Piattaforme Evolute di Telecomunicazioni e di Information Technology per l Offerta di Servizi al settore Ambiente PETIT-OSA

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3 Piattaforme Evolute di Telecomunicazioni e di Information Technology per l Offerta di Servizi al settore Ambiente PETIT-OSA a cura di Concettina Nunziata

4 Copyright MMVII ARACNE editrice S.r.l. via Raffaele Garofalo, 133 A/B 173 Roma (6) ISBN I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: giugno 27

5 INDICE Introduzione..1 Sistema Information and Communication Technology...9 Telemetry Seismological Monitoring System...43 Centro Monitoraggio Suolo e Costruito in aree soggette a movimenti lenti..67 Centro Specializzato Vegetazione e Incendi Centro Specializzato Monitoraggio Aria..115 Centro Specializzato Monitoraggio Geochimico dei Vulcani..143 Centro Specializzato Monitoraggio Zonazione Sismica Centro Specializzato Monitoraggio Suoli e Acque Centro Specializzato Monitoraggio Frane 253

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7 INTRODUZIONE A cura di Giuseppe Argento 1 Responsabile del Progetto PETIT-OSA Il progetto PETIT-OSA è un iniziativa, nata nel 21 e continuata fino al 26, per lo sviluppo di studi e ricerche sulle tematiche del controllo ambientale e sulle prospettive e possibilità di utilizzo di piattaforme tecnologicamente evolute a supporto dell ambiente di ricerca. Il progetto è basato sulla ricerca di sinergie tra le attività di ricerca privata, rappresentate da Italtel e la ricerca pubblica rappresentata nel progetto dalle Università degli studi di Napoli Federico II e dall Università degli Studi del Sannio oltre ad enti pubblici di ricerca come l istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Osservatorio Vesuviano), l Ente per le Nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente (con il coinvolgimento della sede di Portici) ed il Consorzio Interuniversitario per l Informatica della città di Napoli. Il principale obiettivo del progetto è lo sviluppo e la sperimentazione di un modello di sistema integrato per lo sviluppo di ricerche sul tema dell ambiente e l elaborazione di metodologie per permettere di condividere applicazioni e risultati delle attività tra tutti i gruppi di ricercatori impegnati; a tal fine e per definire un obiettivo comune, come legante per le attività, lo scopo del sistema Petit-Osa è il monitoraggio ambientale ed il controllo, la prevenzione e la gestione delle emergenze collegate all ambiente. L adozione e lo sviluppo di piattaforme ITT (Information and Telecomunication Technology) basate sull integrazione di elementi e metodologie derivate da Information and Communication Technology con servizi di telecomunicazioni ha permesso di mettere a disposizione una piattaforma per la condivisione dei dati associata alla sperimentazione, per la distribuzione automatica delle informazioni e per la gestione delle emergenze. A supporto del lavoro degli specialisti di ricerca sono stati sperimentati ed integrati alcuni servizi come Instant Messaging e conferenza sviluppati sul paradigma IP alla base della condivisione degli ambienti per la facilità di collegamenti, la gestione delle informazioni e negli ultimi anni nell evoluzione dei servizi agli utenti. Il modello è basato sulla raccolta, realizzata attraverso metodologie e sistemi standard, delle informazioni provenienti dalle sorgenti di monitoraggio ambientale distribuite sul territorio, sulla loro correlazione ed aggregazione, dove possibile, in funzione delle applicazioni oggetto di studio e definizione all interno del progetto, ed infine sulla presentazione dei risultati in modo coerente col profilo dell utente a cui sono destinate. Oltre all obiettivo primario della realizzazione del modello, il progetto ha permesso lo sviluppo di un prototipo che implementa il modello stesso su un architettura che, stratificando i livelli di adattamento delle informazioni fornite dal Campo, rende il sistema indipendente dalle sue periferie (sorgenti di informazione, tipo di terminazione, reti, ecc.), in modo da consentire la maggiore interconnettibilità possibile. Il prototipo è stato sperimentato in Campania per via delle caratteristiche grandemente significative della regione dal punto di vista dei fenomeni ambientali (vulcano, bradisismo, boschi, mare, fiumi, abusivismo, frane, incendi,.) e per la localizzazione dei laboratori dei partner. 1 Italtel S.p.A.

