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Alcune nuove tecnologie prese in considerazione nella prima fase di UMTS sono l'ATM, che rende più
veloce ed efficiente il trasporto dei dati, e il sistema GPRS, che utilizza la tecnica di trasferimento dati a
pacchetto. Queste nuove tecnologie sono, in principio, sviluppate per i sistemi di seconda generazione
permettendo agli operatori e ai costruttori di maturare una certa esperienze a riguardo e fornendo un punto di
partenza per la loro introduzione nei sistemi di terza generazione. Si ottiene, così, un sostanziale risparmio
rispetto a un inserimento di tali tecniche direttamente in UMTS. Gli utenti sono attratti da questi network
intermedi per via della possibilità di poter ottenere servizi migliori. Investiranno, in seguito, nei nuovi
terminali UMTS con la consapevolezza di poter avere potenzialità ancora più elevate. Questo sarà di
incentivo, a sua volta, per gli operatori, ad investire nelle infrastrutture di UMTS per soddisfare tale richiesta.
UMTS permette l'integrazione delle due tecniche di trasmissione dati a circuito e a pacchetto.
Gli utenti necessiteranno di nuovi modi di gestire e controllare grosse quantità di informazioni provenienti da
diverse sorgenti. Questo rappresenterà un nuovo e larghissimo mercato personalizzato che non potrà essere
soddisfatto dal modo attuale di fornire servizi. Inoltre, i sistemi antecedenti UMTS hanno largamente
standardizzato l'insieme di teleservice, applicazioni e servizi supplementari da loro forniti. Di conseguenza
una sostanziale ristrutturazione era spesso necessaria per introdurne di nuovi. UMTS, perciò, mira a
standardizzare non tanto i servizi, quanto, piuttosto, le loro caratteristiche di base; spetterà poi ai service
provider e agli operatori fornire tali servizi. Tutto ciò condurrà allo sviluppo di una serie di nuove attività,
come ad esempio nuovi tipi di service provider, non necessariamente associati ad un singolo operatore, e
content provider, che giocheranno un ruolo importante nella spedizione dei servizi.
UMTS introduce il concetto di Virtual Home Environment che è definito come un sistema per la portabilità
dei servizi personalizzati attraverso reti e terminali. Agli utenti vengono sempre presentati gli stessi servizi,
con le stesse capacità e le stesse caratteristiche dell'interfaccia utente indipendentemente dalla rete, dalla sua
posizione all'interno della rete e dal terminale usato.
UMTS cambierà anche il modo di lavorare. Ad esempio, il Virtual Home Environment permette di inviare
all'utente l'ambiente di lavoro in qualsiasi istante, in qualsiasi network si trovi, sia questo appartenente a
UMTS o no, pubblico o privato. La possibilità di lavorare a casa aumenterà, mentre la necessità di viaggi e
trasferimenti diminuirà.
UMTS fornisce servizi che permettono, ad esempio, a un utente che utilizza un computer di rimanere
connesso all'Home network tutto il tempo che desidera, incorrendo nell'addebito solamente durante l'effettiva
trasmissione o ricezione di informazioni. E' possibile, inoltre, scaricare grandi quantità di dati da Internet
con un ritardo minimo.
UMTS usa i canali di trasmissione in maniera efficiente gestendo nel modo più opportuno i vari servizi,
offrendo, di conseguenza, una riduzione dei costi. Ad esempio, E-mail a bassa priorità possono essere
inviate quando si incontrano pause nel corso di trasmissioni ad alta priorità, quali possono essere
comunicazioni vocali e navigazione in Internet.
UMTS permetterà videoconferenza tra più utenti abilitando, così, servizi innovativi come, ad esempio,
diagnosi mediche o sorveglianza a distanza. Anche i giochi per computer subiranno un'evoluzione; saranno
caratterizzati da terminali portabili e intelligenti e permetteranno ai vari giocatori di connettersi anche a
grande distanza.
In alcune parti del mondo, le telecomunicazioni sono sempre state negate a buona parte della popolazione.
UMTS rimedierà, in queste aree, alla mancanza di servizi di telefonia fissa, facilitando sia la crescita
economica che l'integrazione sociale.
