DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazione
DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazione
Pervasive CommunicationsPervasive Communications
Maurizio DMaurizio Dèècinacina
Politecnico di MilanoPolitecnico di Milano
Quadrato della RadioQuadrato della RadioVilla Griffone, Pontecchio Marconi Villa Griffone, Pontecchio Marconi
Bologna, 13 Ottobre 2007Bologna, 13 Ottobre 2007
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IInformazionenformazioneMooreMoore’’s Laws Law
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IInformazionenformazioneInternet Domain Survey Host CountInternet Domain Survey Host Count
July 2007, ISCJuly 2007, ISC
Over 1.5 billion people online by July 2007Over 1.5 billion people online by July 2007
July 2007 July 2007 –– Number of Hosts advertised in the DNS: 489,774,269 Number of Hosts advertised in the DNS: 489,774,269
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IInformazionenformazioneAutonomous Systems Internet GraphAutonomous Systems Internet Graph
Copyright by US Regents, 2005Copyright by US Regents, 2005
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneComplex NetworksComplex Networks
Internet Graph
Contagion Graph
Biological Graph
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneWeb 2.0 & Social NetworksWeb 2.0 & Social Networks
Web and Blog CommunitiesWeb-based Social Networking Services (e.g., LinkedIn, Circe of Friends, MySpace, Friendster)Web Search
Hubs and Authoritiesthe PageRank
Algorithm (Google)
Cognitive Knowledge NetworksCognitive Knowledge Networks
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneMultilayer NetworksMultilayer Networks
Grid Networks , Content Delivery NetworksPeer-to-Peer Networks
Active Networks: XML Routing
IP Networks MPLS, Wireless Mobility
Copper, Radio, Fibre, SDH & WDMMedia Interconnections
TDM+
NetworksISDN, ATM, GSM, UMTS, HSDPA
WirelessAd Hoc
Networks
WirelessSensors
Networks
EthernetNetworksRPR, MPLS, WiFi, WiMAX
5
4
3
2
1
Content-BasedRouting
IP Routing
Application AgentsMiddleware & Applications: SOA & SWS
Radio, Optics,MEMS,Sensors
Power
Radio, Optics,Vehicular &
Personal
e2e-QoS: Performance, Reliability, Availability, Privacy, Security, Maintainability, ...
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IInformazionenformazioneMultilayer Discovery and Routing ProtocolsMultilayer Discovery and Routing Protocols
Peer-to-Peer Networks (DHT, Chord, CAN, Pastry, ..)
Wireless AD-Hoc Networks (AODV, DSR, TORA,..)Wireless Sensor Networks (GPSR, Geometric Routing, LEAC,..)
Wireless IP Networks (Mobile IP, Radius/Diameter, ..)IP Networks (RIP, OSPF, BGP,…DVMRP, MOSPF,..MPLS, )Ethernet Networks (RPR, MPLS,..)
Cellular Mobile Radio Networks (HLR, VLR, BSC ) TDM telephony Networks (HDR, NHDR)
e2e-QoS: Performance, Reliability, Availability, Privacy, Security, Maintainability, ...
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneService Oriented ArchitectureService Oriented Architecture
Automating Electronic BusinessAutomating Electronic Business
UDDI ebXML
Registries
ebXML
CPA
BPML
BTP
ebXML
BPSS
ebXML
CPP
ebXML
Messaging
XML, DTD and XML Schema
HTTP, FTP, SMTP, SIP, etc.
