Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Scienza e Tecnica dell Informazione e della Comunicazione

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1 Università degli Studi di Roma La Sapienza Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Scienza e Tecnica dell Informazione e della Comunicazione Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea Modello per l allocazione dei costi della rete UMTS di Wind sui servizi Autore: Veronica Marongiu Relatore: Chiar.mo Prof. Roberto Cusani Correlatore: Ing. Gennaro Galdo Anno Accademico 2005/2006

2 R ingraziam enti

3 INDICE 1 INTRODUZIONE ARCHITETTURA DI RETE UMTS Requisiti dell UMTS Servizi e Quality of Service Release Nodi della Rete di Accesso La Core Network Nodi in comune della Core Network Nodi del dominio a Circuito Nodi del dominio a Pacchetto Interfacce di Release Release Architettura di Release ATM Il modo di trasferimento asincrono Interfaccia Utente Rete ( UNI ) Struttura di rete ATM La commutazione ATM Il Sistema di Segnalazione n 7 (SS7) La rete SCC Architettura SS I Modelli Economici di Allocazione Costi Metodologie Economiche Tipologie di Costi Basi di Costo Tipologie di Allocazione Costi Marginal Cost Long Run Incremental Cost (LRIC) Fully Allocated Cost (FAC) Confronto tra le metodologie Metodi Contabili-Ingegneristici di allocazione dei costi Modellizzazione dei servizi Approccio di allocazione Top Down Approccio di Allocazione Bottom Up Mark-Up Metodologie Contabili di Allocazione del Mark-Up Elasticità della Domanda Ramsey Pricing

4 3.5.3 Equal Proportionate Mark-UP (EPMU) Modello allocazione Mark-Up Applicazione Modello allocazione Mark-Up IL MODELLO BLC Applicazione del modello Bottom Up Panoramica del modello Bottom Up Scelta dei Driver di costo Algoritmi e parametri di dimensionamento della rete Analisi dei blocchi funzionali Individuazione dei blocchi funzionali La Realizzazione dei Building Block Input Computations Results Calcolo degli Allocation Factors Individuazione dei Technical Products Routing Factors Allocation Factor La Distinta Base REALIZZAZIONE SOFTWARE DEL MODELLO BLC Il foglio Index Input Input dall UTRAN Input Core Network I Dispositivi Gli Allocation Factors Bill of Materials Il Mark-Up La Curva LRIC Confronto economico con il modello TELRIC Output finale : I Costi Dei Servizi CONCLUSIONI Bibliografia

5 Lista degli Acronimi

6 Introduzione 1 INTRODUZIONE La diffusione del nuovo sistema di comunicazione mobile,ovvero lo standard UMTS, ha portato ad affrontare uno scenario inesplorato, non tanto dal punto di vista dello studio tecnico, quanto più dal punto di vista economico-organizzativo non essendoci, al contrario del caso GSM, anni di studio di mercato alle spalle e servizi consolidati. In questo contesto gioca un ruolo importante l Authority che, trovandosi di fronte ad un mercato completamente nuovo, si è preoccupata di richiedere maggiore uniformità da parte degli operatori mobili nelle metodologie di allocazione dei costi al fine di tutelare il corretto svolgimento delle dinamiche concorrenziali nel mercato UMTS. Ciò ha indotto, pertanto, i principali operatori nel mercato della telefonia mobile a dotarsi di uno strumento flessibile e dinamico al fine di modellare il costo dei nuovi elementi costitutivi della rete 3G. Hanno così investito risorse nella definizione di modelli di allocazione costi per apparati di rete UMTS in modo tale da conoscere con precisione i costi legati alla fornitura dei suddetti servizi e risolvere, così, sia le necessità interne all azienda di avere dati precisi sul costo di erogazione dei servizi che quelle esterne nel rispondere alle richieste dell ente regolamentatore. Al fine di effettuare una corretta allocazione del costo di rete per i servizi di terza generazione è stato necessario realizzare un modello di allocazione per ciascun apparato costitutivo della rete UMTS. Da queste esigenze è nato il progetto aziendale per Wind Telecomunicazioni S.p.A Strumento per l allocazione dei costi per la rete UMTS di WIND sui servizi, svolto in collaborazione con la società di consulenza Consel, da cui è scaturito poi il lavoro di tesi sperimentale. Il lavoro, commissionato dall ormai ex-direttore di rete di Wind Franco Grimaldi, prevede il conseguimento di un tool in formato Microsoft Excel capace di stimare i costi per unità di servizio offerto, espresso in minuti per i servizi del dominio a circuito o in 6

7 Introduzione Kbit per i servizi del dominio a pacchetto, sostenuti dall azienda per fornire i nuovi servizi di terza generazione su tutti gli elementi della rete UMTS. Obiettivo del lavoro è stato, quindi, quello di mettere a punto uno strumento da utilizzare in sede di allocazione dei costi per i servizi offerti sulla rete UMTS. L analisi della rete si è svolta a partire dalla rete di accesso UTRAN ed in particolare dagli elementi costitutivi Node-B ed RNC, e successivamente si è passati a quella della Core Network e di tutti i suoi elementi costitutivi: l MSC Server, il MGW, l SSGN, il GSGN, l HLR, lo Switch ATM e l ITP. La fase preliminare di analisi delle singole risorse, ha consentito l individuazione dei vincoli sulle prestazioni e dei driver di costo utili nella successiva fase di sintesi per la definizione di un modello in grado di calcolare il costo delle prestazioni offerte dalla risorsa, al variare dei driver di costo e dimensionamento. Lo strumento complessivo si concretizza in un insieme di modelli, uno per ciascuna risorsa, che richiedono in input le informazioni relative agli scenari da analizzare e forniscono in output i costi delle prestazioni offerte da ciascuna risorsa. Nello scenario odierno, estremamente complesso per via degli aspetti della concorrenza, dei nuovi assetti regolamentativi e dell insorgere di nuovi servizi e tecnologie, è chiara l esigenza per l operatore di telecomunicazioni di dotarsi di nuovi strumenti capaci di migliorare la conoscenza dei costi sostenuti per la fornitura dei servizi. Proprio l aspetto regolamentativo gioca un ruolo fondamentale in questo progetto: tutti gli operatori hanno sottolineato la coerenza dell azione dell Autorithy, volta a introdurre una metodologia di contabilità a costi incrementali (o metodologia LRIC Long Run Incremental Cost) in linea con la Raccomandazione 98/195/EC e con il DM 23 aprile 1998 sull interconnessione, che prevedevano l introduzione di metodologie di valutazione dei costi prospettici incrementali. In questo progetto di tesi nel dimensionamento della rete si è partiti dalla configurazione presente al Marzo 2006 fornita dal settore Pianificazione di Wind; in altre parole si è partiti dalla rete attualmente installata sul territorio nazionale, la si è analizzata al fine di modellare i vari elementi costitutivi per allocare ad ognuno di essi, la quota parte del costo dei servizi 3G in maniera più efficiente possibile. 7

8 Introduzione A causa dei molteplici nuovi servizi avuti con l introduzione dell UMTS, nasce la difficoltà dell utilizzo di una metodologia di lungo periodo a fronte di un mercato così recente, di cui, è difficile tracciare gli andamenti di domanda previsionali. In particolare tutti gli operatori hanno messo in luce come il criterio di efficienza dell operatore e delle reti considerate, su cui si basa in primo luogo lo sviluppo di un modello LRIC, debba essere approfondito al livello di massimo dettaglio. In particolare è stata espressa la preoccupazione che l applicazione soggettiva di analisi teoriche, o l adozione di modelli di rete non corrispondenti alla realtà italiana possa impedire un corretto recupero dei costi. Sul tema della remunerazione dei costi congiunti e comuni gli operatori hanno indicato la necessità di ricostruire correttamente i processi di investimento e l opportunità di una progressività dell azione regolamentare che consenta di tutelare le attività industriali in essere e quelle pianificate. Nel lavoro di tesi vengono fornite indicazioni dettagliate, in merito alle metodologie da utilizzare per la ripartizione dei costi congiunti e comuni. Si è dato anche spazio ad argomentazioni di dettaglio, in favore e contro l adozione di modelli Top Down e Bottom Up, indicando anche, all interno dei modelli, quali soluzioni metodologiche debbano essere preferite. Per la creazione del modello si è preferito il modello Bottom Up in primo luogo perchè è un modello più rapido e più snello in termini di applicabilità rispetto al modello Top Down, in quanto basato esclusivamente su una rilevazione di carattere ingegneristico della rete; in secondo luogo tale approccio risulta meglio applicabile nel caso in cui una contabilità a costi incrementali sia impostata in un ottica forward looking. L approccio Bottom Up è quindi il frutto di un modello ingegneristico di dimensionamento ottimizzato della rete. Il calcolo dei costi relativi ai servizi presenta aspetti rilevanti non solo per quanto riguarda le problematiche di fissazione dei prezzi di un servizio, ma anche per la necessità di controllare la gestione dell impresa. Si vuole sottolineare come l aspetto riguardante la fissazione dei prezzi per l utente esuli dal progetto di tesi e fornisca, al contrario, una base per lo studio del settore Marketing dell operatore mobile al fine di fissare il prezzo per l utente finale. 8

9 Introduzione L Autorità garante è concorde ad un approccio alla rete di tipo scorched node (basata sull osservazione della rete esistente) infatti, questa è la sola configurazione a poter essere presa realisticamente in considerazione al fine di verificare l eventuale presenza di aspetti critici nella contabilità di tipo Bottom Up. In pratica dunque, coerentemente con la prassi già adottata in alcuni paesi europei il modello ingegneristico Bottom Up dovrà definire il numero di nodi di rete considerato efficiente (tramite algoritmi interni o tramite definizione esterna), e calcolare il costo della commutazione e della relativa trasmissione a partire da questi nuovi parametri. In questo progetto di tesi,a partire dalla configurazione di rete esistente al Marzo 2006, input fornito dal settore Pianificazione di Wind, viene dimensionata la variazione della rete al crescere della domanda; in altre parole si è partiti dalla rete attualmente in funzione sul territorio nazionale, la si è analizzata al fine di modellare i vari elementi costitutivi per allocare ad ognuno di essi, la quota parte del costo dei servizi 3G in maniera più efficiente possibile. 9

10 Architettura di rete 2 ARCHITETTURA DI RETE UMTS A livello mondiale esiste attualmente un gran numero di sistemi radiomobili adottati. I sistemi analogici, per esempio il TACS, detengono ormai una bassissima percentuale di mercato; tra quelli digitali di seconda generazione ci sono il GSM, utilizzato in Europa e nel mondo in più di 180 nazioni, il PDC, prevalentemente in Giappone, il cdmaone, in America e altre parti del mondo e l US-TDMA prevalentemente in America. Tra queste tecnologie emerge il GSM come leader mondiale con una quota di mercato del 70% circa, per numero di clienti. Tali standard sono in grado di offrire prevalentemente servizi voce e dati a bassa velocità; lo sviluppo tecnologico e la rapida crescita degli accessi ad Internet a larga banda, con i quali è possibile avere servizi multimediali evoluti, hanno messo in luce limiti ed inadeguatezze dei sistemi di seconda generazione ad offrire i nuovi servizi. A livello mondiale si è deciso quindi di investire molto in questo settore giacchè la straordinaria crescita della telefonia degli ultimi anni ha portato il numero di clienti della rete radiomobile a raggiungere il numero di clienti di linee fisse. La terza generazione, per la telefonia radiomobile, sorge quindi con l intento di unificare gli standard per dare roaming mondiale e al tempo stesso offrire innovative forme di comunicazione realizzando una convergenza tra mobile e fisso nei servizi multimediali e dati. Il processo di standardizzazione ha iniziato a muoversi quando, nel 1992, l ente WARC-92 (1992 World Administrative Radio-communications Conference) dell ITU (International Telecommunication Union) ha identificato le frequenze disponibili per i sistemi radiomobili di terza generazione nella banda intorno ai 2 GHz, sia per i sistemi terrestri, sia per quelli satellitari: MHZ per la banda appaiata e MHz per la banda non appaiata. L UMTS utilizzato in Europa impiega una Core Network IMT-2000 UMTS, che deriva dal GSM/GPRS, con due tecnologie di trasmissione radio, il WCDMA (UTRA FDD) e 10

11 Architettura di rete l UTRA TDD, con le due varianti TD-CDMA e TD-SCDMA. Molti paesi americani, invece, impiegano il Core Network IMT-2000 ANSI-41 con la tecnica di accesso cdma2000. Per la creazione e lo sviluppo UMTS e del cdma2000, sono stati creati due enti di standardizzazione, rispettivamente il 3GPP ed il 3GPP2. Il 3GPP è costituito da ETSI (europa), ARIB e TTC (Giappone), ANSI T1 (USA), TTA (Corea) e CWTS (Cina) ed è finalizzato alla specifica di un sistema basato sulla Core Network GSM e sull accesso radio UTRA. Il 3GPP2 è costituito da TIA (USA), ARIB e TTC (Giappone), TTA (Corea) e CWTS (Cina) ed è finalizzato alla specifica di un sistema basato sulla Core Network IS-41 e sull accesso radio cdma2000. In Figura 1 è mostrata l allocazione dello spettro in Europa. Figura 1 In Italia le porzioni di spettro disponibili sono state assegnate tramite un asta pubblica tra sei partecipanti, i risultati di tale assegnazione sono illustrati in Tabella 1. A ciascun licenziatario è stata assegnata una porzione di spettro elettromagnetico pari a 10 MHz (FDD) e 5 MHz (TDD). Ai due new competitor (H3G e Ipse) è stata assegnata una ulteriore porzione di spettro (5 MHz per FDD). Le frequenze nelle bande da 1920 MHz a 1980 MHz e quelle da 2110 a 2170 MHz sono designate per l'utilizzo in modalità FDD in maniera accoppiata. La direzione di trasmissione è dal mobile nella banda inferiore e dalla rete nella banda superiore. 11

12 Architettura di rete Le frequenze nelle bande da 1900 MHz a 1920 MHz e da 2020 MHz a 2025 MHz sono designate per l'utilizzo in modalità TDD. Blocco Operatore Frequenza per uso FDD Frequenza per uso TDD (banda nominale) in MHz (banda nominale) in MHz A (35 MHz) IPSE e B (25 MHz) TIM e C (25 MHz) WIND e D (35 MHz) H3G e E (25 MHz) OPI e Tabella Requisiti dell UMTS La caratteristica che differenzia maggiormente l UMTS dal GSM/GPRS è il requisito del massimo bit rate raggiungibile. Il valore dipende dalla zona di copertura. Rurale Outdoor: almeno 144 Kbit/s (obiettivo 384 Kbit/s) a 500 Km/h; Suburbano/Urbano Outdoor: almeno 384 Kbit/s (obiettivo 512 Kbit/s) a 120 Km/h; Indoor Outdoor vicino: 2 Mb/s a 10 Km/h. Il precedente standard, invece, è in grado di offrire un throughput teorico di 160 Kbit/s; nella pratica si raggiungono attualmente circa i 40 Kbit/s in ricezione e i 20 Kbit/s in trasmissione. Al nuovo sistema è richiesta inoltre una grande flessibilità dovendo offrire servizi di natura differente e con requisiti anche molto diversi. Pertanto esso deve consentire: negoziazione degli attributi del canale che trasporta il servizio (bit rate, ritardo, BER, protezione); Qualità del Servizio; Più servizi in parallelo, di tipo real time/non real time; Modalità di trasferimento a circuito e a pacchetto; 12

