Smart city e inclusione

● RETI DI ACCESSO E TRASPORTO

○ RETE DI ACCESSO → collegano l’utente al nodo di accesso del gestore di servizi di

telecomunicazione

■ residenziale, mobile, istituzionale

■ principali tecnologie xDSL, PON, MOBILI altre Wi-MAX, SATELLITARI

○ RETE DI TRASPORTO → appartiene a 1 o più gestori e consente il transito di dati da un nodo

all’altro (router)

■ Possono essere di proprietà degli ISP o affittate per offrire solo il servizio di trasporto

■ metropolitano, nazionale, sovranazionale

○ TECNOLOGIE 5G

■ RETE DI ACCESSO

● velocità più alte, antenne intelligenti che servono più utenti

contemporaneamente, spettro 20-80 GHz (millimeter wave)

■ RETE CORE (di trasporto)

● SDN → software defined networking (funzioni precedentemente hardware ora

software)

● NFV → network function virtualization (divide task in sotto-task legate

logicamente NFV-chain)

■ USO

● eMBB = enhanced mobile

broadband

● mMTC = massive machine type

communication

● URLLC = ultra-reliable

low-latency communication

● MODELLO A STRATI NELLE RETI

○ APPLICAZIONE = supporto ad applicazioni di rete (IMAP, SMTP, HTTP)

○ TRASPORTO = trasferimento dati tra applicazioni (TCP, UDP)

○ RETE = instradamento pacchetti sulla rete (IP, ROUTING)

○ COLLEGAMENTO = scambio dati tra dispositivi geograficamente vicini (ETHERNET, WiFi)

○ FISICO = trasmissione dati (CAVO, ETERE)

MOBILITA’

● LOCALIZZAZIONE = conoscenza della posizione e direzione di movimento rispetto ad un sistema di

riferimento

○ Sulla terra il sistema di riferimento è 3D composto da latitudine (0° all’equatore e 90° ai poli),

longitudine (0° a Greenwich), elevazione

○ mediante satelliti: si basa sulla distanza misurata tra il satellite e un punto della Terra, con la

differenza di velocità tra trasmissione e ricezione del segnale. Composto da trasmettitori

(satelliti in orbita che effettuano la misura), ricevitore (dispositivo utente)

○ GPS

■ segmento spazio

● satelliti in orbita che trasmettono posizione, tempo e

salute

● viene effettuata la misura da diversi satelliti →

TRILATERAZIONE in cui il quarto satellite viene aggiunto

per evitare l'errore dovuta alla bassa precisione del

ricevitore

■ segmento controllo

● l’MCS monitora e traccia le traiettorie dei satelliti in modo da poter aggiornare le

informazioni, correggere le orbite, configurare l’hardware e controllare gli

orologi sui satelliti

■ segmento utente

● ricevitori gps militari, civili, commerciali, scientifici

○ composti da antenna sintonizzata sulle frequenze trasmesse dai satelliti,

ricevitori-processori, orologio altamente stabile ma non precisissimo

● MOBILITA’ CONDIVISA

○ punta a risolvere problemi di mobilità urbana attraverso

■ sistemi di trasporto pubblici efficaci, equi, sicuri, protetti e integrati

■ innovazione del veicolo

■ promozione misure per il rispetto di standard di qualità dell’aria e della vita

■ collaborazione con enti privati

■ costruzione e riqualificazione di infrastrutture sostenibili

○ necessita di

■ sistema di localizzazione per trovare i mezzi (privato) e tracciare i movimenti (gestore)

■ rete mobile per comunicare la localizzazione, sblocco mezzo e fine corsa

■ sistema dati per sicurezza e privacy

○ MaaS = mobility as a service

■ nuovo modello che crea ecosistema di trasporto cooperativo e sostenibile che

integra in un'unica applicazione diverse modalità di trasporto e la possibilità di

acquistare biglietti

○ diversi tipi di mobilità condivisa

■ stazionaria →noleggio inizia e finisce in luoghi fissi (To-bike, Leasys)

■ dockless / free-floating → mezzi possono essere lasciati ovunque (Enjoy, Dott, Tier)

■ P2P → noleggio da privati a privati (Drivy, GetAround)

■ corse a noleggio → hanno quasi sostituito il classico taxi(Uber, Lyft)

■ ride sharing → auto condivise tra privati (BlaBlaCar)

● MOBILITA’ CONNESSA

○ ITS = intelligent transportation system

■ utilizzano tecnologia, comunicazione ed elaborazione dati per migliorare sicurezza,

mobilità, produttività del trasporto stesso e dell’infrastruttura

■ la raccolta dati serve fornire informazione agli utenti (traffico in tempo reale) e

consigliare/controllare utenti, conducenti, flotte (informazioni di viaggio, segnali)

■ necessita di

● applicazioni per veicoli e utenti che consenta localizzazione e

identificazione per lo scambio di informazioni

● infrastrutture stradali intelligenti che possano interagire con utenti/veicoli

● reti di comunicazione (wireless) per il trasferimento di informazioni

veicolo-veicolo e veicolo-infrastruttura

■ composta da

● OBU = unità d bordo sui veicoli (per comunicazione)

● RSU = road side unit fissi sulla strada (comunica con altri RSU e OBU)

● comunicazione V2X e CCAM

■ PENETRATION RATE → quanto la società sia attrezzata a ricevere comunicazioni e

informazioni in questo modo (al momento pochi veicoli possono utilizzare questa

tecnologia)

