Nedo Celandroni CURRICULUM VITAE Data e luogo di - Isti-Cnr

Nedo Celandroni
CURRICULUM VITAE
Data e luogo di nascita: 6 – 8 – 1947
Livorno
Laurea: Ingegneria Elettronica, conseguita presso l’Universita’ di Pisa (febbraio 1973).
Servizio militare presso il Consiglio Tecnico Scientifico della Difesa, congedato il 30 – 11 – 1974 con
il grado di Sottotenente del Servizio Tecnico Chimico Fisico. Successivamente ha ricevuto la nomina
al grado di Tenente.
Assunzione al CNR:
Maggio 1976
Inquadramento al momento della posizione in quiescenza: Dirigente di Ricerca.
Interessi vari: Windsurf, sci, ricerca di funghi, trakking, viaggi, musica, Bridge, enigmistica.
Esperienze lavorative
Novembre 1974 - marzo 1976
Breve esperienza (5 mesi) sullo studio della Sensitivity Analisys dei circuiti elettronici lineari, presso
l’Istituto di Elettronica dell’Universita’ di Pisa.
Ha lavorato presso il CNUCE, prima come consulente, poi come borsista della Soc. IBM Italia,
durante il quale ha disegnato l’intero progetto “TP-Line-Handling”. Tale progetto mirava alla
realizzazione di un sistema automatico per la gestione dei collegamenti TP con il sistema IBM/3750. Il
progetto fu portato avanti con la stesura del software, ma la messa in servizio del sistema fu interrotta
dalla necessita’ di disinstallare il sistema IBM/3750 per ragioni di mancanza dei fondi necessari al
mantenimento.
Aprile 1976 - settembre 1978
Ha lavorato presso il CNUCE per il progetto SIRIO con un contratto per esperti del CNR, che si e’
successivamente convertito in un contratto per Collaboratore Tecnico Professionale.
Il progetto SIRIO presso il CNUCE consisteva nella messa a punto del sistema per la dinamica del
volo e nella gestione del satellite, calcolando le manovre necessarie per il mantenimento dell’orbita
geostazionaria e della corretta posizione di assetto, per tutta la sua vita operativa. Nell’ambito di
questo progetto, ha soggiornato presso il centro GSFS (Goddard Space Flight Center) della NASA
(Maryland - USA).
Ha partecipato alla realizzazione del sistema per il controllo della dinamica del volo del satellite Sirio
sugli elaboratori del CNUCE della serie IBM/370, operanti con i sistemi operativi VM/CMS ed
OS/VS2. Il complesso sistema permetteva l’uso interattivo dei programmi, gia’ operanti presso la
NASA e opportunamente modificati nelle strutture, per la determinazione ed il controllo orbitale e di
assetto del satellite, durate le operazioni per la messa in orbita e durante la fase di gestione
geostazionaria. Ha avuto la responsabilita’ per i programmi relativi alle manovre orbitali che ha curato
direttamente.
Da due settimane prima del lancio del satellite, sino alla consegna in orbita geostazionaria da parte
della NASA, sono state condotte dal “team” del CNUCE (sette persone in tutto) le operazioni di
calcolo necessarie per la esecuzione delle varie manovre (stima dei parametri orbitali e di assetto,
calcolo delle manovre stesse), in parallelo con le operazioni condotte dai tecnici della NASA.
Ha fatto parte del “team” del CNUCE che ha gestito le manovre durante l’intero periodo operativo del
satellite.
Ha studiato varie tecniche di manovre, miranti ad un risparmio energetico, per consentire una vita piu’
lunga del satellite.
L’ottimizzazione era ottenuta mediante manovre combinate orbitali e di assetto. Scegliendo
opportunamente i propulsori e le posizioni del satellite all’interno dell’orbita, era possible operare
correzioni di assetto durante una manovra orbitale, in modo da risparmiare interamente il carburante
necessario alla prima e tutte le procedure relative ad una intera manovra.
Ha condotto uno studio particolare sul puntamento dell’antenna di bordo, scoprendo una tecnica per
consentire l’utilizzo del satellite anche in orbite con inclinazione non trascurabile, cosi’ come
degenerano molto tempo dopo l’esaurimento del carburante. La tecnica consisteva nell’impiego di un
piccolo residuo di carburante, insufficiente per una correzione di inclinazione orbitale, per modificare
l’assetto, in modo da compensare l’inclinazione orbitale ai fini del puntamento dell’antenna sulla
corretta zona terrestre. Tale tecnica e’ stata applicata dopo la fine della vita nominale del satellite,
quando la quantita’ del carburante residuo consentiva solo correzioni dell’assetto e della longitudine.
Da due settimane prima del lancio del satellite, sino alla consegna in orbita geostazionaria da parte
della NASA, sono state condotte dal “team” del CNUCE (sette persone in tutto) le operazioni di
calcolo necessarie per la esecuzione delle varie manovre (stima dei parametri orbitali e di assetto,
calcolo delle manovre stesse), in parallelo con le operazioni condotte dai tecnici della NASA.
Ha fatto parte del “team” del CNUCE che ha gestito le manovre durante l’intero periodo operativo del
satellite.
Ha studiato varie tecniche di manovre, miranti ad un risparmio energetico, per consentire una vita piu’
lunga del satellite.
L’ottimizzazione era ottenuta mediante manovre combinate orbitali e di assetto. Scegliendo
opportunamente i propulsori e le posizioni del satellite all’interno dell’orbita, era possible operare
correzioni di assetto durante una manovra orbitale, in modo da risparmiare interamente il carburante
necessario alla prima e tutte le procedure relative ad una intera manovra.
