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Dottorato Elisa Benetti

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Architetture, Servizi e Multimedialit nei Nuovi Media Dottorato in Scienze dell Ingegneria XXIV Ciclo Ing. Elisa Benetti elisa.benetti@unife.it Tutor: Prof. Gianluca Mazzini Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Universit degli Studi di Ferrara
Introduzione Scopo della tesi: Analisi delle nuove opportunit fornite dalle infrastrutture esistenti ed in sviluppo Analisi degli standard e dei vincoli tecnologici delle infrastrutture stesse Multicanalit: fornire gli stessi servizi su differenti infrastrutture tramite opportuni meccanismi di adattamento al mezzo trasmissivo.
Indice 1. Infrastrutture Wireless: Broadcasting DVB-T Servizi MHP e Teletext Audio/Video 2. Infrastrutture Wired: NGN IpTV 3. Progetti paralleli: Reti di Sensori Monitoraggio Rete e Servizi Portale Open Data
1. Infrastrutture Wireless
DVB-T Digital e Knowledge Divide: Televisione come mezzo pi湛 diffuso e conosciuto nelle famiglie italiane, Digitale Terrestre come nuova opportunit di diffusione delle informazioni. Servizi MHP Servizi Teletext OpenCaster: utilizzato come software OpenSource per il broadcasting Ottimizzazione delle bitrates associate ai servizi per minimizzare i tempi di attesa di caricamento
Ottimizzazione bitrates(1/2) Ottenuta tramite un modello di Programmazione Lineare: Parametri noti: Numero dei servizi: ad oggi 8 Dimensione media dei servizi: ad oggi valori impostati [1600000, 440000, 560000, 480000, 2400000, 320000, 400000, 1120000], Relativi ai servizi in quest ordine: ['Cartellone', 'ProvinciaFerrara', 'Civetta','RifugioCaneGatto', 'ComuneArgenta', Launcher', 'MenuApps', Forli'] Bitrate totale disponibile per i servizi: ad oggi 1783284 Vincoli lineari di base: Ogni bitrate deve avere un valore positivo >0 La somma delle bitrate deve essere uguale alla bitrate totale disponibile per servizi Funzione obiettivo: Minimizzare la media dei secondi necessari allo scaricamento di un servizio
Ottimizzazione bitrates(2/2) Implementato tramite Xpress-Mosel. Esempio di output: Ulteriori vincoli opzionali: Tutti i servizi si devono caricare entro un tempo massimo Launcher e Menu con tempi di caricamento molto bassi decisi a priori Priorit tra i servizi
Servizi MHP(1/2) Binary File(s) Xlet Containing Folder Broadcasting OpenCaster Feed RSS Java Executable Images + Classes Audio/Video
Servizi MHP(2/2) Servizio Informativo Visita Guidata Servizio con Accesso Condizionato Autovalutazione per t-learning
Teletext Xlets Containing Folders Broadcasting Python File Feed RSS OpenCaster Java Executable Audio/Video
MHP vs Teletext(1/3) Calcolo delle tempistiche minime, massime e medie per leggere una notizia di interesse nel caso di un servizio MHP: Calcolo delle tempistiche minime, massime e medie per leggere una notizia di interesse nel caso di un servizio Teletext:
MHP vs Teletext(2/3)
MHP vs Teletext(3/3) Fino a 1000 notizie: stesse prestazioni MHP risente della velocit dell utente partendo dalle 3000 notizie in poi Teletext pu嘆 risultare pi湛 performante nel caso migliore di tempo di click: dipende esclusivamente dalle tempistiche dell utente MHP vs TXT (AVG) MHP vs TXT (MIN) 5000 35 4500 30 4000 3500 25 Click Time (s) Total Time (s) Total Time (s) 3000 Click Time (s) 20 0,5 (TXT) 2500 0,5 (TXT) 0,5 (MHP) 15 0,5 (MHP) 2000 1500 3 (TXT) 3 (TXT) 10 1000 3(MHP) 3(MHP) 5 500 0 0 10 50 100 250 500 1000 1250 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 10000 10 50 100 250 500 1000 1250 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 10000 News Number News Number
Audio/Video Programmazione da palinsesto Dirette Televisive Audio/Video Storage FIFO 1 FIFO 2 Audio/Video File Loop Broadcasting FIFO 3 OpenCaster Logo Conversion Superimpression Live Event