13 Architettura di rete adattabilità del link radio alle condizioni di propagazione e di carico di rete. Per quanto riguarda l Handover, ovvero la possibilità di cambiare cella durante la fruizione di un servizio senza introdurre interruzioni, il sistema deve consentire: Handover senza interruzioni tra celle; Handover efficiente tra UMTS e GSM/GPRS. Pertanto utilizzando telefonini di tipo dual mode è possibile anche cambiare tecnologia di accesso, mantenendo la continuità del servizio. Per quel che riguarda i servizi, l UMTS deve essere compatibile con quelli forniti dalle reti fisse e mobili già esistenti cioè: servizi GSM; servizi basati sul protocollo IP; servizi ISDN. Da un punto di vista radio si richiede: alta efficienza spettrale, log 2 (1+S/N) in bit/secondo/hertz, almeno pari a quella del GSM; supporto di celle di varie dimensioni; supporto dei servizi di localizzazione. 13

14 Architettura di rete 2.2 Servizi e Quality of Service Come visto, uno dei requisiti fondamentali dell UMTS è la compatibilità con i servizi offerti dalle reti esistenti: servizi GSM, servizi ISDN, e servizi basati sul protocollo IP. Analogamente al caso GSM/GPRS, anche lo standard 3G supporta sia il modulo di trasferimento a circuito che quello a pacchetto. Figura 2 Nel modo di trasferimento a circuito la rete effettua una connessione fisica da utente ad utente e riserva loro le risorse richieste indipendentemente dall utilizzo che ne viene fatto. Tale metodo ha dunque una bassa efficienza di utilizzo. Nel modo di trasferimento a pacchetto le informazioni passano da un utente all altro tramite i vari nodi di rete, utilizzando risorse che vengono impiegate in base alla necessità. Con questa modalità non è garantita la stessa QoS in quanto le risorse sono condivise da più utenti. In particolare l UMTS di questa prima fase sta implementando i servizi real time, come chiamata voce e video, con connessioni a circuito, mentre quelli non real time, come messaggistica ed applicazioni on line su Internet, con connessioni a pacchetto. La caratteristica principale dell UMTS è il maggior bit rate che la rete è in grado di supportare consentendo quindi alla rete radiomobile di seguire l evoluzione dei servizi multimediali e dati a larga banda. Vediamo ora in dettaglio i vari servizi offerti dal sistema UMTS: 14

15 Architettura di rete Accesso ad Internet/Intranet: tale servizio consente l accesso ad Internet o ad una Intranet mediante una connessione virtuale a pacchetto che collega il terminale alla rete IP. Durante la fase di instaurazione del canale virtuale, chiamato PDP context, il mobile riceve un indirizzo IP che gli consente l accesso alla rete. Il servizio permette l accesso al Web, il trasferimento file, streaming audio e video e i servizi on line; Informazioni ed intrattenimento: è una famiglia di servizi che consente l accesso ad informazioni da terminale, con eventuali personalizzazioni dei contenuti come servizi informativi, servizi di intrattenimento, commercio on line, servizi di chat, elenco abbonati e servizi di informazione viaggi; Multimedia Messaging Service (MMS): è un servizio che arricchisce quello offerto dagli SMS consentendo di inviare messaggi con testo, grafica, immagini, suoni e video; Servizi di localizzazione: tramite evolute tecniche di localizzazione come l Advanced Global Positioning System, la conoscenza della posizione dell utente da parte della rete consente la creazione dei servizi di localizzazione come ad esempio il controllo di una flotta di veicoli (per esempio taxi), oppure il rapido accesso ai servizi e alle informazioni disponibili nella zona dove si trova l utente, come ristoranti, cinema, farmacie, ecc; Voce e Videochiamata:l UMTS fornisce sia il classico servizio di chiamata voce sia il servizio più innovativo di chiamata voce e video. In generale, prima che un servizio possa iniziare, bisogna segnalare alla rete il tipo di traffico e i requisiti mediante un certo numero di parametri; nell UMTS questi parametri sono chiamati attributi. Essi definiscono che tipo di traffico attraversa la rete ed alcuni parametri prestazionali tra i quali: Traffic Class Maximum Bitrate Guaranteed Bitrate Residual Bit Error Ratio 15

16 Architettura di rete Transfer Delay Nella Tabella 2 sono riportati alcuni servizi con i tre fattori che ne caratterizzano maggiormente i requisiti: bit rate, ritardo di trasferimento e tolleranza agli errori. Servizio Bit rate Delay Tolleranza errori Modo di trasferimento Voce 4-25 kbit/s < 150 msec < 3% FER Circuito Videotelefonia kbit/s < 150 msec < 1% FER Circuito Streaming Audio e Video kbit/s < 10 sec < 1% FER Pacchetto Giochi interattivi < 1 Kbyte < 250 msec zero Pacchetto Accesso ad Internet/Intranet veloce Fino a 2 Mbit/s < 4 sec zero Pacchetto , MMS 64 kbit/s < 4 sec zero Pacchetto SMS e Messaggi in Broadcast 16 kbit/s < 4 sec zero Pacchetto Info ed Intrattenimento kbit/s < 4 sec zero Pacchetto Tabella 2 Sono state definite 4 classi di QoS in base alla sensibilità ai ritardi di trasferimento: Conversational Class Viene utilizzata per conversazioni real time fra utenti, come i tradizionali servizi voce, voce su IP e videoconferenza. In questi servizi il tempo di trasferimento deve essere mantenuto basso e, allo stesso tempo, la relazione temporale fra le varie componenti del flusso informativo deve essere mantenuta costante. In particolare, le caratteristiche di questi parametri sono determinate dalla percezione umana. Streaming Class Viene utilizzata nel caso l utente voglia guardare (ascoltare) flussi video (audio) real time. Il servizio trasmissivo è sempre unidirezionale, da un server in rete verso l utente. Anche questi servizi sono caratterizzati dal fatto che la relazione temporale fra le varie componenti del flusso informativo deve essere mantenuta costante, ma non sono necessari particolari requisiti di basso ritardo di trasferimento. Interactive Class Viene utilizzata per applicazioni non real time nel caso l utente richieda dati ad un apparato remoto: applicazioni tipiche sono il Web Browsing, l interrogazione di basi dati, l accesso a server di rete, la raccolta di dati di misura. In questo caso i requisiti 16

17 Architettura di rete principali riguardano il ritardo di round-trip, in quanto l applicazione che richiede i dati li attende poi per un tempo prestabilito, e l integrità dei dati stessi, cioè la garanzia di un basso tasso di errore. Background Class Viene utilizzata per applicazioni non real time nel caso in cui l utente richieda l invio o attenda la ricezione di file di dati come processo di background, quindi secondario rispetto ad altri processi a più alta priorità. Applicazioni di questo tipo sono la trasmissione di e SMS, il trasferimento di basi dati e la ricezione dei dati di misura in modalità background. In questo caso l applicazione ricevente non ha limiti di tempo per l arrivo dei dati richiesti e, quindi, praticamente non è sensibile al ritardo, mentre risulta molto importante l integrità dei dati stessi. 17

18 Architettura di rete 2.3 Release Nodi della Rete di Accesso La rete di accesso è costituita dall UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) ed è completamente differente da quella del GSM Node B È l elemento che dialoga concretamente con il terminale mobile sfruttando l interfaccia radio. È collegato all RNC attraverso l interfaccia Iub ed esegue le seguenti operazioni al fine di fornire copertura radio e servizi in un area: Modulazione/demodulazione; Utilizzo dei codici (assegnati dall RNC); Misure di qualità del canale radio; Controllo di potenza ; Diversità di ricezione/trasmissione (presenza di due antenne) Radio Network Controller (RNC) Elemento di rete intelligente a cui sono attestati più node B che provvede a instradare il traffico verso gli MSC o gli SGSN a seconda del servizio. Svolge le seguenti funzioni: Gestione della chiamata; Controllo del carico; Accettazione di nuove chiamate; Gestione dei codici; Procedure di Handover. Nel caso di Soft Handover, il terminale è collegato a due node B gestiti dai rispettivi RNC, i quali svolgono funzioni logiche differenti e dialogano attraverso l interfaccia Iur, il primo è detto Serving RNC (SRNC) mentre il secondo è detto Drift RNC (DRNC). 18

19 Architettura di rete La Core Network La parte di accesso ( RAN ) di una rete UMTS si connette a due distinte aree del core network: il dominio a pacchetto e il dominio a circuito Trasferimento a Circuito Analogamente a quanto accade per la telefonia fissa, anche nell UMTS quando si desidera chiamare o videochiamare un altro utente: si compone il numero, la rete provvede ad instaurare un canale verso il destinatario e per tutto il tempo della conversazione, che si parli o meno, il collegamento è attivo finché uno dei due utenti non termina la chiamata. Stiamo parlando quindi di una risorsa dedicata e per tanto ha il grande svantaggio di avere una bassa efficienza di utilizzazione. Per contro è in grado di offrire buone prestazioni in termini di ritardo di trasferimento e di throughput. Sia la commutazione che la multiplazione sono delegati allo strato fisico della pila ISO-OSI. Il livello fisico si occupa di creare un percorso che i dati seguiranno ciecamente una volta entrati da un estremo. Non essendoci livelli superiori, i nodi di transito non eseguono funzioni intelligenti atte ad ottimizzare le risorse di rete Trasferimento a Pacchetto In questa modalità, le informazioni sono organizzate in pacchetti di lunghezza variabile, ognuno dei quali contiene le informazioni utili al corretto instradamento verso il destinatario. Il concetto base è lo stesso di quello a circuito, viene creata una connessione tra due utenti (mittente/destinatario), ma in questo caso è una connessione logica o circuito virtuale, attraverso cui transitano i pacchetti. I pacchetti provenienti da più ingressi potrebbero avere la stessa destinazione, in tal caso, le contese vengono gestite dai vari nodi mantenendo in memoria i pacchetti e inviandoli successivamente (immagazzinamento e rilancio), ciò potrebbe causare ritardi e tempi di trasferimento variabili. Per l assegnazione delle risorse esistono due modi: Assegnazione delle risorse su domanda; Preassegnazione delle risorse mediante l instaurazione di un canale virtuale. 19

20 Architettura di rete Nel trasferimento a pacchetto più connessioni logiche possono condividere le stesse risorse. Da sottolineare che in questo contesto i nodi di rete devono svolgere funzionalità non solo di strato fisico, come nel modo di trasferimento a circuito, ma anche di strato di collegamento dati di rete. Il vantaggio è che tutto ciò consente di ottimizzare le risorse sfruttandole solo per il tempo necessario. Lo svantaggio è che diventa molto più complicato garantire tempi di ritardo minimi e costanti poiché entrano in gioco fenomeni di congestione legati all utilizzo di una risorsa condivisa, potrebbe quindi peggiorare la QoS Nodi in comune della Core Network Home Location Register (HLR) Data Base contenente tutte le informazioni utili per gestire un utente mobile. In esso sono memorizzate le seguenti informazioni: Informazioni dell utente; Informazioni di localizzazione che permettono la tariffazione e l instradamento delle chiamate verso l MSC dove l MS è registrato; Informazioni di localizzazione che permettono la tariffazione e l instradamento delle chiamate verso l SGSN dove l MS è registrato; International Mobile Station Identità (IMSI) ovvero l identificativo dell utente; Uno o più numeri telefonici (MSISDN); Zero o più indirizzi dei protocolli dati; Informazioni relative ai servizi supportati per un dato utente e relative restrizioni. 20

21 Architettura di rete Authentication Centre (AuC) L AuC è associato ad un HLR attraverso un interfaccia chiamata H e fornisce le chiavi per l identificazione e la cifratura degli utenti gestiti da quel HLR. Tale dispositivo consente: Autenticazione degli IMSI secondo procedure sicure; Cifratura della comunicazione sul canale radio Equipment Identity Register (EIR) Entità costituita da uno o più data base, responsabile dell archiviazione nella rete dell International Mobile Equipment Identity (IMEI) dei terminali. Può essere utilizzato per esempio per inibire l utilizzo in rete di terminali rubati Nodi del dominio a Circuito Mobile Switching Center (MSC) Nodo di rete che costituisce l interfaccia tra parte radio e rete fissa, a cui si riferiscono più RNC. Le funzionalità svolte da questo nodo sono: Commutazione dei circuiti Coordinamento delle attività di instaurazione, mantenimento/modifica e abbattimento delle chiamate Gestione della sicurezza Gestione della mobilità Visitor Location Register (VLR) Dispositivo atto alla registrazione della posizione di un terminale mobile che si trova sotto un area gestita da un MSC, il quale comunica al VLR eventuali spostamenti nelle Location Area (LA) di sua competenza. Solitamente MSC e VLR vengono inglobati in 21

22 Architettura di rete uno stesso nodo di rete. Nel caso in cui l utente non sia registrato nel VLR, quest ultimo scambierà informazioni con l HLR per consentire la corretta memorizzazione. Nel VLR sono incluse le seguenti informazioni: International Mobile Station Identità (IMSI) ovvero l identificativo dell utente; Mobile Station International ISDN Number (MSISDN) ovvero il numero di telefono; Mobile Station Roaming Number (MSRN); Temporary Mobile Station Identity (TMSI); Location Area dove il mobile è registrato; Nel caso in cui sia disponibile l interfaccia di collegamento Gs tra MSC/VLR e SGSN; sarà presente l identità dell SGSN dove l MS è registrato Gateway Mobile Switching Center (GMSC) È a tutti gli effetti un MSC con funzionalità aggiuntive di gateway. Quando da una PSTN o PLMN deve instradare una chiamata verso un altra rete radio mobile, l accesso a quest ultima avviene attraverso il GMSC che interroga opportunamente l HLR per ottenere le informazioni necessarie per instradare la chiamata verso l MSC dove l utente chiamato è localizzato. È l operatore che designa tra gli MSC quali sono GMSC InterWorking Function (IWF) Elemento di rete in grado di far dialogare correttamente i diversi protocolli tra la PLMN e la PSTN Nodi del dominio a Pacchetto L UMTS GPRS Support Node(GSN) è costituito dal Serving GSN (SGSN) e dal Gateway GSN (GGSN). 22

23 Architettura di rete Serving GPRS Support Node (SGSN) Ha funzionalità equivalenti a quelle del MSC/VLR nel dominio a circuito, cioè: Coordinamento delle attività di instaurazione, mantenimento/modifica e abbattimento dei canali virtuali Gestione della sicurezza Gestione della mobilità Gestione traffico utenti A differenza del dominio a circuito, in quello a pacchetto le celle sono raggruppate in routing area contenute a loro volta nelle location area. Ogni qual volta che un utente registrato nell SGSN si sposta da una routing area all altra, aggiorna la posizione informando l SGSN. L SGSN memorizza i seguenti dati: International Mobile Station Identità (IMSI) ovvero l identificativo dell utente; Temporary Mobile Station Identity (TMSI); Zero o più indirizzi IP; Informazioni sulla cella o sulla routing area; Numero del VLR associato (solo se implementata l interfaccia GS); Indirizzo di ciascun GGSN per il quale è attivo il canale virtuale IP Gateway GPRS Support Node (GGSN) Il GGSN è il gateway che dà l accesso alla rete esterna e che insieme all SGSN provvede a creare un canale virtuale che colleghi l UE alla rete desiderata. A tal fine memorizza dati come: IMSI; Zero o più indirizzi IP; L indirizzo dell SGSN dove il mobile si è registrato. 23

