L esperienza CNIT nella formazione a distanza: progetto Teledottorato e Interconnessione di Laboratori in Rete

Transcript

1 L esperienza CNIT nella formazione a distanza: progetto Teledottorato e Interconnessione di Laboratori in Rete Franco Davoli, Mario Marchese, Sandro Zappatore CNIT Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni

2 Indice Obiettivi del Progetto Teledottorato Infrastruttura di telecomunicazioni Metodo di fruizione del servizio Organizzazione tematica Valutazione preliminare del servizio Il Progetto LABNET Il Laboratorio Nazionale di Comunicazioni Multimediali Architettura software LABNET

3 Obiettivi (I) Creazione di una Scuola per Dottorandi nel settore delle Telecomunicazioni Formazione di professionalità, molto richieste dal mercato, nei seguenti campi: Reti di telecomunicazioni Analisi prestazionale e valutazione complessità dei sistemi Modello e simulazione dei flussi di traffico Formati di trasmissione e modulazione Teoria dei codici Elaborazione dei segnali

4 Obiettivi (II) La Scuola si indirizza principalmente verso studenti di Dottorato in Europa che seguono un curriculum orientato alle telecomunicazioni ma dovrebbe essere di interesse anche per studiosi di campi affini che desiderano estendere le proprie conoscenze nel settore telecomunicazionistico. Copertura di argomenti riguardanti non solo i sistemi di telecomunicazioni ma anche il progetto di circuiti elettronici, la misura e gli effetti della propagazione, le metodologie di controllo, che sono tematiche reputate molto importanti per la formazione dei futuri Dottori di Ricerca. Stimolare lo sviluppo della ricerca e la collaborazione tra gli studenti di Dottorato all'interno dell'area europea.

5 Infrastruttura Componenti Rete CNIT Rete Satellitare Geostazionaria Rete Terrestre a Servizio Garantito ISDN Internet

6 Infrastruttura Rete CNIT RETE CNIT CNIT-Roma2 CNIT-Ferrara CNIT-Pisa T. La Scala(MI) Ring-RM CNIT-Roma1 CNIT-Catania CNIT-Calabria ATM / Ring CNIT-Brescia Ring-MI CNIT-Milano CNIT-Torino CNIT-Bari ATM (Albacom) CNIT-Bologna Rete terrestre CNIT-Parma Sinform (BO) CNIT-Savona CNIT-Genova ATM (Albacom) Teatro Busseto 4 ISDN-PRI Rete Internet CNIT - Napoli INTERNET Legenda Portante 2 Mbit/s Portante 512 Kbit/s 4 x ISDN - BRI Ponte radio 28 Mbit/s Rete Satellitare Stazione di Napoli Rete Satellitare Stazione di Prato CNIT-Prato CNIT-Genova 4 ISDN BRI 4 ISDN - BRI Rete ISDN Can. satellitare 512 Kbit/s PVC 512 / 512 PVC 512/2048 Kbit/s PVC 1024/2048 Kbit/s Rete satellitare Rete Satellitare Stazione di Genova Rete Satellitare Stazione di Catania CNIT-Catania

7 Infrastruttura Rete satellitare RF Ka band PD GE PI FI BO MF-TDMA baseband devices NA CT

8 Infrastruttura Un esempio di interconnessione 2 MBps Modem MAC LAN Prato HUB LAN Bologna / LAN Padova HUB Router Modem MAC HUB Router LAN Genova 512 Kbps ISDN Modem MAC 512 Kbps Router Modem 512 Kbps RF Router ISDN 512 Kbps Router HUB LAN Parma Router LAN Savona HUB

9 LABNET Networking Infrastructure (WAN) CNIT Ferrara Educational Institutions SMEs High Schools CNIT CNIT Pisa Engineering Fac. (P.le Tecchio) Departments (Via Claudio) LABNET Access Network Naples National Multimedia Communications Laboratory CNIT NETWORK CNIT Parma CNIT Savona CNIT Bologna Bologna Telecommunication Networks Testbed Telecommunication Systems Testbed Genova CNR Engines Institute Firenze, Padova, Pisa, Catania CNIT Genova Wind Tunnel Lab. Federico II Univ., Naples

10 Networking Infrastructure (Terrestrial/Satellite Wide Area Network) Catania Bologna Padova Ka band Tx/Rx Ka band Tx/Rx Ka band Tx/Rx Genova Ka band Tx/Rx Sinform Busseto Bologna Perugia Milano Prato Ku Band Satellite Ku band Rx Ka band Tx/Rx CNES NETWORK Ku band Rx Internet IPIP Tunnel Ku band Rx N.O.C. National Multimedia Communications Laboratory Ka Band Satellite Ka band Tx/Rx CNIT NETWORK (Albacom) Departments (Via Claudio) CNIT NETWORK (interbusiness) Engineering Fac. (P.le Tecchio) Parma Torino Genova Savona Pisa Ferrara Catania Rende Roma

11 Teledottorato Audio-Visual Tools The Teledottorato project adopts a subset of MBONE Tools, namely: VIC v2.8 (Video, H.261, Hardware Encoded via BT848-based acquisition board) RAT v4.2.4 (Audio) SDR v3.0 (Session Announcement) MPPT v1.3 (Microsoft PowerPoint Multicast Transmission Plug.In) The first 3 applications are available for the major platforms; MPPT is only available for the Microsoft Windows one.

