Luca Fiscariello – Tesi 2024

Le reti satellitari rappresentano un componente fondamentale delle infrastrutture di comunicazione globali, offrendo connettività in aree remote, inaccessibili o scarsamente coperte dalle infrastrutture terrestri: questo è l’argomento che tratta l’elaborato di Luca Fiscariello che ha conseguito la laurea magistrale in ingegneria informatica il 27 febbraio 2024.  Nonostante le reti satellitari abbiano un impatto significativo, queste si trovano ad affrontare sfide complesse. Una delle sfide chiave che emerge in questo contesto è la mancanza di virtualizzazione delle risorse nelle reti satellitari che presenta diversi ostacoli, limitando la flessibilità operativa e la capacità di rispondere in tempo reale alle variazioni del carico di traffico. Questa mancanza di virtualizzazione si traduce in inefficienze nell’allocazione delle risorse, rendendo difficile ottimizzare la larghezza di banda disponibile e gestire dinamicamente la qualità del servizio (QoS).
L’introduzione della virtualizzazione potrebbe rivoluzionare il panorama delle reti satellitari, consentendo una gestione più efficiente delle risorse, una migliore adattabilità alle mutevoli condizioni di utilizzo e l’implementazione di servizi avanzati. Negli ultimi anni la ricerca ha spinto molto da questo punto di vista e ha cercato di individuare nuove soluzioni di virtualizzazione.
Indipendentemente dall’obiettivo di ricerca, per validare gli studi condotti è quasi sempre necessario ricreare degli scenari reali in ambiente virtuale utili a studiare la bontà di un nuovo protocollo di comunicazione piuttosto che individuare la miglior configurazione che ottimizzi un certo numero di metriche di interesse. Sarebbe comodo da questo punto di vista disporre di uno strumento di emulazione che permetta di ricreare uno scenario satellitare realistico basato su traffico reale. Questa idea è stata concretizzata nel lavoro di tesi.
Il software realizzato per questo lavoro di tesi cerca di risolvere tutte queste problematiche, abbinando a una facile installazione , un’esperienza di utilizzo gradevole che permette di ricreare scenari satellitari e configurarli a piacere. La piattaforma consente infatti di ricreare scenari futuristici in cui, al di sopra della stessa infrastruttura fisica, è possibile allocare più reti virtuali che condividono le stesse risorse hardware. Volendo attingere alla terminologia 5G, questo procedimento prende il nome di slicing di rete.
Da un punto di vista implementativo, la piattaforma realizzata si compone di un frontend realizzato in React, un backend che offre una serie di servizi implementati in Node.js e in Python, e una serie di risorse fisiche su cui attivare la virtualizzazione. Alcuni servizi del backend sono stati implementati da zero, altri invece sono un’estensione e specializzazione di funzionalità di server già esistenti.
L’utilizzo combinato di frontend e backend permette la configurazione e l’allocazione, sull’infrastruttura fisica di riferimento, di risorse virtuali come macchine e reti, su cui avviare l’emulazione satellitare basata su traffico reale. L’emulazione satellitare è resa possibile tramite OpenSAND, un progetto opensource, che consente di emulare in maniera indipendente le singole componenti satellitari. Sarà poi responsabilità della piattaforma allocare l’infrastruttura di comunicazione e configurare opportunamente il codice di OpenSAND affinchè l’emulazione si avvii correttamente.
Poichè la piattaforma realizzata si presenta come uno strumento di ricerca, essa è pensata per permettere l’allocazione di specifici servizi sulle entità virtualizzate ed emulate, in questo modo è possibile ricreare scenari realistici ed effettuare misurazioni, test e analisi. Tali servizi, tramite un’architettura altamente modulare, possono essere attivati e disattivati dinamicamente all’interno dell’entità emulata. Essi possono essere incapsulati in container o essere eseguiti in processi singoli, a discrezione del caso d’uso.