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Grid@TV: Um middleware para grades computacionais extensível aos

receptores de sinais digitais de TV

Aluno: Fabiano Costa TeixeiraOrientador: Prof. Dr. Marcos José Santana

Roteiro

Introdução Redes P2P Televisão Digital Grades Computacionais Projeto Grid@TV Conclusão

Introdução

Grades computacionais permitem o compartilhamento de recursos entre participantes geograficamente distribuídos

País está passando por um processo de implantação do Sistema Brasileiro de Televisão Digital

Em um ambiente de Televisão Digital Interativa é possível que a emissora envie uma aplicação a ser executada no receptor do telespectador e o resultado pode ser enviado de volta via IP

Introdução

Projeto visa a construção de um Middleware (para grades computacionais) com as seguintes características:– Permite a participação de PCs convencionais,

emissoras de TV e receptores digitais (set-top boxes)

– Fácil instalação, configuração e implementação de aplicações

Redes P2P

Permite que usuários espalhados por toda a Internet compartilhem recursos de diversas naturezas entre si

Os serviços oferecidos podem ser centralizados ou totalmente descentralizados

Compartilhamento pode ser:– Unidirecional: Usuário apenas consome recursos

do sistema– Bidirecional: Usuário pode consumir e oferecer

recursos para os demais.

Redes P2P – Redes Overlay

Redes overlay permitem um roteamento na camada de aplicação.

Um determinado nó pode acessar qualquer objeto situado na rede P2P.

Diversos mecanismos para redes overlay são encontrados na literatura:– CAN– Chord– Pastry– Tapestry

Redes P2P: JXTA

Plataforma, concebida pela Sun, para desenvolvimento de aplicações P2P

Provê facilidades para o desenvolvedor:– Identificador de nós independentemente do

endereço IP– Abstração do envio e recebimento de mensagens– Serviço de diretório (rendezvous) para publicação

de anúncios– Permite que nós existentes atrás de NAT’s e

firewalls possam participar da rede P2P– Entre outros

TV Digital

Dia 02/12/2007 começaram no Brasil as transmissões de sinais digitais de televisão

Diversos benefícios podem ser oferecidos ao telespectador:– Melhor qualidade de áudio e vídeo– Maior programação– Mobilidade– Interatividade

TV Digital – Arquitetura Básica

Sistemas MPEG-2

Um programa, no contexto da TV Digital, consiste em elementos digitais que juntos representam a entidade de entretenimento:– Vídeo, áudio e dados

Cada elemento é representado por um fluxo de elementar de dados (Elementary Stream – ES)

O MPEG-2 especifica como multiplexar esses fluxos de maneira a formar um único fluxo denominado Transport Stream (TS)

Sistemas MPEG-2: Pacotes de Transporte

Formato do pacote de transporte

Formato do cabeçalho

Sistemas MPEG-2: PSI

Sistemas MPEG-2: Carrossel de Dados

Durante a transmissão de uma programação, dados propriamente ditos podem ser transmitidos juntamente com áudio e vídeo

A transmissão é simplex via Broadcast DSM-CC (Data Storage Media – Command and

Control) permite que os dados sejam acomodados em módulos que são transmitidos de forma cíclica

TV Digital: Padrões

Um sistema de TV Digital envolve inúmeros processos

É possível organizá-los em uma estrutura de camadas

Transmissão

Transporte

Codificação

Middleware

Aplicações

TV Digital: Padrões

Diversos padrões podem ser encontrados:– ATSC: Padrão americano– DVB: Padrão europeu– ISDB: Padrão Japonês– ISDTV: Padrão Brasileiro

TV Digital: ISDTV

Padrão brasileiro que adota os mecanismos de transmissão e recepção do padrão Japonês e incorpora a camada de software desenvolvida no Brasil

TV Digital: Set-Top Box

Receptor dotado de recursos computacionais para:– Recepção, decodificação e processamento do fluxo

de transporte– Apresentação de áudio e vídeo– Execução de programas– Comunicação– Entre outros

Para execução de aplicações pode fazer uso do middleware Brasileiro: Ginga

TV Digital: Canal de Retorno

Permite que o set-top box se comunique com o “mundo externo” por meio de uma rede IP, por exemplo

O enlace pode ser realizado utilizando diversas tecnologias:– Wi-Fi– Wi-Max– ADSL– Cabo– Etc

Grades Computacionais

Paradigma de computação distribuída criado em meados dos anos 90

Permite o compartilhamento de recursos entre participantes heterogêneos e geograficamente distribuídos

Recursos compartilhados podem ser:– CPU– Discos– Licenças de software– Etc

Grades Computacionais

Alguns projetos já fazem uso de computação filantrópica para resolver problemas que exigem computação de alto desempenho– SETI@home– Roseta@home– LHC@home

Padronização é extremamente importante– OGSA– OGSI– WSRF

Grades Computacionais

Implementação de uma grade envolve muitos requisitos

Middlewares auxiliam a construção de uma grade por meio da abstração de requisitos:– Globus Toolkit– OURGRID– TVGrid

Grades Computacionais: TVGrid

Proposta que permite a utilização de recursos computacionais dos set-top boxes (STB) na construção de uma grade computacional

TaskServer envia um conjunto de tarefas por meio do carrossel de dados e o Trigger Application define qual será executada no STB.

Execução pode ser redundante Quando um receptor retorna o resultado de

uma tarefa, esta é retirada do TaskServer

Grid@TV

Brasil possui atualmente certa de 54 milhões de aparelhos de TV

Em menos de 10 anos o número de receptores digitais pode chegar a 80 milhões

Grande parque computacional encontrado no sistema de Televisão Digital

Grid@TV

Grid@TV é um middleware para grades computacionais P2P com os seguintes tipos de peers:– PC Peer– TV Peer– Broadcaster Peer

Cada peer pode atuar nos papéis de consumidor e provedor de recursos!

Grid@TV: Arquitetura

Grid@TV

Middleware se baseia na migração de objetos Java e invocação remota de métodos

Requisitos a serem observados:– Modelo de programação– Escalonamento– Migração de objetos– Segurança– Usabilidade

Grid@TV: Arquitetura Interna

Grid@TV: Segurança de Execução

Conclusão

Grid@TV será um middleware para grades computacionais convencionais que pode ser estendido ao sistema de televisão digital

Contribuição para:– Computação de alto desempenho – Aumento da capacidade local computacional dos

peers.– Inclusão digital do país

Conclusão

Contribuição para:– Módulos independentes que podem ser reutilizados

Sandbox Ambiente de migração e execução remota de métodos

– Algoritmos de escalonamento para o ambiente de televisão digital interativa

Perguntas...

Muito obrigado a todos!!!

Histograma da Bibliografia

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2008

Ano de publicação

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