Reti MuniWireless. Reti wireless MESH : tecnologia, applicazioni, mercato. Maurizio DècinaD. Politecnico di Milano. Milano, 20 Luglio 2007

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1 Reti MuniWireless Maurizio DècinaD Politecnico di Milano Reti wireless MESH : tecnologia, applicazioni, mercato Milano, 20 Luglio 2007

2 Wireless Communications CABLE REPLACEMENT HOME, OFFICE PUBLIC ACCESS Range CITY, SUBURBS COUNTRY, REGION WIDE WPAN WLAN WMAN WAN GSM ZigBee GPRSEDGE Bluetooth Wi-Fi b MobileFi UMTS UltraWideBand HSPA a/g/n WiMAX a/e LTE LIMITED FULL Mobility 1 kbit/s 10 kbit/s 100 kbit/s 1 Mbit/s 10 Mbit/s 100 Mbit/s Bit Rate 1 Gbit/s 2007 DEI Politecnico di Milano - 2 -

3 Wireless Ad-Hoc Networks Architectures Wired Internet Infrastructure Ad-hoc associations Gateway node Wired Internet Infrastructure BTS Wide Area Cell AP Microcell Multi-tiered Interfaces to wired network BTS Forwarding Node Extended Coverage End-user radios (with routing capability) Flat mesh network with ad-hoc routing Ad-hoc associations Forwarding node End-user radios (no routing capability) 3G cell Hierarchical architecture with radio forwarding nodes and AP s/bs s 2007 DEI Politecnico di Milano - 3 -

4 Wireless Sensor Network Architecture Pervasive Application Agents User interfaces for information & control Servers Sensor net/ip GW Internet (IP Routing) Overlay Pervasive Network Services AP/BTS GW Ad-Hoc Sensor Net A Sensor/ Actuator Virtualized Physical World Object or Event Relay Node Ad-Hoc Sensor Net B 2007 DEI Politecnico di Milano - 4 -

5 MuniWireless nel Mondo Amsterdam: HotSpot Amsterdam: creare una infrastruttura wireless, prima nel centro e poi nella periferia Londra (area autonoma di Westminster): monitoraggio con telecamere Wi-Fi collegate ad una centrale operativa di video sorveglianza; servizi per traffico viabilità per turisti e residenti New York e Los Angeles: modello di rete basata sulle esigenze di sicurezza della amministrazione comunale: dotare polizia e vigili del fuoco di palmari Wi- Fi per le applicazioni quotidiane 9 città inglesi Parigi: copertura WiFi gratuita su 400 punti di accesso UK: copertura di otto città (Birmingham, Cambridge, Edinburgh, Leeds, Liverpool, Manchester, Nottingham e Oxford) e tre sobborghi di Londra avranno una copertura totale Internet Seoul: capitale del Wi-Fi con una presenza pervasiva di hotspot (ben ) anche all interno dei treni e delle metropolitane 340 iniziative New Orleans: dopo Catrina realizzazione di una rete Wi-Fi per finalità di sicurezza pubblica Torino: consorzio pubblico-privato (Regione, Comune). Obiettivo 2007: copertura maggiori aree di interesse cittadino. Navigazione gratuita per gli aderenti al servizio TorinoFacile Bologna: estensione dei servizi della rete civica Iperbole su Wi-Fi. Copertura attuale: centro storico e la zona universitaria. Roma: Comune di Roma e RomaWireless (consorzio d imprese)- copertura limitata alle ville storiche e ai principali punti di interesse turistico San Francisco: accesso è gratuito per accessi con velocità di 300 kb/s. Copertura totale entro EoY Philadelphia: modello di rete multi-servizio: politiche di riduzione del digital divide, servizi e-gov, supporto alle attività commerciali e progetti pianificati in molte altre città 2007 DEI Politecnico di Milano - 5 -

6 Reti MuniWireless: Cos è è? Realizzazione di una rete cittadina wireless pervasiva a beneficio della pubblica amministrazione, dei cittadini, delle imprese e dei visitatori. Rete metropolitana Una rete tanti servizi LAN virtuale per l accesso pubblico LAN virtuale per servizi PA LAN virtuale per la sicurezza pubblica Servizi turistici Servizi in mobilità E-health Controllo rumore, inquinamento Accesso pubblico Controllo traffico Gestione parcheggi Supporto alle forze dell ordine Videosorveglianza e molti altri ancora La rete wireless è un fondamentale abilitatore di servizi a valore aggiunto per la comunità 2007 DEI Politecnico di Milano - 6 -

