PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA RETE A BANDA LARGA NEI COMUNI DELLA PROVINCIA DI BRESCIA ADERENTI AL PROGETTO SISCOTEL 2005

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1 PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA RETE A BANDA LARGA NEI COMUNI DELLA PROVINCIA DI BRESCIA ADERENTI AL PROGETTO SISCOTEL Relazione Tecnica -

2 Tecnologia prescelta ed apparati utilizzati Megabeam ha ritenuto opportuno progettare l infrastruttura di rete a banda larga per i 41 comuni della Provincia di Brescia servendosi delle due seguenti tecnologie wireless: Hiperlan Wi-Fi- in architettura Mesh Per ciascuna tecnologia sono stati scelti i migliori prodotti sul mercato, rispettivamente di: Alvarion Cisco Systems L Hiperlan Come anticipato per la realizzazione della rete di trasporto (dorsale), Megabeam ha voluto puntare sull HIPERLAN, una tecnologia consolidata che garantisce ottime prestazioni. Gli apparati Hiperlan operano nella banda dei 5.4 GHz, hanno ben 11 canali radio non sovrapposti a disposizione, ciascuno della capacità lorda di 54 Mbit/s. La tecnologia di modulazione utilizzata è la OFDM che aggiunge nuove ed interessanti possibilità, quali ad esempio la capacità di operare in condizioni di NLOS (Non Line Of Sight), ovvero assenza della linea di vista. Utilizzando questo tipo di modulazione gli apparati hanno la possibilità di instaurare collegamenti anche dove non c'è visibilità ottica (i due apparati tra loro non si vedono ). Questo grazie alla possibilità di ricevere e sfruttare positivamente anche segnali riflessi o diffratti, i cosiddetti fenomeni di Multipath e Scattering, che in altri tipi di tecnologie provocano seri disturbi alle trasmissioni. Pertanto anche in situazioni sfavorevoli ai normali collegamenti, si potrà usare con successo questa tecnologia. Per facilitare l offerta di nuovi servizi la soluzione wireless proposta da Megabeam per il territorio del Comune di Desenzano del Garda, così come negli altri Lotti, implementa il concetto di QoS (Quality Of Service) per dare al fornitore dell accesso la possibilità di offrire differenziazioni fra i servizi offerti. Questi servizi possono includere anche il triple-

3 play servizi per data, voce, e video includendo accesso ad Internet, VoIP, gioco online, streaming video, e/o VPN per esempio per l accesso remoto aziendale per svolgere attività di telelavoro. Fornendo questi servizi attraverso una rete convergente possono anche essere ridotti i costi delle infrastrutture. Nel progetto qui esposto si prevede l'uso di tecnologie wireless di ultima generazione, punto-multipunto (PMP) e punto-punto (P-P), di tipo HIPERLAN che realizzino sia la copertura radio di celle geografiche che la relativa interconnessione delle celle tra loro. Tramite la dorsale Hiperlan, si provvederà a portare la connettività in corrispondenza di un opportuno punto di rilancio, dove verranno collocate antenne settoriali Hiperlan che diffonderanno il segnale proveniente dalle apparecchiature della dorsale creando una bolla di connettività in grado di coprire ampie zone del territorio comunale e di comuni limitrofi. A questo punto la connettività è potenzialmente disponibile per tutti gli utenti all interno dei centri abitati coperti. Affinché possano utilizzare il servizio, Megabeam provvederà ad attivare gli utenti interessati fornendogli l hardware occorrente alla ricezione del segnale. In pratica, nel momento in cui l utente sottoscriverà una delle offerte commerciali Linkem, si provvederà a munirlo di antenna Hiperlan ricevente. Tale apparecchiatura sarà opportunamente collocata sulla sommità della sede dell utente (sia essa sede della Pubblica Amministrazione, di una impresa o il domicilio dell utente residenziale) e la connettività arriverà all interno dell edificio attraverso un cavo. Quanto descritto è rappresentato graficamente all interno della figura seguente.

4 Abitazione Abitazione impresa Abitazione scuola Scelta apparati hiperlan La scelta degli apparati è stata un punto importante sul quale si è lavorato nell ottica di assicurare all Ente Appaltante la migliore soluzione tecnologica. Megabeam da un lato ha valutato i risultati di specifiche ricerche di mercato fatte da esperti nel settore. Dall altro ha voluto testare direttamente i vari apparati verificandone sul campo le performance. I risultati di indagini di mercato vengono utilizzati da Megabeam più che altro come spunto per selezionare una serie di apparati da testare sul campo, utilizzare realmente gli apparati nelle situazione più disparate è l unico modo, a nostro avviso, per evidenziarne a pieno i pregi ed i difetti, al di là delle caratteristiche tecniche pubblicizzate dai produttori.