12 Teledottorato Traffic Rates The Lecturer-Originated flows are dimensioned as follows: Audio RTP Flow on IP Multicast: 64 kbps Video RTP Flow on IP Multicast: 256 kbps fps) MPPT ECSRM/FCAST Reliable Multicast with bursts <= 128 kbps The overall lecturer flow requires a sustained rate of 384 kbps with bursts of 512 kbps (more or less) The Students-Originated flows are: For Iron sites: Audio RTP Flow on IP Multicast : 64 kbps (muted during the lecture) For Gold Sites Audio RTP Flow on IP Multicast : 64 kbps Video RTP Flow on IP Multicast : 128 kbps (@15 fps) Only a limited number of Gold sites are allowed for each session, depending on the size of the minimum link of the heterogeneous network.

13 Servizio on-line Fruizione del servizio Audio/video - lezioni interattive utilizzando applicativi di video-conferenza Servizio completamente bi-direzionale Diffusione di materiale didattico (es. lucidi lezioni) utilizzando Personal Computer Servizio off-line Post-elaborazione e disponibilità di materiale didattico su sito WEB (inclusivo per video-lezioni registrate)

14 Reale interattività Fruizione del servizio Vantaggi Utilizzo di applicazioni disponibili in rete (o commerciali) basate su architettura Internet (TCP/IP) Estrema semplicità nell erogazione (direttamente dall ufficio) e fruizione della lezione (direttamente in laboratorio nel proprio Personal) Multimedialità: utilizzo di audio, video, dati contemporaneamente (on-line e off-line)

15 Fruizione del servizio Risultato Il risultato è un sistema di tele-didattica che può efficacemente raggiungere utenti remoti, che attraversa porzioni di rete basate su tecnologie differenti e che è basato su interazione audiovideo a servizio garantito e sull utilizzazione di siti WEB didattici contenenti testo, audio, video, immagini ed altro materiale informativo.

16 Organizzazione tematica (I) 27 moduli Lingua inglese Programma ufficiale reperibile nel sito Internet

17 Organizzazione tematica (II) MODULE N 1: Propagation and Planning Principles in Cellular Radio Systems Prof. GABRIELE FALCIASECCA, Università di Bologna MODULE N 2: Fundamentals of Optical Communication Systems Prof. GIANCARLO PRATI, Scuola Superiore "S. Anna", Pisa MODULE N 3: Introduction to Per-Survivor Processing Prof. RICCARDO RAHELI, Università di Parma MODULE N 4: Control Techniques for Performance Optimization of Telecommunication Networks Prof. FRANCO DAVOLI, Università di Genova, Prof. RICCARDO MINCIARDI, Università di Genova MODULE N 5: The New Frontier of Channel Coding: Generalized Concatenated Codes with Interleavers Prof. SERGIO BENEDETTO, Politecnico di Torino MODULE N 6: Fundamentals of Mobile Radio Communication Systems Prof. MARCO CHIANI, Università di Bologna, Ing. ANDREA CONTI, Università di Bologna MODULE N 7: Advanced Receivers for CDMA Systems Prof. PIERO CASTOLDI, Scuola Superiore "S. Anna", Pisa MODULE N 8: Radio Resource Management in Cellular Networks Prof. ROBERTO VERDONE, Università di Bologna, Ing. ALBERTO ZANELLA, Università di Bologna MODULE N 9: Conformance & Performance Prof. MATTEO BERTOCCO, Università di Padova, Prof. CLAUDIO NARDUZZI, Università di Padova

18 Organizzazione tematica (III) MODULE N 10: Polarization-Mode Dispersion (PMD) in Single-Mode Optical Fibers Prof. CARLO SOMEDA, Università di Padova MODULE N 11: Source Coding Theory Prof. GIANCARLO CALVAGNO, Università di Padova MODULE N 12: CAD Tools for the Design of Analogue Integrated Circuits Ing. ANDREA GEROSA, Università di Padova MODULE N 13: IP Over Wireless Networks - Main Issues and Recent Research Results Prof. MICHELE ZORZI, Università di Ferrara, Prof. GIANLUCA MAZZINI, Università di Ferrara MODULE N 14: Multi-user Receivers for Wireless Communications on Fading Dispersive Channels Prof. MARCO LOPS, DAEIMI, Università di Cassino MODULE N 15: Satellite Systems and Applications Prof. MARINA RUGGIERI, Università di Roma Tor Vergata, Prof. ERNESTINA CIANCA, Università di Aalborg(Denmark) MODULE N 16: Traffic Models for Network Performance Evaluation Prof. ALFIO LOMBARDO, Università di Catania, Prof. GIOVANNI SCHEMBRA, Università di Catania MODULE N 17: Network Architecture to Support Quality of Service Over the Internet Prof. STEFANO GIORDANO, Università di Pisa MODULE N 18: Multicarrier Systems Prof. NEVIO BENVENUTO, Università di Padova, Prof. LUCIANO TOMBA, Universita' di Padova MODULE N 19: Image-based Scene Modelling Prof. STEFANO TUBARO, Politecnico di Milano, Prof. AUGUSTO SARTI, Politecnico di Milano

