Μοντέλα χρήσης ευέλικτων ασυρματικών δικτύων

Μοντέλα χρήσης ευέλικτων Μοντέλα χρήσης ευέλικτων ασυρματικών δικτύωνασυρματικών δικτύων

Ηλίας Ευσταθίου[email protected]

Mobile Multimedia Laboratoryhttp://mm.aueb.gr

Ο.Π.Α.

e-business forum ομάδα ΣΤ2, 1η ανοικτή συνάντηση, 3/5/2004

3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα – [email protected] 2 of 21

Η ομάδα μαςΗ ομάδα μας στο Ο.Π.Α.στο Ο.Π.Α.Telecommunications Services Research Group• Network Economics and Services Group (μέρος του Theory, Economics

and Systems Lab) – http://nes.aueb.gr• Mobile Multimedia Lab – http://mm.aueb.gr

Προσωπικό• 4 μέλη ΔΕΠ

• Κ. Κουρκουμπέτης, Γ. Πολύζος, Γ. Σταμούλης, Γ. Ξυλωμένος• 10 υποψήφιοι διδάκτορες• > 10 μεταπτυχιακοί και προπτυχιακοί φοιτητές

Ερευνητικές περιοχές• Mobile communications technologies• Pricing and charging wireless and mobile services• Enhanced Internet protocols for efficient mobile/wireless operation• Advanced network applications and services• Interactive multimedia• Multimedia multicast and broadcast (for UMTS and 4G)


Περιεχόμενα παρουσίασηςΠεριεχόμενα παρουσίασης

(1) Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα – το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11

(2) 802.11 και κινητή τηλεφωνία

(3) Είδη χρήσης ευέλικτων δικτύων και παραδείγματαInternet sharing, interconnection, point-to-point links, freenets, mesh networks, mobile ad hoc networks, mobile hotspots, tracking, consumer electronics

(4) Δημόσια πρόσβαση σε hotspotΜοντέλα WISP, aggregator, network sharing. Έρευνα της ομάδας μας.


ΙΕΕΕ 802.11ΙΕΕΕ 802.11802.11 απευθείας συμβατό με τα αυτοδύναμα πακέτα του IP • Πρωτόκολλο ‘χωρίς σύνδεση’ - wireless Ethernet • Απλώς ένα ακόμα άλμα (hop) για τα πακέτα IP• Aνώτερα πρωτόκολλα end-to-end (TCP, HTTP, κ.α.) παραμένουν ίδια

Η δύναμη των standard με μεγάλη βάση χρηστών• Wintel για τους (fixed) clients• Ethernet για τα τοπικά δίκτυα• 802.11 για τα ασύρματα τοπικά δίκτυα;• (Τα standard αυτά δεν είναι απαραίτητα και ‘τα καλύτερα’)• Aπαίτηση συμβατότητας με τα προηγηθέντα (backwards compatibility)

ΙΕΕΕ / Wi-Fi Alliance: ισχυροί καθοδηγητές; Περιστατικά:• Cisco / Intel και CCX (Cisco Compatible Extensions)• Κίνα και WAPI (Wired Authentication and Privacy Infrastructure)

• Κίνα υποχώρησε μετά από αμερικανική πίεση

• Atheros και Super G


802.11 και 3802.11 και 3GG802.11 σε σχέση με 3G+ Απλό – επικεντρώνεται μόνο στα επίπεδα PHY και MAC+ Τιμή / απόδοση ($5 chipsets)+ Ευέλικτο

• Στο ad hoc mode μπορεί να υποκαθιστά IR, Bluetooth, UWB• Στο infrastructure mode μπορεί να υποκαθιστά 3G, WMAN (IEEE 802.16)

+ Παγκοσμίως αποδεκτό (σε αντίθεση με τα διάφορα 3G air interfaces)+ Ελεύθερο φάσμα: εγκατάσταση δικτύων από οιονδήποτε+ Υπερταχεία τεχνολογική εξέλιξη

• Atheros all-in-one chip: 2.4GHz radio, baseband processor, MAC, AES crypto, CCX, 802.11e QoS, energy efficiency

- Μικρότερη ακτίνα κάλυψης (εξαρτάται)- Απαιτήσεις σε ενέργεια (βελτιώνεται)- Ελεύθερο φάσμα: παρεμβολές- Shared bandwidth- Απλό – επικεντρώνεται μόνο στο PHY και MAC: αρχιτεκτονική δικτύου;