8 Maggior onere in termine di risorse umane è stato sopportato dal territorio napoletano e del Sannio. Nel progetto sono stete impegnate le risorse del laboratorio di ricerca Italtel sito in Carini (Palermo) e le risorse del laboratorio della società ITS, sito in Santa Maria Capua Vetere, coinvolte nel progetto da Italtel stessa, per ragioni di continuità con la fase di progettazione gestita dai ricercatori dello stesso laboratorio. Tale differenziazione geografica ha permesso inoltre di sperimentare con successo la stessa struttura TLC ed ICT come test plant allargato con sistemi ed applicazioni distribuiti tra Carini, Santa Maria Capua Vetere ed i laboratori del CINI e del dipartimento di Ingegneria Informatica e Sistemistica siti a Napoli. Di seguito sono sinteticamente riportati i principali risultati ottenuti suddivisi per tematiche e poi ampiamenti descritti nei capitoli successivi: Sistema Information and Comunication Technology (ICT) La piattaforma è costruita in base a scelte architetturali allineate all evoluzione dei sistemi di telecomunicazione ed ai modelli definiti in ambito internazionali come IP Multimedia System (IMS); sono stati adottati protocolli standard per il dialogo e l integrazione dei differenti sistemi ed l architettura a livelli con lo strato di controllo delle connessioni, il core della rete e il livello di servizio. Per ottenere le garanzie di facile evoluzione e di scalabilità dei sistemi è stato realizzato un modello Service Creation Enviroment (SCE)/ Service Logic Execution Enviroment (SLEE); tale scelta permetterà il riuso del SW scritto per la fase di prototipazione e la sua adattabilità per lo sviluppo di nuovi servizi. La gestione della QoS è stata studiata in relazione alla gestione della parte di comunicazione su IP con lo studio e l adozione di algoritmi adattativi che agiscano su parametri sotto il diretto controllo dell applicazione quali bit rate, lunghezza dei pacchetti. Tali studi non sono stati realizzati a supporto della connessione dati su internet ed alle funzioni presenti sul centro servizio perché il basso troughput di dati necessario a queste funzionalità non è collegabile a limiti di banda o esigenze stringenti di velocità di trasmissione; la QoS è stata studiata a supporto dei servizi voce a supporto degli utenti del CS. Le richieste, in termini di necessità di banda, tempi di connessione e sicurezza degli accessi, non si sono presentate nella realtà perchè la dinamicità di aggiornamento dei dati dai centri di monitoraggio non prevedeva mai collegamenti real time e non necessitava di collegamenti broadband. In definitiva per le necessità di collegamento si è verificato da subito che un collegamento ADSL era più che sufficiente a garantire i requisiti di collegamento. Particolare cura è stata riservata allo studio della sicurezza del sistema in termini di affidabilità ma anche di protezione da accessi indesiderati implementando un sistema di verifica e controllo degli accessi basato su un server di autenticazione basato su protocollo LDAP. Sono stati inoltre sviluppati i servizi di conferenza audio su IP e sviluppate e testata la piattaforme con interazione tra Internet e le reti pubbliche, adottando il modello proposto dall architettura IMS. Tutte le funzionalità richieste, e non disponibili in rete, sono state realizzate ex-novo e rilasciate anch esse come componenti open source. Il sistema è configurato come un Application Server SIP, indirizzato tramite la funzione Proxy implementata a bordo del PBX open source Asterisk. Sono state sviluppate alcune innovative funzioni di Media Resource Function Control (MRFC) per la gestione dei flussi multimediali in modalità streaming. Telemetry Seismological Monitoring System (TSMS) Le attività realizzate sono state indirizzate allo studio di fenomeni di : Monitoraggio sismologico dei vulcani, con le sperimentazioni dell antenna sismica collocata sul Vesuvio supportata da modalità di trasferimento dei dati in modalità continua basato su tecnologia wireless verso la sede dell osservatorio vesuviano di Napoli. E stata realizzata un applicazione per il processamento dei dati e la visualizzazione e la pubblicazione degli stessi via web. 2

