ALLEGATO 3: DOCUMENTAZIONE TECNICA

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1 ALLEGATO 3: DOCUMENTAZIONE TECNICA ALLEGATO 3: DOCUMENTAZIONE TECNICA Copertura della Rete EOLO L Architettura di Rete Mappa grafica dell architettura logica della rete Apparati radio di backhaul Apparati radio di accesso condiviso Apparati radio di accesso punto-punto Sistemi di failover e continuità del servizio Monitoring della rete

2 1. Copertura della Rete EOLO La rete EOLO si estende su circa 1000 stazioni radio base (SRB) selezionate per coprire gran parte del territorio del Centro-Nord italiano, raggiungendo al momento circa 4300 comuni nelle seguenti regioni: 1. Valle d Aosta 2. Piemonte 3. Liguria 4. Lombardia 5. Veneto 6. Trentino Alto-Adige 7. Friuli-Venezia Giulia 8. Emilia-Romagna 9. Toscana 10. Marche 11. Lazio 2. L Architettura di Rete 2.1. Mappa grafica dell architettura logica della rete L architettura di rete che NGI adotta rende possibile l accesso ad Internet a basso costo ed elevate prestazioni anche nelle zone colpite dal digital divide o difficilmente raggiungibili con collegamenti cablati. L architettura di rete EOLO è schematizzabile nei blocchi funzionali evidenziati in Figura 1. La rete di accesso è realizzata da NGI tramite collegamenti radio punto-multipunto (accesso condiviso) o punto-punto (accesso dedicato); quella di distribuzione tramite collegamenti punto-punto; la rete di trasporto geografico e l accesso a Internet sono realizzate tramite collegamenti in fibra forniti da un insieme strategicamente diversificato di operatori. Infine, la rete core, i peering con gli altri operatori e i transiti IP sono localizzati presso tre datacenter situati intorno a Milano e interconnessi tramite un anello in fibra ottica di proprietà. 2

3 Figura 1 - Topologia logica della rete radio NGI L architettura della rete EOLO è progettata in modo da poter garantire: Fornitura di accesso a banda larga grazie ad una tecnologia radio ad ampio raggio; Resilienza della rete grazie al posizionamento strategico delle SRB, che garantisce la disponibilità di più percorsi alternativi in caso di problemi ad uno o più link; Prestazioni elevate con valori di latenza estremamente bassi, garantiti dalla tecnologia EOLOwave; Costi infrastrutturali ridotti, grazie al riuso di diverse tipologie di infrastrutture civili già esistenti (es. tralicci per antenne radiotelevisive, ponti radio, ) eliminando di fatto qualunque tipo di costo realizzativo a favore di un canone annuale per l affitto della struttura; Costi di manutenzione ridotti: le SRB sono ingegnerizzate per rendere non necessaria qualunque attività di manutenzione ordinaria, salvo la pulizia dei filtri aria ed il cambio batterie ogni 5 anni Apparati radio di backhaul Ciascuna SRB è equipaggiata con una o più giunzioni in ponte radio che abilitano un rilegamento verso altre SRB. I ponti radio sono realizzati con apparati a divisione di frequenza (FDD) che si adattano perfettamente alle SRB della rete EOLO grazie all installazione full-outdoor e al basso consumo. 3

