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  • 1. Future internet:versowireless internet,internet delle cose,internet dellenergia Antonio Capone: Internet del futuro 1
  • 2. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneFuture internet:verso wireless internet, internet dellecose, internet dellenergiaProf. Antonio CaponeProfessore ordinario di TelecomunicazioniDipartimento di Elettronica e InformazioneEmail: antonio.capone@polimi.itWeb: http://home.dei.polimi.it/capone 2
  • 3. Un po’ di storiaAntonio Capone: Internet del futuro 3
  • 4. 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 UCLAAntonio Capone: Internet del futuro 4
  • 5. La nascita di Internet: anni ‘70 1970:  1976:  ALOHAnet rete radio a  Nasce Ethernet nei laboratori pacchetti al Univ. of di Xerox Hawaii 1972:  1979:  Nasce NCP (Network  ARPAnet ha 200 nodi 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) Antonio Capone: Internet del futuro 5
  • 6. La nascita di Internet: anni ‘80  1982: definizione del  nuove reti nazionali: protocollo SMTP per la Csnet, BITnet, posta elettronica NSFnet, Minitel  1983: rilascio di TCP/IP  100.000 host che sostituisce NCP collegati  1983: definizione del DNS per la traduzione degli indirizzi IP  1985: definizione del protocollo FTP  1988: controllo della congestione TCPAntonio Capone: Internet del futuro 6
  • 7. Le prime applicazioni Telnet  Email  FTPAntonio Capone: Internet del futuro 7
  • 8. 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 WebAntonio Capone: Internet del futuro 8
  • 9. La nascita di Internet: anni 20002000 – oggi: arrivano le “killer applications”: messaggistica Shawn istantanea, condivisione Fanning di file P2P, IP Telephony, social networks sicurezza di rete centinaia di milioni di host, un miliardo di utenti velocità nelle dorsali Zuckerberg dell’ordine dei Gbps Diffie-Hellman-MerkleAntonio Capone: Internet del futuro 9
  • 10. Antonio Capone: Internet del futuro http://www.caida.org 10
  • 11. Antonio Capone: Internet del futuro 11
  • 12. La crescita di internet Jan 2012 888,239,420Antonio Capone: Internet del futuro 12
  • 13. Cos’è Internet?  Milioni di computer router workstation connessi alla rete server chiamati host = mobile terminali local ISP  Su cui girano applicazioni di rete  Collegamenti (fibra, regional ISP cavo, radio, satellite, ...)  Nodi di rete chiamati router company networkAntonio Capone: Internet del futuro 13
  • 14. 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 messaggiAntonio Capone: Internet del futuro 14
  • 15. 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 messaggiAntonio Capone: Internet del futuro 15
  • 16. Commutazione di circuito Le risorse per la comunicazione sono riservate per la chiamata  Esempio rete telefonicaAntonio Capone: Internet del futuro 16
  • 17. Commutazione di circuito 4) ti cercano! 1) voglio parlare 3344 con il 3344! 5) conversazione1122 2) cerco un circuito 3) apro il circuito Antonio Capone: Internet del futuro 17
  • 18. Commutazione di pacchetto router terminale header informazione pacchettoAntonio Capone: Internet del futuro 18
  • 19. Commutazione di pacchetto tabella di instradamento indirizzo dest. Prossimo router Header Dati A R2 Indirizzo di destinazione: A B R3 R2 R1 A C R3 BAntonio Capone: Internet del futuro 19
  • 20. Architettura Fisica di Internet CN NAP POP ISP CN CN POP CN ISP POP BSP POP CN NAP POP BSP NAP POP BSP CN ISP = Internet Service Provider POP ISP BSP = Backbone Service Provider CN NAP = Network (Neutral) Access Point CN POP = Point of Presence CN = Customer NetworkAntonio Capone: Internet del futuro 20
  • 21. 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 Modem Rete TelefonicaAntonio Capone: Internet del futuro 21
