future internet

1Antonio Capone: Internet del futuro

Future internet: verso wireless internet, internet delle cose, internet dell'energia

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Politecnico di MilanoFacoltà di Ingegneria dell’Informazione

Future internet: verso wireless internet, internet delle cose, internet dell'energia

Prof. Antonio Capone

Professore ordinario di TelecomunicazioniDipartimento di Elettronica e InformazioneEmail: [email protected]: http://home.dei.polimi.it/capone


Un po’ di storia


La nascita di Internet: anni ‘60

1961: Kleinrock – dimostra l’efficacia della commutazione di pacchetto grazie alla teoria delle code

1967: Lawrence Roberts progetta ARPAnet (Advanced Research Projects Agency)

1969: primo nodo di IMP (Interface Message Processor) di ARPAnet a UCLA


La nascita di Internet: anni ‘70 1970:

ALOHAnet rete radio a pacchetti al Univ. of Hawaii

1972: Nasce NCP (Network

Control Protocol) il primo protocollo di Internet

Primo programma per la posta elettronica

ARPAnet ha 15 nodi 1974:

Cerf and Kahn – definiscono i principi dell’internetworking (rete di reti)

1976: Nasce Ethernet nei laboratori

di Xerox 1979: ARPAnet ha 200 nodi



1982: definizione del protocollo SMTP per la posta elettronica

1983: rilascio di TCP/IP che sostituisce NCP

1983: definizione del DNS per la traduzione degli indirizzi IP

1985: definizione del protocollo FTP

1988: controllo della congestione TCP

nuove reti nazionali: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel

100.000 host collegati


Le prime applicazioni

Telnet Email

FTP



1990: ARPAnet viene dismessa

1991: NSF lascia decadere le restrizioni sull’uso commerciale di NSFnet

Primi anni ‘90: Tim Berners-Lee inventa il web al Cern di Ginevra

1994: Mosaic, poi Netscape

Fine ‘90 : commercializzazione del Web


La nascita di Internet: anni 2000

2000 – oggi: arrivano le “killer

applications”: messaggistica istantanea, condivisione di file P2P, IP Telephony, social networks

sicurezza di rete centinaia di milioni di

host, un miliardo di utenti

velocità nelle dorsali dell’ordine dei Gbps

Zuckerberg

Diffie-Hellman-Merkle

Shawn Fanning

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Antonio Capone: Internet del futuro http://www.caida.org

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Antonio Capone: Internet del futuro

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La crescita di internet

Jan 2012888,239,420

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Cos’è Internet?

Milioni di computer connessi alla rete chiamati host = terminali

Su cui girano applicazioni di rete

Collegamenti (fibra, cavo, radio, satellite, ...)

Nodi di rete chiamati router

local ISP

companynetwork

regional ISP

router workstation

servermobile

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Cos’è Internet? …continua

Infrastruttura di comunicazione consente le applicazioni distribuite: Web, email, games, e-

commerce, file sharing Protocolli di

comunicazione per inviare e ricevere messaggi

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Nel cuore della rete Insieme di router

interconnessi Come viene trasferita

l’informazione in rete? Commutazione di

circuito: circuito dedicato per chiamata

Commutazione di pachetto: dati inviati in rete con messaggi

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Commutazione di circuito

Le risorse per la comunicazione sono riservate per la chiamata

Esempio rete telefonica

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Commutazione di circuito

1122

33441) voglio parlarecon il 3344!

2) cerco un circuito

4) ti cercano!

3) apro il circuito

5) conversazione

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Commutazione di pacchetto

terminale

router

pacchetto

informazioneheader

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Commutazione di pacchetto

Header Dati

Indirizzo di destinazione: A

tabella di instradamento

indirizzo dest. Prossimo router

A R2

R3B

A

B

R1

R2

R3C

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Architettura Fisica di Internet

NAPNAP

NAPNAP

NAPNAP

BSPBSP

ISPISP

ISPISP

ISP = Internet Service ProviderISP = Internet Service ProviderBSP = Backbone Service ProviderBSP = Backbone Service ProviderNAP = Network (Neutral) Access PointNAP = Network (Neutral) Access PointPOP = Point of PresencePOP = Point of PresenceCN = Customer NetworkCN = Customer Network

