Testbed geografico con infrastruttura di rete wireless mesh per l’ottimizzazione rete wireless mesh per l ottimizzazione di applicazioni e di servizi innovativi di

pubblica utilità e di infomobilità

Scopo del Testbed

Scopo del Testbed

• Coordinare attività di ricerca scientifica e di sviluppo tecnologico tra:

• Ente di Ricerca

WiLAB (IEIIT-CNR presso Università di Bologna)

• Produttore di tecnologie

RayTalk Industries

• Operatore e gestore di Rete/Servizi (UMTS, GSM, WiFi)

San Marino Telecom

• Riunire in un unico scenario geografico competenze diverse

• Simulare la pianificazione delle frequenze per poi verificare l’effettiva copertura elettromagnetica

Testare nuove piattaforme software QoS per la gestione ottimale della banda disponibile • Testare nuove piattaforme software QoS per la gestione ottimale della banda disponibile

• Sperimentare nuovi scenari e applicazioni legati a tematiche di infomobilità

• Attivare competenze scientifiche integrando tecnologie già consolidate e tecnologie più innovative

Off i ’ d di t t l tt i l i t i di l i i t i li • Offrire un’area demo e di test per la progettazione e la sperimentazione di soluzioni avanzate per piccoli e medi operatori

• Fornire un riscontro diretto dei costi sostenibili sul territorio e del ritorno degli investimenti(Dipartimento di Economia e Tecnologia - Università degli Studi della Repubblica di San Marino)

Panoramica e collocazione siti

San MarinoDogana

TavolucciTavolucci

Collocazione siti concordati

Alcuni siti concordati:

D• Dogana

• Raytalk

• Serravalle

• Tavolucci

• Montalbo

Rete Wireless Mesh:

DR

S

TM

Definizione scenario

I t d i l ttIntroduzione clutter

• Visuale 3D del profilo morfologico di una porzione della Repubblica di San Marino

Definizione scenarioColore clutter Tipo AltezzaColore clutter Tipo (m)

Blu scuro Suburbano 6

Blu chiaro Urbano 8

Verde Foresta 7

Arancione Alberi 4

Marrone Urbano 12

D

S

R

TM

S

• Visuale 2D del profilo morfologico della Repubblica di San Marino

TM

• Introduzione di Clutter

Copertura a 2.4GHz

Studio di copertura a 2.4GHz • Antenna: omnidirezionale• EIRP: 100mW (20dBm)• Altezza trasmettitori: tra 10 e 15m• Servizio offerto: connettività utenti mobili• Altezza ricevitori: 1.5m• Guadagno in ricezione: 0dB • Guadagno in ricezione: 0dB

700 metriDR

S

TM

• Area cella:0,49Kmq

Copertura a 5 GHz

Studio di copertura a 5 GHz • Antenna: omnidirezionale• EIRP: 1W (30dBm)

• Antenna: omnidirezionale• EIRP: 1W (30dBm)

• Altezza trasmettitori: tra i 10 e 15m• Servizio offerto: connettività utenti mobili• Altezza ricevitori: 1.5m• Guadagno in ricezione: 0dB

( )• Altezza trasmettitori: tra i 10 e 15m• Servizio offerto: connettività utenti residenziali• Altezza ricevitori: 10m• Guadagno in ricezione: 10dB • Guadagno in ricezione: 0dB • Guadagno in ricezione: 10dB

D

S

R

S

TM

Esempio di Link “Tavolucci – Dogana”

• Link: Tavolucci - Dogana• Lunghezza collegamento: 4896m

DR

S

TM

Alcune installazioni

Pol. H

Pol. V

Tecnologie e Standard Wireless Mesh

Architetture di Reti Wireless Mesh (Wireless Mesh Network)• Topologia di rete che permette di instradare pacchetti dati tra più nodi scegliendo dinamicamente il

percorso “migliore”p g

• Naturale correlazione con le reti dati wireless

• Per le reti WLAN è previsto lo standard IEEE802.11s (Mesh Networking, Extended Service Set)

• Per le reti WMAN lo standard IEEE802.16jPer le reti WMAN lo standard IEEE802.16j

IEEE802.11s Mesh• Standard non ancora approvato (Luglio 2010?)• Standard non ancora approvato (Luglio 2010?)

