1. Future internet:
verso
wireless internet,
internet delle cose,
internet dell'energia
Antonio Capone: Internet del futuro 1

2. Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Future internet:
verso wireless internet, internet delle
cose, internet dell'energia
Prof. Antonio Capone
Professore ordinario di Telecomunicazioni
Dipartimento di Elettronica e Informazione
Email: antonio.capone@polimi.it
Web: http://home.dei.polimi.it/capone
2

3. Un po’ di storia
Antonio 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
UCLA
Antonio 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 TCP
Antonio Capone: Internet del futuro 6

7. Le prime applicazioni
 Telnet  Email
 FTP
Antonio 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
Web
Antonio Capone: Internet del futuro 8

9. La nascita di Internet: anni 2000
2000 – 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-Merkle
Antonio 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
888,239,420
Antonio 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
network
Antonio 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
messaggi
Antonio 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 messaggi
Antonio Capone: Internet del futuro 15

16. Commutazione di circuito
Le risorse per la
comunicazione sono
riservate per la
chiamata
 Esempio rete telefonica
Antonio Capone: Internet del futuro 16

17. Commutazione di circuito 4) ti cercano!
1) voglio parlare 3344
con il 3344!
5) conversazione
1122
2) cerco un circuito 3) apro il circuito
Antonio Capone: Internet del futuro 17

18. Commutazione di pacchetto
router
terminale
header informazione
pacchetto
Antonio 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
B
Antonio 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 Network
Antonio 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
Telefonica
Antonio 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 velocità
Antonio 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
passive
Antonio 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
Mbps
Antonio Capone: Internet del futuro 25

26. Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Wireless Internet
26

27. Telefoni …
Antonio Capone: Internet del futuro 27

28. Cellular subscribers vs fixed lines
Millions
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: 2008
Antonio Capone: Internet del futuro 29

30. Mobile subscribers by country
Source: ITU
Data: 2009
Antonio Capone: Internet del futuro 30

31. Mobile traffic growth
Users Mobile data
Antonio 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 tecnologia
Antonio Capone: Internet del futuro 32

33. Wireless Technologies
Antonio 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
Mantenance
Antonio Capone: Internet del futuro 35

36. Indirizzi Internet
 Cosa succede se domani tutti i
telefoni cellulari diventassero host
di Internet? 5.1 miliardi
880 milioni
Antonio 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 indirizzi
Antonio Capone: Internet del futuro 37

38. WiFi
Bande di frequence non licenziate
Antonio Capone: Internet del futuro 38

39. WiFi: Access Point
Modalità di interconnessione centralizzata
BSS
Antonio Capone: Internet del futuro

40. WiFi: Ad Hoc
Modalità di interconnessione ad hoc
IBSS
Antonio Capone: Internet del futuro

41. WiFi: Distribution System
Di
s tr
BSS Sy ibu
ste tion
m
BSS
Antonio Capone: Internet del futuro

42. WiFi: Hot Spot
ADSL/ Internet
fiber
Antonio Capone: Internet del futuro 42

43. WiFi: Hot Spot
ADSL/ Internet
fiber
Antonio Capone: Internet del futuro 43

44. WiFi: MESH
Anche i collegamenti tra gli Access Point possono
diventare wireless
Antonio Capone: Internet del futuro 44

45. MuniWireless
Antonio Capone: Internet del futuro

46. Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Internet of Things
46

47. Chip (IC)
Internet delle cose
Antenna
 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 computer
log (people per computer)
year
Antonio Capone: Internet del futuro

49. Flash
Microcontroller
Radio
Communication
Storage
Tecnologie abilitanti
Sensors Network
Antonio Capone: Internet del futuro IEEE 802.15.4

50. Tecnologie abilitanti
La tecnologia RFID
Componenti del sistema:
• Tag (passivi, semi-passivi, attivi)
• Reader
• Sistema di gestione
Accoppiamento tag-reader:
• Magnetico
• Elettromagnetico
Antonio 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 buildings
Antonio 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
mobile
Antonio Capone: Internet del futuro 55

56. Dagli oggetti alle applicazioni
 Violet
MIR:ROR
 Interazione con oggetti mediante
lettore di tag RFID
Antonio 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,
comunicazione
Antonio Capone: Internet del futuro 57

58. Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Internet 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
Energy
Antonio Capone: Internet del futuro

60. Generazione distribuita da fonti
rinnovabili
Dat r
a Powe
Pow
er
Data
Dat
a
r
Powe
Antonio Capone: Internet del futuro

61. Risparmio energetico e controllo
dei carichi
Antonio Capone: Internet del futuro 61

62. NOKIA
Ewgeco
Misurare e controllare i consumi
… and many others
Antonio Capone: Internet del futuro 62

63. Gestione dei dati
Antonio Capone: Internet del futuro 63

64. Energy @ Home
Electrolux, Enel, Indesit eTelecom Italia
Antonio Capone: Internet del futuro 64

65. Energy Coach
Personal Energy Assistant project @ ANTLab POLIMI
Antonio Capone: Internet del futuro 65

66. Studiare Internet
Antonio 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 (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
Antonio Capone: Internet del futuro 70

71. 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
Antonio Capone: Internet del futuro 71

72. Antonio Capone: Internet del futuro 72

73. Antonio Capone: Internet del futuro 73