Εταιρείες κινητής τηλεφωνίας: θα χρησιμοποιούν το 802.11 όπου είναι δυνατό για εφαρμογές data στο 2.5G/3G;


Εν αναμονή κινητών τηλεφώνων με 802.11Εν αναμονή κινητών τηλεφώνων με 802.11Χαρακτηριστικά• Θα χρησιμοποιούνται όπου είναι δυνατό ως 802.11, αλλού ως 2G/3G• Υποστήριξη SIM authentication• Πρωτόκολλα VoIP για το 802.11 mode• Vertical handovers (βλ. ΙΕΕΕ 802.21): ίσως το δυσκολότερο

• Γιατί να κάνει το δίκτυο 3G handover σε ξένο δίκτυο 802.11 και να απωλέσει έσοδα;

3GSM συνέδριο (2/2004): ‘Χρειαζόμαστε 802.11 στα τηλέφωνα’

(1) Cisco 7920 802.11 VoIP handset (non-cellular)(2) Nokia Communicator 9500: Symbian OS + Java(3) Motorola MPx100 (802.11 as an accessory): Windows Mobile + Java


Είδη ΧρήσηςΕίδη Χρήσης


Σταθμοί βάσης 802.11Σταθμοί βάσης 802.11Για μερισμό μίας σύνδεσης προς το Internet• Σε ιδιωτικούς χώρους

• Κατοικίες, εταιρείες, εκπαιδευτικά ιδρύματα, κ.α.

• Σε δημόσιους χώρους• Εμπορικά κέντρα, αεροδρόμια, εστιατόρια, κ.α.

Για Fixed Broadband Wireless Access (FBWA)• Παρακάμπτοντας τα χάλκινα σύρματα• Υποκαθιστώντας το DSL• Τομέας που προορίζεται για το ΙΕΕΕ 802.16

• Οι χρήστες του 802.16 θα χρειαστούν νέους δέκτες όμως• Είναι τεχνικά εφικτό το FBWA με 802.11;

Για διασύνδεση σταθμών• Μεταξύ τους αλλά και με ενσύρματους server

• Π.χ., σύστημα παραγγελιών σε εστιατόρια


Συνδέσεις κτήριο-προς-κτήριοΣυνδέσεις κτήριο-προς-κτήριοΕπέκταση του εταιρικού δικτύου σε άλλα κτήρια με 802.11

• ‘Ασύρματες γέφυρες’

• 3Com Wireless LAN Building-to-Building Bridge• Έως 11 μίλια (με πτώση ρυθμαπόδοσης)

• Cisco Aironet 350 Wireless Building-to-Building Kit


Δίκτυα κορμού με 802.11Δίκτυα κορμού με 802.11Ασύρματα μητροπολιτικά / κοινοτικά δίκτυα• Δρομολόγηση πακέτων με τη χρήση ενδιάμεσων συνδέσεων 802.11• Οι αποστάσεις των κόμβων μπορεί να είναι της τάξεως των χιλιομέτρων με

τη βοήθεια κατευθυντικών κεραιών• Κορμός που παρακάμπτει το ενσύρματο δίκτυο και ανήκει στους χρήστες • Εσωτερική δρομολόγηση IP και προσφορά υπηρεσιών TCP/UDP/IP• Γνωστά ως Community Wireless Networks ή freenets

Seattle Wireless: πρωτοπόρος των freenets;• Freenets σε άλλες πόλεις του εξωτερικού: SF, NYC, London, κ.α.

Athens Wireless, Salonica Wireless, κ.α.• Στην ηπειρωτική Ευρώπη, το nodedb.com δείχνει την

Ελλάδα πρώτη στο ενδιαφέρον για freenets


Mesh networksMesh networks με 802.11 με 802.11Κοινοτικά δίκτυα τα οποία ‘αυτο-οργανώνονται’

• Οι κόμβοι ανακαλύπτουν άλλους κόμβους αυτόματα. Έξυπνη δρομολόγηση.• Περισσότεροι κόμβοι μείωση αποστάσεων αύξηση ρυθμαπόδοσης• ‘Zero-configuration freenets’

• Project όπως το CUWiN και ΜΙΤ Roofnet χρησιμοποιούν PC (ισχύος ~486) για κόμβους

• Εταιρείες όπως η Tropos Networks (και παλαιότερα η Motorola και η Nokia με το Nokia Rooftop) πωλούν αντίστοιχα embedded προϊόντα

• Άλλες εταιρείες όπως η MeshNetworks Inc. χρησιμοποιούν πρωτόκολλα διαφορετικά του 802.11