7 Perchè Realizzarle? FINALITÀ INIZIATIVE MUNIWIRELESS OBIETTIVI DELLE MUNIWIRELESS Soluzioni commerciali internet stand-alone sono la minoranza delle soluzioni wireless municipali Fonte: Yupiter Resource, DEI Politecnico di Milano - 7 -

8 Quali sono i Servizi offerti? (I) SERVIZI AUTOREFERENZIALI Servizi per la PA ed il territorio collegamento a Larga Banda tra sedi ed enti accesso nomadico per dipendenti comunali Servizi di videosorveglianza Servizi per il controllo del territorio (inquinamento, controllo traffico Servizi di info-mobilità Servizi anti-digital divide SERVIZI NON ISTITUZIONALI Portafoglio di servizi TLC, in modalità di ricezione fissa ed in nomadicità (in prospettiva anche in mobilità) SERVIZI ISTITUZIONALI SERVIZI NON ISTITUZIONALI SERVIZI DI PUBBLICA UTILITA Realizzazione di community network di tipo walled garden, per fini istituzionali: valorizzazione del territorio (Servizi di ospitalità per i turisti ) pagamento tributi Servizi per fini sociali (Art. 5 del D.Lgs. 259 del 2003 Cod. Comunicazioni Elettroniche) assicurare agli scolari il collegamento ad Internet lotta alla non-inclusione: Larga Banda per i cittadini meno abbienti servizi di assistenza per anziani e disabili (e-health) I vantaggi? Contenimento degli OpEx per il Comune e le società del Comune Lotta alla non inclusione Aumento efficienza PA Soluzione aperta a nuovi servizi e scalabile Qualità percepita ai cittadini 2007 DEI Politecnico di Milano - 8 -

9 Quali sono i Servizi offerti? (II) PORTAFOGLIO SERVIZI SERVIZI ISTITUZIONALI SERVIZI NON ISTITUZIONALI Servizi di accesso internet per utenza residenziale Servizi di accesso internet per utenza business Servizi di fonia in nomadicità Servizi TLC wholesale VIGILI DEL FUOCO Servizi di connettività per i vigili del fuoco Las Vegas, Oklahoma, Medford, New Orleans POLIZIA Servizi di connettività per la polizia New Orleans, San Mateo, Buffalo, Philadelphia, New york SERVIZI DELLE UTILITY Utilizzo della rete wireless per la raccolta dei dati provenienti dai contatori di gas, luce e acqua Corpus Christy, Marquette, luis & clark CONTROLLO RUMORE E POLLUZIONE Sistemi per il controllo dell inquinamento acustico e ambientale Las Vegas, città in Finlandia TRASPORTO Servizi di controllo del traffico, videosorveglianza sui mezzi pubblici Portsmouth, Las Vegas, RATP parigi VIDEOSORVEGLIANZA Videosorveglianza del territorio. Las Vegas, Wenstminster, New orleans Sevizi di infomobilità Sistemi di info-mobilità, controllo del traffico e della flotta, gestione parcheggi Las Vegas, Pleasanton, RATP Parigi parcheggi PA E GOV. Soluzioni per la mobilità PA, accesso per le scuole, recupero produttività. Las Vegas, Medford, Buffalo, New York 2007 DEI Politecnico di Milano - 9 -

10 Modello di Business Investimenti pubblici Savings per alcuni servizi attuali, migrati sulla nuove rete Servizi avanzati solo per il Comune Gestione servizio PUBBLICO PRIVATO Servizi offerti Solo istituzionali interni Proprietà rete PUBBLICO PRIVATO DL Bersani (Art. 13) Governance (proprietà pubblica) Servizi anche per cittadini e imprese Investimenti ingenti ma ritorni anche da affitto rete Attrarre co-investimenti privati? istituzionali Nessun investimento pubblico non istituzionali Ampia gamma di servizi Controllo limitato 2007 DEI Politecnico di Milano