2. Infrastrutture Wired
Reti NGN Architetture: dipendono dalla terminazione della tratta in fibra (FTTE , FTTC, FTTB, FTTH). Sistemi di accesso: P2P: collegamenti dedicati in fibra GPON ed EPON (reti ottiche passive): utilizza splitter per limitare il numero di fibre TDM: vengono utilizzate dall OLT due lunghezze donda per le trasmissioni in upstream e downstream WDM: l OLT emette su fibra singola 2n lunghezze d onda differenti Ad oggi la scelta proposta dai principali operatori risulta essere l architettura FTTC o FTTH con sistema GPON
Web Simulcast ottenuto tramite sdoppiamento dello streaming Audio Video disponibili anche in versione OnDemand Servizi MHP e Teletext riproposti anche su sito web
Audio/Video IPTV come killer application? Stream video H264 SD: richiede fino a 2Mb/s Segnali HD H264: richiedono 8-12 Mb/s Distribuzione Multicast: Core Network: protocollo PIM-DM (evita traffico IGMP e non necessita di RP nella rete, si suppone vi sia almeno un ricevente attivo in ogni sottorete) Distribution Network: Ethernet: VLAN per subscriber e VLAN per service Reti Ottiche: costruzione di uno o pi湛 light trees sfruttando la tecnologia WDM
OpenBOXWare Piattaforma OpenSource per la gestione di flussi multimediali provenienti da fonti eterogenee locali e remote. Realizzato plugin per Streaming di LepidaTV e lettura feedRSS Studio fattibilit per adattamento dei servizi Mhp
3. Progetti Paralleli
Progetto Reti di Sensori Monitoraggio Frane (Servizi Tecnici di Bacino, MO) Monitoraggio Traffico (Comune di S. G. in Persiceto) Fonometro (Comune di Poggio Berni)
Progetto Reti di Sensori Monitoraggio Frane (Servizi Tecnici di Bacino, MO) Monitoraggio Traffico (Comune di S. G. in Persiceto) Fonometro (Comune di Poggio Berni) Integrazione con il sistema multicanale: Servizio ad accesso condizionato per visualizzazione logs e ticketing Servizio informativo per mostrare dati di interesse per il cittadino (informazioni traffico, polveri sottili) Teletext per mostrare per comune numero e tipologia di sensori presenti
Progetto Monitoraggio Monitoraggio congiunto del traffico di rete e dei servizi erogati: Aggregazione dei dati Salvataggio di configurazioni di visualizzazione Caching dei grafici per ottimizzazione delle prestazioni
Progetto Monitoraggio Monitoraggio congiunto del traffico di rete e dei servizi erogati: Aggregazione dei dati Salvataggio di configurazioni di visualizzazione Caching dei grafici per ottimizzazione delle prestazioni Integrazione con il sistema multicanale: Servizio di visita guidata per mostrare due gallerie con grafici di rete e servizi, seguiti dalla loro descrizione Teletext per mostrare valori minimo, massimo, medio calcolati su differenti slot periodici (giorno, mese, anno)
Progetto Open Data Dati Pubblici: informazioni raccolte dalla PA e divulgate per promuovere un sapere sociale diffuso Riuso: Non solo di dati ma anche di servizi (portale Open Data della Regione Piemonte) Collettore per i dati provenienti dai progetti precedenti e da altri progetti presenti in Regione Emilia Romagna
Progetto Open Data Dati Pubblici: informazioni raccolte dalla PA e divulgate per Integrazione con il promuovere un sapere sistema multicanale: sociale diffuso Tutti dati esposti tramite Riuso: Non solo di dati csv possono tutti essere ma anche di servizi integrati in Servizi (portale Open Data della Informativi o Teletext Regione Piemonte) (eventualmente in forme aggregate per grandi Collettore per i dati moli di dati) provenienti dai progetti precedenti e da altri progetti presenti in Regione Emilia Romagna