Mobile ad hoc networksMobile ad hoc networksΜΑΝΕΤs: Mesh networks όπου οι κόμβοι κινούνται

• Ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον:(1) Αλγόριθμοι δρομολόγησης(2) Κίνητρα για συμμετοχή και προώθηση πακέτων

όταν οι κόμβοι δεν ενδιάφερονται για το ‘κοινό καλό’(3) Ασφάλεια

• Στρατιωτικές εφαρμογές• Στρατιώτες και άρματα μάχης κινούμενα στο μέτωπο

• Αντιμετώπιση καταστροφών (Disaster relief)• Καθημερινές εμπορικές εφαρμογές;

• Χρήστες με laptop και PDA σε δημόσιους χώρους;

• Τα ΜΑΝΕΤ χρησιμοποιούνται όπου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η σταθερή υποδομή δικτύου, υπάρχει όμως ανάγκη ανταλλαγής δεδομένων και προώθησης πακέτων προς διάφορους κόμβους

• Εμπορικά προϊόντα;


Κινητά Κινητά hotspotshotspotsQueen Mary II• 802.11 σε όλους τους χώρους

με πρόσβαση στο Internet

Connexion by BoeingΣε χρήση από Lufthansa, SAS, κ.α.• Δορυφορική εξωτερική σύνδεση

(20Mbps downlink, 1Mbps uplink)• 802.11 εσωτερικά• $30 (>6 ώρες), $20 (3-6 ώρες), $15 (<3 ώρες), ή $10 (30’, έπειτα 25c/min)

Pointshot RailPointΔορυφορική εξωτερική

σύνδεσηκαι 802.11 εσωτερικά


Παρακολούθηση θέσης με 802.11Παρακολούθηση θέσης με 802.11Quarterscope Wi-Fi Positioning System• ‘GPS’, που δουλεύει και εντός κτηρίων• Χρησιμοποιεί βάσεις δεδομένων με

θέσεις και SSID δικτύων 802.11 σε μητροπόλεις των ΗΠΑ

• Ακρίβεια 20 μέτρων

Bluesoft AeroScout στη Legoland Δανίας• Χρησιμοποιεί TDOA (time difference of arrival)

από τουλάχιστον τρεις από τους 38 ειδικούς σταθμούς βάσης 802.11

• Γονείς νοικιάζουν ένα tag, το συσχετίζουνμε το κινητό τους και το φορούν στο παιδί

• Στέλνουν ειδικό SMS και τους επιστρέφεται η θέση του παιδιού με ακρίβεια 3 μέτρων


Συσκευές με 802.11Συσκευές με 802.11Philips Streamium FlatTV ($2,699 802.11 HDTV)• 1280 X 768, 23’’• Κάνει stream περιεχόμενο (video, MP3)

απευθείας από το Internet

Reciva Internet Radio• ‘Συντονίζεται’ στους σταθμούς του Internet


Δημόσια Δημόσια HotspotsHotspots


Δημόσια πρόσβαση σε Δημόσια πρόσβαση σε hotspotshotspotsΑπό Gartner• 1.200 δημόσια hotspot το ‘01 παγκοσμίως, 71.000 το ‘03• 2,5 εκ. χρήστες το ‘02, 9,3 εκ. το ‘03, 30 εκ. το ’04 (αναμένεται)• ... όμως το 91% των χρηστών του ‘02 ήταν περιστασιακοί• Από τους χρήστες του ‘03: 4,7 εκ. Από Β. Αμερική και 1,7 εκ. από Ευρώπη• Έως το ‘05: 423 αεροδρόμια με hotspot, 23.500 WLAN ξενοδοχείων• ... λίγοι χρήστες θα έχουν τη διάθεση όμως να πληρώσουν συνδρομές

To πρόβλημα της περιορισμένης περιαγωγής (roaming) • Κάνει τους χρήστες να μη δεσμεύονται με συνδρομές• ... ιδιαιτέρως αφού αρκετά ελεύθερα hotspot προσφέρουν την ίδια υπηρεσία

Το πρόβλημα των νέων μικρών WISP (wireless ISP)• Πρέπει να φτιάξουν ταυτόχρονα πελατειακή βάση και δίκτυο από hotspot


Μεγαλύτεροι παίκτεςΜεγαλύτεροι παίκτεςHotspot aggregators (Boingo, iPass, GRIC, κ.α.)• Γνωστοί και ως Managed Service Providers• Οι χρήστες γίνονται συνδρομητές τους• Οι ίδιοι συνεργάζονται με μικρότερους WISP• Όσο περισσότεροι aggregators τόσο χειρότερα;

