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1 77 Mario Dentone, Mario Fabiani, Rinaldo Montarsolo Mi.S.E. - Ispettorato Territoriale Liguria Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development Sommario La gestione dello spettro radioelettrico assume sempre più importanza nello sviluppo economico di una nazione. Gli organismi istituzionali competenti devono perciò disporre di strumenti in grado di monitorare l occupazione dello spettro e controllarne il corretto utilizzo. Disporre di una rete di strumenti di monitoraggio e radiolocalizzazione dislocata sul territorio e controllata in remoto può rappresentare una valida soluzione a questa esigenza. Il progetto dell Ispettorato territoriale Liguria del Ministero dello sviluppo economico, descritto in questo articolo, dimostra che, adottando le opportune scelte di progetto e sfruttando le competenze interne, una rete di radiomonitoring efficace può essere realizzata e gestita a costi relativamente contenuti. Abstract The radio spectrum management is an increasingly important factor in the economic development of a nation. Therefore, the competent public administrations must be able to monitor the spectrum occupation and control its correct use. A remotely controlled, territorial network of monitoring and radiolocation systems, could be a viable answer to this need. The following article describes the project developed by Ispettorato territoriale Liguria of the Italian Ministry of Economic Development. This project demonstrates that an effective radiomonitoring network can be established and managed at a relatively low cost, by adopting appropriate design choices and taking advantage of the in-house skills. Introduzione Spettro radio e sviluppo economico Il tema della gestione dello spettro radio ha acquisito in questi ultimi anni un importanza sempre più crescente, evidenziando la rilevanza che le trasmissioni basate su comunicazioni senza fili (wireless) hanno assunto nello sviluppo 77

2 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo economico. Lo spettro radio è infatti oggi la struttura portante di un ampia gamma di attività industriali in settori quali le comunicazioni elettroniche, la radiotelevisione, i trasporti, la sicurezza, i servizi d interesse generale ed ha un importanza economica fondamentale in termini di valore di mercato e di occupazione. In seguito poi al rapido sviluppo delle tecnologie dell internet mobile, appare ormai sempre più evidente che le cosiddette frequenze sono del tutto assimilabili ad una preziosa risorsa naturale, non inesauribile, di cui vi è grande domanda da parte degli operatori economici. Dunque, la corretta gestione e pianificazione dello spettro e la sua adeguata valorizzazione economica rappresentano obiettivi prioritari delle politiche di settore e lo saranno sempre di più nel prossimo futuro. Il ruolo del Ministero In Italia, le politiche in materia di comunicazioni, tecnologie dell informazione e gestione dello spettro radio sono oggi attuate dall area Comunicazioni del Ministero dello sviluppo economico (MiSE), tramite una struttura articolata in 3 Direzioni Generali e 16 Ispettorati territoriali. Quest ultimi svolgono attività di carattere tecnico - amministrativo ed operano sul territorio quasi esclusivamente mediante l impiego di laboratori mobili opportunamente attrezzati per l analisi e il controllo dello spettro radio. Il controllo dello spettro radio L obiettivo principale degli organismi nazionali che si occupano delle politiche di settore è quello di poter disporre di un monitoraggio in tempo reale dello spettro radio che fornisca dati continuamente aggiornati su: reale occupazione dello spettro ed eventuale disponibilità di porzioni riutilizzabili; presenza di utilizzatori non autorizzati; presenza di interferenze o disturbi che pregiudicano il corretto funzionamento delle reti e dei servizi. In quest ultimo caso, particolarmente delicato, la possibilità di un osservazione dello spettro in tempo reale diventa indispensabile, soprattutto quando gli interferiti sono soggetti istituzionali che eserciscono reti di comunicazione radio per la sicurezza dei voli, dei trasporti marittimi, della vita interna del paese (es. Ente di Assistenza al Volo, Vigili del Fuoco, Forze di polizia, Forze armate, Servizi di medici d urgenza, etc.). In questi casi sono necessari un costante monitoraggio, una tempestiva localizzazione e una contestuale rimozione delle cause che hanno prodotto i disturbi. Le reti di monitoraggio dello spettro radio Per far fronte a queste esigenze, molti paesi europei ed extraeuropei si sono dotati di specifiche reti regionali o nazionali di monitoraggio dello spettro radio, in accordo con quanto prescritto dall International Telecommunication Union (ITU). Si tratta di strumentazione specifica (antenne, ricevitori, radiogoniometri, analizzatori di spettro) che viene dislocata sul territorio in stazioni non presidiate e viene gestita, mediante una rete telematica a larga banda, da uno o più centri di controllo. Talvolta nella rete è prevista anche l eventuale integrazione di mezzi 78

3 79 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. mobili o di stazioni di misura portatili che possono essere attivate per esigenze particolari e per periodi di tempo determinati. L automatizzazione dei processi di misura consente di avere riscontri continuamente aggiornati nelle 24 ore. In Europa, paesi come Francia, Germania, Gran Bretagna e Grecia hanno realizzato infrastrutture di questo tipo; anche paesi più piccoli come Slovenia, Macedonia, Repubblica Ceca, Lettonia, Lituania, Estonia si sono dotati di simili strumenti. Nel resto del panorama mondiale grandi e piccole nazioni hanno adottato o stanno per adottare tale soluzione (es. Cina, india, Nicaragua, Azerbaijan, Indonesia, etc.). L Italia, allo stato attuale, non dispone di una rete di radio monitoraggio nazionale: sono presenti alcune realizzazioni iniziali, in ambito regionale, avviate dagli Ispettorati Calabria, Lombardia e Piemonte (in occasione delle Olimpiadi invernali di Torino 2006). E in questo scenario che è nato e si è sviluppato anche il progetto della rete dell Ispettorato Liguria, che è l oggetto del presente articolo. Nascita e sviluppo della rete Storicamente, la rete di radiomonitoring dell Ispettorato ha avuto origine negli anni novanta, quando, a causa della cessione della Stazione radio costiera con relativi locali e pertinenze alla società Telecom Italia, si dovette abbandonare il sito di Forte Castellaccio (GE) dove, adiacente alla Stazione stessa, era stato allestito nel 1987 il primo Centro fisso di controllo presidiato. Vennero allora acquisiti altri locali nel medesimo forte, dove furono spostate le sole apparecchiature di misura. Non potendo più presidiare il Centro, e per non perdere conseguentemente l uso di una postazione radioelettricamente così strategica, si pensò così di realizzare un sistema di remotizzazione. Nel laboratorio dell Ispettorato venne quindi progettato e costruito un semplice ponte radio digitale in banda UHF che, unitamente ad un software specifico, anch esso sviluppato in proprio, permise di ottenere il controllo remoto del sistema radiogoniometrico di Forte Castellaccio. Visti i risultati ottenuti, si procedette negli anni successivi all ampliamento graduale dei siti remotizzati, fino ad arrivare all attuale rete, che comprende otto nodi dislocati in gran parte del territorio regionale. Funzionalmente, il network è suddiviso in due settori: una sottorete dedicata all individuazione e prevenzione di situazioni interferenziali a danno di sistemi di telecomunicazione pubblici e privati, composta da nodi situati prevalentemente in postazioni di altitudine elevata e costituiti da strumenti di misura e radiolocalizzazione. Attualmente i siti attivi sono: - Genova Aeroporto - Forte Castellaccio (GE) - Monte Fasce (GE) - Monte Settepani (SV) - Monte Verrugoli (SP) 79

