UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENA FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni LA TV DIGITALE : SVILUPPO DI UN SERVIZIO DI INTERFACCIAMENTO WEBCAM E PRENOTAZIONE DI SOGGIORNO NEL CONTESTO ENOTURISTICO TOSCANO SU PIATTAFORMA DVB-MHP Relatore: Chiar.mo Prof. Giuliano Benelli Correlatore: Ing. Giovanni Luca Daino Tesi di Laurea di Massimo Veglia Anno Accademico 2005-2006 1

Indice Indice Indice delle figure e delle tabelle... 4 Acronimi... 7 Introduzione... 11 Capitolo 1 La TV digitale: innovazioni e opportunità... 13 1.1 Struttura e servizi della TV digitale... 13 1.1.1 Architettura di funzionamento... 14 1.1.2 I servizi offerti... 15 1.2 L interattività... 17 1.2.1 Il Canale di Ritorno... 17 1.2.1.1 SSL : supporto per canale sicuro... 18 1.2.2 Scenari di TV interattiva... 19 1.2.2.1 ivod (interactive Video on Demand)... 22 1.2.3 Il protocollo RTSP (Real-Time Streaming Protocol)... 23 1.2.4 Le Smart Card : inerattività e sicurezza... 25 1.2.4.1 OCF (OpenCard Framework)... 27 1.3 Contesto normativo in Italia... 29 1.3.1 Ruoli e condizioni... 31 1.3.2 Il digitale a due anni dall avvio... 32 1.3.2.1 Il T-Governement a Siena... 34 Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale... 36 2.1 Lo standard DVB (Digital Video Broadcasting)... 36 2.1.1 DVB-C (Cable)... 37 2.1.2 DVB-S2 (Satellite 2nd generation)... 39 2.1.2.1 Architettura del sistema... 42 2.1.2.2 Il DVB-S2 come utilità DTT... 44 2.1.3 DVB-T (Terrestrial)... 45 2.1.3.1 Le specifiche DVB-T: modulazione e codifica di canale... 47 2.1.3.2 CD3-OFDM: una soluzione avanzata su rete isofrequenza... 51 2.2 Tipologia delle applicazioni... 52 2.2.1 Applicazioni DVB-J e DVB-HTML... 52 2.2.2 L arrivo dei browser di navigazione in TV... 55 2.3 Dal DVB-T al DVB-H : la Mobile TV... 57 2.3.1 Definizione del sistema DVB-H... 59 2.3.1.1 Time-Slicing... 61 2.3.1.2 IP Datacast e Flute Protocol... 63 2.3.1.3 MPE-FEC... 64 2

Indice 2.3.1.4 DIB7000-H: il primo chip DVB-H per dispositivi mobili... 66 2.3.2 DVB-H vs T-DMB... 67 2.3.3 L esperienza italiana: sperimentazione di TV mobile a Torino... 69 2.4 Gli ultimi sviluppi : arriva il DVB protetto... 71 2.4.1 CPCM: uno standard per i contenuti protetti... 72 2.5 Lo standard MHP (Multimedia Home Platform)... 74 2.5.1 Architettura base... 75 2.5.1.1 Profili MHP... 77 2.5.2 Protocolli DSM-CC Data Carousel e Object Carousel... 79 2.5.3 Framework di sicurezza... 81 2.5.3.1 HashFiles... 82 2.5.3.2 Firma digitale... 82 2.5.4 Lo standard MHP 1.1.x (Internet Access)... 83 Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP... 86 3.1 La fase di specifica... 86 3.1.1 Cardinal Studio Professional... 87 3.1.2 Cardinal Playout Compact... 89 3.1.3 Il Modulatore DVB... 90 3.2 La fase di sviluppo... 91 3.2.1 Struttura progettuale del servizio... 92 3.2.1.1 Grafica di sfondo... 92 3.2.1.2 Utilità del formato DSML... 95 3.2.1.3 Componenti per l interattività... 97 3.2.2 Struttura della parte interattiva... 98 3.2.2.1 Sviluppo del servizio di collegamento a webcam... 99 3.2.2.2 Sviluppo del servizio di consultazione delle previsioni meteo... 103 3.2.2.3 Sviluppo del servizio di prenotazione di soggiorno... 104 3.2.3 Architettura generale del servizio... 113 3.3 Funzionamento dettagliato del servizio... 114 3.3.1 Presentazione delle scene... 115 3.3.2 Prova del servizio su ricevitore TV... 132 3.4 Evoluzione dei servizi interattivi nel contesto mobile TV... 134 Conclusioni... 135 Bibliografia... 136 3

