Soluzioni e Tecnologie di connettività Wireless WAN Emisfera Sistemi SpA Ver.13_2

I sistemi Wireless outdoor Un sistema Wireless è un mezzo di trasmissione a distanza che sfrutta la tecnologia a radiofrequenza (RF), in sostituzione della più onerosa connessione attraverso cavi o fibre ottiche. Permette agli utilizzatori di computer, telefoni, apparati di videosorveglianza, ecc. di essere interconnessi fra loro esattamente come attraverso una rete tradizionale. 01/01/2019

I vantaggi del Wireless Outdoor Permette collegamenti diretti tra punti geograficamente distanti tra loro o difficilmente raggiungibili (siti montani o remoti). Garantisce una fruizione pressoché immediata (veloce implementazione) Garantiscono una maggior riservatezza e controllo di gestione rispetto all’utilizzo di reti pubbliche (la rete è privata) Maggiore larghezza di banda a costi inferiori rispetto all’affitto di connettività presso operatori di TLC (ROI immediati) 01/01/2019

Aree di copertura delle tecnologie Wireless Personal Operating Space WAN WAN-MAN MAN PAN MAN-LAN Pico-Cell LAN-PAN ~50 km ~2 km 0 km ~10 m 01/01/2019

Aree di copertura delle tecnologie Wireless WPAN – Wirless Personal Area Network: Area di copertura personale tipicamente inferiore ai 10-30 metri. WLAN – Wireless Local Area Network: area di copertura locale interna o esterna con raggi d’azione tipicamente intorno al centinaio di metri WMAN – Wireless Metropolitan Area Network: area di copertura metropolitana esterna con raggi d’azione da 1 Km a 5 Km. WWAN – Wireless Wide Area Network: Area di copertura estesa con raggi d’azione superiori ai 10 Km o di carattere interregionale. 01/01/2019

Soluzioni di telecomunicazioni wireless Satellite PTP-NB Full-IP licensed WWAN >50 Km Collegamenti Regionali e globali GSM-UMTS-LTE HIPERLAN 802.11h e n F/M-BWA WiMAX 802.16a/d/e F-BWA WLL 26GHz WMAN 1-5 Km Ambienti Urbani e rurali PTP-NB su bande libere HS WSN Aree di Copertura WLAN 100 m Wi-Fi 802.11b/g SOHO ed Accessi pubblici Bluetooth 802.15.1 WPAN 10 m RFID Sostitutivo al cavo 1 kbit/s 10 kbit/s 100 kbit/s 1 Mbit/s 10 Mbit/s 100 Mbit/s 1 Gbit/s Velocità di Connessione 01/01/2019

Comparazione Sistemi Outdoor in Banda Libera (ISM) e Licenziata (NB) Sistemi punto-punto e punto-multi punto, in banda libera ISM (Industrial Scientific & Medical) WiFi (2,4-2,5GHz) Hiperlan PTP e PMP (5,42-5,78 GHz) Altri Link PTP (17 GHz, 24GHz, 60 GHz, 80 GHz) FSO (frequenza ottica) Sistemi punto-punto in banda licenziata (Ministero delle Comunicazioni) Link radio Banda Stretta PDH/SDH (7GHz, 13GHz, 18GHz, 23GHz, 38GHz) Link radio Banda Stretta Full-IP adattivi (7GHz, 13GHz, 18GHz, 23GHz, 38GHz) 01/01/2019

Vantaggi/Svantaggi ISM vs Licenziata Banda libera ISM Nessun canone o richiesta Ministeriale per l’utilizzo dell’etere. Apparati in classe Enterprise tipicamente più economici. Installazioni tipicamente più leggere. Possibili disservizi da interferenti non controllabili a priori Limitazione di potenza e distanza Banda Licenziata Frequenza in concessione “proprietaria”, quindi nessuna possibilità di disservizi per interferenza. Alte capacità di canale fino a 940Mbps full-duplex in TDM Apparati tipicamente in classe operatore con alta affidabilità e ridondanza intrinseca Sistemi di sicurezza avanzati e protocolli di trasmissione proprietari Costi ricorsivi delle licenze 01/01/2019

