CESI. A Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 1/75

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1 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 1/75 Cliente Ricerca di Sistema (secondo periodo) Oggetto Valutazione delle prestazioni dei sistemi di comunicazione PLT a larga banda DS2 e Ilevo Ordine L 17401C Note RETE 21/NOVARET/WP n 3 Nuove tecnologie per le reti di comunicazione su supporto costituito dalle reti di distribuzione /milestone 3.7/rapporto 1/1 La parziale riproduzione di questo documento è permessa solo con l'autorizzazione scritta del CESI. N. pagine 75 N. pagine fuori testo Data 30/06/2005 Elaborato BU-PeC QCE Roberto Furlani, Luciano Capetta Mod. RAPP v. 01 Verificato Approvato BU-RETE- Simioli BU-RETE - Ardito CESI Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta SpA Via R. Rubattino Milano - Italia Telefono Fax Capitale sociale Euro interamente versato Codice fiscale e numero iscrizione CCIAA Registro Imprese di Milano Sezione Ordinaria N. R.E.A P.I. IT

2 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 2/75 Indice 1 SOMMARIO INSTALLAZIONE DI TEST CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI COMUNICAZIONI PLT BASATO SUL CHIPSET DS2 IN PROVA STRUTTURA E COMPONENTI DELLA RETE PLT IN TEST Utilizzo dello spettro Livello di potenza del segnale Performance attese Massima distanza Ritardo di trasmissione Schema di modulazione e codifica Protocollo Qualità del servizio QoS Sicurezza Modalità di configurazione Configurazione degli apparati MISURA DELLE PRESTAZIONI DI UN SISTEMA PLT A LARGA BANDA BASATO SUL CHIPSET DS ASSETTO DELLA RETE CON SISTEMA DI TEST MASSIMO BITRATE IN CONNESSIONE PUNTO-PUNTO PROVE DI PRESTAZIONE CON RETE BT IN CONFIGURAZIONE STANDARD Prova sulla rete priva di carichi disturbanti Prove di prestazione sulla rete con carichi disturbanti Prove di prestazione sulla rete con variazione del traffico PROVE DI PRESTAZIONE CON RETE BT IN CONFIGURAZIONE ESTESA Misura del throughput Misura dei tempi di risposta Throuput massimo in connessione punto-punto Adattabilità alle caratteristiche della rete PROVE CON IL SISTEMA ILEVO ASSETTO DELLA RETE DI PROVA PROVE DI PRESTAZIONE CON RETE BT IN CONFIGURAZIONE STANDARD Misura del throughput Misura dei tempi di risposta PROVE DI PRESTAZIONE CON RETE BT IN CONFIGURAZIONE ESTESA Misura del throughput Misura dei tempi di risposta VERIFICA DI COMPORTAMENTO A LIVELLO DI RETE PLC IN PRESENZA DI CARICHI Adattabilità alle caratteristiche della rete TOOL SOFTWARE DI MISURA ED ELABORAZIONE PROGRAMMA DI INTERROGAZIONE DI UNA RETE PLC PROGRAMMI DI PRESENTAZIONE DEI DATI SALVATI MEDIANTE IL PROGRAMMA DI INTERROGAZIONE DI UNA RETE PLC SOLAR WIND - WAN KILLER IPERF Copyright 2005 by CESI. All rights reserved - Activity code 7210Z

3 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 3/75 7 APPENDICE 1 CARATTERIZZAZIONE DEI CARICHI CARATTERISTICA DEL RUMORE IN FREQUENZA Stufetta elettrica Dimmer Lampada a basso consumo Asciugacapelli CARATTERISTICA DEL RUMORE NEL TEMPO Stufetta elettrica Dimmer Lampada basso consumo Asciugacapelli APPENDICE 2 MISURA DEI SEGNALI LUNGO LA RETE Copyright 2005 by CESI. All rights reserved - Activity code 7210Z

