Telecomunicazioni Ferroviarie - CIRT al sistema ES attraverso l’utilizzo di un’interfaccia...

Genova, 21 novembre 2014

Telecomunicazioni Telecomunicazioni Ferroviarie

Servizi di rete GSM-R e applicazioni a supporto dei processi ferroviari

Agenda

Progetto GSM-R/GPRS RFI - Scopo della presentazione è quello di fornire le informazioni base

sull’infrastruttura GSM-R/GPPRS e dettagliare le applicazioni disponibili.

Progetto External Server - Scopo della presentazione è quello di fornire le informazioni base sul

progetto External Server e dettagliare i servizi offerti:

- enhanced Location Dependent Addressing (eLDA);

- SMS a Numero Funzionale.

Progetto Media Gateway - Scopo della presentazione è quello di fornire le informazioni base sul

progetto Media Gateway e dettagliare i servizi offerti:

- Chiamata di Emergenza;

- Treno Pronto;

- 112 Numero Unico Europeo.

Agenda










- Treno Pronto;


Infrastruttura GSM-R/GPRS RFI

Rete GSM-R/GPRS RFI Focus sull’infrastruttura GSM-R/GPRS di RFI

TELECOM ITALIA (Ex-TIM) e VODAFONE erogano il

servizio di roaming GPRS.

BSS SGSN GGSN

HLR

BSS SGSN GGSN

HLR

BSS SGSN GGSN

HLR

FW

RFI, in qualità di “Gestore dell’Infrastruttura”, eroga il servizio di

trasmissione dati a pacchetto GPRS su rete GSM-R verso Access

Point Name (APN) dedicati a livello di singola Impresa.

Radius Server

Applicativi

FW

Radius Server

Applicativi FW

RFI, in qualità di “Gestore dell’Infrastruttura”, fornisce i

circuiti di collegamento su rete in fibra ottica SDH verso i

Centri di Elaborazione Dati (CED) dell’Impresa ove

risiedono i server applicativi.

Infrastruttura completamente proprietaria (Rete GSM-R e Infrastruttura ICT): costituisce il

“fattore abilitante” per l’introduzione e lo sviluppo di nuovi servizi e applicazioni.

Architettura completamente ridondata sia a livello di rete mobile (Nodi GPRS geograficamente

distribuiti) sia a livello di server applicativi in grado di garantire elevati livelli di affidabilità.

Elevata disponibilità del servizio assicurata dalla copertura proprietaria GSM-R e dai contratti

di roaming GSM/GPRS stipulati con Operatori GSM Pubblici.

Infrastruttura IP “sicura” realizzata tramite l’introduzione di server di autenticazione

dell’utenza (RADIUS), firewall e protocolli di comunicazione sicuri (IPSec).

Rete GSM-R/GPRS RFI Vantaggi e punti di forza dell’infrastruttura GSM-R/GPRS di RFI

“Single Sign-On”: l’autenticazione dell’utente viene effettuata una sola volta all’atto della

richiesta di connessione dati GPRS (pdp-context activation); successivamente l’utente accede

ai singoli servizi secondo il proprio “profilo intranet” senza necessità di ulteriori autenticazioni.

Velocità trasmissive più elevate rispetto ad Operatori GSM Pubblici (fino a

85,6 Kbit/s compatibilmente al tipo di terminale) dovuti alla possibilità di

utilizzo schemi di codifica di canale GPRS superiori quali CS3 (15,6

Kbit/s per Time Slot Radio) e CS4 (21,4 Kbit/s per Time Slot Radio).

Vantaggi e punti di forza dell’infrastruttura GSM-R/GPRS di RFI

Servizi M2M (Machine to Machine) via modem GPRS installati sugli

apparati di “bordo treno” o ”terra” e server applicativi connessi alla

Intranet Aziendale.

Rete GSM-R/GPRS RFI APN disponibili e relativi servizi

Servizi Disponibili

Servizi di Mobile Office (es.: mail, navigazione intranet/internet, accesso

server applicativi, …) per le Imprese su Access Point Name (APN) dedicati.

Apparato

“Bordo”

Server

Applicativi

Personale

Uffici

Apparato

“Terra”

Servizi M2M (Machine to Machine) via modem GPRS installati sia sugli apparati di “bordo treno” o “terra” sia sui server applicativi “in campo”.

Le applicazioni RFI rese disponibili tramite canale GPRS su infrastruttura GSM-

R/GPRS sono le seguenti:

Posta Elettronica (accesso da PC Portatile e Palmare);

Accesso a “Portale Intranet FS / RFI” e accesso internet;

Accesso a “Portale Applicazioni RFI” ove risiedono le piattaforme applicative (es.:

Server PIC - “Piattaforma Integrata Circolazione”, Server GIS - “Sistema

Informativo Geografico”, Server SAP, ecc.);

Controllo remoto dell’illuminazione dei piazzali di stazione;

Tele-lettura dei contatori di sottostazione elettrica;

Supervisione allarmistica di apparati remoti;

Trasferimento dati di diagnostica da apparati remoti;

Bigliettatrici di stazione;

…

Applicazioni dati specifiche orientate alla

gestione dell’ “infrastruttura”

Rete GSM-R/GPRS RFI Applicazioni

Agenda










- Treno Pronto;


Sistemi RFI

Telecomunicazioni ICT

Rete GSM-R Comunicazioni terra-treno/servizi dati

PIC “Piattaforma Integrata Circolazione”

PIC è il sistema utilizzato

dai “Controllori del Traffico”

per la gestione della

circolazione dei treni

L’obiettivo di progetto è consistito nell’introduzione in rete dei

seguenti servizi:

“enhanced Location Dependant Addressing (eLDA)”;

“SMS a Numero Funzionale”.

Progetto External Server Introduzione al progetto

Servizio enhanced Location Dependant Addressing (eLDA): scopo del servizio è

quello di instradare la chiamata originata mediante utilizzo di “Short Code” da

personale a bordo treno associato a “Numero Funzionale” al “destinatario corretto”

sulla base della localizzazione / posizione del treno sull’infrastruttura ferroviaria:

Short Code 1200: instradamento verso il Controllore del Traffico;

Short Code 1600: instradamento verso Presidio Compartimentale Polfer.