9 Monitoraggio sismologico zona di faglia, con il collegamento del sistema TSMS alla rete di monitoraggio sismico e, dopo aver definito l insieme di parametri rilevati e/o calcolati, è stato completato il sistema di acquisizione e l interconnessione con il sito di INGV-OV. Centro Monitoraggio Suolo e Costruito in aree soggette a movimenti lenti (SRD/SMC) Il progetto ha mostrato la possibilità di attivare il monitoraggio di edifici campione utilizzati come macro sensori del danneggiamento in caso di ripresa del fenomeno bradisismico ai Campi Flegrei. All interno del progetto è stato realizzato un prototipo del sistema di monitoraggio integrato con un sistema di monitoraggio geodetico (sperimentato da INGV) per l acquisizione del dato di deformazione del suolo effettuata con tecniche GPS. Una campagna di acquisizione dati con cadenza variabile (da ogni ora a diverse settimane) per le diverse tipologie di sensori è stata realizzata ed i dati sono stati raccolti ed elaborati presso il laboratorio del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni. Sono state definite le regole in base alle quali è possibile effettuare una interpretazione euristica dei dati di deformazione associando ad essi dei livelli di danneggiamento (event-tree). I test di laboratorio hanno mostrato che ripetendo gli esperimenti la procedura è abbastanza attendibile. I sistemi di informazione installati sulla struttura e quello geodetico prevedono una centralina con una scheda di rete. Pertanto utilizzando linee ADSL sarà possibile il trasferimento dei dati e l utilizzo dell applicazione in real time. Centro Specializzato Vegetazione e Incendi (CSVI) Le attività di ricerca e sperimentazione realizzate sono sinteticamente collegabili a: monitoraggio e rilevamento: è stato sviluppato ed è fruibile sul prototipo il sistema di rilevamento incendi basato sull automazione e sulla disponibilità real time della scheda AIB (Anti Incendio Boschiva). Modellizzazione: è stato studiato un modello di propagazione incendi e, collegato al modello, è stato sviluppato un dimostratore battezzato con il nome Fire site. E stato inoltre definito il quadro di riferimento per la redazione di piani anti-incendio boschivi che ha trovato applicazione nel supporto alla redazione del documento di piano del Parco Nazionale del Cilento e Valle di Diano per l'anno 24 e 25. Centro Specializzato Monitoraggio Aria (CSMA) Sono state realizzate attraverso il posizionamento e la gestione di una centralina di raccolta dati collegata al centro di monitoraggio attraverso tecnica GSM. Utilizzando i dati raccolti sono stati elaborati modelli predittivi. La precisa e nota collocazione geografica e la conoscenza dei dati relativi al sito hanno permesso di validare il modello predittivo elaborato. Per la diffusione del biomonitoraggio, quale strumento prescritto dalla normativa per la valutazione dell impatto ambientale di insediamenti industriali, risultano importanti le esperienze fatte nel definire le tecniche di allevamento delle piante più idonee al fine di evitare quegli errori che possono portare ad una sottostima degli effetti dell inquinamento. Va valutata come ricaduta diretta dell attività del progetto Petit-Osa la possibilità di introduzione di normative e dispositivi di monitoraggio per la presenza di metallo nell atmosfera. In questo campo è incoraggiante la possibilità di impiego di bio-materiali e materiali sintetici con proprietà di superficie tali da ottimizzare il processo di uptake dei materiali biologici fino ad oggi utilizzati. Centro Specializzato Monitoraggio Geochimico dei Vulcani (CSMGV) Un intensa attività di rilevazione e studio dei fenomeni vulcanici è stato condotto attraverso l analisi dei dati geochimici. 3

10 I dati, raccolti ed organizzati in articoli e pubblicazioni, hanno permesso di definire lo stato dei luoghi ed hanno permesso lo sviluppo di innovative metodologie di tipo teorico e sperimentale, che avranno in prospettiva una importante ricaduta sulla società in quanto consentiranno di approntare modelli di funzionamento dei vulcani oggetto dello studio. Centro Specializzato di Monitoraggio di Zonazione Sismica (CSMZS) Partendo dall analisi dei terremoti storici e dalla conoscenza del sottosuolo dell area urbana di Napoli, da un punto di vista sismico e geologico, è stato definito un modello per la stima realistica della pericolosità di un evento sismico. Con riferimento allo studio degli effetti del rumore sismico di natura antropica sono state messe a punto le metodologie di misura di vibrazioni sismiche per valutare l effetto sugli edifici e stimare gli effetti di sito. E stata inoltre sperimentata la metodologia di utilizzo del rumore per la misura di profili di velocità sismiche di taglio. Il calcolo dei parametri del moto al suolo ha una ricaduta notevole sulla programmazione degli interventi per la manutenzione di edifici esistenti o per la scelta della tipologia degli edifici da costruire. Sono state messe in funzione 3 stazioni accelerometriche broad-band, di cui una fissa raggiungibile in telemetria nei sotterranei del complesso monumentale di S. Marcellino e le altre mobili. Centro Specializzato Monitoraggio Suoli e Acque (CSMSA) All interno delle attività è stata realizzata la pubblicazione della cartografia geochimica che riveste notevole importanza perché colma una lacuna nelle informazioni a disposizione dei comuni della Regione Campania che non avevano a disposizione valori di partenza a cui riferirsi al determinarsi di alterazione dei parametri geochimici conseguenti a nuove destinazioni d uso dei territori. La cartografia geochimica della Regione Campania, prodotta con la campionatura dei sedimenti fluviali, potrà essere utilizzata come riferimento allo scopo di fissare le soglie di intervento di Legge cui bisogna attenersi per l inquinamento ambientale. Centro Specializzato Monitoraggio Frane (CSMF) Le attività si possono sintetizzare in tre blocchi: Studi a carattere areale. Sono stati rilevati i dati per la redazione di carte geotematiche connesse ai fenomeni franosi Monitoraggio dei fenomeni franosi e dei fattori innescanti individuati in eventi meteorologici estremi o comunque gravosi. Attraverso analisi di campo e l elaborazione di cartografie tematiche, è stata messa a punto una procedura di previsione della pericolosità da frana, con riferimento ai seguenti scenari: frane in atto e frane quiescenti, franosità potenziale. Modello previsionale E stato messo a punto un modello prototipo per lo studio dell interazione fra il sottosuolo e l atmosfera: il modello è in grado di prevedere il regime delle pressioni neutre nei pendii e valutare la sua influenza sulle condizioni di stabilità, in funzione della variazione dei fattori climatici. Il modello è utilizzabile come efficace strumento di supporto alle decisioni Tempistiche e risorse Il progetto Petit Osa ha cominciato le attività il primo ottobre 22 ed esse sono proseguite fino alla data del trenta settembre 26. Il progetto ha consuntivato un numero molto elevato di ore di attività realizzate da : personale strutturato intendendo con questo termine risorse di ricerca messe a disposizione direttamente dagli enti coinvolti nel progetto 4

