NAVIGARE A 300 KM/H SUI TRENI FRECCIAROSSA - Emanuele Chiusaroli, Luca D'Antonio, Alberto Maria Langellotti
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NAVIGARE A 300 KM/H
INNOVAZIONE
SUI TRENI FRECCIAROSSA
NETWORK
Emanuele Chiusaroli, Luca D’Antonio, Alberto Maria Langellotti
SERVIZI
REGOLATORIO
71
INNOVAZIONE
NETWORK
I
l treno Frecciarossa da Roma a Torino è appena partito; se- ripetitori a bordo treno (In-train re-
duto al proprio posto, un passeggero apre il laptop, inserisce peater);
la chiavetta TIM e comincia a controllare la posta; un altro 4) creazione di hot spot WiFi di car-
SERVIZI
rozza, installando per ognuna di
invece sta leggendo la pagina di un quotidiano, collegato in queste uno o due Access Point col-
WiFi dal suo iPad, mentre un terzo ascolta una Internet radio in legati a un router/modem 3G per
streaming audio. permettere la raccolta del traffico
Dal dicembre 2010 questa è la realtà che i passeggeri dei cin- tramite la rete mobile UMTS.
quantanove treni Alta Velocità Frecciarossa di Trenitalia posso-
REGOLATORIO
no sperimentare durante i loro viaggi.
Grazie alla collaborazione tra Telecom Italia e Ferrovie dello Sta-
to, che risale al 2009, lo scorso anno è stato avviato il proget-
to per la realizzazione di connessioni Internet ad alta velocità,
sia con accesso da dispositivi personali UMTS/HSPA sia tramite
WiFi, a bordo dei treni Frecciarossa.
In questo articolo ne ripercorriamo le tappe principali.
1 Le sfide del progetto nuano molto il segnale proveniente
dall’esterno (circa 20 dB);
I punti salienti del progetto “IbT – In- • l’alta velocità dei treni poneva inol-
ternet a bordo Treno”, altrimenti noto tre problemi all’affidabilità del col-
come “progetto TAV”, erano i seguen- legamento radio: l’effetto Doppler e
ti: l’estrema rapidità con cui deve essere
• il requisito di FS era che i passegge- effettuata la procedura di hand-over
Linea Lunghezza Aperto Gallerie
ri potessero usufruire del collega- tra le celle1. (km)
mento Internet tramite un accesso Di conseguenza, si è scelto di svilup-
WiFi. Per poter realizzare la raccolta pare il progetto lungo quattro macro- Torino
Novara 125 12,5 3,5
di questo traffico dal treno in movi- aree: Milano
mento, si è deciso di utilizzare la rete 1) ottimizzazione della copertura Milano 182 177 5
radiomobile UMTS/HSPA; UMTS lungo le linee AV; Bologna
• lungo le tratte AV Torino-Milano- 2) estensione del segnale UMTS nelle Bologna 79 5 74
Bologna-Firenze-Roma-Napoli la 84 gallerie, tramite l’installazione Firenze
copertura mobile presentava ancora di ripetitori radio e remotizzatori in Firenze 255 184 71
alcuni “buchi”, specie nelle 84 galle- fibra ottica; Roma
rie, prive di segnale UMTS (presente 3) rafforzamento del segnale UMTS Roma 205 170 35
Napoli
solo il GSM); all’interno delle carrozze dei treni
Totale 846 666 180
• le carrozze dei Frecciarossa atte- Frecciarossa, con l’allestimento di
1 L’hand-over è il passaggio della connessione attiva tra una cella e l’altra della rete mobile, conseguente allo spostamento dell’utente. Chiaramente
all’aumentare della velocità, questa procedura deve essere effettuata sempre più rapidamente, e a 300 km/h si approcciano i limiti teorici di sistema.
72
2 Ottimizzazione della copertura UMTS
lungo le linee AV
zione introdotta dalla carrozza e si può la copertura di questo tipo di ambien-
INNOVAZIONE
progettare la copertura con un livello te: il cavo fessurato.
