Mobile Computing & Multimedia (Φορητή Υπολογιστική Επεξεργασία & Πολυµέσα)

Transcript

1 Θ.Ε.: Γραφικές Τέχνες & Πολυµέσα (ΓΤΠ-61) Mobile Computing & Multimedia (Φορητή Υπολογιστική Επεξεργασία & Πολυµέσα) Βούλα Καρυπίδου Σύµβουλος Καθηγητής: ρ. Γεώργιος Στυλιαράς

2 Επισκόπηση Παρουσίασης Τι είναι το MCM Εύρος και βάθος του αντικειµένου Απαιτήσεις της Πολυµεσικής Φορητότητας Εξέλιξη και δυνατότητες των Ασύρµατων ικτύων για υποστήριξη πολυµέσων Τεχνολογίες Ανάπτυξης Εφαρµογών Προγραµµατιστικά µοντέλα Αναπτυξιακές πλατφόρµες Πρωτόκολλα Πολυµεσικότητας UPnP, JINI, OSGi MCM Εφαρµογές Φορητές πολυµεσικές Υπηρεσίες Φορητές πολυµεσικές Εφαρµογές Αξιολόγηση Περιορισµοί του MCM 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 2

3 Τύποι Φορητών Πολυµεσικών Συσκευών Ο όρος Mobile Computing (φορητή υπολογιστική επεξεργασία) αναφέρεται στην ιδιότητα του επεξεργαστικού µέσου να είναι φορητό και όχι συνεχώς συνδεδεµένο µε ένα σταθερό δίκτυο. Τύποι Πολυµεσικών Συσκευών Τα Laptops συνήθως χρησιµοποιούνται επεξεργαστικά σαν desktop PCs. Πολλοί οργανισµοί έχουν αντικαταστήσει τα desktops µε laptops, όσο οι εργαζόµενοί τους χρειάζονταν περισσότερο τη φορητότητα (τηλεεργασία, συνεργασία µε πελάτες, εργασία εκτός γραφείου, κλπ.). Τα PDAs, που αποτελούν «υπερ-φορητά» υπολογιστικά συστήµατα. ιέρχονται περίοδο ραγδαίας εξέλιξης και καλύπτουν προοδευτικά ανάγκες χαµηλών επεξεργαστικών δυνατοτήτων, αλλά υψηλής διαδικτυακής διασυνδεσιµότητας και φορητότητας. Smart phones Πρόκειται για συνδυασµό των δυνατοτήτων των PDAs και της κινητής τηλεφωνίας. 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 3

4 είγµατα Φορητών Πολυµεσικών Συσκευών Car Stereo-Phone 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 4

5 Εύρος και Βάθος του Αντικειµένου Mobile Computing Mobile Applications & Services, Mobile Computing Software Architectures, Mobile Network Traffic Engineering, Performance & Optimization, Wireless & Mobile Network Management and Service Infrastructure, Database and Data Management Mobile Computing, Regulatory and Societal Issues of Mobile Computing, Mobile Computing Markets & Business Models, Provisioning of Mobile Services, Personalization, Privacy and / Security in Mobile Computing, Mobility and Location Management, Transaction Processing in Mobile Environments, Integration and Interworking of Wired and Wireless Networks, Distributed Systems Aspects of Mobile Computing, Operating System and Middleware Support for Mobile Computing, κλπ. Mobile Multimedia Mobile Multimedia Applications & Services, Communication and Cooperation through Mobile Multimedia, Mobile Multimedia Software Architectures, Wireless & Mobile Multimedia Network Management, Mobile Multimedia Network Traffic Engineering & Optimization, Enabling Infrastructures for Mobile Multimedia, Regulatory and Societal Issues of Mobile Multimedia, Mobile Multimedia Markets & Business Models, Provisioning of Mobile Multimedia Services, Personalization, Privacy and Security in Mobile Multimedia, κλπ. 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 5

6 Nomadic, Mobile, Ubiquitous (Νοµαδική, Φορητή, Καθολική Επεξεργασία) No Network Fixed Network Fixed Wireless Network Wireless Network (A) Wireless Network (B) Nomadic Computing Mobile Computing Ubiquitous Computing 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 6

7 Επίπεδα Φορητότητας Global ιάφορα επίπεδα φορητότητας Satellite Suburban Urban In-Building Macro-Cell Micro-Cell Pico-Cell dik 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 7

