Grid@TV: Um middleware para grades computacionais extensível aos receptores de sinais digitais de TV Aluno: Fabiano Costa Teixeira Orientador: 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 Aplicações Middleware Codificação Transporte Transmissão

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!!!

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