di segnale paragonabile a quello della Per portare il segnale radio all’interno
La rete UMTS TIM, il cui lancio com- rete mobile tradizionale. delle gallerie, infatti, si utilizza solita-
merciale risale al 2004, si è sviluppata Con queste considerazioni, si è deter- mente un particolare elemento radian-
nel corso di questi anni seguendo le minato il livello di campo “target” da te, formato da un cavo che corre lungo
direttrici del traffico radiomobile. È fornire ai progettisti radio per indivi- la volta della galleria e che presenta,
quindi stata potenziata prima nei cen- duare i siti necessari all’ottimizzazione a intervalli determinati in funzione
NETWORK
tri urbani e nelle località di vacanza, del servizio dati 3G nella tratta Tori- della lunghezza d’onda del segnale da
e poi lungo le vie di comunicazione. no-Napoli, . irradiare, delle fessure che si compor-
A febbraio 2010 la situazione della A seguito di questa analisi, sono stati tano come tante piccole antenne. In
copertura esterna UMTS delle linee definiti 57 siti necessari al completa- questo modo si realizza una struttura
AV risultava essere pari al 90% sulla mento della copertura. di irradiamento “distribuita”, differen-
linea Torino-Milano-Bologna mentre Alcuni di questi siti potevano contare te da quelle “puntuali” tipiche delle
era assente nel resto della tratta fino a su un’infrastruttura già presente, per- installazioni con antenne tradizionali.
SERVIZI
Napoli. ché coincidenti con siti GSM già pre- L’irradiamento distribuito consente di
L’installazione dell’in-train repeater è senti, ma la maggior parte doveva es- minimizzare uno dei principali pro-
stata però vincente. sere realizzata ex-novo. Nel caso della blemi legati alla trasmissione di un
La progettazione della copertura mo- TAV, inoltre, si è presentata una criti- segnale radio verso un ricevitore, che
bile, infatti, deve soddisfare essenzial- cità ulteriore, poiché la linea ferrovia- si muove ad alta velocità in prossimi-
REGOLATORIO
mente un requisito: assicurare che il ria corre lungo aree scarsamente infra- tà del punto di trasmissione: l’effetto
livello di segnale sia sufficiente per il strutturate, con difficoltà per gli allacci Doppler (Figura 1).
servizio, lì dove questo è richiesto. Nel dell’energia elettrica e per la consegna Purtroppo, per una sfortunata combi-
caso dei treni questo significa ovvia- dei flussi trasmissivi. nazione di vincoli installativi (il cavo
mente all’interno delle carrozze; quin- Tuttavia, grazie a uno sforzo eccezio- fessurato installato nelle gallerie TAV
di, il livello di segnale all’esterno delle nale, tutti i 57 siti sono stati realizzati da RFI è adatto alla trasmissione del
carrozze – cioè lungo la linea ferrovia- in meno di 9 mesi. solo segnale GSM) e temporali (disin-
ria – deve tenere conto dell’attenuazio- stallare il cavo già presente e installar-
ne introdotta dalla carrozza ed essere ne uno nuovo avrebbe richiesto troppo
più alto di quanto serva all’interno, tempo) non è stato possibile utilizzare
di una quantità proprio pari all’atte-
nuazione. Ad esempio, se la carrozza
3 Estensione del segnale UMTS
in galleria questa soluzione.
Si è così entrati nel campo dell’innova-
ha un’attenuazione pari a 3dB - cioè Come si può leggere in Tabella 1, una zione: progettare un sistema di esten-
dimezza il segnale - è necessario pro- parte considerevole delle linee AV cor- sione del segnale in galleria che utiliz-
gettare la copertura in modo che all’e- re nelle 84 gallerie del percorso, e in zi antenne “classiche”, per portare il
sterno il segnale sia il doppio di quanto particolare la Bologna-Firenze pare un segnale UMTS ad un treno che passa a
serva all’interno. Nel caso delle carroz- unico tunnel. 300 km/h ad una distanza dall’anten-
ze del Frecciarossa l’attenuazione è Si è quindi scelto di allestire le gallerie na di circa 4-5 m.
