Υπο-έργο 34: ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗΣ ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο Τ.Ε.Ι. Κρήτης Δρ. Ευάγγελος Μαρκάκης Pasiphae.eu Lab Επιστημονικός Συνεργάτης
ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗΣ Τίτλος Υπο-έργου 34: Βέλτιστη ΕκμετάΛΛευση των διαθεσιμων πόρων και Ενοποιημένη διαχείριση των χρηστών/υπηρεσιών σε υποδομές επίγειας ψηφιακής διαδραστικής ευρυεκπομπής, για την παροχή οπτικοακουστικού περιεχομένου εγγυημένης ποιότητας, σε πολίτεσ λιγότερο ανεπτυγμένων περιοχών. 2
Εισαγωγή Το υποέργο ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗΣ: Μελετήθηκε η βέλτιστη εκμετάλλευση των διαθέσιμων δικτυακών πόρων της πλατφόρμας ATHENA μέσω της δημιουργίας υπερκείμενων δικτύων (overlay networks) και χρήσης διομότιμων σχηματισμών (P2P constellations). Ερευνήθηκε η ενοποιημένη διαχείριση ταυτοποίησης, εξουσιοδότησης και χρέωσης (AAA) των χρηστών/υπηρεσιών της πλατφόρμας ATHENA μέσω της χρήσης του υποσυστήματος διαδικτυακών πολυμέσων (IP multimedia subsystem IMS). Σχεδιάστηκε μία αρχιτεκτονική σύγκλισης των τεχνολογιών P2P, IMS και DVB-T και αναπτύχθηκε ένα πρότυπο μεσισμικό (middleware) το οποίο τα ενοποιεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής, για την ενσωμάτωση στην πλατφόρμα ATHENA. 3
Στόχοι του υπο-έργου 34 (α) Ο προσδιορισμός σεναρίων χρήσης (use-case scenarios) κατανεμημένων οπτικοακουστικών υπηρεσιών σε διομότιμα δίκτυα. (β) Ο καθορισμός μεθόδων για τον έλεγχο και διαχείριση αυτών των υπηρεσιών P2P μέσω των λειτουργιών του υποσυστήματος διαδικτυακών πολυμέσων (IP multimedia subsystem IMS) (γ) Η προδιαγραφή μεθόδων για την προσάρτηση των μηχανισμών ποιότητας υπηρεσίας, που παρέχονται από τα Δίκτυα Επόμενης Γενιάς (NGN) και υποστηρίζονται από το IMS, με την ιδιαίτερα κατανεμημένη φύση των P2P εφαρμογών και τους μηχανισμούς τους, για και τους διάφορους τύπους περιεχομένου. 4
Στόχοι του υπο-έργου 34 (δ) Η υλοποίηση όλων των επί μέρους δομικών στοιχείων της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής και την ανάπτυξη ενός νέου μεσισμικού (Middleware) που ενοποιεί τα επίπεδα IMS, P2P και Digital TV, προκείμενου να υποστηρίξει την παροχή οπτικοακουστικού περιεχομένου μέσα από πλατφόρμες επίγειας ψηφιακής διαδραστικής ευρυεκπομπής. (ε) Η ενσωμάτωση τους στην πλατφόρμα ATHENA, για τη δημιουργία ενός πρότυπου δικτυακού περιβάλλοντος το οποίο αποτελεί τη βάση για εκτενή πειραματισμό και αξιολόγηση των επιδόσεων του συστήματος. 5
Δράσεις και παραδοτέα Δ04.1 Απαιτήσεις αρχιτεκτονικής ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗ και προδιαγραφές ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π1. Σενάρια και αξιολόγηση των διαθέσιμων χρηστών P2P Π2. Απαιτήσεις προσαρμογής και διεπαφές για τη σύγκλιση των τεχνολογιών DVB-T, IMS και P2P Π3. Συνολική αρχιτεκτονική του ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗ Δ04.2 Σχεδίαση και υλοποίηση στοιχείων δικτύου ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π4. Στοιχεία δικτυακής αρχιτεκτονικής Π5. Μηχανισμοί ενοποίησης των λειτουργιών IMS με εφαρμογές P2P, στην πλατφόρμα ATHENA Δ04.3 Προσαρμογή υπηρεσιών αναφοράς ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π6. Ταυτοποίηση και τιμολόγηση Π7. Υπηρεσίες περιεχομένου Π8. Μηχανισμοί για