4 I collegamenti di backhaul tra SRB EOLO sono realizzati su bande radio licenziate con canalizzazioni da 7 a 80MHz utilizzando tecniche XPIC e MIMO che consentono di gestire una capacità trasmissiva di livello 2 fino a 4Gbps simmetrici, che può essere ulteriormente incrementata tramite l utilizzo di tecniche di compressione degli header Ethernet e IP. La latenza dei ponti radio in tecnologia FDD risulta inferiore a 0.3ms al netto del tempo di propagazione del segnale radio. La topologia di rete radio include alcune stazioni trasmissive terminali, che presentano un singolo link di backhaul. Tali SRB sono generalmente progettate per coprire specifiche "zone d'ombra" in cui l orografia del territorio circostante tipicamente non consente di realizzare ulteriori collegamenti radio per trasformarle in vere e proprie SRB di transito. In tali casi, l'infrastruttura potrà essere realizzata utilizzando apparati di capacità più contenuta, compresa tra i 50Mbps e 1Gbps simmetrici Apparati radio di accesso condiviso Il successo di EOLO ha permesso a NGI di investire nello sviluppo di un insieme di tecnologie software e hardware, in collaborazione con Cambium Networks, che consentono la realizzazione di una rete radio ottimizzata per l accesso fisso ad elevate prestazioni sia in downlink sia in uplink, caratterizzata da bassa latenza ed ottimizzata per il riuso di canale. Queste sono le origini di EOLOwave, frutto dell esperienza maturata in sette anni di sviluppo: una tecnologia che fonde i punti di forza di a, WiMAX ed LTE. La soluzione EOLOwave presenta caratteristiche che contribuiscono ad offrire un notevole livello di robustezza unito ad elevate prestazioni: Time Division Multiple Access (TDMA): la tecnica di accesso multiplo al mezzo trasmissivo radio che si basa sull assegnazione in maniera controllata e programmata di finestre di trasmissione temporali predefinite in modo da realizzare un accesso condiviso da parte di utenti multipli senza contesa ed esente da collisioni. Multiple Input Multiple Output (MIMO): la tecnica di trasmissione e ricezione di segnali radio multipli, che aumenta la capacità del collegamento radio e la probabilità di realizzare un collegamento robusto. La trasmissione MIMO2x2 bidirezionale conferisce anche al collegamento di uplink elevate prestazioni che le nuove applicazioni multimediali richiedono. E in fase di validazione il supporto per la configurazione MU- MIMO (Multi-User MIMO) che consente di raddoppiare l efficienza spettrale. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM): la tecnica avanzata di modulazione OFDM attraverso un elevato numero di sottoportanti ortogonali che consente di incrementare l efficienza spettrale assieme alla resistenza ai fenomeni di multipath della trasmissione radio. Adaptive Modulation: l algoritmo di adattamento del livello di modulazione della comunicazione wireless massimizza in tempo reale il data rate sostenibile in funzione dei cambiamenti di condizioni di propagazione radio cui il collegamento è soggetto, ottimizzando in questo modo le prestazioni del sistema in ogni momento. GPS Synchronization: la possibilità di sincronizzazione degli intervalli di trasmissione e ricezione dei moduli radio, attraverso un accurato riferimento temporale basato sul sistema GPS, che incrementa l efficienza di riuso delle frequenze nei siti in cui punti di accesso multipli sono collocati. Efficienza spettrale: il sistema EOLOwave, grazie al suo contenuto tecnologico molto avanzato sviluppato allo scopo di ottenere le massime prestazioni di capacità con il minimo delle risorse a radiofrequenza disponibili in ambienti esterni, è in grado di sostenere fino a oltre 130Mbps di traffico utente effettivo in un canale di 20MHz che corrisponde a un efficienza spettrale di 6,5bps/Hz, valore che rappresenta il punto più alto raggiunto dalla tecnologia punto-multipunto attualmente disponibile nel mercato. In aggiunta grazie all impiego della sincronizzazione basata su GPS è possibile realizzare siti multisettore adottando efficaci schemi di riuso della frequenza nei settori in opposta direzione che consentono di offrire fino a 520Mbps di capacità di sito occupando solo 45MHz di spettro che corrisponde ad un efficienza spettrale di sito pari a 11,5bps/Hz, valori non eguagliabili da altre tecnologie. Flessibilità dell offerta all utente: il sistema EOLOwave è in grado di mettere a disposizione un ampia varietà di unità subscriber che si differenziano in termini di livelli di servizio, in modo da realizzare un 4