4 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo Per motivi di praticità tale rete sarà indicata in seguito come rete A. Una sottorete dedicata a misure sui segnali televisivi DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial, lo standard di trasmissione per la televisione digitale terrestre) e radiofonici FM, per l analisi dell utilizzo delle bande di diffusione radiotelevisiva, con nodi ubicati nelle aree urbane di: - La Spezia - Savona - Imperia Questa rete sarà indicata in seguito come rete B. Tutta la strumentazione presente nei siti remoti è completamente telecomandabile dal Centro fisso di controllo delle emissioni radioelettriche (CFC), situato presso la sede di Genova dell Ispettorato. Le scelte di progetto La realizzazione e lo sviluppo della rete di monitoraggio dell Ispettorato è il frutto di una combinazione di fattori esterni ed interni che ne hanno condizionato la filosofia di progetto. La maggiore criticità, prima ancora che divenisse di moda il termine spending review, è sempre stata rappresentata dalla costante diminuzione degli stanziamenti di risorse economiche dedicate al controllo delle emissioni radioelettriche, con conseguente riduzione delle possibilità di ammodernamento della strumentazione di misura e del software di controllo, nonché delle capacità di intervento sul territorio tramite mezzi mobili attrezzati per misure. D altra parte, è rimasta comunque viva la necessità di mantenere il più possibile elevata la qualità dei servizi di monitoraggio dello spettro radio e di rilevamento, identificazione e rimozione delle interferenze nocive. Avendo la disponibilità al proprio interno di personale con la preparazione e la competenza necessaria, le scelte sono state orientate alla realizzazione di un infrastruttura che fosse realmente e concretamente di supporto alle attività istituzionali di controllo e vigilanza proprie dell Ispettorato, nella massima autonomia di gestione possibile e con l utilizzo di risorse e strumenti già disponibili o reperibili con un minimo impegno di spesa. Gli stessi criteri di economicità ed efficienza hanno ispirato la ricerca e la selezione dei siti dove installare le postazioni. La rete A ha sfruttato l ospitalità, a titolo gratuito, di vari Enti (Ente Nazionale d Assistenza al Volo ENAV, Vigili del Fuoco e altri) che, nella prospettiva di usufruire di un migliore e più tempestivo servizio di risoluzione delle problematiche interferenziali, si sono dimostrati sensibili offrendo la propria collaborazione e disponibilità. La rete B ha invece trovato collocazione nei locali acquisiti dalle strutture di proprietà di Poste Italiane che, oltre a non comportare costi legati ad eventuali oneri di locazione, si trovano in zone cittadine, spesso centrali, dove diffondono gran parte delle emittenti radio/tv nazionali e locali. 80

5 81 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. I vantaggi derivanti dalla disponibilità di un network di strumenti di misura sul territorio sono evidenti: grazie alle informazioni disponibili, i tempi necessari all individuazione e localizzazione delle interferenze ai sistemi di telecomunicazione possono essere drasticamente ridotti, così come i costi derivanti dall intervento dei mezzi mobili attrezzati per la rimozione delle stesse. Tempi e costi altrimenti elevati, anche a causa della conformazione orografica ligure, particolarmente ostile alla propagazione dei segnali a radiofrequenza. Allo stesso tempo, la predisposizione di punti di ricezione delle trasmissioni radiotelevisive situati nelle aree di servizio a maggiore densità di popolazione (tipicamente le aree urbane dei capoluoghi di provincia) permette di realizzare un monitoraggio costante dell utilizzo delle frequenze assegnate e dei contenuti trasmessi, fornendo informazioni estremamente utili alle attività di pianificazione e controllo dell emittenza radiotelevisiva affidate agli Ispettorati. Una rete di questo tipo, per essere veramente efficace, deve permettere di svolgere in maniera rapida, affidabile e possibilmente facile, le stesse operazioni che vengono svolte quotidianamente dagli operatori sugli strumenti di misura presso i laboratori fissi o mobili di controllo delle emissioni radioelettriche. A questo scopo, l utilizzo di soluzioni hardware-software presenti sul mercato non sempre rappresenta la scelta ideale, non solo in termini di costi da sostenere, ma anche relativamente all esigenza di: istruire gli operatori all utilizzo di strumenti e applicazioni completamente nuove; avere a disposizione software di gestione ottimizzati in relazione agli specifici compiti da svolgere; poter intervenire sulle applicazioni in tempi rapidi, ad esempio per la correzione di eventuali criticità o per l implementazione di nuove funzioni. Determinante perciò, in termini di efficienza e riduzione dei costi, è stata la scelta di: utilizzare per le postazioni remote strumentazione già in dotazione all Ispettorato, opportunamente riadattata; sviluppare in proprio il software di controllo, le applicazioni di gestione dei dati e parte dell hardware installato presso le postazioni. In particolare, le postazioni della rete A sono caratterizzate dal riutilizzo di strumentazione di misura già presente presso l Ispettorato. Tale strumentazione, selezionata sulla base di caratteristiche di affidabilità ed elevata qualità costruttiva (in particolare dell apparato radio, dovendo operare nella maggior parte dei casi in postazioni caratterizzate da un alto livello di campo elettromagnetico di fondo), è stata adattata al collegamento in rete LAN (Local Area Network) e alla gestione remota tramite apposite apparecchiature di interfacciamento. Ciò ha permesso di aprire alla rete, rendendoli utilizzabili in un unico ambiente interconnesso, anche dispositivi le cui funzionalità di comando a distanza erano in origine molto limitate o addirittura assenti. Una volta uniformato il canale di comunicazione, il focus si è spostato sulla creazione di un ambiente di gestione altrettanto uniforme, caratterizzato da interfacce utente il più possibile aderenti ai pannelli di controllo fisici (ove presenti) dello strumento utilizzato, al fine di 81

6 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo ridurre i tempi di apprendimento degli operatori e di messa in servizio delle postazioni remotizzate. Un obiettivo che si può considerare ampiamente raggiunto, anche se è opportuno sottolineare che la realizzazione del software di gestione, condotta totalmente con risorse interne, si è rivelata particolarmente complessa e impegnativa. Lo sviluppo di software ad hoc ha portato inoltre a risolvere brillantemente tutti i problemi di adattamento ad esigenze specifiche tipici dell adozione di prodotti commerciali, che solitamente prevedono, per l implementazione di funzioni aggiuntive (ove possibile), onerosi contratti di assistenza e tempi di intervento non prevedibili. Mantenere lo sviluppo delle applicazioni di controllo all interno ha infatti permesso (e continua a permettere) un continuo e prezioso feedback tra gli sviluppatori e gli operatori a cui è demandato l utilizzo concreto del software, con ovvi vantaggi in termini di debug, ottimizzazione ed estensione dell ambiente applicativo. La scelta di utilizzare un ambiente di rete su protocollo IP (Internet Protocol) ha comportato infine il vantaggio di permettere lo sviluppo di applicazioni web in grado di estendere e potenziare le funzionalità del sistema. Un primo esempio è rappresentato da Radiogon, software di visualizzazione cartografica e analisi dei dati radiogoniometrici che verrà meglio descritto in seguito. La rete di trasporto e di accesso Il collegamento di tutta l infrastruttura in un unica rete LAN su protocollo IP ha permesso di poter lavorare all interno di un framework uniforme e standardizzato. D altra parte, al crescere della complessità del sistema, è emersa chiaramente la necessità di implementare strumenti hardware e software di networking per l instradamento e la gestione dei flussi di dati. Esigenze di razionalizzazione e sicurezza hanno imposto di abbandonare il collegamento diretto con la rete locale ministeriale e di adottare una soluzione basata su diverse sottoreti separate da firewall-router. Tale necessità è stata egregiamente soddisfatta adottando soluzioni a basso costo che fanno uso in larga parte di software open source. Quest ultimo, in generale, offre la possibilità di: essere installato su hardware anche non di ultima generazione (e quindi favorire il riutilizzo di dispositivi altrimenti considerati obsoleti); essere costantemente aggiornato e supportato da una vasta comunità di sviluppatori e utenti; permettere in modo relativamente agevole di adattare ed estendere le funzioni dei sistemi e degli applicativi in relazione alle nuove esigenze. In particolare, per le funzionalità di networking sono state selezionate architetture hardware-software caratterizzate da: costo estremamente contenuto; riconosciuta affidabilità, sicurezza e stabilità; elevata versatilità delle configurazioni di sistema disponibili. 82