Ha condotto uno studio particolare sul puntamento dell’antenna di bordo, scoprendo una tecnica per
consentire l’utilizzo del satellite anche in orbite con inclinazione non trascurabile, cosi’ come
degenerano molto tempo dopo l’esaurimento del carburante. La tecnica consisteva nell’impiego di un
piccolo residuo di carburante, insufficiente per una correzione di inclinazione orbitale, per modificare
l’assetto, in modo da compensare l’inclinazione orbitale ai fini del puntamento dell’antenna sulla
corretta zona terrestre. Tale tecnica e’ stata applicata dopo la fine della vita nominale del satellite,
quando la quantita’ del carburante residuo consentiva solo correzioni dell’assetto e della longitudine.
L’interesse al problema del puntamento delle antenne, installate su satelliti geostazionari aventi orbite
di inclinazione non trascurabile, e’ tornato vivo anni dopo. Cio’ e’ stato in seguito a studi (1988)
condotti dal gruppo di ricercatori del CNUCE, allora attivo in questo settore, per cui sono stati
perfezionati e pubblicati in questo anno i risultati degli studi condotti a suo tempo.
Ha portato avanti l’attivita’ di calcolo delle manovre per il mantenimento in stazione del Sirio in parttime fino a tutto il 1981. Cosi’ pure in part-time ha condotto studi particolari per la predizione dei dati
relativi al rientro di satelliti artificiali nell’atmosfera terrestre. In occasione dei rientri dello Skylab e
del Cosmos 1402, unita’ stazionate in orbite di tipo LEO (low earth orbit), essendo stato coinvolto in
un gruppo operante da supporto alla Protezione Civile.
Ottobre 1978 - dicembre 1983
Ha partecipato al progetto STELLA (Satellite Transmission Experiment Linking LAboratories)
nelle sue due fasi (STELLA/I e STELLA/II), primo esperimento di trasmissione dati via satellite
condotto in ambiente europeo.
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La partecipazione ai due progetti e’ stata sia come progettista del software dell’intero sistema e
delle specifiche dell’hardware, sia come realizzatore di alcune parti fondamentali. A tale scopo sono
state necessare lunghe permanenze al CERN di Ginevra e presso le stazioni Telespazio del Fucino e
del Lario.
La prima fase dell'esperimento (STELLA/I) si concluse all'inizio del 1981 con la realizzazione di
un link a 1 Mbit/s (all’epoca definite alta velocita’) per trasmettere file di grossa mole, residenti su
dischi o su nastri, tra i vari laboratori europei di fisica delle alte energie. I collegamenti possibili erano
di tipo punto a punto e i dati da trasferire dovevano risiedere sui mini elaboratori dislocati presso le
stazioni di terra.
Collaborarono attivamente all' esperimento, condotto dal CNUCE, l'INFN (Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare) di Pisa, il CERN di Ginevra ed il Rutherford LAB (U.K.). La partecipazione
all'esperimento fu successivamente estesa anche al CCR di Ispra, all'INFN di Frascati, alla Technical
University di Graz (A), all'Universita' di Dublino (EIRE) e al Laboratorio di Fisica di Desy (D).
La seconda fase del progetto STELLA (STELLA/II) realizzo' un sistema di interconnessione di reti
eterogenee, fossero esse locali, geograficamente distribuite o via satellite. Tale progetto e’ da ritenersi
una prima realizzazione europea del sistema Internet, in quanto furono adottate diverse tecniche tuttora
presenti nel sistema odierno
Il sistema di internetworking cosi' creato si basava su un'ampia topologia e la sua estrema
modularita' permetteva un facile aggancio da parte di nuovi utenti. Oltre alle normali applicazioni di
rete (trasferimento di file, accesso interattivo a computer remoto, richieste a basi di dati, etc.), il
progetto consenti', grazie alla velocita' del canale via satellite, la sperimentazione di applicazioni
speciali, quali il monitoraggio presso il CNUCE degli esperimenti di fisica condotti al CERN. Gli
istituti partecipanti furono quasi tutti quelli della prima fase del progetto, ma lo studio dell'architettura
dell'intero sistema e la sua realizzazione furono a totale opera del gruppo di ricercatori del CNUCE.
Il satellite impiegato in entrambe le fasi del progetto STELLA fu l' OTS (Orbital Test Satellite)
ma, nella prima fase del progetto, durante un periodo di test pre-sperimentale, si fece uso del satellite
italiano SIRIO con apparecchiature messe a disposizione della TELESPAZIO presso le stazioni del
Fucino e di Gera Lario, dove furono condotte sperimentazioni per lungo tempo.
Poiche' erano tempi ancora pionieristici per quanto riguarda la ricerca in questo settore, bisogna
sottolineare che in quegli anni il ricercatore doveva essere un po' "tuttofare", nel senso che molta parte
di gestione delle macchine e dell'hardware in genere, progettato o comunque utilizzato, era poi a suo
carico, con conseguenti tempi persi per guasti dell’hardware prototipale e non, che richiedevano
spesso lunghi periodi di debug dei sistemi complessivi
Il progetto STELLA/II fu ufficialmente presentato alla comunita' scientifica europea con una
dimostrazione tenutasi al CNUCE nell'ottobre 1983, alla presenza di rappresentanti dei principali
centri di ricerca europei.
Gennaio 1984 - aprile 1988
Ha partecipato, in qualita’ di responsabile di Unita’ Operativa del Progetto Strategico Tecnologie
dell’informazione, sottoprogetto Reti di Calcolatori, al progetto denominato New Satellite Bridge:
realizzazione di un sistema via satellite a 2 Mbit/s, adatto a traffico misto (dati, voce, immagini in
movimento), per consentire la interconnessione di reti locali con applicazioni di diversa natura. Tale
progetto e’ successivamente confluito nel progetto europeo Satine2-Cost11-ter in quanto ricevette
supporti dalla Comunita' Europea. Il progetto Satine2-Cost11/ter fu coordinato dal Dr. Mervyn Hine
del CERN di Ginevra.