11 personale esterno coinvolto tramite progetti e/o attività di consulenza oppure inseriti temporaneamente nelle unità di ricerca tramite contratti a progetto o contratti di ricerca. Nei diagrammi seguenti è riportato l andamento delle risorse impegnate per semestri di avanzamento per attività di ricerca industriale e sviluppo precompetitivo. Attività Ricerca Industriale ore/uomo ott-2 feb-3 giu-3 ott-3 feb-4 giu-4 ott-4 semestri feb-5 giu-5 ott-5 feb-6 giu-6 attiv. RI pers. strutturato attiv. RI pers. a contratto/cons Attivita Sviluppo Precompetitivo ore/uomo ott-2 feb-3 giu-3 ott-3 feb-4 giu-4 ott-4 semestri feb-5 giu-5 ott-5 feb-6 giu-6 attiv SP pers. strutturato attiv. SP person. a contratto/cons. Attività Petit-Osa ore/uomo ott-2 feb-3 giu-3 ott-3 feb-4 giu-4 ott-4 semestri feb-5 giu-5 ott-5 feb-6 giu-6 Attività peronale strutturato attività pers. a contratto/consul. totale attività 5

12 Dall analisi dell ultimo diagramma si vede che le attività in corso alla data di chiusura del progetto coinvolgevano in maniera consistente personale a contratto coinvolto dalle Università nella fase finale di ricerca per via di limiti e disponibilità di risorse finanziarie. Questa situazione è stata affrontata spostando verso la fase finale del progetto tutte le attività di misura, prove, verifica e tuning dei modelli. Il valore totale delle risorse coinvolte ammonta a 22 anni uomo dei quali 135 per attività di ricerca industriale e 85 per attività collegate allo sviluppo precompetitivo. In media per ogni semestre sono state coinvolte contemporaneamente nel progetto 2 ricercatori/tecnici qualificati. Associato al progetto è stato portato avanti un programma di alta formazione per la preparazione di 24 tecnici esperti nella gestione di tematiche ambientali. Il corso ha avuto una durata di ben 18 mesi erogando 9 moduli formativi dei quali 57 di specializzazione per un monte ore di moduli frontali pari a 2286 ore ed a moduli di tirocinio svolti in laboratorio presso le Università e gli enti di ricerca coinvolti in Petit Osa. Il corso è stato gestito presso la sede e con il diretto coinvolgimento della società ITForm del gruppo ITS di Napoli Struttura gestionale del progetto Il progetto è stato sottoscritto da sei partner indipendenti, ognuno con una quota del progetto collegata ad attività descritte all interno del capitolato tecnico. I partner sono rappresentati dai loro rappresentanti legali responsabili, insieme al responsabile del progetto, Ing. Giuseppe Argento, espresso da Italtel, degli stati di avanzamento tecnici/economici redatti con cadenza semestrale. Ogni struttura ha definito un responsabile interno del progetto per il coordinamento delle attività delle proprie risorse dedicate ad obiettivi realizzativi diversi e coinvolte nel progetto in gruppi di lavoro condivisi con gli altri partner. Di seguito la lista dei responsabili interni: - Italtel : Ing. Giuseppe Argento - Università Federico II : Prof. Concettina Nunziata - Università del Sannio : Prof. Armando Simonelli - INGV-OV : Dott. Flora Giudicepietro - CINI : Ing. Francesco Delfino(dal sesto sem. Prof. Giorgio Ventre) - ENEA : Dott. Giovanni Grandoni. Compito di questa struttura era l identificazione delle attività ed il coordinamento tecnico economico all interno del singolo ente. Il progetto è articolato su 12 Obiettivi realizzativi divisi in attività di Ricerca Industriale ed attività di Sviluppo Precompetitivo. Sono stati definiti i responsabili degli Obiettivi realizzativi con il compito di coordinamento delle attività di tutte le strutture coinvolte e di redazione, in collaborazione con il responsabile del progetto, degli avanzamenti tecnici semestrali. 6

