dr inż. Andrzej Bęben, pok. 336 (abeben@tele.pw.edu.pl) Bezprzewodowe Sieci Dostępowe (BSD) wykład 10: Co dalej…. (5G, Internet Przyszłości, WiFi) dr inż. Andrzej Bęben, pok. 336 (abeben@tele.pw.edu.pl) Zespół Architektur i Zastosowań Internetu

Sieci 5G 5G to nowa wizja całej sieci telekomunikacyjnej, która integruje: Mobilność (użytkownika, urządzeń, treści, …) Techniki przewodowe i bezprzewodowe Treść (jako część sieci) Urządzenia (Internet of Things) Usługi (Cloud computing) w jeden spójny ekosystem BSD 2016

Sieci 5G Wizja 5G nie jest w pełni zdefiniowana Ericsson: „5G will be an open innovation platform for industry” “5G shorthand for expanding capability for anywhere, anytime, anyhow connectivity for any application, or the network that optimises itself for you” 5G is a nice “brand name” or “umbrella term” that groups together recent and future architectures, technologies and paradigm shifts emerging on the telecommunications landscape. BSD 2016

Sieci 5G - oczekiwania wireless capacity that is 100 times higher than in 2013; delay is 100 times lower than currently; energy savings of up to 90% per service; communication networks in which the majority of the energy consumed comes from the radio access network; reducing service creation time from around 90 hours to 90 minutes; a network that can support connections from over 7 trillion wireless devices, serving over 7 billion people. BSD 2016

Sieci 5G – horyzont czasowy 2008 – Korea rozpoczyna program badawczy nad 5G 2012 – Uniwersytet w Surrey (UK) tworzy ośrodek badawczy (laboratorium) pracujący nad 5G 2013 – UE (program H2020) oraz Japonia początek prac nad 5G .. 2020 – pierwsze działające sieci 2030 – powszechne użycie BSD 2016

Większa przepływność Wyższe częstotliwości 20 GHz – 100GHz Pasmo światła Zwiększenie efektywności widmowej cognitive radio Zwielokrotnienie w przestrzeni multi-user MIMO Femto cells BSD 2016

Nowe rozwiązania – część bezprzewodowa Massive Dense Networks – rozszerzenie MIMO Cognitive, cooperating transmission with adaptive modulation, coding etc. Internet of Everything (IoE) Pervasive networks providing IoT, Wireless MESH networks and ubiquitous computing Multi-hop networks Dynamic Adhoc Wireless Networks (DAWN), IPv6 and Future Internet Mobile Cloud Computing BSD 2016

Nowe rozwiązania – część szkieletowa Future Internet (post-IP solution) Nowa architektura Nowe koncepcje, e.g. Information Centric Network (ICN), Internet of Things, Cloud Computing, … Software Defined Network (SDN) „new” appproach for creating the network by software defined control and data plane Network Function Virtualisation (NFV) network functions in software running on general purpose computing/storage platforms … BSD 2016

Internet Przyszłości (1) Obecny Internet został ustanowiony na następujących zasadach: Prosta usługa sieciowa, która jest uniwersalna dla połączenia inteligentnych urządzeń końcowych Poziom sieci jest zdolny do wyboru ścieżki pomiędzy źródłowym i końcowym urządzeniem, ale bez gwarancji jakości przekazu i bez rozważania charakterystyk ruchu Kontynuacji prostej sieci doprowadziła do zwiększenia złożoności urządzeń końcowych, zauważamy zatem, iż rozwój funkcjonalności urządzeń końcowych jest bliski limitu Wszyscy wierzą, iż możliwości funkcjonalne obecnego Internetu zbliżają się do limitu jak również jego możliwości związane z pojemnością (adresowanie, osiągalność, niemożliwość spełnienia nowych żądań związanych z jakością przekazu, wymiarowaniem usług i aplikacji, itd..)

Internet Przyszłości (2) Główne ograniczenia Skostniała architektura

Internet Przyszłości (3) Główne ograniczenia Przetwarzanie/obsługa danych Odnosi się do „forwarderów” (tj. ruterów, komutatorów itd.), komputerów (tj. terminali, serwerów itd.), CPU itd. i urządzeń obsługujących (programy), które generują dane i żądają dostępu do danych Zapamiętywanie danych Odnosi się do pamięci masowych, buforów, dysków, cash, i związanych z logiczną strukturą danych Transmisja danych Odnosi się do fizycznego i logicznego przekazu/wymiany danych Sterowanie przetwarzaniem, pamięcią, transmisją w systemie i funkcjami Odnosi się do akcji czynionych przez punkty obserwacji (input), analizy, i podejmowania decyzji (output), których wykonanie wpływa na warunki działania systemu i realizacji poszczególnych funkcji.