7 83 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. Rete B La struttura che connette le postazioni destinate al monitoraggio DVB-T in zone urbane è costituita da una serie di collegamenti DSL che, tramite il gateway dell operatore di rete pubblica situato presso l Ispettorato, raggiungono le sedi di Savona, Imperia e La Spezia. Ogni sede ha una propria sottorete IP, verso la quale le regole di routing vengono stabilite esclusivamente dall operatore, il quale apparentemente non ha definito alcuna impostazione di filtraggio né rispetto agli accessi provenienti dalla sede di Genova, né in uscita verso la rete internet. Il collegamento avrebbe quindi potuto essere realizzato direttamente interconnettendo gli apparati di misura (e i personal computer eventualmente presenti) alla sottorete locale. In realtà, tale soluzione si è subito rivelata poco praticabile, soprattutto in relazione alla presenza di strumentazione con a bordo sistemi operativi Windows embedded. Tali apparati infatti si sono rivelati particolarmente sensibili ad attacchi provenienti da malware presenti all interno o all esterno della LAN; né su di essi era possibile ricorrere all installazione di antivirus e/o firewall senza compromettere le prestazioni dei sistemi di misura. Si è optato quindi per l interposizione, tra il router-gateway della sede remota e la strumentazione, di un ulteriore router-firewall che fungesse da protezione rispetto a possibili attacchi esterni. Allo scopo sono stati utilizzati dispositivi a basso costo, costituiti da microcomputer di minime dimensioni e con caratteristiche hardware limitate, espressamente dedicati ad ospitare software operativo di routing-firewall basato su distribuzioni Linux. La configurazione attualmente operativa su tutte le postazioni è la seguente: microcomputer con processore AMD Geode 500 MHz, RAM 256 MB, memoria di massa su scheda CompactFlash 4 GB, tre interfacce di rete Fast Ethernet 100 Mbps; software operativo di routing-firewall IpCop [1]. Il set di strumenti e PC presente nella sede remota è quindi configurato per operare su una sottorete privata specifica, verso la quale sono state impostate su IpCop apposite regole di port-forwarding in modo da permettere esclusivamente l accesso da parte degli operatori presso il centro di Genova, filtrando al contempo ogni altro tipo di traffico potenzialmente dannoso. La soluzione, pur non contemplando alcuno strumento antivirus, si è comunque dimostrata efficace nel proteggere da intrusioni nocive la strumentazione remota. Rete A Le postazioni appartenenti alla rete A, dedicate in gran parte al rilevamento, identificazione e localizzazione di interferenze nocive, sono state inizialmente connesse in maniera totalmente trasparente alla rete locale dell Ispettorato, utilizzando ponti radio in grado di trasportare il protocollo IP operando conversioni di standard al livello 1 (fisico) dello stack OSI (Ethernet-E1-Ethernet). Agli apparati remoti sono stati dunque assegnati inizialmente indirizzi IP appartenenti alla stessa sottorete ministeriale. In seguito, anche in questo caso è stato deciso di adottare una soluzione simile a quella impiegata per la rete B, principalmente 83

8 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo per rispondere all esigenza di razionalizzare e uniformare la struttura globale della rete, ovviando così alle difficoltà di gestione dell indirizzamento IP in uno scenario comprendente apparecchiature di tipo non omogeneo: da una parte i PC utilizzati per la normale attività amministrativa, dall altra gli apparati di instradamento e misura della rete di monitoraggio. La soluzione adottata e ora parzialmente operativa prevede anche qui l utilizzo di microcomputer, nella seguente configurazione hardware-software: microcomputer con processore AMD Geode 500 MHz, RAM 256 MB, memoria di massa su scheda CompactFlash 4 GB, due interfacce di rete Fast Ethernet 100 Mbps, 1 modem UMTS HSDPA su interfaccia mini-pci; software operativo di routing-firewall Zeroshell 2.0 RC3 [2]. La differenza fondamentale tra questa configurazione e quella adottata per la rete B risiede evidentemente nella presenza del modem UMTS che, tramite il software di gestione Zeroshell, permette di realizzare un completo gateway wireless verso la rete internet all interno di un dispositivo di costo e dimensioni estremamente contenute. L idea alla base di questa soluzione, infatti, è proprio quella di implementare un canale di comunicazione alternativo a quello basato su link in ponte radio su frequenze dedicate. L accesso alla rete 3g di un operatore di telecomunicazioni permette di stabilire un collegamento VPN (Virtual Private Network) in grado di interconnettere due reti LAN remote, rappresentando in prima battuta un ottima soluzione di backup del link principale. Con opportuni upgrade dell hardware dedicato, e in vista dell adozione di tecnologie più performanti sulla rete mobile, questo tipo di collegamento potrà anche essere preso in considerazione per la completa sostituzione delle tratte esistenti, realizzando consistenti risparmi in termini di costi di realizzazione e manutenzione della rete. La possibilità di implementare un sistema di questo tipo dipende in massima parte dalla versatilità del software utilizzato sugli apparati di instradamento. L adozione di un sistema operativo come Zeroshell (tra l altro sviluppato e mantenuto interamente in Italia) ha permesso non solo di comprendere in un unico dispositivo le funzionalità di router-firewall, client VPN e gateway 3g, ma anche di impostare un meccanismo di net-failover che permette all apparato di commutare, automaticamente e in maniera trasparente, il flusso dati della sede remota dal link in ponte radio alla VPN su 3g, e viceversa, in caso di guasto o malfunzionamento di uno dei due canali. Si è quindi proceduto all interposizione dei router tra l interfaccia Ethernet del ponte radio remoto e il set di strumenti di misura presenti in postazione, assegnando a questi ultimi una sottorete privata specifica, come già visto per le postazioni di rete B. In questo caso le regole di port forwarding sono state impostate in maniera meno stringente, non essendoci la necessità di proteggere strumentazione con sistemi operativi Windows embedded. Allo stesso tempo è stata configurata una connessione 3g usufruendo di SIM dati fornite da un operatore di telecomunicazioni, e su tale connessione è stata implementata una VPN LAN-to-LAN basata sullo standard OpenVPN [3]. 84