Conclusioni: Analizzato e ottimizzato tramite software OpenSource il flusso di trasporto DVB-T. Sviluppate 4 tipologie di Servizi MHP e Teletext Realizzate filiere di conversione video ottimizzate sia per programmazione da palinsesto che dirette Su web: Riadattati i Servizi MHP e Teletext Audio/video in Simulcast e OnDemand Analizzate architetture e sistemi per lo sviluppo di reti NGN. IpTV come killer application Inquadramento dei protocolli multicast utilizzabili Analisi e sviluppo di plugin per la piattaforma OpenBoxWare Progetti paralleli per il recupero di dati da erogare nel sistema multicanale: Reti di Sensori Monitoraggio OpenData
Pubblicazioni Weak interactive systems design in wireless broadcast channels E. Benetti, G. Mazzini - IEEE 70th Vehicular Technology Conference. VTC-Fall 2009. September 20-23, 2009 - Anchorage, Alaska Agent UML for Reliable Multicast Protocols Design E. Benetti, G. Mazzini - 17th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2009. September 24-26, 2009 - Split-Hvar-Korcula, Croatia Centralized Management of Data Collection over Hybrid Networks E. Benetti, E. Salbaroli, C. Taddia , G. Mazzini - First International Conferences on Access Networks, Services and Technologies. ACCESS 2010. September 20-25, 2010 - Valencia, Spain Interactive Services for Digital Terrestrial Television E. Benetti, G. Mazzini - 18th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2010. September 23-25, 2010 - Split - Bol (island of Brac), Croatia Network and Services Monitoring System E. Benetti, G. Mazzini - 19th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2011. September 15-17, 2011 - Croatia MHP Application for a Self Evaluation Service E. Benetti, G. Mazzini - 19th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2011. September 15-17, 2011 - Croatia Environmental Monitoring Supported by the Regional Network Infrastructure E. Benetti, C. Taddia , G. Mazzini - : Environmental Monitoring, ISBN 978-953-307-724-6, Edited by: Ema O. Ekundayo, Publisher: InTech, November 2011 (pages 389 - 410) Multichannel Modality in Displaying Information E. Benetti, G. Mazzini - International Journal of Adaptive, Resilient and Autonomic Systems Submitted

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  • 1. Architetture, Servizi e Multimedialit nei Nuovi Media Dottorato in Scienze dell Ingegneria XXIV Ciclo Ing. Elisa Benetti elisa.benetti@unife.it Tutor: Prof. Gianluca Mazzini Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Universit degli Studi di Ferrara
  • 2. Introduzione Scopo della tesi: Analisi delle nuove opportunit fornite dalle infrastrutture esistenti ed in sviluppo Analisi degli standard e dei vincoli tecnologici delle infrastrutture stesse Multicanalit: fornire gli stessi servizi su differenti infrastrutture tramite opportuni meccanismi di adattamento al mezzo trasmissivo.
  • 3. Indice 1. Infrastrutture Wireless: Broadcasting DVB-T Servizi MHP e Teletext Audio/Video 2. Infrastrutture Wired: NGN IpTV 3. Progetti paralleli: Reti di Sensori Monitoraggio Rete e Servizi Portale Open Data
  • 5. DVB-T Digital e Knowledge Divide: Televisione come mezzo pi湛 diffuso e conosciuto nelle famiglie italiane, Digitale Terrestre come nuova opportunit di diffusione delle informazioni. Servizi MHP Servizi Teletext OpenCaster: utilizzato come software OpenSource per il broadcasting Ottimizzazione delle bitrates associate ai servizi per minimizzare i tempi di attesa di caricamento
  • 6. Ottimizzazione bitrates(1/2) Ottenuta tramite un modello di Programmazione Lineare: Parametri noti: Numero dei servizi: ad oggi 8 Dimensione media dei servizi: ad oggi valori impostati [1600000, 440000, 560000, 480000, 2400000, 320000, 400000, 1120000], Relativi ai servizi in quest ordine: ['Cartellone', 'ProvinciaFerrara', 'Civetta','RifugioCaneGatto', 'ComuneArgenta', Launcher', 'MenuApps', Forli'] Bitrate totale disponibile per i servizi: ad oggi 1783284 Vincoli lineari di base: Ogni bitrate deve avere un valore positivo >0 La somma delle bitrate deve essere uguale alla bitrate totale disponibile per servizi Funzione obiettivo: Minimizzare la media dei secondi necessari allo scaricamento di un servizio
