Multimediajärjestelmät Johdanto Päätelaitteet Verkkoteknologiat Palvelut Yhteenveto Mediakonvergenssi Tietoliikenne-, tietotekniikka- ja mediateollisuuden yhdentyminen Internetin trendit: + laajakaistaiset yhteydet + langattomat yhteydet + uudet päätelaitteet + multimediapalvelut + sisällön hallinta, muokkaus ja uudelleenkäyttö Petri Vuorimaa 1 Petri Vuorimaa 2 Palvelujen jakelu Päätelaitteet Sisällön luonti ja hallinta Palvelut Portaalit Palvelimet QoS Tietoliikenne Käyttäjä Selain Päätelaite Tulevaisuuden päätelaitteet Laitteisto Ohjelmisto Käyttöliittymät Resurssien hallinta Petri Vuorimaa 3 Petri Vuorimaa 4 Päätelaitteet Toimisto Multimediatietokoneet Useat tietokoneet tukevat multimediaa Tietokoneissa on yleensä väylä Auto Koti Prosessori Muisti Kovalevy CD-ROM Väylä Video Audio Portit USB MIDI Verkko Petri Vuorimaa 5 Petri Vuorimaa 6 1
Sulautetut laitteet Käyttöjärjestelmä Sulautetuissa laitteissa ei yleensä käytetä väylää Set-top-box Viritin ja demodulaattori Salauksen purku Demux Videodekooderi Audiodekooderi Soittimet Ikkunointi Näyttöajurit Sovellus Kodekit Käyttöjärjestelmän ydin Mediaprotokollat IP-protokollat Verkkoajurit Muisti Mikroprosessori Modeemi Näyttö Laitteisto Verkkokortti Petri Vuorimaa 7 Petri Vuorimaa 8 Reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät Pieni koko: ylimääräiset ominaisuudet on karsittu Keskeytysten käsittely: ruuhkautuminen estetty Reaaliaikainen skedulointi: suorituksen ajoitus Tehokas muistinhallinta: jaettu muistialue Nopea viestinvälitys: eri tasojen välinen kommunikointi on optimoitu Resurssien varaus: tehtävää ei oteta suoritettavaksi, jos sitä ei pystytä tekemään Käyttöliittymät Multimediapalveluiden käyttöliittymät poikkeavat nykyisistä käyttöliittymistä Enemmän audio-visuaalista informaatiota Käyttöliittymällä on juoni Uusissa päätelaitteissa ei ole hiirtä Nykyiset ikkunoihin perustavat käyttöliittymät eivät käy Petri Vuorimaa 9 Petri Vuorimaa 10 DigiTV:n ohjelmaopas Petri Vuorimaa 11 2
Verkkoteknologiat Paikallisverkot Langattomat verkot Runkoverkot Jakeluverkot Internet Paikallisverkot Nykyiset paikallisverkot perustuvat lähinnä Ethernet-teknologiaan Nykyään käytössä 10BASE-T tai 100BASE-T Henkilökohtaiset työasemat on liitetty keskittimiin (HUB) ja kytkimiin (Switch) Reititin kytkee paikallisverkon Internettiin Runkoverkossa voidaan käyttää myös Gigabit Ethernettiä Petri Vuorimaa 13 Petri Vuorimaa 14 Langattomat verkot Langattomat paikallisverkot vielä vähäisessä käytössä Langaton Ethernet on suosituin (IEEE 802.11 eli WLAN) Radiotie: + Frequency Hopping Spread Spectrum + Direct Sequence Spread Spectrum + Diffused Infrared Taajuusalue 2.4 GHz ja nopeus 2/11 Mbps Petri Vuorimaa 15 Runkoverkot Internet koostuu reittimillä toisiinsa kytketyistä paikallisverkoista Paikallisverkkojen väliset yhteydet kulkevat julkisessa televerkossa Kiinteiden yhteyksien vuokraaminen on kallista, joten mieluimmin käytetään pakettikytkentäisiä WAN-verkkoja Petri Vuorimaa 16 Digitaaliset televerkot IP + ATM + SDH Julkiset televerkot koostuvat runko- ja jakeluverkoista Molemmat on jo pitkälti digitalisoitu Jakeluverkoissa käytetään Integrated Services Digital Network eli ISDN-tekniikkaa (parikaapeli) Runkoverkkona on Sychronous Digital Hierarchy eli SDH/SONET (optinen kuitu) Kytkiminä voidaan käyttää ATM-kytkimiä SWITCH ROUTER HUB ATM SDH ATM ROUTER HUB SWITCH Petri Vuorimaa 17 Petri Vuorimaa 18 3