5 approccio all implementazione della rete secondo il paradigma pay as you grow per soddisfare qualunque opportunità commerciale. Scalabilità della rete: il protocollo di accesso proprietario del sistema EOLOwave è stato sviluppato appositamente per ottimizzare le prestazioni in termini di capacità aggregata e latenza in maniera indipendente dal numero di utenti contemporaneamente attivi e dal carico di traffico da essi generato consentendo di realizzare reti di accesso altamente scalabili per supportare al meglio l evoluzione e la penetrazione dei servizi erogati. Sicurezza delle informazioni: il sistema EOLOwave offre l insieme di funzionalità e caratteristiche di sicurezza più completo disponibile sul mercato allo scopo di realizzare un robusto approccio multilivello alla protezione delle informazioni. L autenticazione degli utenti viene effettuata tramite protocollo standard RADIUS mentre la protezione in aria si basa sulla cifratura dei dati con protocolli standard. Qualità del servizio: a causa dei diversi livelli di capacità offerti rispetto alle tecnologie di rete cablate i collegamenti radio spesso rappresentano i colli di bottiglia di una rete, per questo il sistema EOLOwave offre un avanzata politica di qualità del servizio basata sulla prioritizzazione di diverse code di traffico e sulla classificazione del traffico utente sia a Livello 2 (Ethernet Priority) che a Livello 3 (IP DSCP e MPLS TC). In tal modo viene assicurata la minimizzazione della perdita di frame durante gli stati di congestione di rete e la prioritizzazione del traffico sensibile alla latenza. Ridotti costi di installazione: il disegno ottimizzato delle componenti hardware e le guide all installazione di facile lettura riducono in maniera significativa i tempi delle attività di realizzazione ed i loro costi. Il sistema EOLOwave è basato su di un architettura di tipo integrata che comprende nella medesima unità da esterno il modem, il ricetrasmettitore radio e il sistema di antenna, mentre l unità da installare in interno è un alimentatore dalle dimensioni fisiche molto compatte connesso all unità esterna tramite cavo di rete standard. Tale approccio architetturale, oltre ad eliminare qualunque tipo di perdita di potenza dovuta al cablaggio, riduce enormemente lo spazio di alloggiamento richiesto per l installazione del sistema, anche quando la disponibilità di unità rack sia scarsa o assente. La Tabella 1 illustra le specifiche tecniche della tecnologia EOLOwave: Caratteristiche Radio Bande di frequenza Larghezza di canale Selezione del canale operativo Sensibilità in ricezione su canale di 20MHz Tabella 1 - Specifiche tecniche della tecnologia EOLOwave 3,5GHz: MHz 3,7GHz: MHz 1 5,4GHz: MHz 2 Configurabile a 5, 10 e 20 MHz Configurabile a passi di 2,5 MHz 1x: -87 dbm 2x: -84 dbm 4x: -77 dbm 6x: -70 dbm 8x: -63 dbm OFDM 2x2 TDMA PHY layer MAC layer Massimo numero di subscriber per AP 238 Modulazione Adattativa: QPSK (SISO), QPSK (MIMO-B), 16QAM (MIMO-B), 64QAM (MIMO-B) e 256QAM (MIMO-B) Correzione di errore ARQ Cyclic Prefix 1/16 1 A seguito di ottemperamento alla decisione della Commissione della Comunità Europea 2008/411/CE del 21 maggio 2008, oggetto della consultazione pubblica AGCOM di cui alla delibera 553/12/CONS. 2 Nel pieno rispetto delle vigenti normative in materia di reti radio LAN. 5