● MOBILITA’ AUTONOMA

○ definizioni

■ ADS = automated driving system

● hardware + software svolgono

interamente le funzioni operative

■ DDT = dynamic driving tasks

● funzioni operative necessarie per far

funzionare veicolo su strada

■ ODD = operational design domain

● condizioni operative (meteo, tipo di

strada, traffico) per cui il sistema è stato

progettato per funzionare

○ vantaggi → maggiore sicurezza, aumento efficienza, creazione nuovi servizi, maggiore comfort

e nuovi modelli di business

○ obiettivi → requisiti di sicurezza validi, infrastrutture e norme tecniche, privacy e trattamento

dei dati, determinazione responsabilità penale/civile in

caso di incidenti, questioni etiche

● UTENTI VULNERABILI (VRU)

○ Secondo SAE sono qualsiasi utente umano della strada

che non occupa un veicolo perché

■ + alto rischio di essere ferito

■ parametri cinematici diversi dal veicolo (movimenti

meno prevedibili

■ norme differenziate da quelle della strada

○ il problema per l’uomo è che i VRU difficilmente si

distinguono dall’ambiente (ad esempio dietro a ostacoli

e il movimento non si prevede facilmente

■ sistemi V2X permettono di rilevare VRU in posti “nascosti” e hanno latenza molto bassa

quindi tempi di reazione minori

○ possibili soluzioni

■ infrastruttura intelligente

● VRU rilevati da infrastruttura (telecamere con riconoscimento, scanner

WiFi/Bluetooth, invio posizione da smartphone) che invia dati a RSU tramite V2X

● PRO → VRU quasi non equipaggiati

● CONTRO→ alti costi di manutenzione e installazione + no privacy

■ percezione cooperativa

● sono veicoli a condividere informazioni su oggetti e VRU, ogni veicolo manda

CPM (cooperative perception message) su cosa ha rilevato

● PRO→ non serve equipaggiare VRU o veicoli vecchi + bassa latenza

● CONTRO → affidabile solo se molti veicoli rilevano

■ VRU AWARENESS SERVICE

● VRU segnalano presenza e traiettoria attraverso V2X con messaggi VAM (VRU

awareness messages) mandati da dispositivi incorporati in e-bike/e-scooter/zaini

● PRO → bassa latenza + affidabilità

● CONTRO → adozione tecnologia

■ ELABORAZIONE IN CLOUD/EDGE

● VRU percepite con infrastrutture intelligenti, CPM, VAM che inviano dati a

cloud/edge, questo riceve anche dati da veicoli

● dati vengono elaborati nel cloud per produrre avvisi di collisione

● PRO → migliore privacy con elaborazione dati nel cloud/edge

● CONTRO → necessità di interfaccia del cellulare connesso con V2X

IoT (internet delle cose)

● IoT → sistema di dispositivi informatici correlati, macchine ( meccaniche o digitali), oggetti, animali,

persone dotati di identificatori univoci (UID = indirizzo IP)) con la possibilità di trasferire dati sulla rete

in modo autonomo connettendosi ad un gateway IoT o a dispositivi edge (M2M = comunicazione

machine to machine)

○ Non è definito un’architettura o standard per la comunicazione di dati nell’IoT ma i dati vengono

generalmente elaborati nel cloud o nell’edge.

■ CLOUD → agli utenti sono forniti servizi (server, immagazzinamento dati, database,

rete, software, analisi) di solito a pagamento senza dover possedere l’infrastruttura

■ FOG → l’elaborazione dati viene eseguita nell’edge della fonte dei dati (vicino). è utile

per elaborazioni che richiedono bassa latenza o pre-elaborare/filtrare dati che devono

andare nel cloud

○ diversi modelli di interazione

■ request - reply → diretta tra client e server

● è protocollo sincrono in cui client richiede dati al server che elabora richiesta e

risponde. client e server devono essere attivi durante l’interazione

● principali sono REST HTTP, CoAP, XMPP

■ publish - subscribe → intermediata da broker

● il broker è l’intermediario tra molti fornitori di dati (publisher) e molti utenti di dati

(subscriber).

● è protocollo asincrono in cui publisher e subscriber non devono necessariamente

essere attivi perché avvenga la comunicazione di dati perché non comunicano

mai direttamente

● principali sono MQTT, AMQP, DDS

○ a livello di applicazione i protocolli più utilizzati sono MQTT (message queuing telemetry

transport), AMQP (advanced message queuing protocol), XMPP (extensible messaging and

presence protocol), DDS (data distribution service), HTTP (hypertext transfer protocol), CoAP

(constrained application protocol) che garantiscono interoperabilità, compatibilità con

piattaforme cloud o fog e buone prestazioni

● ECOSISTEMA IoT → insieme di dispositivi “intelligenti” che possono accedere al web utilizzando

processori embedded, sensori, e hardware di comunicazione

● DISPOSITIVI IoT

○ Microcontrollore

■ è un piccolo computer incorporato in ogni chip di un circuito

■ include CPU (1 o +), memoria, periferiche di input e output, eventualmente schede

di rete (wired o wireless)

○ Sensore

■ misura una grandezza fisica e la converte in segnali analogici o digitali

■ caratterizzati da sensibilità, linearità, precisione, frequenza di campionamento,

errore di quantizzazione (solo se digitali)

○ Attuatore

■ riceve un segnale e produce un movimento o un’azione

○ Tecnologia di comunicazione

■ Possono essere locali (WiFi, ZigBee, Bluetooth, RFID, NFC), ad ampia copertura

(LoRa) o cellulari (GSM, Lte, 5G)

● TECNOLOGIE DI COMUNICAZIONE

○ WiFi

■ Si basa su standard IEEE 802.11 (famiglia di standard