Il 21 dicembre si e’ svolto a Urbino un incontro di aggiornamento sulla gestione avanzata di flussi multimediali organizzato dal Corso di Laurea in Informatica Applicata e da NeuNet. Anche questa volta si è trattato di un esperimento condotto in pubblico dagli sviluppatori di openBOXware, la piattaforma open source per la gestione di flussi multimediali.

In poco più di un’ora Lorenz e Saverio sono riusciti a programmare e ad illustrare ai partecipanti tutti i plugin per openBOXware necessari a dimostrare la fattibilità di innovative modalità di distribuzione di contenuti multimediali.

Per capire il senso del’incontro potete dare un’occhiata alle slides proiettate nel corso della presentazione. La prima parte illustra sinteticamente l’architettura di openBOXware, la seconda parte discute i problemi di banda che affliggono le reti di accesso e le conseguenti esigenze di gestione dei flussi multimediali, la terza parte mostra la struttura della demo ed enumera i plugin di cui è stata data dimostrazione pratica.

Chi avesse già assistito a precedenti incontri su openBOXware o a presentazioni sul multicast wireless e sulle reti di accesso neutrali può risparmiarsi le prime due parti e passare direttamente alla terza, a cui è dedicato il resto di questo post.

L’esperimento

Lo schema dell’esperimento è illustrato di seguito. I blocchi azzurri rappresentano 5 computer sui quali è installato openBOXware. Tutti i computer appartengono alla stessa rete locale. I riquadri gialli rappresentano i plugin per openBOXware che consentono alle 5 istanze di scambiarsi flussi multimediali di diversa natura, rappresentanti dalle frecce. Le frecce nere rappresentano collegamenti unicast, mentre quelli rossi collegamenti multicast. Le frecce più spesse rappresentano flussi a banda larga (superiore a 1Mbps).

Hop 1:
Sulla macchina A gira un’istanza di openBOXware che implementa un server HTTP [1] che rende disponibile un filmato in un container Mp4 (video H.264 e audio AAC). Sulla macchina B openBOXware riceve il filmato attraverso un  media source HTTP [2] che si comporta da client.

Hop 2:
Sulla macchina B il flusso ricevuto dal media source HTTP è ridiretto da openBOXware senza transcodifica su un media target TCP [3] che si comporta da client mandando lo stream alla macchina C in modalità push. La macchina C riceve lo stream attraverso un media source TCP [4] configurato come server.

Hop 3:
L’istanzie di openBOXware che gira sulla macchina C rilancia il video H.264 in un container RTP in modalità multicast su UDP attraverso l’apposito plugin RTP media target [5]. Il descrittore SDP è reso disponibile dal server HTTP [1] che gira sulla macchina A. Sulla macchina E gira un media source SDP [6] che recupera il descrittore dal server HTTP e si collega al gruppo multicast a cui invia il flusso il media target RTP.

La macchina E emula il comportamento di un utente non autorizzato a ricevere il video. Per questo il flusso generato dalla macchina C è corrotto in modo da non poter essere fruito senza ulteriori informazioni trasmesse in unicast direttamente dalla macchina A ai soli utenti registrati. Nel nostro esempio il flusso multicast non contiene la traccia audio.

La macchina D rappresenta un utente registrato presso il server [1] e autorizzato a ricevere il video.  Il plugin per openBOXware che gira sulla macchina D non è un semplice media source, ma un’applicazione [7] che include un media source SDP per la ricezione di video in multicast, una custom pipeline UDP per la ricezione in unicast del flusso audio generato dal server [1] in modalità push a seguito della prima richiesta del video, e un widget srt per la riproduzione dei sottotitoli scaricati in unicast http dallo stesso server [1].

Scenari

L’esperimento condotto in laboratorio è esemplificativo della possibilità di implementare meccanismi evoluti per la distribuzione di flussi multimediali lavorando ad un livello di astrazione che massimizza la produttività e la portabilità del codice, e utilizzando la stessa piattaforma software in tutti gli elementi della catena. Nel caso specifico, la macchina A rappresenta un generico server disponibile in rete, la macchina B rappresenta un proxy, la macchina C rappresenta un gateway unicast-multicast, la macchina D rappresenta un client autorizzato alla fruizione di un contenuto on demand, la macchina E rappresenta un client non autorizzato. L’esempio mostra come sia possibile:

• sfruttare il multicast per ottimizzare l’occupazione di banda sul penultimo miglio consentendo a più utenti (autorizzati) di ricevere lo stesso flusso,
• implementare tecniche di protezione che consentano di limitare la fruizione dei contenuti ai soli utenti registrati,
• personalizzare/localizzare l’audio e/o i sottotitoli attraverso flussi unicast sincronizzati al flusso video multicast,
• rendere trasparente all’utente il rilancio locale in multicast attraverso descrittori SDP.