Il testo rappresenta un manuale di riferimento per la prima fase di sviluppo del sistema UMTS. E' articolato
su nove capitoli, dove i primi tre danno una visione generale del sistema ad alto livello, mentre gli altri sei
approfondiscono l'aspetto implementativo, funzionale e tecnologico.
Più in dettaglio il resto capitolo 1 descrive la struttura generale di UMTS, prima dal punto di vista fisico e
poi dal punto di vista funzionale.
Il capitolo 2 da una definizione di Virtual Home Environment, indicando, inoltre, come viene realizzato e
quali sono i requisiti delle varie entità costituenti il sistema.
Il capitolo 3 rappresenta una disquisizione sui vari servizi offerti dal sistema e sulle loro caratteristiche.
Il capitolo 4 da una descrizione della suddivisione funzionale in Access Stratum e Non Access Stratum, che
verrà ripresa più volte nel corso del testo.
Il capitolo 5 descrive l'architettura del sistema e indica quali sono le funzioni svolte dalle varie parti. In
questo capitolo viene presa in considerazione, tra le altre cose, la nuova tecnologia GPRS e l'integrazione
delle tecniche di trasmissione a commutazione di pacchetto e di circuito.
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Il capitolo 6 specifica come l’area di copertura di UMTS sia suddivisa gerarchicamente in aree, ognuna delle
quali servita da una parte di network.
Il capitolo 7 e il capitolo 8 identificano. rispettivamente, la struttura del protocollo di intefaccia radio e la
struttura del protocollo dell’interfaccia tra il Core e l’Access network.
Il capitolo 9, in fine, definisce i vari requisiti relativi alla sicurezza e quali sono i meccanismi di protezione.
1.2. Architettura generale di UMTS
L’architettura generale di UMTS Ł modellata, ad alto livello, da un punto di vista fisico e funzionale.
L’aspetto fisico Ł rappresentato usando il concetto di dominio, mentre l’aspetto funzionale usando il concetto
di strato.
1.2.1. Domini di UMTS
La seguente figura mostra i domini di base.
Figura 1: Domini di UMTS e punti di connessione
Cu = Punto di connessione tra USIM e ME
Iu = Punto di connessione tra i domini dell’Access e del Serving Network
Uu = Punto di connessione tra i domini dell’User Equipment e dell’Infrastructure (interfaccia
radio di UMTS)
[Yu] = Punto di connessione tra i domini del Serving e del Transit Network
[Zu] = Punto di connessione tra i domini del Serving e dell’Home Network
Il sistema viene suddiviso in due domini principali: il dominio dell’User Equipment e il dominio
dell’Infrastructure.
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1.2.1.1. Dominio dell'User Equipment
L'User Equipment (UE) rappresenta lo strumento utilizzato dall'utente per accedere ai servizi di UMTS.
L'User Equipment è costituito da un'interfaccia radio verso l'infrastruttura principale. Questo dominio
comprende una varietà di apparecchi con diversi livelli di funzionalità. L'User Equipment include, di solito,
una smart card rimovibile utilizzabile in differenti apparecchi. Il dominio dell'User Equipment è a sua volta
suddiviso in: dominio del Mobile Equipment e dominio dell'User Services Identity Module (USIM).
1.2.1.1.1. Dominio del Mobile Equipment
Il Mobile Equipment esegue la radio-trasmissione e contiene le applicazioni. Il Mobile Equipment può
ulteriormente essere suddiviso in diverse entità, per esempio il Mobile Termination (MT) che esegue la
radio-trasmissione vera e propria e il Terminal Equipment (TE) che contiene le applicazioni end to end.
1.2.1.1.2. Dominio dell'USIM
L'USIM contiene i dati e le procedure che ne consentono l'identificazione senza ambiguità.
Queste funzionalità sono incastonate nella smart card. Il dispositivo è associato a un dato utente, in questo
modo è possibile identificare l'utente indipendentemente dal ME utilizzato.
1.2.1.2. Dominio dell'Infrastructure
L'infrastruttura consiste dei nodi che eseguono le varie funzioni richieste per completare l'interfaccia radio e
supportare la comunicazione con l'utente. L'infrastruttura principale è una risorsa suddivisa che fornisce
servizio a tutti gli utenti autorizzati ai servizi, appartenenti alla sua area di copertura.