pari a circa 20dB, e quindi il segnale con un sistema di estensione del se- Per far ciò per prima cosa si è quindi
deve essere di circa 100 volte più alto, gnale UMTS all’interno. cercato di caratterizzare il canale ra-
rendendo di conseguenza necessario Le gallerie, in particolare quelle fer- dio, cioè individuare un modello ma-
un numero di siti molto più elevato. roviarie AV, sono uno degli ambienti
Questo è uno dei vincoli principali alla più ostili a una “sana” propagazione
progettazione della copertura mobile delle onde radio, in quanto il segnale f1+∆f+∆f’
per i servizi ferroviari. si trova ad affrontare un siluro metal- B
Con l’introduzione del ripetitore a lico - il treno - lanciato ad alta veloci-
bordo treno (vedi capitolo 4) questo tà in un condotto anch’esso (quasi del f1+∆f f0: BS Tx frequency
vincolo viene superato, in quanto il tutto) metallico – cioè la galleria. Nel f0+∆f f0: f0- (Tx-Rx frequency
separation)
segnale è prelevato all’esterno del- caso poi delle gallerie TAV un’ulteriore UE
∆f: Doppler shift in DL
la carrozza e riportato all’interno; in difficoltà era legata all’impossibilità di
Figura 1 - Effetto Doppler2
questo modo si “by-passa” l’attenua- usare la soluzione più consolidata per
2 L'effetto Doppler è un cambiamento apparente della frequenza o della lunghezza d'onda di un'onda percepita da un osservatore che si trova in movi-
mento rispetto alla sorgente delle onde.
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tematico che descriva con sufficiente a causa dell’effetto Doppler avrebbe Su questa linea è stato quindi fonda-
INNOVAZIONE
precisione quale sia il comportamen- creato un’interferenza e quindi un mentale il lavoro di pianificazione del-
to del segnale in queste condizioni. Il peggioramento delle prestazioni. le attività in “regime di interruzione”,
risultato è il modello “MARTE 2010 Viceversa, se le antenne sono troppo cioè il lavoro congiunto con i compar-
Tunnel 3D” (v. box "MARTE 2010 tun- lontane, si creano dei “buchi” di se- timenti ferroviari che in determinate
nel 3D: modello di propagazione per gnale tra di esse (v. box "Analisi del ore della notte deviano il traffico su li-
la previsione di copertura in galleria"), posizionamento dei ripetitori in gal- nee secondarie oppure, quando questo
modello che è stato poi verificato con leria"). non è possibile, riducono il traffico su
NETWORK
misure effettuate nelle prime gallerie Per la realizzazione degli impianti di un solo binario, mentre la squadra di
“pilota”, quelle di Rondissone (in Pie- ripetizione si è dovuto anche affron- installatori lavora sull’altro binario.
monte, sulla tratta TO-MI), di Vaglia tare un aspetto fondamentale, anche
(sul versante toscano della BO-FI) e di questo legato alla natura particolare
Orte (nel tratto laziale della FI-RM), dell’ambiente ferroviario: i lavori in
con risultati incoraggianti. galleria non si possono fare durante 4 Il ripetitore di bordo treno
SERVIZI
Una volta identificato il modello di gli orari nei quali è presente il traffico
propagazione in galleria nelle condi- ferroviario! Il ripetitore di bordo treno – anche co-
zioni illustrate, si è potuto procedere Nelle linee AV questo problema si su- nosciuto come In-Train Repeater – è il
alla progettazione vera e propria, che pera grazie al fatto che i treni circolano sistema di ripetizione del segnale GSM/
ha prodotto per ogni galleria: su queste linee solo in orario diurno. UMTS installato a bordo di ciascuna
• l’individuazione del tipo di ripetito- Quindi, pur dovendo “incastrare” le carrozza dei treni AV.
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re necessario (ripetitore radio, con lavorazioni per i ripetitori con tutte le Il sistema è costituito essenzialmente
antenna all’imbocco oppure remo- attività di competenza strettamente da un ripetitore digitale, un’antenna
tizzazione in fibra ottica, con testate ferroviaria, quale ad esempio la ma- a larga banda montata sull’imperiale
radio e antenne in galleria, figura 2); nutenzione ordinaria degli impianti di della carrozza, e da un cavo radiante
• la corretta interdistanza tra le anten- segnalamento, i lavori potevano essere per la diffusione del segnale ai passeg-
ne in galleria, nel caso di remotizza- comunque effettuati in orario notturno. geri (v. Figura 3).
zione in fibra... Questo è un punto Sulla linea Firenze-Roma, invece, il L’obiettivo è quello di annullare l’effet-
estremamente delicato, poiché se traffico ferroviario non si interrompe to di attenuazione del segnale indotto
le antenne sono troppo vicine la so- mai, poiché su questa linea non cir- dalla carrozza che determina un livello
vrapposizione dei segnali prodotti da colano solo treni AV, ma tutti i tipi di di segnale troppo basso per assicurare
antenne adiacenti – che in ambiente treni, compresi quelli a circolazione una qualità accettabile dei servizi dati
aperto produce un effetto positivo – notturna. e voce all’interno del treno.