Servizio SMS a “Numero Funzionale”: scopo del servizio è quello di inviare SMS a

personale ferroviario associato a “Numero Funzionale” indipendentemente

dall’operatore di copertura radio (GSM-R, roaming GSM). Nota: è stato necessario sviluppare un’applicazione ad hoc in quanto l’invio di SMS a “Numero Funzionale”

non è “trasparente” rispetto all’Operatore di copertura radio.

Servizi sviluppati

Progetto External Server Servizi sviluppati

L’External Server costituisce un punto di mediazione tra la Piattaforma Integrata

Circolazione (PIC), la rete intelligente (IN) e il sistema Short Message Service Centre

(SMSC) prendendosi carico della gestione di informazioni relative alla localizzazione

dei treni, all’associazione tra numeri funzionali e il Mobile Subscriber Integrated

Service Digital Number (MSISDN) e alla loro correlazione in real-time.

Progetto External Server Architettura

Flusso PIC -> ES

Il sistema PIC invia notifiche di variazione sulle entità

treno al sistema ES attraverso l’utilizzo di un’interfaccia

basata su tecnologia standard Web Service. Le

notifiche sono inviate dal sistema PIC verso la

piattaforma ES ad ogni variazione dell’entità treno.

Flusso SMSC <-> ES

La gestione dell’interfaccia è demandata su ES ad un componente software dedicato

(SMS2FN) che riceve in input messaggi aventi come destinatario un FN, risolve il

corrispondente MSISDN associato ed inoltra il messaggio verso il nuovo destinatario

MSISDN.

Flusso ES-> IN

ES invia le informazioni di localizzazione dei treni ad IN.

Flusso IN -> ES

La rete intelligente invia ad ES la notifica di tutte le

operazioni d’associazione o de-associazione tra numeri

funzionali e MSISDN.

Personale a bordo digita Short Code „1200“ „1600“

DCO Sezione A

DCO Sezione B

Cella #1

Cella #2

Cella #3

Cella #4

Progetto External Server enhanced Location Dependant Addressing (eLDA)

Il personale associato a

“Numero Funzionale”

tramite digitazione dello

“Short Code” viene

“connesso” al

“destinatario corretto”

sulla base della

localizzazione/posizione

del treno

sull’infrastruttura

ferroviaria.

Presidio Compartimentale Polfer B

Presidio Compartimentale Polfer A

Progetto External Server enhanced Location Dependant Addressing (eLDA): il processo

BSC MSC

TrackID ShortCode Destination

LOXXXX 1200 B-NumA

TRYYYY 1200 B-NumB

DCO1: B-NumA

DCO2: B-NumB

FN MSISDN

21234501 313xxxxxxx

Motore

Correlazione

Verifica

Controllo

Localizzazioni

In tempo reale

durante la marcia

del terno

Preavviso

Partenza

15 min prima

partenza treno

Localizzazioni

Associazioni

Personale a bordo digita Short Code „1200“

Trigger „1200“ B-NumA o B-NumB in base Localizzazione Treno

Progetto External Server SMS a Numero Funzionale

SMS a “Numero Funzionale”: scopo del servizio è quello di inviare SMS a

personale ferroviario associato a “Numero Funzionale” indipendentemente

dall’operatore di copertura radio (GSM-R, roaming GSM).

L’SMS-C riconosce che il destinatario dell’SMS è un

Numero Funzionale e “ruota” l’SMS verso

l’applicazione SMS2FN residente su External Server.

L’applicazione SMS2FN residente su External

Server risolve il Numero Funzionale del

destinatario nell’MSISDN associato all’istante

corrente, ne effettua la sostituzione all’interno

del campo destinatario dell’SMS ed effettua la

consegna dell’SMS all’SMS-C al fine

dell’inoltro all’utente.

L’SMS-C effettua la consegna dell’SMS

all’utente finale su base “MSISDN”.

Agenda










- Treno Pronto;


L’obiettivo di progetto è consistito nella realizzazione di una

stretta integrazione dei “due mondi” al fine di consentire lo

sviluppo e la realizzazione di nuove applicazioni e nuovi servizi

riguardanti sia la gestione della circolazione ferroviaria, sia

esigenze di natura “diversa”.

Progetto Media Gateway Introduzione al progetto

Sistemi RFI

Telecomunicazioni ICT

Rete GSM-R Comunicazioni terra-treno/servizi dati

PIC “Piattaforma Integrata Circolazione”

PIC è il sistema utilizzato dai

“Controllori del Traffico” per la gestione

della circolazione dei treni

CED Interforze

Servizio Chiamata di Emergenza: scopo dell’applicazione è quello di presentare ai “Controllori

del Traffico” ferroviario sulle console PIC (“Piattaforma Integrata di Circolazione”) la notifica di

“Chiamata di Emergenza in corso” con i seguenti dettagli informativi:

Treno coinvolto e Impresa Ferroviaria di appartenenza;

“Controllori del Traffico” coinvolti;

Tratte Ferroviarie coinvolte (estensione “Chiamata di Emergenza”).

Servizio Treno Pronto: scopo dell’applicazione è quello di presentare ai “Controllori del

Traffico” ferroviario sulle console PIC (“Piattaforma Integrata di Circolazione”) la notifica di

“Treno Pronto a Partire”; tale evento è notificato dal “Personale di Bordo” via Applet Java

installata a bordo della SIM Card.

Servizi Sviluppati

Progetto Media Gateway Servizi sviluppati

Servizio 112NUE: scopo dell’applicazione 112 Numero Unico di emergenza Europeo è quello

di inviare alla “Centrale Operativa” deputata alla gestione delle chiamate di emergenza 112

per tramite del “CED Interforze” le informazioni di localizzazione degli utenti di rete GSM-R in

modalità “on demand”.

