MHP: UNA OPORTUNIDAD PARA LA CONVERGENCIA TV-INTERNET MHP: AN OPORTUNITY FOR THE TV-INTERNET CONVERGENCE

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1 NOTA TÉCNICA MHP: UNA OPORTUNIDAD PARA LA CONVERGENCIA TV-INTERNET Martínez P, Antonio Resumen: La tecnología digital se encuentra en la actualidad lo suficientemente madura como para ampliar la televisión tradicional (limitada a la reproducción de contenido) con capacidades computacionales para ejecutar software multimedia que permita la integración de formatos más ricos. Multimedia Home Platform (MPH) es un estándar del proyecto Digital Video Broadcasting (DVB) que intenta combinar la televisión digital (DTV) con Internet y la World Wide Web (WWW). El resultado convertirá a la red de distribución de televisión en una red de comunicaciones multipropósito interactiva disponible a los consumidores y la industria. Se espera que, cuando esté completamente implantado, MHP trabaje a través de cable, fibra óptica y medios no guiados (incluyendo sistemas satelitales). Los usuarios podrán acceder a información complementaria de los contenidos audiovisuales, observar y, en algunos casos, participar en programas de televisión, comprar en línea, seleccionar propiedades en contenidos configurables (lenguaje, ángulo de cámara o anuncios comerciales particularizados) y hasta navegar en Internet. Este trabajo presenta el resultado de una investigación basada en la indagación exhaustiva, sistemática y rigurosa de diferentes documentos relacionados con el estándar MHP. Palabras clave: Difusión/ DVB/ MHP/ MPEG/ Televisión digital. MHP: AN OPORTUNITY FOR THE TV-INTERNET CONVERGENCE Abstract: Current digital technology is mature enough to widen the traditional television (limited to the reproduction of contents) with computational capacity to run multi-media allowing to incorporate richer formats. Multi-media Home Platform (MPH) is a standard of the Digital Video Broadcasting (DVD) project which intends to combine digital television (DTV) with Internet and the World Wide Web (WWW). The result will convert the television distribution net into an interactive multipurpose communication net available to consumers and the industry. It is expected that once it is fully implemented, MHP will operate through cable, optic fiber and non-guided means (including satellite systems). Users will have access to supplementary information of the audiovisual contents, watch and, in some cases, participate in television programs, shop on line, select properties in configurable contents (language, camera angle and particularized advertisement) and even navigate through the Web. This paper shows the results of a research based on an exhaustive, systematic and rigorous inquiry of various documents related to the MHP standard. Keywords: Diffusion/ Digital Television DVB/ MHP/ MPEG. I. INTRODUCCIÓN A principios de 1996, el programa ISIS de la Comisión Europea dio inicio al proyecto UNITEL (Unified Architecture for the Set- Top Box). El objetivo principal de este proyecto era aumentar la conciencia de los beneficios que traería el desarrollo de una plataforma común para brindar acceso transparente al usuario a la mayor cantidad posible de servicios multimedia. Desde entonces, se han logrado importantes progresos hacia la armonización de lo que hoy en día se conoce como Multimedia Home Platform (MHP). El Ing. Antonio Martínez Picar es Profesor de la cátedra de Ingeniería Eléctrica I en la Escuela de Ingeniería Eléctrica Dpto. de Comunicaciones de la Universidad Central de Venezuela, Ciudad Universitaria, Caracas 1050, Apartado Postal 48069, Caracas 1041-A, teléfono (0212) , correo electrónico 70 Volumen 10, Número 34, junio pp