Indice delle figure e delle tabelle Indice delle figure e delle tabelle Figura 1. Architettura generale della TV interattiva... 15 Figura 2. Scenari di TV interattiva... 21 Figura 3. Struttura di un sistema ivod centralizzato... 22 Figura 4. Interazione server/client per mezzo dei protocolli RTSP e RTP... 24 Figura 5. Architettura della Smart Card... 26 Figura 6. Struttura dell' OCF... 28 Figura 7. Confronto in frequenza tra gli spettri analogico e digitale terrestre... 30 Figura 8. Convivenza degli spettri analogico e digitale terrestre... 30 Figura 9. Interazioni tra i soggetti del sistema DTT... 32 Figura 10. Ricezione del segnale digitale terrestre in Italia... 33 Figura 11. Programmi televisivi e radiofonici con copertura superiore al 50% della popolazione... 34 Figura 12. Penetrazione DVB-C nel mondo (updated Aprile 2006)... 38 Figura 13. Diagramma a blocchi funzionale del sistema DVB-C... 39 Figura 14. Penetrazione DVB-S nel mondo (updated Aprile 2006)... 40 Figura 15. Le quattro possibili costellazioni DVB-S2 prima dello "scrambler" a livello fisico... 42 Figura 16. Struttura del modulatore DVB-S2... 44 Figura 17. Diagramma a blocchi funzionale del sistema DVB-T... 46 Figura 18. Penetrazione DVB-T nel mondo (updated Aprile 2006)... 47 Figura 19. Il segnale OFDM nel dominio del tempo e della frequenza... 48 Figura 20. Rappresentazione nel dominio del tempo e della frequenza di un simbolo C-OFDM... 49 Figura 21. Schema del ricevitore CD3-OFDM... 51 Figura 22. Struttura di una Xlet... 54 Figura 23. Stati di una Xlet... 55 Figura 24. Esempio di browser in TV... 56 Figura 25. Integrazione del sistema Pontegra con il sistema standard... 57 Figura 26. Esempio di Mobile TV... 58 Figura 27. Struttura di un ricevitore DVB-H... 60 Figura 28. Time-Slicing... 62 Figura 29. Effetto del Time-Slicing in termini di risparmio della potenza consumata... 63 Figura 30. Schema dei protocolli utilizzati per il trasporto in DVB-H... 64 Figura 31. Tabella utilizzata per la creazione dell MPE-FEC... 65 Figura 32. Struttura interna del chip DIB7000-H della DiBcom... 67 Figura 33. Canali TV e Radio ricevibili in DVB-H nella sperimentazione di Torino... 70 Figura 34. Entità funzionali del sistema CPCM... 73 Figura 35. Penetrazione MHP nel mondo (updated Aprile 2006)... 74 Figura 36. Architettura base dello standard MHP... 75 Figura 37. Interfacce tra applicazione e sistema MHP... 76 Figura 38. Profili dello standard MHP... 77 4