13 Di seguito la lista dei responsabili e degli enti coinvolti per ogni Obiettivo Realizzativo OR2: SISTEMA ICT Responsabile: Ing. Giuseppe Argento Enti coinvolti: ITALTEL S.P.A.: Università degli Studi Federico II di Napoli Dipartimento di Informatica e Sistemistica: C.I.N.I: Ing. Loreto Fiorella Ing. Simon Pietro Romano Ing. Francesco Delfino ( dal sesto semestre Prof. Giorgio Ventre) OR4: Telemetry Seismological Monitoring System (TSMS) Responsabile: Prof. Flora Giudicepietro Enti coinvolti: INGV-OV : Prof. Flora Giudicepietro OR5: Monitoraggio suolo e costruito in aree soggette a movimenti lenti (SRD/SMC) Responsabile del SRD/SMC: Prof. Giulio Zuccaro Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli: Dipartimento di Scienza delle Costruzioni INGV-OV: Prof. Giulio Zuccaro Dott. Folco Pingue OR6: Centro Specializzato Vegetazione e Incendi (CSVI) Responsabile del CSVIESPONSABILE DEL CSVI: Prof. Stefano Mazzoleni Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli Dip. di Arboricoltura, Botanica e Patologia Vegetale: Prof. Stefano Mazzoleni ITALTEL S.P.A.: Ing. Giuseppe Argento OR7: Centro Specializzato Monitoraggio Aria (CSMA) Responsabile del CSMA: Prof. Fabio Murena Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli: Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale: Prof. Simonetta Giordano Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (dal 26 unificato con il Dip. di Scienze della Terra): Prof. Adriano Mazzarella Dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio: Prof. Massimo Fagnano Dipartimento di Ingegneria Chimica: Prof. Fabio Murena Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e dell Ambiente: Prof. Paola Adamo ENEA : Dott. Giovanni Grandoni 7

14 OR8: Centro Specializzato Monitoraggio Geochimico dei Vulcani (CSMGV) Responsabile del CSMGV: Prof. Benedetto De Vivo Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (dal 26 unificato con il Dip. di Scienze della Terra): INGV-OV: Prof. Benedetto De Vivo Dott. Rosario Avino OR9: Centro Specializzato di Monitoraggio di Zonazione Sismica (CSMZS) Responsabile del CSMZS: Prof. Concettina Nunziata Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (dal 26 unificato con il Dip. di Scienze della Terra): Prof. Concettina Nunziata OR1: Centro Specializzato Monitoraggio Suoli e Acque (CSMSA) Responsabile del CSMSA: Prof. Francesco Aliberti Enti coinvolti: Università degli Studi Federico II di Napoli: Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (dal 26 unificato con il Dip. di Scienze della Terra): Prof. Benedetto De Vivo Dipartimento di Scienze del Suolo, della pianta e dell ambiente: Prof. Paola Adamo Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed ambientale: Prof. Massimo Greco Dipartimento di Scienze Biologiche, sex. di Zoologia : Prof. Gaetano Ciarcia Dipartimento di Chimica: Prof. Luciano Ferrara Dipartimento di Scienze Biologiche, sez di Fisiologia Igiene : Prof. Francesco Aliberti OR11: Centro Specializzato Monitoraggio Frane (CSMF) Responsabile: Prof. Ing. Gianfranco Urciuoli Enti coinvolti: Università di Napoli Federico II Dipartimento Ingegneria Geotecnica, sez. Geotecnica: Prof. Ing. Gianfranco Urciuoli Dipartimento Ingegneria Geotecnica, sez. Geologia Applicata: Prof. Roberto de Riso Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Ambientale: Prof. Armando Carravetta Dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio: Prof. Nunzio Romano Dipartimento di Arboricoltura, Botanica e Patologia Vegetale: Prof. Stefano Mazzoleni Dipartimento di Scienza della Terra: Prof. Silvio Di Nocera Università del Sannio Dipartimento Ingegneria: Prof. Armando Simonelli Dipartimento di Studi Geologici ed Ambientali: Prof. Tullio S. Pescatore 8

15 SISTEMA INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY Referente: S.P. Romano 1 T. Castaldi 1, L. Miniero 1, G. Argento 2, L. Fiorella 2, F. Fici 2 Nell ambito del progetto PETIT-OSA, i partner cosiddetti tecnologici (Italtel/ITS, consorzio CINI di Napoli e Dipartimento di Informatica e Sistemistica della Federico II ) si sono occupati della progettazione e realizzazione di un architettura avanzata di comunicazione e di condivisione delle informazioni, al servizio delle altre unità di ricerca coinvolte nel progetto, nonché delle numerose comunità di utenti interessati alla fruizione dei dati provenienti dalle varie sorgenti informative. È stato dunque sviluppato un prototipo che implementa il modello funzionale basato su un architettura che, stratificando i livelli di adattamento delle informazioni fornite dal Campo, renda il sistema indipendente dalle sue periferie (sorgenti di informazione, tipo di terminazione, reti ecc.), in modo da consentire il più alto grado di integrazione possibile. La Italtel, leader storico nel settore delle Telecomunicazioni, attraverso la sinergia tra Enti di Ricerca Pubblica ed Enti di Ricerca Privata, ha operato da catalizzatore delle iniziative già in atto sull argomento, utilizzando il suo know how di system integrator e le sue soluzioni di rete, nonché le metodologie consolidate di Ricerca e Sviluppo, per trasformare, in sinergia con i partner accademici, questa idea in un modello concreto. Le soluzioni di rete e gli elementi progettati, sviluppati, e validati nel contesto del progetto sono caratterizzabili come elementi autoconsistenti, quindi utilizzabili per le loro singole specificità e funzioni anche estrapolati dal progetto PETIT-OSA; le funzionalità realizzate sono state integrate in un test plant distribuito tra le sedi di Napoli (DIS e CINI), Carini (Italtel) e Santa Maria Capua Vetere (ITS per conto di Italtel). La struttura del sistema nel suo complesso, comprensiva delle principali funzioni implementate, è rappresentata Figura 1. Centro servizi - decomposizione funzionale nella figura seguente (fig. 1). 1 Dipartimento di Informatica e Sistemistica Univ. di Napoli Federico II 2 Italtel S.p.A.