  • 7. Ottimizzazione bitrates(2/2) Implementato tramite Xpress-Mosel. Esempio di output: Ulteriori vincoli opzionali: Tutti i servizi si devono caricare entro un tempo massimo Launcher e Menu con tempi di caricamento molto bassi decisi a priori Priorit tra i servizi
  • 8. Servizi MHP(1/2) Binary File(s) Xlet Containing Folder Broadcasting OpenCaster Feed RSS Java Executable Images + Classes Audio/Video
  • 9. Servizi MHP(2/2) Servizio Informativo Visita Guidata Servizio con Accesso Condizionato Autovalutazione per t-learning
  • 10. Teletext Xlets Containing Folders Broadcasting Python File Feed RSS OpenCaster Java Executable Audio/Video
  • 11. MHP vs Teletext(1/3) Calcolo delle tempistiche minime, massime e medie per leggere una notizia di interesse nel caso di un servizio MHP: Calcolo delle tempistiche minime, massime e medie per leggere una notizia di interesse nel caso di un servizio Teletext:
  • 13. MHP vs Teletext(3/3) Fino a 1000 notizie: stesse prestazioni MHP risente della velocit dell utente partendo dalle 3000 notizie in poi Teletext pu嘆 risultare pi湛 performante nel caso migliore di tempo di click: dipende esclusivamente dalle tempistiche dell utente MHP vs TXT (AVG) MHP vs TXT (MIN) 5000 35 4500 30 4000 3500 25 Click Time (s) Total Time (s) Total Time (s) 3000 Click Time (s) 20 0,5 (TXT) 2500 0,5 (TXT) 0,5 (MHP) 15 0,5 (MHP) 2000 1500 3 (TXT) 3 (TXT) 10 1000 3(MHP) 3(MHP) 5 500 0 0 10 50 100 250 500 1000 1250 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 10000 10 50 100 250 500 1000 1250 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000 10000 News Number News Number
  • 14. Audio/Video Programmazione da palinsesto Dirette Televisive Audio/Video Storage FIFO 1 FIFO 2 Audio/Video File Loop Broadcasting FIFO 3 OpenCaster Logo Conversion Superimpression Live Event
  • 16. Reti NGN Architetture: dipendono dalla terminazione della tratta in fibra (FTTE , FTTC, FTTB, FTTH). Sistemi di accesso: P2P: collegamenti dedicati in fibra GPON ed EPON (reti ottiche passive): utilizza splitter per limitare il numero di fibre TDM: vengono utilizzate dall OLT due lunghezze donda per le trasmissioni in upstream e downstream WDM: l OLT emette su fibra singola 2n lunghezze d onda differenti Ad oggi la scelta proposta dai principali operatori risulta essere l architettura FTTC o FTTH con sistema GPON
  • 17. Web Simulcast ottenuto tramite sdoppiamento dello streaming Audio Video disponibili anche in versione OnDemand Servizi MHP e Teletext riproposti anche su sito web
  • 18. Audio/Video IPTV come killer application? Stream video H264 SD: richiede fino a 2Mb/s Segnali HD H264: richiedono 8-12 Mb/s Distribuzione Multicast: Core Network: protocollo PIM-DM (evita traffico IGMP e non necessita di RP nella rete, si suppone vi sia almeno un ricevente attivo in ogni sottorete) Distribution Network: Ethernet: VLAN per subscriber e VLAN per service Reti Ottiche: costruzione di uno o pi湛 light trees sfruttando la tecnologia WDM
  • 19. OpenBOXWare Piattaforma OpenSource per la gestione di flussi multimediali provenienti da fonti eterogenee locali e remote. Realizzato plugin per Streaming di LepidaTV e lettura feedRSS Studio fattibilit per adattamento dei servizi Mhp
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  • 22. Progetto Reti di Sensori Monitoraggio Frane (Servizi Tecnici di Bacino, MO) Monitoraggio Traffico (Comune di S. G. in Persiceto) Fonometro (Comune di Poggio Berni) Integrazione con il sistema multicanale: Servizio ad accesso condizionato per visualizzazione logs e ticketing Servizio informativo per mostrare dati di interesse per il cittadino (informazioni traffico, polveri sottili) Teletext per mostrare per comune numero e tipologia di sensori presenti