24 Architettura di rete Border Gateway (BG) Svolge funzioni di gateway tra diverse PLMN garantendo un adeguato livello di sicurezza alle PLMN e all utente. RNC CS MSC/VLR GMSC Iub IuCS PSTN/PLMN NODE B D C Iur Gs HLR/Auc Gr Gc Iub IuPS Gn Gi RETE IP NODEB RNC SGSN PS GGSN Figura 3- Architettura di Release Interfacce di Release Interfaccia Iub È l interfaccia collegante i singoli Node B all RNC consentendo la gestione dell interfaccia radio da parte dell RNC attraverso i Node B Interfaccia IuCS È l interfaccia tra MSC ed RNC e trasporta informazioni riguardanti: Gestione dell RNS ; Gestione delle chiamate; Gestione della mobilità. 24

25 Architettura di rete Interfaccia Iur È l interfaccia che collega tra loro due RNC ed è utilizzata per gestire Soft Handover quando coinvolge due Node B attestati su RNC diversi Interfaccia Uu È la cosiddetta interfaccia radio e collega la UE all RNS (RNC + Node B) Interfacce A,Abis,Gb Sono interfacce della rete di accesso GSM/GPRS atte a fornire integrazione tra UMTS e GSM/GPRS Interfaccia D Consente lo scambio di informazioni relative alla localizzazione del mobile e alla gestione dell abbonato tra HLR e VLR. La segnalazione utilizzata su questa interfaccia è la Mobile Application Part (MAP) Interfaccia B Viene utilizzata dall MSC per interrogare il VLR quando necessita dei dati relativi a un utente che si trova nell area da lui gestita, viceversa quando un utente attiva uno specifico servizio l MSC informa l HLR mediante il VLR Interfaccia C Interfaccia tra GMSC e HLR e viene utilizzata per l instradamento dei servizi entranti verso un certo utente Interfaccia E È l interfaccia che gestisce la comunicazione tra due MSC quando è in atto un Handover tra due utenti che appartengono a MSC diversi, in modo da dare continuità alla chiamata. È utilizzata anche quando uno Short Message (SMS) è trasferito tra un MSC su cui è attestato il mobile e un diverso MSC connesso ad uno Short Message Service Centre (SMSC). 25

26 Architettura di rete Interfaccia F Interfaccia tra l MSC e l EIR per la gestione degli IMEI Interfaccia G Interfaccia tra due VLR, supporta lo scambio di informazioni nel momento in cui un utente si sposta da un area gestita da un VLR a quella gestita da un altro VLR Interfaccia Gc Interfaccia opzionale tra GGSN e HLR utilizzata per prelevare informazioni riguardanti la posizione e i servizi dell utente al fine di attivare un canale virtuale IP Interfaccia Gf Interfaccia tra l SGSN e l EIR usata per verificare lo stato dell IMEI ricevuto dall MS Interfaccia Gi Interfaccia tra GGSN e External Data Networks usata per connettere la PLMN ad una rete di dati privata o pubblica a pacchetto Interfaccia Gn Interfaccia tra GGSN e SGSN appartenenti alla stessa PLMN. Il protocollo utilizzato è l UDP (User Data Protocol) Interfaccia Gp È l interfaccia tra SGSN e External Data Networks utilizzata nel colloquio tra GGSN e SGSN appartenenti a differenti PLMN. Utilizza il protocollo UDP Interfaccia Gr Interfaccia tra HLR e SGSN utilizzata per aggiornare i dati relativi alla localizzazione e gestione dell utente mobile. 26

27 Architettura di rete Interfaccia Gs Interfaccia tra MSC/VLR e l SGSN. È un interfaccia opzionale utilizzata per scambiare informazioni sulla localizzazione e integra i due domini di Core Network con conseguente ottimizzazione dell uso delle risorse Interfaccia H Interfaccia tra HLR e AuC utilizzata per lo scambio dei dati necessari, per l autenticazione e la cifratura Interfaccia IuPS Interfaccia tra SGSN e RNC usata per trasportare traffico dati e informazioni relative alla gestione della mobilità Interfaccia PSTN Interfaccia tra MSC/VLR e la Public Switching Telephone Network. 27

28 Architettura di rete 2.4 Release 4 In riferimento ad una normale conversazione telefonica, il tempo effettivo di utilizzo delle risorse di rete è circa il 50% del tempo di impegno delle risorse, da cui l evidente inefficienza rispetto a una modalità di trasferimento a pacchetto. La Release 4 sfrutta i vantaggi del trasferimento a pacchetto per i trasporti dei servizi a circuito facendo uso dell ATM (Asynchronous Transfer Mode). CS Area Controllo MSC Server Nc MSC Server Area Connettività RNC IuCS ISUP MGW MGW Iub Nb PSTN/PLMN NODE B D C Iur Gs HLR/Auc Gr Gc Iub IuPS Gn Gi RETE IP NODEB SGSN GGSN RNC PS Figura 4 Architettura di Release Architettura di Release 4 La Release 4 utilizza l ATM dividendo l MSC in due elementi fisici: L MSC Server a cui viene demandata tutta la gestione della mobilità ed il controllo della chiamata L MGW (Media Gateway) che svolge funzionalità di connettività nella Core Network e trasporto di diverse tipologie di servizio a circuito. Interagisce con 28

29 Architettura di rete l MSC Server e il GMSC Server per allocare e rilasciare le risorse. Eventualmente svolge funzionalità di transcodifica Questa separazione consente il dimensionamento in maniera separata e indipendente degli elementi del piano di connettività da quelli del piano di controllo. Altri elementi e interfacce appartenenti alla Release 4 sono: Il Gateway MSC Server (GMSC Server) è un MSC Server con funzionalità di Gateway; Interfaccia Mc tra MSC/GMSC Server e CS-MGW con le seguenti proprietà: o Compatibilità con lo standard ITU-T H.248; o Gestione flessibile della connessione che consente di supportare differenti tipologie di chiamate e servizi ; o Condivisione dinamica delle risorse fisiche dei MGW; Interfaccia Nb tra due MGW per il controllo dei canali e del trasporto, impiegano i protocolli RTP/UDP/IP oppure AAL2-ATM; Interafaccia Nc tra MSC Server e GMSC Server per il controllo della chiamata. MSC-S 2G/3G HLR ITP ITP SS7/ITP NETWORK ITP ITP 2G/3G HLR MSC-S PSTN/PLMN NETWORK MGW XC MGW XC ATM Backbone 3G SGSN PP15K RM PP15KMI 3G SGSN RNC RNC RNC RNC 3G GGSN 3G GGSN Node B Node B Node B Node B IP Wind/Internet/Intranet Figura 5 - Rete UMTS Wind 29

30 Architettura di rete 2.5 ATM Il modo di trasferimento asincrono Modo di trasferimento orientato al pacchetto dove le UI sono organizzate in celle di 53 byte, di cui 5 di intestazione e 48 di informazione utile. La commutazione sui circuiti è di tipo con connessione Caratteristiche distintive dell ATM La rete ATM è in grado di multiplare e commutare più connessioni logiche su una singola interfaccia fisica garantendo la richiesta di QoS. Le celle provenienti dalle diverse sorgenti vengono emesse nella linea trasmissiva in modo da formare un flusso continuo. In aggiunta alle celle per il trasporto dell informazione (celle-dati), sono state definiti due tipi di celle (celle-non dati) utilizzate dalle funzioni di strato fisico: Celle vuote utilizzate per adattare il ritmo di cella dello strato ATM con quello dell interfaccia fisica; Celle OAM (Operation, Administration and Maintenance) utilizzate per lo scambio di messaggi OAM tra le unità funzionali dello strato ATM. L associazione di una cella con una data connessione avviene attraverso un etichetta contenuta nell intestazione indicata col termine IRC (indicazione di riferimento di comunicazione). L instaurazione di una nuova connessione corrisponde ad assegnare un nuovo identificativo al circuito virtuale. L etichetta non rimane invariata lungo tutto il percorso, ma ha un valore locale. Una cella entrante in un nodo può uscire dallo stesso con etichetta cambiata Architettura protocollare L architettura protocollare segue le linee guida in parte comuni a tutto l ambiente ISDN, con la suddivisione delle funzioni in tre piani (utente, controllo, gestione), e in parte specifiche dell ATM, con la suddivisione dei piani di utente e di controllo in: Strato Fisico; 30

31 Architettura di rete Strato ATM; Strato di Adattamento ATM (AAL); Strato Superiore. Piano di Gestione Piano di Controllo Piano di Utente Strato Strato Superiore Superiore Strato di Adattamento ATM Gestione di Strato Gestione di Piano Strato ATM Strato Fisico Figura 6 Architettura protocollare dell ATM Strato Fisico Svolge funzioni preposte ad adattare il flusso informativo alle caratteristiche del mezzo trasmissivo e a trasmettere i bit informativi. Tale strato è suddiviso in due sottostrati: Sottostrato PM (Physical Medium Sublayer): Responsabile della trasmissione e della ricezione del flusso informativo con l associata informazione di temporizzazione di bit (bit timing); Sottostrato TC (Transmission Convergence): E responsabile: o della generazione e recupero delle trame di trasmissione (se utilizzate); o dell inserzione delle celle nella struttura di trama (se utilizzata); o della generazione della sequenza di controllo d errore (Header Error Control HEC); 31

32 Architettura di rete o del disaccoppiamento del ritmo di cella, effettuato con l inserimento e la soppressione di celle vuote, per adattare il ritmo di celle ATM valide alla capacità di trasferimento del sistema trasmissivo Strato ATM Espleta funzioni riguardanti il trattamento dell intestazione delle celle. È indipendente dal mezzo trasmissivo e dal tipo di informazione. Tale strato comprende le seguenti funzioni: Multiplazione e demultiplazione delle connessioni logiche individuali; Traduzione degli IRC o loro terminazione; Generazione dell intestazione delle celle in trasmissione ed estrazione/elaborazione dell intestazione delle celle in ricezione; Generazione delle informazioni di controllo di flusso da inserire nel campo GFC (Generic Flow Control) della cella Strato di adattamento ATM (ATM Adaptor Layer AAL) Ha lo scopo di adattare il servizio offerto dallo strato ATM alle caratteristiche specifiche delle applicazioni. Le sue funzioni dipendono dal particolare tipo di informazione da trasferire e sono volte ad adattare sezioni di rete ATM con quelle non ATM. Inoltre espleta funzioni riguardanti il trattamento del carico utile delle celle. Lo strato di adattamento AAL è suddiviso in due sottostrati: Sottostrato SAR (Segmentino and Reassembly) : Si occupa di segmentare lato trasmissione e riunificate lato ricezione le unità di dati; Sottostrato CS (Convergence Sublayer): Definisce i servizi offerti dallo strato superiore Piano di Utente Comprende le funzioni preposte al trasferimento dell informazione di utente con l associata informazione di protocollo (extra-informazione). 32

33 Architettura di rete Piano di Controllo Comprende le funzioni di controllo di chiamata e di controllo di connessione. Si preoccupa di trasferire l informazione di controllo (segnalazione) per lo svolgimento delle funzioni di trattamento di chiamata e di connessione Piano di Gestione Trasferisce l informazione di gestione. È suddiviso in: Gestione di Piano: Comprende le funzioni di gestione relative ad un sistema nel suo complesso e quelle di coordinamento tra i piani; Gestione di Strato: Comprende le funzioni di gestione relative alle risorse e ai parametri propri delle varie entità presenti in ogni strato Interfaccia Utente Rete ( UNI ) Sono definite due tipologie fisiche di UNI (User Network Interface): su base SDH che provvede all inserimento delle celle nel carico utile (payload) della trama SDH; su base cella che prevede un flusso continuo di celle inserite in IT (Intervalli Temporali) senza organizzazione di trama Struttura di rete ATM In una rete basata su ATM è stata definita una gerarchia di funzioni (Fi, i=1, 5), che hanno significatività sia nella sezione interna, sia in quella di accesso. Rete ATM Strato ATM Strato Fisico Canale virtuale Cammino virtuale Cammino trasmissivo Sezione numerica Sezione di rigenerazione F5 F4 F3 F2 F1 Tabella 3 Gerarchia della rete ATM. 33

34 Architettura di rete Lo strato fisico è stato diviso in tre livelli funzionali: di cammino trasmissivo: Si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano il carico utile di trasmissione. In questi elementi devono essere svolte le funzioni di delimitazione di cella e di controllo di errore dell intestazione di sezione numerica: Si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano un flusso continuo di bit o di byte. In questi elementi si svolgono funzioni di commutazione o di puntodi trasferimento della segnalazione di sezione di rigenerazione: E una porzione della sezione numerica, ad esempio un rigeneratore La multiplazione SDH La multiplazione SDH definisce sei livelli tutti basati su trame di durata 125 µs, nelle quali ogni byte rappresenta un canale a 64Kbit/s. Le trame e i segnali dei vari livelli gerarchici sono detti STM-N (Synchronous Transport Module di livello N). SDH STM-0 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 STM-256 Frequenza di cifra nominale 51,840 Mbit/s 155,520 Mbit/s 622,080 Mbit/s 2, Gbit/s 9, Gbit/s 39, Gbit/s In riferimento alla Figura 7 abbiamo: Section Overhead: Svolge funzioni di allineamento di trama, monitoraggio delle prestazioni e trasporto di informazioni di gestione. È diviso in : o Regenerator Section OverHead (RSOH) 34

35 Architettura di rete o Multiplexer Section OverHead (MSOH) Puntatore AU: Indica dove leggere nel payload. Figura 7 Struttura trama STM-N Gli schemi di multiplazione descrivono le modalità con cui i segnali cliente sono inseriti e messi insieme nella trama SDH. La multiplazione in SDH è basata su regole complesse che combinano diverse strutture numeriche via via come scatole cinesi secondo lo schema di multiplazione. Le strutture numeriche sono insiemi di byte aventi dimensione fissa e costruiti in accordo a prefissati formati. Un punto essenziale è la definizione di una rete logica a livello di cammino (trasporto dei contenitori virtuali) disaccoppiata dalla rete fisica (sezione di multiplazione). Tra le strutture numeriche, i Virtual Container (VC) sono il mattone di base. Virtual : sono strutture logiche esistenti solo all interno di STM_N Container : contengono informazioni degli strati clienti È possibile inserire in un VC i bit di un tributario o altre strutture numeriche. I VC sono individualmente e indipendentemente accessibili attraverso un puntatore associato. Le regole di multiplazione che combinano le strutture numeriche fino a formare una trama STM-N sono descritte dagli standard. 35