OWL-S Service
Model BPEL4WS
OWL-S Service
Grounding
WS-AtomicTransaction
and WS-
BusinessActivity
SOAPRDF
OWL
OWL-S Service
Profile
WS-Reliable
Messaging WS-Coordination
WS-Security
WS-Policy
WSCI
WSCL
WSDLPSL
Discovery
Contracts
and agreementsProcess
and workflow orchestrations
QoS: Transactions
QoS: Choreography
QoS: Conversations
QoS: Service
descriptions and bindings
Messaging
Encoding
Transport
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IInformazionenformazioneWireless CommunicationsWireless Communications
UMTSUMTS
10 kbit/s10 kbit/s 100 kbit/s100 kbit/s 1 Mbit/s1 Mbit/s 10 Mbit/s10 Mbit/s 100 Mbit/s100 Mbit/s
UltraWideBandUltraWideBand802.15.3802.15.3BluetoothBluetooth
802.15.1802.15.1
1 Gbit/s1 Gbit/s
ZigBeeZigBee802.15.4802.15.4
EDGEEDGEGPRSGPRSGSMGSM
1 kbit/s1 kbit/s
CABLECABLEREPLACEMENTREPLACEMENT
HOME, OFFICEHOME, OFFICEPUBLIC ACCESSPUBLIC ACCESS
CITY,CITY,SUBURBSSUBURBS
COUNTRY,COUNTRY,REGIONREGION
WIDEWIDE
Rang
eRa
nge
Bit RateBit Rate
EDEDED
WPANWPAN
WLANWLAN
WMANWMAN
WANWAN
WiWi--FiFi802.11b802.11b
WiWi--FiFi802.11a/g/n802.11a/g/n
WiMAXWiMAX802.16d/e802.16d/e
LIMITED
LIMITED
FULL
FULL
Mobility
Mobility
LTELTEHSPAHSPA
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneWireless AdWireless Ad--Hoc Networks ArchitecturesHoc Networks Architectures
Gateway node
“Flat”
mesh networkwith ad-hoc routing
End-user radios(with routing capability)
Wired Internet Infrastructure
BTS
BTS
AP
Forwarding node
End-user radios(no routing capability)
Multi-tiered Interfacesto wired network
Wide AreaCell
3G cell
Hierarchical architecturewith radio forwarding nodes and AP’s/BS’s
Ad-hoc associations
Ad-hoc associations
Microcell
Forwarding NodeExtended Coverage
Wired Internet Infrastructure
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneWireless Sensor Network ArchitectureWireless Sensor Network Architecture
Internet (IP Routing)Servers
User interfaces forinformation & control
Ad-Hoc Sensor Net A
Ad-Hoc Sensor Net B
Sensor net/IP GW GW
AP/BTS
PervasiveApplication
Agents
Relay Node
Virtualized Physical WorldObject or Event
Sensor/Actuator
Overlay Pervasive Network Services
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IInformazionenformazioneZigBeeZigBee
Ad Hoc Ad Hoc NetworkingNetworking
•Tousands of nodes•2-year life battery•1-2 US $ target price
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IInformazionenformazioneBody implanted RFIDBody implanted RFID
Source: IEEE Spectrum, 2007
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneThree Three FacesFaces
ofof
ConvergenceConvergence
ConvergenceConvergence
CommunicationsConvergenceVoIP, IPTV, IT Applications
Broadcast to
UnicastConvergenceInternet Television = Personal Advertising
Fixed
to
MobileConvergencePersonal Communications
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneFiberFiber
ToTo
The The ‘‘XX’’
Splitter
Splitter
OLTSplitter
Central office with
link
to
the backbone
Customer premises
FTTCab
FTTEx
ONU
Backbone
ONU
FTTCurb/B
FTTH
ONU
ADSL
VDSL
VDSL
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneIl ruolo delle coppie in rameIl ruolo delle coppie in rame
La scelta della tecnologia determina la banda disponibile, condizionata dalla lunghezza del
mezzo, e gli investimenti
La lunghezza dei portanti in rame della rete di distribuzione
primaria e secondaria determina scelte architetturali
differenti nei diversi Paesi
100
80
60
40
20
00 2 4 86 10 12 14
Length (km)
% lines
ItalyUKJapan
FranceGermanyUSA
1 km 2 km 3 km
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazione
VDSL2
Exchange Cabinet Curb Premises
Cu
rren
t te
lco
bro
ad
ban
dFTTC
ab
FTTC
urb
FTTH ONT + set-top
+ home GW
DSLAM / ATM aggregation
Aggregation
Aggregation
OLT
DSLAM
ONU
DSL modem
DSL modem + set-top + home GW
DSL modem + set-top + home GW
ONT + set-top + home GW
VSDL/VDSL2
ADSL/ADSL2+
GE/EPON/GPON
Fibra Rame
E.g
. Tel
ecom
It
alia
acce
ss n
etw
ork
(~10K) (~150K) (~3M?) (~25M)
GE/EPON/GPON
1-1,2 km 200-300 m 50-70 m
1,2-1,5 km
Wireline AccessWireline Access