Ha progettato il sistema di accesso a canale via satellite geostazionario denominato FODA-TDMA
(Fifo Ordered Demad Assignment-Time Division Multiple Access). Il FODA era in grado di
interconnettere un ampio numero di stazioni di terra rice/trasmittenti, ciascuna con la possibilita' di
trasmettere, simultaneamente, dati provenienti da applicazioni sia sincrone (traffico stream) che
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asincrone (traffico datagram). Era pertanto in grado di soddisfare le diverse esigenze di un traffico
misto, avendo anche come scopo la ottimizzazione del canale satellitare. Il FODA prevedeva una
velocita' fissa di trasmissione a 2 Mbit/s, con eventuale codifica 1/2.
Nello stesso periodo, come proseguimento del progetto nazionale UNIVERSE, fu sviluppato in
Inghilterra dall'industria nazionale inglese, in collaborazione con il Rutherford LAB e varie universita',
un prototipo di controller su canale via satellite in TDMA, basato su processori Motorola 68000,
denominato "New Satellite Bridge".
Sorse una collaborazione tra il CNUCE, il Rutherford and Appleton Laboratory (RAL)(U.K.) e la
Technical University di Graz (A), al fine di sperimentare nuove reti via satellite per applicazioni
telematiche avanzate (video-lento, trasmissioni miste di voce digitale e dati, fax-simile veloce e videoconferenza). Sulla scia di tale collaborazione, si decise di implementare il metodo di accesso FODATDMA su un prototipo di TDMA controller di progettazione inglese (GEC-Marconi R.C.).
Il TDMA controller era visto in ogni stazione di terra come un concentratore di traffico a cui
pervenivano dati provenienti da applicazioni, dislocate su una o piu' LAN (Local Area Network)
interconnesse tra loro e facenti capo al satellite bridge.
Ha dovuto sostenere lunghe permanenze al RAL ed alla Technical University di Graz.
Ha partecipato alla sperimentazione del sistema prototipale FODA-TDMA prima presso la
stazione Telespazio del Fucino, poi a Lustbuel (A), presso la stazione di terra della Technical
University di Graz. I test sono stati effettuati con tre stazioni di terra dotate di altrettanti prototipi del
sistema FODA, utilizzando i satelliti ECS-II ed ECS-IV.
Il sistema FODA fu ufficialmente presentato alla comunita' scientifica internazionale in occasione
del congresso EUTECO '88 tenutosi a Vienna nei giorni 20-22 Aprile 1988, con tre stazioni, di cui due
poste nei pressi di Graz ed una a Vienna. Durante tale dimostrazione, che riscosse notevole successo di
consensi e di interessi, per la presenza di certe soluzioni innovative rispetto a metodi tradizionali, fu
presentata una configurazione ridotta del sistema FODA capace di gestire via satellite comunicazioni
telefoniche unite all'invio di file di immagini ed al trasferimento di file di testo.
Il sistema FODA-TDMA e' stato oggetto di brevetto nazionale C.N.R. (N. 1233264, depositato in
data 21 Marzo '89) col titolo "Sistema di trasmissione dati in particolare tra un satellite ed una
molteplicita' di stazioni riceventi e trasmittenti collegate a terra". Inventori: Nedo Celandroni ed Erina
Ferro.
Il sistema FODA, interconnesso tramite rete locale Cambridge Ring con applicazioni capaci di
inviare dati sia sincroni (voce ed immagini) che asincroni, fu presentato anche in occasione dell'
Olympus Utilization Conference tenutasi a Vienna nell'Aprile '89. Tale sistema era notevolmente piu'
sofisticato rispetto a quello presentato l'anno precedente in occasione della conferenza EUTECO e
riscosse notevole interesse in campo scientifico, tanto da spingere alla collaborazione con il CNUCE
vari sperimentatori europei Olympus, quali le PTT europee ed il DFVLR (D).
E’ stato eletto tra i membri interni del Consiglio Scientifico del CNUCE, insediatosi nel marzo
1989.
Maggio 1988 – giugno 1994
Ha partecipato, in qualita’ di proponente (initiator, secondo la terminologia dell’ESA) e
coordinatore, al progetto "Thin Route TDMA", nell' ambito della sperimentazione Italiana sul satellite
Olympus, su iniziativa dell' ISPT (Istituto Superiore delle Poste e Telecomunicazioni). In questo
ambito il candidato ha progettato e collaborato alla realizzazione del sistema di accesso a canale via
satellite
geostazionario
denominato
FODA/IBEA-TDMA
(Fifo
Ordered
Demad
Assignment/Information Bit Energy Adapter - Time Division Multiple Access) che permette la
trasmissione simultanea su satellite di traffico multimediale (dati isocroni e anisocroni), adatto a
fronteggiare l'attenuazione del segnale, dovuta a cattive condizioni atmosferiche, con tecniche
all’epoca del tutto innovative e tuttora considerate di avanguardia.
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E’ stato membro del Comitato Nazionale di coordinamento per gli esperimenti su satellite Olympus
e membro dell' Olympus Earth Station Working Group. Il Comitato Nazionale di coordinamento per
gli esperimenti su satellite Olympus era formato dagli sperimentatori italiani del satellite Olympus
(lanciato nel giugno '89), i quali, per competenze e campi di interesse, presentarono all'ESA un
programma di ricerca da effettuarsi sul satellite Olympus.
E' stato nominato nella Commisione, presieduta dal prof. F. Carassa, per gli esperimenti di
telecomunicazione con il satellite Olympus (marzo 1991).
