Public Safety di TIM: oggi e domani

Oggi TIM è al fianco delle principali Questure italiane con il servizio LTE Public Safety, come unico partner tecnologico per la sicurezza durante eventi a rischio per l’ordine pubblico, come visite di capi di stato, cortei, eventi sportivi, concerti. Al momento la rete LTE garantisce già ottime prestazioni in fattori critici come la capacità di banda e il contenimento della latenza, ma queste saranno ulteriormente migliorate con le reti 5G a chiaro beneficio di tutti i Clienti.

 

Public Safety

Il mondo del Public Safety include molteplici ambiti e scenari.  In primo luogo si riferisce alle Forze dell’Ordine e quindi a tutte le attività svolte per assicurare la sicurezza attraverso il rispetto delle leggi, ma in un’accezione più ampia include anche la sicurezza delle persone sia nella vita quotidiana, tramite le Agenzie Regionali di Protezione Ambientale che seguono il monitoraggio dell’inquinamento e delle condizioni di vita, sia in caso di incidenti o disastri naturali, dove la Protezione Civile assicura la prevenzione e la risposta a questo tipo di eventi.
Un Operatore di TLC come TIM può fornire un supporto fondamentale alla trasmissione in tempo reale dei dati e delle immagini,  alla loro storicizzazione e alla loro visione nelle centrali operative, che forma il cuore dei sistemi delle organizzazioni che si occupano di Public Safety. In più ultimamente stanno sorgendo nuove tecnologie sia in contesto di Smart City sia in ambito Robotica di Servizio, come ad esempio, Internet of Things e i droni, che consentono di prefigurare nuovi ruoli per le TLC e nuove applicazioni di interesse generale.

 

Il mondo della Public Safety per le Forze dell’Ordine: dal 4G al 5G

I servizi video impiegati per la sicurezza e la protezione pubblica possono trarre grande beneficio dalle infrastrutture LTE e poi dal 5G sia per prestazioni che per funzionalità.
Già il 4G ha contribuito all’evoluzione della Public Safety, dove risulta massima la richiesta di affidabilità e disponibilità della rete. Il vantaggio principale è la possibilità di passare da una rete proprietaria ad una rete standard che, anche in mobilità, offre una banda sufficientemente larga e con latenze contenute, in grado ad esempio di trasmettere video live da un’auto pattuglia verso la centrale, o di abilitare il monitoraggio del traffico in tempo reale per migliorare il servizio di trasporto pubblico.
Se queste sono le premesse del 4G, il 5G sarà ancora più vicino alle necessità della Public Safety, fornendo funzionalità che ne potrebbero permettere un impiego via via sempre più importante in ogni attività. Come riportato ultimamente in uno studio del NIST (National Institute of Standards and Technology), svariati sono gli use case in cui il 5G si applica alla Public Safety. Andremo quindi dalla Direct Mode Capability (PTT communications, Group communications) alla Relayed communications (UE-UE relay), dalla Resilient Communication (multi-eNB communication resilience) alla Emergency Vehicular Communication fino alla creazione di network area ad hoc per i luoghi di incidenti (in-building coverage, deployable small cell). Tutte queste funzionalità dipendono dalla disponibilità di una rete adatta alle situazioni “mission-critical”, che fornisca un canale sicuro e affidabile, ma anche di un ampio numero di device e sensori interoperanti, come assicurano gli standard.
Le reti 5G saranno quindi in grado di supportare una varietà di casi di utilizzo molto differenti, con diversi requisiti per la latenza, il throughput e la disponibilità. Una importante funzionalità che verrà inserita proprio con il 5G e che risulterà molto utile soprattutto per la Public Safety sarà lo “slicing” della rete. Poter creare reti ad hoc “affettando la rete fisica” consentirà infatti la progettazione, la distribuzione, la personalizzazione e l'ottimizzazione di diverse reti virtuali in esecuzione su un'infrastruttura di rete comune, assegnando ad ognuna di esse livelli di qualità di servizio necessari per soddisfare quel particolare scenario.

 

Il Servizio TIM

LTE Public Safety è il servizio di TIM per la videosorveglianza in mobilità in grado di  raccogliere in tempo reale i flussi video provenienti da diverse  sorgenti dislocate a terra (smartphone, encoder, videocamere), mare (encoder su elicotteri) ed aria (encoder e smartphone su imbarcazioni ed encoder su droni): con il proprio servizio su rete mobile LTE, TIM è al fianco delle principali Questure Italiane come unico partner tecnologico per i servizi di Pubblica Sicurezza.
Le principali funzionalità sono: la trasmissione real time di stream video (mpg4) ad alta qualità (bit rate da 1,5 ad oltre 4Mbps), la gestione su console web dei video di diverse Questure, la localizzazione GPS contestuale alle riprese video e le funzionalità di messaggistica e PushToTalk (PTT). L’architettura garantisce la sicurezza sia negli accessi sia nella contribuzione e fruizione degli stream video. Tutti i contributi video sono registrati presso la Questura di appartenenza, per utilizzi e indagini successivi.