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneNext Generation Network, NGN, by TINext Generation Network, NGN, by TI
Fonte: Telecom Italia, aprile 2007
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneFTTx: FTTx: Towards 10 Towards 10 Gbit/sGbit/s
Source: IEEE, 2007
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IInformazionenformazione
700 incroci300 scuole e università140 Centri sportivi30 Biblioteche80 Centri per anziani100 siti di interesse turistico50 giardini pubblici e parchiFermate ATM e MM
Access point = 4.000
Investimento tot. approx
= Circa 15-17 milioni €
E’
prevista la copertura delle stazioni ferroviarie, a valle di accordi con FS e FNM
Utilizzo di 4.000 punti di accesso nei principali luoghi di transito, aggregazione e stazionamento
Milano Wireless: Copertura entro il 2009Milano Wireless: Copertura entro il 2009
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneQuality of Service & Network NeutralityQuality of Service & Network Neutrality
Multiple Carrier ScenarioMultiple Carrier Scenario
WWWMerchant
Client
IP PeeringA
AccessB
Access
e2e-QoS: end-to-end Quality of Service
ISP/NGN 1 ISP/NGN 2
Router
Caching
Blade
Router
Caching
Blade
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneOverlay NetworksOverlay NetworksGrid Networks
Content Delivery NetworksPeer-to-Peer Networks
Active Networks: XML Routing
Underlay Nets>75% of
Internet Traffic
is
Overlay!
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneSkypeSkype
NetworkingNetworking
ArchitectureArchitecture
Super Nodes- They are established after acceptance test by Skype-They have public IP address-They offer storage, processing& bandwidth
-Each Serves 100s Peer Nodes-They route encrypted calls-They execute “NAT” of private IP addresses-They exploit p2p protocol
Peer
Peer Peer Peer
Peer
Peer
Peer
Peer PeerPeer
Peer
SuperNode
SuperNode
SuperNode
SuperNode
LoginServer
PSTNGW
PSTN/PLMN
Natted peers
Non-nattedpeers
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneDigitalDigital
TV TV SignalSignal
TransmissionTransmission
broadcast multicast
unicast p2p unicast
server
multiplepeersources
server
server
clients
clients
clients
peerclient
Peers offer free upload bandwidth to peersServers require much less upload bandwidth
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneSecurity, Privacy & Security, Privacy & AccountabilityAccountability
AttributesAttributi
PrivacyPrivatezza
AccountabilityResponsabilità
SecuritySicurezza
IntegrityIntegrità
ConfidentialityConfidenzialitàAuthenticationAutenticazione
AnonymityAnonimità
PseudonymityPseudo-anonimità
UnlinkabilityIntracciabilitàUnobservabilityInosservabilità
Non-
repudiationNon ripudio
Si accede ad un servizio o dato senza svelare l’identità
ma garantendo accountability
AvailabilityDisponibilità
Si parla di verifica dell’identita’
(1:1) e di identificazione nell’ambito di un gruppo (1:N)
Si parla di autenticazione dei messaggi nei riguardi della loro conformita’
all’originale
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneA Taxonomy of Security SolutionsA Taxonomy of Security Solutions
Security Management
Access Security
Content
Security
•Intelligence & Incident
Response•Intrusion
Detection and Prevention, Monitoring•Risk
Assessment, Auditing•Vulnerability
Assessment, Penetration
Testing
•Biometrics•Authentication/Authorization/Accounting•Certification
Authority/Public Key Infrastructure•Managed
Firewall
•Copy Rights
Management•Content
Filtering•Managed
AntivirusCommunication
Security•Managed
Virtual
Private Network•Encryption
Connectivity
ApplicationSecurity
•Secure
Electronic Transaction•Secure
WEB Server, SSL, Secure
HTTP•Secure
Mail, Secure
MIME
System Security •Disaster
Recovery, Business Continuity•BackUp
and Remote BackUp
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneSoft Biometrics = Soft Biometrics = AnonymousAnonymous
IDID
Anonymous
Client ProfilingAge, Age
SlotSex Gender
EthnicitySkin
ColorHair
ColorEye
Color Humor
(happy, surprised, angry, ...)HeightWeightHair
LenghtBeardGlasses...