  • 22. 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 velocitàAntonio Capone: Internet del futuro 22
  • 23. 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 Antonio Capone: Internet del futuro 23
  • 24. Next Generation Network Rete d’accesso di nuova generazione ad alta velocità  Reti ottiche punto punto e reti ottiche passiveAntonio Capone: Internet del futuro 24
  • 25. Accesso WIRELESS a Internet Reti radio  Accesso condiviso radio (wireless) per la connessione tra terminali e router router  attraverso stazione base o punto d’accesso base station Reti cellulari  GPRS ~ 56 kbps  UMTS ~ 384 kbps Wireless LAN: mobile  802.11b/g (WiFi): 11 or 54 hosts MbpsAntonio Capone: Internet del futuro 25
  • 26. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneWireless Internet 26
  • 27. Telefoni …Antonio Capone: Internet del futuro 27
  • 28. Cellular subscribers vs fixed linesMillions Source: www.etforecasts.com Antonio Capone: Internet del futuro 28
  • 29. 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: ITU Data: 2008Antonio Capone: Internet del futuro 29
  • 30. Mobile subscribers by country Source: ITU Data: 2009Antonio Capone: Internet del futuro 30
  • 31. Mobile traffic growth Users Mobile dataAntonio Capone: Internet del futuro 31
  • 32. Nuove reti cellulari  La crescita del traffico costringe a installare nuove reti, ad aumentarne la capacità, e a far evolvere la tecnologiaAntonio Capone: Internet del futuro 32
  • 33. Wireless TechnologiesAntonio Capone: Internet del futuro 33
  • 34. Gestione delle reti mobili Configurazione, gestione e ottimizzazione delle reti mobili sono attività complesse e costose Antonio Capone: Internet del futuro 34
  • 35. Gestione delle reti mobili Self Organizing Network (SON) Self Self Planning Planning Self Self Performance Performance Configurati Configurati Improvement Improvement on on Self Self Optimizatio Optimizatio n and Self n and Self Tuning Tuning Self Testing Self Testing and Self and Self Healing Healing Cost reduction Cost reduction Self Self Mantenance MantenanceAntonio Capone: Internet del futuro 35
  • 36. Indirizzi Internet  Cosa succede se domani tutti i telefoni cellulari diventassero host di Internet? 5.1 miliardi 880 milioniAntonio Capone: Internet del futuro 36
  • 37. 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 indirizziAntonio Capone: Internet del futuro 37
  • 38. WiFi Bande di frequence non licenziateAntonio Capone: Internet del futuro 38
  • 39. WiFi: Access Point Modalità di interconnessione centralizzata BSSAntonio Capone: Internet del futuro
  • 40. WiFi: Ad HocModalità di interconnessione ad hoc IBSSAntonio Capone: Internet del futuro
  • 41. WiFi: Distribution System Di s tr BSS Sy ibu ste tion m BSSAntonio Capone: Internet del futuro
  • 42. WiFi: Hot Spot ADSL/ Internet fiberAntonio Capone: Internet del futuro 42
  • 43. WiFi: Hot Spot ADSL/ Internet fiberAntonio Capone: Internet del futuro 43
  • 44. WiFi: MESH Anche i collegamenti tra gli Access Point possono diventare wirelessAntonio Capone: Internet del futuro 44
  • 45. MuniWirelessAntonio Capone: Internet del futuro
  • 46. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneInternet of Things 46
  • 47. Chip (IC) Internet delle coseAntenna  Nuovi computer piccoli, leggeri, poco costosi possono finire  Negli oggetti della vita quotidiana („embedded computing“)  Un mondo di  Sul nostro corpo “smart objects” („wearable computing“)  Nell’ambiente („ambient  Che possono: intelligence“)  Ricordare  Misurare  Comunicare Antonio Capone: Internet del futuro 47
  • 48. PDA Workstation PC Minicomputer Laptop Mainframe Miniaturizzazione dei computerlog (people per computer) year Antonio Capone: Internet del futuro
