ATM hálózatra épülő Interaktív Televízió Szolgáltatás
Farkas Károly, Maliosz Markosz
Kivonat Az EMMA/SIGNE [5] kísérleti rendszer tetszőleges telekommunikációs szolgáltatás megvalósítására alkalmas. Az első prototípus, a videokonferencia szolgáltatás [1], 1997-ben készült el. Azonban az EMMA/SIGNE koncepció általános érvényességét több multimédia alkalmazás segítségével kell ellenőrizni. Így új szolgáltatásokat kell kifejleszteni, amelyeknek vannak egyedülálló és közös összetevői is a már meglévő szolgáltatásokhoz viszonyítva. A következőkben bemutatunk egy új szolgáltatást, az Interaktív Televízió Szolgáltatást és összefoglalót adunk a rendszer adaptálása során felmerülő speciális és általános rendszerkomponensekről.
Bevezetés Míg az első EMMA szolgáltatás személyek közötti, ember–ember kapcsolatra épülő, on-line elosztott multimédia alkalmazás, addig a jövőbeli tervek, mint a rádió és a TV ember–gép kapcsolatra épülő, on-line, üzenetszórásos alkalmazások, a Juke Box, a Telemozi és Multimédia Könyvtár pedig szintén ember–gép kapcsolatra épülnek, de off-line alkalmazások. A most bemutatandó Interaktív Televízió egy példa az új szolgáltatások köréből. Az EMMA/SIGNE kísérleti rendszer alapvető alkotórészei és a közöttük lévő kapcsolatok az 1. ábrán láthatók. Az alkotórészek fontos szerepet játszanak a szolgáltatás menedzselésében. A kísérleti rendszer három fő entitásból áll: ·
távközlési szolgáltatás
·
tartalom szolgáltatás: az Interaktív Televízió szolgáltatás
·
terminálok, amelyeken nézhető a műsor
Az első entitás neve SIGNE (Signaling Emulator), a másik két entitás pedig az EMMA (Experimental Multimedia Middleware for ATM) terminálokhoz tartozik. [4].
Az alábbi ábrán az EMMA/SIGNE rendszer felépítését láthatjuk: EMMA Terminál
SIGNE
WWW Böngészõ Szolgáltatásvezérlõ
Jelzéskezelõ
IP
Részleges Szolgáltatás Modell Végfelhasználó
EMMA Terminál
WWW Szerver SIGNE Mag Teljes Szolgáltatás Modell
IP
WWW Böngészõ Jelzéskezelõ
Szolgáltatásvezérlõ
Részleges Szolgáltatás Modell
Adatbázisok
Alkalmazás Vezérlõ
Alkalmazás Vezérlõ Alkalmazást Indító Démon
Szöveg Kép
Hang
Közvetlen ATM Csatoló
Alkalmazást Indító Démon
Hálózat Vezérlõ
ATM
ATM
Közvetlen ATM Csatoló
Mûsor Szolgáltató
Szöveg Kép
Hang
1. ábra: Az EMMA/SIGNE kísérleti multimédia rendszer
A szolgáltatás felépülése Az interneten barangoló felhasználók (a Netscape 2.0 vagy magasabb verziószámú, illetve más, Java-t is futtatni képes Web böngésző segítségével) felkereshetik a szolgáltató Web lapját, ahol a megfelelő szolgáltatásra klikkelve aktiválni tudják azt. A jogosulatlan hozzáférés megelőzésére a rendszer egy regisztrációs adatlap kitöltését követeli meg, miután a felhasználó már képessé válik a kiválasztott applikáció futtatására. Ezek után egy Java-alapú Szolgáltatásvezérlő felület segítségével kezdeményezető illetve módosítható a szolgáltatás A szolgáltató a különböző szolgáltatások párhuzamos futtatását is támogatja. A Szolgáltatásvezérlő felelős a számszerű szolgálati és hálózati mennyiségek a felhasználó számára érthető formára alakításáért is. Például a szükséges sávszélesség és a képméret jellemzőket lefordítja “gyenge”, “közepes” illetve “kiváló” minőségre és fordítva. A kiépített szolgáltatást pedig metaforákkal demonstrálja. A SIGNE magja összegyűjti az egyes felhasználók minőségi igényeit, majd lefoglalja a hálózati erőforrásokat a közösen elfogadott minőségi paramétereknek megfelelően. Ezek után elküldi a termináloknak a visszaigazoló üzeneteket, majd a terminálok Jelzéskezelője az Alkalmazást Indító Démonon keresztül elindítja az Alkalmazás Építőkockáit (pl. hang, kép) [6].