Indice delle figure e delle tabelle Figura 39. Struttura dell AIT... 78 Figura 40. Processo di firma digitale nello standard MHP... 83 Figura 41. Architettura base dello standard MHP 1.1... 84 Figura 42. Interfaccia del tool Cardinal Studio Professional... 87 Figura 43. Sezione del CS relativa agli eventi e alle azioni... 88 Figura 44. Architettura del sistema Cardinal Playout Compact... 90 Figura 45. Modulatore DVB del Dipartimento di Ingegneria dell Informazione di Siena... 91 Figura 46. Settaggio video del software TMPGEnc... 93 Figura 47. Composizione della scena a partire dal background... 94 Figura 48. Esempio di file DSML... 94 Figura 49. Procedura di ripescaggio dei file DSML per mezzo dei componenti del tool Cardinal Studio... 96 Figura 50. Visualizzazione dei contenuti di un file DSML (focus sulla prima riga)... 97 Figura 51. Visualizzazione dei contenuti di un file DSML (focus sulla terza riga)... 97 Figura 52. Parametri di impostazione del componente HTTPConnection... 98 Figura 53. Procedura di test sul Server FTP eseguita dal software webcam... 100 Figura 54. Riconoscimento del client e allocazione dati su Server HTTP da parte del Server FTP... 101 Figura 55. Architettura per la realizzazione del servizio di collegamento a webcam... 102 Figura 56. Procedura di visualizzazione dell immagine per mezzo di scrolling... 103 Figura 57. Architettura per la realizzazione del servizio di consultazione delle previsioni meteo... 104 Figura 58. Diagramma di procedura della prenotazione... 105 Figura 59. Processo di costruzione dell URL per il passaggio dei dati al Server... 107 Figura 60. Trasferimento dati dal Database al ricevitore televisivo per effetto dello script PHP... 110 Figura 61. Trasferimento dati da ricevitore televisivo a Database per effetto dello script PHP... 112 Figura 62. Architettura per la realizzazione del servizio di prenotazione... 113 Figura 63. Architettura generale per la realizzazione del servizio... 114 Figura 64. Screenshot scena di accesso al servizio... 115 Figura 65. Screenshot scena di benvenuto... 116 Figura 66. Estratto del contenuto DSML relativo alle scene di figura 67 e 68... 117 Figura 67. Screenshot scena di indicazione geografica e scelta del percorso... 118 Figura 68. Screenshot di una delle possibili scene di presentazione del percorso... 119 Figura 69. Contenuto DSML relativo alla scena di figura 79... 120 Figura 70. Screenshot scena di presentazione dettagliata dei vini locali... 121 Figura 71. Screenshot scena di presentazione dei prodotti tipici... 122 Figura 72. Estratto del contenuto DSML relativo alla scena di figura 73... 123 Figura 73. Screenshot scena di presentazione delle aziende agrituristiche e dei servizi... 124 Figura 74. Variazione del contenuto informativo relativo ai servizi in base all agriturismo selezionato... 125 Figura 75. Avviso di accesso ad una sezione interattiva del servizio... 126 5

Indice delle figure e delle tabelle Figura 76. Avviso di inizializzazione del collegamento webcam... 126 Figura 77. Screenshot scena con collegamento webcam instaurato... 127 Figura 78. Screenshot scena di consultazione delle previsioni meteo... 128 Figura 79. Cambiamento dell immagine meteo al variare della voce selezionata... 129 Figura 80. Screenshot scena di prenotazione di soggiorno: scelta del giorno e verifica della disponibilità e dei prezzi... 130 Figura 81. Screenshot scena di prenotazione di soggiorno... 131 Figura 82. Restituzione del messaggio di corretta procedura della prenotazione... 132 Figura 83. Foto del servizio visto in TV... 133 Tabella 1. Classificazione dei servizi secondo la categoria... 19 Tabella 2. Classificazione dei servizi secondo CdR... 20 Tabella 3. Similitudini e differenze tra i protocolli RTSP ed HTTP... 25 Tabella 4. Confronto tra i sistemi DVB-S e DVB-S2... 43 Tabella 5. Parametri del sistema DVB-T con canalizzazione a 8 MHz... 50 Tabella 6. Tipi di contenuto accessibili in DVB-HTML... 53 Tabella 7. Principali differenze di livello fisico tra DVB-H e T-DMB... 68 6

Acronimi Acronimi ACAP ACM ADSL APDU API APSK ASI ATM ATR BCH BIOP BIOS CA CAD CD3 CENELEC CIF COFDM COS CPCM CPU CSS DAB DOM DSM-CC DSML DTT DVB DVB-C Application Configuration Access Protocol Adaptative Coding & Modulation Asymmetric Digital Subscriber Line Application Protocol Data Unit Application Programming Interface Amplitude and Phase Shift Keying Asynchronous Serial Interface Asynchronous Transfer Mode Answer To Reset Bose - Chaudhuri - Hocquenghem Broadcast Inter - ORB Protocol Basic Input - Output System Conditional Access Card Acceptance Device Coded Decision Directed Demodulation Comitè Europèen de Normalization Electrotechnique Common Intermediate Format Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Card Operating System Content Protection & Copy Management Central Processing Unit Cascading Style Sheets Digital Audio Broadcasting Document Object Model Data Storage Management - Command and Control DataSet Markup Language Digital Terrestrial Television Digital Video Broadcasting Digital Video Broadcasting - Cable 7