36 Architettura di rete Connessioni logiche ATM Le informazioni di instradamento sono contenute in due campi che identificano la connessione: Virtual Channel Identifier (VCI) o identificatore del canale virtuale Virtual Path Identifier (VPI) o identificatore del percorso virtuale Attraverso VPI e VCI si ha un doppio livello di instradamento che semplifica le funzionalità di routing dei nodi ATM. Più Virtual Circuit (VC) possono essere raggruppati all interno di uno stesso Virtual Path (VP). VC VP VP VC VC VP Canale trasmissivo VP VC VC VP VP VC Figura 8 - Connessioni logiche ATM I vantaggi che si hanno sfruttando i VP sono: Architettura di rete semplificata : le funzioni di trasporto sono separate in due insiemi distinti, quelli riguardanti le connessioni logiche individuali e quelle relative a un gruppo di connessioni logiche VPC; Prestazioni migliori : la rete tratta un minor numero di entità aggregate; Minore ritardo di instaurazione delle connessioni : 36

37 Architettura di rete una volta instaurato un VP, le connessioni nel suo ambito non richiedono elaborazione nei nodi intermedi; Nuovi servizi di rete : ad es. i servizi di Rete Privata Virtuale e di Gruppo Chiuso di Utenti La commutazione ATM Ad un nodo di rete ATM può essere richiesto in unione o in alternativa, lo svolgimento delle seguenti funzioni: Effettuare la gestione (instaurazione/abbattimento) delle connessioni logiche; Effettuare l attraversamento del nodo da parte delle celle associate ad una connessione logica entrante e verso una nuova associazione ad una connessione logica uscente, nel rispetto del percorso di rete scelto dalla decisione di instradamento. Un nodo di rete può essere preposto a: Svolgere entrambe le funzioni di trattamento delle connessioni e di attraversamento; Svolgere solo la funzione di attraversamento, nel qual caso prende il nome di ripartitore ATM. Con riferimento alla sola funzione di attraversamento, sono definiti due tipi di commutazione ATM: Commutazione di cammini virtuali ( VP Switch); Commutazione di canali virtuali (VC Switch). Un commutatore di VP ha il compito di modificare i VPI di ogni cella lasciando inalterati i VCI (cioè effettua la traduzione dei soli VPI), mentre un commutatore di VC modifica sia i VCI che i VPI. Per soddisfare le esigenze delle diverse classi di servizio 37

38 Architettura di rete vengono utilizzati degli strati di adattamento AAL che poggiano direttamente su ATM. Le diverse classi si basano sulle seguenti caratteristiche: Bit Rate costante o variabile; Con connessione o senza connessione; Relazione temporale necessaria o meno tra sorgente e destinazione. Classe A Classe B Classe C Classe D Relazione temporale Richiesta Richiesta Non Richiesta Non Richiesta Bit Rate Costante Variabile Variabile Variabile Modalità di connessione Orientato alla connessione Orientato alla connessione Orientato alla connessione Senza connessione Tipo di AAL AAL1 AAL2 AAL3/4 o 5 AAL3/4 o 5 Tabella 4 Tipologie di servizio e relativo strato di adattamento AAL Gli strati di adattamento utilizzati nella rete ATM per l UMTS sono AAL2 e AAL5 distribuiti sulle interfacce nel seguente modo: Iub: AAL2 e AAL5 Iur: AAL2 e AAL5 IuPS: AAL5 IuCS: AAL2 e AAL5 38

39 Architettura di rete 2.6 Il Sistema di Segnalazione n 7 (SS7) Un sistema di segnalazione esegue le seguenti funzioni: Selezione,identificazione e localizzazione dell utente chiamato; Supervisione dello stato degli elementi di rete (linee d utente e di giunzione); Esercizio, ovvero gestione efficiente delle risorse (tariffazione, congestione,guasti). La segnalazione può essere d utente se l informazione viene scambiata tra apparato terminale e centrale locale, oppure di rete se l informazione è scambiata tra nodi della sezione interna della rete. Le modalità di segnalazione esistenti sono due: Segnalazione associata al canale (SAC) L informazione di segnalazione relativa ad una chiamata è scambiata su un canale fisico (canale controllante) che è in corrispondenza uno-a-uno con il canale dell informazione di utente(canale controllato). Si utilizza la modalità di trasferimento a circuito. La modalità può essere: o A canale unico (il canale controllante e controllato coincidono); o A canali separati (il canale controllante e controllato non coincidono). Segnalazione a canale comune (SCC) L informazione di segnalazione è scambiata su un canale distinto che controlla una pluralità di utenti, la corrispondenza tra canale controllante e canale controllato e di uno-a-molti. Utilizza il modo di trasferimento a pacchetto ed è un sistema basato su architetture protocollari stratificate. Tra i possibili ambienti di utilizzazione abbiamo: o La rete telefonica; o ISDN; 39

40 Architettura di rete o Rete radio mobile; o Rete intelligente. Possibili applicazioni oltre al trattamento della chiamata sono: Gestione della mobilità; Esercizio, amministrazione e manutenzione di rete; Interazioni con banche di dati e centri di servizio. Fascio di canali di utente Centrale A Centrale B Processore di segnalazione Canale di segnalazione Processore di segnalazione La rete SCC Figura 9 Schema di segnalazione a Canale Comune Il trasferimento della segnalazione a canale comune nella sezione interna di una rete a circuito utilizza come supporto una rete apposita, che è sovrapposta alla precedente e che si chiama rete di segnalazione a canale comune (SCC). Il trasferimento su questa rete avviene secondo le regole di protocolli che, nel loro insieme, costituiscono il Sistema di Segnalazione n 7(SS7) che è normalizzato dall ITU-T. Nella rete SCC si distinguono: I punti terminali detti Punti di Segnalazione (SP), ovvero le sorgenti o i collettori dell informazione di segnalazione; I Punti di Trasferimento della Segnalazione (STP) che a differenza degli SP svolgono anche funzioni di immagazzinamento e rilancio; 40

41 Architettura di rete I Link di Segnalazione (SL), ovvero i rami della rete SCC. Le modalità operative di segnalazione sono: Modalità associata : i messaggi relativi ad una particolare relazione di segnalazione tra due SP sono trasferiti su SL che connettono direttamente i due SP; Modalità non associata: il messaggio di segnalazione transita attraverso uno o più STP; Modalità quasi associata: è un caso particolare della modalità non associata dove il cammino di ogni messaggio di segnalazione è semi-permanente Architettura SS7 In generale la rete di segnalazione SS7 è indipendente dalla infrastruttura a cui fornisce il supporto di controllo. L architettura SS7 è organizzata in quattro livelli: I primi tre costituiscono la Message Transfer Part (MTP) Il quarto include funzionalità che possono riassumersi nelle User Part (UP) STRATI OSI ARCHITETTURA SS7 Applicaz. Presentaz. Sessione OMAP TCAP Vuoto ASE ISDN User Part (ISUP) Telephone User Part (TUP) Trasporto Rete Link Fisico Signaling Connection Control Part Message Transfer Part (MTP) Level 3 Message Transfer Part (MTP) Level 2 Message Transfer Part (MTP) Level 1 Figura 10- Architettura SS7 I protocolli di livello 4 sono gestiti da estremo a estremo mentre quelli sottostanti sono gestiti sezione per sezione. 41

42 Architettura di rete MTP I livelli della MTP forniscono un servizio di trasferimento senza connessione dei messaggi di segnalazione. La MTP è divisa in tre livelli funzionali: Livello 1 (MTP1) : Definisce le caratteristiche fisiche, elettriche e funzionali del Collegamento di Dati di Segnalazione(SDL). La MTP1 è in corrispondenza con lo strato 1 del modello OSI. Livello 2 (MTP2) : Definisce le funzioni e le procedure per il trasferimento dei messaggi di segnalazione su di un SDL. La MTP2 è in corrispondenza con lo strato 2 del modello OSI. Insieme a MTP1 definisce un Collegamento di Segnalazione. Livello 3 (MTP3) : Definisce le funzioni e le procedure inerenti il trattamento dei messaggi e la gestione della rete. La MTP3 è in corrispondenza con lo strato 3 del modello OSI. La MTP e i suoi protocolli hanno la finalità di fornire i mezzi per trasferire in modo affidabile le informazioni di segnalazione generate dalle UP attraverso la rete SCC e reagire tempestivamente a situazioni di malfunzionamento o guasti della rete Signaling Connection Control Part (SCCP) E il livello che uniforma il servizio di trasferimento allo strato di rete del modello OSI. Fornisce il supporto ai servizi di rete con o senza uso della connessione di segnalazione. L unione di MTP e SCCP è detta Network Service Part (NSP) User Part (UP) Gli utenti della NSP sono detti Parti di utilizzazione (UP). Nelle UP risiedono le funzioni di elaborazione dei messaggi di segnalazione. Le UP includono : La TUP( Telephone User Part); La ISUP (ISDN User Part); La TCAP(Transaction Capability Application Part) ; Le ASE (Application Service Element). 42

43 I Modelli Economici 3 I Modelli Economici di Allocazione Costi In un contesto di mercato competitivo, quale è diventato quello delle telecomunicazioni a seguito della liberalizzazione, la conoscenza del costo dei servizi assume un ruolo centrale per la definizione di offerte competitive. I margini ridotti ed i volumi elevati previsti o consuntivati impongono un approfondita conoscenza della struttura dei costi da utilizzare in fase di pricing. In aggiunta, un ruolo determinante nel promuovere un approccio orientato ai costi è svolto dagli organismi di garanzia della concorrenza che vigilano sui costi e sulle tariffe degli operatori dominanti allo scopo di garantire una corretta dinamica concorrenziale. In seguito viene descritto un insieme significativo di metodologie per l analisi del costo di un prodotto, ove ogni metodologia ha un suo specifico campo di applicabilità in funzione degli obiettivi dell analisi. La complessità nell applicazione delle metodologie di analisi del costo ai servizi di telecomunicazioni è legata all elevato grado di condivisione delle risorse (infrastrutture, apparati, piattaforme servizi, risorse umane etc.). Ogni risorsa può essere utilizzata per realizzare più servizi; ne consegue che l analisi del costo di un servizio è complessa nella misura in cui è necessario identificare ed allocare in modo opportuno i costi di ciascuna risorsa di rete tra i servizi che ne fanno uso. 43

44 I Modelli Economici 3.1 Metodologie Economiche La terminologia sviluppata nel contesto dell analisi dei costi è ricca, in quanto, in funzione degli obiettivi di analisi, le voci di costo possono subire differenti classificazioni Tipologie di Costi Le principali classificazioni sono le seguenti: Costi Fissi: si definiscono costi fissi quelli che non variano al variare del volume del servizio offerto; Costi Variabili: si definiscono costi variabili quelli che variano in modo proporzionale al volume del servizio offerto. E forse la classificazione più rilevante ai fini dell analisi economica. La definizione di costo fisso ha un significato solo se riferita ad un arco temporale definito e limitato: quello che gli economisti chiamano convenzionalmente breve termine. L assunto è che nel breve termine la capacità produttiva rimanga costante. Graficamente i costi fissi sono rappresentabili con una retta parallela all asse dell ascisse, che attraversa l asse delle ordinate nel punto di ordinata k, dove k rappresenta l ammontare dei costi fissi. Graficamente i costi variabili sono rappresentati con una retta che parte dall origine degli assi e con un inclinazione proporzionale al valore del costo variabile per unità di prodotto (o di prestazione). Tali costi possono poi essere decomposti nelle seguenti sottoclassi: Costi Diretti: sono quei costi per i quali esiste una relazione esplicita con un certo servizio o elemento di rete. Costi Congiunti: sono quei costi condivisi da una famiglia di servizi (ad esempio l uso di un apparato di commutazione). 44

45 I Modelli Economici Costi Comuni: possono essere definiti come quei costi che sono condivisi tra tutti i servizi o gli elementi di rete (ad esempio il costo di amministrazione aziendale). A loro volta i costi comuni e congiunti possono essere ulteriormente classificati, a seconda che esista o meno una relazione causale che lega il costo alla fornitura del servizio: o Costi direttamente attribuibili: se esiste una relazione direta con il servizio, come ad esempio i costi di manutenzione delle centrali che possono essere ripartiti fra i servizi in base al loro utilizzo. o Costi indirettamente attribuibili: se non è possibile stabilire una relazione diretta con il servizio ma solo una allocazione su base non arbitraria, come ad esempio i costi delle stazioni di energia per gli apparati di rete utilizzati da un servizio che possono essere attribuiti in base all utilizzo. A volte l imputazione di un costo ad un certo servizio anche se tecnicamente possibile può essere eccessivamente onerosa dal punto di vista della complessità, così può essere preferibile trattare tale costo come costo comune non attribuibile. La figura seguente riassume l insieme dei costi appena descritti e relativi ai servizi di un azienda di telecomunicazioni. Servizio Costi Variabili A B C D E Costi i Fissi Costi Congiunti Costi Comuni Figura 11: Insieme dei costi dei servizi 45

46 I Modelli Economici Basi di Costo Diverse convezioni possono essere utilizzate per esprimere il costo delle risorse (base dei costi). Vediamo quali: Costi Storici (HCA-Historic Cost Accounting): sono riportati nel libro dei cespiti ove I beni sono valutati in base al costo storico di acquisto. L analisi basata sui costi storici comporta che eventuali inefficienze passate si riflettono sulla struttura dei costi dei servizi. Costi Correnti (CCA-Current Cost Accounting): rappresentano i costi di sostituzione delle risorse, ossia il costo corrente di apparati con le stesse funzionalità di quello installati, ma di tecnologia più efficiente. Costi Previsionali (FLC-Forward Looking Cost): sono i costi che dovranno essere sostenuti per acquistare una risorsa in un istante temporale futuro. 46

47 I Modelli Economici 3.2 Tipologie di Allocazione Costi Marginal Cost L interesse per questa metodologia deriva dalla teoria economica: il benessere sociale è massimizzato quando i prezzi dei beni e dei servizi sono fissati pari al costo marginale delle risorse utilizzate per la loro produzione. Il costo marginale misura infatti i costi aggiuntivi di breve periodo causati dalla produzione di un unità di output in più, mantenendo costante il livello produttivo di tutti gli altri servizi e prodotti dell azienda. Come indicato nella Figura 12, il Marginal Cost (MC) esclude tutti i costi fissi e comuni. L area evidenziata indica i costi inclusi dalla metodologia MC per il servizio A. Sono esclusi tutti i costi che non variano con il volume dell output o che non hanno alcuna relazione causale con la variazione unitaria dell output. Costo MC Servizi Costi o Variabili A B C D E 1 Costi i Fissi Costi Congiunti Costi Comuni Volum Figura 12: Costo Marginale Fissando prezzi uguali ai costi marginali non vengono coperti i costi fissi, comuni e congiunti, che costituiscono contestualmente una buona parte dei costi di un azienda di 47

48 I Modelli Economici telecomunicazioni. Quindi il MC rappresenta per un azienda la soglia minima di costo da coprire nel breve periodo Long Run Incremental Cost (LRIC) Il concetto di costo incrementale (IC) è stato ideato per la valutazione dei costi fornita dal metodo MC. Piuttosto che fare riferimento al costo relativo alla produzione di un unità di output in più, il costo incrementale misura la variazione dei costi a seguito di un incremento significativo e discreto del livello di output. Se i costi sono valutati nel lungo periodo (Long Run, LR) allora devono essere considerati sia i costi variabili, sia i costi legati agli incrementi di capacità degli apparati in quanto, nel lungo periodo, tutti i costi sono variabili e danno luogo ad un LRIC. La Figura 13 indica quanto appena detto. Dividendo i Costi incrementali per l Incremento di volume che li ha determinati si calcola il LRAIC (Long Run Average Incremental Cost). I termini LRIC e LRAIC sono in genere utilizzati in modo scambievole con la A di Average assunta implicitamente parlando di LRIC. Costi Costi Incrementali 1 Costo Incrementale Medio Costi Fissi Comuni Increment Volume Figura 13: Long Run Incremental Cost 48