Il dominio dell'Infrastructure è ulteriormente suddiviso nel dominio dell'Access Network, che è caratterizzato
dall'essere in diretto contatto con l'User Equipment, e il dominio del Core Network. La separazione è volta a
semplificare li deaccoppiamento tra le funzioni relative e non all'accesso.
L'Access domain comprende le funzioni relative alle tecniche di accesso al sistema, mentre le funzioni nel
Core network sono usate per gestire e supportare flussi di informazione, indipendentemente dalla tecnica di
accesso utilizzata.
1.2.1.2.1. Dominio dell'Access Network
L'Access network domain è costituito dalle entità fisiche che forniscono l'accesso al Core Network e che
gestiscono le risorse radio.
1.2.1.2.2. Dominio del Core network
Il Core network è costituito dalle entità che permettono la trasmissione. Il supporto fornito include
funzionalità come la gestione delle informazioni relative alla posizione dell'utente, gestione del network e
dell'esecuzione dei servizi, gestione dei meccanismi di trasferimento dei segnali e delle informazioni
(scambio e trasmissione).
Il dominio del Core network è a sua volta suddiviso nei seguenti domini: Serving Network, Home Network e
Transit Network.
1.2.1.2.2.1. Dominio del Serving Network
Il dominio del Serving network è la parte del Core network alla quale l'Access network è connesso. Permette
all'utente di avere accesso ai servizi offerti dall'Home enviroenment. Contiene, anche, le funzioni che
dipendono dalla posizione dell'utente. E' inoltre responsabile dell'instradamento delle chiamate e del
trasporto delle informazioni dalla sorgente alla destinazione. E' in grado di interagire con l'Home network,
per servizi relativi all'utente, e con il Transit Network, per scopi non inerenti al supporto dell'utente.
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1.2.1.2.2.2. Dominio dell'Home Network
Esegue le funzioni che sono svolte in una locazione fissa indipendentemente dal punto d'accesso dell'utente.
L'USIM è associato all'Home network. Quest'ultimo contiene, perciò, almeno i dati specifici dell'utente ed è
responsabile della gestione di tali informazioni.
1.2.1.2.2.3. Dominio del Transit Network
E' quella parte di network collocata tra il Serving network e la parte remota. Con il termine parte remota si
intende una persona o un'entità che non è direttamente coinvolta nell'uso o nella spedizione di servizi di
UMTS, ma che potrebbe esserne interessata. Non è necessariamente un utente di UMTS.
1.2.1.3. Integrazione tra reti fisse, mobili, pubbliche e private
UMTS facilita la convergenza dei sistemi di comunicazione fissi e mobili e delle reti pubbliche e private.
Una rete privata fornisce servzi a un numero gruppo chiuso di abbonati, a differenza di una rete pubblica che
fornisce servizio al pubblico. La figura seguante mostra un'architettura generalizzata in cui è possibile avere
accesso a reti pubbliche e private tramite apparecchi fissi, mobili e cordless. Questo comporta l'introduzione
di un'ulteriore interfaccia denominata Wu.
Figura 2: Accesso a reti pubbliche e private tramite apparecchi fissi, mobili e cordless
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1.2.2. Funzioni di comunicazione tra domini
Sono stati identificati i seguenti livelli all'interno di UMTS:
ξ Application stratum.
ξ Home stratum.
ξ Serving stratum.
ξ Transport stratum.
Sono state usate due figure per rappresentare le relazioni rispettivamente tra i domini del Serving Network e
dell'Home Network da una parte e tra i domini del Serving network e del Transit network dall'altra. I flussi
diretti tra domini non consecutivi sono trasportati in modo trasparente attraverso gli altri domini.