Il prototipo di sistema FODA/IBEA, messo a punto nell’ambito del progetto Thin route TDMA fu
utilizzato nella seconda fase del progetto (denominato “Thin Route TDMA for LAN interconnections”,
coordinato dai proff. G. Benelli e F. Pirri del dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Universita’ di
Firenze), per la realizzazione di un sitema di internetworking, supporto per applicazioni comuni
(trasferimento files) e speciali (video-conferenza). Il 10 giugno 1994, alla presenza di rappresentanti di
molti centri e istituti scientifici europei, si svolse una dimostrazione di tale complesso sistema, con
l’utilizzo del satellite Italsat per interconnettere quattro stazioni, di cui due site a Pisa, una a Roma ed
una a Firenze.
Il programma di ricerca presentato dal CNUCE, denominato "Thin Route TDMA", prevedeva la
collaborazione della Telespazio e dell' ISPT/FUB (Fondazione Ugo Bordoni). Tale progetto, seppure
con finalita' analoghe al precedente progetto FODA, prevedeva prestazioni del mezzo trasmissivo
notevolmente piu' estese: velocita' di trasmissione su satellite variabile da 1 a 8Mbit/s, codifica
variabile dei dati (1/2, 2/3, 4/5 e 1) e reti locali piu' moderne ed adatte allo scopo (Ethernet, Tokenpass networks). Poiche' fu previsto l' utilizzo sia del pacco a 12/14 GHz che del pacco a 20/30 GHz del
satellite Olympus, si doveva affrontare il problema del fade countermeasure, cioe' come combattere
l'attenuazione del segnale trasmissivo causato da cattive condizioni atmosferiche. Questo problema
infatti, seppur presente anche nella banda 12/14 GHz (banda Ku), e' di primaria importanza nella
banda 20/30 GHz (banda Ka). In tale banda infatti l' attenuazione del segnale puo' raggiungere valori
superiori ai 10 dB per percentuali non trascurabili del tempo nel corso dell'anno. D'altro canto lo
sfruttamento della banda Ka era di grande interesse per i sistemi di comunicazione via satellite poiche'
consentiva di usare ampi spettri di segnale e la banda Ka non era ancora congestionata come le bande
inferiori.
La sfida era di risolvere il problema del fade countermeasure con tecnica TDMA, e non con le
tecniche gia’ note di site o frequency diversity, che risultano costose in quanto basate sulla
duplicazione dell’hardware. Si scelse una tecnica rivoluzionaria basata sull’adattamento della potenza
trasmissiva, della ridondanza di codifica dei dati ed, eventualmente, della velocita' di trasmissione
(cioe’ l’energia contenuta in un bit di informazione), in modo dinamico, a seconda del livello di fade
riscontrato sul link tra la stazione trasmittente a quella ricevente, ottimizzando l'uso della banda totale.
La problematica maggiore era legata alle trasmissioni in tempo reale, quali la voce e le immagini in
movimento, che, una volta iniziate, devono continuare ad essere garantite con caratteristiche di qualita'
entro la soglia di accettazione. La realizzazione del sistema FODA/IBEA comporto’ la progettazione e
realizzazione di un TDMA controller, di un modem e di un codec con prestazioni diverse, sia rispetto
a quanto allora disponibile sul mercato, sia rispetto a quanto fornito dal prototipo di TDMA controller
utilizzato durante il progetto FODA. Sopratutto le prestazioni richieste dal modem non erano
riscontrabili in niente di gia' esistente, e comportarono quindi la progettazione di nuove
apparecchiature.
Ha prodotto le specifiche del nuovo hardware ed ha seguito le varie fasi di realizzazione di tali
prototipi a cura della Marconi R.C. (U.K.), non avendo trovato sul mercato italiano industrie del
settore interessate o in grado di sviluppare una simile apparecchiatura a scopo di ricerca. Molte
riunioni con i tecnici della Marconi sono state fatte al fine di arrivare alla realizzazione dei prototipi, di
cui il modem conserva tuttora prestazioni competitive.
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Altri sperimentatori Olympus europei (PTT Svizzere, PTT Danese, BTI, DFVLR, Telespazio)
utilizzarono il nuovo hardware costruito su specifiche dei ricercatori del CNUCE.
Durante la realizzazione del sistema FODA/IBEA, ha inoltre studiato un sensore per la
determinazione del rapporto segnale/rumore. Questi sensori devono avere caratteristiche di prontezza
di risposta, precisione di misura e affidabilita' di risultato, per consentire al sistema di contromisura di
intervenire efficientemente e, possibilmente, con sufficiente anticipo sulle condizioni di attenuazione
effettive.
Tali studi rientrarono nell'ambito del Progetto Finalizzato Telecomunicazioni, sottoprogetto 5
(Realizzazioni sperimentali) a cui ha partecipato, sia con la ricerca "Allocazioni di banda per reti con
applicazioni dinamiche", in qualita’ di responsabile dell’ Unita’ Operativa, che con la ricerca "Reti a
larga banda integrate nei servizi".
Ha condotto studi sulla probabilita' di outage di un link del sistema quando si opera in banda Ka,
scrivendo un programma di simulazione in C, utilizzante il metodo Monte-Carlo.
Fu inoltre studiata l’ottimizzazione di un’aliquota della banda, usata come risorsa comune, da
assegnare alle varie stazioni trasmissive da assistere a seconda dei vari livelli di attenuazione del
segnale. Fu inoltre fatto un confronto con il vecchio sistema FODA/TDMA che non usava tecniche di
fade countermesure.
Durante la realizzazione del sistema FODA/IBEA, fu definito ed implementato un sofisticato
protocollo di interconnessione tra il sistema FODA/IBEA ed il mondo applicativo esterno (protocollo
GAteway-FOda/ibea -GAFO). Tale protocollo considera sia la possibilita' di un gateway di interfaccia
fra il sistema FODA/IBEA ed altre reti locali eterogenee, sia l'opportunita' di applicazioni direttamente
connesse al TDMA controller.