49 I Modelli Economici La difficoltà insita nell approccio LRIC sta nella corretta determinazione dell incremento significativo e discreto dei volumi e nel fatto che tale variazione debba essere collocata temporalmente in un ottica di lungo periodo. Di seguito si cercherà di chiarire meglio questi due concetti che definiscono l LRIC. Lungo periodo: Si intende un orizzonte temporale di pianificazione nell ambito del quale l azienda sia libera di scegliere tipologia e dimensionamento degli apparati di rete (ad esempio scegliere tra fibra e rame in accesso), contrariamente a quanto avviene nello short run nel quale si resta ovviamente vincolati a scelte progettuali già intraprese. Da questo punto di vista il lungo periodo indica semplicemente la volontà di entrare in merito a scelte innovative per l azienda come ad esempio il lancio di un nuovo servizio. Ma il concetto di lungo periodo si applica anche nel caso in cui un azienda si sia legata già ad alcune tecnologie. Con riferimento ad esempio ad una rete di telecomunicazioni, si intende un periodo di tempo sufficientemente lungo nel quale la rete possa considerarsi a regime, e quindi al di sopra di un certo livello di produzione oltre il quale i rendimenti nell utilizzo delle risorse siano elevati e prossimi alla saturazione. In questo modo anche i costi fissi degli apparati risultano essere sensibili al volume come da definizione economica di lungo periodo (dove tutti i costi sono variabili). Questo significa che si commetterebbe un errore considerando la distinzione tra breve e lungo periodo solo dal punto di vista temporale, visto che possibile valutare il costo LRIC di un servizio offerto in rete assumendo il presente come periodo di riferimento temporale dell analisi, a patto che le risorse necessarie alla fornitura del servizio siano già a regime o equivalentemente si assuma per tali risorse un rendimento tipico di una situazione a regime. Incremento significativo e discreto dei volumi: In teoria potrebbe essere scelto un numero infinito di differenti incrementi nei volumi. Volendo fare una sorta di classificazione, questi incrementi possono essere raggruppati in tre categorie: una piccola variazione nel volume di un dato servizio; 49

50 I Modelli Economici l aggiunta di un intero servizio; l aggiunta di un gruppo di servizi. La prima categoria non fa altro che fornire una versione misurabile e quantificabile del MC in condizioni di alto rendimento di rete. Invece la seconda e la terza definizione conducono ad un diverso trattamento dei costi congiunti come illustrato in Figura 14. A B C D E Servizio A B C D E Costi Variabili Costi Fissi Costi Congiunti Costi Comuni Figura 14: Differenti Categorie di Incremento Con la seconda definizione solo i costi fissi che sono specifici del servizio A vengono considerati (oltre ovviamente ai costi variabili). Un esempio potrebbe essere quello di un servizio di accesso che comporta la considerazione dei soli costi fissi relativi agli apparati di accesso dedicati (oltre ai costi variabili di accesso e di rete). Con la terza definizione invece vengono considerati anche i costi congiunti relativi all insieme di servizi A, B, C. Un esempio potrebbe essere quello di un insieme di servizi che impone la considerazione dei costi fissi relativi agli apparati di accesso dedicati ma anche dei costi fissi congiunti degli apparati di rete. I costi comuni invece non sono coperti dal LRIC. Conseguentemente vengono applicati dei mark-up ai LRIC per recuperare i costi comuni. Per quanto riguarda la scelta della base dei costi, in linea di principio LRIC può essere sia basato sui costi storici che su quelli prospettici. In base a quanto appena detto circa il significato di Long Run, l approccio LRIC viene però utilizzato soprattutto nell ottica di forward looking (FL-LRIC). 50

51 I Modelli Economici La metodologia basata sui costi prospettici può essere applicata, oltre che hai servizi come inteso finora, anche alle singole componenti elementari della rete che vengono utilizzate per la produzione e fornitura di un servizio. Questo approccio alternativo è denominato TELRIC (Total Element Long Run Incremental Cost). L origine dell introduzione della metodologia TELRIC è dovuta alla volontà di distinguere la metodologia di allocazione dei costi alle singole componenti elementari di cui una rete è costruita. Nel primo caso si parla di metodologia TSLRIC (Total Service Long Run Incremental Cost) che misura i costi totali sostenuti da un operatore per offrire un servizio come può essere ad esempio la voce, nel secondo caso si intende l incremento dei costi dovuto ad un insieme di elementi di rete utilizzati nella fornitura del servizio, come può essere ad esempio la commutazione o la trasmissione. Il TELRIC dovrebbe risolvere una delle criticità dell approccio TSLRIC che è quella della elevata quantità di costi congiunti (di difficile allocazione)dovuta al fatto che diversi servizi utilizzano contemporaneamente gli stessi apparati di rete. La metodologia TELRIC è molto utilizzata nell ambito dell approccio bottom up di allocazione dei costi. Il TELRIC valuta il costo di un elemento di rete presupponendo la stima della domanda totale (e non la previsione del di Domanda dell LRIC). In formule il confronto tra LRIC e TELRIC è il seguente: TELRIC = Costo totale elemento Domanda totale prevista LRIC = Costo Domanda In base a quanto detto il TELRIC è generalmente più elevato dello LRIC che, come evidenziato nella Figura 18, non considera tutti i costi fissi specifici dei singoli elementi, ma solo la quota incrementale di costi oltre un certo livello di produzione. Il punto forza del metodo LRIC è che un prezzo basato su un LRIC (più il mark up) rispecchia approssimativamente il prezzo che nel lungo periodo dovrebbe prevalere in un mercato competitivo e consentire all azienda di rientrare dei suoi costi prospettici. Per contro LRIC presenta una non univocità nella metodologia di calcolo e una notevole complessità. 51

52 I Modelli Economici Fully Allocated Cost (FAC) La metodologia di allocazione dei costi FAC o FDC (Fully Distributed Cost) prevede che tutti i costi (diretti, congiunti e comuni) sostenuti per la realizzazione dei prodotti e servizi forniti siano ad essi totalmente attribuiti o distribuiti, mediante particolari driver di costo, ovvero dei parametri attraverso i quali esprimere in che misura il servizioprodotto ha usufruito delle risorse utilizzate. Normalmente la metodologia FAC è utilizzata per allocare sui prodotti o servizi forniti tutti i costi storici sostenuti per erogarli. Per tale motivo, di solito, le architetture e gli apparati considerati nella valutazione economica sono quelli presenti in campo nel momento del computo dei costi mentre la base di costo utilizzata è quella storica, ossia i costi di acquisto degli apparati dedotti dai libri contabili. In alternativa si potrebbe fornire una valutazione FAC basata sui costi correnti. In tal caso, lasciando inalterate le architetture dei servizi, sarebbe opportuno utilizzare come base dei costi i valori di sostituzione degli apparati in campo secondo quanto fornito dalle più recenti tecnologie. In Figura 15 è evidenziata la parte dei costi da attribuire al servizio A secondo la metodologia FAC. Servizio Costi Variabili A B C D E Costi i Fissi Costi Congiunti Costi Comuni Figura 15: Fully Allocated Cost La metodologia FAC sovrastima il costo del singolo servizio in quanto gli attribuisce una parte dei costi comuni e congiunti non strettamente legata allo stesso. Inoltre, nelle fasi di lancio di nuovi servizi, a causa dei livelli di rendimento degli apparati non ottimali si ottiene un ulteriore sovrastima dei costi. 52

53 I Modelli Economici La metodologia di allocazione basata sui costi storici, fornisce dei costi superiori rispetto a quella basata sui costi di sostituzione perché non considera l evolouzione tecnologica e la riduzine dei costi che essa comporta Confronto tra le metodologie Nella figura seguente vengono confrontati i possibili risultati di una applicazione delle tre metodologie MC, LRIC e FAC. FAC LRIC soglia MC Costo Figura 16: Differenti Metodologie di Costo Le frecce individuano (tranne nel caso MC) un intervallo di possibili valori di costo del servizio. Questo si deve alla libertà presente nelle metodologie circa la determinazione di alcuni parametri determinanti, come ad esempio la scelta dell incremento significativo e discreto dei volumi per il LRIC oppure la tecnica di allocazione dei costi comuni nel FAC. In ogni caso i MC costituiscono una soglia, al di sotto della quale l azienda non è in grado di coprire neanche i costi variabili sia nel breve che nel lungo periodo. I LRIC forniscono una accettabile stima dei costi, preferibile a quella FAC in un ottica di lungo periodo. 53

54 I Modelli Economici 3.3 Metodi Contabili-Ingegneristici di allocazione dei costi Al fine di minimizzare i gradi di libertà caratteristici delle metodologie FAC, LRIC, MC nell allocazione dei costi comuni e congiunti, si sono sviluppate nell ambito della contabilità industriale alcune metodologie che cercano di introdurre un approccio di tipo più ingegneristico al problema dell allocazione dei costi. L obiettivo è cercare di rispettare le correlazioni esistenti tra la fornitura di ciascun servizio ed i costi per essa sostenuti, ricorrendo ad una modellizzazione della rete e dei servizi. Questo tipo di approccio è analogo a quello dell Activity Based Costing (tecnica di attribuzione dei costi basata sull analisi delle attività che sono state svolte per la produzione del servizio in esame) ed ha portato all introduzione di due metodi alternativi, l approccio Top Down e quello Bottom Up. Al fine di combinare i lati positivi dei due metodi e limitarne gli aspetti negativi spesso si usa utilizzarli entrambi per poi operare una sorta di riconciliazione dei risultati Modellizzazione dei servizi La modellizzazione dei servizi rappresenta un elemento chiave per il processo di allocazione dei costi. Dal punto di vista della descrizione della domanda è necessario disporre delle informazioni relativamente alla distribuzione geografica, ai profili orari o giornalieri, al traffico specifico o al volume di traffico complessivo a seconda della tipologia di analisi. Tali informazioni concorrono a definire il consumo di risorse di rete e quindi incidono sui costi. Altrettanto importante è il modello che descrive gli apparati necessari per la fornitura del servizio. In sostanza si tratta di descrivere la ricetta che identifichi con chiarezza gli elementi di rete che concorrono alla fornitura di un servizio. 54

55 I Modelli Economici A titolo di esempio per analizzare il costo unitario di una chiamata originata da un terminale UMTS e destinata ad un cliente di un altro operatore mobile, un esempio di ricetta potrebbe essere il seguente: Accesso mobile (costo Node-B) Rete trasmissiva per accesso mobile Apparati di commutazione (costo RNS, MSC-S, MGW) Rete trasmissiva di Backbone Rete di interconnessione verso altra PLMN Costi di terminazione del traffico su altra PLMN Tale descrizione consente di individuare tutti gli apparati o risorse che concorrono a determinare il costo del servizio Approccio di allocazione Top Down La modellizzazione dei costi di tipo Top Down ha come obiettivo il calcolo dei costi dei sevizi forniti assumendo come input il costo complessivo, deducibile dall analisi dei libri contabili della società, sostenuto per l erogazione di tutti i servizi ed allocandolo su ogni servizio in base a particolari coefficienti di utilizzo delle risorse, detti driver di costo (cost driver) dei servizi. La metodologia può essere indifferentemente basata sia su un approccio di tipo FAC che IC e può utilizzare come base di costo la storica (HCA: historical cost accounting), la attuale (CCA: current cost accounting) e la prospettica (FL: forward looking) Sebbene i libri contabili contengano tutti gli lementi di costo sostenuti, essi richiedono una riorganizzazione in quanto i sistemi contabili delle società non sono generalmente organizzati in modo da far risultare la causalità fra i costi e i servizi che li hanno originati. L applicazione della metodologia prevede la costituzione e l applicazione di un modello logico basato sui seguenti passi: Separazione delle voci di costo in costi di investimento e costi operativi Raggruppamento delle categorie di costo (sia operative che di investimento) per attività o elementi di rete 55

56 I Modelli Economici Rivalutazione degli investimenti secondo la base costi che si vuole adottare per il modello (HCA, CCA, FL) Determinazione dei driver di costo per tutte le voci di spesa Sviluppo delle relazioni costo volume (CVR) per i servizi Combinazione dei costi operativi e di investimento ottenuti secondo coefficienti specifici del servizio In Figura 17 è evidenziato il flusso logico da seguire per la costruzione di un modello per la valutazione del costo dei servizi secondo la metodologia Top Down. Costo Totale della Società Costi di Investimento Costi Operativi Cat 1 Cat N Cat 1 Cat M Cat 1 Cat X Cat 1 Cat Y Rivalutazione Investimenti Comuni e Congiunti Diretti Diretti Comuni e Congiunti Non Attribuibili Direttamente e Indirettamente attribuibili Direttamente e Indirettamente attribuibili Non Attribuibili Sviluppo CVR Costo di Investimento per servizio RF Costo Operativo per servizio Costo del Servizio Figura 17: Modello Top Down 56

57 I Modelli Economici Dopo la separazione dei costi in operativi e di investimento è necessario allocare i costi così ottenuti agli apparati o alle funzioni aziendali che li hanno causati. In seguito è necessaria una rivalutazione dei costi di investimento al fine di attualizzare le spese per la fornitura dei servizi. Tale rivalutazione può essere effettuata seguendo le tre alternative: Replacement Cost (RC): secondo la quale il costo di un apparato deve essere considerato uguale a quello di un apparato di prestazioni simili in tecnologia moderna Net Resiable Value (NRV): secondo la quale il costo di un apparato deve essere considerato uguale a quello che si otterrebbe vendendolo (valore di mercato dell apparato nelle condizioni di uso in cui si trova) Economic Value (EV): secondo la quale il costo di un apparato deve essere considerato pari alla somma dei guadagni netti che si suppone possa generare fino al termine del suo tempo di vita Solitamente i modelli di costo Top Down prevedono che il costo degli apparati sia valutato utilizzando i loro costi di sostituzione (Replacement Cost). I costi così ottenuti devono quindi essere annualizzati mediante i concetti di svalutazione del bene e di costo del capitale (costo dovuto agli interessi da pagare agli istituti di credito che hanno consentito l acquisto dell apparato o di perdita della possibilità di generare altri utili a causa del blocco dell intero capitale necessario per l acquisto dell apparato). Il calcolo della svalutazione del bene dovrebbe essere effettuato considerando la tecnica della svalutazione economica degli assets, secondo cui il valore del bene dovrebbe essere valutato considerando le possibili variazioni di costo e di prestazioni degli apparati necessari per la sostituzione di quelli in campo durante la loro vita media. Tale studio risulta molto complesso poiché richiede una buona confidenza sulla previsione degli sviluppi tecnologici che si avranno in tale periodo. Tecniche di svalutazione più semplici prevedono la svalutazione per annualità (con coefficienti di svalutazione annua esponenziali o lineari) o per sum of digits. A titolo generale, gli aspetti più importanti da valutare per decidere la tecnica di svalutazione da utilizzare sono: previsione della variazione di costo dei beni di prestazioni equivalenti a 57