USIM
MT - AN
MT/ME
Access
Network
Domain
Serving
Network
Domain
Home
Network
Domain
AN - SN
“Access Stratum”
MT - SN
“Serving Stratum”
USIM - HN
SN - HN
“Home Stratum”
MT - SN USIM - MT
“Transport Stratum”
USIM - MT
Figura 3: Relazioni tra i domini di USIM, MT/TE, Access Network, Serving Network, e Home
Network
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TE
MT - AN
MT
Access
Network
Domain
Serving
Network
Domain
Transit
Network
Domain
AN - SN
“Access Stratum”
TE - MT MT - SN
“Serving Stratum”
Application Stratum
Application
“Transport Stratum”
Remote
Party
Mobile
Equipment
Domain
Figura 4: Relazioni tra i domini di TE, MT, Access Network, Serving Network, Transit Network e
parte remota
1.2.2.1. Tranport stratum
Questo strato supporta il trasporto dei dati e dei segnali di controllo attraverso UMTS.
Il transport stratum prende in considerazione il formato fisico di trasmissione usato e, inoltre:
ξ Meccanismi per la correzione e il recupero degli errori;
ξ Meccanismi per la cifratura dei dati sull'interfaccia radio e all'interno dell'infrastruttura;
ξ Meccanismi per l'adattamento dei dati al formato fisico supportato;
ξ Meccanismi per la transcodifica dei dati per un uso efficiente, per esempio, dell'interfaccia
radio.
L'Access Stratum è la parte del transport stratum localizzata tra il Serving network domain e il Mobile
Termination.
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1.2.2.2. Access Stratum
E' il gruppo di funzioni che consiste di parte delle funzionalità dell'infrastruttura e dell'User Equipment e dei
protocolli tra queste entità riguardanti le tecniche di accesso.
L'Access Stratum fornisce servizi relativi alla trasmissione di dati sull'interfaccia radio e alla gestione
dell'interfaccia verso le altre parti di UMTS.
L'Access Stratum include i seguenti protocolli:
ξ Mobile Termination-Access network
Questo protocollo supporta il trasferimento di dettagliate informazioni relative alla radio-
trasmissione per coordinare l'uso delle risorse radio.
ξ Access network-Serving network
Questo protocollo supporta l'accesso del Serving network alle risorse fornite dall'Access
network. E' indipendente dalla specifica struttura radio dell'Access network.
1.2.2.3. Serving stratum
Consiste dei protocolli per l'instradamento e la trasmissione, dalla sorgente alla destinazione, delle
informazioni generate dall'utente o dal network. Sorgente e destinazione possono far parte oppure no dello
stesso network. Le funzioni relative alla telecomunicazione sono localizzate all'interno di questo strato.
Include i seguenti protocolli:
ξ USIM-MT
Questo protocollo permette l'accesso alle informazioni specifiche dell'utente necessarie per
l'esecuzione delle funzioni all'interno del dominio dell'User Equipment.
ξ MT-Serving network
Questo protocollo permette l'accesso da parte del Mobile Termination ai servizi forniti dal
Serving network.
ξ TE-MT
Questo protocollo supporta lo scambio di informazioni di controllo tra Terminal Equipment
e MT.
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1.2.2.4 Home stratum
Questo strato contiene i protocolli e le funzioni relative alla gestione e alla memorizzazione dei dati di
sottoscrizione ed eventuali servizi specifici. Include, inoltre, funzioni che permettono agli altri domini di
agire per conto dell'Home network. Funzioni relative alla gestione dei dati di sottoscrizione, customer care,
addebiti e fatturazione, gestione della mobilità e dell'autenticazione, sono inserite in questo strato.
L'Home stratum include i seguenti protocolli:
ξ USIM-Home network
Questo protocollo si occupa del coordinamento delle informazioni specifiche dell'utente tra
USIM e Home network.
ξ USIM-MT
Questo protocollo permette al Mobile Termination di accedere ai dati specifici dell'utente e
alle risorse necessarie ad eseguire azioni per conto dell'Home network.
ξ MT-Serving network
Questo protocollo supporta lo scambio di dati specifici dell'utente tra Mobile Termination e
Serving network.
ξ Serving network-Home network
Questo protocollo permette al Serving network di avere accesso alle risorse e al contenuto
dell'Home network, necessari per eseguire azioni per conto di quest'ultimo, per esempio per
supportare comunicazione tra utenti, servizi (incluso il VHE).
