Sedi e Laboratori

Il progetto SICURA prevede per lo svolgimento delle attività una sede di rappresentanza, una sede operativa ed una serie di laboratori collegati alle due sedi, messi a disposizione dai partner di progetto.

La sede di rappresentanza

Sarà la sede ubicata in Centro storico, simbolo di SICURA, a voler confermare ancora una volta il forte legame tra memoria storica e innovazione tecnologica che sta guidando la rinascita della città dell’Aquila dopo il sisma 2009.

Lo spazio sarà collocato all’interno di un immobile di proprietà del Comune appena ristrutturato in pieno Centro storico (circa 300 m da Piazza Duomo, luogo di riferimento della parte più antica della città), in luogo facilmente raggiungibile con tutte le tipologie di mezzi (ivi inclusa la navetta elettrica che percorre Corso Federico II); la sede comprende spazi per riunioni/presentazioni ed uffici.

L’immobile individuato per la realizzazione della sede di rappresentanza è collocato in un complesso che già ospita numerose attività di ristorazione e uffici di studi professionali.

La sede operativa

Lo spazio riguardante le attività di valorizzazione dei risultati della ricerca e il pieno sfruttamento delle tecnologie emergenti per lo sviluppo di nuova imprenditorialità a L’Aquila è stato individuato nel Tecnopolo D’Abruzzo (a 500 m dall’uscita Ovest dell’autostrada L’Aquila-Roma, a circa 1 km dalla stazione FS e a pochi metri dalle fermate autobus), un sito nel quale sono presenti tutti gli attori necessari ad alimentare questo processo e che dispone di adeguati servizi di supporto.

Il Tecnopolo d’Abruzzo è un luogo dove imprenditori, innovatori e manager condividono e sviluppano le proprie idee in un ambiente dove la collaborazione fra multinazionali e start-up è funzionale allo sviluppo. Il complesso abbraccia un’area di 175mila mq con oltre 45mila mq di strutture per uso tecnologico, industriale e ufficio. Sono posti a servizio due ampi parcheggi, per oltre 1000 autovetture.

Una porzione di circa 200 mq dello stabile è stata dedicata alle attività del Progetto SICURA.

I laboratori collegati alla CTE

Laboratori dell’UNIVAQ

L’Università dell’Aquila ospita la locale unità di ricerca del CNIT – Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni, che gestisce il Laboratorio Nazionale di Fibre Ottiche Avanzate per Fotonica (FIBERS). FIBERS offre un testbed a supporto della sperimentazione nel campo delle comunicazioni ottiche in fibra ed è fondato sulla infrastruttura, unica nel suo genere, sviluppata a L’Aquila nell’ambito del progetto INCIPICT (​http://incipict.univaq.it/​). Tale infrastruttura comprende due reti ottiche con architettura ad anello.  L’infrastruttura del FIBERS Lab è la prima ed unica istallazione al mondo di fibre per Space-Division Multiplexing, uno dei principali approcci per scalare la capacità dei sistemi fotonici esistenti. L’infrastruttura aquilana nasce come un test-bed capace di supportare la sperimentazione di un ampio spettro di tecnologie e schemi per trasmissioni ottiche in fibra, tra cui anche le trasmissioni sicure basate su crittografia classica e quantistica, un tema di ricerca che sta attraendo crescente interesse in Europa e nel mondo. L’infrastruttura sperimentale include anche un laboratorio di fotonica all’avanguardia situato all’interno del palazzo rettorale nel centro storico della città dell’Aquila.

MEC Lab

Lo studio dei nuovi paradigmi di rete come SDN, NFV, slicing e MEC e la loro integrazione con il 5G pone l’accento sulla necessità di infrastrutture sperimentali. Il MEC LAB di UNIVAQ mira a fornire un ambiente di rete completo e personalizzabile, composto da livelli hardware e software.

Il laboratorio si compone di 3 nodi distribuiti nella città presso il polo di Coppito, Palazzo Camponeschi e presso il Tecnopolo D’Abruzzo. Nel polo di Coppito più di 15 server fisici sono disponibili e interconnessi utilizzando tecnologie ottiche e wireless per fornire connettività eterogenea attraverso tra nodi fino a 10 Gbps per segmento di rete. Il laboratorio ospita una rete di accesso radio 5G completo e una rete core per implementare lo slicing della rete con garanzie di prestazioni su un’infrastruttura fisica comune e realizzare inoltre esperimenti di edge computing incentrati sull’utente mobile.

Inoltre, altri due data center sono stati distribuiti nel Tecnopolo D’Abruzzo e presso il laboratorio di fotonica di Palazzo Camponeschi per testare le fibre Multi Core e Multi Mode di nuova generazione (disponibili tramite il testbed ottico del progetto INCIPICT) che rappresentano una tecnologia promettente per la connettività inter ed intra datacenter ad alta velocità. La disponibilità di infrastrutture di computazione distribuite nella città consente anche la sperimentazione dell’orchestrazione di servizi virtuali nelle reti metropolitane.

Parte dei server disponibili nel laboratorio sono dedicati all’emulazione di una rete di accesso radio e Core 5G mentre i restanti compongono una instrustrutta di computazione MEC-enabled. Le nostre macchine eseguono una distribuzione open source basata su linux, chiamata Proxmox VE, una piattaforma di gestione della virtualizzazione server in grado di distribuire macchine virtuali (VM) e containers esponendo sia un’API REST che un’interfaccia Web. Questo primo livello di astrazione nella nostra architettura ci permette di personalizzare il numero di macchine virtuali fornite, i segmenti di rete e connessioni tra di loro. Esso ci offre inoltre una astrazione che consente la gestione remota della nostra infrastruttura.