9 85 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. OpenVPN è uno standard aperto, internazionalmente riconosciuto e noto per la sua affidabilità, sicurezza e disponibilità su sistemi operativi diversi. Utilizza inoltre protocolli crittografici basati su SSL e TLS, permettendo così di operare senza limitazioni anche su reti soggette a traffic management come quelle degli operatori mobili. Dall altro lato del link è stato predisposto un server OpenVPN, sempre su sistema operativo Zeroshell, che opera tramite un collegamento ADSL 8 Mbps fornito da un operatore di telecomunicazioni, con assegnato un indirizzo IP pubblico fisso. Il collegamento in ponte radio e quello in VPN su 3g, come premesso, operano in modalità di failover. Ad ognuno di essi viene assegnato un peso che ne determina la priorità di utilizzo. In condizioni normali è il link in ponte radio a garantire le comunicazioni. In caso di fault del ponte, automaticamente il router abilita la connessione UMTS e tenta di connettere il server VPN presso la sede di Genova, operando in caso di successo tutte le operazioni di routing necessarie a garantire l utilizzo della postazione in modo trasparente per l operatore. Allo stesso modo il software è in grado di ristabilire la connessione di default in caso di ripristino del link principale. Allo stato attuale la postazione di Monte Verrugoli, a causa di un guasto dell apparato terminale del ponte radio, opera esclusivamente tramite la VPN su 3g, con discrete prestazioni. Nonostante l elevata latenza del collegamento su rete mobile e la maggiore occupazione di banda dovuta agli header di incapsulamento dei pacchetti nel tunnel VPN, le applicazioni di gestione degli strumenti hanno dimostrato di poter comunque funzionare in modo soddisfacente, anche grazie all ottimizzazione del flusso dati implementata negli applicativi di gestione. In fase di installazione e di test, tuttavia, sono emerse alcune criticità. In particolare: la scarsa affidabilità dei collegamenti 3g presso postazioni ad alta quota, dove generalmente non sono presenti impianti di diffusione degli operatori; la bassa velocità del collegamento 3g dovuta alla contemporanea e complementare presenza di link a banda asimmetrica (HSDPA e ADSL), che fanno sì che la massima velocità raggiungibile coincida con la minima dei rispettivi standard; l aleatorietà delle prestazioni (in termini di velocità e latenza) delle connessioni dati 3g in ragione del traffico presente sulla cella interessata. Il primo problema è stato affrontato e risolto (presso la postazione di Monte Verrugoli), effettuando un analisi sul campo dello spettro relativo alle frequenze UMTS (tramite test-set in grado di decodificare le informazioni di rete) in modo da rilevare la direzione delle sorgenti di segnale più affidabili nell orizzonte di visibilità delle postazioni. Si è provveduto quindi a collegare il modem 3g a tali sorgenti tramite un antenna direttiva dedicata. La seconda criticità è evidentemente risolvibile utilizzando collegamenti dati simmetrici in termini di banda disponibile per il downlink e l uplink (HSUPA per il mobile, HDSL o fibra per il fisso), con opportuni investimenti che permettano di scalare le prestazioni offerte dagli operatori e di effettuare l upgrade degli apparati di rete utilizzati. 85

10 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo L ultimo punto critico è l unico che risiede fondamentalmente a carico degli operatori, anche se è plausibile ritenere che la futura prevedibile espansione della rete mobile e l adozione di nuovi standard tecnologici (4g - LTE) porterà in tempi relativamente brevi a migliorare il livello del servizio. Accesso esterno Durante lo sviluppo della rete di monitoraggio è nata l esigenza di poter accedere ai servizi della rete stessa anche da postazioni diverse da quelle presidiate dagli operatori presenti presso il Centro fisso di controllo. La possibilità di accesso è garantita in modo nativo ai dispositivi (tipicamente personal computer desktop o portatili) collegati alla LAN dell Ispettorato, grazie all attestazione su di essa dei router-gateway delle postazioni remote. Di fatto l utilizzo dei servizi di misura e monitoraggio è limitata solo dalla disponibilità del software di gestione, liberamente installabile sui sistemi operativi Windows. Diverso è il caso del personale tecnico impegnato nelle attività esterne di controllo, anche in postazione mobile sugli automezzi attrezzati in dotazione all Ispettorato. Questo personale può trarre un notevole supporto dall utilizzo degli strumenti remoti, soprattutto durante l attività di ricerca e rimozione delle interferenze ai servizi di telecomunicazioni. La consultazione diretta delle informazioni fornite dai sistemi di misura e radiolocalizzazione può infatti rivelarsi essenziale nel ridurre i tempi ed aumentare l efficacia degli interventi, anche in situazioni in cui non è garantita l assistenza degli operatori del Centro fisso (ad esempio per attività urgenti svolte in giorni festivi o al di fuori del normale orario di servizio). Al fine di permettere l accesso al network di radiomonitoring anche al di fuori del perimetro della rete ministeriale, è stato quindi predisposto un nuovo endpoint del server OpenVPN sul gateway Zeroshell già utilizzato per i collegamenti con i nodi della rete A. Installando il client OpenVPN per Windows e gli opportuni file di configurazione, i personal computer portatili in dotazione ai tecnici dell Ispettorato possono così essere predisposti per connettersi al gateway e accedere alle postazioni remote. La creazione del tunnel VPN e tutte le operazioni di routing e assegnazione degli indirizzi IP avvengono automaticamente e in modo totalmente trasparente per l operatore, che agisce come se si trovasse all interno della rete ministeriale. L identificazione degli utenti e la sicurezza delle comunicazioni sono garantite attraverso l utilizzo di certificati standard X509 e protocolli crittografici selezionabili per livello di protezione. Naturalmente è necessario disporre di un accesso internet, che può essere realizzato tramite reti Wi-Fi o 3g tramite chiavette USB o telefoni cellulari con funzionalità di tethering. L accesso dall esterno tramite VPN, creando un collegamento diretto virtuale con la rete di destinazione, permette di ottenere molteplici vantaggi in termini di semplicità di utilizzo e di sicurezza. Esso infatti non comporta alcuna modifica della configurazione delle applicazioni di controllo e delle impostazioni di rete dell utente, e allo stesso tempo non necessita dell applicazione di alcuna regola di port forwarding sul firewall, evitando l indebolimento della protezione perimetrale della rete interna. 86