Infatti, il progetto di copertura radio
Figura 2 - Nuovo modello di ripetitore usato per la tratta AV delle linee AV è stato fatto per garantire
lungo il percorso un livello di segnale
tale da garantire una qualità adeguata
della connessione, non tenendo conto
dell’attenuazione introdotta dal treno.
La soluzione alternativa, cioè quella di
aumentare il livello di segnale in modo
da penetrare all’interno della carrozza,
e quindi aumentare il numero dei siti
posti a copertura delle linee AV, avreb-
be necessitato di tempi e costi molto
Remota Ottica Nuova più elevati.
segnale UMTS
Remota Ottica GSM
in antenna Si è quindi preferito mantenere il nu-
segnale GSM
su cavo radiante
mero di siti al valore necessario, per
Stazione
di Testa assicurare la sola copertura esterna,
ed implementare invece a bordo un
Master Unit sistema che annullasse l’attenuazione
introdotta dal treno.74
indispensabili per una corretta gestio-
Antenna esterna
INNOVAZIONE
ne di un ambiente ad elevata mobilità
come quello dei treni Frecciarossa:
• guadagno indipendente per ciascu-
na banda, il che consente settaggi
Cavo radiante indipendenti per l'UMTS e il GSM di
ciascun Operatore;
• controllo GPS, che consente di mo-
NETWORK
dificare o annullare il guadagno in
determinate zone geografiche (ad
esempio nelle grandi aree urbane);
• Gain Trailing, che permette una re-
golazione dinamica del guadagno in
presenza di segnale di ingresso molto
elevato, mantenendo così la potenza
SERVIZI
in uscita entro i limiti fissati. Anche
In train repeater questa funzione è indipendente per
ciascun Operatore, permettendo
Figura 3 - Modello di In-TrianRepeater
quindi di diminuire il guadagno per
l'Operatore di rete quando il treno
REGOLATORIO
Tale scelta è vantaggiosa anche perché La perdita complessiva misurata è di passa vicino ad una propria stazione
rende il progetto di copertura indi- circa 55 dB. Tale perdita viene com- radio, mantenendolo invece inalte-
pendente dai diversi modelli di treno pletamente compensata dal guadagno rato per l'Operatore che nello stesso
potenzialmente circolanti, che potreb- introdotto dal ripetitore. In tal modo punto non ha siti in vicinanza;
bero avere livelli differenti di attenua- i passeggeri ricevono ai loro termina- • controllo dell'auotoscillazione, che
zione. li un segnale proveniente dalla catena garantisce, qualora il segnale di car-
Il cuore del sistema di bordo è dato di ripetizione di livello pari a quello rozza sia ricevuto con potenze eleva-
quindi dall’In-Train Repeater installato esterno e dunque sufficiente ad una ta anche dall'antenna esterna, di di-
in ciascuna carrozza, che consente di buona qualità di servizio. minuire dinamicamente il guadagno
selezionare una o più bande UMTS e/o Il guadagno impostato sul ripetitore per prevenire fenomeni di instabilità
GSM, di amplificarle (con un guadagno deve essere compreso tra il limite in- del sistema.
regolabile indipendentemente fino ad feriore, dato dal valore necessario a
un massimo di 80 dB) e di ritrasmetter- compensare l’attenuazione, ed il limite
le all’interno della carrozza mediante il superiore dato dal Gain Margin.
cavo radiante steso longitudinalmente
sul soffitto del vano passeggeri.
Il Gain Margin è pari alla differenza tra
il valore di isolamento del sistema (at-
5 Il WiFi di bordo treno
Il guadagno del ripetitore non serve in tenuazione complessiva del percorso Il servizio WiFi di bordo treno si pro-
realtà a compensare solo l’attenuazione antenna-radiante-carrozza) e il guada- pone un duplice utilizzo: permettere
introdotta dalla carrozza, che è dell'or- gno del ripetitore. Tale differenza deve l’accesso a Internet, in modo comple-
dine dei 20dB. Quella che deve essere essere di almeno 15 dB, per garantire mentare al 3G, e soprattutto permet-
compensata è la perdita complessiva che non si inneschino fenomeni di tere l’accesso ai contenuti informativi
introdotta dal sistema di diffusione del auto oscillazione, dovuti al segnale e multimediali residenti su dei server
segnale, cioè dall'antenna esterna, dai amplificato che si propaga al di fuori a bordo treno e fruibili localmente tra-
cavi coassiali che collegano i compo- della carrozza e viene rilevato dall'an- mite LAN o WLAN.