58 I Modelli Economici quelli posseduti e previsione dei guadagni e dei costi operativi che tali beni genereranno. In seguito dovranno definirsi i coefficienti che identificano il legame fra i costi operativi e di investimento e il servizio che li genera. La fase successiva consiste nello sviluppo delle relazioni fra costo e volume (CVR) del servizio fornito. In particolare, dato un servizio, le CVR hanno lo scopo di identificare tutti i costi fissi, variabili, comuni e congiunti ad esso associabili e di verificare come essi variano al variare dei livelli di produzione. In tal modo, partendo dai livelli di produzione presenti, è possibile effettuare un analisi revisionale dei costi dei servizi in funzione dei livelli produttivi che si intende raggiungere. Risultato di tale analisi è il costo incrementale di produzione di ulteriori unità dei servizi. La costruzione delle CVR può essere basata su modelli ingegneristici del processo di fornitura del servizio, su simulazioni al computer o su modelli di regressione. Nella Figura 18 sono evidenziati gli scenari classici di CVR: il caso nel quale tutti i costi sono direttamente proporzionali al volume di produzione del servizio in esame e non si hanno costi fissi, il caso nel quale esistono dei costi fissi ed inoltre per bassi volumi di produzione la pendenza della curva risulta essere molto più accentuata a causa di inefficienze produttive (tipico ad esempio dei fenomeni produttivi che richiedono l acquisto di apparati poco scalabili e che per tanto presentano una notevole componente di zoccolo) e il caso in cui il costo del servizio è fortemente legato all economia di scala. Costo Costo Costo Volume Volume Volume Figura 18: CVR Il passo finale della modellizzazione Top Down consiste nella combinazione secondo opportuni coefficienti che tengono conto del numero medio di elementi di rete appartenenti all architettura del servizio (detti Routing Factors, RF), di tutti i costi 58

59 I Modelli Economici operativi e di investimento sostenuti per la fornitura del servizio in esame, secondo quanto evidenziato in Figura 17. Tale processo è generalmente complesso a causa della numerosità delle categorie di costo da esaminare e della complessità della valutazione dei routing factors. Il costo finale del servizio dovrebbe considerare inoltre un mark-up necessario a coprire i costi congiunti e comuni non attribuibili al servizio ma egualmente sostenuti per la sua fornitura. I maggiori punti di forza della modellizzazione dei costi dei servizi secondo la tecnica Top Down sono: Essa si basa sui costi di investimento ed operativi presenti nei libri contabili del fornitore dei servizi, i quali risultano pertanto accurati, dettagliati e facilmente dimostrabili Ad analisi terminata fornisce una misura accurata del totale dei costi sostenuti I maggiori svantaggi sono invece: Risulta difficile considerare i potenziali incrementi di efficienza nella fornitura dei servizi dato che l approccio utilizzato spesso considera l architettura dei servizi fissata a priori Richiede molte risorse per costituire il sistema di rilevazione dei dati contabili dai registri societari e per la costituzione dei relativi cost driver e richiede tempi lunghi affinché il sistema entri a regime Nella comunicazione dei dati ad enti esterni risente del compromesso fra la necessità di trasparenza nella fornitura di dati di input e metodi di calcolo (cost driver, ecc) utilizzati e la necessità di non diffondere i dati societari (dati di costo, accordi economici di fornitura apparati e servizi da parte di terzi, ecc) Approccio di Allocazione Bottom Up La metodologia Bottom Up è caratterizzata da una modellizzazione di tipo ingegneristico della rete, in base alla quale vengono attribuiti i diversi costi ai singoli componenti elementari di rete, a loro volta aggregabili in servizi. 59

60 I Modelli Economici Per calcolare un costo LRIC con il metodo Bottom Up, deve essere innanzitutto decisa l assunzione sulla network-topology (SE, SN) e anche sul tipo di tecnologia che si ha in mente per la fornitura del servizio in ottica forward looking; infine, come già espresso nel paragrafo 3.2, deve essere ben definito l incremento significativo e discreto dei volumi. Stabilito ciò i passi da seguire possono cosi essere sintetizzati: 1. Determinazione della domanda corrispondente all incremento dei volumi stabilito 2. Determinazione dei costi unitari degli apparati 3. Costruzione del modello di rete 4. Determinazione dei costi dei differenti elementi di rete 5. Determinazione del costo del servizio Passo 1 e Determinazione domanda Costi unitari apparati Passo Modellizzazione rete Costi di investimento Costi comuni Passo Costi annui elemento di rete Passo Costi per unità per elemento di rete Aggregazione elementi di rete Routing factors Mark Up Costo LRIC del servizio Figura19: Schematizzazione del calcolo di un LRIC col metodo Boom UP 60

61 I Modelli Economici Passi 1 e 2 E necessario passare dall incremento significativo dei volumi alla corrispondente determinazione di una domanda atta ad effettuare il dimensionamento della rete. In questa fase si tiene conto delle caratteristiche del traffico offerto, della distribuzione geografica dell utenza, del grado di servizio della rete, della topologia di rete, delle ridondanze e quant altro. In merito alle tecnologie utilizzate, devono essere disponibili le informazioni di costo degli apparati al fine di determinarne il costo unitario. Passo 3 La costruzione del modello di rete avviene dimensionando opportunamente le risorse sulla base dei volumi stimati nel passo 1. In questa fase devono essere stimati tanto i costi direttamente attribuibili agli incrementi considerati, quanto i costi comuni come ad esempio i costi operativi. Per questi ultimi si può ricorrere ad opportuni mark up sui costi di investimento o all uso del benchmarking. Passo 4 Sulla base dei risultati ottenuti al passo precedente deve essere valutato il costo per elemento di rete (cioè per tipologia di apparato). I costi devono essere ricondotti su base annua. Passo 5 In funzione del tipo di utilizzo, i costi degli elementi di rete possono essere trasformati in costi per unità attraverso opportuni coefficienti di conversione. Ad esempio dal costo annuo dell elemento di rete MSC può essere conveniente passare al costo di un minuto di commutazione voce sullo switch. Per far ciò è necessario calcolare il traffico mediamente gestito dall elemento di rete medio considerato. Inoltre per tener conto del numero medio di elementi di rete appartenenti all architettura del servizio, si utilizzano degli opportuni routing factor specifici per ogni servizio. Ad esempio, nel caso della commutazione voce, il routine factor può individuare il numero di nodi di accesso e transito necessari per realizzare un determinato servizio s. Detto P l insieme delle relazioni origine-destinazione del servizio s, sia A s (p) la stima del traffico della generica relazione p Є P, il routine factor R s si ricava pesando il 61

62 I Modelli Economici numero di elementi N s (p) necessari per portare a buon fine il traffico della relazione p con il traffico di relazione: R s = p P A s p P ( p) N ( p) A s s ( p) L applicazione del mark-up, per considerare anche i costi comuni, è l ultimo passaggio per la determinazione del costo del servizio. I maggiori punti di forza della modellizzazione dei costi dei servizi secondo la tecnica Bottom Up sono: Consente una buona ripartizione dei costi degli apparati, in quanto si basa su modelli di rete di tipo ingegneristico Non necessita di accedere ad una dettagliata struttura contabile dei costi Si tratta di un modello trasparente nel senso che le informazioni alla base della costruzione del modello analitico della rete possono comunque essere verificate Consente la visione di tipo prospettico della rete ottimizzando i dimensionamenti e le scelte tecnologiche ( approcci SN, SE) I maggiori svantaggi sono invece: Non consente una buona ripartizione dei costi operativi e dei processi, in quanto non accede a informazioni dettagliate dal punto di vista contabile Essendo basata su un modello analitico della rete, può trascurare aspetti legati alla fattibilità, alla reale qualità del servizio e tutti quegli aspetti che potrebbero emergere a valle degli opportuni test delle tecnologie 62

63 I Modelli Economici 3.4 Mark-Up Il calcolo del LRIC, sia attraverso l approccio top down, sia attraverso il bottom-up, viene effettuato attribuendo al servizio quei costi direttamente causati dalla sua fornitura e quei costi per cui tale attribuzione è possibile in via diretta attraverso un driver di costo. Al costo unitario così determinato viene poi applicata una maggiorazione (markup) attraverso la quale il servizio partecipa al recupero dei costi comuni, intendendo per tali quei costi che non possono essere messi in relazione diretta o indiretta (attraverso un driver di costo) al servizio considerato. Infatti, in un ottica di efficienza economica, tutti i servizi forniti da un operatore multiprodotto sono chiamati a contribuire al recupero dei costi comuni attraverso un mark-up sul LRIC. I principali metodi per il calcolo del mark-up per il recupero dei costi comuni sono l Equal Proportionate Mark-Up (EPMU) e l applicazione dei prezzi alla Ramsey (Ramsey Pricing). Il primo consiste nel recuperare i costi comuni attribuendoli a ciascun prodotto/servizio proporzionalmente al relativo costo. Si tratta dunque di un metodo di facile ed immediata applicazione; tuttavia presenta lo svantaggio che l attribuzione proporzionale dei costi comuni potrebbe non corrispondere alla ripartizione che effettuerebbe un regolatore dotato di perfetta informazione (lato costi e lato domanda finale) al fine di massimizzare il benessere sociale. Quest ultimo obiettivo è realizzabile attraverso l applicazione della regola dei prezzi alla Ramsey. La regola consiste nel ripartire i costi comuni ai diversi servizi dell impresa multiprodotto in misura inversamente proporzionale all elasticità della domanda. Ciò comporta che i costi comuni siano attribuiti prevalentemente ai servizi la cui domanda risulta relativamente anelastica. Oltre che per ovvie considerazioni di natura distributiva (beni essenziali hanno domanda anelastica), il Ramsey Pricing è di difficile applicazione in quanto il suo calcolo richiede informazioni dettagliate riguardo le funzioni di domanda relative ai singoli servizi, nonché delle relative elasticità incrociate. 63

64 I Modelli Economici 3.5 Metodologie Contabili di Allocazione del Mark-Up In generale il settore delle telecomunicazioni è caratterizzato da un notevole livello di costi comuni tra i vari servizi. Alla luce di tale considerazione, il metodo d allocazione dei costi comuni riveste una fondamentale importanza, in quanto l utilizzo di un criterio arbitrario può non garantire un accurata valutazione del ragionevole ritorno sull investimento per gli azionisti. Si ritiene quindi che la metodologia di allocazione più corretta sia rappresentata dal metodo Ramsey Pricing. L assunto su cui si basa tale metodologia è che i costi comuni debbano essere ripagati in misura maggiore dai servizi caratterizzati da una domanda maggiormente indifferente ai prezzi, così da consentire la definizione di un prezzo efficiente e da evitare profitti in eccesso. La difficoltà di questa metodologia è nel calcolare l elasticità dei differenti servizi. Nonostante le difficoltà della metodologia Ramsey, questa viene valutata in miglior modo rispetto alla metodologia EPMU (Equal Proportionate Mark-Up) poiché si ritiene che quest ultima abbia un limite fondamentale nell attribuzione dei costi comuni al servizio, in quanto non tiene conto del principio di causalità. Il nesso di causalità esprime la relazione diretta tra il consumo di un fattore produttivo e il relativo costo. Nel costo comune tale relazione non è esplicita, ma può essere ricostruita (es.utilizzo dei modelli multidriver (ABC-Activity Based Costing)). L assenza di un nesso di causalità può dar luogo a sovvenzioni incrociate tra i singoli servizi oggetto di accounting. Nella contabilità dei costi di prodotto si verifica il fenomeno ogni qual volta, nelle determinazioni quantitative, i costi comuni a più oggetti non vengono ribaltati in modo coerente, pur in presenza di astrazioni, e sono attribuiti a prodotti che non usufruiscono dell utilità economica prodotta dalle risorse di rete che hanno generato tali costi. Secondo i sostenitori dell ABC, la causa del fenomeno sarebbe individuabile nell utilizzo di parametri che permettono l attribuzione delle quote dei costi indiretti all oggetto secondo la relazione di consumo delle risorse che è propria dei fattori produttivi che contribuiscono maggiormente alla determinazione del valore economico del prodotto. 64

65 I Modelli Economici Avendo definito il costo incrementale di lungo periodo come il costo aggiuntivo legato alla fornitura di una quantità incrementale di output, il LRIC può essere rappresentato dalla seguente equazione: LRIC ( x) = f ( Q + Q ) F ( Q ) c x y c y dove il costo incrementale del servizio X è la differenza fra il costo totale di produzione dei beni X e Y, ai volumi Q(x) e Q(y), ed il costo di produzione solo del secondo prodotto. Il calcolo del LRIC puro evita di considerare quell insieme di costi comuni non attribuibili in alcun modo alla rete e tende quindi a sottostimare gli effettivi costi connessi ad un servizio di rete. Pertanto, al fine di garantire una piena copertura dei costi dei fattori di produzione, la metodologia LRIC deve essere integrata con un apposito mark-up. Il principale problema da affrontare nella contabilità industriale diverrebbe quindi quello di assicurare una equa remunerazione dei costi indiretti di produzione, impedendo al contempo che le modalità di ripartizione dei costi ingenerino meccanismi di sussidi incrociati a beneficio dell incumbent fra attività/servizi regolati ed altri non regolati. Per queste ragioni è necessario pervenire alla determinazione dei costi indiretti attraverso la definizione di specifici mark-up. Benché la metodologia di valutazione a costi prospettici incrementali escluda, in linea di principio, l attribuzione di costi non direttamente attribuibili ai beni oggetto di valutazione, si ritiene che, per i costi di rete, dato l utilizzo inscindibile dell infrastruttura per la fornitura dei servizi di interconnessione e per la fornitura di servizi all utenza finale (telefonia vocale, circuiti dedicati, altri servizi), non sia praticabile un applicazione "pura" della metodologia (che l avvicinerebbe ad una valutazione a costi marginali). Si propone di adottare le seguenti modalità di allocazione dei costi comuni e congiunti: 65

66 I Modelli Economici approccio EPMU al fine della valutazione del tasso X di variazione annuale del Network Cap 1 ; tale valutazione farà necessariamente riferimento ad una configurazione di costo medio incrementale di lungo periodo di tipo TELRIC. approccio Floor e Ceiling al fine della determinazione del campo di validità nell ambito del quale far agire la flessibilità annuale della riduzione programmata dei prezzi fissati tramite il meccanismo di Network Cap. I costi dei servizi in un ottica di contabilità industriale devono, pertanto, riflettere i costi diretti ovvero attribuibili direttamente agli elementi produttivi più un adeguato rendimento sul capitale investito nel processo produttivo, a cui va aggiunto un ulteriore margine per la copertura dei costi comuni e fissi. La motivazione per cui risulta opportuna l'imputazione alle tariffe di interconnessione di un "margine" (mark-up) ulteriore sui costi diretti e del capitale attribuibili ad un servizio di interconnessione risiede nella necessità di garantire la possibilità di recuperare i costi realmente sostenuti nella fornitura dei servizi di interconnessione. Questo richiede quindi che l Operatore sia messo nelle condizioni di poter recuperare costi comuni e fissi, garantendo continuità ai suoi processi di investimento al fine di conseguire livelli più efficienti di rete da trasferire sia agli operatori interconnessi che al mercato finale. Di seguito sono indicate alcune possibili modalità di allocazione dei costi comuni ai servizi di interconnessione regolamentati: 1. prezzo compreso tra due estremi, con facoltà per l operatore con SPM di fissare liberamente la tariffa entro il limite inferiore del floor (costo evitabile) e il limite superione ceiling (Stand Alone Cost), così definiti: o il costo evitabile, ovvero il costo che l Operatore risparmierebbe qualora decidesse di interrompere la fornitura di quello specifico servizio. Tale costo mette in evidenza esclusivamente la quota di costi direttamente attribuibili al servizio. Nella terminologia anglosassone il costo evitabile rappresenta il "price floor", ovvero il costo più basso cui può essere 1 Network Cap: non pregiudicando lo svilupparsi della concorrenza, si propone di incentivare l'efficienza fissando un tetto massimo programmato dei prezzi e lasciando libero l'operatore notificato di ridurre i costi di produzione senza che ad essi sia correlato, nel corso del periodo di efficacia del cap, un adeguamento automatico dei prezzi dei servizi di interconnessione 66