8 Απαιτήσεις Εύρους Ζώνης Πολυµεσικών Εφαρµογών Εφαρµογές Text-based Mobile Messaging CAD Status Database Queries Browser Video Add In: Add In: Report Writing Unlimited Intranet Image Transfer Unlimited Internet Vehicle Location Low Bandwidth Video Limited Intranet/Internet Πολυµεσικές Add In: Office Applications Multimedia Real Time Video Remote Video 10 Kbps 100 Kbps 230+ Kbps Mbps Low Bandwidth High Bandwidth (IMT-2000) 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 8

9 Εξέλιξη Ασύρµατων ικτύων (2G/3G/B3G Mobility-Bandwidth Trade-off) Mobility Global National Regional Metropolitan GSM D-AMPS/IS-95 2G UMTS (3G) MCM B3G 1-7 GHz GHz GHz 2-4 GHz Campus Office Room DECT DECT DECT WLAN 10K 100K 1M 10M 100M 1G 2-7 GHz >2 GHz GHz Bandwidth 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 9

10 Προγραµµατιστικά Μοντέλα MCM Mobility-aware, Client/Server µε χρήση Proxies Resource-aware, adaptive mobile computing Αποκοµµένες λειτουργίες (disconnected operations) Εφαρµογο-στραφείς προσαρµογές (application-aware adaptations) Service-Oriented-Application (SOA) ανάπτυξη εφαρµογών Φορητοί πράκτορες (mobile agents) & Αντικείµενα Thin ( ελαφριές ) Client/Server αρχιτεκτονικές Mobile Caching & Replication ιαφήµιση Υπηρεσίας & ιαµεσολάβηση (Service Advertisement & Brokering) Πολυµεσικότητα (multi-modality) (interfaces, services) User profiling 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 10

11 Αναπτυξιακές Πλατφόρµες MCM Φορητά Λειτουργικά Συστήµατα: - Palm OS (Palm) - Windows CE / Mobile (HP ipaq) - Symbian OS (Nokia) - Apple OS X (iphone) Mobile database managers Mobile transaction managers Utilities for mobile devices Wireless Middleware Wireless Gateways Mobile Application Servers 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 11

12 ιάθεση Πολυµέσων στον κόσµο των Φορητών Μέσων 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 12

13 Πρωτόκολλα Φορητών Πολυµέσων (1/2) SDP (Session Description Protocol) Πληροφορία που έχει να κάνει µε τη δηµιουργία σύνδεσης Ονόµατα ροών, Ρυθµός µετάδοσης, Τύπο πολυµεσικών δεδοµένων, Μηχανισµό µετάδοσης. RTP (Real-Time Transport Protocol) Μηχανισµός µετάδοσης δεδοµένων πραγµατικού χρόνου Υλοποιείται πάνω από UDP Ιδανικό για δεδοµένα που πρέπει να φτάσουν στην ώρα τους αλλιώς χάνουν την χρησιµότητα τους. Τα πακέτα περιλαµβάνουν χρονικές στάµπες για τον συγχρονισµό των ροών κατά την αναπαραγωγή RTCP (Real Time Control Protocol) Packet loss Network throughput, κτλ. RTSP (Real Time Streaming Protocol) MPEG4 Session-oriented για συνδέσεις µεταξύ πελατώνεξυπηρετητών (αντίστοιχο του HTTP) Ο πελάτης ελέγχει τη ροή PLAY, PAUSE, SETUP, DESCRIBE, TEARDOWN, SEEK, κλπ. Video Video Encoder Header File Composer Audio Audio Video Encoder 3GPP Video File Format Video AMR 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 13

14 Πρωτόκολλα Φορητών Πολυµέσων (2/2) DVB-H (Digital Video Broadcast Handheld) Unicast (point-to-point) Broadcast Τα δεδοµένα θα είναι σε ψηφιακή µορφή free-to-air (analog TV switch-off) Είναι η εξέλιξη του DVB-Terrestrial Data bursts για οικονοµία στην µπαταρία IP Datacast (IP packets) Error Correction MPEG-2 digital video 5-8 MHz κανάλια (SFN) µέχρι 15 Mbps 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 14

15 Οι Μεταγλωττιστές της Βαβέλ πελάτες Transcoding Proxy Internet HTTP HTTP Transcoded data Original data Πελάτες εν «γνωρίζουν» το Χ πολυµεσικό πρωτόκολλο (3GPP, κλπ.) Transcoding Proxy Ο πελάτης µπορεί να έχει πρόσβαση σε όλο το Internet µέσω του Proxy, ανεξάρτητα των πρωτοκόλλων που καταλαβαίνει! 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 15