2 Martínez A., MHP: una oportunidad para la convergencia Tv-Internet El MHP Launching Group nació a partir de la iniciativa UNITEL con la idea de integrar socios externos al proyecto. Representantes clave del High Level Strategy Group tomaron parte de dicho grupo y su colaboración desembocó en la transferencia de estas funciones al proyecto DVB. Seguidamente se crearon dos grupos de trabajo: Un grupo con orientación comercial, DVB-MHP, cuyo objetivo es definir los requerimientos del usuario y del mercado respecto a la difusión mejorada e interactiva (incluyendo el acceso a Internet). Un grupo con orientación técnica, DVB-TAM (Technical Isues Associated with MHP), encargado de elaborar todas las especificaciones del Application Programming Interface (API) de DVB [1]. El sistema DVB define un conjunto de estándares que permiten la interoperabilidad de los sistemas de difusión de video digital basados en el estándar MPEG-2 para varios medios de transmisión incluyendo satélite, cable, propagación terrestre y microondas. Estos estándares también cubren servicios interactivos utilizando diferentes tipos de canal de retorno y prestando funcionalidades tales como el Service Information (SI) entre muchas otras [2]. El estándar DVB es desarrollado y mantenido por la Oficina del Proyecto DVB ubicada en Ginebra, Suiza. DVB es un consorcio de unas 300 organizaciones pertenecientes a los sectores público y privado de la industria de la televisión cuyo objetivo es establecer la estructura para la introducción de los servicios de televisión digital basados en el esquema MPEG-2. Los estándares del DVB son publicados por el European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Multimedia Home Platform (MHP) define una interfaz genérica entre las aplicaciones digitales interactivas y los terminales en los que se ejecutan estas aplicaciones. Esta interfaz desacopla las aplicaciones de distintos proveedores (contemplando desde las especificaciones de hardware hasta los detalles de software) de los desarrollos finales sobre diferentes terminales MHP [3]. Esta plataforma permite a cualquier proveedor de contenido digital crear y transmitir aplicaciones interactivas que operen en todo tipo de terminales: Set-Top Boxes (STBs) de bajo y alto nivel, equipos de televisión digital integrados y PCs multimedia. Teóricamente estas aplicaciones pueden ser transmitidas en cualquier red sin alteración [4]. El MHP se establece sobre estándares de transmisión y servicios interactivos DVB sobre todas las redes de transmisión incluyendo sistemas satelitales, cable, redes terrestres y sistemas de microondas. El presente trabajo ofrece una visión técnica general de la solución MHP. En este sentido, se presenta una visión de la arquitectura propuesta en el estándar y una revisión del mecanismo de transporte. Seguidamente, se caracterizan aplicaciones actuales y futuras, detallando su estructuración. También se realiza un análisis de la compatibilidad de MHP con Internet y, finalmente, se presentan las conclusiones obtenidas como resultado de la investigación. II. DESARROLLO 1. Arquitectura básica MHP 1.1. Contexto En su nivel más simple, MHP está ubicado en el contexto mostrado en la Figura 1. El software MHP tiene acceso a streams (flujo de contenido continuo y unidireccional) de audio/video y datos, pudiendo almacenar cierta cantidad de información. La plataforma puede ser capaz de redirigir streams hacia un sumidero o almacén. La plataforma recibe las entradas por medio de los dispositivos de acceso del usuario y envía las comunicaciones a través de una pantalla (u otros dispositivos tales como altavoces) para entregarlas al espectador. La plataforma también podría tener acceso a comunicaciones con entidades remotas. Figura 1. Contexto MHP En el diagrama de la Figura 2 se muestra un posible conjunto de interfaces externas entre un MHP y el mundo exterior. Figura 2. Interfaces externas entre MHP y el mundo exterior. Los recursos de MHP, accesibles desde una aplicación, pueden estar contenidos en una serie de entidades físicas conectadas al terminal MHP. Se llama entidad a cada una de las piezas independientes de hardware que forman parte de un cúmulo local (múltiple) de elementos que, como un todo, conforman una MHP. Una entidad es, por ejemplo, un STB, un Video Cassette Recorder (VCR) digital o un módulo de acceso condicional. Una entidad contiene una serie de recursos y, a su vez, cada recurso provee cierta cantidad de funciones Modelo de Referencia MHP La especificación MHP provee una arquitectura de alto nivel. El sistema se define en tres capas: Recursos, Software del Sistema y Aplicaciones. El diagrama de la Figura 3 ilustra la arquitectura de software de MHP con sus diferentes capas. La especificación no indica cómo implantar esta arquitectura general. Los detalles de dicho desarrollo se otorgan al fabricante del STB o al proveedor del middleware. 71

