Lowest Cost Denominator Networking The Internet is for - PowerPoint PPT Presentation

Lowest ¡Cost ¡Denominator ¡Networking ¡ The ¡Internet ¡is ¡for ¡Everyone ¡ ¡ Arjuna ¡Sathiaseelan ¡ ¡ www.cl.cam.ac.uk/~as2330/lcd ¡ ¡ ¡ July ¡12, ¡2013 ¡ Next ¡Genera9on ¡Networking ¡ Coseners ¡

The ¡Disparity ¡ The Connected: The Disconnected: Opportunities exist in abundance Not even access to basic needs

The ¡Internet: ¡8 th ¡wonder ¡of ¡the ¡world ¡ Information is all pervasive - thanks to the Internet Massive increase in online courses Digital Economy, e-governance etc.. Technological advances facilitate better healthcare and monitoring Cheaper computers (~$25) Sensors, lab-on-chips, mobile phones Social networks to predict epidemic spread Internet is an important (potentially life saving) enabler ¡

Challenges ¡to ¡Universal ¡Service ¡Provisioning ¡ Geography : conventional Internet access has physical limitations Current initiatives (e.g. BDUK) to solve digital divide address infrastructural barriers Economic : Internet access is governed by market economics The current basic mode of Internet access is based on “Best-Effort” - basic SLA (Pay more, get more) Technological: Transport protocols were developed to capitalize on the best- effort nature on the Internet Compete for capacity (UDP, TCP, SCTP, DCCP etc) Be fair too (even UDP if you have app level CC above it) Far too many fragmented solutions

Fixed ¡line ¡broadband ¡as ¡proporKon ¡of ¡monthly ¡income ¡ Least ¡Expensive ¡ Most ¡Expensive ¡ ¡ Macau, ¡China ¡(0.30% ¡) ¡ Central ¡African ¡Republic ¡(3891% ¡) ¡ ¡ Israel ¡(0.33%) ¡ Ethiopia ¡(2085%) ¡ ¡ Hong ¡Kong ¡(0.49%) ¡ Malawi ¡(2038%) ¡ ¡ USA ¡(0.5%) ¡ Guinea ¡(1546%) ¡ Singapore ¡(0.55%) ¡ Niger ¡(967%) ¡ Source: ¡ITU ¡(2009) ¡

@ ¡the ¡developed ¡world ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Reasons ¡for ¡having ¡no ¡Internet ¡access ¡ No^ngham ¡CiKzens ¡Survey, ¡2011 ¡

The ¡Internet ¡is ¡for ¡Everyone ¡ ¡ Vint Cerf - RFC 3271 ¡ “ but it won’t be if it isnt affordable by all that wish to partake of its services, so we must dedicate ourselves to making the Internet as affordable as other infrastructures so critical to our well-being.” Tim Berners lee “would like to see everybody given a low-bandwidth connection by default” ISOC 2012 survey with 10,000 users in 20 countries 83% agreed or agreed strongly that access to the Internet is a human right Nearly two-thirds agreed or agreed strongly that the Internet would play a significant role in solving global problems, including reducing child mortality (63 percent), improving maternal health (65 percent), eliminating extreme poverty and hunger (61 percent), and preventing the trafficking of women and children (69 percent) ¡ ¡ ¡

The ¡Internet ¡is ¡Challenged ¡ Geographical ¡ Socio-­‑economical ¡ Technological ¡ By ¡region ¡ Internet ¡users ¡by ¡development ¡level ¡

Rich ¡Kid, ¡Poor ¡Kid ¡ Local ¡ govt/ ¡ NGO ¡ (VNO) ¡ NO ¡ CAPEX: ¡No ¡extra ¡infrastructure ¡ Enable ¡Less-­‑than-­‑Best ¡Effort ¡access ¡ OPEX: ¡VNO ¡takes ¡care ¡of ¡operaDons ¡ Internet ¡

Rich ¡Kid, ¡Poor ¡Kid ¡ Local ¡ govt/ ¡ NGO ¡ (VNO) ¡ NO ¡ VirtualizaDon ¡ Delay-­‑tolerant ¡ Internet ¡ InformaDon-­‑Centric ¡

Free ¡Satellite ¡access ¡for ¡ underprivileged ¡remote ¡communiKes ¡ Terminals ¡are ¡allowed ¡to ¡send ¡only ¡when ¡there ¡is ¡a ¡porKon ¡of ¡ unused ¡capacity ¡ Terminals allocation (Requesters) NCC

Challenges ¡& ¡SoluKons ¡ ¡ What ¡happens ¡if ¡there ¡is ¡no ¡free ¡capacity? ¡ Delay ¡Tolerant ¡Networking ¡ – ¡store ¡and ¡forward ¡architecture ¡ Terminals ¡wait ¡Kll ¡capacity ¡is ¡given ¡by ¡NCC ¡(could ¡be ¡hours ¡ ¡-­‑ ¡worst ¡case) ¡ data ¡stored ¡as ¡bundles ¡ ¡ What ¡you ¡need ¡is ¡content: ¡not ¡the ¡locaKon ¡where ¡the ¡data ¡is ¡held! ¡ ¡Wider ¡user ¡of ¡caching/mulKcast ¡ ¡Understanding ¡demand/constraints ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Use ¡of ¡pub/sub: ¡ InformaDon ¡Centric ¡Networking ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Use ¡of ¡opportunisDc ¡networking : ¡Haggle, ¡Scampi ¡ ¡ ¡ If ¡there ¡is ¡high ¡priority ¡data ¡that ¡needs ¡to ¡be ¡sent ¡immediately, ¡what ¡should ¡the ¡terminals ¡do? ¡ Use ¡random ¡access ¡? ¡ ¡ UKlising ¡ adapDve ¡quality ¡of ¡service ¡ to ¡deliver ¡increased ¡capacity ¡on-­‑demand ¡for ¡ ¡ telemedicine ¡video ¡conference ¡ ¡Reverse ¡micro-­‑pricing ¡models ¡ Can ¡a ¡sponsor ¡pay ¡for ¡“urgent” ¡capacity? ¡ ¡ ¡

