connessioni
tra le centrali hanno un rendimento di utilizzo decisamente più elevato perché sono in
comune tra gli utenti di tutte le zone. Con questo tipo di rete è garantita la
connessione tra due utenti ovunque essi si trovino; ciascuna centrale svolge la
medesima funzione delle altre sia in rapporto alle altre centrali sia in rapporto agli
utenti.
Nel caso di elevata complessità (elevato numero di utenti ed aree molto vaste) questo
tipo di rete si rivela alquanto difficile sia dal punto di vista gestionale sia dal punto di
vista dei costi.
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Figura 4 Rete policentrica non gerarchica
La rete policentrica gerarchica
La rete policentrica gerarchica, chiamata anche struttura a stella di stelle, è più
flessibile e più economica di quella non gerarchica. Gli utenti, appartenenti a un’area
geografica limitata, sono collegati alla centrale di commutazione locale, mentre tutte
le centrali di commutazione locale sono connesse tra di loro mediante la centrale di
commutazione principale. La trasmissione di molti messaggi contemporaneamente
richiede che i collegamenti tra le centrali locali e la centrale di commutazione siano
capaci di supportare il volume di traffico telefonico.
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Figura 4 Rete policentrica gerarchica
LA RETE TELEFONICA NAZIONALE
Nelle reti telefoniche la tecnica adottata per instradare le chiamate è di tipo
deterministico: il nodo, a cui è collegato l’utente chiamante, smista la chiamata verso
il nodo di destinazione secondo percorsi predeterminati. In caso di più possibilità,
l’ordine di scelta dei percorsi è preventivamente fissato.
Normalmente le reti telefoniche nazionali sono del tipo misto, ovvero hanno
collegamenti sia a stella sia a maglia, ciò al fine di aumentare l’efficienza
nell’utilizzo dei collegamenti. Dunque ogni centrale non viene collegata direttamente
con tutte le altre centrali di una rete, poiché i collegamenti verrebbero utilizzati per
poco tempo e pertanto risulterebbero costosi.
La rete telefonica nazionale (analogica) è di tipo gerarchico con tipologia mista
stella/maglia. Con questo tipo di struttura il traffico telefonico di aree geografiche,
sempre maggiori man mano che aumenta la distanza dei centri che si devono
collegare, viene instradato su una stessa via per utilizzare al meglio i collegamenti tra
le centrali.
In figura 5 è riportato lo schema di suddivisione del territorio nazionale e dei centri di
commutazione.
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Figura 5 Suddivisione del territorio e gerarchia dei centri di commutazione
Secondo il Piano Regolatore Telefonico Nazionale (PRTN) il territorio nazionale è
suddiviso e organizzato nel seguente modo:
1. aree urbane, dove sono ubicate le reti urbane con le centrali urbane (CU);
2. settori, raggruppamenti di aree urbane dove sono ubicati i centri CS;
3. distretti, raggruppamenti di settori dove sono ubicati i centri CD;
4. compartimenti, raggruppamenti di distretti dove sono ubicati i centri CC.
Da un punto di vista strutturale la rete telefonica nazionale ha cinque livelli
gerarchici, come illustrato in figura 6, che elenchiamo a partire dal basso:
1. centro di rete urbana (CRU); è il centro gerarchico delle CU; la rete urbana
assolve al compito di fornire il servizio di connessione telefonica a tutti gli
utenti dell’area urbana. A seconda dell’estensione dell’area la rete può essere
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2.
3.
4.
5.