Acronimi DVB-S2 DVB-SI DVB-T EBU EDGE EEPROM EPG EPT ES ESG ETSI FEC FTP GPRS HDTV HFC HTML HTTP IETF I-FFT IP ISI ISO ITU itv ivod JTC LDPC MDTV MHEG MHP Digital Video Broadcasting - Satellite 2nd generation Digital Video Broadcasting - Service Information Digital Video Broadcasting - Terrestrial European Broadcasting Union Enhanced Data Rates for Global Evolution Electrically Erasable Programmable Read Only Memory Electronic Program Guide Equivalent Protection Target Elementary Stream Electronic Service Guide European Telecommunication Standard Institute Forward Error Correction File Transfer Protocol General Packet Radio System High Definition Television Hybrid Fiber Coaxial HyperText Markup Language HyperText Transfer Protocol Internet Engineering Task Force Inverse Fast Fourier Transform Internet Protocol Inter Symbol Interference International Standards Organization International Telecommunication Union Interactive Television Interactive Video On Demand Joint Technical Committee Low Density Parity Check Metro Digital Television Multimedia and Hypermedia Experts Group Multimedia Home Platform 8

Acronimi MFN MPE MPEG MPU MUX NVOD OBO OC OCAP OCF OFDM PBP PHP PKCS PMC POS PRF PSI QAM QCIF QPSK RAM RISC ROM RS RTSP SDTV SFN SHA SI SISO Multi-Frequency Network Multi-Protocol Encapsulation Moving Pictures Expert Group Micro Processor Unit Multiplexer Near Video On Demand Output Back-Off Object Carousel OpenCable Application Platform OpenCard Framework Orthogonal Frequency Division Multiplexing Personal Basis Profile Hypertext PreProcessor Public-Key Cryptography Standards Playout Management Console Point Of Sale Permission Request File Program Specific Information Quadrature Amplitude Modulation Quarter Common Intermediate Format Quadrature Phase Shift Keying Random Access Memory Reduced Instruction Set Computer Read Only Memory Reed Solomon Real Time Streaming Protocol Standard Definition Television Single Frequency Network Secure Hash Algorithm Service Information Soft Input - Soft Output 9

Acronimi SNG SONET STB TCP T-DMB TPS TS UDP UHF USI VHF VOD XML XHTML Satellite News Gathering Synchronous Optical NETwork Set Top Box Transmission Control Protocol Terrestrial - Digital Multimedia Broadcasting Transactions Per Second Transport Stream User Datagram Protocol Ultra High Frequency Usage State Information Very High Frequency Video On Demand Extendable Markup Language Extendable Hypertext Markup Language 10

Introduzione Introduzione La tecnologia digitale ci circonda da molti anni, basta pensare ai computer, alle fotocamere e molti elettrodomestici. Il mondo televisivo, però, è rimasto per lungo tempo fuori da processi d innovazione tecnologica. La televisione che abbiamo visto tramite la nostra antenna di casa fino a questi mesi di transizione, è una TV il cui segnale trasmesso è analogico. Il sistema analogico prevede un segnale elettronico trasmesso sotto forma di una portante radio, che varia in modo continuo, per la trasmissione di immagini in movimento e suoni. Oggi, il segnale televisivo analogico, sta tramontando definitivamente. Esso viene sostituito da un codice binario che presenta migliori caratteristiche di robustezza rispetto alle interferenze e minor banda occupata nello spettro elettromagnetico. L unica cosa di cui necessitiamo è un Set Top Box, il dispositivo atto a ricevere il segnale digitale: esso si basa su una Java Virtual Machine che integra le funzionalità di controllo dei flussi audio/video necessarie per operare nell ambiente televisivo. Un applicazione, perno fondamentale di questo lavoro di tesi, non è altro che un programma scritto in Java che utilizza le risorse hardware e software presenti nel STB. La Tv Digitale Terrestre è quindi un sistema di trasmissione del segnale audio e video mediante un algoritmo numerico di compressione (MPEG) adottato da uno standard di riferimento (DVB-T), che avviene via etere tra un ripetitore e l altro, fino a giungere alla nostra antenna di casa. Lo spettro di frequenza è utilizzato in maniera efficiente: riusciamo a trasmettere fino a 4 o 5 canali TV occupando la stessa banda di frequenza utilizzata da un singolo canale analogico; ciò si traduce in una moltiplicazione dei canali senza alcun costo aggiuntivo per l utente e con migliori caratteristiche audio e video. Importanti innovazioni tecnologiche, inoltre, sono oggi introdotte nelle case di tutti; tra esse le più significative sono la multimedialità e l interattività. La TV diventa portale di accesso a più servizi, prevede una personalizzazione dei programmi e dei servizi stessi, supporta attività ricreative, giochi, Video on Demand, 11