• In una rete 802.11s gli apparati sono etichettati come Mesh Point (MP)

• Un MP può essere un Gateway, un Nodo, un Mesh AP

• I percorsi sono definiti attraverso protocolli di routing che si basano su HWMP (Hybrid Wireless Mesh • I percorsi sono definiti attraverso protocolli di routing che si basano su HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol):

• AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing - algoritmo di routing per reti ad-hoc)

• tree-based routingtree based routing

• Estensione a reti wireless Ad-Hoc del concetto di WDS a livello MAC

Progettazione di Reti Wireless Mesh (WMN)

Rete Wireless Mesh: vantaggi• Auto-formante:

• Semplifica le operazioni di installazione inizialep p• Riduce i costi di installazione iniziale• Facilmente scalabile su sistemi pre-esistenti• Ideale per situazioni occasionali (eventi improvvisi, disaster recovery…)

A t d tt ti• Auto-adattativa:• Ottimizza le risorse di banda utilizzando i percorsi trasmissivi liberi• Semplifica le operazioni di gestione e manutenzione• Ideale per ambienti cittadini sviluppabile su edifici, lampioni, cartelli, semafori…Ideale per ambienti cittadini sviluppabile su edifici, lampioni, cartelli, semafori…

• Auto-rigenerante:• Assicura maggiore stabilità della rete• Offre garanzia di ridondanza• Riduce i costi di gestione e manutenzione

Rete Wireless Mesh: criticitàNecessita di una corretta pianificazione delle coperture radio (sia link a 5 4Ghz che accesso a 2 4GHz) • Necessita di una corretta pianificazione delle coperture radio (sia link a 5,4Ghz che accesso a 2,4GHz)

• Soffre i servizi delay sensitive (applicazioni voce e video…) se non gestiti mediante QoS• Ha bisogno di apparati flessibili (più moduli radio, multi standard, multi canale) e di differenti tipologie di

antenne (omni, direttive…)• Esistono soluzioni basate su algoritmi di instradamento a volte complessi e ad alto overhead

Progettazione di Reti Wireless Mesh (WMN)

ll i h ( f bili h k)Protocollo iMAN Mesh (Infomobility Mesh Access Network)Il protocollo iMAN anticipa il protocollo Wireless Mesh che verrà definito dallo standard IEEE802.11s ed è basato su: radio-aware metrics over self configuring multi-hop topologies.

• Mesh di tipo “All to Gateway”:• Auto-formante• Auto-adattativo

A to igene ante• Auto-rigenerante

• QoS a livello radio di tipo WMM (IEEE802.11e Wireless MultiMedia) per garantire servizi delay sensitive

• Avanzati tool integrati di Site Survey e di Throughput Test per il corretto Radio Tuning

• Flessibilità nelle scelte Hardware (multi moduli radio multi standard multi canale)• Flessibilità nelle scelte Hardware (multi moduli-radio, multi-standard, multi-canale)

Scelta del Path in base a:• Minor numero di hop (risparmio tempo e overhead)• Miglior Signal Strength dell’intera tratta • Minor Carico Dati dell’intera tratta • Priorità impostata mediante parametrizzazioneBasso overhead ottimizzazione del throughput tempi rapidi di riconfigurazioneBasso overhead, ottimizzazione del throughput, tempi rapidi di riconfigurazione

Soluzione iMAN RayTalk Dual Layer Mesh:• Mesh di Backbone per la Rete di Infrastruttura → serie iMAN-B

• Mesh di Distribuzione per la Rete di Accesso → serie iMAN-M

Progettazione di Reti Wireless Mesh (WMN)

Soluzione RayTalk iMAN (Infomobility Mesh Access Network)Dual Layer Mesh:• Mesh di Backbone per la Rete di Infrastruttura → serie iMAN-B• Mesh di Distribuzione per la Rete di Accesso → serie iMAN-M

Progettazione di Reti Wireless Mesh (WMN)

Soluzione RayTalk Dual Layer Mesh applicata al Testbed

M iMAN-M

B iMAN-B

Sede RayTalkyiMAN-B – GatewayiMAN-M – Gateway

DoganagiMAN-B – Node

TavolucciiMAN-M – NodeiMAN M Node

MotalboiMAN-B – NodeiMAN B N diMAN-B – Node

SerravalleiMAN-M – Node