nenti e, soprattutto, dall’attenuazione tenna esterna e quindi nuovamente I requisiti che Trenitalia ha definito per
introdotta dal cavo radiante. amplificato. il servizio WiFi sono stati:
Tale attenuazione definita come Cou- Il ripetitore utilizzato nel progetto di • ciascuna carrozza deve essere indi-
pling Loss, si misura come l’attenua- copertura dei treni Frecciarossa è un pendente dalle altre per l’accesso a
zione del segnale tra il cavo radiante ripetitore di tipo digitale che offre, ol- internet via Wi-Fi;
e un ricevitore di test posizionato alla tre alle caratteristiche di base sopra in- • la navigazione Internet deve essere
distanza di 2 m. dicate, anche le seguenti prestazioni, disponibile anche in assenza di una75
MARTE 2010 tunnel 3D:
INNOVAZIONE
modello di propagazione per la previsione di copertura in galleria
Il modello di propagazione MARTE lo scostamento delle relative previsioni
2010 Tunnel 3D (Microcellular Advan- rispetto ai dati sperimentali. Le principali
NETWORK
ced Ray Tracing Engine), sviluppato parete RX grandezze oggetto di tuning sono le se-
ad hoc per la previsione dei valori di soffitto guenti:
campo in galleria, si avvale di un algo- ■ Legge di propagazione dei singoli
ritmo completamente tridimensionale, in TX raggi. L’andamento dei singoli raggi
pavimento
grado di valutare le tre componenti Ex, y
in funzione della distanza ha un espo-
z
Ey, Ez del vettore campo elettrico, mo- x nente il cui valore ottimale è ricavato
SERVIZI
dellizzando gli effetti di “rotazione” che mediante tuning con dati sperimenta-
esso subisce a causa del fenomeno di li. Il decadimento si prevede più rapi-
riflessione sulle pareti della galleria. do rispetto allo spazio libero, in quan-
Le metodologie più adatte per affronta- to lo spazio interno di una galleria non
Power
re il problema del calcolo della coper- è assimilabile ad un spazio vuoto pri-
REGOLATORIO
tura elettromagnetica in galleria sono vo di ostacoli. Esiste, infatti, l’insieme
le tecniche raggistiche, per la loro dell’infrastruttura costituita dalla rete
semplicità di approccio e per la pos- di alimentazione aerea e l’insieme dei
Distance
sibilità di applicare le teorie dell’ottica vari supporti di sostegno, che, data
geometrica. Fra le tecniche raggisti- Figura A la natura metallica dei vari elementi,
che, la modellizzazione più efficace si presenta un notevole grado di intera-
basa sulla tecnica del ray-tracing, che riflessione multipla soffitto-parete-pare- zione con la propagazione del singolo
prende in considerazione tutti i possi- te in nero. raggio.
bili cammini elettromagnetici esistenti Quando avviene una riflessione, i re- ■ Rugosità delle superfici di riflessione.
tra il ripetitore in galleria e l’antenna ri- lativi aspetti geometrici sono governati Il terreno, è in genere realizzato con
cevente posta sulla carrozza del treno; dalla legge di Snell, che prevede l’ugua- del pietrisco, le cui dimensioni sono
quindi, oltre al cammino diretto, sono glianza fra angolo di incidenza e angolo paragonabili alla lunghezza d’onda
valutate tutte le possibili riflessioni sul- di riflessione. Gli aspetti elettromagne- del segnale. Tale superficie non ri-
le pareti della galleria. La somma vet- tici del fenomeno, invece, sono stretta- sulta, pertanto, liscia e il fenomeno di
toriale di tutte le componenti di campo, mente connessi alla natura vettoriale riflessione non è più rigorosamente
legate ai diversi cammini, determina il del campo elettrico, in quanto le carat- speculare, ma presenta effetti di dif-
valore di campo previsto. Il principale teristiche di riflessione di una superficie fusione, di cui si può tenere conto,
pregio del ray-tracing è l’accuratezza dipendono sia dalla natura della superfi- riducendo il modulo del coefficiente di
della previsione di campo, che gene- cie, sia dall’orientamento del vettore del riflessione di Fresnel mediante tuning
ralmente si paga con tempi di calcolo campo elettrico incidente. Tali aspetti con dati sperimentali.