Il corso di laurea di Informatica Applicata dell’Università di Urbino organizza un incontro di aggiornamento tecnico su openBOXware 1.0.

openBOXware
gestione avanzata di flussi multimediali
Urbino, Collegio Raffaello, Piazza della Repubblica 13
Martedi’ 21 dicembre 2010, ore 14:00 – 18:00
http://www.openboxware.net/

L’incontro sara’ interamente dedicato alla gestione avanzata di flussi multimediali. Verra’ data dimostrazione pratica delle potenzialita’ di openBOXware nella gestione di: streaming http, streming UDP, streaming multicast, flussi multipli, place shifting, controllo remoto, applicazioni multimediali distribuite.

La registrazione gratuita puo’ essere effattuata utilizzando l’apposito modulo online.

Segnalo il sito su questo blog sia perchè sono direttamente coinvolto insieme a Lorenz Klopfenstein e Saverio Delpriori, sia perchè le modalità di gestione di flussi multimediali di cui verrà data dimostrazione sono condizioni abilitanti per lo sviluppo di applicazioni innovative su reti di accesso neutrali.

Il 21 novembre a Lisbona non c’erano solo Barack Obama e gli altri della Nato. C’eravamo anche Lorenz, Saverio ed io a presentare openBOXware all’apertura di ComputationWorld-2010.

openBOXware: a bandwidth-aware open-source platform to bring television channels over IP networks

Oltre alle slides e alle dispense preparate per il crash course vi consiglio il Lisbon Lounge Hostel, il luogo centralissimo e accogliente dove mi piace stare quando sono a Lisbona.

La seconda sessione del 16 giugno di NeutralAccess10, gestita come la precedente da Giovanni Cancellieri (UnivPM e CReSM), ha ospitato 3 contributi dedicati alle applicazioni.

Sebastiano Trigila, vicepresidente di HD Forum Italia, ha parlato della diffusione dei futuri servizi di TV digitale (Interattività, HD, 3D, 4K e 8K) via etere e su rete IP, quantificando i requisiti di banda e fornendo elementi comparativi delle infrastrutture di diffusione. Trigila ha offerto numerosi spunti di riflessione: i costi (CAPEX e OPEX) per un multiplex DVB per 5 canali SD sono paragonabili a quelli di una CDN per decine di milioni di utenti, la prospettiva di flussi con requisiti superiori ai 100Mbps per canale (propri dell’8K) potrebbe rendere necessario ricorrere a trasmissioni su mezzo confinato (fibra) per non saturare i mezzi condivisi (etere), potrebbe essere necessario liberare le frequenze radio per i servizi mobili, lo spettro potrebbe essere neutrale rispetto ai servizi (come avviene in altri paesi) .

Lorenz Klopfenstein, di Neunet e Università degli Studi di Urbino, ha presentato una piattaforma modulare open source per la realizzazione di appliance per la diffusione e la ricezione di flussi multimediali multicast su rete IP. La piattaforma software presentata è l’evoluzione della piattafomra utilizzata per l’esperimento di wireless multicast TV condotto a Urbino lo scorso 5 maggio, ed è in grado: di accrescere le proprie funzionalità grazie a plugin sviluppati da terzi, di interfacciarsi a sorgenti multimediali di qualsiasi natura disponibili in Internet o in locale, di dialogare in modo trasparente con altri apparati disponibili sulla stessa rete con standard UPNP. La piattaforma puo’ funzionare sia da decoder (lato utente) sia da proxy in grado di rilanciare in multicast flussi ricevuti in unicast.

Maria Laura Mantovani, di Consortium GARR e Università di Modena e Reggio Emilia, ha parlato di autenticazione federata per il riuso delle identità digitali, presentandone i principi di funzionamenamento, i vantaggi per utenti e fornitori di servizi, e illustrando le soluzioni tecnologiche esistenti. Particolarmente utile è stato il confronto tra le soluzioni offerte da SAML e OpenID e il riferimento alle federazioni attualmente attive in italia che implementano lo standard SAML: ICAR e IDEM.