PIC MGW-APP MGW-COMM

La vista architetturale di alto livello della rete GSM-R di RFI evidenzia due blocchi funzionali di

“Core Network” in ridondanza geografica. Il sistema Media GateWay GSM-R, quale piattaforma di

intermediazione a livello “Core” per il supporto nuovi servizi, si inserisce nell’ambito dei due blocchi

di rete con una istanza per ogni blocco:

Sito primario: NOCC (Roma Tuscolana)

Sito secondario: ROCC (Milano Greco-Pirelli)

Progetto Media Gateway Architettura

Servizi Voce:

- CallSubmit

- CallClose

Servizi SMS:

- SmsSubmit

Servizi USSD:

- UssdSubmit

Servizi Voce:

- CallReceipt

- CallState

Servizi SMS:

- SmsDeliver

- SMS State

Servizi USSD:

- UssdDeliver

- UssdState

WS Servizi Emergenza:

- TratteNonValide

- StatoChiamataEmergenza

Treno Pronto:

- RispostaTrenoPronto

Servizi Emergenza:

- StatoChiamataEmergenza

Treno Pronto

WS

La comunicazione fra MGW e Sistemi Esterni

avviene mediante Web Services specializzati sui

servizi erogati.

A titolo di esempio si riportano i WS interni MGW

e di interlavoro MGW-PIC.

Notifica Chiamata

Emergenza (Processo ICT)

Servizio Chiamata di Emergenza: scopo dell’applicazione è quello di presentare ai “Controllori del Traffico”

ferroviario sulle console PIC (“Piattaforma Integrata di Circolazione”) la notifica di “Chiamata di Emergenza

in corso” con i seguenti dettagli informativi: Treno coinvolto e Impresa Ferroviaria di appartenenza,

“Controllori del Traffico” coinvolti, estensione “Chiamata di Emergenza”.

Beneficio: ottimizzazione del

processo di gestione della

circolazione ferroviaria

derivante dalla notifica ai

“Controllori del Traffico” di

“Chiamata di Emergenza in

corso”.

Controllore

#2

Controllore #3

Altri attori coinvolti

Bordo Treno

Controllore #1

Altri attori coinvolti

Controllore #1

GSM-R MGW PIC

Chiamata

Emergenza (Processo telefonico)

Progetto Media Gateway Servizio Chiamata di Emergenza

Chiamata

Emergenza

in corso

Progetto Media Gateway Servizio Chiamata di Emergenza: il processo (1 / 2)

La “Chiamata di Emergenza” è interamente gestita, dal punto di vista telefonico, dalla rete

GSM-R RFI; tramite interazione tra le piattaforme MGW GSM-R e PIC l’informazione di

presenza, in una determinata area, di una “Chiamata di Emergenza” viene presentata agli

operatori della circolazione su console PIC con il seguente dettaglio informativo Time Stamp

(M), Tratte Coinvolte (M), FN originante la “Chiamata di Emergenza” (O), FN coinvolti nella

“Chiamata di Emergenza” (O) - Legenda: M = Mandatorio; O = Opzionale.

La procedura prevista per la gestione del servizio “Chiamata di Emergenza” è di seguito

descritta:

a. Un utente genera una “Chiamata di Emergenza”.

b. MGW GSM-R riceve tale chiamata e nella segnalazione trova le informazioni del

codice identificativo dell’area e del servizio (GCR = GCA + GID) e, se l’utente è

associato a numero funzionale, anche la sua identità funzionale.

c. MGW GSM-R invia la segnalazione di allarme al PIC fornendo tutte le informazioni di

cui sopra.

d. A seguito dell’instaurazione di una “Chiamata di Emergenza” in una determinata area

l’informazione verrà presentata su console PIC nella “Suite RGC - Applicativo

Chiamata di Emergenza” del personale di terra (DCO/DC/DCCM)

e. PIC apre una anormalità con tutte le informazioni riguardanti la chiamata.

Progetto Media Gateway Servizio Chiamata di Emergenza: il processo (2 / 2)

Progetto Media Gateway Servizio Chiamata di Emergenza: la user interface (1 / 4)

PIC - “Suite RGC - Applicativo Chiamata di Emergenza”

Evidenza dell’Allarme + Operazioni di Gestione Allarme

Sistemi RFI

Le operazioni

possibili a seguito

della apertura della

maschera Chiamata

di Emergenza

risultano essere le

seguenti:

Visualizzare

Dettaglio;

Prendere “In Carico”;

Completare;

Creare un Evento

Anomalo (solo

DCM).


Per il DCCM è possibile

anche inserire un Evento

Anomalo a seguito della

chiamata.

I dati pre-compilati sono:

Località Inizio;

Località Fine;

Descrizione;

Inizio Reale;

Causa;

Treno Associato.

I campi sono tutti modificabili.


Il cruscotto, una volta aperto, permane ad evidenziare (in una tabella che ne mostra

in una riga i dati principali) gli allarmi attivi e quelli nuovi che eventualmente

insorgessero.


PIC - “Web – GSM-R Gestione Allarmi”

Evidenza dell’Allarme + Operazioni di Gestione Allarme

Sistemi RFI

Servizio Treno Pronto: scopo dell’applicazione è quello di presentare ai “Controllori del Traffico” ferroviario

sulle console PIC (“Piattaforma Integrata di Circolazione”) la notifica di “Treno Pronto a Partire”; tale evento

è notificato dal “Personale di Bordo” via Applet Java installata a bordo della SIM Card.

Beneficio: ottimizzazione del

processo di gestione della

circolazione ferroviaria

derivante dalla riduzione del

“tempo di occupazione del

binario” da parte del treno e

conseguente “miglioramento

della puntualità”.

“Treno Pronto” “Treno Pronto Accettato”

Controllore

GSM-R MGW PIC

Progetto Media Gateway Servizio Treno Pronto

Treno Pronto a

Partire

Progetto Media Gateway Servizio Treno Pronto: il processo (1 / 2)

Il servizio “Treno Pronto” consente al Personale di Accompagnamento (PdA) e

Condotta (PdC) dei treni di trasmettere al personale di terra, l’informazione di “Treno

pronto alla partenza”; per usufruire di tale servizio PdA e PdC devono essere

associati a “Numero Treno” ed utilizzare apposita “Applet” caricata su SIM Card

GSM-R: a seguito del caricamento della nuova Applet nella SIM GSM-R, comparirà

nel terminale radio una nuova voce di menù denominata “Treno Pronto” nel menù

dei Servizi RFI (p.e. su TiGR150R: Menù -> Applicazioni -> Servizi -> Treno Pronto).