elevati: ciò, però, non accade nel caso elettromagnetici sono modellizzati per Il set ottimo di parametri è stato ricavato
della galleria, in quanto si valuta il mezzo del coefficiente di riflessione di mediante campagne di misura effettua-
campo lungo la traiettoria del treno e Fresnel, che ha due componenti, che si te in gallerie sufficientemente rappre-
non su un’area estesa. applicano alle porzioni di vettore campo sentative della rete nazionale. Il criterio
In figura A1 è rappresentata, a livello parallela e ortogonale al piano di rifles- utilizzato per individuare il set ottimo di
esemplificativo, la galleria mediate un sione, e che sono entrambe funzioni parametri si è basato sulla coerenza
parallelepipedo a sezione rettangolare dell’angolo di radenza e delle caratteri- delle simulazioni con tutte le misure in
e sono evidenziati tre contributi che dal stiche del mezzo. termini di decadimento con la distanza
ripetitore TX raggiugono l’antenna del Il modello MARTE 2010 Tunnel 3D pre- ed entità delle oscillazioni.
treno RX: raggio diretto in verde, raggio vede una serie di parametri su cui si è
riflesso su pavimento in viola e raggio a agito in ottica di tuning per minimizzare roberto.lanzo@telecomitalia.it76
dorsale LAN/WLAN di treno; un collegamento VPN su rete MPLS. ti informativi, anche in tempo reale,
INNOVAZIONE
• i contenuti dei server di bordo treno In questo modo il traffico dei clienti relativi al mondo Trenitalia, come ad
devono essere fruibili anche in as- viene instradato in modo sicuro verso esempio: la velocità e posizione del
senza della connessione a Internet; il Centro Servizi WiFi, dove avviene la treno, l’orario previsto di arrivo in cia-
• l’accesso a Internet e ai contenuti di re-direzione sul portale di login e l’au- scuna stazione, ma anche il meteo nel-
bordo deve avvenire in maniera au- tenticazione dei clienti. le stazioni di transito e destinazione e
tomatica e semplice; Inoltre in una o più carrozze è presen- così via. Per quanto riguarda invece i
• “plug&play coach”: ogni carrozza te un Railway Server, ossia un server a contenuti multimediali, Telecom Italia
NETWORK
deve poter essere agganciata ad un specifica ferroviaria che permette l’e- propone “Cubovision on board”, che è
convoglio qualsiasi ed in una posi- rogazione via WiFi dei contenuti in- una versione del servizio Cubovision
zione qualsiasi senza necessità di ri- formativi e multimediali. personalizzata per la user experience a
configurare il sistema; Sia le WiBOB che i server sono colle- bordo treno.
• “plug&play box”: ogni apparato di gati ad una rete LAN o WLAN di treno Il progetto “Internet a bordo treno”,
bordo deve poter essere installato o che costituisce la dorsale per la fruizio- con il nome “BOB - Broadband On
sostituito in ciascuna carrozza senza ne dei contenuti: infatti mentre l’ac- Board”, è arrivato in finale ai Cisco In-
SERVIZI
necessità di riconfigurare il sistema; cesso a Internet avviene tramite l’AP novation Awards che si sono svolti a
• “plug&play server”: ogni server dei e la WiBOB di ciascuna carrozza, l’ac- Londra a Febbraio 2011 nella catego-
contenuti deve poter essere installa- cesso ai contenuti richiede il trasporto ria “Most innovative Mobility / Virtual
to in ogni carrozza senza necessità di dei flussi multimediali lungo tutto il Enterprise project of the year”.
riconfigurare il sistema. treno.
REGOLATORIO
Per soddisfare i requisiti sopra espres- Il passeggero che oggi sale su un tre-
si è stata ingegnerizzata la soluzione no Frecciarossa, quindi, trova una rete
in figura 4. In ciascuna carrozza sono
presenti un Access Point (AP) ed una
wireless pubblica (Open) dal nome
“WiFi Frecciarossa”, che può utilizzare
6 I risultati
Wi-Fi Box On Board (WiBOB): la sia per accedere a Internet che al por- Ogni giorno circa 2.000 utenti utiliz-
WiBOB è una enclosure conforme tale di bordo. Collegandosi a questa zano il servizio WiFi a bordo dei treni
agli standard ferroviari che contiene rete, viene automaticamente re-diret- Frecciarossa, generando un volume di
un Mobile Router (MR) ed un power to sul portale di login, dove può inse- traffico di oltre 60 GB. Questo dato ri-
injector per l’alimentazione degli AP. rire le sue credenziali, se ne è già in sente sicuramente del periodo promo-
Il Mobile Router è un router con un’in- possesso, oppure richiederle via SMS zionale in corso, ma fornisce un’idea
terfaccia LAN, che raccoglie il traffico o in Carta di Credito. Nei primi mesi significativa dell’interesse che il servi-
proveniente dall’AP, e un’interfaccia del 2011 il servizio è stato fornito in zio sta riscuotendo tra i passeggeri.