3 Volumen 10, Número 34, junio pp Figura 3. Arquitectura de software de MHP. Los recursos MHP típicos incluyen el procesador MPEG, dispositivos de entrada y salida, CPU, memoria y el sistema gráfico. MHP debe ser amigable al usuario. Un conjunto mínimo de periféricos comprende una pantalla, un dispositivo apuntador y, opcionalmente, un teclado y un dispositivo local de almacenaje permanente (que podría ser interno o externo). La conexión de dichos periféricos está concebida sobre la filosofía plug and play. La aplicación y el contenido audiovisual respectivo son multiplexados para formar un único flujo de transporte, el cual es transmitido desde la cabecera. Dicha señal es recibida y decodificada por el STB, mostrando el contenido audiovisual y ejecutando la aplicación correspondiente. Cualquier interacción del usuario con dicha aplicación resultará en el envío de cierta información a través del canal de interactividad hacia un servidor. Dependiendo de la aplicación, esta información puede provocar modificaciones en el contenido actual de la aplicación o puede ser almacenada en una base de datos para ser procesada posteriormente [5] Protocolos de transporte Como ya se mencionó, MHP considera el transporte de datos a través de un stream de difusión y/o un canal de interacción (o de retorno). Normalmente, el stream de difusión entrega la mayor parte del contenido utilizando los Protocolos para el Canal de Difusión (Broadcast Channel Protocols) tal y como se define en los estándares DVB. En la Figura 5 se muestra el conjunto de protocolos definidos por el proyecto DVB para el canal de difusión. La capa de software del sistema incluye el Real Time Operating System (RTOS), la Java Virtual Machine (JVM) y los controladores para la comunicación con los dispositivos de hardware. Las aplicaciones no pueden acceder directamente a los recursos. El software del sistema ofrece una visión abstracta de dichos recursos. Esta capa intermedia aísla la aplicación del hardware, permitiendo así la portabilidad de las aplicaciones. El Manejador de Aplicaciones (también conocido como navegador ) gestiona el ciclo de vida de todas las aplicaciones subordinadas a MHP en función de la señalización insertada en el stream emitido por un proveedor de servicio DVB. La capa API es la interfaz entre el Software del Sistema y las Aplicaciones. Esta capa API habilita la interoperabilidad de las aplicaciones sobre diferentes desarrollos MHP, proveedores de servicios y autores de aplicaciones consecuentes con el estándar DVB-MHP. 2. Mecanismos de transporte 2.1 Cadena de Difusión Interactiva La cadena de difusión completa abarca, además del STB, a todos los equipos de difusión y los servidores de aplicaciones utilizados para soportar las comunicaciones a través del canal de interactividad. En la Figura 4 se ilustra, en términos simples, el conjunto de componentes de la cadena. Figura 5. Conjunto de Protocolos para el Canal de Difusión Ahora bien, existen muchos tipos de redes que cubren las alternativas de difusión especificadas en DVB. Entre ellas se tienen los sistemas satelitales, redes terrenales, sistemas de cable, Satellite Master-Antenna Television (SMATV) y Local Multipoint Distribution System (LMDS). Para el canal de interacción, DVB presenta alternativas sobre redes telefónicas (PSTN), redes digitales de servicios integrados (ISDN) y sistemas de cable, entre otras. En cualquier caso, se utiliza el Protocolo de Internet (IP) para la transmisión sobre este canal. El conjunto de protocolos involucrados en la comunicación para el canal de retorno se muestra en la Figura 6. Figura 4. Diagrama simplificado de la cadena de difusión interactiva Figura 6. Conjunto de Protocolos para el Canal de Interacción 72