ασφάλεια και απόρρητο περιεχομένου Δ04.4 Ενοποίηση, επαλήθευση και πειράματα ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π9. Περιγραφή πειραματικής υποδομής ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗ Π10. Υλοποίηση υπηρεσιών αναφοράς και επαλήθευση Π11. Αναφορά τελικής αξιολόγησης του ΒΕΛΛΕΡΕΦΟΝΤΗ Δ04.5 Διαχείριση έργου και διάχυση αποτελεσμάτων ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π12. Αναφορά ετήσιας διαχείρισης Π13. Αναφορές διάχυσης αποτελεσμάτων Π14. Τελική αναφορά και επιχειρηματικό πλάνο 6
Διαδραστική Ευρυεκπομπή Δημιουργία ενός ενοποιημένου δικτυακού περιβάλλοντος που θα επιτρέπει την πρόσβαση σε ετερογενείς υπηρεσίες (Τηλεοπτικά προγράμματα, υπηρεσίες διαδικτύου, κατά παραγγελία εικόνα και ήχο, τηλεφωνία, κτλ.) μέσα από ετερογενή δίκτυα (ευρυεκπομπής, ασύρματων επικοινωνιών, κινητών τηλεπικοινωνιών, ασύρματων δικτύων, κτλ), Διασφαλίζοντας την καλύτερα δυνατή ποιότητα υπηρεσίας (QoS), Παρέχοντας την μέγιστη ασφάλεια δεδομένων (data security) Αξιοποιώντας με τον καλύτερο τρόπο τους διαθέσιμους δικτυακούς πόρους (efficient network resource exploitation) Σύγκλιση τόσο σε επίπεδο τεχνολογιών όσο και σε επίπεδο υπηρεσιών Broadcast, Internet, Telecommunications
Διαδραστική Ευρυεκπομπή Ένα τέτοιο περιβάλλον σύγκλισης μπορεί να προσφέρει η Διαδραστική Ευρυεκπομπή (Interactive Broadcasting), όπου το κανάλι κατερχόμενης ζεύξης (downlink) υλοποιείται με τεχνολογίες ψηφιακής τηλεόρασης (π.χ. DVB-T), το κανάλι επιστροφής (return channel) με τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών (π.χ. WLAN, UMTS, xdsl), ενώ για την από άκρο-σε-άκρο επικοινωνία γίνεται χρήση του IP πρωτοκόλλου. Broadcast Channel Set Top Box Broadcast Service Provider Broadcast Network Adaptor Broadcasting Delivery Media Broadcast Network Interface Set Top Unit Interactive Service Provider Interaction Channel Interactive Network Adaptor Interaction Network Interaction Network Interface Module (can be external to STB) (STU) S1: Content S2: Application Control Data/Application Communication Data S2: Application Control Data/Application Communication Data And/or Data Download Control ETSI EN 301 192, Digital Video Broadcasting (DVB); DVB specification for data broadcasting, v1.4.1, ETSI, 2004.
Αυτό το μοντέλο εκμεταλλεύεται την τεχνολογία της ψηφιακής τηλεόρασης ως μέρος του δικτύου πρόσβασης, δηλαδή αποτελεί μια συγκεντρωτική αρχιτεκτονική (centralised architecture) Περιορίζεται η επεκτασιμότητα του δικτύου (scalability) Η διαχείριση των διαθέσιμων δικτυακών πόρων απαιτεί πολύπλοκους συγκεντρωτικούς μηχανισμούς (centralised resource management), κυρίως σε καταστάσεις φόρτου Η διασφάλιση της ποιότητας των παρεχομένων υπηρεσιών δεν είναι εγγυημένη.
ATHENA Concept for Broadband Access UHF transmission to broadcasting area (TV programmes + IP traffic) F0 TV studio F1 CMN1 WLAN Hot-Spot in downtown F2 Regenerative DVB-T Active User ISP at High capacity backbone LEGEND Uplink from CMN Downlink DVB-T Broadcasting area F3 Broadcasting area (e.g. 100km radius) CMN2 xdsl based access network xdsl TV Link UHF reception antenna xdsl xdsl E. Pallis, Digital Switchover in UHF: the ATHENA Concept for Broadband Access European Transactions on Telecommunications, vol. 17, no. 2, March 2006, pp. 175 182.
