Future internet

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  1. 1. Future internet:versowireless internet,internet delle cose,internet dellenergia Antonio Capone: Internet del futuro 1
  2. 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. 3. Un po’ di storiaAntonio Capone: Internet del futuro 3
  4. 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. 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. 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. 7. Le prime applicazioni Telnet  Email  FTPAntonio Capone: Internet del futuro 7
  8. 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. 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. 10. Antonio Capone: Internet del futuro http://www.caida.org 10
  11. 11. Antonio Capone: Internet del futuro 11
  12. 12. La crescita di internet Jan 2012 888,239,420Antonio Capone: Internet del futuro 12
  13. 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. 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. 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. 16. Commutazione di circuito Le risorse per la comunicazione sono riservate per la chiamata  Esempio rete telefonicaAntonio Capone: Internet del futuro 16
  17. 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. 18. Commutazione di pacchetto router terminale header informazione pacchettoAntonio Capone: Internet del futuro 18
  19. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 26. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneWireless Internet 26
  27. 27. Telefoni …Antonio Capone: Internet del futuro 27
  28. 28. Cellular subscribers vs fixed linesMillions Source: www.etforecasts.com Antonio Capone: Internet del futuro 28
  29. 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. 30. Mobile subscribers by country Source: ITU Data: 2009Antonio Capone: Internet del futuro 30
  31. 31. Mobile traffic growth Users Mobile dataAntonio Capone: Internet del futuro 31
  32. 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. 33. Wireless TechnologiesAntonio Capone: Internet del futuro 33
  34. 34. Gestione delle reti mobili Configurazione, gestione e ottimizzazione delle reti mobili sono attività complesse e costose Antonio Capone: Internet del futuro 34
  35. 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. 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. 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. 38. WiFi Bande di frequence non licenziateAntonio Capone: Internet del futuro 38
  39. 39. WiFi: Access Point Modalità di interconnessione centralizzata BSSAntonio Capone: Internet del futuro
  40. 40. WiFi: Ad HocModalità di interconnessione ad hoc IBSSAntonio Capone: Internet del futuro
  41. 41. WiFi: Distribution System Di s tr BSS Sy ibu ste tion m BSSAntonio Capone: Internet del futuro
  42. 42. WiFi: Hot Spot ADSL/ Internet fiberAntonio Capone: Internet del futuro 42
  43. 43. WiFi: Hot Spot ADSL/ Internet fiberAntonio Capone: Internet del futuro 43
  44. 44. WiFi: MESH Anche i collegamenti tra gli Access Point possono diventare wirelessAntonio Capone: Internet del futuro 44
  45. 45. MuniWirelessAntonio Capone: Internet del futuro
  46. 46. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneInternet of Things 46
  47. 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. 48. PDA Workstation PC Minicomputer Laptop Mainframe Miniaturizzazione dei computerlog (people per computer) year Antonio Capone: Internet del futuro
  49. 49. Flash Microcontroller Radio Communication Storage Tecnologie abilitantiSensors Network Antonio Capone: Internet del futuro IEEE 802.15.4
  50. 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. 51. Applicazioni: Habitat Monitoring http://www.greatduckisland.net.Antonio Capone: Internet del futuro
  52. 52. Applicazioni: Sensori per incendi http://firebug.sourceforge.net/Antonio Capone: Internet del futuro
  53. 53. Applicazioni: eHealth http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/Antonio Capone: Internet del futuro
  54. 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. 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. 56. Dagli oggetti alle applicazioni VioletMIR:ROR  Interazione con oggetti mediante lettore di tag RFIDAntonio Capone: Internet del futuro 56
  57. 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. 58. Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell’InformazioneInternet of Energy 58
  59. 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. 60. Generazione distribuita da fonti rinnovabili Dat r a Powe Pow er Data Dat a r PoweAntonio Capone: Internet del futuro
  61. 61. Risparmio energetico e controllo dei carichiAntonio Capone: Internet del futuro 61
  62. 62. NOKIAEwgeco Misurare e controllare i consumi … and many othersAntonio Capone: Internet del futuro 62
  63. 63. Gestione dei datiAntonio Capone: Internet del futuro 63
  64. 64. Energy @ HomeElectrolux, Enel, Indesit eTelecom ItaliaAntonio Capone: Internet del futuro 64
  65. 65. Energy Coach Personal Energy Assistant project @ ANTLab POLIMIAntonio Capone: Internet del futuro 65
  66. 66. Studiare InternetAntonio Capone: Internet del futuro 66
  67. 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. 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. 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. 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. 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. 72. Antonio Capone: Internet del futuro 72
  73. 73. Antonio Capone: Internet del futuro 73

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