11 87 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. Rete A Le postazioni L attuale rete A è costituita da cinque nodi situati nelle postazioni di Genova Aeroporto, Forte Castellaccio (GE), Monte Fasce (GE), Monte Settepani (SV), Monte Verrugoli (SP), così come indicato in fig. 1. Il sistema di interconnessione tra i nodi appartenenti alla dorsale è stato realizzato tramite tratte in ponte radio digitale con trasporto dati affidato a flussi codificati con protocollo di tipo E1 Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) G.703 I primi ponti radio installati utilizzavano come interfaccia lato utenze un multiplexer configurato con ingressi/uscite di tipo RS232, fonia e TTL, che si è però rivelato poco resistente alle forti scariche atmosferiche tipiche delle zone montane. La criticità maggiore è stata individuata nei collegamenti in rame delle linee di tipo sbilanciato (RS232 e TTL). La successiva installazione di appositi scaricatori per reti dati ha permesso di ridurre ma non di evitare del tutto il verificarsi di guasti. Sono poi comparsi sul mercato i primi convertitori di protocollo a basso costo (da RS232, GPIB, audio ed E1 a Ethernet-ETH) le cui dimensioni ridotte hanno permesso di azzerare la lunghezza dei collegamenti sbilanciati, semplicemente innestando i convertitori stessi direttamente nei connettori utilizzati per il controllo remoto degli apparati. Per la connessione dati Ethernet è stato quindi adottato un cavo bilanciato di tipo STP, praticamente immune, nei brevi percorsi, alle scariche atmosferiche indotte. Il flusso dei dati di misura proveniente dalle diverse interfacce disponibili sugli strumenti (tipicamente GP-IB, seriale RS232, audio in bassa frequenza), tramite i convertitori di protocollo, viene immesso su una rete Ethernet IP, concentrata su uno switch locale. Alla stessa rete si collegano l interfaccia di accensione/spegnimento e la matrice coassiale di commutazione delle antenne. Lo switch è connesso ad un router che opera la mappatura NAT (Network Address Translation) degli indirizzi IP della sottorete di postazione su un unico indirizzo appartenente alla rete interna ministeriale della sede di Genova. Il flusso Ethernet in uscita dal router viene poi convertito nello standard E1 per la trasmissione attraverso il link in ponte radio. La conversione può avvenire tramite apposito dispositivo esterno oppure direttamente all interno del terminale radio. Presso il Centro fisso di controllo di Genova il flusso E1 bidirezionale, disponibile sui connettori di uscita del ponte radio, viene nuovamente convertito in standard Ethernet, per essere poi collegato alla LAN dell Ispettorato tramite switch. Si realizza in questo modo l estensione virtuale della rete interna fino a comprendere i gateway delle postazioni remote, tramite i quali le applicazioni di gestione sono in grado di accedere in modo trasparente ad ogni componente del nodo. Per quanto riguarda l invio dell audio relativo alla demodulazione dei segnali rilevati, è stato scelto di adottare soluzioni standard VoIP (Voice over IP) che facessero uso di software open source di riconosciuta stabilità e affidabilità. Presso il Centro fisso di controllo di Genova è stato quindi allestito un apposito server, con sistema operativo Linux nella distribuzione FreePBX [4], basata sul framework VoIP Asterisk [5]. La flessibilità di configurazione della piattaforma Asterisk ha permesso di in- 87

12 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo terfacciare agevolmente le applicazioni di gestione degli strumenti, che ricevono i segnali audio tramite lo standard ITU H.323, con i convertitori audio-ip presenti nelle postazioni, che gestiscono le connessioni secondo il protocollo SIP (Session Initiaton Protocol). L interfaccia web permette di gestire in modo semplice ed immediato eventuali modifiche ed espansioni della rete audio, nonché di tenerne costantemente sotto controllo il funzionamento. Alcuni nodi (Monte Fasce, Monte Verrugoli) sono attrezzati come stazioni di radiomonitoring di base, attraverso le quali si possono effettuare misure di frequenza, livello e modulazione, mentre non è possibile stabilire la provenienza del segnale; altri (Monte Settepani, Genova Aeroporto, Forte Castellaccio) sono configurati come stazioni di radiolocalizzazione, attraverso le quali è possibile determinare anche la direzione di provenienza del segnale in esame. La strumentazione utilizzata, esclusi i radiogoniometri, è costituita esclusivamente da apparecchiature recuperate negli anni dai mezzi mobili attrezzati ed ormai alienati. Alcuni strumenti erano già predisposti per l uso remoto, altri hanno dovuto essere adattati tramite sostanziali modifiche di hardware e firmware, mentre diversi apparati accessori sono stati progettati e costruiti nel laboratorio del CFC. Particolare attenzione è stata inoltre dedicata al sistema di alimentazione (220 V a.c.) comune a tutti gli apparati che, a causa della posizione dei nodi, è soggetto a forti sovratensioni impulsive dovute a scariche atmosferiche. Il sistema di protezione è stato realizzato con l inserzione, in serie tra loro, di due trasformatori di isolamento (220V/220V - 1,5 kw) coadiuvati da tre scaricatori magnetici, uno scaricatore a spinterometro ed uno a stato solido. La soluzione ha dimostrato nel tempo la sua efficacia nel ridurre l incidenza dei guasti da fenomeni atmosferici, che rappresentano una delle principali criticità delle postazioni di misura situate ad alta quota. Non potendo trattare nel dettaglio tutti i particolari della rete per ovvi motivi di spazio a disposizione, si descriveranno solo i nodi che differiscono tra loro come allestimento e tipologia di misure. Figura 1 Struttura di collegamento della rete A 88

13 89 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. Postazione di radiolocalizzazione Monte Settepani (SV) La postazione di Monte Settepani (fig. 2) è situata in provincia di Savona, nell entroterra di Finale Ligure, ad un altitudine di 1386 m s.l.m. Si tratta di un sito strategico, vista la presenza del teleposto di Linate (MI) dell ENAV, per il controllo di tutta la Regione Aerea nord-occidentale. Il nodo è composto principalmente da: Figura 2 Monte Settepani (SV) la postazione Un sistema radiogoniometrico operante nella gamma MHz Un analizzatore di spettro per la gamma 9 khz 26,5 GHz Un sistema di antenne ad effetto doppler MHz Un antenna omnidirezionale a larga banda MHz Una matrice coassiale per la commutazione di antenne, filtri RF attenuatori RF ecc. (realizzata in proprio) Un filtro RF passa-banda in doppia cavità motorizzato per la banda aeronautica Un interfaccia a relè per l accensione/spegnimento remoto degli apparati (realizzata in proprio) Un mixer audio per adattare i livelli delle uscite di BF degli strumenti Un encoder audio/eth Un convertitore RS232/ETH Un convertitore GPIB/ETH Un router Un convertitore E1/ETH Un ponte radio 89

14 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo Lo schema a blocchi della postazione è riportato in fig. 3. Per quanto riguarda la configurazione della parte RF, si è prestata molta attenzione ai forti campi a radiofrequenza inevitabilmente presenti in zone popolate da impianti trasmittenti, in questo caso dell Aeronautica civile. In tale situazione, misure effettuate con un analizzatore di spettro collegato direttamente all antenna possono portare a risultati inaffidabili, a causa della presenza di prodotti di intermodulazione che si generano nei punti di non linearità lungo tutta la catena di ricezione. Si rende quindi necessario interporre, tra l apparecchiatura ricevente e l antenna, un filtro passa banda sintonizzato sulla stessa frequenza di ricezione, in modo da attenuare prima del front-end del ricevitore tutti i segnali adiacenti a quello in esame. Per avere a disposizione un sistema che coniugasse affidabilità e flessibilità di utilizzo, è stata progettata una matrice coassiale remotizzabile, in grado di commutare sino a 6 antenne diverse e di interporre sino a 6 filtri diversi tra l antenna ed il ricevitore (fig.4). Da notare che non è stato possibile adottare analogo accorgimento per il sistema radiogoniometrico, dato che l antenna utilizzata (Doppler) è di tipo attivo (un circuito di amplificazione/adattamento per ogni dipolo): i prodotti di intermodulazione vengono generati direttamente sull antenna stessa, rendendo inutile l interposizione del filtro. In questo caso la valutazione sull affidabilità della misura è demandata all esperienza acquisita nel tempo dall operatore. Figura 3 Monte Settepani - schema a blocchi della postazione remota 90