4 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 4/75 STORIA DELLE REVISIONI Numero Data Protocollo Lista delle modifiche e/o dei paragrafi modificati revisione Rev. 0 30/06/2005 Prima stesura 1 SOMMARIO Il presente rapporto raccoglie ed analizza i risultati delle prove effettuate su due sistemi di mercato per la realizzazione di sistemi di comunicazione power line ad alte prestazioni. Entrambi i sistemi sono basati sulla tecnologia sviluppata da DS2, tuttavia mentre il primo può essere considerato un prototipo, il secondo, sviluppato dalla ditta Ilevo, ora Schneider, è un prodotto completamente ingegnerizzato. Le prove sono state eseguite costruendo una rete di comunicazione in scala quasi reale ottenuta utilizzando il laboratorio PLC, realizzato nella prima fase della RdS e costrituito da una rete BT della lunghezza di circa 200 metri, con diramazioni multiple. La rete di comunicazione vera e propria è poi stata realizzata interconnendo tre potenziali utenti, rappresentati da altrettanti PC, ad un PC master di rete. La rete così costruita è stata sollecitata in vario modo. In particolare generando traffico fino a saturare la banda di comunicazione disponibile, al fine di verificare le massime prestazioni ottenibili, nelle condizioni di prova realizzate. Le prestazioni misurate sono state quelle del massimo flusso dati ottenibile, del tempo di risposta o di latenza verso un utente definito, del numero di pacchetti persi. I dati così ottenuti sono inoltre confrontati con le caratteristiche del canale di trasmissione che è utilizzato di volta in volta rappresentato attravrso la sua caratteristica di risposta in frequenza e dal rapporto segnale/rumore rilevato sui ricevitori. Le configurazioni di rete BT utilizzate sono state due, essendo quella più estesa circa doppia della prima. Sono stati variati anche i carichi connessi sulla rete. In particolare si sono scelti tipi di carichi sufficientemente rappresentativi di una utenza domestica. Per verificare le prestazioni si è fatto uso sia di tool di mercato che di strumenti software sviluppati ad hoc che consentissero una visibilità più a ridosso possibile del flusso dati sulla connessione power line.

5 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 5/75 2 INSTALLAZIONE DI TEST La test facility utilizzata per le prove di sistema di apparati PLT powerline transmission a larga banda è costituita dalla rete MT/BT sviluppata durante la prima fase della RdS, denominata nel seguito laboratorio PLT e descritta nel rapporto CESI A3/ Progetto dell impianto che realizza l ambiente per la verifica e dimostrazione della tecnologia PLT su reti BT e MT. In Figura 1 si riporta lo schema del laboratorio con la configurazione del sistema di prova. HG1 CPE1 Sitre 3 ROV CPE4 CPE3 Sitre 4 C1 HE1 PCS 7 Rete aziendale C2 CPE old Diastel Master PLT Carico Repeater PLT Modem PLT Quadro MT Cabina MT/BT Cassetta stradale utente Figura 1 Setup di test dei sistemi PLT In Figura 2 sono riportate le lunghezze delle singole tratte in cavo che costituiscono la rete BT e le donominazioni delle cassette di terminazione a cui sono stati collegati gli apparati ed i carichi. La corrispondenza tra denominazioni e componenti è la seguente:

6 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 6/75 C1 e C2 sono due cabine di trasformazione MT/BT. CS2, CS3 e CS4 sono cassette stradali utilizzate per diramare la rete di distribuzione BT CC1, CC3 e CC4 sono contenitori utilizzati per ospitare i componenti del sistema di comunicazione in test. U3A, U4A, U4B, U4C sono pannelli di prese, connesse alle tre fasi della rete BT, utilizzate per connettere i modem PLt ed i carichi. Le prove sono state effettuate unicamente sulla rete che fa capo alla cabina C1, in due configurazioni: configurazione standard, come riportato in Figura 2 configurazione estesa, come riportato in Figura 3. Figura 2 Lunghezze delle tratte della rete BT e denominazione dei punti di connessione La configurazione estesa viene ottenuta agendo sulla configurazione della cassetta CS2.