Az EMMA terminál Az EMMA terminál általános célú munkaállomásokra készült [3]. Az EMMA terminál 3 nagyobb részre osztható: ·
Jelzéskezelő (EMMA NAP - Network Access Program) a SIGNE-vel való kommunikációhoz
·
Szolgáltatásvezérlő (SC - Service Control) a hálózati paraméterek beállításához
·
Alkalmazás (UA - User Application) a multimédia szolgáltatás megvalósításához
Az Alkalmazás tartalmazza az Alkalmazás Építőkockákat. Tulajdonképpen ezek nyújtják a multimédia szolgáltatásokat a felhasználó felé az ATM hálózatot felhasználva a Native ATM Programozási Interfészt. Az Építőkockák arról kapták a nevüket, hogy újrahasználhatók azokban a különböző multimédia alkalmazásokban, amelyek ugyanazt az információtípust használják. Például egy videokonferencia és egy telemozi szolgáltatás ugyanazt a kép Építőkockát felhasználhatja.
Az Interaktív Televízió szolgáltatás A szolgáltatás alapgondolata Az Interaktív Televízió szolgáltatás egyike azon telekommunikációs szolgáltatásoknak, amelyek az EMMA rendszeren alapulnak. Az alapgondolata hasonlít a manapság elterjedt televízió szolgáltatásokhoz, nevezetesen: biztosítsunk lehetőséget a felhasználók számára televízióállomások műsorainak vételére és a műsorokban való interaktív részvételre a hálózaton keresztül [7]. A különbség a szolgáltatás minőségében, és a szolgáltatás nyújtotta plusz lehetőségek sokaságában rejlik. Ezen túlmenően megszűnik a távolság korlátozó szerepe is a hálózatnak köszönhetően. A legszembetűnőbb előnye a rendszernek, hogy kibővített funkciókat, on-line információs szolgáltatást (pl. a néző igénybe tudja venni a műsor ügynök (broker) segítségét a kívánt TV műsor kiválasztásához, így a kedvenc műfaj megadása után az ügynök összeállítja a megfelelő adók listáját, vagy lekérdezhető a korábban megismert TV adók programja), illetve statisztikákat nyújt, ami nem található meg a mai televíziós szolgáltatásokban. Az Interaktív TV CD minőségű hangot és nagyon jó minőségű képet biztosít a hallgatóknak. Ez a hálózaton keresztül digitális formában, a szükséges sávszélességen (köszönhetően az ATM-nek) továbbítódik, így mintegy kiküszöbölve azt a minőségromlást, amely a hagyományos, vezeték nélküli televíziózásnál tapasztalható. Mint már említettük, a távolság erősen korlátozó szerepe is megszűnik, hiszen az egyetlen követelmény a szolgáltatást elérni kívánó felhasználókkal szemben, hogy hálózati (Internet, ATM) hozzáférésük legyen, és így a hálózat bármely pontján elhelyezett “TV állomás” (szerver) könnyedén elérhetővé válik. Az EMMA kezelői felülete platformfüggetlen, Java programozási nyelven íródott, amely biztosítja a hordozhatóságot, más rendszerekre való átültethetőséget.