15 91 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. La gestione in modo remoto di tutte le apparecchiature avviene tramite applicativi software sviluppati in proprio, la cui interfaccia utente è stata progettata e realizzata in base alle esigenze concrete degli operatori. E stata privilegiata una rappresentazione visuale chiara e razionale delle informazioni, mantenendo un layout simile a quello fisico degli strumenti e implementando solo i controlli strettamente necessari all effettuazione delle misure richieste. In fig. 5 è rappresentata l interfaccia grafica per il telecontrollo dell analizzatore di spettro, della matrice coassiale e del doppio filtro in cavità. Fig. 4 Monte Settepani - matrice coassiale di commutazione antenne e filtri Fig. 5 Settepani - interfaccia grafica del software di controllo di analizzatore di spettro, matrice coassiale e filtro a cavità 91

16 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo In fig. 6 l interfaccia grafica per il telecontrollo del radiogoniometro ad effetto doppler per la banda MHz. Postazione di radiolocalizzazione Genova Sestri Ponente Aeroporto C. Colombo La postazione di radiolocalizzazione di Genova Sestri Ponente, situata nei pressi dell Aeroporto internazionale C. Colombo, riveste evidentemente grande importanza per i rilievi legati alle interferenze ai servizi aeronautici, che implicano la massima rapidità di intervento nella localizzazione e rimozione dei disturbi. Tuttavia la sua posizione geografica, che permette di coprire tutta la fascia costiera di ponente della città di Genova, si presta anche ad altri tipi di misure. Fig. 6 Monte Settepani - interfaccia grafica del software di controllo del radiogoniometro Fig. 7 Genova Aeroporto l armadio rack con gli apparati di misura 92

17 93 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. E stato perciò deciso di dotare il sito di strumentazione idonea alla ricezione di segnali televisivi digitali DVB-T, in gran parte analoga a quella installata nelle postazioni comprese nella rete B. La connessione in remoto, inoltre, avviene tramite linea DSL anziché con tratta in ponte radio. Il nodo è composto principalmente da: Un sistema radiogoniometrico operante nella gamma MHz Un ricevitore DVB-T Un sistema di antenne MHz Un antenna direzionale per la banda televisiva Un Personal computer con interfaccia e software per acquisizione video. Un interfaccia a relè per l accensione/spegnimento remoto degli apparati (realizzata in proprio) Un encoder audio/eth Tre convertitori RS232/ETH Un router + switch Un gruppo di continuità. Fig. 8 Genova Aeroporto - interfaccia grafica del software di controllo del radiogoniometro. Sullo sfondo l applicazione web Radiogon che visualizza la direzione su layout cartografico Il software di gestione, oltre a rendere disponibili le funzioni di controllo del radiogoniometro, rileva e visualizza anche il grado di affidabilità della misura effettuata che, unitamente a livello, frequenza e direzione, viene inviato all applicazione web Radiogon (descritta in seguito) per la contemporanea rappresentazione grafica dei dati su mappa, come visibile in fig

18 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo Postazione base Monte Verrugoli (SP) Monte Verrugoli, che ha un altitudine di 729 m s.l.m., divide la città e il golfo di La Spezia (a levante) dalla fascia costiera delle Cinque Terre (a ponente). Si tratta di una posizione geografica particolarmente favorevole dal punto di vista radioelettrico, in grado di coprire non solo l estremo levante ligure ma anche parte del territorio della regione Toscana. L architettura del nodo differisce da quella di monte Settepani per l assenza del sistema radiogoniometrico, mentre è presente un set di antenne direzionali a larga banda installate su di un apposito rotore (fig. 9). Il nodo è composto principalmente da: Un ricevitore MHz Un adattatore panoramico IF 10,7 MHz Un sistema di antenne direzionali MHz Un antenna omnidirezionale a larga banda MHz Una matrice coassiale (realizzata in proprio) Un interfaccia a relè per l accensione/spegnimento remoto degli apparati (realizzata in proprio) Un encoder audio/eth Tre convertitori RS232/ETH Un router + switch Fig. 9 Monte Verrugoli - sistema di antenne della postazione 94

19 95 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. La particolarità di questo tipo di nodo sta nella modalità con cui è stata realizzata la remotizzazione delle funzioni di analisi IF dello spettro RF ricevuto. La soluzione adottata ha previsto la modifica in laboratorio di un analizzatore panoramico Rohde & Schwarz EZP. La modifica si è resa necessaria per i seguenti motivi: l analizzatore, prodotto negli anni ottanta, era completamente analogico; l oscillatore sweep, essendo libero, necessitava di continui aggiustamenti manuali per la centratura del segnale; non era possibile inviare in modo analogico le informazioni relative alle uscite X-Y. Per remotizzare e stabilizzare l analizzatore è stata quindi progettata e realizzata un interfaccia, secondo lo schema a blocchi di fig. 10, basata sul microcontrollore Microchip PIC16F876A [6][7] e su un generatore RF a sintesi diretta (DDS) AD9951 [8]. L oscillatore originale è stato perciò sostituito con un generatore DDS (Direct Digital Synthesizer vedi schema di fig. 11), in grado di sintetizzare frequenze impostabili digitalmente mediante l invio in modo seriale di una Tuning Word. Fig. 10 Verrugoli - schema a blocchi dell interfaccia di rete dell analizzatore Fig. 11 Verrugoli - schema a blocchi del generatore DDS AD

20 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo Questo ha consentito di avere un oscillatore stabile nel tempo perché riferito ad un quarzo, e spettralmente pulito proprio per il principio di funzionamento del generatore medesimo. Il microcontrollore è stato programmato per inviare sequenzialmente al Data Input del DDS, a passi di 5 khz, 1 khz, 500 Hz, 100 Hz e 50 Hz (selezionati in automatico in base allo span impostato dall operatore) le Tuning Word necessarie per impostare la generazione della serie di frequenze comprese tra 14,2 e 16,2 MHz (Sweep Range del vecchio oscillatore libero Asse X). Ad ogni frequenza generata il microcontrollore provvede a convertire in digitale la corrispondente ampiezza analogica rivelata a valle della catena conversione e filtri ( vecchio asse Y), ad aggiungere tale valore in un buffer per poi inviarlo in modo seriale (RS232) al convertitore RS232<==> ETH. Il microcontrollore si occupa anche di impostare lo span, così come selezionato da remoto. L interfaccia realizzata è stata inserita all interno dell analizzatore, al posto dell unità di visualizzazione (ormai inutilizzabile a causa del tubo catodico esaurito), come illustrato in fig. 12. Anche in questo caso la gestione avviene tramite un applicativo sviluppato in proprio, la cui interfaccia è riprodotta in fig.13. Fig. 12 Monte Verrugoli - interfaccia di rete dell analizzatore panoramico Fig. 13 Monte Verrugoli- interfaccia grafica del software di gestione del ricevitore 96

