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Articoli
Linux in viaggio
Un'esperienza di implementazione di applicazioni gestionali unattended.
Da circa due anni è completamente operativo nella Provincia Autonoma di Bolzano un sistema tariffario unificato che permette agli utenti l'utilizzo di tutti i vettori che esercitano il trasporto pubblico di persone, sia su gomma che su rotaia, con un unico documento di viaggio.
Ciò ha favorito l'impianto di un sistema informativo integrato dedicato alla gestione unitaria della notevole quantità di informazioni derivante dal rilevamento dei viaggi di tutti gli utenti. Tale sistema, basato sull'utilizzo a bordo dei veicoli di apparecchiature elettroniche a tecnologia magnetica prodotte da una società belga con esperienza internazionale nello specifico settore, ha richiesto per la sua definitiva e completa messa a punto oltre quattro anni.
Le più rilevanti specificità del sistema sono le seguenti: la rete dei servizi è gestita da 25 imprese diverse, aventi dimensioni estremamente variabili e modelli di organizzazione altrettanto differenti. La necessità di una gestione unitaria del sistema ha imposto di sviluppare un'unica versione di software, capace di autoconfigurare le proprie modalità operative a seconda delle differenti situazioni e di integrarsi perfettamente nelle procedure gestionali di controllo contabile ed operativo delle imprese maggiori.
Sin dalle prime fasi di implementazione, si sono scontate le limitazioni imposte dalle caratteristiche dell'hardware (unità centrale tipo Z80) e del relativo sistema operativo e di sviluppo. Tali vincoli sono divenuti insormontabili quando si è dovuta affrontare l'integrazione delle linee gestite dalle Ferrovie dello Stato. Ciò richiedeva l'installazione in 37 stazioni ferroviarie di apparecchiature simili a quelle presenti sui veicoli ma funzionanti in una modalità impresenziata. Era perciò necessario poter disporre di funzioni di telediagnostica, aggiornamento remoto e raccolta automatica dei dati.
Intorno alla metà dell'anno 1993 abbiamo ricevuto da nostri consulenti le prime informazioni sull'esistenza di un sistema operativo Unix like, i cui sorgenti erano disponibili in Internet con una politica di licenza simile a quella della Free Software Foundation. Il primo approccio a Linux, allora intorno alla release 0.98, ci ha immediatamente entusiasmato, sia per la notevole stabilità già raggiunta, che per le possibilità di sviluppo dei nostri progetti consentite dalla disponibilità dei sorgenti.
Si è quindi perfezionato un accordo con la system house che già collaborava con noi, al fine di ottenere la fornitura di distribuzioni aggiornate e testate di Linux e lo sviluppo dei device driver necessari per pilotare le nostre apparecchiature (non esattamente standard).
Si è provveduto a modificare il funzionamento delle unità di trattamento dei documenti magnetici, riconvertendole alla loro naturale funzione di periferiche collegabili ad un personal computer attraverso un protocollo di trasmissione robusto ed affidabile. Nei primi mesi del 1994 è iniziata l'installazione delle apparecchiature nelle stazioni. Dopo un periodo di test ed a seguito della disponibilità delle prime versioni della release 1.0 di Linux è stato attivato l'intero sistema.
Oggi sono in funzione complessivamente 90 postazioni: 40 impresenziate totalmente presso le stazioni ferroviarie; 40 presso gli sportelli di biglietteria installati nelle località più importanti della provincia; 10 dedicati nei depositi aziendali alla lettura e concentrazione dei dati provenienti dai veicoli, attraverso trasmissioni ad infrarosso. Ogni sistema impresenziato è costituito da una black box installata in armadio anti intrusione contenente un PC 486 33Mhz con 16 Mbytes di Ram, 150 Mbytes di disco, un minimo di quattro porte seriali (UART 16550A), un modem V32bis ed un gruppo di continuità. Alla black box sono collegate (in RS485) da 2 a 6 unità di obliterazione dei documenti di viaggio, identiche a quelle installate sui veicoli.
La release di Linux attualmente utilizzata è la 1.2.13 (versione Elf). L'uptime medio dei sistemi è attualmente superiore a 100 giorni; si verificano tuttora alcune situazioni di crash del sistema, imputabili probabilmente a particolari condizioni ambientali. Per ovviare a ciò si stà sperimentando in alcune postazioni il watchdog introdotto nella versione 1.3.51, sia in modalità software che hardware.
