Future internet
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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
3Antonio Capone: Internet del futuro
Un po’ di storia
4Antonio Capone: Internet del futuro
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
5Antonio Capone: Internet del futuro
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
6Antonio Capone: Internet del futuro
La nascita di Internet: anni ‘80
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
7Antonio Capone: Internet del futuro
Le prime applicazioni
Telnet Email
FTP
8Antonio Capone: Internet del futuro
La nascita di Internet: anni ‘90
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
9Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
La crescita di internet
Jan 2012888,239,420
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Commutazione di circuito
Le risorse per la comunicazione sono riservate per la chiamata
Esempio rete telefonica
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Commutazione di pacchetto
terminale
router
pacchetto
informazioneheader
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Next Generation Network Rete d’accesso di nuova generazione ad alta
velocità Reti ottiche punto punto e reti ottiche
passive
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Politecnico di MilanoFacoltà di Ingegneria dell’Informazione
Wireless Internet
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Antonio Capone: Internet del futuro
Telefoni …
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Antonio Capone: Internet del futuro
Cellular subscribers vs fixed lines
Source: www.etforecasts.com
Mill
ions
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Mobile subscribers by country
Source: ITUData: 2009
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Antonio Capone: Internet del futuro
Mobile traffic growth
Users Mobile data
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Wireless Technologies
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Antonio Capone: Internet del futuro
Gestione delle reti mobili Configurazione, gestione e ottimizzazione delle reti
mobili sono attività complesse e costose
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Indirizzi Internet
Cosa succede se domani tutti i telefoni cellulari diventassero host di Internet?
880 milioni
5.1 miliardi
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
WiFiBande di frequence non licenziate
Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: Access Point
BSS
Modalità di interconnessione centralizzata
Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: Ad Hoc
IBSS
Modalità di interconnessione ad hoc
Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: Distribution System
BSS
BSS
Distribution
System
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Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: Hot Spot
InternetADSL/fiber
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Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: Hot Spot
InternetADSL/fiber
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Antonio Capone: Internet del futuro
WiFi: MESHAnche i collegamenti tra gli Access Point possono diventare wireless
Antonio Capone: Internet del futuro
MuniWireless
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Politecnico di MilanoFacoltà di Ingegneria dell’Informazione
Internet of Things
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Antonio Capone: Internet del futuro
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
Antonio Capone: Internet del futuro
Miniaturizzazione dei computer
year
log
(p
eop
le p
er
com
pu
ter)
Mainframe
Minicomputer
WorkstationPC
LaptopPDA
Antonio Capone: Internet del futuro
Tecnologie abilitanti
Microcontroller RadioCommunication
FlashStorage
Sensors
IEEE 802.15.4
Network
Antonio Capone: Internet del futuro
Componenti del sistema:
• Tag (passivi, semi-passivi, attivi) • Reader • Sistema di gestione
La tecnologia RFID
Accoppiamento tag-reader:• Magnetico• Elettromagnetico
Tecnologie abilitanti
Antonio Capone: Internet del futuro
Applicazioni:Habitat Monitoring
http://www.greatduckisland.net.
Antonio Capone: Internet del futuro
Applicazioni:Sensori per incendi
http://firebug.sourceforge.net/
Antonio Capone: Internet del futuro
Applicazioni:eHealth
http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/
Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Dagli oggetti alle applicazioni
VioletMIR:ROR
Interazione con oggetti mediante lettore di tag RFID
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Politecnico di MilanoFacoltà di Ingegneria dell’Informazione
Internet of Energy
Antonio Capone: Internet del futuro
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
Antonio Capone: Internet del futuro
Generazione distribuita da fonti rinnovabili
Power
Power
DataData
Power
Data
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Antonio Capone: Internet del futuro
Risparmio energetico e controllo dei carichi
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Antonio Capone: Internet del futuro
Misurare e controllare i consumi
NOKIA
Ewgeco
… and many others
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Antonio Capone: Internet del futuro
Gestione dei dati
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Antonio Capone: Internet del futuro
Energy @ HomeElectrolux, Enel, Indesit eTelecom Italia
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Antonio Capone: Internet del futuro
Energy CoachPersonal Energy Assistant project @ ANTLab POLIMI
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Antonio Capone: Internet del futuro
Studiare Internet
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
Studiare Internet
Competenze multidisciplinari La fisica di Internet
Ottica Campi elettromagnetici Propagazione Fisica dei dispositivi elettronici e ottici ...
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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Antonio Capone: Internet del futuro
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
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Antonio Capone: Internet del futuro
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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