67 I Modelli Economici venduto un servizio od una prestazione di rete, a meno di vendere sottocosto (dumping). o il costo Stand Alone di seguito indicato anche con l acronimo SAC -, ovvero il costo che l Operatore sosterrebbe qualora decidesse di interrompere fornire uno specifico servizio, che si ipotizza essere anche l unico servizio fornito dall Operatore. Appare evidente come questa figura di costo metta in evidenza tanto i costi direttamente attribuibili quanto quelli comuni e congiunti, e possa rappresentare il "price ceiling", cioè il prezzo massimo consentito per la vendita del servizio o della prestazione di rete in esame. 2. mark-up proporzionale ai costi attribuibili (EPMU, Equal Proportionate Mark Up), semplice ed indifferenziato per tutti i servizi di interconnessione; 3. mark-up inversamente proporzionale alla elasticità della domanda dei servizi (Ramsey Pricing): tale politica di pricing risulta non competitivamente neutrale, in quanto tende a far lievitare le tariffe di quei servizi di rete essenziali e non facilmente riproducibili per i new entrants e pertanto aventi domanda rigida (barriere all'entrata); esso inoltre presenta difficoltà nella stima puntuale dei valori di elasticità della domanda per i diversi servizi Elasticità della Domanda L applicazione della metodologia di Ramsey, richiede la determinazione delle elasticità della domanda al prezzo di ogni servizio, è quindi necessario fondare tale metodologie su opportune basi teoriche riguardo le definizioni di elasticità e cosa si intende per domanda elastica. Prime definizioni: L elasticità misura la sensibilità di compratori e venditori a variazioni delle condizioni di mercato. L elasticità della domanda misura di quanto varia la domanda al variare delle condizioni che la determinano. 67

68 I Modelli Economici L elasticità della domanda al prezzo misura di quanto varia la domanda al variare del prezzo. La Domanda è elastica se reagisce più che proporzionalmente al prezzo. La Domanda è anelastica se reagisce meno che proporzionalmente al prezzo. L elasticità dipende dalle preferenze. Fattori che influenzano l elasticità: I beni necessari hanno tipicamente domanda anelastica; I beni di lusso hanno tipicamente domanda elastica; I beni che dispongono di beni sostituti hanno tipicamente domanda elastica; I mercati definiti in modo molto ristretto (es. il servizio IMS) hanno tipicamente domanda elastica; Nel lungo periodo la domanda è generalmente più elastica. Calcolo dell elasticità: L elasticità è calcolata come rapporto tra variazione percentuale della quantità domandata e variazione percentuale del prezzo Elasticità della Domanda al Var. % quantità domandata prezzo = Var. % prezzo 20% Esempio: ε = = 2 la quantità domandata varia in proporzione doppia p 10% del prezzo. Importante notare che varia in senso opposto, se il prezzo cresce la quantità domandata diminuisce. Tipologie di curve di Domanda: La domanda è elastica quando l elasticità è > 1 ; La domanda è anelastica quando l elasticità è < 1 ; L elasticità = 1 si dice unitaria; L elasticità = 0 è perfettamente anelastica; L elasticità è perfettamente elastica. 68

69 I Modelli Economici Figura 20: Curve Elasticità Ramsey Pricing La metodologia Ramsey determina un set di prezzi per un gruppo di servizi che massimizzano il benessere sociale quando la presenza di costi comuni e fissi non permette attraverso l adozione di costi marginali di fissare il prezzo di breakeven. I prezzi di Ramsey includono un mark-up sul costo marginale per ogni servizio che permette il recupero dei costi comuni e fissi, tale mark-up è determinato al fine di limitare la perdita di efficienza economica derivata dalla fissazione del prezzo al costo marginale. Più specificatamente, la regola del Ramsey Pricing, nella sua più semplice versione somma un mark-up al costo marginale in modo inversamente proporzionale all elasticità della domanda del servizio al prezzo di questo. Questa regola minimizza 69

70 I Modelli Economici l impatto sul benessere sociale così come la riduzione della domanda per ogni servizio generata dall aumento di prezzo sopra il prezzo minimo (costo marginale) è minore tanto più è anelastica la domanda del servizio. Se ci sono esternalità e effetti di prezzo incrociato la regola richiede che ogni mark-up sia inversamente proporzionale alla elasticità di quel servizio. Il Principio di Ramsey, quindi, richiede che l elasticità diretta e incrociata dei prezzi, così come le altre interrelazioni tra le domande di questi servizi, e le esternalità, siano considerate quando si determina il mark-up. Si ritiene che il Ramsey non è la metodologia adatta per il recupero dei costi comuni nel mercato delle Telecomunicazioni. Le ragioni principali dietro questa posizione sono: Le difficoltà inerenti nel calcolare in modo affidabile il prezzo di Ramsey e la mancanza di alcuna stima robusta ed affidabile sulla quale basare tale calcolo Il fatto che è improbabile che tutti gli altri prezzi per i servizi mobili siano determinati con il prezzo di Ramsey Le iniquità distributive generate dalla struttura del prezzo di Ramsey per i servizi mobili Problemi concettuali nel modello dei Prezzi di Ramsey Ci sono due principali ragioni concettuali contro l utilizzo del modello di Ramsey: Prezzi nel mercato al dettaglio: applicare il prezzo di Ramsey correttamente fa si che questo debba essere applicato a tutti i servizi mobili, ciò pone dubbi sulla validità di questo modello riguardo l efficienza in un mercato competitivo. Prezzi di Multi-Parte e Discriminazione di prezzo: applicare il prezzo di Ramsey presuppone che tutti i consumatori pagano lo stesso prezzo e senza distinzione di servizio mobile, ciò fa si che venga meno ogni presupposto per prezzi non lineari. Poiché invece il mercato delle telecomunicazioni è fortemente governato da prezzi non lineari, adottare tale modello di Ramsey, al fine di assicurare il recupero dei costi comuni, farebbe venir meno la massimizzazione del benessere sociale. 70

71 I Modelli Economici Problemi pratici nel modello dei Prezzi di Ramsey Oltre alle ragioni concettuali date sopra, si devono considerare anche i problemi pratici che rendono estremamente inattendibile alcun tentativo di assumere il prezzo di Ramsey, che verranno discussi ora in dettaglio: Determinazione previsionale dell elasticità: stime econometriche di solito sono estremamente difficili da dedurre, a causa di una varietà di fattori incluso le deficienze di dati e la presenza di variabili esplicative non osservate. Modello estremamente semplificato: i modelli economici sono da definizione una semplificazione della realtà, ma per generare una risposta robusta devono includere tutte le variabili chiave. Si ritiene che questo modello non soddisfi tali richieste. Entrando nello specifico di seguito si evidenziano i punti da risolvere per la determinazione corretta dell elasticità della domanda al prezzo, variabile fondamentale per l applicazione del modello dei prezzi di Ramsey. Identificazione dei Prezzi La grande varietà dei pacchetti di prezzi con differenti prezzi medi e marginali e la pratica del bundling per i minuti gratis nel prezzo di sottoscrizione rende molto difficile l identificazione dei prezzi per la stima dell elasticità della domanda per le chiamate originate dal mobile. Stima della forma funzionale della funzione di domanda Il valore dell elasticità può variare dipendendo dal livello di prezzo al quale è stata calcolata. Nello stimare l elasticità si usa una curva di domanda log-lineare. Dove ci sono stati grandi cambiamenti di prezzo, come è il caso del mercato mobile, può accadere che l elasticità a prezzi diversi sia diversa e quindi si faccia riferimento ad elasticità differenti. Quindi, assumendo la stessa elasticità per tutto il periodo usato nella stima può non essere particolarmente realistico e può avere effetti negativi sulle stime future. E probabile che la derivazione dei prezzi di Ramsey richieda di conoscere l elasticità della domanda ai prezzi diversa dai prezzi stimati( es. prezzi marginali). Il modello di Ramsey può essere perciò sensibile alla validità della forma funzionale usata nelle stime econometriche, così come l elasticità ai prezzi osservati. 71

72 I Modelli Economici Deficienze di Dati. Nonostante le stime empiriche facciano riferimento ad una lunga serie di dati, queste sono basate su una serie di dati relativamente corta. Inoltre poiché il modello di stima raccoglie efficacemente le relazioni tra variabili, alcune variazione nei dati sono richieste, queste condizioni non sono soddisfatte da tutti i dati. Effetti di non prezzo. Infine ci sono degli effetti di non-prezzo che sono probabili influenzare il processo di stima. Il grande aumento di sottoscrizioni ed utilizzo dei servizi mobili avvenuto negli ultimi anni, non può essere spiegato solamente dalla riduzione dei prezzi. Questo fenomeno è probabilmente anche a causa di un aumento sostanziale del piacere d uso delle comunicazioni mobili. Se questi effetti non vengono considerati adeguatamente, è probabile che la stima sia falsata da questa domanda supplementare non dipendente dal prezzo, ciò comporta una stima dell elasticità al prezzo aumentata verso l alto in valore assoluto. Per attenuare tale fenomeno si potrebbe far uso di un trend variabile che tenga conto di tali sfasamenti, ma data la complessità nell evidenziare i singoli contributi dati dai vari fenomeni (prezzo, moda, stili di vita), si ritiene che si corra sempre il rischio seppur ridotto di avere un analisi non strettamente realistica Equal Proportionate Mark-UP (EPMU) L uso del EPMU è limitato ad un contesto in cui vengono considerati due mark-up: uno che recuperi i costi comuni e uno che internalizzi le esternalità di rete. La metodologia EPMU è usata solo per la prima di questi mark-up, così la rilevante questione concettuale dovrebbe essere risolta ragionevolmente con l EPMU per recuperare i costi comuni in assenza di effetti di esternalità. Date le dimensioni dei costi comuni e le difficoltà, discusse sopra, della determinazione del mark-up sulla base delle condizioni della domanda, si ritiene l EPMU un metodo bilanciato tra la praticità ed il bilanciamento. 72

73 I Modelli Economici Questo lavoro esamina il problema della ripartizione dei costi fissi e comuni attraverso l allocazione di un mark-up. Tale tema è balzato in primo piano sia nella letteratura che nei progetti concreti delle imprese. Il punto di partenza che ha dato origine al lavoro è stata la presa d atto da parte delle pratiche dell impresa, di una necessità di recuperare gli ingenti costi supportati per l implementazione e gestione della rete al fine di accrescere il vantaggio competitivo. Lo studio della letteratura ha fatto in parte scartare il Ramsey Pricing, per problemi contingenti alla determinazione delle elasticità ed ad una effettiva conoscenza della domanda. Tale metodologia farebbe infatti pensare che il problema debba essere gestito nelle operazioni di pricing, ovvero da un settore differente da quello dell allocazione costi. Poiché data la difficoltà di stabilire il nesso di causalità con i servizi e/o le tecnologie, il criterio suggerito da Ramsey non permette di determinare un modello di semplice ed efficace applicazione. E però vero che l idea di legare l allocazione del mark-up in proporzione al rapporto tra domanda e costi e/o prezzi ci ha dato un suggerimento importante sul criterio proposto Modello allocazione Mark-Up Il modello persegue l obiettivo di allocare i costi fissi e di zoccolo in modo tale per cui sia minima l incidenza di tali costi sull allocazione globale e di conseguenza sul costo dei servizi, cercando di mantenere quelle relazioni di causalità proprie della metodologia Bottom-Up. La linea guida seguita, porta nello specifico ad allocare il mark-up a quei dispositivi che sono maggiormente chiamati in causa, o meglio sono maggiormente coinvolti dalle varie tipologie di servizio in termini di attraversamenti; a ciò segue un analisi della capacità del dispositivo poiché si vuole allocare il costo a quel dispositivo meno sensibile all incremento della domanda, ovvero si ritiene che allocare il mark-up ad un dispositivo che riesca a supportare un certo incremento di domanda senza la necessità di aumentarne la numerosità, permetta di limitarne l impatto economico. Si ricorda che il mark-up che andremo ad allocare sarà composto da una compente di costi fissi e da una componente di costi comuni. Per come è stato dimensionato il modello di allocazione 73

74 I Modelli Economici dei costi, la componente di costi fissi rimarrà costante perché legata al costo dell implementazione della configurazione di base della rete esistente, al crescere della domanda tale componente tenderà quindi a diminuire in virtù di economie di scala. La tendenza dei costi comuni se pur nota non incide particolarmente poiché è limitato il loro peso nei confronti dell intero costo della rete. In virtù di ciò si allocherà il costo a quel dispositivo meno sensibile all incremento di numerosità in seguito ad un incremento di domanda, o meglio in termini economici che abbia una elasticità dei costi al variare della domanda meno che proporzionale e che goda quindi di economie di scala. In tal modo ad una variazione della domanda il costo diretto del dispositivo non aumenterà, la parte di costi indiretti costituita dalla percentuale del mark-up allocata a quel dispositivo andrà a dividersi su un numero maggiore di utenti e di conseguenza diminuirà l incidenza del costo sui servizi. Un altra base di analisi seguita, riguarda il costo di acquisto del dispositivo, ovvero il modello tenderà ad allocare il mark-up a quei dispositivi che hanno maggiori attraversamenti, se ci sono più dispositivi con la stessa percentuale di attraversamenti smaltiti, questi vengono valutati in virtù della capacità ed in ultimo in funzione del costo di acquisto Applicazione Modello allocazione Mark-Up Il modello presentato verrà implementato sul nostro tool attraverso i seguenti passi: 1. Dal foglio dei Routing Factor verrà preso il numero totale degli attraversamenti per ogni dispositivo 2. Tale numero verrà diviso per il numero di dispositivi di quel tipo presenti nella configurazione di base della rete, in questo modo si ottiene una lista decrescente dei dispositivi con maggiore atrraversamenti 3. Gli attraversamenti di ogni dispositivo verranno poi pesati in percentuale sul totale degli attraversamenti 4. Attraverso tale percentuale verrà allocato il Mark-Up Per quanto riguarda l analisi delle capacità nella pratica si è visto che ciò che emerge dallo studio degli attraversamenti e quindi dei Routing Factor, già contiene questa 74

75 I Modelli Economici informazione poiché la lista ottenuta è dimensionata sugli attraversamenti che smaltisce un singolo dispositivo. Routing Factor Tot. Attraversamenti Dispositivo Conf. Base Num. Dispositivi Tot.Attraversamenti /Num.Dispositivi Percercentuale Attraversamenti Dispositivo su Tot Mark-UP Lista decrescente dei dispositivi su base perc. di attraversamento CF CC %Disp.maxAttraversamenti * Mark-Up Modello Allocazione Costi Costo Dispositivo Diretti Variabili Congiunti Variabili Figura 21: Diagramma a Blocchi Modello allocazione Mark-Up 75