7 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 7/75 Figura 3 Configurazione estesa della rete di prova Per quanto riguarda la localizzazione dei componenti della rete di comunicazione PLT vale la seguente associazione: il master della comunicazione HE è posizionato nel pannello CC1, presso la cabina C1. il repeater HG è posizionato nel pannello CC4, posto presso il punto di diramazione costituito dalla cassetta CS4. I PC ed i relativi CPE sono distribuiti secondo il seguente schema: Il PC master, denominato PCS7, è posizionato presso la cabina C1 in connessione con l unità master di rete HE Il PC Diastel è posizionato nel pannello CC3 presso la cassetta intermedia CS3 Il PC Sitre 3 è connesso al pannello U4B Il PC Sitre 4 è connesso al pannello U4A Il PC ROV è connesso al pannello U4C La dislocazione fisica dei punti di connessione alla rete e quindi dei componenti il sistema in prova è distribuita su più piani come riportato in Figura 4

8 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 8/75 Figura 4 Dislocazione fisica dei punti di connessione alla rete I carichi sono stati scelti in modo da essere sufficientemente rappresentativi delle diverse tipologie di utenze domestiche, senza avere la pretesa di caricare la rete ma semplicemente per apprezzare il cambiamento del comportamento del sistema di comunicazione in assenza ed in presenza di carichi disturbanti. I carichi sono costituiti da : stufette elettriche dotate di programmatore del tempo di accensione, lampade ad incandescenza dimmer che controllano lampade lampade a basso consumo asciugacapelli i PC stessi utilizzati per il sistema di test. I carichi sono distribuiti sulle tre fasi, nei diversi punti terminali della rete, sui pannelli prese U4A, U4B e U4C.

9 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 9/75 3 CARATTERISTICHE DEL SISTEMA DI COMUNICAZIONI PLT BASATO SUL CHIPSET DS2 IN PROVA Nei paragrafi che seguono si riassumono gli aspetti più significativi del primo sistema sottoposto a test. Si tratta di un prodotto di mercato ad alte prestazioni, di prima generazione, utilizzato in field trial da alcune utilities elettriche. La stessa ditta ha attualmente in corso di approntamento prodotti basati su un nuovo chipset con performance più elevate. Le informazioni riportate nel seguito sono un estratto delle informazioni tecniche dettagliate riportate sui manuali del prodotto a cui si rimanda per completezza. Il richiamo è fatto per meglio inquadrare i test a cui gli apparati sono stati sottoposti. 3.1 Struttura e componenti della rete PLT in test Il sistema di comunicazione powerline a larga banda in prova è costituito dai seguenti elementi: Master della rete di comunicazione PLT (HE1) posto in cabina C1 ed a cui è connesso, sulla porta ethernet il PC denominato PCS7. Repeater PLT (HG1) posto in un punto intermedio della rete Dispositivi modem utente PLT (CPE), distribuiti lungo la rete, a cui sono collegati, tramite interfaccia ethernet, i PC denominati Diastel, Rov, Sitre 3 e Sitre 4. Il master HE è il dispositivo che controlla tutta la rete di comunicazione PLT, connettendosi ai nodi di rete, costituiti dai CPE direttamente connessi e dai ripetitori HG, fino ad un massimo di 254 elementi. L HE svolge poi il ruolo di router/switch verso il backbone di comunicazione. La connessione al backbone è realizzata attraverso una interfaccia 10/100 Ethernet. Il ripetitore HG è utilizzato per rigenerare il segnale in modo da estendere la copertura di rete. In questo ruolo si connette su un Link ad HE (L1 nel nostro caso) e su un Link diverso (L2 nel nostro caso) ai CPE che sono a lui connessi. HG ingloba due schede, una scheda CPE, con cui si connette all HE, ed un scheda HE con cui si connette ai CPE che fanno parte della sua sottorete. In questo modo ogni HG può controllare un massimo di 254 nodi, estendendo il numero totale di nodi della rete PLT. I CPE sono i dispositivi modem utente a cui è connesso il PC utente finale Utilizzo dello spettro La comunicazione PLT avviene utilizzando la banda di frequenze tra 2 e 38 MHz, suddivisa in 3 Link, come riportato in Figura 5. Il Link 4 può essere considerato un uso diverso del Link 1 per casi particolari. Nella configurazione utilizzata per la prima serie di prove si è deciso di non connettere il sistema PLT al backbone di comunicazione ma di effettuare i test in rete di comunicazioni isolata, esclusivamente PLT. Il PC PCS7, connesso ad HE1, svolge quindi il ruolo di master/concentratore dei processi applicativi di test e dialoga, attraverso la rete PLT con i PC distribuiti lungo la rete. Lo stesso PC è poi dotato di una seconda interfaccia di rete, connessa alla rete aziendale, che ne consente l accesso da remoto.