Il test di un cosi' complesso sistema software ed hardware ha comportato la progettazione e relativa
realizzazione di un sofisticato generatore di traffico (denominato MTG - Multi-Application Traffic
Generator) atto a verificare tutte le peculiarita' del sistema progettato. MTG e' stato realizzato, sotto
sistema operativo UNIX, su una macchina Motorola Delta 3300 interconnessa al sistema FODA/IBEA
tramite rete locale Ethernet.
Ha condotto tutte le fasi, sia di test e messa a punto in laboratorio, che di sperimentazione su
satellite del sistema FODA/IBEA e con l' elaborazione delle misure delle prestazioni del sistema.
Poiche' per eventi accidentali il satellite Olympus dall' agosto '93 non fu piu' operativo, la
sperimentazione passo', in modo trasparente, sul satellite Italsat.
Il sistema FODA/IBEA-TDMA e' stato oggetto di brevetto nazionale C.N.R. (N. 1286585) depositato
in data 28 Marzo ''96) col titolo "Sistema per la trasmissione via satellite di dati sincroni e asincroni
in grado di contrastare l'attenuazione del segnale dovuta ad agenti atmosferici. Inventori: Nedo
Celandroni, Erina Ferro e Francesco Potorti’.
Successivamente alla realizzazione e sperimentazione, il suddetto sistema fu scelto dal CNR per
una possible ingegnerizzazione e produzione industriale. La cosa comunque non ebbe seguito per la
mancanza di partner disposti ad investire capitali adeguati.
L'esperienza maturata negli anni di test degli esperimenti su satellite aveva messo in risalto la
mancanza sul mercato di uno strumento di simulazione per verificare le prestazioni di mezzi
trasmissivi acceduti con tecnica TDMA. Particolarmente evidente era questa lacuna la' dove si
volessero fare confronti di prestazioni a parita' di condizioni di carico di traffico o di distribuzione
geografica delle stazioni. Per colmare tale lacuna, fu realizzato un simulatore, denominato FRACAS
(FRAmed Channel Access Simulator), particolarmente adatto alla misura delle prestazioni dei metodi
di accesso a canale comune in TDMA. Questo strumento suscito' l'interesse dell' ENST (Ecole
Nationale Superieure des Telecomunications) sito di Toulouse (F) e della DELTA Partners, industria
nel settore dei prodotti di simulazione, la quale propose di includere FRACAS, opportunamente
migliorato, nel sistema di simulazione OPNET. Il nuovo modulo era chiamato SIMULATOR. La
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proposta non ha poi avuto seguito per difficolta’ gestionali sopraggiunte all’interno della DELTA
Partners.
La messa a punto del sistema FODA/IBEA, la progettazione e lo sviluppo di MTG e di FRACAS
sono stati portati avanti parzialmente nell' ambito del progetto "Reti a Larga Banda", finanziato dalla
dotazione ordinaria di Istituto. Sempre in questo ambito e' stata portata avanti una proficua
collaborazione con l'Ecole Nationale Superieure des Telecommunications (ENST) sito di Toulouse, al
fine di confrontare le prestazioni di metodi di accesso in TDMA diversi tra loro. Per sviluppare questo
lavoro e' risultato di fondamentale importanza l'utilizzo del sistema FRACAS.
Dal 1991 al 1995 ha partecipato, in qualita’ di responsabile per l’Italia, al progetto COST-226, della
Comunita' Europea, dal titolo "Integrated space/terrestrial networks". Tale progetto prevedeva l'uso
del sistema FODA/IBEA per l' interconnessione di reti europee satellitarie e terrestri.
Luglio 1994 - dicembre 2001
Ha deciso di sospendere l’attivita’ progettuale, portata avanti fino al momento, relativa ad attivita’
di ricerca con realizzazioni sperimentali, per dedicarsi interamente a studi teorici, in quanto, a suo
parere, le realizzazioni e relativi brevetti non hanno dimostrato sufficiente riconoscimento in termini di
avanzamento di carriera in ambito CNR. Le attivita’ realizzative molto spesso presentano delle enormi
difficolta’, quali la reperibilita’ dei finanziamenti, problemi gestionali ed imprevisti, come ad esempio
e’ accaduto, lo spegnimento prematuro del satellite Olympus, o la rivoluzione strutturale in ambito
Telecom/Telespazio/ASST/ISTP. Queste difficolta’ si sono tradotte in forti ritardi nel conseguimento
dei risultati, con rischio addirittura del fallimento del programma, senza nessuna colpa da attribuire ai
ricercatori e tecnici, che tuttavia si sono trovati ad aver investito inutilmente una importante parte del
loro tempo.
Nelle realizzazioni sperimentali, la produzione di pubblicazioni risulta quindi ridotta rispetto alle
attivita’ di ricerca che prevedono solo studi teorici. La realizzazione del sistema FODA/IBEA, ad
esempio, che e’ stata corredata del relativo brevetto, misura delle prestazioni con metodi analitici e
simulativi e numerose prove sperimentali di efficienza, avrebbe dovuto essere seguita dalla
ingegnerizzazione e collocazione sul mercato di un prodotto che risulterebbe ancora oggi competitivo
in termini di prestazioni. La crisi attraversata da aziende italiane del settore, quali la Telespazio, che
avrebbe dovuto curare il processo, ha introdotto latenze scoraggianti a proseguire questo tipo di
attivita’.
Ha partecipato all'azione europea COST-253 dal titolo "Service-Efficient Network Interconnection
Via Non-Geo Satellites", iniziato nel gennaio 1997 e conclusosi nel corso del 2000. In tale progetto si
sono riaffrontate le problematiche dell'interconnessione delle reti terrestri tramite satelliti in orbita
bassa (low earth orbit - LEO), con utenza fissa o mobile, tipica delle attuali trasmissioni cellulari.