19 Organizzazione tematica (IV) MODULE N 20: Synthetic Aperture Radar (SAR) Prof. GIORGIO FRANCESCHETTI, Università di Napoli "Federico II" MODULE N 21: Evolution towards Photonic Networks Prof. STEPHEN FERGUSON MODULE N 22: Emerging Technologies for Mobile Communications: Smart Antennas and Software Radio Prof. ENRICO DEL RE, Università di Firenze MODULE N 23: High Speed Digital Design Prof. EROS PASERO, Politecnico di Torino MODULE N 24: Representation and Composition of Natural and Synthetic Audio/Video Objects for Creating Multimedia Contents Prof. CARLO BRACCINI, Università di Genova, Prof. FABIO LAVAGETTO, Università di Genova MODULE N 25: Optical Amplifiers for WDM Communication Systems Da definirsi MODULE N 26: Network Management Dr. LUIGI ARTUSIO (CSELT), Dr. GUIDO BRUNO (CSELT), Dr. GABRIELE GENTILE(CSELT), Dr. CARLO EYNARD (CSELT) MODULE N 27: JPEG2000: A New Standard for Still Picture Data Compression Prof. DANIELE GIUSTO, Universita' di Cagliari

20 Valutazione preliminare del servizio Erogazione su un porzione limitata della rete CNIT (prova generale del servizio) Impressione generale positiva Erogazione lezioni in una vera modalità multicast, a costi sostanzialmente contenibili, mantenendo l'interattivita completa A regime, l'uso della rete mista satellite/terra, con la stessa piattaforma protocollare, è stato un altro punto di notevole interesse. Una sede collegata senza garanzie di banda: valutazione del sistema in condizioni "worst case" e adozione di accorgimenti, in termini di rate dei flussi audio/video al canale, che hanno consentito ai dottorandi di seguire, con un giudizio complessivo da parte loro sostanzialmente positivo

21 Some Qualitative Evaluations (cont d) Frame captured from a lecture (DVB-IP board, IP mode)

22 Some Qualitative Evaluations (cont d) Frame captured from a lecture (as seen on the LAN of origin)

23

24 To realize an Integrated Learning System Motivations and Objectives To set-up fully automated distributed laboratories, to perform experiments, observe and measure results, for teaching and research NETWORK purposes To develop and experiment advanced interactive distance learning methodologies To conduct research on distributed multimedia technologies To deliver experimental distance learning courses

25 National Multimedia Communications Laboratory (Head: Prof. Oreste Andrisano) Mythos LABNET1 - INFRA (PI: Prof. Luigi Paura) LABNET Teledoc LABNET1 (PI: Prof. Franco Davoli) Technical Director (Prof. Sandro Zappatore) Researchers Ing. Stefano Vignola (Senior Res.) Ing. Luigi Battaglia Ing. Gianmarco Romano Ing. Umberto Pallotta Ing. Amedeo Scarpiello Ing. Alfonso Vollono NAPLES Ing. Piergiulio Maryni Ing. Alessandro Iscra SAVONA Admin. Staff: Dr. Nunzia Ristaldi

26 PWR Catyt50 ERES XL D Telecommunication Systems Testbed Function Generator Oscilloscope Infinium Spectrum Analyzer Noise Figure Meter IEEE Bus GPIB ENET Interface SwitchCatalyst Ethernet Bus To the Internet To the LABNET LAN Channel Simulator Dedicated Host Servers Datacom Analyzer

27 Telecommunication Systems Testbed - Logical View Spectrum Analyzer Oscill. Cod. Modulator Channel Simulator Demodulator Dec BER IEEE CNIT LAN Monitoring Station Goal: To measure the performance of telecommunication systems by means of remotely configurable instrumentation

28 Telecommunication Networks Testbed -Logical View Traffic generation G Traffic measurement G To CINI Lab Router ATM Cross- Connect Router Management Station Lab Network Router Router Goal: to evaluate the performance of network architectures and protocols by means of traffic generators/meters operating on a network fully reconfigurable by a management station

29 Software Architecture: client side To connect to the laboratory instrumentation any browser supporting Java2 is sufficient To the Lab Internet

30 Software Architecture: server side Other Labs TLC Testbed Networking Testbed Internet Control Module - Networking Testbed Authentication Multicasting Control Module - TLC Syst. Testbed Other Labs (BO, GE, PD, ) Resource Allocation Labnet INTERNET SERVER Protocols Interaction Module among different Instrumentation & Testbeds Registration

31 Client/Server Architecture Client Browser Web Server HTTP Request HTML Page and Applet HTML LabNET Data Server Connection Data Applet