La procedura prevista per la gestione del servizio “Treno Pronto” è di seguito

descritta:

a. A seguito dell’invio della segnalazione di “Treno pronto”, tale informazione

verrà presentata sulla console PIC - “Sistema Impianto” (M53) del personale

di terra (DM).

b. Il PdA/PdC riceverà notifica via SMS dell’avvenuta consegna

dell’informazione di “Treno Pronto” al sistema PIC.

c. Il testo dell’SMS di risposta è di seguito riportato: “dd.mm.aaaa hh:mm Da:

9050 "Treno Pronto Accettato per #TRENO del DD/MM/AAAA da STAZIONE

bin XX".

Progetto Media Gateway Servizio Treno Pronto: il processo (2 / 2)

Telefono GSM-R associato al

treno 669 alla data corrente Confermi

treno n. 699

pronto?

Conferma prima dell’invio

Invio Fallito

Applet “Servizi RFI”

Selezione funzione da menù

Invio del messaggio

Messaggio

inviato

Treno Pronto

Accettato per

699 del

08/09/2008 da

Milano Cent.

Bin. 16 Conferma dai

sistemi (1’, 2’)

Telefono GSM–R dotazione personale

Progetto Media Gateway Servizio Treno Pronto: la User Interface lato personale di “Bordo”

M53 grafico - Cabina Milano C.le

Evidenza della comunicazione

Evidenza in PIC – SI del treno 661 in sosta al binario 17 pronto

Progetto Media Gateway Servizio Treno Pronto: la User Interface lato personale di “Terra”

Sistemi RFI

Servizio 112NUE: scopo dell’applicazione 112 Numero Unico di emergenza Europeo è quello di inviare alla

“Centrale Operativa” deputata alla gestione delle chiamate di emergenza 112 per tramite del “CED

Interforze” le informazioni di localizzazione degli utenti di rete GSM-R in modalità “on demand”.

Beneficio: rispondenza a

degli obblighi dettati da

normative europee tramite

soluzione “snella” a basso

impatto tecnico-economico.

“Fonia”

Progetto Media Gateway Servizio 112 Numero Unico Europeo

Centrale Operativa 112

GSM-R MGW CED Interforze

“Ric

hie

sta

Lo

ca

lizzazio

ne

”

“Messaggio ELIR” “MAP_ANY_TIME_INTSERV”

“Messaggio ELIA”

Chiamata

Emergenza 112

Database

Geolocalizzazione

“LAC+CI”

“In

form

azio

ni L

oc

ali

zzazio

ne

”

Il database di geolocalizzazione consente la

conversione dei dati di localizzazione ottenuti da

rete GSMR (LAC+CI) in formato GPS mediante

apposita modellizzazione della rete GSM-R in

formato poligonale a specifica europea

Progetto Media Gateway Servizio 112 Numero Unico Europeo: il processo

Conclusioni

La disponibilità di una infrastruttura completamente

proprietaria a livello di Rete GSM-R

(Telecomunicazioni) ha costituito il fattore abilitante

per l’introduzione e lo sviluppo di nuovi servizi e

applicazioni.

Si è maturata progressivamente la consapevolezza

delle potenzialità derivanti dall’integrazione:

dall’iniziale offerta di applicazioni di “Mobile Office” e

“Trasmissione Dati” si è passati ad “ideare”

applicazioni volte all’incremento dell’efficienza dei

“processi”.

Si è realizzata una sinergia a livello di infrastruttura

mediante la convergenza e l’integrazione di “due

mondi” (Telecomunicazioni e Applicazioni).

Grazie per l’attenzione

Ing. Marco Michele Bertè RFI Direzione Tecnica

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

Genova, 21 novembre 2014

Telecomunicazioni Telecomunicazioni Ferroviarie

Il processo di rinnovamento tecnologico delle piattaforme di rete radio GSM-R e le evoluzioni

future

Agenda

Introduzione

La strategia di breve periodo

La strategia di lungo periodo

La strategia di medio periodo

Agenda

Introduzione




Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R Introduzione

GSM-R on HSL

GSM-R on CL

Railways lines

GSM-R on HSL

GSM-R on CL

Railways lines

Nell’ambito dei Progetti di Investimento “Rete Radio GSM-R” e “Alta

Velocità” e rispettivi “Contratti di Realizzazione”, RFI ha realizzato, su

scala nazionale, una rete radio rispondente al nuovo standard

europeo GSM-R in grado di coprire 9.400 Km di Linea Storica e 600

Km di Linee AC/AV.

Quali erano le aspettative sulla Manutenzione? … e, invece, le acque si sono fatte agitate

Manutenzione ordinaria

(sostituzione / riparazione schede,

gestione guasti / anomalie,

upgrade software limitati, ecc.);

Ottimizzazione di rete (copertura

radio, rete SDH, ecc.);

Gestione Utenze GSM-R (SIM,

profili utenza, ecc.).

Tasso obsolescenza tecnologica

degli apparati TLC “veloce” in

riferimento al “mondo

ferroviario”;

Operazioni societarie dei Fornitori

Tecnologici e conseguenti

variazioni di missione, strategia e

portafoglio prodotti.

Agenda

Introduzione




Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo

Al fine di rispondere alle esigenze manutentive ed al mutato contesto esterno, RFI ha

attivato:

Un Accordo Quadro di Assistenza e Manutenzione opzionabile, come sottoscritto dal

Fornitore Tecnologico Nokia Solutions & Networks, biennio per biennio fino all’anno 2026 e

valido per la Linea Storica.

L’attuazione di tale AQ avviene mediante Rinnovi Biennali e relativi Contratti Applicativi.

I Contratti di Assistenza Tecnica e Manutenzione

Un Accordo Quadro di Assistenza Tecnica e Supporto Specialistico sottoscritto da

Sirti per la quota parte di apparati di accesso radio Kapsch della Linea AC/AV Roma-

Napoli.