6 Duplexing Time Division Duplex (TDD) Sistema di antenna Settoriale 60 MIMO a doppia polarizzazione (H+V): 17 dbi / 18 Settoriale 90 MIMO a doppia polarizzazione (H+V): 17 dbi / 18 Massima potenza in trasmissione 22 dbm combinata Distanza per il massimo ritardo di 64 km propagazione gestibile dal protocollo Interfaccia di Backhauling Protocollo IEEE MTU 1700 bytes Throughput utente fino a 130 Mbps a livello Ethernet (capacità aggregata) Round Trip Time (RTT) 5 ms Capacità elaborativa PPS Interfaccia Ethernet 10/100/1000 Base T (RJ-45) con auto negoziazione MDI/MDIX QoS Code con classificazione del traffico basata su IEEE 802.1p, IEEE 802.1q, IEEE 802.1ad, DSCP IPv4 Gestione Modalità di gestione In banda Protocollo HTTP o HTTPS/TLS SNMP v1/v2c/v3 Autenticazione remota basata su RADIUS Sicurezza Cifratura 128-bit AES Nella Tabella 2 si riportano i valori di prestazione in termini di throughput utente del sistema EOLOwave, misurati come capacità aggregata (TX + RX) di un settore radio con configurazione del Duty Cycle DL/UL=75/25. Tabella 2 - Throughput del sistema EOLOwave Ethernet Data Throughput [Mbps] Larghezza di canale [MHz] Modulazione QAM MIMO (8X) QAM MIMO (6X) QAM MIMO (4X) QPSK MIMO (2X) QPSK SISO (1X) 13 6 La CPE EOLOwave installata presso i Clienti è un unità integrata che contiene l elettronica RF, di rete e un antenna. Può inoltre essere impiegata assieme a dispositivi passivi, quali un riflettore parabolico (da 40 o 60 cm di diametro) per aumentare il guadagno di sistema. Il modulo viene alimentato con una tensione 29 VDC iniettata nel cavo Ethernet connesso al connettore RJ45 attraverso una tecnica proprietaria di PoE (Power over Ethernet). La Figura 2 mostra tre diversi modelli di Subscriber Module EOLOwave. 6

7 2.4. Apparati radio di accesso punto-punto Figura 2 - Esempio di CPE (tecnologia EOLOwave) I collegamenti punto-punto (PtP) rappresentano la soluzione più avanzata a livello tecnologico e di prestazioni nell offerta EOLO e sono rivolti alle utenze più esigenti in termini di banda (in particolare in upload) e di garanzie di servizio: i collegamenti PtP infatti sono offerti con velocità fino a 200Mbps simmetrici con garanzia di banda (misurata dalla sede del cliente fino ai collegamenti di peering Nazionali e Internazionali) del 99% della velocità di targa e disponibilità del 99,9% su base annua. Il circuito di accesso PtP è dedicato, senza alcuna condivisione con altri utenti, e introduce una latenza inferiore a 1ms. Ogni singolo collegamento PtP viene progettato dal gruppo di ingegneria di NGI, che identifica gli apparti trasmissivi e le antenne ideali in base a fattori quali la distanza della sede cliente dalla postazione radio della rete EOLO, l'orografia del territorio, la banda da erogare e lo spettro radio disponibile. I collegamenti PtP sono realizzati sia su bande radio licenziate (6, 11, 18, 25GHz) sia in banda libera, nel pieno rispetto delle normative vigenti. Le apparecchiature costituenti i collegamenti PtP sono state oggetto di nota di immissione sul mercato ai sensi della direttive 1999/5/CE e 2014/53/EU per quanto applicabile. Le norme tecniche di riferimento per gli apparati di collegamento punto-punto del servizio fisso sono: EN EN ETSI EN (V1.4.1) ETSI EN (V1.4.1) 3. Sistemi di failover e continuità del servizio Le stazioni radio base (SRB) e i collegamenti radio della rete geografica EOLO sono progettati per garantire la continuità di servizio in ogni condizione ambientale. In particolare: Nella topologia di rete attuale, oltre il 60% delle SRB sono dotate di almeno due vie per il traffico di backhauling in modo da poter garantire l erogazione del servizio anche in caso d interruzione di un link radio o la caduta dell SRB remota. Presso ogni SRB è installata una stazione di energia che garantisce continuità di servizio anche in caso di prolungato distacco dalla rete elettrica fino a 24 ore consecutive. Sulle SRB di primaria importanza o di difficile accessibilità sono inoltre installati generatori di emergenza, che prolungano l'autonomia fino a diversi giorni. La disponibilità di servizio della rete d accesso (dal settore radio SRB alla CPE del cliente, che ne costituisce anche punto di demarcazione) è del 99,96% su base annuale. I collegamenti di backhaul radio sono dimensionati per operare alla massima modulazione per non meno del 99,99% del tempo su base annuale e sono dotati di funzionalità di modulazione adattativa (Adaptive Coding and Modulation, ACM) che consente di mantenere operativo con capacità ridotta il collegamento in condizioni ambientali estremamente avverse. 7