  • 23. Progetto Monitoraggio Monitoraggio congiunto del traffico di rete e dei servizi erogati: Aggregazione dei dati Salvataggio di configurazioni di visualizzazione Caching dei grafici per ottimizzazione delle prestazioni
  • 24. Progetto Monitoraggio Monitoraggio congiunto del traffico di rete e dei servizi erogati: Aggregazione dei dati Salvataggio di configurazioni di visualizzazione Caching dei grafici per ottimizzazione delle prestazioni Integrazione con il sistema multicanale: Servizio di visita guidata per mostrare due gallerie con grafici di rete e servizi, seguiti dalla loro descrizione Teletext per mostrare valori minimo, massimo, medio calcolati su differenti slot periodici (giorno, mese, anno)
  • 25. Progetto Open Data Dati Pubblici: informazioni raccolte dalla PA e divulgate per promuovere un sapere sociale diffuso Riuso: Non solo di dati ma anche di servizi (portale Open Data della Regione Piemonte) Collettore per i dati provenienti dai progetti precedenti e da altri progetti presenti in Regione Emilia Romagna
  • 26. Progetto Open Data Dati Pubblici: informazioni raccolte dalla PA e divulgate per Integrazione con il promuovere un sapere sistema multicanale: sociale diffuso Tutti dati esposti tramite Riuso: Non solo di dati csv possono tutti essere ma anche di servizi integrati in Servizi (portale Open Data della Informativi o Teletext Regione Piemonte) (eventualmente in forme aggregate per grandi Collettore per i dati moli di dati) provenienti dai progetti precedenti e da altri progetti presenti in Regione Emilia Romagna
  • 27. Conclusioni: Analizzato e ottimizzato tramite software OpenSource il flusso di trasporto DVB-T. Sviluppate 4 tipologie di Servizi MHP e Teletext Realizzate filiere di conversione video ottimizzate sia per programmazione da palinsesto che dirette Su web: Riadattati i Servizi MHP e Teletext Audio/video in Simulcast e OnDemand Analizzate architetture e sistemi per lo sviluppo di reti NGN. IpTV come killer application Inquadramento dei protocolli multicast utilizzabili Analisi e sviluppo di plugin per la piattaforma OpenBoxWare Progetti paralleli per il recupero di dati da erogare nel sistema multicanale: Reti di Sensori Monitoraggio OpenData
  • 28. Pubblicazioni Weak interactive systems design in wireless broadcast channels E. Benetti, G. Mazzini - IEEE 70th Vehicular Technology Conference. VTC-Fall 2009. September 20-23, 2009 - Anchorage, Alaska Agent UML for Reliable Multicast Protocols Design E. Benetti, G. Mazzini - 17th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2009. September 24-26, 2009 - Split-Hvar-Korcula, Croatia Centralized Management of Data Collection over Hybrid Networks E. Benetti, E. Salbaroli, C. Taddia , G. Mazzini - First International Conferences on Access Networks, Services and Technologies. ACCESS 2010. September 20-25, 2010 - Valencia, Spain Interactive Services for Digital Terrestrial Television E. Benetti, G. Mazzini - 18th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2010. September 23-25, 2010 - Split - Bol (island of Brac), Croatia Network and Services Monitoring System E. Benetti, G. Mazzini - 19th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2011. September 15-17, 2011 - Croatia MHP Application for a Self Evaluation Service E. Benetti, G. Mazzini - 19th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks. SoftCOM 2011. September 15-17, 2011 - Croatia Environmental Monitoring Supported by the Regional Network Infrastructure E. Benetti, C. Taddia , G. Mazzini - : Environmental Monitoring, ISBN 978-953-307-724-6, Edited by: Ema O. Ekundayo, Publisher: InTech, November 2011 (pages 389 - 410) Multichannel Modality in Displaying Information E. Benetti, G. Mazzini - International Journal of Adaptive, Resilient and Autonomic Systems Submitted