In uno scenario orientato al 6G, in cui le entità di rete spaziali cooperano con le reti terrestri, gli obiettivi principali di ITA NTN sono:
- Progettazione di un’architettura di comunicazione multilivello 3D per reti integrate terrestri/non terrestri;
- Valutazione del budget di collegamento di collegamenti di comunicazione nello spazio libero, ottici e a radiofrequenza;
- Progettazione di tecniche di trasmissione avanzate;
- Metodologie innovative per l’orchestrazione delle risorse di comunicazione e computazionali;
- Valutazione delle prestazioni in alcuni casi d’uso di riferimento attraverso simulazioni al computer e PoC.
ITA NTN fa parte dello Spoke 2 – Integration of Networks and Services
PI di progetto: Simone Morosi
Dal punto di vista scientifico, il progetto ITA-NTN ha svolto le seguenti attività principali:
- analisi dello stato dell'arte e definizione preliminare di architetture di rete integrate terrestri e non terrestri con casi d'uso e requisiti;
- progettazione di collegamenti ottici free-space per l'analisi del link budget;
- attività di ricerca relative all'ottimizzazione delle comunicazioni satellitari e studio preliminare delle strategie di orchestrazione;
- studio di piattaforme HW e SW per test di emulazione e simulazione per la realizzazione del Laboratorio Spoke 2.
Il progetto ITA NTN ha fatto passi da gigante nell’integrazione delle reti terrestri e non terrestri, portando a solidi progressi scientifici e tecnologici e condividendo la definizione di architetture, casi d’uso e KPI con i partner industriali del progetto. I principali risultati ottenuti nella prima metà del progetto e il loro impatto sociale ed economico sono descritti in dettaglio di seguito.
Innovazione e risultati scientifici
Connettività senza interruzioni e resilienza della rete: sviluppo di architetture e tecniche di orchestrazione che garantiscono connettività senza interruzioni e maggiore resilienza della rete attraverso l'integrazione di reti terrestri e non terrestri.
Impatto sociale: questo progresso garantisce servizi di comunicazione affidabili durante i disastri naturali e le emergenze, fornendo connettività continua in aree remote e scarsamente servite.
Impatto economico: una migliore resilienza della rete riduce i tempi di inattività e i costi associati, migliorando l’efficienza e l’affidabilità dei servizi di comunicazione per aziende e consumatori.
Tecniche di throughput e ottimizzazione più elevate: introduzione di nuove tecniche di ottimizzazione basate sull'intelligenza artificiale (AI) che aumentano significativamente il throughput della rete.
Impatto sulla società: le prestazioni di rete migliorate supportano applicazioni a larghezza di banda elevata come la telemedicina, l’istruzione remota e le iniziative per le città intelligenti, migliorando la qualità della vita. Impatto economico: una maggiore produttività si traduce in migliori offerte di servizi e maggiori entrate per i fornitori di rete, favorendo la crescita economica e l’innovazione tecnologica.
Nuovi standard di comunicazione satellitare: contributo allo sviluppo di nuovi standard di comunicazione satellitare che facilitano l’accesso integrato e i progressi nel backhauling.
Impatto sociale: la standardizzazione garantisce l’interoperabilità e la compatibilità tra diversi sistemi e dispositivi, rendendo le tecnologie di comunicazione avanzate accessibili a una popolazione più ampia.
Impatto economico: l’adozione di nuovi standard promuove la crescita del mercato consentendo lo sviluppo di nuovi prodotti e servizi, stimolando la concorrenza, l’innovazione e le opportunità.
Tecniche di accesso innovative: creazione di tecniche di accesso innovative che migliorano l'efficienza e l'efficacia dell'accesso alla rete, in particolare in ambienti difficili.
Impatto sociale: queste tecniche aiutano a colmare il divario digitale fornendo un accesso Internet affidabile e conveniente alle comunità rurali e remote e migliorando la connettività nelle aree scarsamente servite.
Impatto economico: una maggiore connettività nelle aree scarsamente servite stimola le economie locali, consentendo nuove opportunità di business e migliorando l’accesso ai mercati globali.
