Traffico e qualità nella rete di accesso

Giampiero Ensoli, Clelia Lorenza Ghibaudo, Massimo Ravelli, Maurizio Siviero

Approfondimenti:

Il traffico che si registra nella rete di accesso TIM è in costante aumento sia in rete fissa che in rete mobile e ha raggiunto ormai volumi annuali della dimensione degli Exabyte (miliardi di Gigabyte - per consumare un exabyte di dati, ci vorrebbe una videochiamata di 237.823 anni). Monitorarne l’andamento e comprenderne le motivazioni e le dinamiche è fondamentale per adottare le opportune azioni di adeguamento capacitivo e di miglioramento tecnologico necessarie per garantire la qualità della rete di accesso, tassello fondamentale nell’offerta dei servizi di connettività al cliente finale.

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Traffico e qualita nella ret

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La continua crescita del traffico sia fisso che mobile

Considerando il traffico sia dei clienti retail che dei clienti wholesale, nel 2022 la rete di accesso fisso di TIM ha gestito un volume di traffico dell’ordine di decine di Exabyte (downstream + upstream) in crescita dell’11% rispetto al 2021 e più del doppio rispetto al traffico gestito nel 2019 prima della pandemia. Nella prima metà del 2020 a seguito dell’emergenza causata dalla diffusione del virus COVID-19, si è assistito ad una enorme crescita del traffico in tempi molto ristretti. Il grafico che segue (Fig.1) mostra che a marzo 2020 sulla rete fissa i volumi di traffico dati sono cresciuti drammaticamente nel giro di pochi giorni.

Figura 1: Crescita traffico su rete fissa a marzo 2020

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L’incremento è stato inizialmente causato dall’aumento della fruizione di contenuti, dell’utilizzo intenso di strumenti di comunicazione e collaborazione. Inoltre, nei primi giorni del lock-down, sono state osservate intense attività di aggiornamento e download di applicazioni software e sistemi operativi (ad esempio PC e console di gioco). Per limitare l’impatto dell’aumento della fruizione di contenuti video-streaming, le autorità hanno richiesto agli OTT ed ai fornitori di contenuti la riduzione della qualità delle codifiche, al fine di ridurre i requisiti di banda nelle reti Internet. La tabella seguente mostra i rapporti di crescita del volume di traffico di alcune tipologie di protocolli ed applicazioni dopo più di un mese di lock-down (Aprile 2020).

Instant Messaging x 2,6

Online Games x 2

Software Update x 1,6

Streaming =

VoIP, Smartworking x 6,2

Browsing x 1,3

Anche dopo il boom di crescita registrato nel 2020 (+55% rispetto al 2019) strettamente legato alla pandemia, i volumi hanno tuttavia continuato a crescere, seppur con andamento meno ripido. Segnale che le abitudini degli italiani si sono modificate in modo strutturale e sempre più marcata è la propensione ad utilizzare la connessione di rete fissa per motivi professionali (si pensi alla diffusione attuale dello smartworking) ma soprattutto per lo svago. Analizzando infatti l’intensità di traffico, vediamo che l’ora di picco si concentra nella fascia serale sia nei feriali che nei festivi: il profilo del traffico della rete fissa presenta un incremento molto pronunciato in orario serale (20:30 - 22:30), mentre il profilo del traffico della rete mobile presenta un andamento più uniforme durante tutta la giornata. Si può notare inoltre che l’intensità cresce notevolmente in occasione di eventi, quali ad esempio le partite di calcio in streaming, anche fino al 50% in più rispetto all’andamentomedio nella stessa fascia oraria. Si pensi che nella prima giornata del girone di ritorno del Campionato Italiano calcistico, il 6 gennaio 2022 si sono registrati nella rete di accesso TIM quasi il doppio dei volumi giornalieri medi e pari alla metà del volume totale mensile della rete mobile.

Impatto sul traffico della trasformazione nel tempo dello usage dei clienti

Va osservato che la crescita del traffico è dovuta in gran parte al contributo delle applicazioni video-streaming. Sulla rete fissa il volume di traffico di queste applicazioni è raddoppiato negli ultimi cinque anni. Lo streaming di contenuti video e audio rappresenta attualmente circa il 50% dei volumi di traffico della rete fissa e circa il 40% dei volumi di traffico della rete mobile, in questo caso confrontabile con le Web Application. Nei diagrammi seguenti (Fig.2) è mostrata la distribuzione dei volumi di traffico nel mese di gennaio 2023 delle tipologie di applicazioni utilizzate dai clienti di rete fissa e di rete mobile.

Figura 2: Ripartizione per tipo di applicazione dei volumi di traffico

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È evidente la differenza di utilizzo delle due reti: la rete mobile è utilizzata per comunicazione e consultazione di informazioni, in particolareattraverso social network e browsing, mentre nella rete fissa prevale la fruizione di contenuti e l’intrattenimento. Per quanto riguarda la fruizione di video e streaming, sulla rete fissa prevalgono film e serie, mentre sulla rete mobile video di breve durata.

Eventi live

Negli ultimi due anni, il fenomeno della trasmissione su rete Internet di eventi live (calcio, F1, MotoGP), anche in esclusiva, ha comportato un cambiamento delle metodologie di presidio per l’analisi e la predizione del traffico, dovendo considerare anche i picchi di traffico generati durante i live, soprattutto per il calcolo degli incrementi dimensionali, ancorchè non troppo frequenti.

Figura 3: Profilo orario traffico di music streaming

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Da notare anche che gli adeguamenti capacitivi realizzati per l’erogazione dei contenuti legati alle partite del campionato di calcio di Serie A hanno dovuto tenere in considerazione anche la distribuzione delle tifoserie a livello nazionale. È risultato evidente che mentre i tifosi di Juventus, Inter e Milan sono distribuiti a livello nazionale, per altre squadre (ad esempio Napoli, Roma, Lazio, Fiorentina) la tifoseria risulta concentrata nell’area di provenienza della squadra, comportando a volte forti incrementi localizzati del traffico.

Incremento delle velocità e del consumo per cliente conseguenti agli upgrade tecnologici

Oltre ad un aumento del traffico in generale, negli ultimi 5 anni abbiamo assistito ad una crescita notevole dello usage specifico per cliente (volume di traffico nel mese), pari ad un CAGR di 24% per la rete fissa e 40% per la rete mobile. Attualmente lo usage specifico sulla rete fissa è circa 12 volte quello della rete mobile. Il consumo di traffico da parte dei clienti è cresciuto sia per l’aumento della disponibilità di contenuti associato all’incremento continuo della qualità del video come visto nel paragrafo precedente, sia a seguito della disponibilità di connessioni a più alta capacità e di dispositivi più performanti. Oltre al comportamento del cliente, uno dei fattori che influenzano maggiormente il traffico dalle singole linee è la potenzialità della linea in termini di banda in accesso: una linea di accesso di tipo NGAN (in tecnologia FTTC o FTTH) sviluppa mediamente oltre 3 volte il volume medio di una linea di tipo Broadband. Ne va da sé quindi che i consumi più elevati vengono sviluppati nelle stesse aree geografiche dove l’adesione dei servizi NGAN è più elevata. Come evidente dalla Fig.4, il traffico medio per linea è più alta nelle regioni meridionali (in ordine Campania, Lazio, Sicilia, Calabria e Puglia) dove è anche più alta la penetrazione dei servizi NGAN e la percentuale di Unità Immobiliari coperte dalla tecnologia FTTx.

Figura 4: Caratterizzazioni geografiche di utillizzo delle linee NGAN

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Andando a livello più granulare, la provincia italiana in cui si sviluppa un maggior volume di traffico è la provincia di Napoli che risulta in prima posizione anche per la percentuale di linee FTTx rispetto alle linee dati BB e UBB e risulta nella top 10 anche per quanto riguarda la copertura NGAN che si avvicina al 98%. Tutte le province della top ten, ad eccezione di Salerno, hanno inoltre una percentuale di penetrazione dell’UBB attorno o superiore all’80% e una copertura NGAN superiore al 90%. A dicembre 2022 circa il 72% dei circa 16,0 milioni di accessi fissi gestiti dalla rete di accesso TIM è in tecnologia FTTx. Le unità tecniche raggiunte con tecnologia FTTH erano 7,7 milioni FTTH, pari a una copertura di circa il 32%, in crescita di 7 punti percentuali rispetto a fine 2021. Le priorità strategiche di Tim sono una forte spinta alla migrazione delle linee su tecnologia FTTH, associata a un ambizioso pianodi copertura delle reti fissa e mobile. Entro il 2025 il Gruppo ha l’obiettivo di raggiungere in FTTH il 48% delle unità immobiliari del Paese. Questo piano di sviluppo porterà inevitabilmente ad una crescita ancora maggiore del traffico, fino ad avvicinarsi a quanto è successo negli altri paesi EU (si rimanda al box per approfondimenti). Questo piano non potrà che comportare ulteriore crescita del traffico fornito in rete di accesso fisso.

Qualità nelle reti di accesso

Al fine di assicurare l’adeguata erogazione dei servizi tipici delle reti fisse e mobili è necessario garantire livelli di qualità adeguati. In particolare, nell'accesso radiomobile quando si parla di qualità ci si riferisce fattori come la copertura radio, la capacità disponibile, throughput dei dati, la latenza, l’intellegibilità delle conversazioni e naturalmente la disponibilità di rete. Allo stesso modo nell’accesso fisso i fattori fondamentali sono la copertura con le tecnologie più performanti, la velocità di download e upload delle linee fisiche e la stabilità delle stesse. Storicamente gli operatori di rete adottano sistemi di monitoraggio e effettuano azioni di miglioramento continui per fornire i massimi livelli possibili di qualità tecnica al fine di attrarre e fidelizzare i clienti; queste azioni possono essere di un maggior sviluppo capacitivo e innovativo delle reti, ma anche di ottimizzazione delle configurazioni di rete associate ad un presidio costante sul funzionamento. TIM nel corso degli anni ha sempre avuto un ruolo da protagonista nel mercato per le direttrici che sottendono la Qualità:

Capacità;
Ottimizzazione;
Presidio.

Negli ultimi anni gli aspetti sulla qualità del servizio, a seguito anche ipercompetitività del mercato in italiano (abbiamo le tariffe tra le più basse in Europa), hanno dovuto evidentemente confrontarsi con i vincoli di economicità e di ritorno degli investimenti che possono essere un limite, ma anche ad uno stimolo di trasformazione; per le dinamiche di mercato in gioco utilizzare prevalentemente la leva dell’overcapacity per il miglioramento della qualità non è più sostenibile, ma vanno applicati sempre più criteri associati al Ritorno sull’Investimento e all’effettiva esigenza del cliente, ovvero potenziamento delle azioni di ottimizzazione e di presidio tramite anche l’ausilio dell’automazione e del machine learning. In questo contesto è pertanto utile agire con azioni di capacity planning per i nodi di rete che non soddisfano i requisiti minimi di servizi attesi dai clienti (azioni mirate su worst case), piuttosto che azioni dispersive volte a migliorare le performance di picco overall. A titolo di esempio, nella Fig.5 si riporta distribuzione di carico dei nodi radio nello stato ipotetico stato di partenza (curva blu) e la distribuzione di carico post possibili delle strategie di ampliamento capacitivo: curva rossa in un azione massiva su tutti i nodi (esempio evoluzione tecnologica) ovvero curva verde nel caso di azioni mirate su nodi radio a più basse performance.

Figura 5: Distribuzione carico di rete - differenti strategie di upgrade capacitivo

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Conclusioni

Anche dopo il boom di crescita registrato nel 2020 dovuto alla pandemia, i volumi nella rete di accesso TIM hanno continuato a crescere, raggiungendo volumi annuali dell’ordine di decine di Exabyte. Segnale che le abitudini degli italiani si sono modificate in modo strutturale e sempre più marcata è la propensione ad utilizzare la connessione sia fissa che mobile per svariate applicazioni e soprattutto per il video-streaming di gli eventi live. Abbiamo infatti assistito ad una crescita notevole del traffico specifico per cliente anche grazie alla disponibilità di connessioni a più alta capacità (reti NGAN nell’accesso fisso e tecnologie 5G nella rete mobile) e di dispositivi più performanti. Negli ultimi anni, questi fenomeni hanno messo a dura prova la capacità di rete di smaltire picchi di traffico richiedendo sulla rete interventi sia capacitivi sia di ottimizzazione delle configurazioni, il tutto associato ad un presidio costante sul funzionamento e sulla qualità erogata.