A szolgáltatás jellemző funkciói Műsorválasztás Ezen funkció segítségével a tévénéző megtekintheti az aktív televízióállomások listáját, és megnézheti az aktuális programot, így könnyen ki tudja választani magának a megfelelő állomást. Minden állomás részletes programleírást tesz/tehet közzé a sugárzott műsoráról, így arról, hogy
mi az aktuális, az elkövetkező műsor, stb. A tévénéző ezáltal áttekintést nyerhet akár az egész heti adásról is, amely lényegében egy on-line Televízió Programújság-hoz hasonlítható. Ha már megunta az aktuális adó műsorát, akkor nagyon könnyen körül tud nézni, és ki tud választani egyetlen egérklikkentéssel egy másik programot.
Műfajválasztás A tévénézőnek lehetősége nyílik arra, hogy az általa nézni kívánt műsort úgy válassza ki, hogy megadja a műsor műfaját, és ezután a műsor ügynök összeállítja azon TV adók listáját, amelyek éppen ilyen műsort sugároznak.
Tartalmi Szűrők Minden televízió programhoz tartozhatnak különböző, szűrésre alkalmas jellemzők (durvaság, szleng, sex mértéke a programban), amelyek lehetővé teszik pl. azt, hogy a szülők a gyermekeiknek megtiltsák a túlságosan durva, szemérmetlen, “laza hangvételű” műsorok nézését. Ezen felül tartozhatnak a programokhoz pl. korhatár jelentő limitek, amelyek segíthetik a szülőket a gyermekeiknek nem való műsorok kiszűrésében. Ezt a funkciót akár az egész család használhatja külön - külön is, így a családtagok különböző jogosultságokkal saját maguknak beállíthatnak szűrőket, hogy elkerüljék a számukra nem megfelelő műsorokat. A funkciót jelszó ellenőrzéssel kombinálva a hozzáférési jogosultságok kényes kérdését is megoldhatjuk.
Röpstatisztika A szolgáltatás statisztikákat is nyújt, így minden állomás pontosan lekérdezheti, hogy hány nézője van az adott időben, és ennek megfelelően optimalizálhatja a programját. Ez egy hiteles, pontos leírást nyújt a nézőkről, és ez az információ fontos lehet a tévéállomás üzemeltetője számára is.
Ébresztő/Altató Óra Egy újabb funkció az ébresztő/altató óra, amely a kliens oldalon helyezkedik el. A hallgató beállíthatja azt az időpontot, amikor fel kíván kelni, és az “óra” automatikusan ébreszti őt az előre kiválasztott állomással. Másrészt, ha a felhasználó elalvás közben is szeretne tévézni, akkor beállíthat egy időintervallumot, aminek lejárta után a televízió automatikusan kikapcsol.
Szavazás A tévénéző elküldheti szavazatait a neki legjobban tetsző zeneszámokra, videoklippekre, esetleg kedvenc TV műsorára, így egy interaktív TOP-listát lehet felállítani.
Csevely A nézők “betelefonálhatnak”, felhívhatják a műsorvezetőt, és beszélgetni tudnak vele, illetve a stúdió vendégével/vendégeivel, emellett az adatvonalat is használhatják a hang mellett adatok küldésére. A műsorvezető az egész világon “felhívhatja” a hallgatókat, meginterjúvolhatja őket.
Kívánságműsor A nézők el tudják küldeni kéréseiket, kívánságaikat (pl. a kedvenc zeneszámaik címét) a tévéállomásnak, amely azokat pl. kívánságműsor keretében le tudja játszani.