8 La rete in fibra di trasporto geografico è realizzata con infrastruttura propria o affittando capacità di trasporto ottico (DWDM) da un insieme diversificato di operatori, per ridurre la dipendenza da un singolo fornitore. La garanzia di disponibilità è almeno uguale al 99.95% su base annuale. Considerando le caratteristiche dei singoli elementi, la disponibilità totale della rete risulta essere del 99.92% su base annuale. Come presentato nel paragrafo 2.1, il traffico Internet raccolto dalla rete radio geografica, viene consegnato ad uno dei tre datacenter di Milano, da cui viene convogliato verso uno degli Neutral Internet Exchange a cui NGI afferisce (al momento MIX e ToPIX) oppure verso i carrier internazionali da cui NGI acquista servizi di transito IP (al momento, BT, Level3, Cogent). I tre Datacenter sono ospitati da fornitori diversificati: BT (Settimo Milanese e San Donato Milanese) e Infracom (Milano, via Caldera). La ridondanza è garantita da una rete di trasporto basata su apparati DWDM. 4. Monitoring della rete L infrastruttura di rete radio è costantemente monitorata tramite Eolia, una piattaforma dedicata e sviluppata interamente da NGI che consente di mantenere sotto controllo il funzionamento e lo stato di tutta la catena infrastrutturale a partire dalla CPE del singolo utente fino agli apparati di aggregazione e backhaul. Il software è in grado di fornire supporto alla gestione dell infrastruttura di rete in termini di asset management, provisioning e controllo delle configurazioni degli apparati in modalità end-to-end, dall antenna cliente agli apparati della rete di backhaul. Un diversificato insieme di statistiche operative viene raccolto ogni pochi minuti da ogni apparato in esercizio, consentendo l analisi puntuale delle prestazioni nonché la rappresentazione grafica delle serie storiche fino a cinque anni. È inoltre possibile configurare delle soglie di allarme per una gestione pro-attiva dei problemi. Infine, Eolia presenta una visualizzazione georeferenziata della rete (come mostrato in Figura 3) che permette di correlare guasti ed anomalie per area geografica, permettendo una più efficace diagnostica degli stessi. Figura 3 - Visualizzazione georeferenziata della rete 8

9 Riportiamo alcune figure che mostrano esempi delle potenzialità offerte. Figura 4 - Dettaglio di un settore radio In Figura 5 due dei numerosi report che la piattaforma può generare a partire dalle metriche raccolte dagli apparati. Figura 5 - Rappresentazione grafica delle metriche di traffico 9

10 Il sistema è anche in grado di generare mappe di copertura della rete in tempo reale come esemplificato in Figura 6: le aree evidenziate in verde indicano la copertura effettiva delle SRB NGI mentre i contorni blu, rossi e neri indicano rispettivamente i confini regionali, provinciali e comunali. Figura 6 - Strumento di rappresentazione e analisi geografica La piattaforma, sviluppata utilizzando tecnologie quali HTML5, CSS3 e Javascript, consente l integrazione con tutti i servizi di supporto (DNS, Radius, server VoIP, etc.) per permettere il controllo dell'intera infrastruttura da un unico punto. L accesso ad Eolia viene fornito ai VAR del servizio EOLO, che abbiano frequentato il corso gratuito di una giornata sulle funzionalità e l uso della piattaforma. Eolia, che è fruibile tramite connessione sicura via web (HTTPS), consente inoltre di costruire viste personalizzate e facilmente integrabili in strumenti di terze parti tramite un insieme di API. 10