Ha partecipato al progetto coordinato C.N.R. "Gestione del traffico VBR in ambiente
interconnesso", finanziato dal Comitato di Ingegneria e Architettura. In tale ambito sono state
affrontate le problematiche relative alla trasmissione su tratta satellitare geostazionaria di dati video
codificati MPEG-2. Tali trasmissioni sono infatti caratterizzate da un' ampia variabilita' della banda
occupata dai dati (dati VBR–variable bit rate) i quali, essendo trasmessi in tempo reale, necessitano di
precise garanzie, per quanto riguanda il ritardo end-to-end, la variazione del ritardo (jitter) ed il tasso
di errore, per assicurare la qualita’ di servizio richiesta dall’utente.
Le specifiche dello standard MPEG (moving pictures expert group) non esprimono molti dettagli a
riguardo del massimo tasso di errore dei dati ammissibile per ottenere immagini ancora accettabili. Le
uniche cifre reperibili nella letteratura parlano di probabilita’ di errore dell’ordine di 10-10 ÷10-12, con
probabilita di perdita di pacchetto dell’ordine di 10-9. Certe prestazioni sono facilmente raggiungibili
con reti terrestri cablate (tipicamente reti ATM in fibra ottica), mentre per trasmissioni via etere e,
particolarmente per reti via satellite, risultano proibitive, se si vogliono contenere i costi entro valori
accettabili.
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Gli studi condotti in questo progetto miravano a far luce in questa materia. In particolare si e’
indagato sulla convenienza delle varie tecniche di codifica di canale (convoluzionale e/o a blocchi) per
trasmettere il segnale video codificato MPEG su tratta satellitare.
L'attivita' iniziata nell'ambito del progetto di cui sopra e' successivamente confluita nel progetto
integrato C.N.R. "Ambienti avanzati per comunicazioni a pacchetto" (finanziato dall’allora Comitato
Nazionale per le Scienze e la Tecnologia dell'Informazione), logica conseguenza del precedente
progetto. In tale ambito e' stata particolarmente attiva la collaborazione con il CSTV/CNR di Torino.
In tale progetto sono stati ripresi gli studi sulle problematiche relative alla trasmissione, su satellite
geostazionario, di dati video codificati MPEG-2, concentrando pero' la ricerca principalmente sulle
tecniche di recupero e concealment video degli errori di trasmissione. L'attivita' fu basata sull'ipotesi
relativa alla codifica scalabile in ambiente MPEG.
Ha partecipato al Progetto “IntraCoastal Satellite Communicator System” che ha realizzato un
sistema che sfrutta un canale di rice/trasmissione satellitare per mezzi in movimento ed un software
per siti Internet tematici adibiti alla distribuzione di informazioni codificate e criptate. I moderni
prodotti d’ausilio alla navigazione costiera (ChartPlotter), sebbene integrati con altri strumenti (GPS,
autopilota, etc.), non comprendono la comunicazione da/verso l’esterno.
La disponibilità commerciale di una rete satellitaria di tipo Low-Earth Orbit (LEO), quale
ORBCOM, permise una comunicazione globale a basso costo, offrendo ai naviganti la possibilità di
essere costantemente informati (variazioni delle condizioni ambientali, informazioni commerciali,
etc.) e la capacità di comunicare (messaggi di posta elettronica, SMS verso i cellulari GSM, voce).
Il ChartPlotter divenne l’interfaccia ricetrasmittente per la messaggistica, mentre il reperimento
dell’informazione avvenne tramite esplorazione di DataBase tematici Internet. Il progetto fu finanziato
al 50% dalla Regione Toscana.
Ha partecipato al Progetto 5% Multimedialita' del DM 21.01.97 dal titolo "Rete Multimediale
interattiva di accesso all'utente", Linea di ricerca 3: “Rete multimediale interattiva con accesso e
interconnessione via satellite", Tema: Aspetti trasmissivi", Sottotema: Allocazione dinamica della
banda per traffico multimediale.
In tale ambito ha studiato una tecnica ottimale (a controllo centralizzato o distribuito) di accesso a
canale via satellite per l'allocazione dinamica della banda per la gestione di traffico multimediale
proveniente da applicazioni in tempo reale e non, per un'utenza mobile e/o fissa. Una efficace tecnica
di multiplexing statistico, mantenuta anche sul canale via satellite, ottimizzava l'uso della banda
satellitaria. Ad ogni tipo di traffico veniva associata una classe di servizio, il cui mantenimento era
garantito dalla politica di allocazione scelta.
Le tecniche di accesso oggetto di studio furono inizialmente orientate ai soli satelliti geostazionari
in banda Ka. Furono inoltre presi in considerazione anche satelliti in orbite basse (LEO/MEO) per
poter studiare se, ed in che modo, gli algoritmi precedentemente studiati per tecnologia GEO potevano
essere adattati per sistemi non-GEO, in termini di probabilita' di caduta della connessione legata al
passaggio (handover) tra due diverse unita’ rice-trasmittenti a bordo del satellite (due diversi fasci
della stessa antenna) o tra un satellite e l’altro, per ragioni di cambio della zona di copertura dovuta
alla mobilita’.
Il suddetto progetto si articolava in due filoni, il primo denominato Prototipo innovativo, il secondo
Sistema innovativo. Nell’ambito del primo filone fu progettato l’algoritmo in FH-TDMA (Frequency
Hopping -Time Division Multiple Access) denominato FH-JFDA (jitter free demand assignment) che
ha tenuto conto delle caratteristiche dell’hardware prototipale fornito dalla Marconi Communications.
E’ stata inoltre studiata l’architettura dell’esperimento di validazione del sistema.
L’attivita’ per il Sistema innovativo si articolava su due fronti: a) il traffico multimediale; b) le
costellazioni di satelliti LEO. Per quanto riguarda il punto a), furono conclusi gli studi dell’ algoritmo
VnL-DA/TDMA per l’ accesso a canale via satellite geostazionario per traffico multimediale (in
tempo reale e non), in grado di garantire una ottimizzazione del canale satellitare anche in presenza di
traffico a bit rate variabile (VBR).