Wavelenght Division Multiplexing Optisten kuitujen siirtokapasiteetti voidaan monikertaistaa WDM-tekniikalla Yhden taajuuden sijasta käytetään usempaa taajuutta Tarvitaan useita eri värisiä puolijohdelasereita Samassa kuidussa voi kulkea yhtäaikaa useampia erillisiä SDH-yhteyksiä Jakeluverkot Digitaaliset tilaajalinjat Kaapelitelevisiomodeemit Digitaalinen televisio Multimediakännykkä Petri Vuorimaa 19 Petri Vuorimaa 20 Digitaaliset tilaajalinjat Digitaalisissa tilaajalinjoissa käytetään olemassa olevia parikaapeleita Modeemeissa hyödynnetään tehokasta signaalinkäsittelyä Digitaaliset tilaajalinjat tuovat laajakaistaiset yhteydet koteihin Lähimmästä puhelinkeskuksesta on suora pääsy Internettiin Eri tekniikat IDSL = ISDN ADSL = Assymmetric DSL R-ADSL = Rate Adaptive ADSL HDSL = High Bit-Rate DSL SDSL = Single-Line DSL VDSL = Very High Bit-Rate DSL Petri Vuorimaa 21 Petri Vuorimaa 22 Elisa Communications ADSL Kytkentämaksu 750 / 1250 mk (sis alv 22%) Kuukausimaksu Nopeus Liittymä Pääte Internet Yhteensä 512k/256k 245 mk 50 mk 149 mk 444 mk/kk 1M/384k 345 mk 50 mk 349 mk 744 mk/kk 2M/512k 445 mk 50 mk 499 mk 994 mk/kk Kaapelitelevisio Yhteisantennijärjestelmä = Community Antenna Television (CATV) Suomessa alle 60 % talouksista Kaksisuuntaisten datapalvelujen käyttöä varten tarvitaan kaapelimodeemi Myös kaapelitelevisioverkkoa pitää päivittää Mahdollistaa Internetin käytön, tilausvideot, jne. Petri Vuorimaa 23 Petri Vuorimaa 24 4
Kaapelitelevisiomodeemit Suurin osa modeemeista tukee kaksisuuntaista liikennettä + Eri nopeudet alaspäin ja ylöspäin Osa modeemeista tukee myös puhelinliikennettä Osa modeemeista käyttää puhelinverkkoa paluukanavana + Kaapelitelevisioverkkoa ei tarvitse muuttaa kaksisuuntaiseksi Petri Vuorimaa 25 HTV:n kaapelimodeemi Yksityisasiakkaat: + Liittymismaksu 270 mk + Kuukausimaksu 245 mk/modeemi + Rajoittamaton käyttöoikeus. Yritysasiakkaat: + Liittymismaksu 750 mk + Kuukausimaksu 500 mk/modeemi + Lisätyöasema 100 mk/kk + Rajoittamaton käyttöoikeus. Petri Vuorimaa 26 WAP 3. sukupolven matkapuhelimet ETSI: Universal Monile Telecommunications System (UMTS) ITU: International Mobile Telecommunication 2000 (ITM-2000 / ent. FPLMTS) ARIB: Association of Radio Industry Business Petri Vuorimaa 27 Petri Vuorimaa 28 UMTS Digitaalinen televisio 3. sukupolven palvelut ja järjestelmä operaattoreille ja valmistajille avoin standardi kehityspolku nykyisistä järjestelmistä (GSM, DCS1800 ja DECT) nopeus aina 2 Mbit/s asti rajoitettu käyttö 2002-2003 täydelliset palvelut tarjolla 2005 Digitaaliset lähetykset: enemmän kanavia parempi laatu Set-Top-Box Paluukanava: Interaktiiviset palvelut Internet Erillinen vastaanotin: halpa tietokone multimedia Petri Vuorimaa 29 Petri Vuorimaa 30 5
