PROGRAMMA OPERATIVO NAZIONALE RICERCA E COMPETIVITA’ PER LE REGIONI DELLA CONVERGENZA

- 2007/2013 - CCI: 2007IT161PO006

ASSE I “SOSTEGNO AI MUTAMENTI STRUTTURALI”

OBIETTIVO OPERATIVO 4.1.1.1. “AREE SCIENTIFICO-TECNOLOGICHE GENERATRICI DI PROCESSI DI

TRASFORMAZIONE DEL SISTEMA PRODUTTIVO E CREATRICI DI NUOVI SETTORI”

AZIONE II: “INTERVENTI DI SOSTEGNO DELLA RICERCA INDUSTRIALE”

 

 PROGETTO PON01_01503

AMBITO/SETTORE AMBIENTE E SICUREZZA

TITOLO PROGETTO: SISTEMI INTEGRATI PER IL MONITORAGGIO, L’EARLY WARNING E LA MITIGAZIONE

DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO LUNGO LE GRANDI VIE DI COMUNICAZIONE

CUP B31H11000370005

OR5 – ReteWP 5.1

L’architettura di riferimento, della rete Early Warning, di seguito indicata come EAWARNET presa in esame per l’implementazione della infrastruttura comprende :

Il Centro Servizi C A E D Framework per l’Infrastruttura di rete

◦ Livello Applicativo (Application Layer)◦ Livello Trasporto (Transport Layer)◦ Livello Fisico (Phisical Link Layer - PLL)

(Definizione dettaglio in progress)◦ I Siti di Monitoraggio della tipologia-2 (vedi slide succ)

ARCHITETTURA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE

Muovendo dai due possibili scenari operativi sono state definite le tipologie di Siti di Monitoraggio:

Sito con concentratore sono state previste 5 Tipologie: Tipologia 1 - Prevede la presenza di concentratore per i tre sensori :

◦ Sensori Radar (R)◦ Sensore/i - Strago (S)◦ Sensore/i - TD Group(Td)

Tipologia 2 - Prevede la presenza di sensori :◦ Sensore SDRadar (SDR) ->◦ Sensore/i – Strago (S)

Tipologia 3 - Prevede la presenza di concentratore per i due sensori :◦ Sensore/i - Strago (S)◦ Sensore/i - TD Group (Td)

Tipologia 4 - Prevede la presenza di concentratore per i due sensori :◦ Sensori Radar (R)◦ Sensore/i - TD Group(Td)

Tipologia 5 - Prevede la presenza di concentratore per il singolo sensore :◦ Sensore/i - TD Group(Td)

RETE DI COMUNICAZIONE –Scenari Connettività livello Fisico PHY-Layer

Provider Network

R-TYPE C.Radar TerminalMXE-5300- Win XP

SiteNetwork

CAED - DB

C.A.E.D. - Server

S-TYPE C.Strago TerminalE_Pc - Win XP

SDR-Sensor

SFCW-Sensor

Netwprk Provider Border-Router

LL-adapter

NI/LL-adapter

SiteNode Border-Router

Dire

ct-L

ink

RETE DI COMUNICAZIONE –Scenari o Tipologia-2 Connettività livello Fisico PHY-Layer

Framework per SDRadar

Proiezione del FRAMEWORK Applicativo (SDRad) sull’infrastruttura di Comunicazione si traduce in componenti di due livelli :

Livello Applicativo (AL) CAED AqServ MESSAGE PROTOCOL : Implementazione e Test componente middleware di protocol bridging (Sensore Radar-SDR )

Livello di Trasporto (TL) (SckStrmTCP) : Implementazione e Test componente framework AqServ-Client Implementazione e Test componente SDR -Server

Livello Fisico (PL): Direct-Link: il collegamento tra CAED e Sensore\SubNet Sensori è di tipo

M2M(Machine_to_Machine via Operatore di BackBone verosimilmente Gprs /Umts/HSDPA)

IntraNet-Link: collegamento tra CAED e Sito di Monitoraggio attraverso Nodo Concentratore di sensori (Sink-Node via Local Site Network) (IntraSite :GbEth-FastEth-WiFi ) ed Border_Router|Gateway: Gprs/Umts/HSDPA)

Le configurazioni verranno scelte nel dettaglio in base ai 6 scenari previsti ,tenendo conto della dislocazione dei siti lungo i tronchi autostradali oggetto del monitoraggio, prevedendo per il PL configurazioni ibride. Il suddetto livello in questa fase ha un rilevante grado di libertà tenendo conto dei fattori:◦ Scenario di appartenenza del sito◦ distanza tra i sensori ◦ posizione tra i sensori non-LOS◦ potenza in trasmissione/ricezione dei sensori non alimentati da rete

RETE DI COMUNICAZIONE – FRAMEWORK -Strati ISO-OSI e Attività svolte

Dire

ct Link

Intra

net

Link

4

•Application Layer

3

•Transport Layer

1

•Physical Layer

Lo schema architetturale del framework, Implementazione e test dei tre macro componenti per il prototipo di comunicazione CAED<->SDRadar (impiego come linea guida)

CAED AqServ -Client◦ Componente Client per TrLP-SS_TCP lato

CAED◦ Componente Client per ApLP-Message

Protocol Manager MiddleWare

◦ Main Process◦ Queue Manager◦ ApLP Bridge -> Protocol Adapter

SDR-Server◦ Componente Server\Listner per TrLP

TCPIP/UDP per SDR-NIBoard◦ Componente Server Usrp Protocol Manager

ARCHITETTURA DEL FRAMEWORK “EWARNET” di Livello 3,4

SDRadar

AqServ

AqServ Cli

Sens Srv

ARCHITETTURA DEL FRAMEWORK “EWARNET”<AqServ client>

Il componente server già installato e configurato sul CAED denominato AqServ , adopera una comunicazione socketStream TCP/IP (porta 8123) con comunicazione Asincrona.