16 Sistema Information and Communication Technology I dati relativi all ambiente, provenienti dai Centri Specializzati (Monitoraggio Aria, Vegetazione ed Incendi, Frane, Zonazione Sismica) vengono convogliati ad un centro servizi che genera le informazioni necessarie ai vari profili utente connessi alla rete. I centri specializzati costituiscono tutte quelle iniziative preesistenti, in corso di realizzazione o realizzate in seno alle attività del progetto, che generano informazioni specialistiche per determinati settori. Il centro servizi, che rappresenta il fulcro dell intera architettura realizzata, cura gli aspetti di gestione e manutenzione del sistema nel suo complesso. L architettura funzionale del sistema è basata sulla piattaforma integrata per la gestione dei dati dei centri di monitoraggio, su un sistema di gestione della comunicazione articolata su un core layer e su un service layer; quest ultimo è articolato su application server per la fruizione di servizi agli utenti del sistema integrato, sviluppati dai partner tecnologici del progetto. Di seguito la descrizione degli elementi funzionali. Communication Service System (CSS) Il Communication Service System (CSS) fornisce i servizi di comunicazione di interesse (voce, dati, servizi di tipo integrato) ed è stato sviluppato a partire dalle funzioni messe a disposizione dal sistema imss (Italtel MultiService System) della Italtel. Vista la tipologia di rete integrata, particolare risalto è stato dato alle problematiche della Qualità di Servizio (QoS). Traffico di tipo diverso, infatti, necessita di politiche di servizio differenziate. In tale scenario risultano di interesse sia la QoS percepita dall utente finale (la cosiddetta qualità del servizio end-to-end ), sia la QoS garantita nei nodi intermedi di rete. Il sistema realizzato effettua dunque attività di monitoraggio della qualità del servizio e di configurazione dei dispositivi di rete sfruttando le più moderne tecnologie attualmente disponibili in ambito di ricerca (architetture di tipo Integrated Services IntServ, Differentiated Services Diffserv, Multi Protocol Label Switching MPLS). La realizzazione dell infrastruttura di rete è stata resa possibile da tutta una serie di attività di ricerca portate avanti dai partner accademici. In particolare, la valutazione del livello di possibile integrazione delle tecnologie per la QoS nel progetto è stata effettuata attraverso l utilizzo di testbed sperimentali basati su sistemi operativi orientati alle problematiche di rete (es. FreeBSD, Linux), nonché di testbed realizzati attraverso l utilizzo di hardware dedicato o commerciale. Tale analisi ha consentito di individuare le aree critiche del progetto dove l impiego delle sopramenzionate tecnologie ha consentito di migliorare sensibilmente le prestazioni del sistema. A supporto della precedente attività, è stata svolta una fase preliminare di progettazione, implementazione e test del componente di monitoraggio della QoS, la cui presenza risulta indispensabile in un ambiente che deve essere capace di riconfigurarsi dinamicamente, in risposta a variazioni dei parametri che caratterizzano la comunicazione. Il CSS è anche il componente che si occupa di facilitare l interazione del sistema con i fruitori delle informazioni che esso mette a disposizione. Un importante attività ha dunque riguardato l Individuazione dei terminali e delle modalità di comunicazione attraverso cui gli utenti ricevono le informazioni (Personal Computer, Telefono, Fax, SMS, PDA, terminali mobili evoluti, Set Top Box, Televideo, quadri sinottici, display giganti, cartellonistica elettronica, dispositivi acustici di allarme). Con riferimento alle problematiche relative alla localizzazione, il sistema riceve le informazioni spaziali mediante terminali GPS e/o sistemi di localizzazione in tecnologia GSM o GPRS. Il Communication Service System si occupa di gestire, da un lato, l interfaccia verso le varie sorgenti di informazione, dall altro, l interazione con i numerosi dispositivi di allarme presenti sul territorio monitorato. Nel primo caso, si sono dovute affrontare le problematiche relative alla ricezione di dati provenienti da fonti eterogenee, quali sonde e sottosistemi di rilevamento terrestre, satelliti e sottosistemi di rilevamento satellitare, centri di sondaggio demoscopici, centri specializzati su tematiche ambientali, dispositivi di monitoraggio qualitativo (come ad esempio telecamere brandeggiabili). Nel secondo caso, si è concepita un interfaccia univoca, basata sull impiego del protocollo SNMP (Simple Network Management Protocol), che permette di 1

