IT Pro

Come evitare il calo di efficienza di una rete mobile

Supportare servizi ed applicazioni di nuova generazione nelle reti mobili richiede una accurata sincronizzazione dei clock di tutte le stazioni base.

Sia che la sincronizzazione avvenga tramite un Master centrale (ad esempio con lo standard IEEE 1588 riferito come Precision Time Protocol o PTP, un protocollo utilizzato per sincronizzare i clock in reti) o originata a livello locale dalla stessa stazione base, come primo riferimento viene utilizzato il GNSS, ovverossia il sistema satellitare globale di navigazione, in  inglese Global Navigation Satellite System, da cui deriva l'acronimo.

CIE RAD   generico rete mobile

Il motivo sta nel fatto che il GNSS distribuisce lo stesso riferimento temporale in ogni punto della superficie terrestre e di fatto agisce come "Primary Reference Time Clock", e cioè come clock principale a cui riferirsi per la sincronizzazione di dispositivi. In condizioni ottimali permette di sincronizzarsi con una accuratezza di un delta di 50 nano secondi.

Pur accurato e presente ovunque sulla terra, si tratta pur sempre di un segnale elettrico a bassa potenza e quindi soggetto a interferenze. Tecnicamente si parla di jamming, che può derivare da un evento naturale come nel caso di un temporale con forti e prolungate scariche elettriche, oppure essere dovuto ad altre trasmissioni radio o anche a disturbi voluti.

E' quest'ultimo il rischio reale per i dispositivi di rete, perché per disturbare e rendere inintelligibile il segnale ai fini della sincronizzazione, mette in guardia RAD, bastano apparecchi che possono essere acquistati per pochi euro, e con questi mettere in crisi l'operatività di una stazione base di una rete mobile.

La cosa si aggrava in ambiti urbani dove vi è un'alta concentrazione di veicoli. Alcuni automobilisti potrebbero aver installato a bordo sistemi di disturbo radio per impedire ai sistemi di registrazione del percorso o della velocità di funzionare, ma con l'effetto collaterale di disturbare anche le stazioni base.                                               

Evitare il jamming? Un affare complicato

Due sono le modalità per limitare i danni. Il primo consiste nell'adottare tecniche di ricezione del segnale che mitighino l'impatto del jamming. Il secondo è più complicato perché richiede di intervenire sul progetto della rete. In pratica, una stazione base soggetta a jamming necessita di disporre di una frequenza di riferimento precisa sino a che il jamming passa e si riceve di nuovo il segnale GNSS.

La cosa non è facile. Se un orologio da polso sgarra di qualche secondo ogni due mesi per una imperfezione del suo oscillatore al quarzo nessuno si lamenta. Anzi, lo si considera estremamente preciso.

In una rete mobile l'accuratezza deve pero essere di sei ordini di grandezza superiore, milioni di volte. Serve quindi un riferimento estremamente preciso e disponibile in ogni stazione base, possibilmente a costi contenuti.

Ma dove andare a pescare questo segnale di sincronismo e renderlo disponibile a tutte le stazioni base di una rete mobile? Un candidato naturale, osserva RAD, è la Synchronous Ethernet (SE), ovverossia l'insieme di standard ITU-T per distribuire le frequenze sul livello fisico di Ethernet.

Il problema è che mentre lo standard è supportato a livello di core di una rete solo una parte delle reti mobili esistenti supporta SE sino a livello di stazione base.

Una soluzione a questo problema è stato dato tramite il Distributed Grandmaster (GM). L'approccio si basa su un piccolo Precision Time Protocol Grandmaster situato localmente a quello che viene riferito come un cloud di stazioni base. Il fatto che il GM sia posizionato a non più di due o tre hop dalle applicazioni finali permette di assicurare un elevato livello di accuratezza del sincronismo.

Da RAD una soluzione  che combina tecniche hardware e software

Per migliorare la sincronizzazione e ridurre il jamming RAD, rappresentata in Italia da CIE Telematica (www.cietelematica.it)  , suo partner storico e con una  consolidata esperienza nella realizzazione di reti di accesso fisse e mobili, ha reso disponibile e brevettata la soluzione MiCLK, una soluzione PTP GM che comprende tutte le tecniche illustrate per garantire il sincronismo del clock.

CIE RAD   Sincronizzazioen delle base station  in una rete mobile
Sincronizzazione delle base station in una rete mobile con MiCLK

Il dispositivo equipaggia svariate tecniche di mitigazione del jamming, compreso il filtraggio del rumore fuori banda e tecniche di filtraggio digitale adattativo. Per quest'ultime, il tutto si basa su software che rimuove le interferenze in modo da massimizzare il rapporto segnale/rumore qualsiasi scenario si dovesse verificare.

Per fornire la potenza di calcolo necessario, incluso nell'apparato c'è un processore ARM dedicato. L'effetto combinato del software e della potenza di calcolo, evidenzia RAD, permette di ridurre la potenza del segnale di jamming di sino a 30 dB se confrontato con dispostivi GNSS convenzionali disponibili off-the-shelf.

Non ultimo, evidenzia RAD, MiCLK equipaggia anche svariati schemi di backup per garantire il clock, incluso la ricezione della frequenza di riferimento sia tramite Sync-Ethernet che PTP (noto anche come Assisted Partial Timing Support o APTS).