1.2.2.5. Application stratum
Questo strato rappresenta il processo di applicazione vero e proprio, fornito all'utente. Include protocolli
end-to-end e funzioni che fanno uso dei servizi forniti dall'Home, Serving e transport stratum e
dell'infrastruttura per supportare servizi e servizi di valore aggiunto.
Un'applicazione è un insieme di attività eseguito per rispondere alle necessità degli utenti in date situazioni.
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2. Il Virtual Home Environment
2.1. Generalita'
L'Home Environment è una combinazione delle capacità offerte dal network operatore di appartenenza
dell'abbonato, dal service provider verso cui l'abbonato ha sottoscritto l'uso di servizi e dal terminale
utilizzato.
L'Home Environment è un concetto astratto che ha la responsabilità completa di fornire i servizi agli
abbonati e ai rispettivi utenti.
Le responsabilità dell'Home Environment includono:
ξ Fornire, allocare e gestire gli account degli abbonati
ξ Fornire e gestire i profili d'utente
ξ Negoziare con l'operatore del network le capacità di rete necessarie a fornire servizio agli utenti
Il Virtual Home Environment, concettualmente, è definito come un sistema per la portabilità di servizi
personalizzati attraverso la rete e tra i terminali.
Il concetto di VHE è tale che agli utenti vengono sempre presentati gli stessi servizi, con le stesse capacità e
le stesse caratteristiche dell'interfaccia utente indipendentemente dalla rete, dalla sua posizione all'interno
della rete e dal terminale usato. Il network visitato, infatti, emula il comportamento dell'Home Netwrok
dell'utente.
L'esatta configurazione del VHE offerta all'utente dipende, a ogni istante, dalle capacità dell'USIM, del
terminale e dalla rete correntemente utilizzati.
Il VHE è costituito da una combinazione delle capacità offerte dal service provider, dal network operator e
dal terminale. In effetti, il VHE può essere considerato un profilo d'utente distribuito.
NETWORK OPERATOR
VHE
USIM
SU BSCRIBE R
USER
SERVICE PROVIDER
Figura 1: Modello del VHE
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I componenti e i ruoli coinvolti nella realizzazione del VHE sono i seguenti:
ξ Home Environment
ξ Uno o più identificatori unici
ξ Un service provider
ξ Uno o più service provider di servizi di valore aggiunto
ξ Una USIM
ξ Una IC Card
ξ Un abbonato
ξ Un abbonamento
ξ Un utente
ξ Uno o più terminali
ξ Uno o più network operator
Un utente UMTS è associato a un service provider. Il service provider fornisce il VHE in accordo con
l'abbonamento. Il service provider può avere accesso al network operator e al terminale in modo da
supportare il VHE dell'utente.
Contains
Contains
Contains
Provided
by
1:N
1:N
1:N
1:1
Personal
Service
Portfolio
Home
Environment
User
Profile
Service
Service
Feature
User
HE Value Added
Service
Provider
1:N
Value Added
Service
Provider
1:N
Service
capabilities
1:N
1:N
Figura 2: Componenti e ruoli coinvolti nella realizzazione del VHE
L'Home Environment è responsabile di fornire servizi all'utente. L'utente può usufruire di un numero di
profili d'utente che lo abilitano a maneggiare la comunicazioni a seconda delle differenti situazioni e
necessità. Il VHE dell'utente è una combinazione di servizi, profili d'utente e informazioni di
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personalizzazione, che forma il personal service portfolio dell'utente. L'Home Environment fornisce servizi
all'utente, in sinergia con il HE-VASP, ma in modo trasparente all'utente.
In aggiunta, l'utente può acceder a servizi direttamente dal provider di servizi di valore aggiunto. I servizi
ottenuti dal VASP non sono manipolati dall'Home Environment e, perciò, non fanno parte del VHE offerto
dal Home Environment.
2.2. VHE multipli
Nella situazione in cui ci sono più abbonamenti in un singolo terminale, per ognuno di questi attivo è attivo
anche il corrispondente VHE. Questo richiede il supporto di più VHE attivi sullo stesso terminale.