LCDNet: ¡Lowest ¡Cost ¡Denominator ¡Networking ¡ Redefine the Internet architecture to make it more flexible + accessible Traverse a range of connectivity options ensuring universal coverage while providing a single unified communication architecture: ICN, DTN, IP Introduces flexible access models to lower cost of access Redefine access Provide new network sharing opportunities unused capacity: users and network operators (wifi sharing, satellite etc) Transmit data without affecting other competing resource Enabling Less than Best Effort (LBE) access to these resources Offer transmission opportunities only when there is free capacity

Value ¡Chain ¡& ¡New ¡Business ¡Models ¡ There is no such thing as free lunches.. Need to extend the stakeholder value chain for incentivizing donated access (for e.g. local government) UK’s digital by default programme could achieve savings of £2.2bn!!! Provide new low-cost economic opportunities.. Network operators can sell connectivity at a lower cost NGOs/local councils can become Virtual Network Operators (VNOs) and provide free connectivity Network operators can provide LBE as a basic free service with opportunities to top-up IoT data transmission without spending on infrastructure (tfl etc)

Public ¡Access ¡WiFi ¡Service ¡(PAWS) ¡ Funded ¡by ¡the ¡EPSRC ¡ Case ¡Study ¡ ¡ No^ngham ¡Aspley ¡ward ¡ ¡ Highlands ¡and ¡Islands ¡ 100 ¡case ¡study ¡interviews ¡ ¡ 50 ¡actual ¡deployments ¡ ¡ ¡ Social ¡Research ¡Challenges ¡ Technology ¡ ¡Research ¡Challenges ¡ ¡ AAA ¡ PercepKons ¡ Mobility ¡ Sharing ¡pracKces ¡ Performance ¡ Ownership ¡of ¡devices ¡ Usage ¡pakerns ¡ Economic ¡demographics ¡ LBE ¡L3-­‑L2 ¡QoS ¡support ¡ ¡ ¡

Fon ¡Spots: ¡via ¡Fon ¡ ¡ Infrastructure ¡already ¡exists! ¡

Wardrive: ¡Fon ¡Spots ¡

War ¡drive: ¡Virgin ¡ Good ¡fiber ¡penetraDon: ¡Deprived ¡area ¡with ¡capacity! ¡

Deployment ¡ Internet ¡ EMNET ¡ server ¡ ¡Gateway/AP ¡ ¡DSL/Cable ¡Modem ¡ Upstream ¡ PAWS/BISMARK ¡ ¡ ISP ¡ MLab ¡ server ¡ Deployments ¡with ¡50 ¡households ¡in ¡No^ngham, ¡10 ¡in ¡HIE ¡ BISMark ¡performance ¡Measurements ¡for ¡2-­‑4 ¡weeks ¡ ¡ Sharing ¡experiments ¡for ¡a ¡period ¡of ¡2 ¡months ¡ Understand ¡PAWS ¡user ¡session ¡usage ¡characterisKcs ¡

Characterising ¡download ¡speeds ¡ 140000 120000 100000 Bitrate (kbps) 80000 60000 40000 20000 0 05/10 05/10 05/11 05/11 05/12 05/12 05/13 05/13 05/14 05/14 05/15 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 Date and Time Virgin (30Mbps) Virgin (100Mbps) Talk Talk (14Mbps) Virgin ¡delivers ¡what ¡it ¡promises! ¡

Characterising ¡upload ¡speeds ¡ 10000 8000 6000 Bitrate (kbps) 4000 2000 0 05/10 05/10 05/11 05/11 05/12 05/12 05/13 05/13 05/14 05/14 05/15 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 Date and Time Virgin (30Mbps) Virgin (100Mbps) Talk Talk (14Mbps)

Understanding ¡last ¡mile ¡latency ¡ 100 80 60 RTT (ms) 40 20 0 05/05 05/06 05/07 05/08 05/09 05/10 05/11 05/12 05/13 05/14 05/15 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 00:00 Date and Time Virgin (30Mbps) Virgin (100Mbps) Talk Talk (14Mbps)

Impact ¡ ¡ Open up the science to look at new ways of providing free connectivity Use resources without affecting others So no harm in supporting them – I am not affected! Input to standards -> BCP -> stacks -> deployment Social and policy challenges to overcome Telecom regulators should support Governments should change their policy to encourage these initiatives Working with the Commonwealth Telecommunications Organization Todays’ LBE is tomorrow’s BE! ¡ ¡

The ¡DisConnected ¡World ¡ ¡ ¡ Internet can save individual Internet can empower lives communities The Internet IS for Everyone - but it wont be until we make it so..