Sistemi in banda libera ISM Tecnologie

Tecnologie in banda libera ISM Collegamenti radio HIPERLAN 802.11h Collegamenti radio HIPERLAN MIMO Collegamenti radio TDM alta capacità a 17-24 GHz Collegamenti radio TDM altissima capacità a 60-80GHz Collegamenti Ottici 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h _1 L’802.11h è un evoluzione del protocollo IEEE 802.11 che implementa l’AGC ed il DFS Consente di trasferire sino a 54 Mbps in aria (circa 25 Mbps half duplex di throughput reale) su banda libera ISM, su frequenza di 5,4 GHz. Tecnologia è utilizzata per collegamenti outdoor punto-punto e punto-multi-punto con distanze fino a massimo 20km. Solo l’802.11h e non l’802.11a è omologata in Italia per applicazioni outdoor 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h _2 Esigenze Aziende multi sede/dipartimenti Pubbliche Amministrazioni Videosorveglianza Applicazione Dati e Voce (VoIP ma anche PRI-ISDN) Video (Video over IP) Velocità di connessione Da 128 kbps a 25/30 Mbps per radio Limitazioni Capacità non superiore a 30Mbps (circa 50Mbps con canale da 108Mbps) 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h _3 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h MIMO_1 Il MIMO (multiple input multiple output) è un evoluzione del protocollo IEEE 802.11h che aggrega più flussi radio ricombinandone la trama completa. Le modalità sono: MIMO 2x2 (due flussi radio in cross pol) MIMO 3x3 (tre flussi radio cross pol + cross correlazione) Consente di trasferire sino a 300 Mbps in aria (circa 100 Mbps half duplex di throughput reale a breve distanza nelle condizioni reali) su banda libera ISM, su frequenza di 5,4 GHz. Tecnologia è utilizzata per collegamenti outdoor punto-punto e punto-multi-punto con distanze fino a massimo 8-10km. Attenzione: per le caratteristiche tecniche intrinseche del protocollo MIMO, il throughput garantibile con questa tecnologia decresce rapidamente con la distanza del Link. Si parla di circa 80Mbps a 1km, 60Mps a 2-3km, ecc.. 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h MIMO _3 Esigenze Aziende multi sede/dipartimenti Pubbliche Amministrazioni Applicazione Dati e voce ad alta capacità Video (Video over IP) Velocità di connessione Da 10 Mbps a 150 Mbps per link Limitazioni Utilizza più canali, quindi più risorse radio che devono essere libere. Distanze più brevi e throughput fortemente variabile con le condizioni al contorno. Installazione e soprattutto puntamento, non banale per la collimazione delle 2 – 3 polarità contemporanee 01/01/2019

Ponti Radio HyperLAN 802.11h MIMO _3 ANTENNE DUAL O TRIAL POLARITY ANTENNE DUAL O TRIAL POLARITY 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP adattivi in banda ISM 17-24 GHz_1 Sono sistemi di telecomunicazione punto-punto (PTP) per la trasmissione di voce, dati e video, attraverso l’etere in campo libero. I ponti radio Full-IP in generale consentono la trasmissione del protocollo Ethernet su trama TDM (quindi sincrona) e con modulazione adattiva in funzione delle condizioni meteo istantanee passando da QPSK a 256QAM La velocità minima di bit rate da trasferire è di 50 Mbps full-duplex fino ad un massimo di circa 350 Mbps full-duplex. La trasmissione in banda ISM impone vincoli di potenza EIRP di 100mW (20dBm compreso il guadagno d’antenna) che alle frequenze specifiche dei 17 e 24 GHz si traducono in importati vincoli di distanza. Le distanze massime raggiungibili con reliability standard del 99.95% sono dell’ordine del 2-3Km al massimo. 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP adattivi in banda ISM 17-24 GHz_2 Esigenze Aziende multi sede remote Pubbliche Amministrazioni Applicazione Dati e Voce (fast Ethernet, Gigabit Ethernet, TDM) Video (su IP) Velocità di connessione Da 50 Mbps a 350 Mbps full-duplex Limitazioni Potenza EIRP <=100mW quindi distanze raggiungibili con disponibilità del servizio accettabili non superiori a 3Km. Ogni singola tratta prevede l’occupazione dell’intera banda disponibile (Tx + Rx) quindi 1 solo canale possibile per tratta. Installazioni non banali in classe operatore (splitted mount o full-outdoor mount). 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP adattivi in banda ISM 17-24 GHz_3 FULL IP LINK < schema 01/01/2019