5 Di seguito riportiamo gli esiti del confronto tra i vari apparati Hiperlan da noi testati, specificando le caratteristiche oggetto di valutazione. Caratteristiche e performance necessarie Al fine di poter costruire reti wireless flessibili ed efficaci i prodotti devono avere le seguenti caratteristiche: Resistenza in esterno Capacità di colmare grandi distanze Capacità di trasportare grandi quantità di dati Modularità ed aderenza ai vari modelli topologici di rete Funzionalità aggiuntive Sicurezza Le aziende presenti sul mercato Al fine di produrre una comparazione coerente con quanto diffuso sul territorio nazionale abbiamo selezionate i seguenti vendor ai fini della valutazione comparativa Radionet Proxim Alvarion Motorola Modalità di confronto Per semplicità abbiamo deciso di procedere a dare un voto da 1 a 3 con 3 come massimo per ogni elemento ritenuto di valore. Ove il dato pur rilevante non era disponibile o di difficile reperimento, abbiamo provveduto comunque ad assegnare il valore di 1 ritenendo che tutte le unità eroghino comunque un servizio di base. Infine abbiamo provveduto a riassumere il tutto in una tabella complessiva. Schema riassuntivo Resistenza in esterno Capacità di colmare grandi distanze Capacità di trasportare grandi quantità di dati

6 Range operativo Cert.IP in ETSI Radionet ND (1) IP65 Alvarion Sino a 30 Km in PTP sino a 20 in PTM IP67 Proxim ND (1) IP65 Motorola Sino a 3,2 ND Km (1) Protezione Fulmini o elettrostatica Medie distanze superabili a piena capacità in ETSI Velocità max in modalità FTP su distanza di 8 Km e con LOS Apparato di tipo NLOS o inferiore ND (1) ND (1) ND (1) No, solo strutturato (1) Si inclusa PTP sino a 11/12 Km PTM sino a 8/10 Km Approx 22 mbit reali singolo settore o PTP B28 SI Non Line of Sight ND (1) ND (1) Approx Si Near 20 mbit Line of reali Sight singolo settore no PTP ND (1) 3,2 Km ND (1) No, solo Line of Sight (1) Architettura Radio Antenna Antenna direttiva e/o sostituibile Punti Totali Buona 1 sola unità (12) con antenna detached Buona SI, a scelta (24) del progettista vari tipi Buona 2 modelli (14) con BU libera SU con antenna integrata Buona ND (1) (12)

7 Modularità ed aderenza ai vari modelli topologici di rete Soluzione Soluzione PTM e quanti modelli Singolo Versione con Punti PTP e settore alimentazione Totali quanti installabile ridondata modelli Radionet Si, 1 modello PTM apparentemente realizzato con NO solo 2 NO (1) (5) due radio in un unico contenitore, singoli link trattasi di due singoli link - soluzione (1) applicativa non nativa (1) Alvarion Si, 2 modelli PTM reale, sino a 512 unità per settore SI, 60, SI, nei modelli (11) ognuna singolarmente configurabile 90, 120 PTM con unità rackable da 19 Proxim Si, 1 modello PTM reale, sino a 250+ unità per settore SI antenne NO (1) (8) non sembra singolarmente configurabili non note Motorola Si, 2 modelli PTM reale, sino a 200 unità per settore, Si, 60 No (1) (8) non singolarmente configurabili Funzionalità aggiuntive Supporto VLAN & CIR/MIR/SLA per Modalità asincrona di Punti QOS singola unità remota connessione per singola Totali unità remota Radionet ND (1) ND (1) ND (1) Alvarion SI 802.1P & 802.1Q SI SI (9) Proxim ND (1) ND (1) ND (1) Motorola ND (1) ND (1) ND (1)

8 Sicurezza Authentication & Access AES encryption IP Address Protocol based MAC based Preventing local Ethernet Broadcast/Multicast Punti Totali Control - Different key per subscriber based filtering (specific or range) filtering filtering broadcasts from flooding the air Filtering Radionet ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) (7) Alvarion SI Si oltre a SI Si Si Si Si (21) WEP 128 Proxim SI Si oltre a SI ND (1) SI ND (1) ND (1) (15) WEP 128 Motorola ND (1) Opzionale ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) ND (1) (8) Conclusioni Schema riassuntivo Resistenza in esterno Capacità di colmare grandi distanze Modularità ed aderenza ai vari modelli topologici di rete Funzionalità aggiuntive Sicurezza Totali Capacità di trasportare grandi quantità di dati Radionet Alvarion Proxim Motorola La tabella superiore riporta le somme di ogni sezione per i tre apparati a 5 Ghz presi in considerazione, risulta evidente che le unità di Alvarion appaiono sempre con punteggi superiori in ogni sezione