I sistemi di biglietteria si differenziano ovviamente per la presenza di un monitor e di una tastiera, nonché per la connessione di altre periferiche necessarie per il trattamento di tessere tipo Credit Card. Il sistema centrale si connette ogni notte con tutte le unità periferiche utilizzando Taylor-UUCP per la raccolta dei dati e l'inizializzazione di alcune funzioni. Con cadenza settimanale si effettua una connessione PPP per effettuare con ntpdate la sincronizzazione degli orologi dei sistemi.
La dettagliata conoscenza delle caratteristiche di mobilità dell'utenza non esaurisce la problematica di controllo di una azienda di trasporti extraurbani. In tale impresa gli addetti alla produzione sono sparsi sul territorio e possono essere raggiunti per la comunicazione delle disposizioni di servizio solo in alcuni momenti del periodo lavorativo ed in specifici punti della rete. Ciò impone la necessità di programmare l'utilizzo degli addetti e dei mezzi con anticipi temporali anche importanti e non permette di adeguare tempestivamente l'organizzazione del lavoro a fronte di perturbazioni sulla rete di produzione, infrastrutturali od organizzative o a fronte di variazioni impreviste della domanda.
È stata perciò attivata una ricognizione sulle metodologie e tecnologie di controllo del movimento utilizzate in altre realtà nazionali ed estere. In generale le tipologie in cui sono stati introdotti questi sistemi sono relative ai servizi urbani di aree metropolitane di medie dimensioni. Il servizio di controllo termina ai limiti delle aree periferiche, soprattutto a causa degli elevati costi di investimento necessari per le infrastrutture di trasmissione radio.
Le architetture sono basate normalmente su queste caratteristiche generali: concentrazione di quasi tutta l'intelligenza di controllo in un punto centrale dotato di grandi capacità di elaborazione (in generale elaboratori dotati di sistemi operativi specifici per real time). Disponibilità di una rete radio con elevato numero di canali di trasmissione e copertura capillare; metodologia di trasmissione a polling con interrogazione di ogni veicolo per la determinazione della posizione spaziale dello stesso in cadenze temporali molto strette (in generale inferiori al minuto). Ove necessario per insufficiente copertura radio, integrazione con sistemi a captori infrarossi attivi o con marker passivi per il raggiungimento dei mezzi o per permettere agli stessi di correggere la propria posizione. L'intelligenza di bordo è quasi esclusivamente costituita da apparecchiature con caratteristiche di elettronica industriale, con tecnologia sempre proprietaria, basate su CPU di modeste capacità.
I sistemi di controllo sopra descritti stanno subendo in questi ultimi anni un'evoluzione positiva a seguito della disponibilità sul mercato civile del sistema di posizionamento basato sulla tecnologia GPS. Tale sistema, pur con alcuni limiti nelle aree urbane ad alta densità, consente un alleggerimento dei sistemi elettronici di rilevamento del punto veicolo ed in alcuni casi anche un aumento significativo della precisione.
Tenendo conto delle esperienze relative alle soluzioni descritte sono state definite le specifiche di progetto del sistema di controllo per i servizi extraurbani ed urbani della Provincia di Bolzano che dovrà operare nelle seguenti condizioni: La rete da porre sotto controllo si estende per 2300 chilometri di cui oltre tre quarti in zona alpina. La situazione legislativa e strutturale esistente nella distribuzione delle frequenze radio a livello nazionale, non permette di disporre del numero di canali di trasmissione necessari per predisporre un sistema di polling nell'ambito territoriale in esame.
La presenza di molteplici imprese, con strutture organizzative differenti, impone di prevedere la possibilità di attivare modelli di controllo con caratteristiche anche molto leggere ma sempre coerenti con una globale gestione del sistema. Per questo motivo non è possibile che la funzionalità complessiva del sistema sia legata alla presenza di un unico centro di controllo che provveda a determinare la posizione di tutti i veicoli coinvolti e a diramare le disposizioni operative.