WAN a standard UMTS/HSPA per il promozione gratuita, mentre successi- Le prestazioni del servizio in termini
collegamento di backhauling verso vamente partirà l’offerta commerciale di velocità di trasferimento dei dati
la rete mobile 3G. Il Mobile Router si vera e propria. sono ampiamente soddisfacenti, come
collega alla rete 3G su un APN dedi- I server di bordo treno mettono a di- si può vedere dalla Tabella 2 e anche
cato, “intrainwifi.tim.it”, ed instaura sposizione un portfolio di contenu- dalla Figura 5 in cui l’istogramma blu
rappresenta il throughput istantaneo,
Figura 4 - Architettura di rete in-train WiFi
mentre la linea rossa quello medio.
Centro Servizi Wi-Fi Le attività di ottimizzazione sul servi-
zio e sulla rete continuano, soprattutto
GGSN per garantire la continuità e la stabilità
UMTS 3G
Node B Radio della sessione dati.
Access Backbone IP/MPLS
Network
APN
intrainwifi.tim.it
Antenna AP
Conclusioni
Attualmente si sta studiando la so-
luzione tecnica per portare il WiFi e
WiBOB Railway Server
l’UMTS anche a bordo dei treni Frec-77
Analisi del posizionamento dei ripetitori in galleria
INNOVAZIONE
La disposizione dei ripetitori in galleria e DL1
CH1
le particolarità della propagazione in un Fading
Simulator DL
ambiente indoor assai specifico hanno REP1 Att
Spirent UE
richiesto studi dedicati. Nello specifico Node SR5500M
NETWORK
DL2
si sono svolte attività sperimentali per B CH2
valutare l’incidenza dell’effetto Doppler REP2 Att
e delle impostazioni RRM sulle presta-
zioni del sistema in galleria TAV ed è splitter Att20dB Control
UL UL PC
stato sviluppato un nuovo modello di
Figura B1 - Banco di misura per il progetto di copertura TAV in galleria
propagazione del segnale.
SERVIZI
In particolare è stata svolta un’attività
sperimentale per verificare la disposi-
zione dei ripetitori utilizzando il banco di
misura riportato nella Figura B1. In que-
sto banco si simula la presenza di due
REGOLATORIO
ripetitori che ripetono i segnali radio pro-
venienti dal NodeB, e il canale di pro-
pagazione tipico delle gallerie tramite il
Fading Simulator in downlink. Sul ter-
minale (UE) un programma di controllo
consente di misurare i parametri del col-
legamento, in particolare il throughput
di un download FTP richiesto al NodeB.
Sul simulatore di fading sono state im-
postate due soluzioni architetturali, de-
nominate “simmetrica” e “asimmetrica”
(si veda la Figura B2). La configurazio-
Figura B2 - grafica della configurazione di ripetitori disposti in modo simmetrico (sopra) e asimmetrico (sotto)
ne simmetrica prevede in ogni ripetitore
una coppia di antenne che irradiano lo
stesso segnale nelle due direzioni di nario asimmetrico è risultato superiore stazioni in presenza di cambi cella molto
marcia (Figura B2 in alto); quella asim- in quanto non si realizzano cambi cella. rapidi alla velocità di 300 kmh.
metrica invece fa riferimento a ripetitori Per limitare ulteriormente l’effetto Dop- In particolare, valutazioni sul banco di
con una sola antenna in una sola dire- pler si sono analizzati scenari in cui misura di figura B1 con diversi scenari
zione di marcia (Figura B2 in basso). ripetitori adiacenti trasmettano celle RRM per l’ottimizzazione dell’HS cell-
In entrambe le realizzazioni della figura in alternanza (come rappresentato in change sono state svolte sullo scenario
B2 si è rilevato un impatto dell’effetto Figura B2 dove si fa l’esempio di due simmetrico. La modifica dei parametri
Doppler sul throughput complessivo, celle alternate). In presenza di HS cell- di RRM consente di ottimizzare le pre-
con maggiore incidenza nel caso sim- change, lo scenario simmetrico consen- stazioni del cambio cella HS con riflessi
metrico e al crescere della velocità si- te l’esecuzione del cambio cella appros- positivi sul throughput in downlink e sul-
mulata del ricevitore (da 30 kmh a 300 simativamente a metà tra un ripetitore e la stabilità della connessione, anche in
kmh) in presenza di un canale di propa- il successivo, e non in corrispondenza di presenza di una più accurata simulazio-
gazione in spazio libero. In queste mi- uno di essi, come nel caso asimmetrico. ne dell’ambiente propagativo garantita
sure si fa riferimento a uno scenario in In questo senso, per quanto lo scenario dall’algoritmo sviluppato appositamente.