11 Modelli di Intervento PUBBLICO IBRIDO Il Comune, tramite ente strumentale, realizza la rete e la utilizza solamente per fornire servizi istituzionali. Rete di proprietà pienamente governata dal Comune (possibili cost saving). Portafoglio servizi: solamente servizi per fini istituzionali del Comune (L. Bersani, art. 13) Servizi offerti istituzionali non istituzionali Proprietà Rete PUBBLICO PRIVATO Gestione servizio PUBBLIC PRIVATO O Legge Bersani (Art. 13) (*) in accordo con gli obblighi previsti dal Codice dei Contratti Pubblici e dalla normativa comunitaria Il Comune (*) indice una gara per la realizzazione della propria rete e per la gestione dei servizi. L operatore deve garantire l erogazione dei servizi istituzionali richiesti dal Comune ed ha facoltà di erogare servizi non istituzionali sul mercato. Remunerazione: canoni per uso rete, revenue sharing per servizi di mercato PRIVATO Il Comune (*) indice una gara per la fornitura di servizi istituzionali, mettendo a disposizione gli asset. L operatore realizza la propria rete, garantendo il set di servizi definito dal Comune, con la facoltà di offrire al mercato anche servizi non istituzionali. Remunerazione: possibile parziale compensazione tra costo servizi affidati e revenue da uso asset 2007 DEI Politecnico di Milano

12 Modello ibrido Motivazioni PROPRIETÀ PUBBLICA DELLA RETE Il Comune è motivato ad investire: Finanza pubblica Le spese per la progettazione e realizzazione della rete sono investimenti e costituiscono attuazione del Patto di Stabilità (Legge 350/2003) Capacità di governo Indipendenza da un provider nella definizione dei servizi forniti Garantire l eccellenza nelle infrastrutture e nei servizi TLC (leading edge internazionale), anche in vista delle decisioni sull Expo 2015 Espansione della rete nella Grande Area metropolitana Fini istituzionali dell iniziativa Ruolo sociale del Comune nella lotta alla non inclusione Servizi alla PA ed Enti GESTIONE PRIVATA DEL SERVIZIO Affidare la gestione dei servizi ad un soggetto privato: Portafoglio servizi La Legge Bersani impedisce a società controllate dal Comune di operare sul mercato (per fini non istituzionali) Competenze Avvalersi della professionalità e dell esperienza di aziende che operano abitualmente nella gestione di servizi di telecomunicazione Sostenibilità economica Possibilità di generare valore, in funzione di un affitto a terzi della rete wireless per l offerta di servizi di mercato (non istituzionali) Evitare costi ricorrenti di esercizio e manutenzione (a carico del gestore privato) 2007 DEI Politecnico di Milano

13 MuniWireless a Milano Finalità dell iniziativa Digital Divide e servizi evoluti Digital divide: due terzi dei milanesi non fruiscono di servizi a larga banda Nelle metropoli europee, il fenomeno ha generalmente dimensioni ridotte Elevato rischio di esclusione dalla Società dell e della Conoscenza Efficacia ed efficienza della PA Le nuove tecnologie ICT abilitate consentiranno di adottare processi operativi e decisionali più rapidi ed efficaci anche per la PA Es: workforce management per enti pubblici Servizi a cittadini, aziende e visitatori Infrastruttura abilitante su cui può essere integrata a costi minimi una pluralità di applicazioni Più sicurezza (videosorveglianza) Infomobilità/controllo del traffico Monitoraggio ambientale Facile accesso alla cultura PROGETTO MILANO WIRELESS COPERTURA WIFI DEL COMUNE DI MILANO Sostenere la candidatura di Milano per l Expo 2015 La scelta tra Milano e Smirne verrà effettuata nella primavera del 2008: tra i principali criteri di valutazione vi sono i servizi della Città ai visitatori Data: 15/02/2007 Pagina DEI Politecnico di Milano

14 Modello ibrido Soggetti Fornitore tecnologie TLC Rete MetroWeb 15% fibre per 10 anni Gestore servizi TLC Aggiudicatario del bando per la realizzazione della rete WiFi di proprietà del Comune Aggiudicatario del bando per la gestione dei servizi TLC e per esercizio e manutenzione di rete Asset Accordi con altri enti per la copertura di altre aree di interesse Accordi per la manutenzione degli apparati in campo nelle stazioni della metropolitana Ferrovie Fiera Musei Teatri Accordi per l alimentazione degli apparati, la manutenzione degli apparati wireless, la fornitura di servizi di supporto per l eventuale realizzazione di comunicazioni su powerline Milano è la Città più Cablata del Mondo! 2007 DEI Politecnico di Milano