L'esistenza del sistema tariffario magnetico ed il livello di maturita' raggiunto dallo stesso, richiedono la sua integrazione in un unico sistema di bordo che consenta ulteriori sviluppi ed implementazioni. Nel caso in esame è necessario costituire a bordo di ogni veicolo un nodo del sistema informativo aziendale, che svolga in maniera il più possibile autonoma le funzioni di gestione della unità di produzione, consentendone la totale integrazione con il minor dispendio di risorse. Le funzioni devono essere modulari, attivabili cioè a seconda delle esigenze della impresa proprietaria del mezzo e del servizio che lo stesso sta svolgendo. Occorre che ogni veicolo possa determinare autonomamente la propria posizione spazio temporale e la rispondenza della stessa ai programmi, senza che sia necessario un costante collegamento del mezzo con una centrale operativa. Ogni variazione del programma di lavoro previsto per un mezzo e per il relativo operatore deve poter essere posta in essere con il minor intervento possibile di comunicazioni verbali ed in totale coerenza con le informazioni del sistema informativo centrale dell'impresa.
Le esigenze fin qui elencate possono trovare soluzione solo in un ambiente operativo multitasking che consenta la totale integrazione con il sistema informativo aziendale (basato su Unix System V rel.4 - DG/UX 5.4.3). Disporre di un sistema di questo tipo su piattaforma Intel per oltre 400 macchine, richiederebbe investimenti in licenze dell'ordine di alcune centinaia di milioni di lire. Inoltre avendo necessità di disporre di features non proprio standard nei sistemi commerciali (utilizzo di periferiche particolari, gestione di watchdog e power management avanzati) si porrebbe l'esigenza di interventi a livello sistemistico con tutte le difficoltà ipotizzabili di rapporto con il distributore (italiano) ed il proprietario (americano) del software. In questo contesto non esiste quindi alternativa al confermare l'utilizzo di Linux per il nostro progetto.
Gli elementi a favore possono essere così riassunti: Stabilità del sistema. Con la versione 1.2.13 l'uptime medio delle macchine è notevolmente superiore a quello a suo tempo rilevato con sistemi Unix commerciali per piattaforme Intel tra i piu' diffusi. (Li abbiamo provati quasi tutti!!) Questo uptime si proietta anche nella versione di sviluppo 1.3.XX, a parte alcune patch particolarmente delicate. Disponibilità e qualità dei sorgenti. Molte delle esigenze particolari a noi necessarie sono già comprese nella versione di sviluppo (power management, watchdog, networking su rete radio etc.). Le ulteriori potranno essere affrontate sia direttamente intervenendo sui sorgenti che attraverso collaborazione con gli sviluppatori. Le nostre applicazioni gestionali sono nate in ambiente Unix.
Dal 1980 ad oggi abbiamo dovuto affrontare diversi porting, sia su architetture che su sistemi diversi (Ultrix, BSD, SCO, Interactive, DG/UX). Il porting su Linux è stato in assoluto il più semplice e lineare. Non costa niente!!! Questo infine è stato il punto di forza che ci ha aiutato a convincere il nostro management. Il sistema di controllo centralizzato del traffico è oggi entrato nella fase di installazione. A seguito di un bando di gara europeo è stato identificato il fornitore dei PC di bordo nella Data General Co. (Westboro - MA).
Nel corso del mese di giugno 1996 si inizierà l'installazione sui veicoli dei sistemi. È ancora in corso di redazione la specifica tecnica per il sistema di trasmissione dati che dovrà comunque integrarsi in una rete radio già esistente. La configurazione di ogni veicolo prevede un PC 486/66Mhz, 16 Mb di RAM, 540 Mb di hard disk, 10 porte seriali RS232/422, SCSI controller, PCMCIIA typo III. Nello stesso involucro del PC (140mm X 140mm X 158mm) sono integrati un sistema GPS Trimble differenziale ed una unita' di gestione intelligente della alimentazione che permette l'accensione programmata del sistema, il controllo dei parametri ambientali di funzionamento e le funzioni di battery back-up.
I sistemi sono certificati per condizioni ambientali particolarmente gravose (temperatura di funzionamento da -20 a +50 Celsius, resistenza a shock e vibrazioni secondo specifiche MILSPEC). Verranno collegati al PC le periferiche di bordo già esistenti per la gestione del sistema tariffario (obliteratrici, console di emissione), l'apparato radio ed appositi pannelli di informazione per il pubblico. Linux sarà nella versione 2.0.30
di
Maurizio Cachia
S A D Trasporto Locale S.p.a. - Bolzano
S.IN.CO. S.r.l. - Milano
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