cui la ripetizione del segnale è relativa a asimmetrico sia maggiormente resisten-
una sola cella, ovvero tutti i ripetitori ir- te al Doppler, la scelta è stata orientata
radiano lo stesso segnale radio. Lo sce- al caso simmetrico, valutandone le pre- mauro.boldi@telecomitalia.it78
Average Throughput ciargento, che presentano un layout
Data Tratta
INNOVAZIONE
per user (kbit/s) delle carrozze diverso dai Frecciarossa.
14/12/2010 1300 Inoltre, è in fase di avanzata proget-
TO-MI tazione la copertura UMTS anche per
11/01/2011 1556
altre linee AV, in modo da estendere il
16/11/2010 1005
MI-BO servizio verso altre direttrici, quali la
20/01/2011 1108
Napoli-Salerno e la Bologna-Padova-
28/12/2010 947 Venezia, per poi passare alle altre.
BO-FI
NETWORK
14/01/2011 1727 Di fatto, l’era dell’Internet a bordo tre-
28/12/2010 1450 no è appena iniziata! ■
FI-RM(TO)
12/01/2011 1386
28/12/2010 1852
FI-RM(LA)
12/01/2011 1720
27/12/2010 1917
SERVIZI
RM-NA
01/02/2011 2076
Tabella 2 - Velocità di trasferimento dei dati
REGOLATORIO
emanuele.chiusaroli@telecomitalia.it
luca.dantonio@telecomitalia.it
Figura 5 - Throughput WiFi misurato da un utente
albertomaria.langellotti@telecomitalia.it79
INNOVAZIONE
Emanuele Luca Alberto Maria
NETWORK
Chiusaroli D’Antonio Langellotti
Ingegnere elettronico, Ingegnere elettronico, Ingegnere elettronico,
dal 1996 in Telecom nel 1996 entra in TIM. dal 1991 in Azienda
Italia. Dopo un intenso Nella sua attività si per operare nell’ambito
periodo di job rotation in occupa principalmente della Rete, nelle
Clienti Privati, Direzione dell’analisi e dello linee di Ricerca e
DECT e DATA.COM sviluppo della rete radio Sviluppo, Tecnologie
arriva in Telecom Italia UMTS: ha partecipato ed Architetture,
SERVIZI
Lab nel 2001 dove inizia alla stesura delle Ingegneria delle
ad occuparsi del servizio specifiche radio nel Reti Dati, Ingegneria
Wi-Fi Area. Dopo dieci comitato tecnico RAN – dei Servizi, dove ha
anni di esperienza Radio Access Network partecipato a progetti
nell’ingegneria dei del 3GPP, ed è stato il sulla multimedialità,
servizi e nei progetti responsabile dei trial sull’ADSL e sui servizi IP
speciali, tra cui spiccano UMTS di TIM. per la clientela Business
REGOLATORIO
la Rete Mare di Luna Dall’aprile 2008 è e Residenziale.
Rossa e il lancio responsabile in Network Dal 2000 si è occupato
del WiFi pubblico di del settore Platform di Ingegneria del
ETECSA a Cuba, Development, che Backbone IP/MPLS
partecipa al progetto si occupa di attività OPB e, dal 2004
“Internet a bordo direzionali per lo al 2008, anche
treno” come referente sviluppo della rete della responsabilità
Telecom Italia Lab per d’accesso radiomobile dell’Ingegneria delle
l’Ingegneria dei servizi e di progetti speciali Trasmissioni.
broadband convergenti mobili. Dopo un periodo
per industrializzare la nella Pianificazione
soluzione “in-train WiFi”. della Rete, è ora
responsabile della
funzione di Provisioning
& Development
di Network. È il
responsabile tecnico del
progetto TAV.Puoi anche leggere