E’ nato prima l’uovo o la gallina? Lo sviluppo della società dell’informazione parte dalle infrastrutture o dai servizi? Il tema è stato introdotto da un mio intervento intitolato “Le applicazioni che trasportano le reti”, che aveva lo scopo di stimolare il dibattito portando tre esempi di applicazioni che suggeriscono un uso della rete orientato al servizio piuttosto che all’accesso: skype su telefonino, il kindle di Amazon e la Internet TV multicast.

Il dibattito è stato moderato da Gianluca Mazzini, che ha sollecitato Maggiulli, Trigila, Denni, Di Francesco e me a rispondere a domande del tipo:

• Lo sviluppo della società dell’informazione è trainato dalle infrastrutture o dai servizi?
• Quali sono le killer application delle NGN?
• Quali contenuti e applicazioni potrebbero essere distribuiti su reti aperte senza determinarne il collasso?
• Esistono applicazioni o modelli in grado di aumentare la penetrazione di mercato delle reti?
• Come si passa da digital divide a NGN?
• Chi può/deve fare cosa?
• Chi o cosa frena lo sviluppo?
• Chi deve pagare le NGN?

Ho pubblicato su Youtube i video log di tutti gli esperimenti condotti il 5 maggio a Urbino, presso la sala convegni del Palazzo Ducale, per dimostrare la possibilità di erogare contenuti video ad alta definizione in multicast su reti wireless.

Per ulteriori dettagli tecnici e curiosità resterà attivo l’indirizzo multicast.tv@uniurb.it.

Ecco le copie pdf delle slides proiettate nel corso dell’incontro del 5 maggio a Urbino.

La TV nelle Reti di Nuova Generazione (NGN)
Francesco Matera,
FUB

L’evoluzione della TV ad alta definizione,
Sebastiano Trigila,
FUB e HD Forum Italia

Wireless Multicast TV: esperimento pubblico,
Alessandro Bogliolo,
DMFI – Università di Urbino

L’esperimento condotto con successo presso il Palazzo Ducale di Urbino ha dimostrato la fattibilità della trasmissione multicast di canali televisivi ad alta definizione su reti wireless

– Urbino, 6 maggio 2010 –

E’ stato un vero e proprio esperimento tecnico-scientifico condotto direttamente in pubblico quello a cui hanno potuto assistere le 120 persone che si sono incontrate al Palazzo Ducale di Urbino in occasione di “Wireless Multicast TV”, l’evento organizzato dall’Università di Urbino in collaborazione con Fondazione Ugo Bordoni, HD Forum Italia, Essentia SpA, RAI, Streamit.it e Neunet.

Il principale problema della TV in rete non è tanto legato alla grande quantità di banda necessaria per trasmettere ogni canale, quanto all’esigenza di ritrasmettere i dati ogni volta che un nuovo utente li vuole ricevere. Questo problema e’ tipico della funzionamento “unicast” di Internet, che si contrappone al “broadcast” su cui si basa invece la televisione tradizionale. In una rete unicast, l’occupazione di banda di un canale televisivo viene moltiplicata per il numero di utenti che lo guardano. In un contesto in cui le reti di accesso sono notoriamente sottodimensionate, questo impedisce alla TV via Internet di raggiungere la popolarità della televisione tradizionale.

L’esperimento condotto a Urbino ha dimostrato che il “multicast wireless” può offrire una soluzione a portata di mano per permettere la diffusione efficiente della TV nelle reti già esistenti. Il multicast consente infatti di consegnare a molti utenti un flusso video trasmesso una sola volta, mentre il wireless usa le onde radio che per loro natura si propagano nell’aria raggiungendo molti utenti contemporaneamente. Il problema e’ che gli apparati che compongono Internet e le reti di accesso wireless non offrono un supporto adeguato al multicast, che quindi non viene sfruttato dai network televisivi esistenti.

L’Università di Urbino ha sviluppato un programma (detto TVproxy) in grado di ricevere canali televisivi unicast e ritrasmetterli in multicast, mentre i ricercatori di Essentia hanno sviluppato apparati radio ottimizzati per fornire alte prestazioni in modalità multicast. Le due tecnologie sono state combinate e testate per la prima volta sotto gli occhi del pubblico per dimostrare le potenzialità della “wireless multicast TV”.