10 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 10/75 Figura 5 Allocazione delle bande di frequenza : I link utilizzati nel setup di prova sono : Link 1 per la connessione di HE1 con HG1, con CPE 1 e CPE 2 Link 2 è utilizzato da HG1 per connettere CPE 3 e CPE 4 Link 3 e Link 4 non sono utilizzati. Ogni Link è suddiviso a sua volta in due sottobande, delle quali la sottobanda denominata Downstream è utilizzata per la comunicazione da HE e HG verso i CPE mentre la sottobanda denominata Upstream è utilizzata per il flusso dati generato dai CPE verso HE e verso HG. Il dispositivo utilizzato per accoppiare il segnale in alta frequenza alla rete elettrica è di tipo capacitivo Livello di potenza del segnale In Figura 6 sono riportati i dati relativi ai livelli di potenza del segnale trasmesso e ricevuto dai modem PLT. Figura 6 Livelli di potenza del segnale

11 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 11/ Performance attese La performance effettiva che si misurerà sulla rete dipende da diversi fattori. A partire dal limite teorico del chipset adottato occorre considerare l effetto della attenuazione del segnale lungo la linea, l effetto dei disturbi, l effetto della presenza di diramazioni sulla rete di distribuzione. La prestazione massima del chipset, a livello fisico, è di 45 Mbps totali, suddivisi in 27 Mbps in Downstream e 18 Mbps in Upstream. L efficienza massima di uso dello spettro è dichiarata pari a 8 bit/secondo/herz. Ovviamente in condizioni reali questa non viene garantita su tutto lo spettro ma, come detto in precedenza, la performance effettiva dipende dal rapporto SNR. Va inoltre considerato l overhead del protocollo che ad esempio nel caso di uso del servizio di FTP porta i valori ottimali di data throughput a circa 20 Mbps in Downstream 12 Mbps in upstream Risultati di test in impianti reali riportano valori di performance aggregata pari a 12 Mbps, usando FTP Massima distanza La massima distanza copribile, alla potenza di segnale massima ed in condizioni di rete normali è di circa 200 metri con un data throughput accettabile. L effettiva copertura dipende, caso per caso, dalla impedenza della rete, dal numero di diramazioni e dal livello di rumore presente. Il meccanismo di ripetizione è utilizzato per estendere il grado di copertura della rete. La ripetizione utilizzerà per il collegamento HG-CPE un link diverso da quello usato nel collegamento HE-HG, consentendo quindi un funzionamento in parallelo dei due tronchi di comunicazione con minimizzazione dei ritardi di trasmissione. Nel costruire una catena di ripetitori è possibile riutilizzare un link a patto che l attenuazione del segnale generato sullo stesso link da altro ripetitore sia superiore a 35 db. Il limite di 35 db di attenuazione si applica anche al caso di uso di più HE operanti sullo stesso link in punti prossimi (ad esempio sulle diverse dorsali in uscita da una cabina MT/BT) Ritardo di trasmissione Il ritardo di trasmissione può essere particolarmente critico per alcuni servizi, come ad esempio quello voce. Il ritardo medio dichiarato è di 3 ms, tuttavia si osserva che questo parametro è fortemente influenzato dal traffico e dal numero di utenti serviti. Per questo motivo un parametro del QoS definisce un massimo ritardo per i servizi critici (tipicamente 125 ms per la voce in upstream e 50 ms in downstream) Schema di modulazione e codifica La tecnica di modulazione adottata è quella multicarrier OFDM, tecnica verso cui si stanno orientando praticamente tutti i costruttori di modem a larga banda, anche per supporti fisici completamente diversi (comunicazione radio come il Wi-Fi, modem su filo, etc). Nel caso specifico sono impiegate 1280 portanti (512 per il sottocanale upstream e 768 per quello downstream). L informazione da trasmettere viene distribuita su tutte le portanti, caricando un numero di bit variabile su ciascuna portante in funzione della qualità del canale di appartenenza di ogni specifica portante.