17 Sistema Information and Communication Technology trasferire l informazione di allarme o di gestione dell emergenza alla piattaforma di comunicazione per innescare i processi per l inoltro della messaggistica verso utenti predefiniti. Per utenti si intendono specifiche classi di fornitori e/o fruitori delle informazioni, classi alle quali sono associate informazioni quali i servizi di interesse, il tipo di interfaccia preferita, la qualità del servizio attesa, l eventuale degradazione controllata del livello di qualità ritenuta accettabile nella fruizione dei singoli servizi, le necessità gestionali. La progettazione e la realizzazione del componente CSS hanno richiesto notevoli sforzi e sono state rese possibili dall impiego di strumenti avanzati frutto delle ricerche condotte dai partner del progetto, soprattutto nel campo delle tecnologie multimediali, delle applicazioni peer-to-peer e delle applicazioni per la localizzazione geografica su terminali fissi e mobili. Una parte importante del lavoro di progettazione ha riguardato lo studio delle caratteristiche e delle prestazioni dello stato dell arte delle tecnologie di localizzazione geografica per l utilizzo in applicazioni in ambito ambientale, nonché l analisi approfondita delle caratteristiche e delle prestazioni dei più moderni sistemi di telecomunicazione mobile utilizzabili in ambito ambientale. Tale fase di studio ha portato alla individuazione degli scenari applicativi di interesse per il progetto, relativi all impiego di tecnologie peer-to-peer e di terminali mobili per il coordinamento della forza lavoro e la gestione delle risorse sul territorio, nelle fasi di rilevamento, analisi e monitoraggio ambientale. Una delle applicazioni individuate, relativa alla comunicazione ed al coordinamento in tempo reale, mediante videoconferenza, della forza lavoro disponibile sul territorio, è stata implementata nell ambito delle attività del progetto ed utilizzata come dimostratore delle potenzialità della piattaforma nel suo complesso. Tale applicazione, sviluppata dai componenti delle unità di ricerca del CINI e del DIS, sarà presentata in questo capitolo. Application Service System (ASS) Il componente Application Service System (ASS) mette a disposizione, su piattaforma commerciale, un modello di fornitura di servizi di interesse per il settore ambiente grazie alla realizzazione di un Service Creation Environment (SCE) e di un Service Execution Environment (SEE). Esso è stato sviluppato adottando i più avanzati criteri della progettazione a componenti e delle cosiddette Service Oriented Architectures (SOA) e si compone di alcune parti di supporto, sulle quali si appoggiano componenti specializzati. Le parti di supporto comprendono: un Data Base cosiddetto di backend, dotato di un DBMS (Data Base Management System) commerciale atto alla gestione di grosse moli di dati. Tale base di dati è stata impiegata per fornire il supporto per un adeguata strutturazione e gestione delle diverse tipologie di dati (profili di utenti, misure dei dati ambientali, dati dei centri specializzati, dati degli elementi costituenti il sistema, ecc.); un complesso insieme di strumenti per consentire un adeguato sistema di comunicazione sia tra i componenti stessi dell ASS che verso l esterno. I componenti specializzati sono, in effetti, i cosiddetti Application Server, ovvero sistemi che implementano le funzioni e le prestazioni che il sistema intende offrire ai suoi utenti. Come menzionato nella precedente sezione, lo sviluppo dell ASS ha previsto un impegno specifico per la analisi e la progettazione di servizi per il lavoro collaborativo (Collaborative Work Services, CWS) utilizzando tecnologie innovative ed uniformandosi agli standard di ultima generazione quali quelli proposti nell ambito dell architettura IMS (IP Multimedia Subsystem). Application and Service Management (ASM) L ASM si occupa di tutte le problematiche relative alla gestione dei servizi e degli applicativi, ivi comprese le attività di Fault Management, Monitoring, Performance management, Qualità del Servizio (QoS). 11

18 Sistema Information and Communication Technology In particolare, riguardo le problematiche di QoS, il componente acquisisce dati da diversi apparati di trasmissione e tipologie di rete, produce e pubblica report relativi a parametri quali il traffico sulla rete, il carico dei dispositivi, gli eventuali errori di trasmissione, la latenza associata all invio dei dati, la varianza dei ritardi (cosiddetto jitter di trasmissione), la presenza di pacchetti fuori sequenza oppure scartati, la disponibilità dei servizi, la raggiungibilità dei vari componenti della piattaforma integrata. Avendo adottato la rete Internet come tecnologia di interconnessione dei vari componenti del sistema, per le misure di qualità del servizio si è fatto uso delle più moderne tecniche di misura con protocollo IP, tra cui: capacità di classificazione, scarto, accodamento e riclassificazione dei pacchetti; prestazioni dei meccanismi di Qualità di servizio; costruzione di una rete che possa fornire una definita Qualità di Servizio end-to-end; configurazione ottimale delle apparecchiature in funzione della topologia; controllo ed accounting della QoS; interoperabilità fra apparecchiature di diversi fornitori. Service Management System (SMS) Il componente per a gestione dei servizi (Service Management System SMS) fornisce tutte le funzionalità necessarie per: consentire la configurazione dei servizi, in termini di distribuzione in rete dei vari componenti da attivare e controllo del loro funzionamento; controllare l accesso alle risorse, in termini sia di sicurezza (controllo degli accessi degli utenti basato sul concetto di ruolo ), sia di possibilità di personalizzazioni; consentire un efficiente gestione degli ambienti dei centri specializzati. Un esempio di prototipo: progetto e realizzazione del dimostratore Architettura e funzionalità del centro servizi Le figure seguenti (fig. 2-3) riportano l architettura funzionale e la mappa topologica del centro servizi e del dimostratore sviluppato presso i laboratori Italtel di Carini. Funzionalmente il sistema è articolato su un portale con le applicazioni web, su una funzione di authoring ed una di gestione manutenzione sviluppate su UDB, su applicazioni per il monitoraggio sviluppate su application server connessi al sistema ed infine su un sistema di gestione delle emergenze realizzato con un applicazione Service Creation Enviroment (SCE) sviluppato su application server ed un sistema Service Logic Execution Enviroment (SLEE) sviluppato su moduli telefonici della linea imss Italtel. 12

