Μοντέλα χρήσης ευέλικτων ασυρματικών δικτύων Ηλίας Ευσταθίου efstath@aueb.gr Mobile Multimedia Laboratory http://mm.aueb.gr Ο.Π.Α. e-business forum ομάδα ΣΤ2, 1η ανοικτή συνάντηση, 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr
Η ομάδα μας 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) 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 2 of 21
Περιεχόμενα παρουσίασης (1) Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11 (2) 802.11 και κινητή τηλεφωνία (3) Είδη χρήσης ευέλικτων δικτύων και παραδείγματα Internet sharing, interconnection, point-to-point links, freenets, mesh networks, mobile ad hoc networks, mobile hotspots, tracking, consumer electronics (4) Δημόσια πρόσβαση σε hotspot Μοντέλα WISP, aggregator, network sharing. Έρευνα της ομάδας μας. 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 3 of 21
ΙΕΕΕ 802.11 802.11 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 4 of 21
802.11 και 3G3 802.11 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; 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 5 of 21
Εν αναμονή κινητών τηλεφώνων με 802.11 Χαρακτηριστικά 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 6 of 21
Είδη Χρήσης 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 7 of 21
Σταθμοί βάσης 802.11 Για 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 8 of 21
Συνδέσεις κτήριο-προς-κτήριο Επέκταση 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 9 of 21
Δίκτυα κορμού με 802.11 Ασύρματα 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 10 of 21
Mesh networks με 802.11 Κοινοτικά 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 11 of 21
Mobile ad hoc networks ΜΑΝΕΤs: 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; 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 12 of 21
Κινητά hotspots Queen Mary II 802.11 σε όλους τους χώρους με πρόσβαση στο Internet Connexion by Boeing Σε 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 RailPoint Δορυφορική εξωτερική σύνδεση και 802.11 εσωτερικά 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 13 of 21
Παρακολούθηση θέσης με 802.11 Quarterscope 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 συσχετίζουν με το κινητό τους και το φορούν στο παιδί Στέλνουν ειδικό SMS και τους επιστρέφεται η θέση του παιδιού με ακρίβεια 3 μέτρων 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 14 of 21
Συσκευές με 802.11 Philips 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 15 of 21
Δημόσια Hotspots 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 16 of 21
Δημόσια πρόσβαση σε hotspots Από 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 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 17 of 21
Μεγαλύτεροι παίκτες Hotspot 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; 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 18 of 21
Άλλες προσεγγίσεις για δημόσια hotspot Απολύτως 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) 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 19 of 21
Η έρευνα της ομάδας μας Peer-to-Peer Wireless Network Confederation (P2PW NC) 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) 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 20 of 21
Ευχαριστώ για την προσοχή σας Ηλίας Ευσταθίου efstath@aueb.gr http://mm.aueb.gr/~efstath/ Mobile Multimedia Laboratory Ο.Π.Α. 3/5/2004 Ευέλικτα ασυρματικά δίκτυα efstath@aueb.gr 21 of 21