dotata di più centrali (CU) collegate tra loro con connessione a maglia
formando così reti policentriche non gerarchiche a stella. Una delle CU di una
stessa area ha anche il compito di regolare il traffico in entrata e in uscita
dall’area urbana suddetta e viene chiamata CRU;
centro di settore (CS); è il centro gerarchico dei CRU e svolge le seguenti
funzioni: gestisce il traffico tra i centri di rete urbana e il traffico in entrata e in
uscita dal settore;
centro di distretto (CD); è il centro gerarchico dei CS; i distretti coincidono
con le province e sono 231 in tutto il territorio nazionale; il CD assolve ai
seguenti compiti: gestisce il traffico tra i centri di settore dello stesso distretto e
il traffico in entrata e in uscita dal distretto;
centro di compartimento (CC); è il centro gerarchico dei CD; i compartimenti
corrispondono più o meno alle regioni e sono 21 su tutto il territorio nazionale;
come in tutti i centri precedenti il collegamento con i centri gerarchicamente
inferiori è del tipo a stella; i compartimenti sono collegati tra loro con una rete
a maglia, questa costituisce la rete compartimentale primaria;
centro nazionale (CN); è il centro gerarchico dei CC, svolge il compito di
gestire il traffico in entrata e in uscita dal territorio nazionale; in Italia vi sono
tre CN: Palermo per il traffico con i Paesi del bacino mediterraneo, Roma per i
Paesi d’Oltreoceano e Milano per il Nord Europa.
Figura 6 Rete telefonica nazionale analogica
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LE CENTRALI DI COMMUTAZIONE
Una centrale (o nodo) di commutazione è un insieme di apparecchiature e procedure
necessarie per svolgere le seguenti operazioni:
1. instaurare la connessione tra gli utenti che lo richiedono;
2. mantenere la connessione tra gli utenti;
3. abbattere la connessione tra gli utenti alla fine della conversazione;
4. fornire eventualmente servizi complementari a disposizione sulla rete.
Per svolgere tali funzioni una centrale è composta dai blocchi elencati di seguito e
illustrati in figura 7:
1. rete di connessione; è costituita dai dispositivi di commutazione che servono a
collegare fisicamente e temporaneamente le linee interne che provengono dalle
terminazioni d’ingresso e le linee interne che portano alle terminazioni
d’uscita, in modo tale che gli utenti possono dialogare tra loro; nelle centrali
moderne la rete di connessione è a matrice (vedi figura 3);
2. terminazioni di uscita e di entrata; sono costituite da quei dispositivi che
servono a interfacciare la centrale con una linea esterna; la linea esterna può
essere una linea utente o una linea proveniente da altra centrale;
3. unità di comando e di segnalazione; si tratta di un blocco costituito da un
sistema a microprocessore in quanto svolge la funzione di identificare la
terminazione d’ingresso a cui è collegato l’utente chiamante, di individuare la
terminazione di uscita su cui evadere la richiesta di collegamento, di attivare la
matrice per collegare la terminazione d’ingresso con quella d’uscita, disattivare
la connessione al termine della telefonata, di ricevere le segnalazioni emesse
dagli utenti per l’instradamento delle chiamate.
Figura 7 Schema a blocchi semplificato di una centrale di commutazione
Concludendo possiamo affermare che sulla rete di connessione transitano tre tipi di
messaggi:
1. le informazioni; sono le telefonate tra gli utenti per i quali la rete è trasparente;
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2. le segnalazioni; sono messaggi necessari per la gestione del collegamento e
per comunicare all’utente l’esito della chiamata;
3. le comunicazioni di servizio; sono messaggi necessari per l’esercizio e la
manutenzione e della rete, non possono essere percepiti dagli utenti.
I messaggi informativi possono viaggiare sulla linea secondo tre differenti tecniche:
1. TDM (Time Division Multipliplexing);
2. FDM (Frequency Division Multipliplexing);
3. SDM (Space Division Multipliplexing).
Il TDM è un metodo che consiste nel memorizzare il messaggio informativo da
trasmettere per un tempo sufficiente a individuare il canale di uscita su cui instradare
il messaggio stesso. I canali sono separati nel tempo e mantengono la propria identità
informativa nell’ambito della trama.
L’FDM è un metodo che si basa sulla traslazione in frequenza di ciascun canale; è
una tecnica in disuso nella moderna telefonia.
L’SDM è un metodo che si basa sulla divisione di spazio: la funzione di
commutazione è implementata con una matrice (figura 3) permettendo il
collegamento tra terminazioni d’ingresso e terminazioni d’uscita. I canali, fisicamente
differenti uno dall’altro, sono separati nello spazio. Tra gli utenti che stanno
dialogando si stabilisce un collegamento fisico che rimane a disposizione fino a
quando dura la conversazione; in questo modo, essendo il sistema bloccato, si rischia
l’intasamento dei commutatori, e quindi l’impossibilità di servire altri utenti.