4 Martínez A., MHP: una oportunidad para la convergencia Tv-Internet 2.3. Carrusel de objetos A pesar de que MPEG-2 provee un medio para transportar el contenido audiovisual junto con la aplicación, surgirá un problema si el usuario cambia el canal y sintoniza un programa en cualquier instante durante la transmisión del mismo. A menos de que sintonice el programa desde su inicio, la aplicación ya pudo haberse transmitido y el usuario sencillamente pierde la oportunidad de recibirla. Por ello es necesario enviar dicha aplicación continuamente para asegurar que el STB pueda cargarla y ensamblarla en su totalidad en cualquier momento de la transmisión. Esto es exactamente lo que realiza el Carrusel de Objetos : se encarga de enviar la misma aplicación una y otra vez. Cada aplicación, fragmentada en paquetes, es multiplexada continuamente junto con el contenido audiovisual. De esta manera un espectador puede unirse a la transmisión de un programa dado en cualquier instante con la garantía de tener acceso a la aplicación interactiva asociada [5]. Contenido sincronizado para televisión: aplicaciones específicas para aquellos programas de televisión participativos (programas de concursos, entrevistas o eventos deportivos). Establecimiento de conexiones seguras: útiles para el comercio electrónico y el control de acceso al contenido de televisión Modelo de aplicación Los elementos de contenido MHP que se presentan en conjunto al usuario final reciben el nombre de servicio. Un servicio puede contener streams de audio/video, de datos y toda la información de servicio, aplicaciones y señalización de aplicaciones que esté siendo transmitida [6]. Los servicios pueden ser iniciados y detenidos por otros (según los permisos otorgados) permitiendo su concatenación. 3.- Aplicaciones Una aplicación puede ser interpretada como un conjunto de funciones organizadas que solicitan la activación de diferentes recursos de hardware y/o software MHP. La especificación MHP presenta un grupo consistente de características y funciones asociadas a las tres áreas de aplicación (también llamadas perfiles ): Enhanced Broadcasting (Perfil 1): combina los servicios de difusión de audio/video digital con aplicaciones que proveen cierto nivel de interactividad local. No necesita el canal de retorno. Los receptores de Perfil 1 soportan la interacción local del usuario (incluyendo entradas desde un control remoto), elementos gráficos sobre pantalla y la selección de múltiples streams de audio/video. Interactive Broadcasting (Perfil 2): habilita un conjunto de servicios interactivos asociados o independientes del servicio de difusión. Los receptores Perfil 2 necesitan un canal de retorno al proveedor que permite la comunicación con la cabecera. El usuario interactúa a través de un dispositivo apuntador (mouse, o control/teclado remoto). Tales receptores son capaces de proveer comercio electrónico, video en demanda, correo electrónico y comunicación local (estilo chat ). Internet Access (Perfil 3): esta área de aplicación permite al MHP acceder a servicios y contenidos de Internet. También incluye enlaces entre los servicios de Internet y los de difusión. Las aplicaciones de software que corren en MHP pueden ser descargables o residentes. Las primeras se obtienen del proveedor de servicio y pueden iniciarse automáticamente sin la intervención manual (siempre que sean especificadas como de auto-inicio ). Las aplicaciones residentes están almacenadas en la memoria no volátil del receptor DVB y son iniciadas por el usuario. Entre las aplicaciones propuestas para MHP se tienen: Guías Electrónicas de Programación (Electronic Programme Guides, EPG): Interfaz gráfica por medio de la cual el espectador obtiene un resumen de la programación de televisión actual y futura, permitiendo cambiar el canal por selección directa sobre ella. Súper-teletexto: orientado a servicios de información tales como noticias, anuncios