Un Accordo Quadro di Assistenza e Manutenzione opzionabile, come sottoscritto dal

Fornitore Tecnologico Nokia Solutions & Networks, biennio per biennio e valido per le

Linee AC/AV Torino-Milano, Milano-Bologna e Bologna-Firenze.

L’attuazione di tale AQ avviene mediante Rinnovi Biennali e relativi Contratti Applicativi.

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: i rinnovi biennali all’interno degli AQ

Fornitura di materiale di scorta;

Servizio di riparazione HW;

Servizi di assistenza e manutenzione HW;

Servizi di assistenza e manutenzione HW – Assistenza tecnica

specialistica in sito per manutenzione correttiva;

Servizi di assistenza e manutenzione SW;

Aggiornamenti release HW e SW;

Servizio di assistenza sistemistica;

Servizio di assistenza alla Gestione Operativa;

NSN

Servizi di Assistenza e Manutenzione vari (Condizionatori,

stazioni energia, allarmi attivi, piattaforme tecnologiche Terze

Parti, ecc.);

TERZE

PARTI

Rinnovo piattaforma SMS-C;

Rinnovo piattaforma GPRS;

Rinnovo piattaforma HLR.

Ecc.

RINNOVO

TECNO-

LOGICO

I rinnovi biennali all’interno degli Accordi Quadro di Assistenza e Manutenzione

prevedono i seguenti servizi:

Progetto rinnovo Piattaforma SMS-C

Motivazioni

Phase-out Tecnologico HW / SW;

Manutenzione HW / SW non più supportata ne estendibile;

Introduzione della prestazione di ridondanza geografica.

Scopo del Progetto

Sostituzione della Piattaforma SMS-C in configurazione a singolo nodo;

Installazione di due nodi SMS-C in configurazione di ridondanza geografica

/ disaster recovery di tipo “Active / Standby”;

Migrazione di tutte le funzionalità e applicazioni supportate;

Conservazione del modello di traffico supportato;

Conservazione della segnalazione TDM SS7 verso MSC / VLR tramite

conversione del protocollo nativo IP SIGTRAN;

Conservazione della retro-compatibilità del formato dei cartellini di

tariffazione (CDRs);

Conservazione dell’integrazione nel “sistema ombrello” di Fault

Management NMS.

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma SMS-C (1 / 2)

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma SMS-C (2 / 2)

Progetto rinnovo Piattaforma SMS-C

Architettura

Analisi fail-over

Particolare attenzione è stata prestata alle configurazioni di fail-over al

fine di evitare riconfigurazioni manuali da parte degli operatori.

Progetto rinnovo Piattaforma GPRS

Motivazioni


Manutenzione HW / SW non più supportata ne estendibile.

Scopo del Progetto Sostituzione della Piattaforma GPRS esistente in configurazione di ridondanza

geografica / disaster recovery di tipo “Active / Active” con nuova Piattaforma

GPRS “compatta”, “green”, “state-of-the-art” e “future-proof” in configurazione

di ridondanza geografica / disaster recovery di tipo “Active / Active”;



Conservazione della segnalazione TDM SS7 verso MSC / VLR e HLR tramite


Conservazione della retro-compatibilità del formato dei cartellini di tariffazione

(CDRs);

Conservazione dell’integrazione nel “sistema ombrello” di Fault Management

NMS;

Ottimizzazione dell’architettura di connettività BSC-SGSN (Interfaccia Gb) con

incremento della velocità di trasferimento dati all’utente finale.

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma GPRS (1 / 2)

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma GPRS (2 / 2)

Progetto rinnovo Piattaforma GPRS

Architettura

Tipo

“IP-Centrica”

Ottimizzazione dell’architettura di connettività BSC-SGSN (If Gb) I nuovi nodi SGSN implementano l’interfaccia Gb mediante porte STM1 ottiche. I BSC sono

stati collegati direttamente ai nodi SGSN mediante flussi E1 incapsulati nella rete di trasporto

SDH. L’eliminazione delle connessioni tramite NUC ha comportato un sensibile aumento del

throughput nella rete (320 Kb/sec) replicando sull’intera rete la capacità supportata dalle sole

BSC co-locate di Milano e Roma.

Analisi fail-over

Particolare attenzione è stata prestata alle configurazioni di fail-over al fine di evitare

riconfigurazioni manuali da parte degli operatori. Ciò è stato reso possibile grazie

all’architettura di tipo “IP-Centrica” ed al “fine-tuning” delle configurazioni degli switch.

Progetto rinnovo Piattaforma HLR

Motivazioni


Manutenzione HW / SW non più supportata ne estendibile;

Incremento della disponibilità di sistema anche in caso di manutenzione.

Scopo del Progetto

Sostituzione della Piattaforma HLR esistente in configurazione di

ridondanza geografica / disaster recovery di tipo Active / Stanby con nuova

Piattaforma HLR “compatta”, “green”, “state-of-the-art” e “future-proof” in

configurazione “Load Sharing”;



Conservazione della segnalazione TDM SS7 verso MSC / VLR tramite


Conservazione dell’integrazione nel “sistema ombrello” di Fault

Management NMS.

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma HLR (1 / 2)

Progetto rinnovo Piattaforma HLR

Architettura: evoluzione da 2 a 3 nodi di rete “load sharing”

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di breve periodo: il rinnovo della piattaforma HLR (2 / 2)

“Vecchia Architettura” “Nuova Architettura”

Vantaggi e miglioramenti conseguiti Da architettura “Active / Standby” ad architettura “Load Sharing”: in caso di

guasto, la Piattaforma HLR è in grado di riconfigurarsi automaticamente senza

intervento manuale da parte degli operatori.

Incremento dell’affidabilità di sistema: il servizio HLR è erogato sia in caso di

“guasto distribuito” sulle singole componenti (HLR FE, HLR BE, HLR DB), sia in

caso di “indisponibilità completa” del sito.

Miglioramento del processo manutentivo: l’architettura a 3 nodi garantisce una

ridondanza di tipo 1+1 anche in caso di manutenzione / upgrade del singolo sito.