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Per quanto riguarda le costellazioni di satelliti in orbita bassa, lo scopo finale era quello di studiare
le prestazioni di diversi metodi di allocazione dinamica della banda satellitaria per traffico voce e dati.
Fu studiata l’architettura di un simulatore per costellazioni LEO soddisfacente i requisiti richiesti per
gli studi in programma. Di tale simulatore, chiamato GaliLEO, fu portata avanti una prima stesura in
Java.
Post dicembre 2001
Ha collaborato con il Dipartimento di Informatica Sistemistica e Telematica (Universita’ di
Genova) sul tecniche di ottimizzazione dell’allocazione della banda tra diversi utenti di una rete
satellitare e criteri di call admission control (CAC) per garantire una certa qualita’ del servizio anche
quando il canare risulta degradato da maggior attenuazione dovuta a cause atmosferiche.
Ha partecipato al progetto finanziato dal MIUR (PNR 2001-2003 (FIRB art.8) D.M. 199 Ric. del 8
marzo 2001) “Tecnologie abilitanti per la Societa' della conoscenza ICT”, titolo della ricerca
“Algoritmi e modelli dell'ingegneria del traffico per l'ottimizzazione di reti IP di nuova concezione
(progetto TANGO, Responsabile Scientifico: Prof. Marco Ajmone Marsan).
TANGO, si proponeva di contribuire alla realizzazione di una metodologia di progetto,
dimensionamento, configurazione e gestione per reti IP multiservizio di nuova generazione, con
avanzate capacità di controllo del traffico e con garanzie di qualita’ del servizio per gli utenti finali. A
tal fine, TANGO sviluppo’ nuovi strumenti modellistici (analitici e simulativi) e di ottimizzazione.
Questi strumenti erano finalizzati al miglioramento della progettazione delle reti da parte degli
operatori nel settore delle telecomunicazioni e dell'informatica (gestori, aziende, ISP) , che ebbero a
disposizione migliori algoritmi di gestione e configurazione, con notevoli vantaggi in termini sia di
riduzione dei costi e delle tariffe, sia di miglioramento nella qualita’ del servizio percepita dagli utenti.
Ha partecipato al progetto, finanziato dal MIUR, “Infrastrutture software per reti ad-hoc orientate
ad ambienti difficili (progetto IS-MANET; Responsabile Scientifico Prof. Carlo Ghezzi).
Il progetto si proponeva di realizzare un’infrastruttura per reti MANET (Mobile Ad-hoc NETworks) e
per la loro interconnessione mediante collegamenti satellitari. L’infrastruttura era finalizzata a
realizzare un prototipo di applicazione per la gestione di emergenze ambientali nell’ambito della
protezione civile.
Ha partecipato al progetto Europeo SatNEx (Satellite Network of Excellence) per la costituzione di
una rete di eccellenza (NoE) in ambiente satellitare. Il progetto fu finanziato dalla Comunita’ Europea
e comprendeva 21 Istituti Europei. Il progetto trasse origine dall’attività dell’azione COST 272, ed
ebbe come scopo primario l’avanzamento dell’Europa nel campo delle telecomunicazioni via satellite.
Tale avanzamento, infatti, poteva essere ottenuto aumentando la massa critica dei ricercatori Europei
coinvolti nei molti aspetti della ricerca in questo settore, aumentando cioè le sinergie e la
collaborazione tra enti industriali e scientifici. Il progetto si articolo’ su due distinte fasi di durata tri e
biennale, rispettivamente, su molte “Joint Activities” e si prefisse una grossa azione propagandistica
ed educazionale.
Al termine della seconda fare di SatNEx, l’ESA (European Space Agency) si fece carico di
finanziare il proseguimento, permettendo alla comunita’ di esperti che avevano lavorato insieme
profiquamente di continuare gli studi su tematiche di commune interesse per l’ESA stessa. Il progetto
che ne derivo’ conservo’ la stessa sigla SatNEx, ma con significato diverso (Satellite Nertwork of
Experts). E cosi’ seguirono SatNEx III e SatNEx IV, quest’ultimo e’ iniziato nel 2014.
Piu’ recentemente ha condotto studi delle prestazioni del TCP (transmission control protocol) in
ambiente wireless terrestre e in ambiente satellitare; in particolare, considerando l’influenza che i vari
metodi di accesso a canale comune hanno sul comportamento del TCP (sistemi a banda garantita su
domanda, sistemi ad acceso casuale, etc.) Questi studi sono stati fatti su base analitica e simulativa; in
quest’ultimo caso, e’ stato anche costruito un simulatore ad hoc (TGEP–TCP goodput estimation
program), basato su un metodo fluido, per avere uno strumento velocissimo e poter quindi selezionare
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lo scenario simulativo da produrre con i simulatori a pacchetto esistenti, che sono piu’ precisi ma che
richiedono spesso lunghi tempi di elaborazione.
Ha prodotto in totale (riviste, proceedings, rapport tecnici e capitol di libro) oltre 200 articoli.
Principali enti/aziende nazionali ed internazionali con i quali ha collaborato:
Goddard Space Flight Center – NASA (USA)
Teledesic (USA)
Telespazio S.p.A, Roma
Centro Studi Televisivi (CSTV) del C.N.R., Torino
Centro Studi Telecomunicazioni Spaziali (CSTS) del C.N.R., Milano
Dipartimento di Informatica Sistemistica e Telematica (Universita’ di Genova)
Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell' Universita' di Firenze
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell' Universita' di Siena
Istituto Superiore delle Telecomunicazioni (Roma)
Fondazione Ugo Bordoni (Roma)
Alcatel – SIETTE (Firenze)
Istituto Nazionale Fisica Nucleare (Pisa)
Technical University di Graz (A)
Rutherford and Appleton Laboratory (RAL), UK
GEC-Marconi Research Center, UK
Ecole Nationale Superieure des Communicationes (ENST), sito di Toulouse (F)
European Space Agency, Transmission Techniques Section (NL)
Agenzia Spaziale Italiana (Roma)
CERN (Ginevra - CH).