15 Tecnologie?? Perché WiFi? Distanza massima terminale - antenna 100 metri Tecnologia matura, a basso costo, semplice ed affidabile (standard dal 2001) Utilizza frequenze non licenziate (di libero uso) Ampia diffusione di terminali Già disponibile sulla quasi totalità dei notebook Progressiva adozione sui terminali mobili: oggi già disponibile su cellulari e palmari di fascia alta, ma via via si prevede la ricaduta su modelli di fascia media e bassa Bassissime emissioni elettro-magnetiche Velocità fino a 50 Mbit/s Un unica tecnologia omogenea nei diversi ambiti di utilizzo: home, office, hot spot pubblici (1960 siti in Italia tra aeroporti, alberghi, ), hot zone WiMAX Distanza massima terminale - antenna 100 metri Tecnologia emergente (standard a fine 2004), molto costosa Richiede frequenze licenziate (assenza di interferenze) Totale assenza di terminali Adatta ad ambiti suburbani o rurali (elevate distanze coperte in assenza di ostacoli) Emissioni elettromagnetiche superiori a WiFi Velocità inferiori 10 Mbit/s L accesso WiFi è globalmente la soluzione tecnologica più utilizzata, e lo sarà ancora per i prossimi anni. In fase di valutazione le opportunità nel backhauling della tecnologia WiMAX. Rilascio licenze WiMAX (previsione) Diffusione sul mercato DEI Politecnico di Milano

16 Framework Architetturale INFRASTRUTTURE TECNOLOGICHE UTILIZZATE Lampioni ed impianti semaforici: costituiscono i siti ideali per ospitare le stazioni radio WiFi (access point), sia per caratteristiche che per capillarità Altri siti usati: palazzi del Comune, serbatoi pensili Disponibilità diffusa di fibra ottica: consente a costi ridotti di distribuire in modo pervasivo sul territorio la capacità di trasmissione necessaria per collegare le stazioni radio WiFi alle reti ed ai centri servizi Per gran parte delle soluzioni, la rete di illuminazione pubblica è un asset fondamentale per la realizzazione Rete metropolitana Rete di distribuzione OPPORTUNITÀ ALTERNATIVE Wireless mesh network Rete in fibra ottica, PLC Le soluzioni censite utilizzano asset e tecnologie diverse, ma sono accomunate, per ragioni di costo, dal massimo riuso delle infrastrutture esistenti in città 2007 DEI Politecnico di Milano

17 Scenari di Utilizzo e di Copertura SCENARI DI UTILIZZO MODALITÀ DI COPERTURA Utente indoor con WiFi su desktop Utente outdoor Utente indoor con bridge esterno Ricezione indoor con terminale con WiFi integrato o non integrato. Ricezione indoor mediante un bridge esterno. Il PC deve quindi essere collegato al bridge per connettersi. Ricezione outdoor in nomadicità, permessa dalla disposizione di terminali WiFi lungo le strade. Il terminale può essere WiFi integrato o non integrato. Gran parte delle soluzioni attive e delle RFP analizzate, soprattutto in USA, prevedono copertura indoor e outdoor Copertura hot zone Copertura settoriale Siti ad interesse turistico, pubblico New Orleans, Pittsburgh, Cleveland, S. Antonio, Dayton, Copertura pervasiva, finalità sociali Buffalo, Philadelphia, Portland, Seoul, Chaska, Toronto L impatto dell investimento dipende fortemente dai siti che si intende coprire 2007 DEI Politecnico di Milano

18 Milano Wireless: Copertura entro il incroci 300 scuole e università 140 Centri sportivi 30 Biblioteche 80 Centri per anziani 100 siti di interesse turistico 50 giardini pubblici e parchi Fermate ATM e MM Access point = Investimento tot. approx = Circa milioni E prevista la copertura delle stazioni ferroviarie, a valle di accordi con FS e FNM Utilizzo di punti di accesso nei principali luoghi di transito, aggregazione e stazionamento 2007 DEI Politecnico di Milano

19 Milano Wireless: Ipotesi entro l entro l Expo 2015 Copertura outdoor intero territorio comunale Copertura indoor stazioni MM Stima euristica per l intero Territorio Comunale: Superficie: 182 kmq Access point = Esempio di copertura pervasiva dell area circostante Via Vittor Pisani ( lampioni - lampioni con stazioni radio) 2007 DEI Politecnico di Milano

20 MuniWireless a Roma COPERTURA COMUNE NUMERO AP: > SUP.: ~ kmq COPERTURA GRA NUMERO AP: > SUP.: ~ 350 kmq COPERTURA CENTRO NUMERO AP: > SUP.: ~ 20 kmq 2007 DEI Politecnico di Milano