12 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 12/75 La particolarità di questa tecnica è quindi quella di consentire di adattarsi alla qualità del canale, trasmettendo quantità di informazioni diverse carrier per carrier, in funzione del rapporto segnale rumore (SNR) e del numero di pacchetti persi rilevati dal sistema stesso in modo dinamico in tempo reale. Anche il BER atteso è un parametro configurabile che consente di adattare la quantità di informazioni trasmesse alla qualità attesa per specifici servizi. Il BER può essere configurato per valori che vanno da 10-3 a 10-9 con un valore di default di Protocollo Il sistema PLT sottoposto a test realizza il livello 1 (PHY) ed il livello 2 (DLL e MAC) dello stack di comunicazione. L architettura è di tipo master-slave, con controllo dell accesso al canale separato per Upstream e Downstream. Differenti tipi di traffico possono avere priorità diverse ed è possibile assegnare ad un utente una banda garantita, nel rispetto del limite dettato dalla capacità complessiva di trasmissione del canale Qualità del servizio QoS Il meccanismo di controllo del QoS garantisce, utente per utente : banda garantita latenza massima bit error rate disponibilità del canale il controllo centralizzato è reso possibile attraverso il protocollo SNMP, attraverso il quale è possibile configurare i parametri del MIB concentrato nell HE Sicurezza La sicurezza è affidata a 5 differenti metodi: Autenticazione dell utente Ogni CPE che vuole accedere alla rete deve essere riconosciuto ed identificato dall HE. L autenticazione è crittografata. Modulazione variabile in tempo reale per ogni utente La modulazione upstream è comunicata, crittigrafata, sul canale downstream Il chipset impiegato supporta la crittografia a livello data link E possibile separare gli utenti tra loro con l impiego di 802.1q VLAN E possibile realizzare VPN crittografate Modalità di configurazione E possibile configurare con diverse modalità: SNMP Telnet Console seriale File di configurazione La configurazione avviene esclusivamente sulla scheda HE, essendo i CPE programmati per la ricerca automatica del link.

13 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 13/ Parametri configurabili Il Management Information Base (MIB) raggruppa in una unica struttura sia i parametri relativi alla gestione della rete, sia quelli configurabili che i parametri utilizzati per il monitoraggio del sistema Configurazione degli apparati Configurazione HE-HG-CPE Parametro HE HG Agent HW DSS 5100 Based PLC Front End afej 3.1 DSS 5100 Based PLC Front End afej 3.1 Firmware Ihass Ihass Driver Link 1 2 TXG 5 5 Bridging Yes Yes STP Yes No STARTDHCPCLIENT Yes Yes STARTDHCPSERVER - No IPADDRESS NETMASK GW VLAN No No OVLAN No Yes MNGMTVLAN DFLTVLAN NTP Yes - DHCPEXTENSION No -

14 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 14/75 4 MISURA DELLE PRESTAZIONI DI UN SISTEMA PLT A LARGA BANDA BASATO SUL CHIPSET DS2 Per le prove di prestazione si è utilizzato un sistema di comunicazione PLT a larga banda basato sul chipset sviluppato dalla DS2. Il sistema può essere considerato una versione prototipica ed utilizza una componentistica di prima generazione per la realizzazione di modem PLT ad alte prestazioni. Va tuttavia osservato che la componentistica sviluppata da DS2 è comunque da considerare come quella di riferimento, infatti, dopo i primi sviluppi promossi da altri costruttori, è questa la tecnologia che sta incontrando il maggior favore ed è utilizzata in numerosi field trial in diversi paesi. 4.1 Assetto della rete con sistema di test Con riferimento alla Figura 2,la configurazione della rete di comunicazione che è stata utilizzata durante i test è così composta: una unità master della rete di comunicazione, denominata HE, posta nel contenitore CC1, in prossimità della cabina C1. A questa unità è connesso il PC, denominato PCS7, che funge da master di tutta la comunicazione. Un ripetitore, denominato HG, posto in posizione intermedia lungo la rete di distribuzione BT nel contenitore CS4 Lungo la rete sono distribuiti 4 PC, collegati alla rete PLC con modem CPE secondo il seguente schema: Il PC Diastel, posto in CC3 il cui CPE è connesso su link 1 direttamente ad HE Il PC Sitre 3, posto all estremo della rete BT in U4B, il cui CPE è connesso direttamente ad HE su link 1. Il PC Sitre 4, posto all estremo della rete BT in U4A, il cui CPE pè connesso su link 2 ad HG Il PC Rov, anch esso posto ad un estremo della rete BT, ma sul ramo che si spinge fino al terzo piano dell edificio, il cui CPE è connesso sul link 2 all HG. I dati di configurazione della rete sono riassunti in Tabella 1. MAC CPE FASE LUOGO COLLEGAMENTO PC SO IP HE T-N CC1 linux E78 HG R-N CS4 HE linux F CPE1 T-N U4B HE Sitre3 wxp C212619D CPE old R-N CC3 HE Diastel wnt F10138B CPE3 R-N U4A HG Sitre4 wxp F CPE4 R-N U4C HG Rov wnt CC1 pcs7_cesi wnt Tabella 1 Dati di configurazione della rete PLC DS2 4.2 Massimo bitrate in connessione punto-punto Una prima serie di dati sulla prestazione del sistema in prova è stata ottenuta utilizzando un programma denominato Iperf che generara flussi di dati e misura il bit rate. La prova è stata effettuata con la rete senza carichi collegati. Configurazione di Iperf: Il collegamento avviene tra il PC collegato all HE e un pc collegato a un CPE La ricezione avviene sulla porta 5001 mentre la trasmissione avviene su una porta disponibile al momento. Trasferimento dati tramite protocollo TCP Intervallo di trasmissione di 10 secondi