Az Intenraktív Televízió szolgáltatás strukturális felépítése és működése
2.ábra: Az Interaktív TV szolgáltatás strukturális felépítése
A rajz a szolgáltatás alapvető komponenseit, és a közöttük lévő kapcsolatokat mutatja. Az Ügynök csomópont tartalmazza az információkat, statisztikákat az összes tévéállomásról. Ha egy új állomás megjelenik, akkor kapcsolatba kell lépnie az Ügynökkel, el kell küldenie a megfelelő adatokat a programjairól (pl. a programok neve, időtartama, szűrő értékek, ajánlott életkor limit, stb.…). Az Ügynök ezeket az adatokat eltárolja egy adatbázisban. A Néző csomópont, ha egy televízióállomáshoz szeretne kapcsolódni, akkor először kapcsolatba kell lépnie az Ügynökkel –
itt kiválaszthatja a számára megfelelő állomást – és csak ezután tud rákapcsolódni. Tehát, ha egy Néző egy tévéállomás műsorát szeretné nézni, akkor 1. fel kell keresnie a szolgáltató Web oldalát 2. regisztráltatnia kell magát 3. ki kell választania az Interaktív TV szolgáltatást Ezután már meg tudja nézni a “kínálatot”, és ki tudja választani a számára megfelelő állomást. Ha ez megvan, akkor megszakítja az Ügynökkel a kapcsolatot, és a kiválasztott adóra csatlakozik, ami elkezdi sugározni az aktuális programot és a kapcsolódó adatokat (teletext, képaláírás) a néző felé. Az adatok egy szűrőn keresztül haladnak át. (Ennek segítségével lehet a nem kívánt műsorokat elkerülni.) A Szűrőt a szülők tudják beállítani, szűkítve azon programok körét, amelyeket a gyermekeiknek illetve maguknak engedélyeznek. A Néző használhatja a korábbiakban leírt Ébresztő/Altató Óra funkciót, illetve a tévéadó tulajdonosa statisztikákat kérhet le az Ügynöktől.
A szolgáltatás TCSD modellje
Party TV Ügynök
PE TV Kont. PAE Prg.
PAE Stat.
PAE Kiv.
SM
SM
SM
SM
SM
SM
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
USM Interaktív
USM TV Csat.
ASM ASM Beszéd Szav.
ASM Kép
Party
Party
Nézõ
TV Adó
PE Interaktív
PE TV Csat.
PAE PAE Beszéd Szav.
PAE Kép
PAE Hang
PAE PAE S.title T.Txt
USM TV Kont. ASM ASM ASM Hang Képalá. T.Txt
PE TV Kont.
PE Interaktív
PE TV Csat.
PAE Kiv.
PAE PAE Beszéd Szav.
PAE Kép
ASM Prg.
ASM Kiv.
ASM Stat.
PE TV Kont. PAE Hang
PAE PAE Képalá T.Txt
PAE Prg.
PAE Stat.
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
SM
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
ACE
3.ábra: Az Interaktív Televízió szolgáltatás TCSD modellje
Az ábrán a szolgáltatás TCSD modelljét láthatjuk. Mint korábban említettük, a TCSD a szolgáltatás objektum szintű leírását tartalmazza. Nézzük meg, hogyan értelmezhető ez az ábra! Az Interaktív Televízió szolgáltatásban 3 Party típusunk van, ezek rendre a TV Ügynök, Néző, TV Állomás. Az Ügynök és a Néző a TV Kontrol USM-en keresztül kommunikál (ezen keresztül tudja a néző a műsort kiválasztani). Az Ügynök és az Állomás közötti kapcsolat is