21 97 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. Radiogon applicazione web di visualizzazione cartografica dei dati radiogoniometrici La presenza sulla rete A di tre apparati radiogoniometrici, installati presso le postazioni remote di Forte Castellaccio, Genova Aeroporto e Monte Settepani, permette di mettere in relazione diversi rilevamenti effettuati sulla stessa frequenza di emissione, ottenendo così una valutazione della posizione geografica della sorgente di segnale attraverso triangolazione. Radiogon, un applicazione web realizzata interamente con risorse interne e tramite strumenti di sviluppo e applicazioni open source, permette di: raccogliere i dati direzionali, di livello e qualità del segnale provenienti dalle applicazioni di controllo delle postazioni radiogoniometriche; visualizzare in tempo reale le direzioni rilevate dai radiogoniometri sul supporto cartografico satellitare fornito dall applicazione Google Earth, con elevato livello di dettaglio; effettuare registrazioni dei dati radiogoniometrici su server per futura consultazione; elaborare graficamente i set di dati registrati in modo da fornire una rappresentazione visuale delle direzioni e dei livelli rilevati nel tempo. L applicazione attualmente è in funzione su un server con processore Xeon 3,60 GHz, 2 GB di RAM e doppio hard disk SCSI da 160 GB. Il sistema operativo è Linux Ubuntu Server LT, in configurazione LAMP (Linux-Apache- MySQL-PHP), composta da Apache 2.22 (http server), PHP (linguaggio di scripting) e MySql (database relazionale SQL). Il software è scritto in PHP e Javascript e utilizza tecniche AJAX (Asynchronous Javascript And XML) per l elaborazione e la visualizzazione dinamica dei dati. I dati di direzione, frequenza e livello (nel caso di Genova Aeroporto anche di qualità) rilevati dai radiogoniometri sono raccolti dalle applicazioni di controllo degli strumenti, che provvedono alla loro formattazione in stringhe standardizzate e all invio in rete tramite socket TCP/IP. Il server web, tramite uno script PHP in esecuzione continua, provvede a raccogliere e memorizzare i dati in arrivo in un area di memoria temporanea. Lo stesso script si occupa di gestire i comandi di avvio e arresto della registrazione presenti sulle applicazioni di gestione degli strumenti. Un ulteriore script PHP, richiamato in modalità asincrona dall applicazione principale Javascript, provvede a prelevare i dati dalla memoria temporanea e a formattarli in XML, previa conversione del dato direzionale in una coppia di coordinate geografiche che definiscono il punto di partenza e di arrivo della linea destinata ad essere visualizzata sul layer cartografico. XML (extensible Markup Language) è uno standard di rappresentazione strutturata dei dati che permette l interscambio delle informazioni, in questo caso tra il livello di scripting lato server e l applicazione Javascript lato client, tramite AJAX. L applicazione principale, nel momento in cui viene richiamata ed eseguita dal browser web dell operatore, effettua il polling dei dati XML (secondo un timing configurabile) e ne costruisce la visualizzazione su cartografia satellitare 97

22 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo attraverso le API (Application Programming Interfaces) di libero uso fornite da Google Earth [9]. Il risultato è una schermata come quella visibile in fig. 14, riproducibile attraverso qualsiasi browser previa installazione del Google Earth Plugin. Di default viene caricata la rappresentazione fotografica satellitare del territorio ligure, con evidenziate le località più importanti e la posizione delle postazioni radiogoniometriche. Nell intestazione della pagina vengono riportate, in tre diversi riquadri, le informazioni di stato relative alle postazioni, e i dati in arrivo nel caso le stesse siano operative. Ogni radiogoniometro, e la relativa linea di direzione disegnata sul layer cartografico, è identificabile attraverso l utilizzo di diversi colori, in modo da facilitare la lettura da parte degli operatori. Nei riquadri sono inoltre continuamente aggiornati i dati relativi alla frequenza di rilevamento, al livello del segnale rilevato e alla sua direzione. Dato che l operazione di triangolazione richiede che i radiogoniometri siano impostati su una stessa frequenza, l eventuale disallineamento viene segnalato da un apposito avviso di frequenza non coerente. Un aspetto interessante dell interfacciamento con le API di Google Earth è rappresentato dal fatto che è possibile utilizzare in maniera personalizzata sul layer cartografico gli stessi strumenti di spostamento, cambiamento di vista e zoom messi a disposizione dall applicazione Google (visibili nella parte in alto a destra della finestra). Questo ovviamente facilita notevolmente il lavoro di individuazione della posizione geografica di provenienza del segnale da parte degli operatori. Il ritorno alla visualizzazione di default è sempre possibile attraverso il Fig. 14 Software Radiogon - visualizzazione cartografica su browser 98

23 99 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. pulsante Reset vista presente in basso sotto alla finestra cartografica. Nelle figure 15 e 16 sono rappresentati due esempi, a diverso livello di dettaglio cartografico, di triangolazione di misure direzionali con relativa individuazione Fig. 15 Software Radiogon - esempio di triangolazione fra i due radiogoniometri di Genova Aeroporto e Forte Castellaccio Fig. 16 Software Radiogon - esempio di triangolazione (con visualizzazione ad elevato dettaglio) fra i due radiogoniometri di Forte Castellaccio e Monte Settepani su un emissione prodotta dalla sede dell Ispettorato (contrassegno giallo) 99

24 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo del punto di emissione del segnale. L applicazione, peraltro, non si limita alla visualizzazione in tempo reale dei dati provenienti dalle postazioni radiogoniometriche, ma è anche in grado di gestirne la memorizzazione e post-elaborazione. La registrazione dei dati in arrivo è possibile attraverso gli appositi pulsanti REC presenti nei riquadri relativi ad ogni postazione, ma può anche essere pilotata direttamente dalle applicazioni di gestione degli strumenti, che colloquiano in tempo reale con l applicativo web. I dati così raccolti vengono memorizzati in file di testo sul server, e la relativa indicizzazione viene realizzata tramite l inserimento di alcune informazioni identificative del file in un database MySQL. Questo permette di ottenere funzionalità di ricerca e consultazione delle serie di misura attraverso una semplice interfaccia web, visibile in fig. 17. Per ogni serie vengono riportate le informazioni più importanti, come data e ora di inizio e fine delle misure, postazione, frequenza e numero di rilevamenti registrati. Da questa maschera è possibile effettuare il download dei file o la loro cancellazione. E presente inoltre un pulsante Play, che permette di ottenere una rappresentazione grafica di una o più serie di misure sul supporto cartografico, come riportato in fig. 18. Le diverse linee rappresentano le misure effettuate. La lunghezza delle linee è proporzionale al livello del segnale rilevato, mentre il colore dipende dalla valutazione di qualità effettuata dallo strumento (disponibile in questo caso solo per il radiogoniometro di Genova Aeroporto). La rappresentazione grafica, opportunamente personalizzabile nel range cartografico desiderato, permette di Fig. 17 Software Radiogon - Interfaccia dell archivio misure 100