Allineamento alla Strategia Digitale Europea per l’innovazione: Il progetto ITA NTN sostiene la Strategia Digitale Europea, con l’obiettivo di rendere l’Europa il continente più connesso entro il 2030.
Impatto sociale: questo allineamento promuove l’inclusione digitale e l’equità, garantendo che tutti i cittadini abbiano accesso a servizi digitali di alta qualità.
Impatto economico: il raggiungimento degli obiettivi della strategia digitale europea migliora la competitività globale dell’Europa, favorendo la crescita economica e la creazione di posti di lavoro in tutto il continente.
Perseguendo questi obiettivi scientifici e industriali, ITA NTN non solo contribuisce all'eccellenza tecnologica ma offre anche benefici tangibili per il benessere sociale e la prosperità economica.
Papers:
M. P. Ninos, V. Spirito, G. Cossu and E. Ciaramella, "Outage Performance of Uplink Pre-Amplified FSO Links Over Turbulence, Beam Wander, and Pointing Errors," in IEEE Communications Letters, vol. 27, no. 12, pp. 3275-3279, Dec. 2023, doi: 10.1109/LCOMM.2023.3331510. https://ieeexplore.ieee.org/document/10313289
G. Iacovelli, G. Grieco, A. Petrosino, L. A. Grieco and G. Boggia, "Fair Energy and Data Rate Maximization in UAV-Powered IoT-Satellite Integrated Networks," in IEEE Transactions on Communications, vol. 72, no. 4, pp. 2457-2469, April 2024, doi: 10.1109/TCOMM.2023.3343417. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10360859
G. Bacci, R. De Gaudenzi, M. Luise, E. Sebastiani, P. Angeletti and J. R. González, "Optimizing a Formation-of-Arrays (FoA) Satellite Antenna System for Very High-Throughput Communications," in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 60, no. 3, pp. 3348-3367, June 2024, doi: 10.1109/TAES.2024.3363674. https://ieeexplore.ieee.org/document/10428023
Innovazione e risultati scientifici
Connettività senza interruzioni e resilienza della rete: sviluppo di architetture e tecniche di orchestrazione che garantiscono connettività senza interruzioni e maggiore resilienza della rete attraverso l'integrazione di reti terrestri e non terrestri.
Impatto sociale: questo progresso garantisce servizi di comunicazione affidabili durante i disastri naturali e le emergenze, fornendo connettività continua in aree remote e scarsamente servite.
Impatto economico: una migliore resilienza della rete riduce i tempi di inattività e i costi associati, migliorando l’efficienza e l’affidabilità dei servizi di comunicazione per aziende e consumatori.
Tecniche di throughput e ottimizzazione più elevate: introduzione di nuove tecniche di ottimizzazione basate sull'intelligenza artificiale (AI) che aumentano significativamente il throughput della rete.
Impatto sulla società: le prestazioni di rete migliorate supportano applicazioni a larghezza di banda elevata come la telemedicina, l’istruzione remota e le iniziative per le città intelligenti, migliorando la qualità della vita. Impatto economico: una maggiore produttività si traduce in migliori offerte di servizi e maggiori entrate per i fornitori di rete, favorendo la crescita economica e l’innovazione tecnologica.
Nuovi standard di comunicazione satellitare: contributo allo sviluppo di nuovi standard di comunicazione satellitare che facilitano l’accesso integrato e i progressi nel backhauling.
Impatto sociale: la standardizzazione garantisce l’interoperabilità e la compatibilità tra diversi sistemi e dispositivi, rendendo le tecnologie di comunicazione avanzate accessibili a una popolazione più ampia.
Impatto economico: l’adozione di nuovi standard promuove la crescita del mercato consentendo lo sviluppo di nuovi prodotti e servizi, stimolando la concorrenza, l’innovazione e le opportunità.
Tecniche di accesso innovative: creazione di tecniche di accesso innovative che migliorano l'efficienza e l'efficacia dell'accesso alla rete, in particolare in ambienti difficili.