POPPOP

POPPOP

POPPOP

ISPISPPOPPOP

BSPBSPPOPPOP

BSPBSPPOPPOP

POPPOP

CNCN

CNCN

CNCN

CNCNCNCN

CNCN

CNCN

CNCN

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Accesso a Internet: Dialup

Dialup via modem Fino a 56Kbps Accesso diretto al router del ISP mediante circuito

telefonico Trasmissione del segnale in banda fonica

ReteTelefonica

Modem

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Accesso a Internet: ADSL ADSL: asymmetric digital subscriber line

Fino a 1 Mbps upstream Fino a 20 Mbps downstream Condivisione del doppino con la rete telefonica

fino alla centrale (divisione di frequenza) Accesso al router del provider mediante rete dati

ad alta velocità

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Next Generation Network

Rete d’accesso di nuova generazione ad alta velocità Sostituzione parziale o totale del

doppino telefonico con fibra ottica

Fiber To The Home Fiber To The Basement Fiber To The Curb Fiber To The Neighborhood

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Next Generation Network Rete d’accesso di nuova generazione ad alta

velocità Reti ottiche punto punto e reti ottiche

passive

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Accesso WIRELESS a Internet Reti radio

Accesso condiviso radio (wireless) per la connessione tra terminali e router

attraverso stazione base o punto d’accesso

Reti cellulari GPRS ~ 56 kbps UMTS ~ 384 kbps

Wireless LAN: 802.11b/g (WiFi): 11 or 54 Mbps

basestation

mobilehosts

router

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Wireless Internet

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Telefoni …

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Cellular subscribers vs fixed lines

Source: www.etforecasts.com

Mill

ions

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Mobile vs fixed vs internet

60 mobile subscribers per 100 inhabitants 19 fixed lines per 100 inhabitants 23 internet users per 100 inhabitants 9 broadband users per 100 inhabitants

Source: ITUData: 2008

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Mobile subscribers by country

Source: ITUData: 2009

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Mobile traffic growth

Users Mobile data

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Nuove reti cellulari

La crescita del traffico costringe a installare nuove reti, ad aumentarne la capacità, e a far evolvere la tecnologia

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Wireless Technologies

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Gestione delle reti mobili Configurazione, gestione e ottimizzazione delle reti

mobili sono attività complesse e costose

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Gestione delle reti mobili

Self Planning

Self Planning

Self Configurati

on

Self Configurati

onSelf Optimization and Self

Tuning

Self Optimization and Self

TuningSelf Testing and Self Healing

Self Testing and Self Healing

Self Mantenanc

e

Self Mantenanc

e

Performance ImprovementPerformance Improvement

Cost reductionCost reduction

Self Organizing Network (SON)

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Indirizzi Internet

Cosa succede se domani tutti i telefoni cellulari diventassero host di Internet?

880 milioni

5.1 miliardi

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Indirizzi Internet

Quanti indirizzi sono disponibili per l’attuale versione (v4) di Internet: 232 = circa 4.3 miliardi

In realtà però quelli usabili sono molti meno e in rapido esaurimento

Il 3 Feb 2011 lo IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ha assegnato alle autorità di gestione locali l’ultimo blocco di indirizzi

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WiFiBande di frequence non licenziate


WiFi: Access Point

BSS

Modalità di interconnessione centralizzata


WiFi: Ad Hoc

IBSS

Modalità di interconnessione ad hoc


WiFi: Distribution System

BSS

BSS

Distribution

System

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WiFi: Hot Spot

InternetADSL/fiber

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WiFi: Hot Spot

InternetADSL/fiber

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WiFi: MESHAnche i collegamenti tra gli Access Point possono diventare wireless


MuniWireless

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Internet of Things

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Internet delle cose Nuovi computer

piccoli, leggeri, poco costosi possono finire Negli oggetti della vita

quotidiana („embedded computing“)

Sul nostro corpo („wearable computing“)

Nell’ambiente („ambient intelligence“)

Un mondo di “smart objects”