9 Testando i prodotti Alvarion si è subito notata la differenza con altri apparati in termini di facilità di configurazione ed in termini di prestazioni, ma è stato l utilizzo prolungato, anche in situazioni critiche, che ci ha davvero convinto della superiorità di questi apparati in termini di affidabilità e sicurezza. Megabeam ritiene quindi che i prodotti Hiperlan Alvarion siano attualmente i migliori sul mercato per la realizzazione di reti di backbone e di reti di accesso particolarmente performanti. Occorre sottolineare che per garantire una soluzione tecnica valida ed affidabile sono stati scelti gli apparati più performanti disponibili all interno dell offerta Alvarion. La differenza di prezzo (circa il 50%) che li differenzia dagli altri prodotti dello stesso listino è ampiamente giustificata dalle prestazioni riscontrabili in termini di banda passante: 28Mbps per gli apparati Punto - Punto (circa 24Mbps netti) e 54 Mbps (circa 30Mbps netti) per il Punto - Multipunto. L architettura Wi-Fi Mesh Il Wi-Fi (standard IEEE b/g) è una tecnologia operante nella banda dei 2.4Ghz molto diffusa e consolidata, stabile, sicura ed efficiente, che permette di accedere ad Internet ed alle sue molteplici applicazioni senza l utilizzo di alcun cavo di collegamento., semplicemente utilizzando PC portatili, palmari e smartphone dotati di apposita scheda. L'architettura di rete Wireless Local Area Network basata sulla tecnologia Wi-Fi (802.11b) utilizza per il collegamento tra la WLAN e il terminale del cliente, canali a radiofrequenza di 2.4Ghz in grado di garantire una velocità di trasmissione fino a 54Mbps.

10 INTERNET DOMINIO ROUTER SWITCH ACCESS POINT La normale architettura wi-fi, estremamente efficiente in ambiti indoor mostra qualche limite se utilizzata per offrire connettività in aree territorialmente estese. Per coprire un ampio territorio è necessario installare numerosi apparati (access point) ma a causa del numero limitato di canali che tali apparati hanno a disposizione (3 contro gli 11 dell Hiperlan) è molto difficile ed in taluni casi impossibile, configurare la rete in modo da evitare interferenze tra i dispositivi. Questo può causare cali prestazionali o blocchi del sistema. L installazione di normali access point rischierebbe pertanto di minare l affidabilità della rete! Megabeam ha cercato di capire se e come fosse possibile risolvere questo problema e poter beneficiare dei numerosi vantaggi della tecnologia wi-fi, quale ad esempio la mobilità e l immediatezza di utilizzo, senza perderne in affidabilità e prestazioni. Solo in questo modo la creazione di una rete di accesso wi-fi può essere considerata un valore aggiunto per il territorio. Al fine di individuare la soluzione tecnica ottimale volta al raggiungimento degli obiettivi esposti, Megabeam ha verificato pertanto se il mercato degli apparati wireless, in rapida e continua evoluzione, presentasse qualche novità di rilievo, proficuamente utilizzabile nella redazione del progetto per la il territorio del Comune di Castelrotto. La ricerca ha avuto esito decisamente positivo, si è infatti rilevato che la CISCO SYSTEMS, leader mondiale nel networking era in procinto di rilasciare sul mercato europeo un prodotto innovativo destinato alla copertura wireless di aree geografiche estese. Il consolidato rapporto di Megabeam con l azienda statunitense ha permesso di conoscere ed apprezzare sul campo le caratteristiche tecniche dei nuovi apparati, caratteristiche che hanno convinto il team di progettazione a definire un architettura della rete di accesso