  • 49. Flash Microcontroller Radio Communication Storage Tecnologie abilitantiSensors Network Antonio Capone: Internet del futuro IEEE 802.15.4
  • 50. Tecnologie abilitantiLa tecnologia RFID Componenti del sistema: • Tag (passivi, semi-passivi, attivi) • Reader • Sistema di gestioneAccoppiamento tag-reader:• Magnetico• ElettromagneticoAntonio Capone: Internet del futuro
  • 51. Applicazioni: Habitat Monitoring http://www.greatduckisland.net.Antonio Capone: Internet del futuro
  • 52. Applicazioni: Sensori per incendi http://firebug.sourceforge.net/Antonio Capone: Internet del futuro
  • 53. Applicazioni: eHealth http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/Antonio Capone: Internet del futuro
  • 54. Altre Applicazioni  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 buildingsAntonio Capone: Internet del futuro
  • 55. Dagli oggetti alle applicazioni  Piattaforme software per la gestione e la condivisione delle informazioni  Creazione veloce di applicazioni sia per ambiente web che per mobileAntonio Capone: Internet del futuro 55
  • 56. Dagli oggetti alle applicazioni VioletMIR:ROR  Interazione con oggetti mediante lettore di tag RFIDAntonio Capone: Internet del futuro 56
  • 57. Oggetti “aperti” (open hardware)  Boards a bassissimo costo con schemi e piattaforme di sviluppo open source  Interfacce di acquisizione, sensori, comunicazioneAntonio Capone: Internet del futuro 57
  • 58. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneInternet of Energy 58
  • 59. Reti di comunicazione e di energia Reti di Reti di Energia & Comunicazione Sono i più importanti sistemi complessi a dimensione globale Hanno avuto un’evoluzione indipendente E’ probabilmente tempo di interconnetterli The Smart GRID/ The Internet of EnergyAntonio Capone: Internet del futuro
  • 60. Generazione distribuita da fonti rinnovabili Dat r a Powe Pow er Data Dat a r PoweAntonio Capone: Internet del futuro
  • 61. Risparmio energetico e controllo dei carichiAntonio Capone: Internet del futuro 61
  • 62. NOKIAEwgeco Misurare e controllare i consumi … and many othersAntonio Capone: Internet del futuro 62
  • 63. Gestione dei datiAntonio Capone: Internet del futuro 63
  • 64. Energy @ HomeElectrolux, Enel, Indesit eTelecom ItaliaAntonio Capone: Internet del futuro 64
  • 65. Energy Coach Personal Energy Assistant project @ ANTLab POLIMIAntonio Capone: Internet del futuro 65
  • 66. Studiare InternetAntonio Capone: Internet del futuro 66
  • 67. Studiare Internet  Competenze multidisciplinari  La matematica di Internet  Teoria della probabilità  Processi casuali  Teoria delle code  Matematica Discreta  Ottimizzazione  Algebra e Logica  Analisi Matematica  ...Antonio Capone: Internet del futuro 67
  • 68. Studiare Internet  Competenze multidisciplinari  La fisica di Internet  Ottica  Campi elettromagnetici  Propagazione  Fisica dei dispositivi elettronici e ottici  ...Antonio Capone: Internet del futuro 68
  • 69. 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.Antonio Capone: Internet del futuro 69
  • 70. 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 (cosè 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 studenteAntonio Capone: Internet del futuro 70
  • 71. Studiare al Politecnico di Milano  Il sito web della Facoltà di Ingegneria dellInformazione: 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 DELLAUTOMAZIONE  INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI  INGEGNERIA ELETTRONICA  INGEGNERIA INFORMATICA (applicazioni) INTERNETAntonio Capone: Internet del futuro 71
  • 72. Antonio Capone: Internet del futuro 72
  • 73. Antonio Capone: Internet del futuro 73