 

Architettura funzionale di LTE PS

Gli agenti  della Polizia di Stato sul territorio possono inviare, tramite APP dedicata su smartphone Android di ultima generazione o tramite videocamere con encoder specializzatifino a 12 riprese video (per ogni Questura)  verso la centrale operativa, sfruttando la tratta in uplink con capacità fino a 50 Mbit/s, e le tecnologie della piattaforma video e gestione.
Gli agenti inoltre posso beneficiare dei meccanismi di Push to Talk per la  comunicazione diretta tra gli agenti in modalità Walkie Talkie, chat privata e di condivisione immagini per la centrale operativa e i poliziotti in campo.

 

Public Safety e i principali eventi

I video vengono raccolti in tempo reale, visualizzati sulla console WEB di LTE PS, localizzati su mappa geografica  e integrati con la soluzione ICT per i flussi  provenienti da telecamere fisse).
Alcuni degli scenari d’uso abilitati sono:

  • supporto ai servizi operativi per manifestazioni ed eventi a rischio (visite di capi di stato, cortei, partite di calcio, concerti, …);
  • strumento per gestire situazioni critiche in tempo reale da centrale operativa e sul campo;
  • raccolta preventiva di materiale video a fini di indagine (identificazione persone, oggetti, …);
  • sorveglianza varchi e aree sensibili in mobilità;
  • copertura video di siti privi di sistemi di videosorveglianza tradizionale;
  • riprese video da mezzi navali;
  • riprese video da elicottero;
  • riprese video da drone;
    • I droni vengono già utilizzati dalle forze dell’ordine a scopo di monitoraggio, per Eventi con raduni di persone, con i limiti imposti al volo dei droni stessi;
    • Eventi naturali: valutazione danni in zone inaccessibili (terremoti, alluvioni…);
    • Controllo del territorio.
 

LTE PS Web Console in Centrale Operativa

Utilizzato fin  dal 2014 dalla Questura di Milano per il Semestre Europeo, e ancora nel 2015 per EXPO, e da fine 2015 dalla Questura di Roma per il Giubileo, LTE PS è stato impiegato per vari eventi di rilevanza internazionale (Nel 2016: Vertice di Ventotene, Finale di Champions League, Santificazione di Madre Teresa di Calcutta..).
Di particolare interesse l’uso di LTE Public Safety fatto dalla Questura di Roma in occasione della santificazione di Madre Teresa di Calcutta (4 settembre 2016), quando sono state effettuate riprese video a terra e in volo (da 400 a 1000 metri di altezza) su elicotteri della Polizia di Stato.
Da aprile 2017 il servizio è stato reso disponibile ad altre 7 Questure: Napoli, Bari, Torino, Bologna, Palermo, Catania e Taormina.

 

Il G7 di Taormina

In occasione del G7 di Taormina (25-27 maggio 2017) il servizio TIM è stato utilizzato in tutti gli ambienti possibili, ovvero a terra, in volo  su elicotteri, in mare e per la prima volta la piattaforma ha anche integrato le riprese video effettuate da droni di diversi costruttori certificati ENAC e fornitori della Polizia di Stato. I droni sono stati usati sia in volo libero sia in volo controllato (fino a 100 metri), e in quest’ultimo scenario sono stati remotizzati in una console web i comandi PTZ (Pan-Tilt-Zoom) per il controllo da centrale operativa della videocamera.
In termini numerici il G7 di Taormina può essere raccontato così:

  • fino a 140 sessioni video al giorno;
  • circa 100 ore di riprese video;
  • bit rate di trasmissione oltre 4Mbps;
  • un totale di oltre 62 GB di traffico video.
 