a TV Kontrol USM-en keresztül valósul meg (program elküldése, statisztika). A Néző és az Állomás 2 USM-en keresztül kommunikál egymással, ezek az Interaktív USM és a TV Csatorna USM. A TV Kontrol USM-hez tartozó ASM-ek a következők: Program ASM (az Állomás elküldi a TV műsort az Ügynöknek), Kiválasztás ASM (a Néző kiválasztja a megfelelő műsort az Ügynök segítségével), Statisztika ASM (az Állomás statisztikát tud kérni a műsorait figyelemmel kísérő Nézők számáról, stb.). A Program ASM kivételével a másik kettőhöz 2 db. SM/ACE tartozik, mert kétirányú kapcsolatot valósítanak meg, míg a Program ASM-hez csak 1 tartozik. Az Interaktív USM-hez tartozó ASM-ek: Beszéd ASM (a néző felhívhatja a műsorvezetőt), Szavazat ASM (szavazat a TOP-listához). A Beszéd ASM kétirányú, így 2 db. SM/ACE tartozik hozzá, míg a Szavazat ASM-hez 1. A harmadik, TV Csatorna USM-hez tartozó ASM-ek: Kép ASM (a műsor képanyaga), Hang ASM (a műsor hanganyaga), Képaláírás ASM, Teletext ASM. Mindegyik ASM egyirányú, így 1 SM/ACE tartozik hozzájuk. Az ábrán szereplő PE, PAE objektumok a RACE MAGIC modellnek [2] megfelelő összeköttetéseket teremtik meg a fentebb tárgyalt objektumok között. Ez a leírás specifikálja a szolgáltatásunkat. Ebből a NAPCore felépíti a megfelelő EMMA terminálra vonatkozó LVSI-t (a felhasználó igényei szerint “testre szabja” a szolgáltatást), és innentől kezdve élvezhetjük a szolgáltatás nyújtotta előnyöket.
A Szolgáltatásvezérlő felhasználói felülete A Szolgáltatásvezérlő (SC - Service Control) egy szolgáltatás specifikus modul, amely két fő funkcióval rendelkezik: ·
lefordítja a felhasználó szolgáltatás specifikus műveleteit (pl.: új médium vagy résztvevő beiktatása) a Jelzéskezelő számára érthető nyelvre
·
metaforákon keresztül jelzi a felhasználónak a távközlési szolgáltatás aktuális állapotát
Három fajta résztvevője van az Interaktív TV szolgáltatásnak. A felhasználók a TV-néző modult használják, a TV állomások az Adó modult, az Ügynök modul pedig az előbbiektől függetlenül, önállóan működik. A felhasználói felületek a 4. és 5. ábrákon láthatók.
4. ábra: A TV-néző és TV-állomás Szolgáltatásvezérlője
5. ábra: Az Ügynök Szolgáltatásvezérlője
Az Alkalmazás Az Interaktív TV szolgáltatás kilenc fajta Építőkockát alkalmaz a hang, kép, illetve a más típusú információk megjelenítésére. A hang és kép Építőkockákat felhasználtuk a már elkészült videokonferencia alkalmazásból. Az új Építőkockák a következők: feliratozás, teletext, beszéd, szavazat, kiválasztás, program, statisztika. Ezek a szolgáltatás specifikus Építőkockák, amelyek az interakciót és a korszerű funkciókat biztosítják.
Összefoglalás Az EMMA rendszer nagy előnye, hogy egységes keretet ad az elosztott multimédia alkalmazásokhoz. Csak a szolgáltatás specifikus részeket kell újraírni a fejlesztés során.