Ponti Radio IP in banda ISM 60-80GHz_1 Sono sistemi di telecomunicazione punto-punto (PTP) per la trasmissione a distanza di informazioni (voce, dati ecc) attraverso l’etere in campo aperto. I ponti radio IP su alta frequenza consentono la trasmissione del protocollo Ethernet su un canale radio estremamente ampio (maggiore di 1 GHz) quindi sono attuabili throughput elevatissimi. La velocità del collegamento in termini di throughput è fissa e può raggiungere il 1.2 Gbps full-duplex (in base al vendor/modello) Anche se non esistono limitazioni normative in merito a queste frequenze l’abbattimento dell’ossigeno non permette distanze superiori ai 1,5Km (tipicamente 1.3Km) vincolate dalle condizioni meteo della zona 01/01/2019

Ponti Radio IP in banda ISM 60-80GHz_2 Esigenze Aziende multi sede remote Pubbliche Amministrazioni Applicazione Dati e Voce (fast Ethernet, Gigabit Ethernet, TDM) Video (su IP) Velocità di connessione Da 350 Mbps a 1.2 Gbps full-duplex Limitazioni Potenza EIRP <100mW quindi distanze raggiungibili con disponibilità del servizio accettabili non superiori a 1,3Km. Ogni singola tratta prevede l’occupazione dell’intera banda disponibile (Tx + Rx) quindi 1 solo canale possibile per tratta Installazioni non banali con antenne integrate con 45-50dBi di guadagno. 01/01/2019

Ponti Radio IP in banda ISM 60-80GHz_3 FULL IP LINK < schema 01/01/2019

Ponti Ottici FSO _1 I Free Space Optics, funzionano esattamente come una tratta in fibra ottica, utilizzando però l’aria come mezzo trasmissivo. Vengono utilizzati da uno fino a quattro fasci IR simultaneamente attivi, TX/RX, i quali consentono la trasmissione in modalità full duplex con distanze massime nell’ordine dei 1-2 Km. Questa tecnologia permette velocità di trasporto da 10 Mbps fino a 2,5 Gbps full duplex, cioè fino a 2000 volte una l’ADSL Purtroppo l’elevata convergenza del fascio ottico (tipicamente un laser con apertura di pochi milli-radianti) rende difficile l’installazione del link, sempre su strutture rigide ed in laterizio. 01/01/2019

Ponti Ottici FSO _2 Esigenze Applicazione Velocità di connessione Aziende multi sede/dipartimenti Applicazioni Militari o in classe operatori Pubbliche Amministrazioni Applicazione Dati e Voce (fast Ethernet, Gigabit Ethernet, TDM) Video Velocità di connessione Da 10 Mbps a 10 Gbps Limitazioni Distanze ridotte e forte dipendenza dalle condizioni meteo e di visibilità (nebbia) Criticità dell’installazione (supporti) 01/01/2019

Ponti Ottici FSO _3 < schema 01/01/2019

Considerazioni su sistemi in banda libera Mentre i collegamenti operanti su bande licenziate, prevedono un uso ESCLUSIVO della frequenza, i collegamenti in banda libera ISM sono condivise con terzi soggetti. Ne emergono le seguenti considerazioni: Non essendo la banda ISM regolata in merito all’accesso, ma regolata solo alla potenza emessa, non si escludono possibilità di interferenza (disservizi) su questi sistemi nel medio e lungo periodo; Operando in banda libera con tecnologia “reperibile anche a basso costo” e con protocolli standard (specialmente Hiperlan e/o WiFi), aumentano i problemi di sicurezza intrinseca; Trattandosi di sistemi non TDMA (ma CDMA) non è possibile garantire valori throughput netto (CIR) su disponibilità di servizio. 01/01/2019

La sicurezza in banda libera WiFi e Hiperlan _1 Analisi effettuata nel Comune di Reggio Emilia con uno screening radio WiFi 01/01/2019

La sicurezza in banda libera WiFi e Hiperlan _2 Il dato preoccupante è che più del 60% delle reti individuate, sia WiFi sia PUNTO-PUNTO, è APERTA ed installata senza una adeguata attività sistemistica competente. Ciò si evince dai seguenti motivi: Le reti WLAN non presentano cifratura alcuna; E’ stato lasciato il nome predefinito del produttore aumentando la vulnerabilità E’ stato lasciato il canale radio predefinito, aumentando di fatto il rischio di interferenze e di disservizi Nei Punto-Punto sono state individuati radio collegamenti con antenne integrate o detached, con potenze FUORI NORMATIVA e senza una pianificazione radio corretta 01/01/2019