Impatto sociale: queste tecniche aiutano a colmare il divario digitale fornendo un accesso Internet affidabile e conveniente alle comunità rurali e remote e migliorando la connettività nelle aree scarsamente servite.
Impatto economico: una maggiore connettività nelle aree scarsamente servite stimola le economie locali, consentendo nuove opportunità di business e migliorando l’accesso ai mercati globali.
Allineamento alla Strategia Digitale Europea per l’innovazione: Il progetto ITA NTN sostiene la Strategia Digitale Europea, con l’obiettivo di rendere l’Europa il continente più connesso entro il 2030.
Impatto sociale: questo allineamento promuove l’inclusione digitale e l’equità, garantendo che tutti i cittadini abbiano accesso a servizi digitali di alta qualità.
Impatto economico: il raggiungimento degli obiettivi della strategia digitale europea migliora la competitività globale dell’Europa, favorendo la crescita economica e la creazione di posti di lavoro in tutto il continente.
Perseguendo questi obiettivi scientifici e industriali, ITA NTN non solo contribuisce all'eccellenza tecnologica ma offre anche benefici tangibili per il benessere sociale e la prosperità economica.
Papers:
M. P. Ninos, V. Spirito, G. Cossu and E. Ciaramella, "Outage Performance of Uplink Pre-Amplified FSO Links Over Turbulence, Beam Wander, and Pointing Errors," in IEEE Communications Letters, vol. 27, no. 12, pp. 3275-3279, Dec. 2023, doi: 10.1109/LCOMM.2023.3331510. https://ieeexplore.ieee.org/document/10313289
G. Iacovelli, G. Grieco, A. Petrosino, L. A. Grieco and G. Boggia, "Fair Energy and Data Rate Maximization in UAV-Powered IoT-Satellite Integrated Networks," in IEEE Transactions on Communications, vol. 72, no. 4, pp. 2457-2469, April 2024, doi: 10.1109/TCOMM.2023.3343417. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10360859
G. Bacci, R. De Gaudenzi, M. Luise, E. Sebastiani, P. Angeletti and J. R. González, "Optimizing a Formation-of-Arrays (FoA) Satellite Antenna System for Very High-Throughput Communications," in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 60, no. 3, pp. 3348-3367, June 2024, doi: 10.1109/TAES.2024.3363674. https://ieeexplore.ieee.org/document/10428023
Innovation in terms of the participation of industrial partners in the ITA NTN project significantly accelerates and facilitates the achievement of the project goals. By leveraging their respective strengths, WindTre and Telespazio can drive advancements in connectivity, support critical applications, and contribute to the development of integrated and innovative network solutions.
WindTre is the first mobile operator in Italy and among the main fixed network operators (voice/data). Specifically, WindTre has a long-standing experience in fixed and mobile networks and wireless technologies and, with the major telco network manufacturers and ICT manufacturers, designed the 5G telco operators’ architecture and tested new services as in the 5G experimentation project. According to the future telco market, WindTre is supporting the next integrated Terrestrial and Non-Terrestrial architecture design and the requirements definition, by integrating satellite communication with terrestrial networks to enhance coverage and reliability and develop hybrid network solutions that seamlessly switch between terrestrial and satellite networks to ensure continuous connectivity. It is also participating in the dissemination, standardization, and exploitation of the project’s results.
Telespazio is a Leonardo and Thales company and one of the world’s biggest suppliers of satellite solutions and services. To this end, its participation to the ITA NTN project is essential to accelerate the deployment and management of satellite infrastructure or ground segment operations, by ensuring a full integration between Terrestrial and Non-Terrestrial networks. In fact, Telespazio works to bring Space closer to Earth, benefitting citizens, institutions, and companies in a variety of sectors ranging from design and development of space systems to management of launch services and in-orbit satellite control, from Earth observation to integrated satellite communication, navigation, and localization services, and through to scientific programmes.