Ezek a Szolgáltatásvezérlő, a TCSD, és az UA. Az UA felhasználhatja a már meglévő ABB-ket, de szükség esetén újakat kell írni. Ez az alkalmazás nem vezet be egy forradalmian új szolgáltatást, csak megpróbálja a "régit" jobbá, kényelmesebbé, könnyen hozzáférhetővé tenni. Előnyei, hogy nagyon jó minőségű, szinte a világ minden részéről hozzáférhető, számos, a hagyományos televíziózáson felüli hasznos funkcióval rendelkezik, mint ahogy erről már az előzőekben részletesen szó volt. Korlátait igazán csak akkor lehetne kompetensen mérlegelni, ha már a gyakorlatban is működne a szolgáltatás, de azért egypár megjegyzést tehetünk: a szolgáltatás - mint maga az EMMA/SIGNE rendszer is - az ATM technológiára épül, és ezen technológia nyújtotta lehetőségeket használja ki. (Hiszen csak úgy tudom biztosítani a jó minőséget, ha az ehhez szükséges sávszélesség permanens módon rendelkezésemre áll, amit az ATM garantál is, míg a hagyományos LAN, és egyéb hálózati technikák nem.) Viszont, amíg nem terjed el széles körben az ATM (és ez a közeljövőben nem is nagyon várható), addig ez a szolgáltatás nem lesz mindenki számára elérhető. Ez egy elég jelentős korlátozó tényező. Miért nem terjed olyan mértékben az ATM technológia, mint ahogyan azt szeretnénk, és indokolt lenne? Bizonyított, és a tapasztalatok is azt mutatják, hogy manapság a legjobb, legmodernebb technikát az ATM képviseli, csakhogy bevezetése túlságosan drága lenne, hiszen a már meglévő, évtizedek alatt bevált eszközöket le kellene cserélni. Másik probléma, hogy az ATM hálózatokra még nincsenek megfelelő alkalmazások, amelyek ki tudnák használni az ATM adta lehetőségeket. Manapság az IP alapú szolgáltatások élik virágkorukat, ezért az IP over ATM megoldások terjednek, ami nem a legszerencsésebb dolog a fejlődés szempontjából. (Az is követelmény, hogy a kidolgozandó, új protokollok segítségével a manapság futó alkalmazások változtatás nélkül tudjanak tovább működni ATM felett is, így ezek sem tudják kihasználják az ATM lehetőségeit.) Eme ellentmondó elvárások között kell a megfelelő megoldást megtalálni, és amint ez létrejön és mindenki számára hozzáférhető lesz, attól kezdve elegendő sávszélességet fog tudni nyújtani az Interaktív Televízió szolgáltatás célkitűzéseinek megvalósításához. Nem szóltunk még a rendszer olyan értelemben vett kapacitásáról, hogy egyszerre mennyi felhasználó csatlakozhat rá. Ennek vizsgálata is egy bonyolult probléma, és sok tényezőtől függ, hiszen szerver oldalon adatbázisokat kell kezelni, statisztikákat kell számolni, így mérésekkel lehetne igazán pontosabb következtetést levonni.
Irodalomjegyzék [1]
I. Cselényi, I. Szabó, G. Záruba, EMMA Teleconference Version 1.0, High Speed
Networks Laboratory, Formal Meeting, Budapest, December 1996 [2]
RACE Project R2044 „MAGIC- Multiservice Applications Governing Integrated
Control”, Service Description Framework and B-ISDN Service Descriptions, 3rd Deliverable, EC, 1992. [3]
ATM Forum Technical Committee “Native ATM Services: Semantic Description”, 1995
[4]
I. Cselényi, EMMA – Experimental Multimedia Middleware for ATM, High Speed
Networks Laboratory Formal Meeting, Budapest, December 1995 [5]
I. Cselényi, I. Szabó, P. Haraszti, N. Björkman, C. Gisgård, A Versatile Multimedia
Platform, IASTED Int' Conf. on Applied Informatics, Innsbruck, Austria, February 17-20, 1997 [6]
I. Cselényi, A. Boros, N. Björkman, C. Gisgård, G. Koltai, T. Patkós, I. Szabó, G.
Záruba, T. Zimányi, EMMA – Management System for Multimedia Services, High Speed Networking Conference '97, Balatonfüred, May 22-24, 1997 [7]
K. Farkas, M. Markosz, ATM Hálozatra Epülö Interaktiv Televizió Szolgáltatás
Platformfüggetlen kezelõi felülettel , TDK Konferencia '97, Budapest, November 3, 1997 Poster Presentation on the High Speed Networks Laboratory - Ericcson Traffic Lab. Formal Meeting '97, Budapest, Hungary, 1-2 Dec. 1997