Agenda

Introduzione




Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo

Al fine di preservare il mantenimento in efficienza della rete GSM-R

traguardandone i “limiti naturali” (Anno 2026), volgendo contemporaneamente

uno “sguardo sul futuro al dopo GSM-R” (“Future Railway Mobile

Telecommunications Systems”) si è reso necessario uno studio di medio

periodo sull’intera architettura di rete con gli obiettivi descritti nelle successive

slide.

La ripresa degli investimenti sulla rete

La proposta di evoluzione della Rete GSM-R di RFI ha voluto cogliere le seguenti esigenze / opportunità:

Implementazione di architetture di disaster recovery / ridondanza geografica

Obiettivo: incremento della disponibilità globale del servizio GSM-R introducendo logiche di ridondanza geografica sul sottosistema di Core Network NSS, sul sottosistema di Accesso Radio BSS e sui Sistemi di Gestione al fine di garantire la continuità del servizio telefonico (voce, dati ETCS, chiamate di emergenza) e della supervisione di rete in caso di eventi catastrofici (perdita di un sito NSS, perdita del centro di gestione della rete, ecc.).

Efficientamento dell’architettura di rete (right-sizing / down-sizing)

Obiettivo: diminuzione dei costi di gestione e manutenzione tramite riduzione del numero di elementi di rete e loro ottimizzazione (dimensionamento / configurazione).

Gestione pianificata dei phase-out tecnologici

Obiettivo: gestione mirata dei piani di phase-out delle piattaforme tecnologiche HW e SW su cui sono basati i singoli sottosistemi della rete GSM-R.

Protezione degli investimenti

Obiettivo: adozione di tecnologie “future proof” (Flexi BSC/TRAU, Flexi BTS, R4 NSS) in un’ottica di evoluzione verso il “Future Railway Mobile Telecommunications Systems”.

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: evoluzione della rete GSM-R

Programma GSM-R 2012-2014

Geo-Redundant Core Network +

Introduzione Tecnologia Flexi

BSC/TRAU/BTS

2012-2013

MSC Geo-Redundancy

Pilot Flexi BSC/BTS (Tunnel Gottardo)

2013

Commissioning Flexi BSC/TRAU

Introduzione Flexi BTS

2014

Migrazione BS240 su Flexi BSC/TRAU

Rollout Flexi BTS


Geo-Redundant Core Network

Ridondanza di tutti i NE core

Ridondanza dei centri di gestione

NT-HLR v5.0 in ridondanza geografica

IN v5.0 in ridondanza geografica

R4 NSS MR17/Ui5.0 in ridondanza

geografica e NetAct OSS5.4



Introduzione Tecnologia Flexi BSC



R4 NSS, NT-HLR, IN 5.1, Flexi

BSC/TRAU

Le Amministrazioni Ferroviarie EU

hanno avviato programmi di

ammodernamento della proprie

Reti GSM-R con i seguenti

obiettivi:

Innalzamento degli

standard di

disponibilità della rete

Introduzione di

architetture di disaster

recovery a livello di

rete e sistema di

supervisione


Migrazione da NSS R99 a NSS R4

2 MSC-Server, 7 Mediagateway



Network Upgrade Completo ad

Architettura FULL-IP



R4 NSS, NT-HLR, IN v5.0 (incluso

AckC e Tralis), Flexi BSC/TRAU, Flexi

BTS, GPRS ATCA, OMC Systems

(incluso NMS)

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: il quadro europeo

MSC LS NSN

MSC/HLRc AV NSN

BSC LS NSN

BSC AV NSN PCS

PCS

NOC

PCS

Centro di Gestione

Linea AC/AV PCS

Centro di Gestione

Linea Storica NOC

BSC AV KCC

HLR LS NSN

IN LS NSN

GPRS LS NSN

N° 1 Centro di Gestione Linea Storica

(NOC RM)

N° 3 Centri di Gestione Linee AC/AV

(PCS TO, BO, RM)

N° 2 Nodi GPRS NSN sulla Linea Storica

(MI, RM)

N° 2 HLRi NSN sulla Linea Storica

(MI, RM); in fase di rinnovo con N° 3 NT-HLR

N° 4 Legacy MSC NSN su Linea Storica

(MI, BO, RM, NA)

N° 3 Legacy MSC + N° 3 HLRc NSN su Linee AC/AV

(TO, BO, RM)

N° 17 Legacy BSC + N° 102 TRAU NSN su Linea Storica

(N° 1 TO, N° 1 MI, N° 1 VR, N° 1 VE, N° 1 TS, N° 1 GE,

N° 1 BO, N° 2 FI, N° 1 AN, N °1 RM, N° 1 NA, N° 2 BA,

N° 1 RC, N° 2 ME)

N° 6 Legacy BSC + N° 15 TRAU NSN su Linee AC/AV

(N° 2 TO, N° 3 BO, N°1 RM)

N° 1 BSC/TRAU KCC su Linea AC/AV RM-NA

(N° 1 RM)

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: la rete GSM-R oggi (1 / 2)

Non è implementata una logica di

ridondanza che garantisca la continuità

del servizio telefonico (voce, dati ETCS,

chiamate di emergenza) in caso di

indisponibilità di un MSC/VLR del sito.

Non è implementata una architettura di

ridondanza del Centro di Gestione (NOC)

che garantisca la continuità del servizio di

supervisione di rete in caso di

indisponibilità completa del sito.

Il numero (7) di MSC/VLR non è

giustificato dal bacino di utenze gestito

dalla rete.

Il numero (24) di BSC non è giustificato

dal bacino di utenze gestito dalla rete e

dalla capacità offerta dai nuovi prodotti.

La rete è stata progettata e realizzata

con logiche di ridondanza per i sistemi

HLR, IN e G-MSC.

Nel caso di indisponibilità di un nodo

MSC/VLR, il servizio di roaming pubblico

è comunque disponibile.

Apparati MSC/VLR affidabili e ben

equipaggiati

I collegamenti tra i NE della Core

Network hanno sempre una via

secondaria in caso di indisponibilità della

via primaria.