Aqserv-Client : Nelle fasi di implementazione del Middleware si è tenuto conto delle specifiche del componente Server implementando le funzionalità Client: ◦ Connection◦ LogIN ◦ ParseMessages◦ Enqueue_Messages◦ ComputeResponse◦ Notify_Status ◦ Log-Debug Features◦ Disconnect

AqServ

AqServ Client

ARCHITETTURA DEL FRAMEWORK “EWARNET”<Middleware-SDRadar Server(4NI)>

Nelle fasi di implementazione del componente del Framework : SDRadar-Server

Sono state sviluppate e testate le facilities di gestione della connessione e scambio Messaggi|Comandi tra EmbeddedPC (MXE) e board NI-USRP :◦ Connection◦ LogIN ◦ ParseMessages◦ Enqueue_Messages◦ ComputeResponse◦ Notify_Status ◦ Log-Debug Features◦ Disconnect

Radar Sensor

s

SDRTipe1-NI

Il Framework implementa una architettura multi-threads, il processo principale del Middleware

indicato come Main Process Monitor, Supervisiona i threads

secondari quali :◦ AqServ-client thread ◦ SDR Server thread ◦ (work_in_prog. SCWR Server thread)

Ed Implementa il protocol Bridge di livello applicativotra componente Server del Sensoreradar e componente client del CAED AqServ

ARCHITETTURA DEL FRAMEWORK “EWARNET”<Middleware-Main Monitor>

Main Process M

ONITO

R

Framework “EWARNET” Stack Protocol Layers – Middleware Bridging

CAED

4

•Application Layer

3

•Transport Layer

1

•Physical Layer

AqSe

rv

Sink

4

• Application Layer 3

• Transport Layer

1

• Physical Layer

MiddleW

are

Caed AqServ

MProtocol

TCP SockStream

Async

UMTS/GSM/GPRS ETHERNET MODULE (GW)

Direct-Link

A valle della scelta dei moduli del Framework SDR-Srv e AqServ-CLI come linea guida per la validazione dei protocolli di livello 3 e 4 sono stati effettuati test di validazione su:

AcqServ Client component Protocols - CrossOver component SDR-Srv component Comunicazione Asincrona tra SDR_SRV e

AqS_CLIENT,in particolare CAED AqServ Message Protocol ->test sulle facilities di PROTOCOL Bridge ◦ Process(Brdg\adapt) Connection request◦ Process(Brdg\adapt) LogIN request(Encr-Rinjadel)◦ ComputeResponse◦ Notify_Status ◦ Log-Debug Features◦ Process(Brdg\adapt) Disconnection request

• In_Queue-Sock_Stream

•Out_Queue-Sock_Stream

•Out_Queue-Sock_Stream

• In_Queue- Sock_Stream

AqSrv-Cli-I_Rx NI-

Srv_I_Tx

NI-Srv_I_R

x

AqSrv-Cli-I_Tx

Message_ID (MD5)

Msg_dest

Msg_body

Message_ID (MD5)

Msg_dest

Msg_body

Message_ID (MD5)

Msg_dest

Msg_body

Messa

ge_ID

(MD

5)

Msg

_dest

Msg

_body

Mess

age_I

D (

MD

5)

Msg

_dest

Msg

_body

Mess

age_I

D (

MD

5)

Msg

_dest

Msg

_body

Framework “EWARNET” - Middleware -Monitor Bridging test

SDRadar Sensor -State Machine

Scenario di avvio da remoto: S0: SBC riceve comando di «ON» e

alimenta i sistemi S1: Systems BootStrap S2: MXE-MW WarmUp S3: Radar|Board NI – WarmUp S4: Net Start, connect to CAED

S0Power On

S1WarmUP

S2READY

S3Start

Acquisition

S4END Session

SDR - States

State Description Behaviour AqServ ALy-MPtcl MAPPING ref.

S0 PowerON NA

Bootstrap Goto_S1 ||Goto_S5; NA

S1 WarmUP Legge configurazione di default;Calibrazione Out_Door;Goto_S2||Goto_S5;

NA

S2 READY Acetta comandi dal MiddWare; Goto_S1||Goto_S3 ||Goto_S5;

Incoming Commands|Message Mapping Table

S3 Start_ACQUISITION Acquisisce Capmioni;Goto_S4||Goto_S5;

Notify Message Mapping Table

S4 End ACQUISITION Notifica Termine Acquisizione;Goto_S2||Goto_S5;

S5 Internal Error Notifica System Warning

Notify error Message Mapping Table

In Progress: Framework Boostrap ->Radar Sensor Client (4NI) Middleware ->adattamento , migrazione , istallaione su altri Sensori

Implementazione e test delle procedure di Bootstrap di cui dotare il Framework per lo scenario di avvio da remoto:

CAED -> via Rete invia comando ad SBC (Gruppo Potenza)

S0: SBC riceve comando di «ON» e alimenta i sistemi

S1: Systems BootStrap S2: MXE-MW WarmUp S3: Radar|Board NI – WarmUp S4: Net Start, connect to CAED

S0Power On

S1Sys Bootstrap

S2MW WarmUp

S3NI WarmUp

S4NetSTART