Per la gestione efficiente delle risorse di un data center è necessaria l’adozione di un VIM. In un’architettura di MANagement and Orchestration (MANO), il VIM è un blocco funzionale responsabile del controllo, della gestione e del monitoraggio di ogni singolo nodo/datacenter compreso nella Network Function Virtualization Infrastructure (NFVI), dell’archiviazione e dell’hardware di rete mediante risorse virtualizzate.

Per la realizzazione della nostra infratruttura è stato adottato OpenStack come VIM. Il livello di gestione e orchestrazione che interagisce con i VIM sottostanti si è scelto di utilizzare Open Source MANO (OSM). OSM è stato configurato per gestire e orchestrare micro-datacenters OpenStack. È possibile gestire molti data center diversi, aggiungerli a OSM e spostare le funzionalità tra macchine diverse e tra data center situati in diverse posizioni fisiche (ad esempio: su RAN, su MAN, sul cloud in un’altra città, ecc.) e questo è l’obiettivo finale delle architetture MEC abilitate.

L’anello ottico realizzato a L’Aquila nell’ambito del progetto INCIPICT (incipict.univaq.it) fornisce connettività attraverso diversi data center situati in siti strategici (Fig. 1). Il MEC LAB sarà in grado di gestire il posizionamento delle funzionalità del servizio, spostando risorse e carichi di lavoro in accordo con le richieste degli utenti.

In figura sono illustrati alcuni esempi di flussi di dati di controllo e processo di allocazione delle risorse. Gli elementi Operation Support System (OSS) e Business Support System (BSS) hanno il compito di prendere decisioni in base alla logica di business e alle funzionalità operative e chiedono al livello MANO di applicare le modifiche. Il livello MANO conosce le funzioni di rete virtuale (VNF) e può richiedere al livello VIM di allocare le risorse per distribuire il nuovo VNF o rimuoverle.

Aree di ricerca sfidanti abilitate dall’infrastruttura descritta includono:

• MEC incentrato sule capacità computazionali: i parametri hardware come la memoria, l’utilizzo della CPU, ecc. possono essere esposti dal VIM allo strato MANO per distribuire le attività di elaborazione su diversi nodi MEC
• MEC incentrato sul servizio/utente: i parametri del servizio e i dati recuperati da diverse funzioni virtuali possono aiutare nella decisione di distribuire adeguatamente i contenuti su nodi fisici o potrebbero consentire previsioni dei dati sul comportamento futuro dell’utente finale cercando di anticipare le azioni dell’utente
• MEC incentrato sulla rete: l’acquisizione e aggregazione di dati dalla rete di accesso, mobile o ottica, potrebbe consentire di prendere decisioni in base alla condizione di rete ed evitare la congestione della rete

Laboratorio ZIRC

La caratteristica più importante dello ZIRC è sicuramente un’architettura 5G e2e completa, a partire dalle antenne radio esterne allo ZIRC fino ad arrivare ad una propria core-network 5G all’interno, comprese tutte le soluzioni di trasporto, per monitorare e testare le prestazioni della rete ed eseguire esperimenti su casi reali di servizi e applicazioni di interesse per il mercato. Questo ambiente fa del centro un luogo esclusivo per la realizzazione di importanti attività di sperimentazione con il prezioso contributo di tecnici ed esperti ZTE.

Per quanto riguarda l’accesso radio, la copertura dello ZIRC è stata implementata con un sito esterno a un settore con due antenne 5G e una radio LTE 1800 MHz. La prima antenna 5G funziona alla banda di frequenza dedicata di 3,5-3,7 GHz e la seconda a 26 GHz per la tecnologia mmWave e FWA. Le radio sono collegate alla BBU (BaseBand Unit) installata nella sala server dello ZIRC. All’interno si ha la possibilità di controllare lo stato del sito e della rete, gestire la configurazione dei parametri e monitorare i KPI tramite un sistema di gestione unificato (UME).

Per l’accesso radio, ZTE fornisce diversi dispositivi come smartphone e CPE (Customer Premise Equipment), apparecchiature prototipali utilizzate in laboratorio per test e per architetture sia SA che NSA.

Ultimo aspetto, ma non meno importante, è la core-network. ZTE implementa una nuova Common Core 5G, costruita su 8 server R5300 G4, implementando funzionalità 5G e 4G per abilitare l’architettura SA e NSA, lo slicing della rete e MEC.

Naturalmente, uno dei punti chiave nell’era del 5G è il MEC. Multi-Access Edge Computing è una nuova tecnologia che consente funzionalità di cloud computing e un ambiente di servizi IT ai margini della rete mobile. L’idea di base è eseguire applicazioni ed eseguire attività di elaborazione correlate più vicino agli utenti finali, in modo che la congestione della rete sia ridotta e le prestazioni delle applicazioni migliori. Consente di supportare un numero enorme di utenti e di abilitare un’ampia varietà di nuovi scenari, come servizi di realtà virtuale/aumentata, comunicazioni veicolari, chirurgia remota, comunicazioni con latenza molto bassa.