comerciales o información financiera. Figura 7. Pantalla de ejemplo mostrando una EPG La especificación sólo exige a aquellos terminales MHP que brindan acceso a Internet que provean una sola aplicación a la vez. También pueden ser limitados a intercambiar entre Internet y las aplicaciones MHP, sin la posibilidad de mostrar ambas en pantalla simultáneamente. Las aplicaciones MHP pueden ser congeladas mientras no se muestren en pantalla. Por otro lado, las aplicaciones de Internet pueden iniciarse a partir de las aplicaciones MHP (por ejemplo, acceder a una página Web para buscar más detalles acerca de un producto mostrado en un programa de televisión). Sin embargo, una vez iniciada, la aplicación de Internet se torna independiente de la programación de televisión DVB-J y DVB-HTML DVB ha elegido la tecnología Java como núcleo de la especificación para el software del MHP por su capacidad para verificar los requisitos comerciales impuestos. Esta plataforma, conocida como DVB-J, contiene una máquina virtual definida en las especificaciones de Java Virtual Machine de Sun Microsystems. Las aplicaciones descargadas al STB son aplicaciones Java, construidas sobre un conjunto de APIs desarrolladas de manera específica para el entorno de televisión interactiva. Vale la pena mencionar que el código Java desarrollado para Internet puede ser fácilmente trasladado a un terminal MHP, lo que constituye una ventaja importante durante el desarrollo de 73

5 Volumen 10, Número 34, junio pp las aplicaciones [7]. Adicionalmente al DVB-J, se dispone de un formato de aplicación opcional conocido como DVB-HTML, el cual viene siendo esencialmente un subconjunto del lenguaje Extensible HyperText Markup Language (XHTML) con algunas extensiones propias para DVB. Este lenguaje está compuesto por una serie de módulos que toman en cuenta las diferencias críticas entre un computador y un equipo de televisión. La idea es proveer un medio para la entrega de súper-teletexto y soportar aspectos relacionados con Internet. DVB-HTML está concebido para proveer más que un navegador pasivo ya que la vinculación de eventos del stream asignados al Digital Storage Media Command & Control (DSM-CC) con eventos del Document Object Model (DOM) ofrece una manera de sincronizar o animar el navegador con eventos en tiempo real. 4.- Compatibilidad con Internet Como MHP está construido sobre los mismos elementos que la WWW, la idea de crear dispositivos MHP con acceso a Internet se torna completamente factible. El perfil Interactive Broadcast soporta el conjunto de protocolos IP, lo que permite al dispositivo proporcionar algunos servicios basados en Internet por medio de la descarga y ejecución de aplicaciones MHP que actúan como clientes de Internet. El perfil Internet Access va un poco más allá, ofreciendo un conjunto de aplicaciones residentes que proveen el acceso a servicios específicos de Internet. El perfil requiere la disponibilidad de un navegador y un cliente de correo electrónico. Opcionalmente puede incluirse un cliente para grupos de discusión Usenet y la capacidad de soportar streaming de Internet con contenido multimedia. Ahora bien, el rápido desarrollo y evolución de Internet contrasta fuertemente con la estabilidad de los cuidadosos formatos de transmisión del mundo de la difusión. Los problemas de interoperabilidad de los servicios de Internet pueden minimizarse gracias al intercambio de datos entre el cliente y el servidor, lo que permite identificar las capacidades y limitaciones del cliente. En un sistema de difusión tradicional no es posible tal intercambio, lo que obliga a los desarrolladores de contenido y fabricantes de plataformas acordar una especificación precisa para los equipos receptores. Para conciliar el mundo de Internet y el de la difusión, DVB ha especificado una interfaz entre ambos dominios [8] Detalles de la interfaz La interfaz especificada en el perfil Internet Access permite a las aplicaciones MHP iniciar clientes de Internet y dirigirlos a contenidos específicos de la WWW. De esta manera, una