Sistemi in banda Licenziata Tecnologia

Ponti Radio Full-IP adattivi _1 Sono sistemi di telecomunicazione punto-punto (PTP) per la trasmissione a distanza di informazioni (voce, dati ecc) attraverso l’etere in campo aperto. I ponti radio Full-IP consentono la trasmissione del protocollo Ethernet su trama TDM (quindi sincrona) e con modulazione adattiva in funzione delle condizioni meteo istantanee passando da QPSK a 256QAM La velocità minima di bit rate da trasferire è di 50 Mbps fino ad un massimo di 920 Mbps con modulazione 256QAM in XPIC 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP adattivi _2 Esigenze Operatori di TLC che forniscono servizi dati e fonia fissi e mobili. Applicazioni Militari Aziende multi sede remote Pubbliche Amministrazioni Applicazione Dati (fast Ethernet e Gigabit Ethernet) Dati e Voce (anche in TDM) Video Velocità di connessione Da 50 Mbps a 920 Mbps 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP adattivi _3 Concetto di modulazione adattiva per sistemi TDM, vengono comunque garantiti i servizi real time e voce. 01/01/2019

Ponti Radio Full-IP _4 01/01/2019

WiMAX FM-BWA 802.16a/d/e _1 Il WiMax è una soluzione tecnologica basata sugli standard IEEE 802.16. Si pone in diretta concorrenza verso le soluzioni a banda larga cablate, di classe ADSL (variante 802.16d) e con quelle mobili (802.16e), come l'UMTS (F/M-BWA - Fix and Mobile Broadband Wireless Access). Lo standard 802.16d è stato definitivamente approvato lo scorso agosto 2004 sulla banda licenziata dei 3,5GHz, mente è in via di approvazione le standard 802.16e per il mobile. Esigenze Operatori di TLC che forniscono servizi fissi o mobili alternativi all’ADSL e all’UMTS Pubbliche Amministrazioni WISP Applicazione Dati Dati e Voce (VoIP e TDM) Video Velocità di connessione Da 128 kbps a 3 Mbps (?) 01/01/2019

WiMAX FM-BWA 802.16a/d/e _2 < schema 01/01/2019

Considerazioni su sistemi in banda licenziata Necessità di tecnici specializzati, con adeguata strumentazione RF, dalla progettazione, al collaudo. Tempi di realizzazione mediamente più lunghi per i tempi Ministeriali di Concessione. Infrastrutture di supporto più pensanti (in classe operatore) considerate le frequenze di esercizio Costi generali mediamente più elevati, ma con capacità ed affidabilità superiore. 01/01/2019

Analisi Tecnica Economica Sistemi PTP di interconnessione in banda libera vs. banda licenziata vs. operatore TLC

Comparazione Costi delle tecnologie Tecnologia (con le limitazioni imposte dalle normative e standards adottati) Costo Indicativo(*) in migliaia di Euro Link Hiperlan/MIMO ISM 5-20 Link 17-24Ghz ISM 15-30 Link 60-80GHz ISM 25-35 Link FSO 5-40 Link Full-IP (banda licenziata) 25-30 + licenza 3-20/y Satellite (canone/anno) 3-6 + canone >50/y (*) La variabilità dei costi dipende da: distanza, tipo di infrastruttura, vendor apparati, banda richiesta, protezione, condizioni fisiche al contorno 01/01/2019

Esempio di Interconnessione Richiesta: collegamento tra sedi distanti 10km in linea di vista radio, con capacità di throughput netto richiesto di circa 100 Mbps Possibili soluzioni: Più link Hiperlan MiMo o SiSo in trunk o load balancing (circa 3x35Mbps) traffico half-duplex Link Full-IP su banda licenziata (1+0), traffico full-duplex Affitto linea dedicata da operatore di TLC (fibra ottica o MPLS), full-duplex 01/01/2019

Comparazione costi e ROI Costo medi indicativi per le soluzioni ISM Hiperlan : ~ € 15.000,00 una tantum +0 € /anno Banda Licenz.: ~ € 30.000 una tantum + ~ 16.000 € /anno Operatore TLC: ~ € 10.000 una tantum (fibra) + ~ 25.000 €/anno Ritorno dell’investimento (ROI) Hiperlan: ~ 1/2 anno e risparmio del 80% nel periodo successivo (contratti di assistenza) Full-Ip: ~ 1,5 anni e risparmio del 70% nel periodo successivo (canoni Ministeriali e contratti di assistenza). 01/01/2019

Ritorno dell’investimento Hiperlan/Full-IP vs. Operatore 01/01/2019

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