Source: Jain, Source: Jain, NandakumarNandakumar, Lu, & Park, Michigan State University, 2004, Lu, & Park, Michigan State University, 2004
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneDigitalDigital
RightsRights
Management ScenarioManagement Scenario
ContentContent
Package ProviderPackage Provider
LicenseLicense
ServerServer
Identities
Rights
&Policies
EncryptionKeys
Content
DRMDRMPackagerPackager
DRMDRMLicenseLicenseProviderProvider
DRMDRMControllerController
Encryption
Metadata
Encryption
Rights
LicenseLicense
ContentContent
PackagePackage
Content
Keys Identity
RenderingApplication
ClientClient
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneNetworkedNetworked
ICT ICT ApplicationsApplications
ICTEnablingPlatform
ICTEnablingPlatform
SMEApplicationServices
SMEApplicationServices
VirtualPresenceVirtual
Presence
e-Governmente-GovernmentEmergency& Safety
Emergency& Safety
e-Healthe-HealthIntelligent
Transportation Systems
Intelligent Transportation
Systems
Teleworking, e-Learning,..Teleworking, e-Learning,..
Electronic Health Record, Prescribing, Screening, Decision Support,
Prevention, Enforcement, ...
Electronic Health Record, Prescribing, Screening, Decision Support,Prevention, Enforcement, ...
Shared Services, Online Government Services,..
Shared Services, Online Government Services,..
Shared Services ...Shared Services ...
Traffic Management, Fleet Management, Adaptive Traffic Control, Access Control, Parking, ...
Traffic Management, Fleet Management, Adaptive Traffic Control, Access Control, Parking, ...