DLR (gia’ DLVFR) Monaco (D)
Centro Comune di Ricerca – Ispra
University College of London (UK)
University College of Dublin (EIRE)
Marconi Communications (Genova-Pomezia-Messina)
Synthema (Pisa).
ELENCO DELLE PUBBLICAZIONI SU RIVISTA FINO AL 2001
Tutte le pubblicazioni successive all’anno 2001 sono reperibili sul sito
http://www.isti.cnr.it/about/people.php?id=73
N. Celandroni, A.Foni, S. Trumpy,
“Performance evaluation of the SIRIO Maneuver System”, Alta Frequenza, Volume XLVIII,
Number 6, pp. 309-320, Giugno 1979.
A. Cardillo, N. Celandroni , A.Foni, S. Trumpy,
“Evolution of the SIRIO in-orbit Control Strategy”, Alta Frequenza, Volume XLIX, Number 5,
pp. 319-322, Settembre/Ottobre 1980.
A. B. Bonito, N. Celandroni, E. Ferro, L. Lenzini, E. Perotto, S. Tirro',
Experimentation of the STELLA (Satellite Transmission Experiment Linking LAboratories) project
using the SIRIO satellite”, Alta Frequenza, Volume XLIX, Number 5,
pp. 323-331,
Settembre/Ottobre 1980.
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N. Celandroni, E. Ferro, L. Lenzini, B. M. Segal, K. S. Oloffson,
“Architecture and Protocols of STELLA- A European Experiment On Satellite Interconnection of
Local Area Networks:", Computer Communication Review, Vol. 13, Number 4, October 1983,
pp. 17-24.
N. Celandroni, E. Ferro, L. Dossi, G. Tartara,
"User oriented satellite networks: studies on utilization of transmission capacity in TDMA and
TDMA/FDMA systems", European Transactions on Telecommunications, Vol. 2 - N. 4, JulyAug. 1991.
N. Celandroni, E. Ferro,
"The FODA-TDMA satellite access scheme: presentation, study of the system and results", IEEE
Transactions on Communications, Vol. 39, N. 12, pp. 1823-1831, December 1991.
N. Celandroni, E. Ferro, N. James and F. Potortì,
"FODA/IBEA: a flexible fade countermeasure system in user oriented networks", International
Journal of Satellite Communications, Vol. 10, N. 6, pp. 309-323, November-December 1992.
N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì , A. Bellini, F. Pirri,
"Practical experiences in Interconnecting LANs via Satellite", ACM SIGCOMM Computer
Communication Review, Vol. 25, No. 5, pp. 56-68, October 1995.
N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì,
"Comparison between distributed and centralised demand assignment TDMA satellite access
schemes", International Journal of Satellite Communications, Vol. 14, No. 2, pp. 95-112,
March-April 1996
N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì,
"Experimental results of a demand-assignment thin route TDMA system", International Journal of
Satellite Communications, Vol. 14, No. 2, pp. 113-126, March-April 1996
N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì,
"A traffic generator for testing communication systems: presentation, implementation and
performance", Real-Time Systems, Vol. 13, No. 1, pp. 5-24, July 1997.
N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì,
"Quality estimation of PSK modulated signals", IEEE Communications Magazine, July 1997, Vol.
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N. Celandroni, E. Ferro, F. Potortì , G.Maral,
"Delay analysis for interlan traffic using two suitable TDMA satellite access schemes",
International Journal of Satellite Communications, Vol. 15, No.4, pp. 141-153, SeptemberOctober 1997.
Nedo Celandroni, Erina Ferro, Francesco Potortì,
"DRIFS-TDMA. A proposal for satellite access distributed-control algorithm for multimedia traffic
in a faded environment”, International Journal of Satellite Communications, Vol. 15, No. 5, pp.
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Nedo Celandroni, Erina Ferro, Francesco Potortì,
"FEEDERS-TDMA. A distributed-control algorithm for satellite channel capacity assignment in a
mixed traffic and faded environment”, International Journal of Satellite Communications, Vol.
15, No. 4, pp. 185-195, July-August 1997.
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Nedo Celandroni, Marco Conti, Erina Ferro, Enrico Gregori, Francesco Potortì,
"A bandwidth assignment algorithm on a satellite channel for VBR traffic”, International Journal
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Nedo Celandroni,
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Nedo Celandroni, Santi T. Rizzo,
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Nedo Celandroni and Francesco Potortì, ``Modeling Ka band scintillation as a fractal process''.
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http://www.baltzer.nl/telsys/contents/1999/12-1.html
Nedo Celandroni, Erina Ferro, Francesco Potortì, Antonio Chimienti, Maurizio Lucenteforte,
Romualdo Picco, “MPEG-2 coded video traces transmitted over a satellite link: scalable and nonscalable solutions in rain fading condition”, Multimedia Tools And Applications, Vol. 10, N. 1,
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Nedo Celandroni, Erina Ferro, Francesco Potortì, Antonio Chimienti, Maurizio Lucenteforte,
“Dynamic rate shaping on MPEG-2 video streams for bandwidth saving on a faded satellite
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Nedo Celandroni and Francesco Potortì, ``Fade Countermeasure Using Signal Degradation
Estimation for Demand-Assignment Satellite Systems''. Journal of Communications and
Networks, Vol. 2, No. 3, pp. 230-238, September 2000
Nedo Celandroni, Erina Ferro,
“A multifrequency TDMA/TDM system for a VSAT terminal network operating in Ka band”,
Journal of Communications and Networks, Vol. 3, Number 2, June 2001, pp. 132-141.
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