Sieci ICN (1) Główne ograniczenia Internetu związane z przekazem treści Sieć Internet została zaprojektowana do komunikacji pomiędzy terminalami (“host-centric” paradigm) Dostęp do treści wymaga znajomości jej „lokalizacji”, tzn. adresu serwera przechowującego treść URL https://www.youtube.com/watch?v=3yfdv7je Brak jednolitego systemu identyfikatorów treści prowadzący do ograniczenia dostępności treści Sieć jest nieświadoma przesyłanej treści – co prowadzi do wielokrotnego przekazu tej samej treści, w przypadku bardzo popularnych materiałów Braku mechanizmów wspomagających przekaz treści: połączenia anycast, multicast, przechowywanie replik popularnej treści w pamięci podręcznej węzłów wybór serwera oraz ścieżek pomiędzy serwerem treści a użytkownikiem. …. 12

Sieci ICN (2) Sieci świadome treści – CAN/ICN „Content Aware Networks” nazywane również „Information Centric Networks” definiują nową architekturę sieci, która w naturalny sposób wspiera funkcje związane z: publikowaniem treści wyszukiwaniem dostępnych w sieci replik treści żądanej przez użytkownika dostarczeniem treści do użytkownika Główne cechy: informacja o treści i jej lokalizacji jest częścią sieci identyfikatory treści są niezależne od lokalizacji (płaskie lub strukturalne) przekaz treści jest realizowany biorąc pod uwagę: wymagania dotyczące przekazu treści stan serwerów udostępniających treść warunki ruchowe panujące w sieci mechanizmy wspomagające, np. połączenia multicast, pamięci podręczne, 13

Sieci IoT „Internet of Things (IoT) enables the objects in our environment to become active participants, i.e., they share information with other members of the network or with any other stakeholder and they are capable of recognizing events and changes in their surroundings and of acting and reacting autonomously in an appropriate manner. In this context the research and development challenges to create a smart world are enormous. A world where the real, digital and the virtual are converging to create smart environments that make energy, transport, cities and many other areas more intelligent.” BSD 2016

Rozwiązania (1) Sieć Sterowana Programowo - SDN (ang. Software Defined Network) Założenia: Rozdzielenie funkcji przekazu danych (funkcja węzłów) od funkcji sterowania (funkcja realizowana przez sterownik sieci) „Scentralizowane” sterowanie siecią umożliwiające kierowanie poszczególnymi przepływami Sterowanie działa na ujednoliconym, abstrakcyjnym modelu sieci (niezależność od technologii) Sterowanie siecią jest realizowane programowo, jako aplikacja sieciowa

Rozwiązania (2) Sieć Sterowana Programowo - SDN (ang. Software Defined Network) Cechy: Elastyczność we wprowadzaniu nowych rozwiązań Efektywne wykorzystanie zasobów Ułatwione zarządzanie Niezależność od technologii oraz rozwiązań firmowych Ujednolicony styk z urządzeniami – protokół OpenFlow …

Rozwiązania (3) NFV Wirtualizacji Funkcji Sieciowych - NFV (ang. Network Functions Virtualisation) Założenia: Realizacja funkcji sieci w postaci programowej z wykorzystaniem wirtualizacji oraz standardowych serwerów obliczeniowych (centra obliczeniowe operatora) Konsolidacja różnych technik sieciowych i ich realizacja na jednolitym sprzęcie Cechy: Elastyczność we wdrażaniu nowych rozwiązań, krótszy czas wprowadzania nowych usług Wielu dostawców sprzętu Niższe koszty (ze względu na zysk multipleksacji mocy obliczeniowej)

Ewolucja sieci WiFi (1) Nowe rozszerzenia dotyczące zwiększenia: Przepływności Zasięgu użyteczności BSD 2016 Źródło: Weioing Sun, et al., WiFi could be much more, IEEE ComMag, Nov 2016

Ewolucja sieci WiFi (2) 802.11ac – Very High Throuput Następca 802.11n Pasmo 5Ghz Kanały 80MHz i 160 MHz Multi-user MIMO Modulacja 256 QAM Przepływność < 6.9 Gbit/s BSD 2016

Ewolucja sieci WiFi (3) 802.11ad – WiGig Pasmo 60Ghz Kanały 2.16GHz Modulacja SC lub OFDMA MAC – TDMA, CSMA/CA Przepływność < 6.7 Gbit/s BSD 2016

Ewolucja sieci WiFi (4) 802.11af/ah – TV White Sapce Pasmo < 1Ghz Kanały 6 – 32 MHz Modulacja SC lub OFDMA MAC – TDMA, CSMA/CA Przepływność < 0.5 Gbit/s Zasięg < 1km BSD 2016

Ewolucja sieci WiFi (5) Porównanie nowych standardów: BSD 2016 Źródło: Weioing Sun, et al., WiFi could be much more, IEEE ComMag, Nov 2015 BSD 2016

Ewolucja sieci WiFi (6) 802.11ac – Very High Throuput Następca 802.11n Pasmo 5Ghz Kanały 80MHz i 160 MHz Multi-user MIMO Modulacja 256 QAM Przepływność < 6.9 Gbit/s BSD 2016

Ewolucja sieci WiFi (7) Wizja WiFi.. BSD 2016 Źródło: Weioing Sun, et al., WiFi could be much more, IEEE ComMag, Nov 2015 BSD 2016

Dziękuję … Zachęcam do wypełnienia ankiety oceny przedmiotu BSD 2016