Υποσυστήματα Service Enabler IPTV Service Provisioning Function IPTV Session Management Function DRM Function IPTV Content Management Function Charging HTTP SIP DIAMETER Presence Server SIPSEE 2.0 DRM Server UHF transmission to broadcasting area F0 (TV programmes + IP traffic) TV studio IMS Core PSTN/ISDN CMN1 HSS P2P Regenerative DVB-T ISP at High capacity backbone P- CSCF I- CSCF S- CSCF P2P CMN3 MDDCF PSTN/ISDN Media Delivery CMN2 P2P PSTN/ISDN Media Port Media Port P2P SIP RTP DIAMETER HTTP P2P 11
Experimental Results DVB-T Network Utilization ADSL Network Utilization DVB-T Network Losses 5 User in Client CMN s 10 User in Client CMN s 20 User in Client CMN s 12 90 0,2% 25 98 1,5% 35 98 6%
High Level Architecture
Experiments: Infrastructure & Scenario Total Available Bit-rate in the DVB-T stream = 21.11Mbps. 8K operation mode, 16 QAM modulation scheme, 7/8 code rate, 1/32 guard interval Wireless P-to-P uplink ISDN IEEE802.11g (Access Network) CMN1 Regenerative CMN 2 DVB-T ADSL (Access Nework) User in urban Area End User 1 End User 2 End User 5 End User 20
Results: DVB/IP s Gain in Transferred Bytes (P2P vs Client/Server) P2P addresses the DVB-T Overutilisation issue
Results: DVB/IP s Gain in Download Time (Client/Server vs P2P ) Achieves better Download Times
Ενοποίηση IMS, P2P και DVB-T User VELLEREFONTIS Administration & Control PVR Time-shifted TV Content Live IPTV VoIP VoD/AoD Torrents Video- Conference Distribution Streaming Mobile User-generated Media Ecosystem Interworking Resource Optimisation User Privileges & Service Attributes IMS Security AAA Management QoS Privacy Telecoms Interactive Services AoD/VoD Rural Access Personalised Networking idvb-t Digital Broadcasting P2P Self-organisation Self-deployment Scalability Flexibility Fault-tolerance Internet 17
Πακέτα Εργασίας WP5 Project management and dissemination WP1 VELLEREFONTIS architecture requirements and specification WP2 Design and implementation of overlay network components WP3 Reference services adaptation WP4 Integration, validation and experimentation LEGEND: Input Dissemination& Exploitation 18
Χρονοδιάγραμμα 19
Κύρια Ερευνητική Ομάδα Δρ. ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΠΑΛΛΗΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ Δρ. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΑΣΤΟΡΑΚΗΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ Δρ. ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ ΣΚΙΑΝΗΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ Δρ. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΑΥΡΟΜΟΥΣΤΑΚΗΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΛΕΥΚΩΣΙΑΣ Δρ. ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΟΠΑΝΑΚΗΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ Δρ. ΣΠΥΡΙΔΩΝ ΔΕΝΑΖΗΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΑΣ 20
Ομάδα Εξωτερικών Συνεργατών Δρ. ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΜΑΡΚΑΚΗΣ, ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΕ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΙΣ ΔΙΟΜΟΤΙΜΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΥΡΥ- ΕΚΠΟΜΠΗΣ Δρ. ΟΔΥΣΣΕΑΣ ΚΟΥΦΟΠΑΥΛΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΑΣ Δρ. ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΝΤΑΓΙΟΥΚΛΑΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Δρ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΣΤΡΑΤΑΚΗΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ Δρ. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΓΑΡΔΙΚΗΣ, ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ Δρ. ΑΘΗΝΑ ΜΠΟΥΡΔΕΝΑ, ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΕ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΗ ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΥΡΥ-ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ ΑΝΑΡΓΥΡΟΣ ΣΙΔΕΡΗΣ, ΥΠΟΨΗΦΙΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΕ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΖΩΤΟΣ, ΥΠΟΨΗΦΙΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΕ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΙΣ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΚΑΙ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΜΑΡΙΑ ΕΥΘΥΜΙΟΠΟΥΛΟΥ, ΥΠΟΨΗΦΙΑ ΔΙΔΑΚΤΟΡΑΣ ΜΕ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΟΜΟΤΙΜΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 21
Ευχαριστώ πολύ! 22