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Carlo Caini

Professore associato confermato

Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi"

Settore scientifico disciplinare: ING-INF/03 TELECOMUNICAZIONI

Temi di ricerca

Parole chiave: DTN Delay-/Disruption- Tolerant Networking Internet Interplanetaria CGR (Contact Graph Routing) Comunicazioni via satellite Protocolli di trasporto Performance Enhancing Proxy

L'attività di ricerca è focalizzata sullo studio dell'architettura di rete DTN (Delay-/Disruption-Tolerant Networking) e sui relativi protocoli (Bundle Protocol, Licklider Transmission Protocol) in ambito spaziale, sia per la realizzazione di una futura Internet interplanetaria che nelle comunicazioni via satellite (costellazioni LEO e GEO). La stessa architettura può essere applicata anche in altri contesti, in tutte le cosiddette "reti challenged" (telecomunicazioni di emergenza, reti di sensori, comunicazioni militari tattiche, UAV, comunicazioni veicolari ad hoc, comunicazioni subacque, comunicazioni in zone prive di infrastruttura TLC), nelle quali l'architettura ed i protocolli TCP/IP non riescono ad operare.

La ricerca su questi temi ha due scopi: da un lato lo studio delle prestazioni dei protocolli DTN, degli algoritmi di routing e della architettura; dall'altro lo sviluppo di strumenti software specificatamente progettati per consentire un'analisi approfondita delle prestazioni stesse.

Riguardo al primo scopo, buona parte della ricerca più recente ha riguardato lo studio delle prestazioni dell'algoritmo di routing CGR (Contact Graph Routing), sviluppato dalla NASA-JPL, ed ha portato alla proposta di diversi miglioramenti, ora inclusi nella versione ufficiale. Analogamente per l'algoritmo LTP, di cui la ricerca ha permesso di migliorare le prestazioni in presenza di alti tassi di perdite. E' in corso di studio in collaborazione con il DLR (l'ente aerospaziale tedesco) anche l'applicazione di codici a correzione di errore al medesimo algoritmo. Altri studi hanno riguardato le prestazioni delle DTN nelle comunicazioni con Marte o con la faccia nascosta della Luna. In passato la ricerca ha riguardato lo studio delle prestazioni delle varianti del protocollo TCP in ambiente satellitare, per il quale è stata concepita e realizzata una variante specifica, TCP Hybla, ora inclusa nel kernel ufficiale di Linux fra le 10 varianti di TCP utilizzabili a scelta dall'utente. Collegata alla ricerca su Hybla, anche lo studio dei PEP (Perfromance Enhancing Proxies), con lo sviluppo di PEPsal, l'unico PEP basato su tecnologia TCP-splitting disponibile come software libero.

L'attività precedente non sarebbe stata possibile senza il parallelo sviluppo di strumenti per effettuare gli esperimenti e per misurare le prestazioni. In particolare la ricerca ha prodotto il software DTNperf, ora giunto alla versione 3, l'unico strumento dedicato alla valutazione delle prestazioni dei protocolli DTN, ora incluso in ION, la suite di protocolli DTN mantenuta dalla NASA-JPL (distribuito anch'esso come free software). DTNpef_3 è stato intensivamente utilizzato nella primavera 2015 per la realizzazione dei test di interoperabilità fra implementazione ION e DTN2 del Bundle protocol, test eseguiti congiuntamente da NASA e JAXA (l'Agenzia spaziale giapponese) nell'ambito della standardizzazione CCSDS del protocollo medesimo.

Un altro strumento essenziale per la realizzazione degli esperimenti, frutto della ricerca, è Virtualbricks, un gestore di testbed virtuali per piattaforma GNU-Linux, basato su KVM per le macchine virtuali, e su VDE (Virtual Distributed Ethernet, sviluppato dal Prof. Renzo Davoli del DISI dell'Università di Bologna) per la loro interconnessione. In pratica con questo strumento è possibile compiere test complessi, comprendenti più macchine virtuali, in modo semplice e veloce, utilizzando il proprio PC come sola infrastruttura hardware. Virtualbricks è ampiamente utilizzato anche per lo svolgimento di tesi e per la didattica, fornendo di fatto un laboratorio di reti virtuale.

L'attività di ricerca attuale si avvale di collaborazioni formali ed informali con con NASA-JPL, ESA, DLR ed Università di Genova.

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