Nella sala congressi del Palazzo Ducale sono stati allineati 10 schermi di altrettanti computer, tutti collegati in modalità wireless ad un’antenna installata nel palazzo di fronte e collegata al TVproxy installato presso i locali dell’Ateneo, che a sua volta era collegato ai canali televisivi online resi disponibili da RAI e Streamit.it. Mentre i tecnici coordinati dal Prof. Alessandro Bogliolo usavano i 10 PC per simulare il comportamento di 10 telespettatori online, sul muro veniva proiettato in tempo reale il grafico del traffico complessivo generato. L’esperimento ha mostrato chiaramente che l’occupazione di banda era indipendente dal numero di utenti collegati e dipendeva solo dal numero di canali televisivi trasmessi. Tutti i 10 utenti hanno potuto ricevere senza alcun difetto canali video multicast ad alta definizione, pur mantenendo la possibilità di navigare in Internet in modalità unicast attraverso la stessa connessione.

A permettere di apprezzare il valore dell’esperimento a cui si stava assistendo hanno contribuito tre autorevoli interventi. Il Prof. Flavio Vetrano, Direttore del Dipartimento di Matematica Fisica e Informatica dell’Università di Urbino, ha aperto il convegno ricordando l’impatto che ebbe nel 1991 l’invenzione del Web presso il CERN di Ginevra e sottolineando la suggestione di un esperimento di comunicazione digitale condotto nel palazzo di Federico da Montefeltro, dove ebbe origine la tradizione tecnico-scientifica della città di Urbino. L’Ing. Francesco Matera, responsabile dell’area “Tecnologie per le reti di nuova generazione” della Fondazione Ugo Bordoni, ha parlato delle prospettive di sviluppo delle reti NGN e delle abilitanti tecnologie in fibra ottica per la diffusione di Web TV e di IP TV. L’Ing. Sebastiano Trigila, vicepresidente di HD Forum Italia, ha illustrato l’evoluzione della TV ad alta definizione, spiegando l’imminente disponibilità di standard e nuovi ricevitori “ibridi”, capaci di ricevere contenuti sia dalla rete a banda larga sia dalle reti broadcast e mettendo in luce le esigenze di banda imposte dai formati attuali (HDTV 1080, ossia 2K) e futuri (3D, 4K e 8K).

“Abbiamo deciso di condurre questo esperimento in pubblico – dice il Prof. Alessandro Bogliolo, responsabile dell’esperimento – per stimolare la ricerca e il dibattito sulle reti di accesso e sul complesso rapporto che lega le infrastrutture alle applicazioni. Senza applicazioni non ha senso investire nelle reti, ma senza reti non si possono sviluppare applicazioni innovative di successo. Se nessuno fa la prima mossa rischiamo di restare fermi a domandarci se debba nascere prima l’uovo o la gallina. Aver dimostrato la possibilità di diffondere canali televisivi ad alta definizione in modalità multicast su reti wireless compatibili con le tecnologie esistenti consente alle televisioni in Internet di aumentare la propria diffusione e assumere un ruolo trainante per le reti di nuova generazione.”

La rilevanza che i risultati ottenuti possono avere per la diffusione delle reti wireless e dei servizi multimediali è oggetto di studio nell’ambito del programma ICT4University del Dipartimento per la Digitalizzazione e l’Innovazione della Presidenza del Consiglio dei Ministri, a cui l’Università di Urbino partecipa.

Tutte le fasi dell’esperimento sono state accuratamente documentate. L’università di Urbino renderà disponibile la documentazione e manterrà attivo l’indirizzo multicast.tv@uniurb.it per rispondere a chiunque voglia ricevere maggiori informazioni o condurre ulteriori esperimenti. Tra circa un mese a Urbino si tornerà a parlare di questi temi in occasione della terza edizione del convegno NeutralAccess che si svolgerà nei giorni 11 e 12 giugno.

Informazioni
Prof. Alessandro Bogliolo
multicast.tv@uniurb.it
0722 4475
comunicato

Ho caricato su youtube alcuni brevi filmati girati ieri per documentare le fasi principali dell’allestimento dell’esperimento pubblico condotto oggi al Palazzo Ducale di Urbino.

Approfitto di questo video per ringraziare tutti quelli che ieri hanno lavorato all’allestimento: Andrea S. e Lorenz (DMFI – Università di Urbino) per aver contribuito in ogni fase, Stefano (Essentia) per la parte wireless, Andrea M. e Tommaso (DMFI – Università di Urbino) per il monitoring, Matteo (Corso di Laurea di Informatica Applicata – Urbino) per il tuning, Silvio (SIA – Università di Urbino) per il backhauling, Erika e Sara (DMFI – Università di Urbino) per l’organizzazione, Silvia e Piera per il contributo all’allestimento.