76 Il Modello BLC 4 IL MODELLO BLC Questo modello deve il suo nome all acronimo di Bottom Up LRIC - CCA ovvero alle basi economiche sul quale esso è fondato. Il Bottom Up, infatti, costituisce il metodo di allocazione dei costi prescelto per il presente modello. Le motivazioni che hanno portato a preferirlo al Top Down risiedono nelle sue peculiarità, illustrate nel Capitolo 3, e che brevemente riassumiamo: La precisione di questo metodo nell identificare le cause che hanno generato il costo e di conseguenza la migliore ripartizione percentuale dei costi sui servizi in funzione dell utilizzazione maggiore o minore della risorsa elemento di rete L approccio ingegneristico nei confronti del dimensionamento della rete secondo uno dei 3 approcci Scorched Earth, Scorched Node e Greenfield La metodologia utilizzata per la valutazione dei costi è di tipo Long Run Incremental Cost (LRIC). Essa ha come obiettivo calcolare il costo incrementale in condizioni di regime della rete, assumendo per gli apparati uno stato di riempimento mediamente raggiungibile nell arco temporale di riferimento dell analisi. Questa analisi si basa sull approccio LRIC CCA (Current Costs Accounting) che usa i costi correnti della struttura della rete, fissando architettura e topologia. La metodologia di calcolo utilizzata prevede l'individuazione delle componenti base di cui si compone la fornitura del servizio (building block). Il costo verrà valutato allocando le singole componenti in ragione del loro utilizzo per la fornitura del servizio. In generale, ogni building block potrà comportare due tipologie di costi: costi di investimento (Capex), dovuti all'acquisto di nuovi apparati o alla stipula di contratti che prevedono dei costi di attivazione o una tantum 76

77 Il Modello BLC costi operativi (Opex), dovuti alla manutenzione degli apparati o alla stipula di contratti che prevedono canoni annuali, il nostro modello prevede il calcolo degli Opex come il 3% dei Capex Il presente lavoro si pone come obiettivo quello di calcolare per ciascun servizio il costo per unità di output su ogni elemento della rete UMTS. In tale ottica è necessario ricondurre i costi di tipo Capex in costi annuali, in modo da poterli comporre omogeneamente con gli Opex per ottenere il costo del servizio. A tal fine i costi di tipo Capex sono annualizzati supponendo che l'investimento debba essere ripagato/ammortizzato in un tempo pari alla vita media dell'apparato, ciò avviene nel caso in cui il Building Block si riferisca ad un elemento di rete. Al fine di tener conto del costo del denaro legato anche ai rischi di investimento, il calcolo della rata annua prevede anche l'uso del coefficiente di attualizzazione WACC (Weighted Average Cost of Capital). Nel documento si è utilizzato un WACC pari all 8,5%. Inoltre non sono considerati i costi legati ai processi aziendali, come ad esempio il costo del personale e di esercizio della rete. 77

78 Il Modello BLC 4.1 Applicazione del modello Bottom Up Il modello mira ad individuare tutti gli elementi di rete rilevanti, le business activities e le spese sostenute dalla azienda come capitali di investimento, spese operative e il ritorno sul capitale impiegato. Il livello del dettaglio del modello deve permettere, per quanto riguarda gli elementi di rete, di riflettere l attuale stato tecnologico in uso con opportune ipotesi e semplificazioni, individuare i fattori significativi che influenzano le spese totali della rete senza appesantire eccessivamente il contenuto del modello stesso. Gli input chiave del modello possono essere racchiusi in cinque macro aree del modello: domanda di servizio; regole di design della rete; spese per unità di rete; costo del capitale; service routing factor. Ognuno di questi elementi può essere associato ad una delle seguenti voci: dati, sono ben conosciuti e certi (per esempio la domanda storica); assunzioni, non sono conosciute (per esempio la domanda previsionale); stime, sono quei parametri per i quali le informazioni a disposizione sono insufficienti per una esaustiva conoscenza del parametro stesso; in base a ciò viene usata una stima (per esempio la copertura delle celle radio) le stime possono divenire dati le informazioni appropriate vengono acquisite (per esempio dagli operatori); algoritmo di design della rete, è la regola o il metodo utilizzato per dimensionare un particolare elemento di rete capace di determinare una ragionevole relazione tra gli elementi di rete e i driver di costo. 78

79 Il Modello BLC I key output del modello sono un numero di cost figures, per ogni anno il modello fornisce: il totale dei costi comuni; il totale dei costi incrementali; costi incrementali per unità di servizio senza mark-up (unmarked-up cost); costi incrementali per unità di servizio con diversi metodi di mark-up (marked-up cost). Come costi per unità si intende i costi totali associati ad un incremento diviso il numero di unità di domanda dell incremento stesso. Gli unmarked-up cost rappresentano il costo incrementale netto associato a ciascun incremento senza il recupero dei costi fissi. I costi comuni possono essere recuperati applicando un mark-up su alcuni o tutti i costi incrementali netti dei servizi; incrementando i prezzi di questi servizi si assicura il recupero dei costi comuni di alcuni o tutti i servizi considerati. E possibile applicare due diversi metodi di mark-up, nel presente documento si farà riferimento all Equal Proportionate Mark- Up (EPMU) e al Ramsey Pricing. 4.2 Panoramica del modello Bottom Up Il modello si compone di due parti: Costi di rete Costi dei servizi Figura 22 - Panoramica del modello Bottom Up 79

80 Il Modello BLC I costi di rete dipendono dai parametri della domanda, dalla scelta dei cost driver per ogni elemento di rete considerato e dai parametri ed algoritmi di design della rete. Figura 23 - Modello Bottom Up, dettaglio 1 I costi dei servizi annualizzano i costi di rete e determinano i costi incrementali per unità di domanda e i costi comuni. Figura 24 - Modello Bottom Up, dettaglio 2 80

81 Il Modello BLC Scelta dei Driver di costo Figura 25 - Scelta dei Cost Driver In una rete di telecomunicazioni mobile si possono individuare un grande numero di cost driver. Tuttavia, alcuni di essi hanno un impatto trascurabile sui costi complessivi della rete, dunque un approccio più realistico e selettivo è indispensabile per non sovraccaricare il modello di parametri con una minima valenza pratica e strutturale. Il modello fa uso esplicito dei seguenti cost driver : Il numero di utenti L ammontare del traffico sulla rete La qualità del servizio (QoS) offerta agli utenti, in termini di probabilità di blocco L ammontare di traffico trasportato in rete è considerato come un aggregato dei vari servizi offerti come minuti di chiamate voce, videocall e Mbit/s per le chiamate dati. Alcuni elementi di rete saranno interessati solo da un sottoinsieme di tale traffico (per esempio l SGSN tratterà solo l ammontare del traffico dati). I driver di costo riguardanti gli utenti sono in genere meno significativi di quelli riguardanti il traffico e la qualità del servizio. Le reti mobili non stanziano investimenti ingenti dipendenti da ogni singolo sottoscrittore, tuttavia alcuni elementi di rete come Home Location Register (HLR), che deve mantenere lo status di ogni utente, dipendono dall ammontare di sottoscrittori. 81

82 Il Modello BLC Il driver di costo per questo elemento sarà quindi il numero di utenti residenti in memoria. In più ogni utente ha bisogno di un telefono cellulare e di una USIM card per fare o ricevere chiamate, anche in questo caso il numero di sottoscrittori sarà il driver per il costo dei terminali mobili. Le principali misure usate per dimensionare gli elementi di rete sono: Busy Hour Erlang (busy-hour minutes/60) (BHE) Busy Hour Call Attempts (BHCA) Il livello di ogni cost driver sarà calcolato separatamente per ciascun servizio di traffico, basandosi sull ammontare annuo di traffico generato per quello specifico servizio. I cost driver di traffico espressi in unità di misure diverse, come le chiamate voce/videocall e le chiamate dati, sono combinati insieme per formare un unico driver di incremento chiamato traffic, per fare ciò si attua una conversione degli Erlang in Mbit/s, mediante l impiego della formula B-Erlang, per esprimere tutto il traffico in un unica unità di misura. La qualità dei servizi offerti (QoS) è un driver di costo molto importante, tuttavia trovare una relazione che leghi in modo diretto i costi dei servizi e le relative QoS è un operazione molto complessa o non sempre fattibile, per questo motivo nel modello un incremento della qualità del servizio non è inclusa e il costo per unità di qualità non è determinato. Negli input del modello sono tuttavia incluse le probabilità di blocco specifiche per ciascun servizio, al fine di monitorare le variazioni di costo per unità di servizio associate ad una determinata qualità di servizio. Le probabilità di blocco prescelte per i vari servizi, vengono riassunte nella seguente tabella: Servizio Probabilità di blocco Voce 1% Videocall 2.5% 128 Kbps 10% 384 Kbps 20% Tabella 5 - Probabilità di blocco 82

83 Il Modello BLC Algoritmi e parametri di dimensionamento della rete Figura 26 - Algoritmi e parametri per il dimensionamento della rete Questa sezione del modello contiene un ampio numero di informazioni legate agli input, algoritmi e parametri del modello Bottom Up: Un sommario dei principi adottati; Descrizione del modellamento della rete; Il calcolo della domanda totale di traffico per il calcolo dell incremento dello stesso in termini di busy hour e di traffico dati opportunamente convertito in busy hour; Discussione dei parametri usati nell algoritmo; I diagrammi di flusso dei principali elementi della rete evidenziati nella distinta base (insieme dei building block che compongono la rete), siti di accesso, RNC, trasmissioni tra MSC, HLR, MSC-S, MGW, GGSN, SGSN; Modellamento dei principali elementi di rete; Gli input principali del design della rete inclusi i tempi di vita dei vari elementi. L interfaccia radio tratta in modo diverso il traffico voce, il traffico dati GPRS e la segnalazione. Tuttavia, costruire un modello ingegneristico complesso, che differenzi questi vari tipi di trattamento non è richiesto per un modello di allocazione dei costi LRIC. 83

84 Il Modello BLC L idea è quella di unire in un unica categoria, combinandoli insieme, traffico voce e dati. Si assume, inoltre come ipotesi semplificativa, che le ore di punta di tutti i servizi coincidano, annullando tutte le differenze esistenti tra i vari servizi. Di seguito viene spiegato l algoritmo di calcolo per i busy-hour erlang. Per prima cosa si calcolano i minuti nell ora di punta nell anno: minuti in un anno BH proportion (stimata intorno al 7-10%) Il passo successivo è quello di calcolare i minuti nell ora di punta contenuti nel giorno medio di traffico: minuti nell ora di punta nell anno numero di giorni di traffico nell anno (circa 250 ) Si calcolano ora i BH erlang nel giorno medio di lavoro: minuti nell ora di punta contenuti nel giorno medio di traffico 60 (sec) I BH erlang nel giorno medio di lavoro sono poi utilizzati come linea guida nello sviluppo della rete. I Busy-hour call attempts sono calcolati per i servizi voce sul dominio a circuito nel seguente modo: BHCA per chiamate voce: minuti nell ora di punta contenuti nel giorno medio di traffico tentativi di chiamata X per chiamate andate a buon fine (stimati 1,5) durata media di una chiamata (stima 100 s ) 84

85 Il Modello BLC 4.3 Analisi dei blocchi funzionali Partendo dalla catena impiantistica, ossia dalla configurazione di rete, si individuano i nodi di rete, che nel gergo tecnico vengono detti Building Block. Per ciascun Building Block individuato, si effettua una scomposizione in Blocchi Funzionali, al fine di individuare facilmente la corrispondenza tra le voci di listino relative a quel Building Block e le componenti di tali nodi. In tal modo è possibile definire per ogni elemento del Building Block a quale tipologia di costo appartiene(costi diretti fissi e variabili, costi congiunti fissi e variabili) ai fini dell applicazione della metodologia LRIC. Si procede ad una prima suddivisione, ad alto livello, tra componenti Hardware e Software. Successivamente in ciascuna di queste due macroaree viene fatta una ulteriore suddivisione in relazione alle caratteristiche tecnico-funzionali delle componenti interne proprie del dispositivo. Questa analisi semplificherà, in fase si revisione dei listini, l individuazione delle componenti che influiscono sulle variazioni di costo Individuazione dei blocchi funzionali Qui di seguito verrà esposta nel dettaglio la suddivisione in blocchi funzionali dei nodi di rete della Core Network MSC-S Ricordiamo che l MSC-S è quel dispositivo atto a coordinare le attività di instaurazione, mantenimento/modifica e abbattimento delle chiamate. Inoltre possiede funzionalità di gestione della mobilità degli utenti in aggiunta a quelle dedicate alla sicurezza. L MSC-S è dotato di un processore di nuova generazione APZ , costituito da due lati indipendenti, ciascuno dei quali è dotato di due processori finalizzati al processamento, uno delle istruzioni ( Istruction Processor Unit IPU ), l altro della segnalazione ( Signal Processor Unit SPU ). 85

86 Il Modello BLC Tali funzionalità compongono la parte software del dispositivo. MSC Server SW APZ IPU SPU FAN RPHM - A RPHM - B RANAP HW APZ FAN CPU RANAP CPU AAL5 Signalling GCP AAL5 Signalling GCP ALI BOARD ATM INTERFACE FAN Figura 27 - Blocchi funzionali MSC-S La parte hardware invece, si compone di interfacce ATM e altri apparati come: 3 elementi FAN utilizzati per la ventilazione; 2 CPU ; 2 RPHM ( Regional Processor Handler Magazine). Le interfacce ATM sono collocate nelle cosiddette ALI Board, utilizzate per la terminazione del layer trasmissivo ATM/AAL 5 su cui viaggiano le seguenti segnalazioni: MAP (Mobile Application Part): Protocollo che consente la comunicazione real time tra nodi in una rete cellulare mobile. Un tipico utilizzo e quello del trasferimento dell informazione dal VLR all HLR; 86

87 Il Modello BLC ISUP (Isdn User Part): Definisce il protocollo per instaurare, gestire, mantenere e abbattere una chiamata. È collocato tra l MSC Server e il GMSC Server; CAP (Camel Application Part): Protocollo real time finalizzato alla gestione del roaming tra PLMN diverse; BICC (Bearer Indipendent Call Control): Protocollo di segnalazione utilizzato per supportare i servizi ISDN a banda stretta su backbone di reti a banda larga senza interferire con le interfacce delle reti esistenti e con i servizi end to end.è utilizzato tra l MSC Server e il GMSC Server; GCP (H 248) (Gateway Control Protocol): Consente di mantenere aggiornato lo stato di utilizzo delle risorse nel Media Gateway. Consente di creare le terminazioni per l instaurazione dei RAB (Radio Access Bearer); RANAP (Radio Access Network Application Part): È responsabile delle funzioni riguardanti l instaurazione di un RAB tra la CN e l RNC. Per rendere meglio comprensibile ed avere una visione d insieme di quanto appena elencato, riportiamo di seguito uno schema strutturale della rete UMTS in cui è possibile individuare le interfacce su cui vengono utilizzati i protocolli sopraccitati. Figura 28 Schema strutturale della rete ATM 87