Thanks to the cascade call, also PICOSATS S.r.l. joined the ITA NTN project. It is a spin-off from the University of Trieste committed to the research, development, and commercialization of cutting-edge telecommunications systems for the small satellite market and beyond. PICOSATS will take benefit from the expertise from previous project activities as it is also involved in a LEO 5G NTN demonstrative mission in K/Ka band. Specifically, the company will contribute on: K/Ka band regenerative transponders for LEO/GEO applications, with state-of-art phase noise and other key parameters suitable for a 5G NTN application; Ku transponders with flight heritage in a GEO satellite; patch antennas in K/Ka band and horn antennas in Ku, K, Ka band.
WindTre is the first mobile operator in Italy and among the main fixed network operators (voice/data). Specifically, WindTre has a long-standing experience in fixed and mobile networks and wireless technologies and, with the major telco network manufacturers and ICT manufacturers, designed the 5G telco operators’ architecture and tested new services as in the 5G experimentation project. According to the future telco market, WindTre is supporting the next integrated Terrestrial and Non-Terrestrial architecture design and the requirements definition, by integrating satellite communication with terrestrial networks to enhance coverage and reliability and develop hybrid network solutions that seamlessly switch between terrestrial and satellite networks to ensure continuous connectivity. It is also participating in the dissemination, standardization, and exploitation of the project’s results.
Telespazio is a Leonardo and Thales company and one of the world’s biggest suppliers of satellite solutions and services. To this end, its participation to the ITA NTN project is essential to accelerate the deployment and management of satellite infrastructure or ground segment operations, by ensuring a full integration between Terrestrial and Non-Terrestrial networks. In fact, Telespazio works to bring Space closer to Earth, benefitting citizens, institutions, and companies in a variety of sectors ranging from design and development of space systems to management of launch services and in-orbit satellite control, from Earth observation to integrated satellite communication, navigation, and localization services, and through to scientific programmes.
Thanks to the cascade call, also PICOSATS S.r.l. joined the ITA NTN project. It is a spin-off from the University of Trieste committed to the research, development, and commercialization of cutting-edge telecommunications systems for the small satellite market and beyond. PICOSATS will take benefit from the expertise from previous project activities as it is also involved in a LEO 5G NTN demonstrative mission in K/Ka band. Specifically, the company will contribute on: K/Ka band regenerative transponders for LEO/GEO applications, with state-of-art phase noise and other key parameters suitable for a 5G NTN application; Ku transponders with flight heritage in a GEO satellite; patch antennas in K/Ka band and horn antennas in Ku, K, Ka band.
Partner di programma:
- Università di Roma, Tor Vergata
- Consiglio Nazionale delle Ricerche
- Politecnico di Bari
- Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa
- Alma Mater Studiorum - Università degli Studi di Bologna
- Università degli Studi di Firenze
- Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria
- Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT)
- Fondazione Ugo Bordoni
- Wind Tre S.p.A.
- Telespazio
Progetto strutturale RESTART S11 – ITA NTN lavora alla definizione delle future reti integrate Terrestri (T)/Non Terrestri (NT), concependo nuove tecniche di trasmissione fisica e accesso ai canali, progettando nuovi protocolli e strutture di gestione basate sull'intelligenza artificiale e sulla softwarizzazione della rete.
Il progetto mira a migliorare la copertura, l’esperienza dell’utente, la capacità del sistema, l’affidabilità e la disponibilità del servizio e la sostenibilità ambientale.
Grazie all’analisi dell’architettura, alla progettazione dei collegamenti ottici e alle ottimizzazioni basate sull’intelligenza artificiale, sarà possibile garantire una connettività senza soluzione di continuità e migliorare la resilienza della rete, raggiungendo nuovi standard, migliorando l’accesso e colmando il divario digitale.
Il progetto mira a migliorare la copertura, l’esperienza dell’utente, la capacità del sistema, l’affidabilità e la disponibilità del servizio e la sostenibilità ambientale.
Grazie all’analisi dell’architettura, alla progettazione dei collegamenti ottici e alle ottimizzazioni basate sull’intelligenza artificiale, sarà possibile garantire una connettività senza soluzione di continuità e migliorare la resilienza della rete, raggiungendo nuovi standard, migliorando l’accesso e colmando il divario digitale.