Che possono: Ricordare Misurare Comunicare

Chip (IC)

Antenna


Miniaturizzazione dei computer

year

log

(p

eop

le p

er

com

pu

ter)

Mainframe

Minicomputer

WorkstationPC

LaptopPDA


Tecnologie abilitanti

Microcontroller RadioCommunication

FlashStorage

Sensors

IEEE 802.15.4

Network


Componenti del sistema:

• Tag (passivi, semi-passivi, attivi) • Reader • Sistema di gestione

La tecnologia RFID

Accoppiamento tag-reader:• Magnetico• Elettromagnetico

Tecnologie abilitanti


Applicazioni:Habitat Monitoring

http://www.greatduckisland.net.


Applicazioni:Sensori per incendi

http://firebug.sourceforge.net/


Applicazioni:eHealth

http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/


Monitoring product quality Factory Floor Automation Constructing smart homes Constructing office spaces Interactive toys Monitor disaster areas Smart spaces Machine diagnosis Interactive museums Managing inventory control Environmental control in office buildings

Altre Applicazioni

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Dagli oggetti alle applicazioni

Piattaforme software per la gestione e la condivisione delle informazioni

Creazione veloce di applicazioni sia per ambiente web che per mobile

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Dagli oggetti alle applicazioni

VioletMIR:ROR

Interazione con oggetti mediante lettore di tag RFID

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Oggetti “aperti”(open hardware)

Boards a bassissimo costo con schemi e piattaforme di sviluppo open source

Interfacce di acquisizione, sensori, comunicazione

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Internet of Energy


Sono i più importanti sistemi complessi a dimensione globale

Reti di EnergiaReti di

Comunicazione &

Hanno avuto un’evoluzione indipendente E’ probabilmente tempo di interconnetterli

The Smart GRID/The Internet of

Energy

Reti di comunicazione e di energia


Generazione distribuita da fonti rinnovabili

Power

Power

DataData

Power

Data

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Risparmio energetico e controllo dei carichi

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Misurare e controllare i consumi

NOKIA

Ewgeco

… and many others

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Gestione dei dati

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Energy @ HomeElectrolux, Enel, Indesit eTelecom Italia

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Energy CoachPersonal Energy Assistant project @ ANTLab POLIMI

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Studiare Internet

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Studiare Internet

Competenze multidisciplinari La matematica di Internet

Teoria della probabilità Processi casuali Teoria delle code Matematica Discreta Ottimizzazione Algebra e Logica Analisi Matematica ...

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Studiare Internet

Competenze multidisciplinari La fisica di Internet

Ottica Campi elettromagnetici Propagazione Fisica dei dispositivi elettronici e ottici ...

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Studiare Internet

Competenze multidisciplinari L’informatica di Internet

Linguaggi Sistemi distribuiti Sistemi operativi Calcolatori elettronici ...

... ma anche: Economia, Interfacce uomo/macchina, Teoria del controllo, ecc.

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Studiare al Politecnico di Milano

Il sito web del Politecnico di Milano: http://www.polimi.it/

Il sito web dedicato agli studenti di scuola superiore: http://www.orientamento.polimi.it/ In queste pagine sono pubblicate informazioni: su tutti i Corsi di Laurea di primo livello sul test di ammissione (cos'è il test di ingresso al

Politecnico, quali sono i contenuti della prova, consigli su come prepararsi ad affrontarlo, modalità di iscrizione)

Le guide informative su immatricolazione, tasse, lingue straniere http://www.polimi.it/ -> Servizi per gli studenti ->

Guide per lo studente

http://www.polimi.it/

http://www.orientamento.polimi.it/

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Studiare al Politecnico di Milano

Il sito web della Facoltà di Ingegneria dell'Informazione: http://www.inginf.polimi.it/

In queste pagine sono pubblicati requisiti, regolamenti didattici e elenco dei programmi degli insegnamenti dei Corsi di Laurea di primo e secondo livello offerti dalla Facoltà.

Sede di Milano Leonardo INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI INGEGNERIA ELETTRONICA INGEGNERIA INFORMATICA

(applicazioni) INTERNET

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