Punti di Debolezza Punti di Forza

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: la rete GSM-R oggi (2 / 2)

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: la proposta di evoluzione (1 / 6)

MGW/CDS NSN

Flexi BSC NSN PCS

PCS

NOC PCS

Centro di Gestione

Linea AC/AV PCS

Centro di Gestione

Linea Storica NOC

NT-HLR LS NSN

IN LS NSN

GPRS LS NSN

ROC

ROC

MSS NSN

BSC AV KCC

Le linee guida dell’evoluzione

Implementazione di architetture di disaster

recovery / ridondanza geografica.

Efficientamento dell’architettura di rete (right-

sizing / down-sizing).

Protezione degli investimenti con adozione di tecnologie “future proof” in grado di evolvere verso i futuri standard.

I numeri

N° 2 Centri di Gestione Linea Storica

(NOC RM, ROC MI)

N° 3 Centri di Gestione Linee AC/AV

(PCS TO, BO, RM)

N° 2 Nodi GPRS NSN sulla Linea Storica (MI, RM)

N° 3 NT-HLR(1) (MI, RM NOC, RM PCS)

N° 3 MSS NSN(1) (MI, RM NOC, RM PCS)

N° 4 MGW NSN(1) (MI, BO, RM NOC, NA)

N° 9 Flexy BSC/TRAU NSN

(N° 1 TO, N° 1 MI, N° 1 BO, N° 1 FI, N °1 RM, N° 1

NA, N° 1 BA, N° 1 RC, N° 1 ME)

N° 1 BSC/TRAU KCC su Linea AC/AV RM-NA

(N° 1 RM)

Necessità di integrare i sistemi di

gestione della Core Network NSS e

dell’Accesso Radio BSS in due

piattaforme distinte a livello superiore

(NMS di Linea Storica e SGRT di Linee

AC/AV). In ogni caso si sottolinea che le

“customizzazioni” effettuate su tali sistemi

rispecchiano le differenti esigenze di

manutenzione in efficienza.

In caso di indisponibilità di un nodo

MSC/VLR, la continuità del servizio

telefonico (voce, dati ETCS, chiamate di

emergenza) è garantita.

in caso di indisponibilità completa del

Centro di Gestione (NOC), la continuità

del servizio di supervisione di rete è

garantita dal Centro di Gestione

Ridondato (ROC).

La riduzione del numero di elementi

porta ad una semplificazione della

gestione di rete e ad una riduzione dei

costi di esercizio e manutenzione.

Nota: i PCS vengono mantenuti in quanto il personale di esercizio è

specializzato nella gestione della singola Linea AC/AV.

Punti di Debolezza Punti di Forza


NetAct

EM TNMS @C

NOC

NetAct

NMS

NetAct

Reporter

NetAct

EM TNMS @C

ROC

NetAct

NMS

NetAct

Reporter

OS

S

GGSN

MSS

MGW MGW

NT-HLR

SGSN GGSN

SMSC VMS

IN IN CDS

IP SIGTRAN Backbone

FLEXI BTS

FLEXI BSC + CM

IP

SS7oIP

TDM

IP Backbone

CDS

MGW

CDS

CDS MGW

BTS 24xx BTS 24xx

NT-HLR NT-HLR

SDH Backbone

SGSN

NE già in contratto

NE futuri

MSS

Spare MSS

Rete

FLEXI BSC + CM

N.B: la realizzazione dei loop di BTS

su SDH richiede l’uso di una unità

HW/SW esterna al Flexi BSC detta

Connection Master (CM)


SGSN RM MGW 1

Gb over IP Ater over IP

FLEXI BSC

IP Loop

FLEXI BTS

MGW 2 SGSN MI

TDM Loop

Legacy BTS

TDM Loop

TDM

Loop

FLEXI BTS

Collegando ciascun BSC ad una coppia di MSC e SGSN, implementando opportune

features SW sulla Rete di Accesso e di Core, è possibile implementare la “ridondanza di

MSC / SGSN” (l’indisponibilità di un MSC o di un SGSN non causa la perdita di copertura

radio GSM-R).


BSC A

MGW 1

MGW 2

Concept Disaster Recovery (DR) Linee AC/AV Multipoint A (DR MSC) + Interleaved Double Layer (DR BSC)

Layer B

Layer A


BSC B

Sulle linee AV/AC, in virtù della ridondanza di copertura, sarebbe possibile

implementare una configurazione a celle radio su due layer (disaster recovery di BSC)

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Completamento attività 2°

Biennio di Manutenzione (NT-

HLR, NetAct, ecc).

Verifiche in Test Plant Radio BSS

(Flexi BSC/TRAU/CM + FlexiBTS).

Swap Legacy BSC/TRAU con

apparati Flexi BSC/TRAU + CM.

Swap Legacy MSC con R4 NSS

(MGW + MSS + CDS).

Verifiche in Test Plant Core

Network (R4 NSS).

Implementazione Disastery

Recovery di rete.

Realizzazione ridondanza Centri

Supervisione di Rete (NOC/ROC).

Fase 2:

Upgrade

NSS

Fase 1: Upgrade BSC


SCENE

6 TARGET

1. Innalzamento degli standard

di disponibilità del servizio

offerto dalla Rete GSM-R.

2. Efficientamento della Rete

GSM-R.

3. Conservazione degli

standard di servizio sulla

Manutenzione della rete.

4. Riduzione dei costi di

gestione e manutenzione

della rete.

Conclusioni sulla strategia di medio periodo

1 Necessità di governare l’evoluzione tecnologica

2 Esigenza di implementare architetture di “disaster recovery”

3 Esigenza di ridurre la complessità di rete

4 Esigenza di ridurre i costi di gestione e manutenzione di rete

5 Necessità di focalizzare gli interventi per ambito di spesa

Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di medio periodo: conclusioni

Agenda

Introduzione




Il processo di rinnovamento tecnologico di rete GSM-R La strategia di lungo periodo

La strategia di lungo periodo è un processo iniziato in ambito UIC con l’istituzione del

gruppo di lavoro “Future Generation Systems – Telecom Strategy Group” avente come

obiettivo quello di studiare il futuro delle comunicazioni mobili ferroviarie su un

orizzonte temporale di dieci anni guardando oltre l’obsolescenza del GSM-R e

individuando le tecnologie sostitutive, le architetture, i requisiti ferroviari e le

applicazioni.