(Mobile) Network Operators (T-Mobile, Verizon, κ.α.)• Ειδικά στην Ευρώπη έχουν ιδιαίτερη δύναμη και μεγάλη πελατειακή βάση• Μπορούν να λειτουργήσουν ως aggregators ή να φτιάξουν δικά τους hotspot

• Το οποίο πάντα μπορεί να σημαίνει κάποια συνεργασία με ‘ιδιοκτήτες χώρων’

Σημαντική συμφωνία περιαγωγής T-Mobile + iPass• Η αγορά διαμορφώνεται ακόμα όμως• Μπορεί τελικά η δημόσια πρόσβαση στο Internet μέσω 802.11 να αποφέρει

κέρδη;


Άλλες προσεγγίσεις για δημόσια Άλλες προσεγγίσεις για δημόσια hotspothotspotΑπολύτως ελεύθερη πρόσβαση (freenets, open hotspots, κ.α.)

Μερισμός σύνδεσης οικιακού hotspot με επισκέπτες επί πληρωμή• Joltage (πρωτοπόρος, έχει κλείσει πλέον)• Speakeasy Netshare• Linspot• Pacific Wi-Fi• (Ουσιαστικά είναι micro-WISP aggregators)

Εκτός από οικιακά, εταιρικά και άλλα είδη ιδιωτικών hotspot θα μπορούσαν επίσης να ‘φιλοξενούν’ επισκέπτες• Ασφαλείς λύσεις υπάρχουν τόσο για έλεγχο στην κατανάλωση bandwidth

από τους επισκέπτες, όσο και την προστασία των εσωτερικών δεδομένων• Όλα τα WLAN με σύνδεση στο Internet θα μπορούσαν να συμμετάσχουν σε

ένα τέτοιο σχήμα, βελτιώνοντας κατά πολύ τις πιθανότητες να βρίσκουμε ως χρήστες hotspot οποτεδήποτε και οπουδήποτε

• Κίνητρα συμμετοχής πέρα από πληρωμές; (οι οποίες είναι δύσκολες και στο σχεδιασμό και στην υλοποίηση)


Η έρευνα της ομάδας μαςΗ έρευνα της ομάδας μαςPeer-to-Peer Wireless Network Confederation (P2PWNC)

• Απλουστευμένο σύστημα περιαγωγής σε WLAN – κανένας ενδιάμεσος• Τα δίκτυα πληρώνουν το ένα το άλλο μόνο ‘σε είδος’• Μόνο δύο είδη παικτών: WLAN administrative domains και χρήστες WLAN

(εγγεγραμμένοι σε κάποιο home domain)• Επικεντρωνόμαστε σε P2PWNC αποτελούμενα από οικιακά hotspot σε μητροπολιτικό

περιβάλλον• Το κάθε hotspot επιτρέπει σε χρήστες από άλλα hotspot να το χρησιμοποιούν• Για να μην στηρίζεται αποκλειστικά στον ‘αλτρουισμό’ ορισμένων (όπως τα

περισσότερα συστήματα P2P ή όπως τα freenets), το P2PWNC ορίζει κανόνες συμμετοχής και ‘τιμωρεί’ όσους δεν τους τηρούν

(1) Ποιοι είναι κάποιοι ‘καλοί’ κανόνες συμμετοχής;• Π.χ. ‘αφιέρωσε 20% του bandwidth αποκλειστικά για επισκέπτες’

(2) Πώς μπορούν οι κανόνες να επιβληθούν σε ένα πλήρως κατανεμημένο σύστημα (χωρίς brokers και aggregators)

• παρουσία συμμετεχόντων που θέλουν να ελαχιστοποίησουν το κόστος τους και να μεγιστοποιήσουν το όφελος (δηλ. να έχουν ελεύθερη περιαγωγή σε hotspot άλλων χωρίς να επιτρέπουν επισκέπτες στο δικό τους)

Ευχαριστώ για την Ευχαριστώ για την προσοχή σαςπροσοχή σας

Ηλίας Ευσταθίου[email protected]

http://mm.aueb.gr/~efstath/

Mobile Multimedia Laboratory

Ο.Π.Α.

Μοντέλα χρήσης ευέλικτων ασυρματικών δικτύων

Documents

Transcript of Μοντέλα χρήσης ευέλικτων ασυρματικών δικτύων