19 Sistema Information and Communication Technology OPERATION & MAINTENANCE Utenti / Cittadini Ricercatori Enti pubblici FAULT MANAGEMENT Allarmi Configurazione e Gestione Faults - Allarmi Accesso profilato via Web a dati ed applicazioni PRI Chiamate Telefonic he, Fax Allarmi Telefonia (imss) Piattaforma Servizi PETITOSA Gestione Servizi Telefonici Allarmi Definizione,costru zione e DB Utenze realizzazione dei Sms,mms Telefoniche servizi telefonici Dati grezzi e/o elaborati Centro Specializzato 1 Allarmi WEB SERVER NORMALIZZAZIONE DATI ACQUISIZIONE DATI Dati grezzi e/o elaborati Centro Specializzato 2 Invio dati alla procedura di Normalizzazione Accesso alle applicazioni UNIVERSAL DB ITALTEL Archiviazione dati normalizzati APPLICAZIONI TELEFONICHE. Accesso ai Dati normalizzati Accesso alle applicazioni APPLICAZIONI CORRELAZIONE DATI Dati grezzi e/o elaborati Centro Specializzato N Figura 2. Piattaforma PETIT-OSA CSMZS (Napoli) Interne Progetto PETIT-OSA Prototipo dimostratore Architettura Centri Specializzati DMZ Archivio sorgenti Utenti CSMZS Centro Specializzato Zonazione CSVI Centro Specializzato Vegetazione Ambiente di sviluppo PC Windows XP UDP/I Test Integrazione SUN FIRE V12 s.o. 5.8 Firewall Firewall Intrane HP Configuratore liste di chiamata PC Windows XP SNM OMS Rete IP WAN LAN i-mss BSH OPM PABX PORTALE Ambiente rilascio SUN FIRE V12 s.o. 5.8 L D A P/ S i- i- GUI SUN SF28R s.o. 5.8 SMS Figura 3. Descrizione topologica del sistema presso Italtel test lab 13

20 Sistema Information and Communication Technology i-udb Universal Database Architettura Data Base I_UDB è un sistema sviluppato in Italtel ed utilizzato in soluzioni di rete come Universal Data Base e nell evoluzione delle reti IMS come HSS. In termini di flessibilità e facilità di integrazione l utilizzo di questo sistema permette lo sviluppo di servizi multimedia e di rilasci per utenza residenziale e business. Nelle soluzioni Italtel i_udb sarà utilizzato per la gestione di profili di utenti ma grazie alla struttura del progetto è configurabile anche come Data Base centralizzato. Le principali funzioni realizzate sono: Data base per i profili di utenti Supporto per la fornitura di servizi a valore aggiunto insieme ad Application Server ( o Server Farm ) esterne Service Oriented Architecture (SOA) per la gestione dei dati di utente via web services Interfacce standard verso OSS (Operation and Maintenance functions). Affidabilità e disponibilità di servizio "Carrier Class" Elevata scalabilità della soluzione Disponibilità di architetture di rete per soddisfare requisiti per funzioni di disaster recovery" attraverso l allinemento dei dati tra due differenti sistemi Universal Data Base (i-udb) è composto dai seguenti sottosistemi: Funzioni Front-End fornite da USDH (Universal Subscriber Data Handler). Funzioni Back-End fornite da USDS (Universal Subscriber Data Server). Funzioni di configurazione fornite da PE (Provisioning Engine) Funzioni di gestione e monitoraggio fornite da UMS (Unified Management Suite). Sui nodi USDH sono allocati i seguenti elementi: Application Server Tomcat per gestire richieste HTTP. Un DBMS TimesTen per accessi al Data Base con elevate performance. Sui nodi USDS / UMS / PE sono allocati i seguenti componenti: un Oracle Database Server per la gestione di dati permanenti un Oracle Database Server for UMS un application server Tomcat per la gestione di richieste UMS HTTP (UMS GUI). Un application server Tomcat per la gestione di richieste PE HTTP. 14

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