Tekniikka Lähetystekniikka Lähetysverkko: maanpäällinen kaapeli satelliitti Tietokannat: sisältö palvelut käyttäjät laskutus Siirtoverkko Internet ATM Set-Top-Box Paluukanava analoginen modeemi xdsl kaapelimodeemi Digitaalisessa televisiossa käytetään MPEG-2 koodattua videosignaalia Lähetyksessä käytetään useita eri tekniikoita + modulaatio + virheiden suojaustaso + monikantoaalto + yksi- tai monitaajuusverkko Valinnoista riippuen käytettävissä oleva kapasiteetti on 4.98-31.67 Mbps Petri Vuorimaa 31 Petri Vuorimaa 32 Multimedian siirto Internetissä Internet ei tue jatkuva-aikaisen median siirtoa + pakettien siirto ei ole luotettavaa + kapasiteetti ei riitä multimedian siirtoon + siirtonopeudesta ei ole takeita Reaaliaikaiset siirtoprotokollat pyrkivät luotettavampaan tiedonsiirtoon (esim. RTP) Mediavirtoja voidaan siirtää yhdessä (Multicast) Siirtokapasiteetti voidaan varata varausprotokollilla (esim. RSVP) Petri Vuorimaa 33 Internetin QoS Jatkuva-aikasen median siirto Internetissä edellyttää tukea reitittimiltä Käytössä on kaksi ns. Quality of Service - arkkitehtuuria: Integrated Services ja Differentiated Services Ensimmäisessä jokaiselle mediavirralle varataan tietty kapasiteetti Jälkimmäisessä liikenne jaetaan eri palveluluokkiin Petri Vuorimaa 34 Resource ReserVation Protocol (RSVP) Differentiated Services Resv -viestit Kohde 1 MF classifier Traffic meter Marker Traffic conditioner Lähde Path -viestit Kohde 2 Ingress router Core router Core router Egress router Kohde 3 BA classifier Queuing Petri Vuorimaa 35 Petri Vuorimaa 36 6
Palvelut Sisältö ja Internet Palveluarkkitehtuuri Palvelimet XML Demo Asiakas Multimedian siirto Internetissä Internet Palvelin Tietokanta Multimediadokumentit Media Petri Vuorimaa 37 Sovellus Videoneuvottelu Petri Vuorimaa 38 Realmedia Realmedia-arkkitehtuuri Realmedia on tyypillinen esimerkki asiakas / palvelin -arkkihtehtuurista Järjestelmän avulla voi streamata eri medioita (ääni, video, grafiikka jne.) Järjestelmä koostuu tuotantotyökaluista, palvelimista, välipalvelimista ja asiaskasohjelmista Asiakasohjelman perusversiot ovat ilmaisia, mutta muut maksullisia tuotteita Petri Vuorimaa 39 Petri Vuorimaa 40 XML XML on metakieli, jolla voidaan määrittää erilaisia dokumenttien kuvauksia (esim. HTML) Tyylisivut määritellään XSL määritysten mukaisesti Interaktiivisuuden määrittelyyn käytetään ECMAScritp standardia ja DOM-mallia Ajallinen synkrointi vaatii SMiL:n käyttöä Langattomat palvelut XML on luutavasti WAP:n seuraava vaihe Palvelun sisältö kuvataan XML:llä Ulkoasu määritellään XSL:llä Vuorovaikutteisuus toteutetaan ECMASkriptillä Selaimen tulee hallita myös jatkuva-aikaisten medioiden käyttö ja ohjata verkon QoSominaisuuksia Petri Vuorimaa 41 Petri Vuorimaa 42 7
Elokuvateatteri-demo Yhteenveto Internet ulottuu kaikialle Internet tukee multimediaa Kaikki palvelut toimivat kaikissa päätelaitteissa Palvelut on hajautettu verkkoon Kaikki laitteet keskustelevat keskenään Käyttöliittymä on hajautettu eri päätelaitteille Petri Vuorimaa 43 Petri Vuorimaa 44 8