aplicación MHP puede activar un navegador y dirigirlo a una página Web dada. Igualmente, la interfaz permite a aquellos vínculos existentes en Internet activar servicios DVB y sus aplicaciones MHP correspondientes. A pesar de que DVB no especifica en detalle las características de las aplicaciones cliente para Internet, el perfil Internet Access ofrece métodos que permiten a las aplicaciones MHP descubrir las capacidades de dichos clientes de Internet residentes en la plataforma sobre la que se estén ejecutando. Esta información permite a las aplicaciones MHP tomar las decisiones apropiadas acerca de cuáles servicios deben ser ofrecidos al usuario y a dónde deben ser dirigidas las aplicaciones cliente para Internet. La estructura propuesta para MHP pareciera ser adecuada para la tarea de representar documentos diseñados específicamente para DVB-HTML (probablemente iniciada y controlada por los operadores y/o las aplicaciones MHP), pero la navegación libre en Internet es un tanto diferente ya que los documentos pueden llegar a ser bastante complejos y, a menudo, presentarse de manera inapropiada. Los navegadores para PC acostumbran utilizar mucho código para lidiar con estos problemas, interpretar la intención del autor y disimular cualquier defecto, todo esto con la idea de satisfacer al usuario final. Aplicar este mecanismo de corrección se torna indudablemente difícil en un ambiente con recursos tan escasos como lo es el de la televisión, por lo que existe el riesgo de que los resultados finales no satisfagan a los usuarios. III CONCLUSIONES DVB ha realizado un gran esfuerzo para definir una compleja estructura que integra las tecnologías de acceso a Internet con el entorno de la televisión digital. El resultado, bastante ambicioso, parece ser adecuado para mostrar documentos específicamente diseñados para este medio. Pero la experiencia ha demostrado que los usuarios no desean estar limitados a islas dentro de la WWW (véase la reducida difusión que ha recibido la tecnología Wireless Application Protocol, WAP). Por otro lado, al asumir un acceso más amplio a Internet, surgen dudas acerca del costo de los recursos necesarios para su aplicación. De cualquier manera, a medida que MHP e Internet evolucionan, se incrementa el potencial de ampliar la funcionalidad de la interfaz existente entre ellas. Los equipos terminales tendrán la capacidad de ofrecer los servicios de la televisión digital interactiva y los de Internet. Estos equipos permiten que los difusores provean un alto nivel de integración entre dichos servicios, contribuyendo con la convergencia de ambos mundos y, a la vez, haciéndolos más accesibles y fáciles de utilizar. IV.- REFERENCIAS 1) EVAIN, J.-P., The Multimedia Home Platform an overview. EBU technical review, 1998, 275, pp ) WIPRO TECHNOLOGIES, Multimedia home platform, the need for a standard, Wipro Technologies, Santa Clara, 2001, 11 pp 3) SMITH-CHAIGNEAU, A.,. DVB-MHP a snapshot, Géneve.DVB Project Office, 2001, 12PP 4) OPENTV, Multimedia home platform (DVB-MHP), Mountain View OpenTV Inc 2000, 8pp 5) JONES, J., DVB-MHP/Java data transport mechanisms, En: Noble, J. y Potter, J. (Eds.), Conferences in research and practice in information technology, Vol. 10, Sydney.Australian Computer Society, Inc., 2002, 7pp 6) ETSI, Digital Video Broadcasting (DVB); Multimedia Home Platform (MHP) Specification 1.0.3, TS v 1.3.1, Sophia Antipolis Cedex, 2003, 787pp 7) FROLICH, O., Establishment of MHP application development and play-out seen from a public broadcasters point of view. DR, Copenhague, 2002, 6pp 8) NEWELL, J.C.,. The DVB MHP Internet access profile, Kingswood, BBC R&D White Paper, WHP 018, BBC Research & Development, 2002, 10PP. Agradecimientos El autor desea agradecer a Rosa Elena Romero por sus valiosos consejos en la redacción de este trabajo. Asimismo manifiesta su agradecimiento a la gerencia del Centro de Transmisiones de DIRECTV por permitir la utilización de algunos de sus recursos para la realización de esta investigación. 74

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