11 che comprendesse tali dispositivi di nuova concezione affiancandola alla soluzione Hiperlan di Alvarion appena descritta, positivamente utilizzata nella gran parte dei progetti wireless Hot zone finora realizzati. Elemento cardine dell innovativa soluzione proposta è il Cisco Aironet 1500, un prodotto dual band con radio b/g e a, pensato per essere utilizzato in ambienti esterni e dotato di funzionalità di "mesh networking". CISCO Aironet 1500 Mesh networking In sintesi, le architetture mesh funzionano secondo un principio uguale a quello su cui si basa Internet: ogni nodo di una rete di questo tipo deve infatti preocuparsi esclusivamente di inoltrare i pacchetti che riceve verso il nodo successivo (next hop), demandandogli il compito di instradarli verso la destinazione secondo il miglior percorso disponibile in ogni momento. In pratica nel momento in cui si attiva un nodo con funzionalità wireless mesh, questo non fa altro che un scansione dell'ambiente radio circostante verificando se nella sua zona di copertura esistono altri nodi simili (peers). Una volta individuati i peers, mediante un protocollo di routing dinamico viene calcolato quale di questi rappresenta la via migliore per raggiungere la rete fissa e questo nodo viene eletto Next hop. Nel caso in cui il next hop venga meno (ad esempio per mancanza di alimentazione, guasto o qualunque altra eventualità), il generico nodo è in grado di eleggere dinamicamente un nuovo next hop tra tutti gli altri disponibili, continuando quindi a fornire il servizio senza alcun impatto per l'utente finale.

12 Il CISCO Aironet 1500 è il primo prodotto sul mercato in grado di realizzare architetture mesh, utilizzando la radio a per la connettività tra i nodi peer e la radio b/g per fornire l'accesso Wi-Fi agli utenti nel suo raggio di copertura. Il protocollo utilizzato per individuare e mantenere aggiornato il percorso migliore verso la rete fissa (bocchettone di banda) è l'awp Adaptive Wireless Path, che permette ad un access point (AP) di selezionare dinamicamente in remoto il percorso di dati migliore verso altri access point all'interno dell'area coperta dalla tecnologia mesh. Tutto ciò fornisce una maggiore resistenza dei dati alle interferenze delle radio frequenza (RF), e garantisce una capacità di rete ottimale. Il 1500 consente di passare dall'hot spot all'hot zone, mediante un approccio definito zero touch provisioning, ovvero minimizzando l'intervento dell'operatore grazie l'automatizzazione delle fasi di installazione e configurazione. È possibile inoltre segmentare il traffico tra i vari utenti della rete e definire livelli di qualità di servizio per le applicazioni critiche come ad esempio quelle di pubblica sicurezza a cui è quindi possibile riservare maggior priorità nella condivisione delle risorse disponibili. Un'altra caratteristica importante delle reti Mesh basate su Aironet 1500 è rappresentata dal fatto di potersi muovere liberamente nell'area coperta dal servizio, passando da una cella all'altra senza perdere la connettività con la rete, ovvero l'interruzione delle sessioni attive(fast Roaming).

13 In risposta alle esigenze di sicurezza, la nuova serie 1500 è stata resa maggiormente sicura con l'integrazione di uno standard di cifratura tra i nodi basata sullo standard Advanced Encryption Standard (AES) ed è conforme al Wi-Fi Protected Access 2 (WPA2) specificato dalla Wi-Fi Alliance (WPA), e al Wired Equivalent Privacy (WEP), creando una solida architettura wireless unificata e end-to-end Altro apparato fondamentale per il funzionamento della soluzione descritta è il controller wireless LAN di Cisco che equilibra le potenzialità ad elevate prestazioni degli access point Cisco Aironet serie 1500 fornendo, grazie al sistema Cisco Wireless Control System (WCS), gli strumenti di gestione, sicurezza e supporto necessari per gestire una rete mesh. Implementazione dell architettura mesh all interno del progetto Come anticipato in precedenza Megabeam, oltre alla totale copertura dei centri abitati mediante tecnologia Hiperlan, intende offrire un ulteriore servizio andando a realizzare una rete mesh nelle principali frazioni dei Comuni creando aree di copertura Wi-Fi opportunamente localizzate sui centro abitati. In tali aree gli utenti potranno accedere alla rete in piena mobilità (anche spostandosi da una cella ad una contigua!) semplicemente utilizzando il proprio portatile, palmare o qualsivoglia dispositivo dotato di scheda wireless. Come sarà meglio specificato nel documento dedicato alla descrizione delle tariffe garanzie etc. anche senza aver sottoscritto alcuna offerta commerciale Linkem sarà possibile accedere alla rete wireless, navigando gratuitamente in alcuni siti istituzionali concordati con l Ente Appaltante Si moltiplicheranno in tal modo le possibilità di avvicinare la pubblica amministrazione ai cittadini e di sviluppare le attività turistiche. Per implementare la rete mesh ci si avvarrà degli apparati appena descritti, in particolare nel punto della frazione in cui giunge la connettività a banda larga grazie al collegamento con la dorsale, si installerà un primo access point CISCO 1500 gestito dall opportuno controller centralizzato, che genererà un area wi-fi del raggio di alcune centinaia di metri oltrechè una bolla di connettività hiperlan.