In fase di esplorazione


Dagli anni ‘70: comunicazioni radio

analogiche funzionali all’esercizio ferroviario -

ben funzionanti ma non interoperabili.

Durante gli anni ‘90: sotto la guida UIC, sulla

base del GSM, è stato specificato il GSM-R,

sistema moderno e interoperabile.

Fino ad oggi: il GSM-R è stato affinato nel

corso degli anni tramite edizioni periodiche

delle specifiche di riferimento (EIRENE, ecc.).

Brevi cenni storici

Il GSM-R ha dimostrato di essere un

sistema ottimale e affidabile sia per

le comunicazioni voce (REC, VGCS,

ecc), sia per il trasferimento dati

(ETCS).

Il GSM-R è un sistema multivendor.

Il GSM-R vanta una grande base

installata in Europa e nel mondo.

Una storia di successo


I motivi dell’esplorazione Il GSM, sistema specificato negli anni

’80, …

… ha ormai raggiunto la piena maturità e,

a causa dell’utilizzo non efficiente dello

spettro, ...

… non è più in grado di soddisfare la

crescente domanda di dati in mobilità

degli utenti di oggi.

Il GSM sarà gradualmente ma

inevitabilmente eliminato ...

… ed il GSM-R seguirà ... Dopo.

Per essere preparati per il futuro, è dunque

opportuno investire anticipatamente per

valutare seriamente le diverse alternative

per un sistema “Next Generation“.

Muovendosi alla velocità del GSM-R ci

vorranno circa 10 anni da oggi per gli

studi, le specifiche, la prototipazione ed

il testing.


2G: GSM, GPRS, EDGE

3G: UMTS, HSPA

LTE

Op

era

tori

Pu

bb

lic

i

GSM-R: basato su tecnologia GSM matura e affidabile

Processo Specificazione

UIC, ERA, GSM-R IG, UNISIG, 3GPP

Sviluppo Pilota, IOT

Standardizzazione e Verifica

NG-R ETCSoverGPRS

Op

era

tori

Fe

rro

via

ri


Scopi della specificazione della

funzionalità ETCS over GPRS sono:

Incrementare la capacità in termini di

treni gestibili dell’applicazione ETCS

L2/L3 in particolare nei nodi tramite un

utilizzo più efficiente delle risorse radio;

Rendere l’applicazione ETCS L2/L3

“bearer independent”, ovvero fruibile sia

a “commutazione di circuito”, sia a

“commutazione di pacchetto”. Lo stato dei lavori:

2010: test in laboratorio ed in campo; prove di carico con 4 utenti ETCS

(uplink, downlink) multiplati sul medesimo canale GPRS;

2011-2015: continuazione del progetto EoG in co-finanziamento con la

Comunità Europea al fine di pervenire ad una completa specificazione

(Euroradio, Quality of Service, ”Bearer Tests”, “Bearer Test Tool”, ecc.).

Nota: particolare attenzione è stata riservata al miglioramento delle procedure di

“Cell Reselection” ed alle prestazioni di “Packet Flow Control (PFC)” in

grado di garantire “differenti priorità” alle diverse applicazioni GPRS.


Le funzionalità GSM-R specificate nelle EIRENE (Functional Addressing,

LDA, REC, VGCS,ETCS Data, ecc.) dovranno essere supportate dal nuovo

sistema NG-R poiché:

la migrazione richiederà diversi anni durante i quali entrambi i sistemi

dovranno essere simultaneamente in esercizio.

un treno in transito da un’area GSM-R ad un’area NG-R non dovrà percepire

alcuna differenza di prestazioni e funzionalità.

Alcune delle questioni da affrontare

Il sistema NG-R dovrà necessariamente avere una architettura di “rete

cellulare” eventualmente supportata da servizi via satellite in caso di bisogni

specifici.


Il sistema NG-R dovrà probabilmente continuare ad essere sotto la proprietà ed

il controllo degli Operatori Ferroviari poiché:

le reti pubbliche non saranno presumibilmente in grado di garantire la

disponibilità H24/G365 richieste dall’esercizio ferroviario.

le reti pubbliche sono soggette a continui cambiamenti (contenuto,

funzionalità, design radio, miglioramenti di capacità, ...) che male si

armonizzano con le esigenze di stabilità di rete necessarie all’operatività

ferroviaria ed agli ulteriori requisiti imposti dalle Agenzie Ferroviarie Europee

e Nazionali.

Il sistema NG-R dovrà possibilmente riutilizzare le attuali frequenze ER-GSM

(4+3 MHz) al fine di condividere lo spettro durante la fase di migrazione. In ogni

caso, qualunque sia l'assegnazione delle frequenze, dovrà essere affrontato, sia a

livello europeo, sia a livello nazionale il problema regolamentare al fine di

ottenere le necessarie garanzie sulla concessione dello spettro.

Pubblico Pubblico

Ferrovie Ferrovie


Il sistema NG-R dovrà essere studiato al fine di proteggere gli investimenti fino

ad oggi affrontati nella realizzazione della rete GSM-R:

riutilizzo delle infrastrutture civili di terra (siti radio, torri, locali di “core

network”, “centri di gestione operativa”, ecc.);

riutilizzo delle infrastrutture tecnologiche di terra (reti trasmissive, dispatcher

fissi ecc.);

riutilizzo dei sistemi di bordo (cab radio) mediante upgrade che vadano a

prevedere moduli radio addizionali di tipo NG-R preservando la “MMI di

bordo”.

Il sistema NG-R dovrà essere studiato al fine di proteggere l’esperienza

maturata dal personale limitando i “costi di switching” in termini di risorse umane

(riqualificazione, training, ecc.).

Il lavoro continua …

Grazie per l’attenzione

Ing. Marco Michele Bertè RFI Direzione Tecnica

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

Date post:	15-Feb-2019
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Telecomunicazioni Ferroviarie - CIRT al sistema ES attraverso l’utilizzo di un’interfaccia...

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