- Publications
Expected: at least 60 in 36 months
Accomplished: 34
Readiness Level: 55% - Joint Publications
Expected: around 18 in 36 months (i.e., 30% of the total Publications)
Accomplished: 4
Readiness Level: 22% - Talks/Dissemination events
Expected: around 20 in 36 months
Accomplished: 12
Readiness Level: 55% - Demo/PoC
Expected: 3 demos
Accomplished: 0 (in the startup phase)
Most of the prototypes, demonstrations, and tests will be conducted at the Spoke 2 laboratory namely "Experimental lab of integrated terrestrial and non-terrestrial networks and services" (iTNT-NS), which is currently under construction with specific hardware devices and software tools.
Readiness Level: around 20% - Project Meetings
Expected: 1 telematic meeting for each WP in any Quarter, 2 ITA-NTN Progress Plenary meeting per year
Accomplished: 14 (1 ITA-NTN Progress Plenary meeting, regular meetings for each WP)
Readiness Level: around 35% - Patents/Innovations
Expected: possibly 1 patent, also in collaboration with other projects, if there will be the possibility in the future
Accomplished: 0
Readiness Level: - - Open source contributions
Expected: Open source simulator and ns3 modules
Accomplished: around 20% of Expected
-IoD_Sim
IoD_Sim is an open source and system-level simulator for the IoD (Internet of Drones). Developed on top of the well-known ns-3 (Network Simulator 3), it implements the key networking elements (drones, network access points, and Zone Service Provider), a standard-compliant communication stack based on the IEEE 802.11 technology, and scenarios with various mobility models.
https://github.com/telematics-lab/IoD_Sim
Readiness Level: 20% - Standardization contributions:
Expected: 3 participations at the Standardization Organization Meetings, Collaboration with the standardization organizations, Possible writing of white papers
Accomplished: 1 participation at the Standardization Organization Meeting ITU
-ITU World Radiocommunication Conference 2023 (WRC-23) (3 FUB persons took part)
Readiness Level: around 33%
- MS1 - Final definition of project vision and WP activities (WP2)
Due date: M6
Means of verification: Release of D2.1, first full report
Accomplished
Readiness level: 100% - MS2 - Preliminary definition of use cases, requirements and ITA NTN architecture (WP2)
Due date: M10
Means of verification: Release of D2.2
Accomplished
Readiness level: 100% - MS3 - Preliminary technical discussion on advanced transmission techniques (WP3)
Due date: M12
Means of verification: Release of D3.1
Accomplished
Readiness level: 100% - MS4 - Preliminary technical discussion on T/NT network management (WP4)
Due date: M15
Means of verification: Release of D4.1
Accomplished
Readiness level: 100% - MS5 - Definition of Testing Guidelines and KPIs (WP5)
Due date: M18
Means of verification: Release of D5.1
Expected
Readiness level: 70% - MS6 - Final definition of use cases, requirements and ITA NTN architecture (WP2)
Due date: M27
Means of verification: Release of D2.3
Expected
Readiness level: 25% - MS7 - Final definition of technical solutions and methodologies (WP3, WP4)
Due date: M34
Means of verification: Release of D3.3, D4.3
Expected
Readiness level: 25% - MS8 - Demonstrations, Assessment Results, and Impact creation (WP5, WP6)
Due date: M36
Means of verification: Release of D5.3, D6.2
Expected
Readiness level: 25%
Proposte di collaborazione:
ITA-NTN promuove possibili collaborazioni in uno spettro di aree tecnologiche all’avanguardia, riflettendo la natura diversa e complementare delle interazioni di ITA NTN con questi progetti.
Questo include:
- sistemi a onde millimetriche
- comunicazioni THz e sub-THz
- Strategie guidate dall’intelligenza artificiale
- Architettura 3D
- Soluzioni V2X e per droni
- connessioni dati ad alta frequenza
- Comunicazione mobile 6G
- reti satellitari
- gemelli digitali di rete
- accesso integrato
- backhaul
- servizi intelligenti.
È possibile avanzare proposte di collaborazione sul progetto contattando simone.morosi at unifi.it
ITA NTN News: