analisi Misura Internet

Qualità degli accessi a Internet: com’è andata nel periodo di “stress” del lockdown

Come hanno retto le reti allo stress del repentino e inaspettato aumento dei volumi di traffico durante il lockdown? Come ne ha risentito la qualità degli accessi? Quale parte della rete si può creare un collo di bottiglia? I dati che provengono dal progetto Misura Internet ci aiutano a rispondere a queste domande

11 Dic 2020
Elena Mammi

Fondazione Ugo Bordoni

Luca Rea

Fondazione Ugo Bordoni

Marco Teodori

Fondazione Ugo Bordoni

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Durante il lockdown della scorsa primavera, evento senza precedenti nella storia del nostro Paese – con i cittadini italiani chiusi nelle proprie abitazioni, lavorando dove possibile in smart working e per i più giovani seguendo le lezioni a distanza – l’ecosistema delle telecomunicazioni ha dovuto sostenere un repentino e inaspettato aumento dei volumi di traffico, garantendo comunque la continuità dei servizi tradizionali sulle reti e, al contempo, il nuovo traffico generato dal diffuso bisogno di mantenere contatti “sociali”.

Il cambiamento così improvviso del nostro modo di lavorare e di rapportarci gli uni con gli altri ha inevitabilmente posto l’attenzione sulla qualità degli accessi ad internet, soprattutto da postazione fissa.

Ma come hanno “retto” le reti a questo inatteso stress test? La qualità degli accessi ad Internet ha risentito dell’aumento del traffico? In quale segmento della rete si può creare o si sta creando un collo di bottiglia?

Proveremo rispondere a queste domande, sfruttando i dati che provengono dal progetto Misura Internet; l’architettura di misura, le sonde specializzate sparse sul territorio, le serie storiche dei dati raccolti dal progetto, ci offrono una serie di elementi per rispondere al meglio alle domande che ci siamo posti sopra.

Il progetto Misura Internet

Il progetto Misura Internet è dotato di una rete di rilevazione sparsa su tutto il territorio nazionale che da anni misura e monitora la qualità degli accessi ad Internet da postazione fissa, pubblicando i dati semestralmente. I client di misura (sonde) sono posizionati in ogni regione ed i server di misura sono posti presso i maggiori gli IXP (Internet eXchange Point) italiani, ad esempio MiX di Milano, e Na.Me.X di Roma e ToPiX di Torino.

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Una sonda può essere paragonata ad una persona seduta su un autobus; la sonda misura il comfort della persona, ovvero se sta comoda, se ha abbastanza spazio, se l’aria condizionata è sufficiente e così via. Finché sull’autobus ci sono poche persone si può suppore che il livello di comfort sia buono, ma si può dire lo stesso quando l’autobus si riempie di persone?

Quando aumenta il traffico in rete è come se salissero molte persone su quell’autobus; la sonda di Misura Internet ci dice se la vettura è ben dimensionata per il numero di persone che trasporta e lo fa mediante degli indicatori, KPI (Key Performance Indicator), oggettivi e standardizzati.

Quindi a partire dai valori misurati dalle sonde distribuite sul territorio per il progetto Misura Internet, è possibile analizzare l’impatto che ha avuto l’incremento del traffico da connessione residenziali sulla qualità degli accessi, in un arco temporale sufficiente ampio da non risentire di fluttuazioni temporanee.

Analisi del traffico Internet visto dai maggiori punti di interscambio nazionali

Un osservatorio privilegiato per apprezzare ciò che è accaduto in Internet nel periodo immediatamente successivo alla “chiusura” ci viene proprio dai punti neutri di interscambio (Internet eXchange Point). In questi luoghi viene scambiato il traffico tra operatori e da e verso le principali piattaforme OTT (Over The Top) come ad esempio Google, Facebook, Netflix, Amazon Video o la più recente Disney Plus. In questi punti è possibile apprezzare l’incremento dei volumi di traffico generati dagli utenti finali. Dal punto di vista dell’utente è importante capire come questo aumento significativo (quasi raddoppiato nei mesi a cavallo del lockdown) possa aver impattato sulla qualità di accesso ad Internet dei singoli fruitori.

Di seguito (Figura 1) si riporta il grafico dell’andamento del traffico giornaliero e settimanale nel punto di interscambio MIX (Milan Internet eXchange) a ridosso del lockdown. In particolare, quello rappresentato è il traffico scambiato sulla LAN di peering, quindi non tutto il traffico scambiato tra gli operatori o tra gli operatori e gli OTT è rappresentato; una parte non trascurabile del traffico totale passa da connessione private, che non transitano dalla LAN di peering e dunque non conteggiate nei grafici degli IXP. Ad ogni modo risulta evidente quello che è accaduto attorno alla data del 9 Marzo. Nel grafico che riporta il traffico giornaliero si nota come la distribuzione del traffico sia abbastanza uniforme dalle prime ore del mattino fino a tarda sera evidenziando una maggiore uniformità rispetto a grafici analoghi ma di periodi precedenti.

Figura 1. Traffico nel punto di interscambio MIX, quale esempio di punto in cui si apprezza l’aumento del traffico.

Nel grafico di destra, sempre di Figura 1, si può notare un aumento del traffico, grossomodo del 40%, avvenuto subito dopo la chiusura nazionale; un aumento che, secondo i tassi di crescita precedenti, sarebbe stato raggiunto in circa due anni.

Il punto di interscambio Na.MeX di Roma, ha visto un incremento analogo.

In Figura 2 si riporta l’andamento di tutti i punti di interscambio nazionali, sempre nel periodo a cavallo del lockdown, dove si conferma il trend di forte crescita.

Figura 2. Traffico nei principali punti di interscambio nazionali.

A completamento di queste osservazioni si riportano i grafici annuali del traffico NaMeX (Figura 3) e MIX (Figura 4), aggiornati a novembre 2020, Dopo la fine del lockdown i volumi sono rientrati a livelli superiori ma più vicini a quelli pre lockdown; si nota invece come, a seguito delle recentissime restrizioni (Regioni Gialle-Arancioni-Rosse) si stia assistendo ad un graduale aumento dei volumi paragonabili ai numeri di marzo.

Figura 3. Traffico con aggregazione annuale NaMeX.

Stesso andamento si registra, con volumi superiori, al punto di interscambio di Milano.

Figura 4 Traffico con aggregazione annuale MIX.

Oggi come allora, le sonde di misura internet costituiscono uno straordinario strumento per valutare la qualità di accesso ad internet nazionale.

Il progetto Misura Internet come termometro della qualità degli accessi ad Internet

Misura Internet è il progetto italiano di monitoraggio della qualità degli accessi ad Internet da postazione fissa realizzato da AGCOM in collaborazione con la Fondazione Ugo Bordoni e con il supporto dell’Istituto Superiore delle Comunicazioni del MiSE. Il progetto nasce dalla Delibera n. 244/08/CSP con la quale si richiede agli Internet Service Provider di fornire informazioni e garanzie agli utenti; tra queste vi è quella di dichiarare i valori di velocità di trasmissione minima garantita (sia in download che in upload) che costituisce un impegno contrattuale con gli utenti. Il progetto si compone di due pilastri, il primo di tipo statistico comparativo che offre agli utenti informazioni di network performance legate al proprio territorio, il secondo di tipo individuale che offre al consumatore informazioni di dettaglio sulla propria connessione.

Al fine di procedere ad una analisi statistica di impatto generale ci concentriamo solo sul primo aspetto, quello legato alle performance territoriali.

Misura Internet, tramite più di 300 sonde distribuite su tutto il territorio nazionale nei capoluoghi di regione, operanti h24 sette giorni su sette, rileva le prestazioni delle reti di accesso dei singoli operatori. I risultati sono pubblicati ogni sei mesi e sono consultabili direttamente sul sito del progetto.

L’architettura di Misura Internet

Il progetto vede il suo punto di forza proprio nell’architettura di misura.

Misurare la rete di un operatore significa valutare le prestazioni che consentono di fruire determinati servizi; nel nostro caso vengono considerati i parametri di velocità di trasmissione (bit-rate) e ritardo (latenza), assicurando che le prestazioni non possano essere influenzate da altri elementi di cui l’operatore non ha il controllo. La premessa da fare è che le misure sono effettuate tra due end-point, un server e un client, posti agli estremi della rete sotto test. Gli operatori scambiano il proprio traffico nei punti di interscambio IXP (Internet eXchange Point), quindi per poter essere certi di misurare un operatore, e solo lui, uno dei due end-point, in questo caso il server, deve essere posizionato proprio in un IXP, come rappresentato in Figura 5.

Figura 5. Architettura di misura di Misura Internet.

I client sono le sonde posizionate in ogni capoluogo di regione; ciascuna sonda misura due linee (le più vendute) per ogni operatore nazionale o regionale; queste linee sono fisicamente attestate in uno stesso luogo: tipicamente un Ispettorato Territoriale del MiSE.

Gli end-point, sonde e server, si scambiano traffico continuamente; a partire da questo scambio di dati vengono calcolati il ritardo e la velocità del collegamento.

Per poter confrontare tra loro operatori differenti, i collegamenti (linee) devono avere le stesse caratteristiche fisiche e appartenere ad apparati di centrale che tipicamente smaltiscono molto traffico. In particolare, la distanza tra le centrali e l’attestazione della sonda, o tra l’armadio stradale e la sonda, deve essere uguale per tutti gli operatori e uguale in tutti i punti di misura regionali. Le prestazioni di connessioni in tecnologia rame, oltre che dalla rete di raccolta dipendono anche dalla lunghezza del collegamento, quindi tutte le linee di tutte le reti sono riportate alla stessa lunghezza: 1,2 Km per ADSL e ADSL2+ e 150 metri per connessioni VDSL.

Figura 6. Esempio di linea sotto test presso un Ispettorato Territoriale.

Presso i punti di misura regionali sono presenti sia linee in tecnologia ADSL2+, sia linee in tecnologia VDSL, sia linee in tecnologia FTTH.

Come vengono effettuate le misure

Le misure effettuate dalle sonde vengono svolte rispetto allo standard ETSI (ES 202 765 part 4 v.1.2.1) con lo scopo di misurare la velocità di trasmissione (Internet download/upload bit rate) e la latenza (Ping delay) di un collegamento (sonda-server di misura di riferimento). Oltre alla latenza, a partire dai test di ritardo viene calcolato il jitter che rappresenta la variazione del ritardo intorno al suo valor medio.

Per i test di velocità di trasmissione il server scambia con la sonda un file di grandezza potenzialmente infinita, prima in download e poi in upload; lo scambio dati nei due versi è monitorato in una finestra temporale di 10 secondi. I bit scambiati vengono contati e poi divisi per l’unità temporale nota, dando luogo ad un valore di velocità espresso in bit/s. Tutti i valori collezionati vengono quindi elaborati e aggregati in forma statistica.

Analisi delle prestazioni misurate dalle sonde

Come detto in precedenza, a seguito del lockdown sono cambiate le abitudini delle persone nell’uso di Internet su tutto il territorio italiano. Sono aumentate le videochiamate (per lavoro, per studio, per svago), viene fatto un maggior utilizzo dei servizi video on demand disponibili sulle diverse piattaforme, fruiti più frequentemente e distribuiti nei diversi momenti della giornata.

La prima osservazione da fare è che, dal confronto dei dati regionali e nazionali tra il primo semestre 2020 e l’ultimo semestre 2019, non abbiamo assistito ad una degradazione delle prestazioni misurate. Ciò che è stato possibile notare dall’indagine più puntuale delle linee intorno al periodo del lockdown è che ci sono state delle degradazioni, significative per alcune tipologie di linee, ma rientrate nel giro di pochi giorni. Il fatto che per ciascun operatore misurato si sia potuto verificare lo stesso livello di qualità pre lockdown, denota che sono state eseguite delle operazioni di rafforzamento della rete e di upgrading delle capacità trasmissive sulle tratte di raccolta e probabilmente su alcune dorsali. Tali operazioni hanno consentito la continuità dei servizi erogati anche a fronte delle mutate condizioni al contorno.

Nella rete di accesso rame, attualmente molto diffusa in Italia per l’accesso ad Internet da postazione fissa, è noto che più accessi contemporanei creano una maggiore interferenza tra i doppini telefonici; questo fenomeno, conosciuto come diafonia, può impattare sulle prestazioni di tipo xDSL.

Le connessioni sottomisura presso gli Ispettorati, linee campione pari alla lunghezza media nazionale di 1,2 Km, vengono “spillate” da cavi multicoppia residenziali e dunque soggette al fenomeno della diafonia. In tali circostanze è possibile vedere cosa accade ad un utente medio in termini prestazionali, avendo quest’ultimo linee assimilabili a quelle misurate. Procederemo con l’analisi prendendo in considerazione i valori medi misurati in province, medie e grandi, su tutto il territorio nazionale. Prenderemo inoltre in considerazione delle linee di accesso direttamente gestiste dagli operatori, e delle linee prese in affitto da un altro operatore e gestite dall’operatore che eroga il contratto all’utente, solamente da un certo tratto in poi, tipicamente dalla centrale telefonica verso le dorsali.

Un esempio esaustivo di ciò che è accaduto a ridosso della chiusura è quello illustrata in Figura 7 per il caso di linee ADSL e ADSL2+; la maggior parte delle linee sotto test ha avuto prestazioni invariate dopo il 9 marzo, altre, quelle che prevedono l’affitto della rete di accesso, hanno evidenziato una degradazione nei giorni successivi al lock down. Il campionamento delle prestazioni di queste linee ha dimostrato come, a seguito di un probabile adeguamento della rete, i valori sono rientrati a quelli misurati prima del lockdown: nel passaggio dal 12 al 14 marzo, probabilmente a seguito di qualche intervento sulle reti, la situazione si è ripristinata ai valori precedenti.

Figura 7. Andamento velocità di trasmissione in download giornaliero di linee fino a 20 Mbps dal 24/02 al 12/03.

Un dato analogo si osserva per i dati medi di connessioni VDSL profilate a 70 Mbps. In questo caso attorno alla data del 9 marzo non si osserva alcuna degradazione dei dati rilevati aggregati per fascia oraria.

Figura 8. Andamento velocità di trasmissione in download giornaliero di linee fino a 70 Mbps dal 08/03 al 14/03.

Per quanto riguarda le connessioni di tipo FTTH fino ad 1 Gbps, non sono state rilevate degradazioni sulle prestazioni; la rete di backhauling è stata già stata evidentemente dimensionata per volumi di traffico superiori a quelli dei profili commercializzati.

Conclusioni

A valle delle analisi effettuate grazie alla rete Misura Internet distribuita sul territorio, è possibile notare è che:

  • Nel periodo del lockdown si è registrato un aumento di traffico Internet del 40%, un aumento che, secondo i tassi di crescita precedenti, sarebbe stato raggiunto in circa due anni;
  • le sonde connesse in ADSL/ADSL2+, hanno mostrato un sensibile degrado delle prestazioni, rapidamente rientrato a seguito di interventi sulla rete da parte degli operatori;
  • le sonde connesse in VDSL2 di tipo FTTC non hanno risentito dell’aumento generale del traffico e le prestazioni sono più o meno rimaste invariate.
  • le sonde connesse in FTTH non hanno risentito dell’aumento dei volumi di traffico.

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