25 101 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. ottenere una valutazione visuale immediata della persistenza di una determinata direzione nel tempo. Un indicazione che può risultare molto utile in caso di segnali interferenti caratterizzati da un andamento temporale aleatorio o provenienti da sorgenti in movimento. Dalla stessa schermata è possibile salvare la rappresentazione ottenuta in formato KML (Keyhole Markup Language, estensione di XML creata per gestire dati geografici), ottimale per l esportazione e la riproduzione su applicazioni compatibili, come ad esempio la stessa Google Earth. Dalla Home Page dell applicazione è inoltre possibile effettuare l upload (e quindi la successiva visualizzazione) di eventuali file di misura non ancora presenti in archivio. Le applicazioni di gestione degli strumenti, infatti, sono in grado di registrare i dati di misura, oltre che su server, anche direttamente in locale sul PC dell operatore. I file così ottenuti possono poi essere acquisiti ed elaborati graficamente dall applicazione web. Rete B Le postazioni Fig. 18 Software Radiogon - esempio di output grafico dell analisi di una serie di misure effettuate dal radiogoniometro di Genova Aeroporto La rete B è stata sviluppata per far fronte all attività di analisi e misura dei segnali trasmessi dagli impianti di radiodiffusione sonora e televisiva. Le stazioni della rete sono pertanto ubicate nei tre capoluoghi di provincia (Savona, Imperia, La Spezia), dove la densità di popolazione è più elevata e conseguentemente maggiore è il grado di copertura da parte dei vari broadcaster che operano su base nazionale, regionale o provinciale. Come si è già accennato, l infrastruttura di collegamento con il Centro Fisso di Controllo di Genova è realizzata mediante linee fisiche DSL, e la configurazione delle stazioni è stata pensata per far fronte 101

26 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo alle seguenti tipologie di verifiche: misura dell intensità di campo, della banda occupata e della deviazione in frequenza dei segnali radiofonici FM trasmessi sulla banda 87,5 108 MHz; misura dell intensità di campo, della banda occupata e di tutti i principali parametri OFDM presenti nei segnali televisivi trasmessi in tecnica digitale DVB-T; analisi del transport stream MPEG2 supportato dal sistema DVB-T; analisi e registrazione dei contenuti audio e audio / video associati ai segnali a radiofrequenza sia per quanto riguarda l ambito radiofonico che televisivo. A tal fine il cuore della stazione di misura, che è stata replicata nei tre siti, è costituito da un ricevitore di test che può essere utilizzato anche come di analizzatore di spettro nel range 500 khz 3 GHz. Lo strumento, che è dotato di un preselettore RF, è attrezzato con: firmware DVB-T/H per l analisi e la misura del segnale secondo lo standard ETSI EN demodulatore DVB con specifica uscita TS-ASI nel pannello posteriore demodulatore AM/FM/jM con specifica uscita AF audio sempre nel pannello posteriore. A corredo di tale apparecchiatura sono state previsti i seguenti ulteriori dispositivi: uno splitter RF; un IRD (Integrated Receiver Decoder) con in ingresso DVB-ASI e uscita audio / video analogico per programmi in definizione standard 576i e formato di crominanza 4.2.0; un IRD con ingresso COFDM in banda VHF UHF e uscita audio / video analogico per programmi in definizione standard 576i e formato di crominanza (con possibilità di upgrade al decoding di programmi in HD 1080i un personal computer dotato di: una scheda PCI con funzioni di MPEG2 transport stream analyzer; una scheda PCI con 4 ingressi audio / video analogico per l acquisizione e lo storage in formato digitale dei contenuti ricevuti; due antenne esterne dotate di fattore di correzione K al variare della frequenza: la prima di tipo omnidirezionale con guadagno di 2 dbi per la banda FM, la seconda di tipo direttivo (log P) con guadagno 7 dbi, per la banda MHz Le apparecchiature, che sono state installate in un armadio rack 27 unità (fig. 19), sono collegate secondo lo schema 102 Fig. 19 Armadio rack con strumenti di misura di una postazione della rete B

27 103 Implementazione e gestione di una rete regionale di monitoraggio dello spettro radioelettrico. Un progetto sviluppato dall Ispettorato Territoriale Liguria del Ministero dello Sviluppo Economico. Implementation and management of a regional radio spectrum monitoring network. a project developed by Ispettorato Territoriale Liguria of the italian Ministry of Economic Development. riportato in fig. 20. Fig. 20 Schema di collegamento delle apparecchiature di una postazione di rete B Fig. 21 Misura dei parametri di un segnale DVB-T Fig. 22 Misura dello spettro di un segnale DVB-T L operatore, dal Centro Fisso di controllo di Genova è in grado di attivare tutte le apparecchiature presenti. Attraverso la funzione Remote Desktop di Windows è altresì in grado di accedere al ricevitore di test e di avere sul desktop locale il soft panel dello strumento e il controllo dei comandi e delle funzioni di misura. In questo modo può, per esempio, effettuare l analisi completa di un segnale COFDM / DVB-T [10] e rilevarne i parametri come mostrato in fig. 21, oppure monitorarne lo spettro e l occupazione di banda, come si osserva in fig. 22. Oltre alle misure canoniche, inerenti l analisi spettrale e il grado di qualità del segnale COFDM / DVB-T, è possibile anche rilevare eventuali problemi connessi 103

28 M. Dentone - M. Fabiani - R. Montarsolo alla non perfetta equalizzazione dei segnali all interno dell intervallo di guardia o, ad esempio, all impiego di cell ID differenti sui singoli trasmettitori della rete. Nella fig 23, che riporta il diagramma di risposta all impulso del canale 46 UHF, è visibile la presenza di segnali non perfettamente equalizzati che tendono alla cosiddetta condizione 0 delay o notch interference. Nel caso specifico, come è possibile osservare, due dei tre echi principali, presenti nella finestra FFT del ricevitore, si differenziano in ampiezza di soli 9 db e nel tempo di appena 5,8 µs. Questa condizione, caratterizzata dalla presenza nell intervallo di guardia di segnali che tendono ad aver ugual ampiezza e ugual ritardo, degrada notevolmente la qualità della ricezione e provoca nello spettro del segnale DVB-T, come si può vedere in fig. 24 la presenza di notch più o meno profondi, i cui minimi sono distanziati in frequenza di un valore pari a 1/delay. Nel DVB-T, un gruppo di 67 bit sono trasmessi come parametri di segnalazione TPS (Transmission Parameter Signalling), utilizzando 68 simboli. Questi bit vengono inviati dal trasmettitore al ricevitore e contengono informazioni circa i parametri di trasmissione: schema di modulazione, code rate, ecc.. Oltre ai bit TPS già definiti originariamente nello standard DVB-T, ci sono bit riservati che vengono in taluni casi utilizzati per dare un identificativo al trasmettitore (cell ID). Un indicatore di lunghezza trasmesso a monte del payload TPS, indica quanti dei bit TPS riservati sono in realtà in quel momento impiegati. Come è noto, in una rete SFN (Single Frequency Network) è necessario che tutti gli impianti trasmettano anche i dati TPS in modo identico e sincrono. Caratterizzando i vari trasmettitori con diversi cell ID, gli stessi finiscono per inviare Fig. 23 Diagramma di risposta all impulso di un segnale DVB-T Fig. 24 Spettro del segnale di fig. 22 Fig. 25 Diagramma di costellazione di un segnale DVB-T 104

2) individui il numero "n" di bit necessari per ottenere un rapporto S/N di almeno 20 db per i livelli più bassi della dinamica;

2) individui il numero n di bit necessari per ottenere un rapporto S/N di almeno 20 db per i livelli più bassi della dinamica; ESAME DI STATO Istituto Tecnico Industriale Anno 2004 Indirizzo ELETTRONICI Tema di TELECOMUNICAZIONI TRACCIA N. 1 Si vuole realizzare un sistema che permetta di strutturare 20 canali informativi analogici

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