15 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 15/75 TCP Windows size: 8 Kb Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 11: Download Upload Download Upload Download Upload Download Upload Generazione di traffico: Circuit Bandwidth: Kbps % Circuit Bandwidth: 5% Packet size:1000 byte Port: 7 echo UDP Generazione di un traffico di 2226 Kbyte/s verso il cpe (CPE collegato all HE quindi il traffico carica solo l HE) Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 13: Download Upload Download Upload Download Upload Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso il cpe (CPE collegato all HG quindi il traffico carica sia l HE che l HG) Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 13: Download Upload Download Upload Download Upload Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso i cpe e (un CPE collegato all HE e uno all HG) Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 13: Download Upload Download Upload

16 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 16/75 Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso i cpe e (entrambi i CPE collegati all HG) Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 13: Download Upload Download Upload Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso i cpe e (entrambi i CPE collegati all HE) Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 14: Download Upload Download Upload Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso i cpe , e Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 14: Download Upload Generazione di un traffico di circa 2226 Kbyte/s verso i cpe , e Data Link (Pc del cpe) Direzione Transfer (Mbyte) Bandwidth (Mbits/s) 18-mar 14: Download Upload Generazione di un traffico di 2226 Kbyte/s verso ogni cpe 4.3 Prove di prestazione con rete BT in configurazione standard Sono state effettuate serie di prove con la rete BT nella configurazione riportata in Figura 2 considerata la configurazione standard di prova. Le prove eseguite sono : Prove per la ricerca della massima prestazione in termini di throughput, sia in assenza che in presenza di carichi disturbanti. Prove per la misura dei tempi di latenza. Prove di prestazione al variare dei carichi disturbanti. Per le misure dei parametri di prestazione durante le prove sono stati utilizzati tools software specifici per la gestione e la verifica delle prestazioni di reti, sia commerciali che sviluppati ad hoc la cui descrizione è riportata nel Paragrafo 6

17 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 17/ Prova sulla rete priva di carichi disturbanti La prova è stata eseguita in assenza di carichi disturbanti e mira a valutare il comportamento della rete sollecitandola con un flusso dati rilevante, diretto verso gli utilizzatori Misura del throughput Modalità di prova : Generazione traffico UDP con Solar Winds/WAN Killer da Pcs7_cesi verso tutti i Pc client Circuit Bandwidth: Kbps % Circuit Bandwidth: 5%, pari a circa 2250 Kbps verso ogni PC connesso in rete Packet size:1000 byte Port: 7 echo UDP Rilevazione misure attraversosolar Winds / Bandwidth Monitor e Network performance monitor attivi automaticamente quando attivi per quelli configurati Complessivamente il traffico generato da Pcs7 corrisponde a circa 9 Mbps, nella prima parte della prova, dove non è impostato il QoS e quindi il traffico viene equamente ripartito tra i PC connessi alla rete. Nella seconda parte il traffico verso Sitre 3 è stato portato a 4200 kbps configurando il quality of service (QoS) verso questo PC. Nelle figure che seguono sono riportati gli andamenti di traffico così come ricevuti dai PC connessi sulla rete. Come si rileva dai grafici il sistema è in grado di sostenere il flusso dati imposto, pur evidenziando alcuni istanti di interruzione della comunicazione. Sicuramente migliore è il comportamento in presenza di QoS, come si evidenzia in Figura 7, nellas econda parte della prova. sitre3- rete normale Received Transmitted Mbps 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, mar 23-mar 25-mar 27-mar 29-mar data Figura 7 Flusso dati ricevuto da Sitre 3