14 Si provvederà poi ad installare altri access point sparsi per il centro abitato creando altrettanti hot spot. Nella figura che segue è evidenziato quanto appena esposto. Collegamento con la dorsale Access Point CISCO 1500 Controller Come detto gli access point CISCO 1500 utilizzano due radio per garantire il massimo rendimento e la perfetta integrità dei dati scambiati. La prima radio, operante a frequenze di 5.4Ghz, è interamente dedicata alle comunicazioni tra i diversi Access Point (AP-to-AP), l'altra, operante a frequenze di 2.4Ghz è destinata alla realizzazione degli hot spot wi-fi. La seconda radio è quindi libera di utilizzare tutti i canali dati disponibili riducendo al minimo le interferenza RF assicurando prestazioni ottimali all interno dell area Wi-Fi. In ogni frazione il numero delle aree wi-fi previste dal progetto, dipende dalle dimensioni del centro abitato. Il numero delle aree wi-fi aumenterà man mano che aumenteranno gli utenti aderenti al servizio. Uno dei vantaggi della tecnologia mesh è infatti la facile scalabilità della rete: con rapidità ed efficacia è infatti possibile realizzare una estensione geografica della copertura wi-fi, semplicemente installando nuovi access point laddove lo si ritenga più opportuno. Un esempio di evoluzione della rete è mostrato in figura.

15 Controller In questo progetto si è generalmente scelto di collocare gli apparati in maniera tale da realizzare aree di copertura Wi-Fi in prossimità di luoghi ad alta frequentazione quali scuole, piazze, parchi. La disposizione sul territorio potrà essere rivista in fase di progettazione esecutiva, anche in base alle esigenze dell Ente appaltante. Apparati di networking Per l implementazione della rete wireless, oltre ai dispositivi radio Alvarion e Cisco sopra descritti occorrerà ovviamente installare altri apparati quali switch, armadi rack, alimentatori, UPS, cavi etc. Megabeam ha accuratamente scelto tali apparati, elencati nel paragrafo dedicato al computometrico, al fine di fornire all ente appaltante prodotti affidabili e di qualità elevata.

16 Localizzazione degli apparati ed analisi radiofrequenziale dei link del Comune di Desenzano del Garda La rete per il comune qui presentata si inserisce all interno di un più vasto progetto della rete wireless a larga banda della provincia di Brescia. Questa è costituita da più reti dorsali, cui afferiscono le reti di accesso. Le dorsali in questo progetto hanno principalmente lo scopo di collegare i punti da cui il segnale viene diffuso sul territorio con i punti di prelievo della banda. La figura che segue mostra una parte della rete (quella a SUD della Provincia), così come appare dalla schermata del software usato da Megabeam per le simulazioni radiofrequenziali.

17 Il comune in questione non fa parte di una sottorete. Per l accesso ad internet si utilizzerà la banda che verrà installata nel comune stesso. Di seguito è riportata la lista degli apparati che verranno installati all interno del comune PRODOTTO DESCRIZIONE Numero Pezzi PRODOTTI ALVARION AU-D-SA VL Base station Equipment, Complete AU system, stand alone Indoor Network Interface + Outdoor radio unit, GHz.External 360 degrees antenna and RF cable are included - Indoor to Outdoor Cable NOT INCLUDED 1 CBL-70 Indoor unit to outdoor unit baseband cable for use with DS.11 / DS 5800 & BA VL Series. Terminating connectors: RJ 45 ruggedized Length: 70 m 1 AIR-LAP1510KITRO-A PRODOTTI CISCO SYSTEMS Access Point, Power Injector, Outdoor Ethernet Cable, 2.4 GHz, 5.5 dbi Omni Antenna (360 H e 25 V), 5 GHz, 7.5 dbi Omni Antenna (360 H e 16 V) 2 Catalyst WS-C Standalone Switch 1 ALTRI PRODOTTI E SERVIZI Installazione 2 Armadio Box a muro + int. Magnet. + Pannello 1 HS 500 Apc UPS 450 VA 1 Megabeam Italia S.p.A.. si impegna a realizzare la rete così come sopra descritta con un costo complessivo per il Comune di Euro ,00 Iva inclusa. Nel caso in cui il Comune decidesse di realizzare la rete mediante altri fornitori, nel rispetto delle specifiche tecniche sopra indicate, al fine di garantire il soddisfacimento dei requisiti tecnici architetturali necessari per assumersi l'onere della gestione della rete, Megabeam fornirà le coordinate dei siti in cui installare gli apparati.