2.2.1. VHE dal punto di vista del terminale
Il terminale indica il profilo dei servizi dello specifico VHE. Presenta lo stesso grado di look and feel,
tenendo sempre conto delle caratteristiche del terminale in uso e delle limitazioni del Serving network. Ogni
limitazione del terminale, per esempio la classe di appartenenza, sarà indicata all'utente quando il terminale
cambia. I servizi disponibili e non disponibili saranno visualizzati in modo familiare all'utente
indipendentemente dalla classe di terminali utilizzata.
2.2.2. VHE dal punto di vista dell'utente.
I singoli utenti hanno VHE che possono essere basati su un sottoinsieme dei servizi disponibili.
Dal punto di vista dell'utente, l'uso della rete è nascosto e i servizi sono eseguiti in maniera simile a
prescindere dal Serving network, ad eccezione del fatto che l'utente è messo a conoscenza di ogni limitazione
imposta da quest'ultimo.
Usando il modo di presentazione personalizzato scelto, l'utente è messo a conoscenza di:
ξ Aggiunta e cancellazione di abbonamenti ai servizi;
ξ Modifica dei dati dell'utente e dell'abbonato;
ξ Presentazione di messaggi di errore e segnalazione di sessione in esecuzione nello stesso
linguaggio e formato;
ξ Visualizzazione della rete e della qualità dei servizi attuali;
ξ Presentazione di varie opzioni che possono essere selezionate in caso di riduzione della qualità;
ξ Presentazione di servizi dipendenti dalla destinazione;
ξ Presentazione del controllo dell'addebito e della sicurezza;
ξ Modifica dell'Environment per usare le risorse disponibili localmente;
ξ Accesso alla lista dei servizi offerti dai service provider connesso al Serving network;
ξ Supporto di servizi di conforto per persone disabili.
L'utente deve essere, inoltre, in grado di:
ξ Personalizzare i servizi
ξ Personalizzare l'interfaccia utente
ξ Accedere ai servizi da ogni rete e terminale
ξ Usare servizi in modo consistente indipendentemente dal Serving network e dal terminale
ξ Accedere a nuovi servizi dell'Home Environment
ξ Modificare il profilo d'utente da ogni luogo
ξ Attivare e disattivare servizi
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ξ Scoprire quali servizi sono localmente disponibili e quali non lo sono
ξ Accedere ai servizi locali in maniera sicura
ξ Interrogare l'impostazione corrente dei servizi
ξ Determinare quanto una chiamata è costata, sta costando o costerà. L'utente può decidere di
visualizzare tali informazioni durante una sola o tutte le chiamate;
ξ Usare una rete preferita per le chiamate in uscita di un particolare tipo
ξ Specificare in quale lingua gli annunci vocali saranno ricevuti anche se in roaming in un altro
paese
ξ Rilasciare informazioni sulla sua posizione durante ogni chiamata
ξ Relativamente a vidoe-on-demand, accedere a programmi e canali di preferenza nel momento
più conveniente del giorno e nel più conveniente giorno dell'anno
ξ Accedere ad applicazioni bancarie elettroniche
2.2.3. VHE dal punto di vista dell'abbonato
Può essere paragonato all'insieme di restrizioni e permessi sui servizi offerti all'utente.
2.2.4. VHE dal punto di vista della rete
La rete non dovrebbe essere a conoscenza del VHE. Il network operator deve conoscere:
ξ Come trovare l'appropriato service provider che deve emettere la fattura
ξ A chi notificare la fattura e come, per il traffico e la segnalazione
ξ Come interpretare la negoziazione della qualità dei servizi
ξ Come interpretare l'indirizzamento
ξ Come ripartire le entrate ottenute dalla spedizione dei servizi
ξ Come instradare i segnali entranti
ξ Come interpretare l'interfaccia utente ricevuta dall'utente
ξ Come mantenere i dati transitanti in sincronia con i dati contenuti nel service provider
ξ Funzioni di traduzione per supportare persone disabili, per esempio conversione da testo a voce
e da voce a braille
La rete d'origine deve conoscere particolarmente:
ξ Come effettuare addebito per il transito del traffico nella sua rete
ξ Come interagire tra reti differenti
ξ Come effettuare addebito per la segnalazione
ξ Come instradare le sessioni
ξ Come instradare i segnali
ξ Come mantenere dati transitanti se necessario
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