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneIntelligent Transportation SystemsIntelligent Transportation Systems
Lane change assistant Rear detection
Side Crash Blind Spot
ACC LDW
Night VisionPre-Crash
REAR END
LATERAL
FORWARD
APPLICATIONS
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneNetworked ICT for e.MobilityNetworked ICT for e.Mobility
Intelligent Transportation SystemsIntelligent Transportation Systems
€ -
€ 200
€ 400
€ 600
€ 800
€ 1.000
€ 1.200
€ 1.400
€ 1.600
€ 1.800
€ 2.000
Medium High Medium High Medium High Medium High
m.Communication
m.Entertainment
EnRoute Driver & Concierge
Remote Vehicle Diagnostic & Assistance
Route Guidance
Tracking & On-Board Monitoring
Incident Management (e.Call)
Vehicle Administration
Intermodal Freight Operation
Freight Mobility & Fleet Management
Taxi Fleet Management
Advanced Public Transit System
Ride Matching for Car Sharing
Road Price Operation
Adaptive Traffic Control & Parking Management
Traffic Matrix & Stats
Traffic & Infrastructure Surveillance
ARPU MEDIO SERVIZIO
Figure medie in funzione del livello di innovazione
Area Government Area Public Transport Area Freight Mobility & Fleet Administration
Area Driver Support
€ 17
€ 216
€
1140
€ 1.940
€ 522
€ 922
€ 624
€ 890
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneee.Health.Health: innovazione tecnologica e benefici: innovazione tecnologica e benefici
118 Emergenza
Ospedale
ASL e Rete Assistenziale
Enti di controllo, finanziamento e governo
(Back Office)
Medici Medicina Generale
Cittadini
Farmacie
Strutture Assistenzial
i
Unità Diagnostiche Territoriali
Operatori Socio Assistenziali
1st Wave: Innovazione processi e strutture
2nd Wave: Innovazione Territorio
Fascicolo Sanitario Elettronico, Rete Unica Sanitaria, Repository Diagnostici (PACS)
e.Learining, Decision Support & Risk Management Medico, e.Prescribing
Comunità Virtuali Malati e Programmi di Gestione Malati Cronici
Nuovi sistemi 118
Screening evoluto
TELEMEDICINA (Telesoccorso, Telediagnosi, Telecura)
TELECARE (Telemonitoraggio, Teleassistenza)
Evidence Based Decision Support, e.Prescribing Evoluto
AMBIENT CARE (Self-caring, Programmi sugli Stili di Vita)
Governo St. Centrali St. Territoriali Territorio
Investimento in innovazione: 1,2÷2% Spesa Sanitaria
(€ 1,6÷2,8 MLD al 2010)
Investimento in innovazione: 3,8÷5,1% Spesa Sanitaria
(€ 4,8÷6,1 MLD al 2010)
Risparmio a regime: 2,5÷5,5% Spesa (€ 4,5÷7 MLD al 2010)
LEVA: 350%
Risparmio a regime: 11÷17% Spesa (€ 16÷25 MLD al 2010)
LEVA: 500%
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneSETTORI GUIDA DI RICERCA & INNOVAZIONE SETTORI GUIDA DI RICERCA & INNOVAZIONE
PER LPER L’’INTERNET DEL FUTUROINTERNET DEL FUTURO
Reti wireless
terrestriSistemi via satelliteReti ottiche
Servizi multimediali interattivi InfomobilitàEmergenze e monitoraggio ambientaleSicurezza nelle reti ICTArchitetture
distribuite
per accesso
multi-utente
©©2007 DEI2007 DEI––Politecnico di MilanoPolitecnico di Milano Pontecchio Marconi, Bologna, 13 ottobre 2007Pontecchio Marconi, Bologna, 13 ottobre 2007-- 3535 --
DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazione
Reti
wireless terrestri
Sistemi
via satellite Reti
ottiche
Servizi multimediali
interattivi
XXX XXX XXX
Infomobilità(ITS)
XXX XXX
Emergenze
eMonitoraggio
ambientale
XXX XXX X
Sicurezza
dellereti
ICTXXX XXX XXX
Applicazioni
multi-
utenza
di risorse
distribuite
XX XXX XXX
Sistemi eTecnologie
Servizi e Applicazioni
X = impatto
debole
XX = impatto
medio
XXX = forte impatto
Settori di ricerca Settori di ricerca MATRICE IMPATTO MATRICE IMPATTO
TECNOLOGIE/APPLICAZIONITECNOLOGIE/APPLICAZIONI
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DDipartimentoipartimentoEElettronica lettronica
IInformazionenformazioneAltri temi di ricercaAltri temi di ricerca
Tra i sistemi e le tecnologieLa gestione dello spettro radioIl progetto e la pianificazione delle reti e dei sistemiLe reti radio cognitive
Tra i servizi e le applicazioniServizi e applicazioni di sanità
elettronica, eHealth
Applicazioni overlay
(peer-to-peer e grid) per comunicazioni multimediali in tempo reale