La sicurezza delle persone

In generale il concetto di Public Safety non copre solo le Forze dell’Ordine, ma anche la sicurezza delle persone in senso più ampio, includendo quindi la prevenzione dei disastri naturali, l’ambiente e la salute, il traffico e le infrastrutture, la gestione delle emergenze e dei soccorsi, ecc.
Queste problematiche sono per loro natura molto complesse e coinvolgono strutture operative anche più composite di quelle delle Forze dell’Ordine. Le telecomunicazioni, oltre alla connessione flessibile e alla larga banda tra gli operatori in campo e le centrali operative già descritte, mettono a disposizione in questi casi anche la possibilità di raccogliere dati dall’ambiente tramite reti di sensori e trattarli con metodologie Big Data e di Artificial Intelligence.
Già la rete LTE ha fatto notevoli progressi in questo campo con la soluzione NB-IoT (Narrow-Band Internet of Things), che consente la realizzazione ed il dispiegamento di terminali M2M (Machine to Machine) di bassa complessità ingegneristica e alta efficienza energetica. La nuova tecnologia 5G fa un ulteriore passo in avanti nella stessa direzione con il concetto di mMTC (massive Machine-Type Communications), dove l’introduzione di protocolli di tipo NAMA (Neighbor-Aware Multiple Access), ovvero reti di sensori, che non solo cercano di inviare i propri dati verso il gateway, ma si sincronizzano con gli altri sensori serviti dallo stesso gateway per evitare collisioni e ritrasmissioni [1], promette un aumento del throughput del 110% ed un aumento dell’efficienza energetica del 210%.
Oltre alle applicazioni IoT la Rete Mobile abilita anche altri casi d’uso nel contesto della sicurezza delle persone che potranno avere soluzioni più avanzate con la tecnologia 5G.
Uno di questi casi è l’utilizzo di terminali mobili evoluti che sono in grado di aggiungere alla tradizionale connettività “in copertura” la capacità di trasmettere sulle stesse bande di frequenza licenziate dell’Operatore anche in caso di “fuori copertura” al fine di supportare le squadre di primo soccorso in zone disastrate. La tecnologia ProSe (Proximity Services) abilita infatti degli scenari complementari “Out of Coverage”, in attesa che la connettività tradizionale venga ristabilita, incrementando il livello di affidabilità del servizio Public Safety.
Sempre in caso di disastri che abbiamo compromesso la copertura cellulare, un aiuto importante viene dalla copertura flessibile o l’incremento di capacità.
Ove la condizione a terra non consenta o limiti fortemente le soluzioni carrabili (cioe’ antenne montate su mezzi mobili che vengono portati nei luoghi disastrati per ripristinare la copertura cellulare) si potranno realizzare coperture teporanee utilizzadno “antenne volanti”: tramite l’utilizzo di celle di dimensioni diverse con portate che vanno dai 10 metri ai 2 chilometri e di droni con nuovi sistemi di alimentazione basati su Tethered Stations che  - grazie ad un collegamento a filo con una stazione di terra per l’alimentazione e per il flusso dati - consentono tempi di operazione virtualmente infiniti si potranno affiancare o se necessario sostituire i mezzi di emergenza che vengono utilizzati per ripristinare la copertura in zone disastrate , realizzando il backhauling per mezzo di ponti radio o connessioni dedicate.

 

Conclusioni

Il tema del Public Safety è uno dei più ricorrenti anche in considerazione degli ultimi eventi legati ad atti di terrorismo oppure calamità naturali: l’evoluzione delle piattaforme applicative, dalla detection and recognition di volti, parlato e oggetti vari, alla Artificial Intelligence, congiuntamente alle trasformazioni delle reti fisse e mobili sempre più adatte a  fornire un canale affidabile per le situazioni mission critical con un ampio numero di device e sensori interoperanti (5G, slicing e IoT), apriranno nuovi scenari di utilizzo per servizi di sicurezza dalle prestazioni sempre più sofisticate  in termini di stabilità, qualità, latenza,  throughput e copertura nazionale.  Sarà possibile analizzare in tempo reale sia i flussi video sia i dati provenienti da molteplici fonti di informazione (telecamere fisse e mobili, bodycam, droni, social, sensori intelligenti) tramite algoritmi di Artificial Intelligence, realizzando sistemi di sicurezza  con funzionalità che ne permetteranno un impiego via via sempre più incisivo  e capillare in svariati ambiti, anche tramite soluzioni legate al mondo dell’IoT.

 

Acronimi

  • LTE: Long Term Evolution
  • PS: Public Safety
  • M2M:       Machine to Machine
  • NAMA:   Neighbor-Aware Multiple Access
  • NB-IoT: Narrow-Band Internet of Things
 

Bibliografia

  1. Yang Yang, Guannan Song, Wuxiong Zhang, Xiaohu Ge, Chengxiang Wang, “Neighbor-Aware Multiple Access Protocol for 5G mMTC Applications” in China Communications, vol. 13, issue Supplement No.2, 2016
 

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