18 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 18/75 sitre4- rete normale Received Transmitted 3 2,5 2 Mbps 1,5 1 0, mar 23-mar 25-mar 27-mar 29-mar data Figura 8 Flusso dati ricevuto da Sitre 4 rov- rete normale Received Transmitted 3 2,5 2 Mbps 1,5 1 0, mar 23-mar 25-mar 27-mar 29-mar data Figura 9 Flusso dati ricevuto da Rov

19 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 19/75 diastel- rete normale Received Transmitted 2,5 2 Mbps 1,5 1 0, mar 23-mar 25-mar 27-mar 29-mar data Figura 10 Flusso dati ricevuto da Diastel Misura dei tempi di risposta I grafici che seguono, raccolti durante la stessa serie di prove per la misura del throughput, riportano l andamento del tempo di latenza, ovvero del tempo di risposta, misurato per i diversi PC connessi in rete. La misura del tempo di latenza offre un quadro più preciso del comportamento del sistema evidenziando le criticità. Come evidenziato dai grafici, nella prima parte della prova, in assenza di QoS, si osserva un comportamento abbastanza simile dei diversi PC, con tempi di risposta che mediamente si attestano sui 25 ms per i PC connessi direttamente ad HE (Sitre 3 e Diastel) e 50 ms per quelli connessi al repeater HG (Sitre 4 e Rov). Si osservano anche istanti in cui il tempo di risposta cresce considerevolmente e si evidenziano anche perdite di pacchetti. La seconda fase della prova è quella con QoS imposto su Sitre 3. Dal grafico di Figura 11 si evidenzia il netto miglioramento del comportamento di Sitre 3, che praticamente garantisce un tempo di risposta sempre contenuto sotto i 50 ms. D altro canto peggiora in modo significativo il comportamento degli altri PC connessi in rete. ms sitre3 Response Time % Packet Loss 21-mar 22-mar 23-mar 24-mar 25-mar 26-mar 27-mar 28-mar 29-mar data % Figura 11 Tempo di latenza di Sitre 3

20 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 20/75 ms sitre4 Response Time % Packet Loss 0 21-mar 22-mar 23-mar 24-mar 25-mar 26-mar 27-mar 28-mar 29-mar data % Figura 12 Tempo di latenza di Sitre 4 ms rov Response Time % Packet Loss mar 22-mar 23-mar 24-mar 25-mar 26-mar 27-mar 28-mar 29-mar data % Figura 13 Tempo di latenza di Rov ms Response Time diastel - rete normale % Packet Loss mar 22-mar 23-mar 24-mar 25-mar 26-mar 27-mar 28-mar 29-mar data Figura 14 Tempo di latenza di Diastel %

21 Rapporto PeC Prove e Componenti Approvato Pag. 21/ Adattabilità alle caratteristiche della rete Sui dati raccolti si sono effettuate ulteriori elaborazioni al fine di evidenziare, in corrispondenza del periodo di prova, quali fossero le caratteristiche del canale trasmissivo, in termini di risposta in frequenza e rapporto segnale/rumore e quale fosse il comportamento del modem, in termini di sfruttamento della banda disponibile. Le figure che seguono riportano l andamento nel tempo, focalizzato sul PC Sitre 3 e sulla giornata in cui è stato effettuato il cambio del QoS, dei parametri: CFR carrier frequency response, che rende conto della risposta in frequenza del canale, SNR signal to nose ratio che rende conto del rapporto tra segnale ricevuto dai CPE e livello del rumore presente, BPC bit per carrier che riporta come i modem hanno distribuito i bit del flusso dati sulle diverse portanti Andamento nel tempo del CFR (25-mar-2005) Figura 15 CFR 25/03/2005 Sitre3 Download Sitre3 Upload Andamento nel tempo del SNR Figura 16 SNR 25/03/2005 Sitre3 Download Sitre3 Upload