16 Πολυµεσική µετατροπή πολυµέσων σε πραγµατικό χρόνο 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 16

17 Τεχνολογίες Ανάπτυξης Φορητών Πολυµεσικών Εφαρµογών (1/2) UPnP (Universal Plug-n-Play) Αποτελεί µια πρότυπη αρχιτεκτονική λογισµικού για διαφανή διασυνδεσιµότητα µεταξύ «έξυπνων» συσκευών σε οµότιµα (peer-to-peer) δίκτυα. Μια συσκευή µε UPnP µπορεί δυναµικά: να µπει σε κάποιο δίκτυο να λάβει µια διεύθυνση IP να δηλώσει τις δυνατότητές της να ανακαλύψει άλλες συσκευές γύρω της να ανακαλύψει τις δυνατότητες των άλλων συσκευών. Μια συσκευή µε UPnP µπορεί να ελέγχει αποµακρυσµένες συσκευές και να µεταφέρει δεδοµένα από και προς τις συσκευές αυτές. 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 17

18 JINI Τεχνολογίες Ανάπτυξης Φορητών Πολυµεσικών Εφαρµογών (2/2) Το Jini είναι ένα κατανεµηµένο υπολογιστικό περιβάλλον, βασισµένο στη Java, που προσφέρει τη δυνατότητα του δικτυακού Plug-n-Play OSGi (Open Services Gateway initiative) Οι προδιαγραφές του OSGi ορίζουν ένα προτυποποιηµένο, component oriented, υπολογιστικό περιβάλλον για δικτυακές υπηρεσίες. Προσθέτοντας µία πλατφόρµα υπηρεσιών OSGi σε µία δικτυωµένη συσκευή, προσθέτει τη δυνατότητα διαχείρισης του κύκλου ζωής των συστατικών λογισµικού (software components) της συσκευής, από οποιοδήποτε σηµείο του δικτύου. Η OSGi Alliance έχει αναπτύξει πολλά πρότυπα component interfaces. 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 18

19 Φορητές Πολυµεσικές Υπηρεσίες Υπηρεσία παρακολούθησης προσωπικού χώρου Υπηρεσία µετάδοσης ήχου και εικόνας για εφαρµογές διασκέδασης και ενηµέρωσης του τελικού χρήστη Υπηρεσία µετάδοσης ηχητικών δεδοµένων σε κινητά τηλέφωνα. Υπηρεσία κωδικοποίησης κάθε είδους περιεχόµενου για µετάδοση σε κινητά τηλέφωνα 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 19

20 MCM Εφαρµογές (1/3) m-navigation m-commerce Βοήθεια στην εργασία υναµικός Τουριστικός Οδηγός Κινητές Μονάδες Σωµάτων Ασφάλειας 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 20

21 MCM Εφαρµογές (2/3) Sensitive Opinion Research Λήψη Αποφάσεων e- ηµοσκοπήσεις e-ψηφοφορίες e-μάθηση e-κατάρτιση 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 21

22 MCM Εφαρµογές (3/3) mhealth ιάγνωση από απόσταση Mobility Adaptability WiFi 15/3/2009 BT GPRS B3G Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 22

23 Περιορισµοί στην Πολυµεσική Φορητότητα Χαµηλή διάρκεια µπαταρίας (max. ~ 5 ώρες) Αντικείµενο κλοπής ή καταστροφής µέτριας αξιοπιστίας Χαµηλής διαθεσιµότητας (συνήθως off, για εξοικονόµηση ενέργειας) Σχετικά περιορισµένες δυνατότητες (οθόνη, µνήµη, συσκευές Ι/Ο, επεκτασιµότητα) Έλλειψη de-facto γενικής αρχιτεκτονικής: hand-helds, communicators, laptops, PDAs, smart-phones, κλπ. Handoff blank out (απώλεια σύνδεσης >1ms για τα περισσότερα smart-phones) Τάξεις µεγέθους πιο αργό από τα σταθερά δίκτυα (χαµηλό communication b/w) Υψηλότερος βαθµός σφαλµάτων µετάδοσης (Bit-Error-Rate, BER) Μη ελεγχόµενος πληθυσµός κυψέλης ύσκολο να διασφαλιστεί ποιότητα υπηρεσίας (Quality of Service, QoS) 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 23

24 Είµαι e-voula και..µόλις τελείωσα!! 15/3/2009 Π. Καρυπίδου -- "Mobile Computing & Multimedia" 24