Nel laboratorio BONSAI si svolgono attività di ricerca e sperimentazione inerenti a quattro principali filoni:

Network Automation
Il networking, ossia il modo di progettare, costruire ed operare le reti, è molto cambiato negli ultimi decenni rispetto al paradigma tradizionale, grazie all’introduzione della programmabilità e della virtualizzazione degli apparati di rete. Ciò consente di abilitare nuove forme di Network Automation, cioè di rendere automatiche e rapide molte procedure che oggi richiedono tempo ed elevati costi operativi. Abbiamo quindi orientato l’attività del BONSAI lab per coprire le nuove tematiche di Software Defined Networking (SDN) e Network Function Virtualization (NFV), sviluppando know-how e effettuando ricerca in vari ambiti applicativi di questi due paradigmi. Nel periodo dal 2018 al 2021 questi argomenti sono stati trattati nell’ambito del progetto europeo Horizon 2020 “METRO-HAUL” in cui SDN e NFV sono stati applicati allo sviluppo di un’infrastruttura metro basata su rete ottica a supporto di edge/fog computing e 5G. Nel progetto, BONSAI si è dedicato a vari studi teorici di basati su Machine Learning e allo sviluppo di un modulo software di network planning per la ri-ottimizzazione del sistema. Altri studi sono stati svolti per l’implementazione virtualizzata del Radio Access Network (RAN) 5G e sul tema Software Defined Wide Area Networks (SD-WAN). A supporto dell’attività su SDN e NFV, sono stati allestiti in laboratorio due testbed che consentono di programmare controller SDN e orchestratori NFV opensource e sperimentare il loro utilizzo su reti fisiche dotate di switch Openflow. Inoltre, dalla fine del 2022 l’attività su SDN sia didattica che di ricerca verrà supportata dal futuro BONSAI Lab Optical Network Testbed, in corso di allestimento.

Progetto e Gestione delle Reti Ottiche
Le reti ottiche rappresentano la spina dorsale dell’odierna Internet. Nel laboratorio BONSAI si studiano problematiche inerenti alle reti ottiche e alla commutazione ottica. In particolare, le attività svolte in ambito di reti ottiche riguardano la modellizzazione, simulazione e progetto di rete, l’uso di tecniche di machine learning per la gestione automatizzata della rete, piano di controllo, distribuzione del sincronismo e analisi di rumore di sincronizzazione. L’attività su commutazione verte su: architetture di commutazione ottica, sistemi di commutazione ottici per applicazioni metro e core, optical backplane e interconnessione ottica per data center. Queste tematiche sono spesso al servizio di obiettivi socio-tecnologici come lo sviluppo di nuove piattaforme per Città Intelligenti (Smart Cities) e Industria 4.0, l’efficienza energetica e la sostenibilità del settore ICT, e la resilienza delle infrastrutture critiche nazionali a fronte di disastri naturali, climatici, ambientali, etc. A supporto dell’attività di modellazione, simulazione ed emulazione di rete, è stato allestito un laboratorio hardware equipaggiato con apparecchiature di rete ottica come trasmettitori a lunga distanza a 10Gbit/s, wavelength-selective switches, amplificatori ottici e generatori di traffico ad alta capacità.

Quantum Networking
Il Politecnico fa parte di un consorzio (denominato PoliQi) per la realizzazione di un'infrastruttura di rete ottica urbana in grado di fornire chiavi quantistiche incondizionatamente sicure, con sede a Milano. A supporto di PoliQi, nel laboratorio BONSAI, svolgiamo attività di ricerca per analizzare, testare e proporre nuove reti di comunicazione quantistica su larga scala, capaci di distribuire chiavi crittografiche, o, più in generale, informazioni quantistiche, attraverso reti quantistiche multinodo. Le nostre attività spaziano dalla modellazione matematica per l'allocazione delle risorse, allo sviluppo del sistema di gestione delle chiavi, a nuove soluzioni crittografiche.

Edge Computing e Infrastrutture Critiche
L’edge computing è un modello di calcolo distribuito nel quale l’elaborazione avviene in prossimità a dove i dati sono generati e fruiti. Questo modello comporta numerosi vantaggi in termini di latenza, affidabilità e sicurezza al prezzo di una maggiore complessità di gestione. Questi vantaggi sono particolarmente utili nelle applicazioni di gestione di infrastrutture critiche (energia, trasporti, sanità, sicurezza) e nelle applicazioni di controllo industriale. La maggiore complessità emerge dalla necessità di gestire un grande numero di nodi con reti spesso eterogenee e in ambiente difficile o ostile. Nel laboratorio Bonsai si studiano gli algoritmi e le tecnologie che permettono la gestione su larga scala di nodi di calcolo con risorse limitate e reti eterogenee. Il laboratorio è dotato di emulatori di rete 5G e di switch programmabili. La ricerca sfrutta tecniche crittografiche avanzate (crittografia omomorfa, smart contracts) e tecniche di ottimizzazione sia tradizionali sia basate su apprendimento automatico.