Introduzione permette di interagire con programmi in tempo reale tramite il telecomando e tanto altro. L interattività richiede che il Set Top Box sia collegato ad un Canale di Ritorno, che permette una interazione a ritroso tra il telespettatore ed una parte server. Un altro importante vantaggio è la riduzione delle emissioni elettromagnetiche, dovuto al fatto che occorre generare minore potenza per trasmettere il segnale digitale. Essendo, infine, il mezzo televisivo molto diffuso, con l introduzione della TV digitale si punta a sollecitare il processo di alfabetizzazione informatica su ampia scala. L obiettivo di questo lavoro di tesi è lo sviluppo di un applicazione per TV Digitale Terrestre, con simulazione di trasmissione in laboratorio e verifica dell effettiva fruibilità su ricevitore televisivo. Il servizio è realizzato in accordo con le specifiche DVB-MHP. Per la piattaforma MHP il riferimento è la specifica 1.0.3 (ETSI TS 101 812). Gli standard sono largamente trattati nei primi due capitoli. Nel terzo capitolo, invece, vengono illustrate le scelte progettuali per quanto concerne la realizzazione dell applicazione, nonché il funzionamento del servizio. 12

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Capitolo 1 LA TV DIGITALE : INNOVAZIONI E OPPORTUNITÀ Un grande passo in avanti nel processo di trasformazione in digitale dei principali flussi informativi è stato fatto con l adozione di un sistema di trasmissione numerico per gestire quello che oggi rimane il più grande mezzo di comunicazione: la televisione. Le prime prove di trasmissioni televisive digitali sono iniziate già negli anni settanta negli Stati Uniti e dal 1998 in Inghilterra. L Italia, come altri paesi europei, ha previsto un passaggio definitivo dalla trasmissione analogica a quella digitale (cosiddetto Switch- Off) entro il 31 dicembre 2008. Questo significa innanzitutto che dovremo essere dotati di un ricevitore per segnali digitali, ovvero un decoder (o Set Top Box). In questo capitolo vengono presentati i fattori sui quali si fonda la TV interattiva, quali i nuovi servizi, le tecnologie di supporto e l evoluzione delle stesse fino alle Smart Cards, che aprono le porte all autenticazione e alla sicurezza. Infine il contesto normativo in Italia, la definizione dei ruoli e lo scenario attuale. 1.1 Struttura e servizi della TV digitale Il passaggio alla TV digitale segna, anzitutto, l arrivo dell interattività. Questa innovazione è presentata nelle sue caratteristiche per mezzo dei seguenti profili: Enhanced TV: è caratterizzata da applicazioni interattive che arricchiscono il programma con contenuti aggiuntivi correlati (testo, immagini fisse, video aggiuntivo) e che permettono forme progressive di interazione del telespettatore (sondaggio, voto, partecipazione a giochi); 13

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Interactive TV: prevede l interazione con i Centri di servizi relativi alle applicazioni attraverso Canale di Ritorno (ad es. per mezzo di modem integrato nel decoder); l utente può usufruire di servizi come pagamenti o prenotazioni; Internet on TV: prevede l accesso ai servizi internet tramite Canale di Ritorno; Personal TV: consente la personalizzazione dal punto di vista della scelta dei programmi e dell ora di inizio; Connected TV: per mezzo del terminale televisivo si gestisce una condivisione di file con altri dispositivi domestici digitali presenti in casa. 1.1.1 Architettura di funzionamento Alla base del funzionamento della TV interattiva vi è, innanzitutto, un flusso di contenuti da trasmettere: esso è composto da: programmi TV, che contengono flussi audio, video e dati supplementari; Informazioni di Servizio (SI); Informazioni per l Accesso Condizionato (CA); flusso relativo alla Guida Elettronica dei Programmi (EPG). Grazie alla tecnica di compressione MPEG-2, l informazione contenuta in questo flusso di dati rimane pressoché inalterata pur riducendo notevolmente il bitrate. Questo porta necessariamente vantaggi in termini di banda e quindi di canali trasmessi pur migliorandone la qualità. Il multiplexer è previsto per combinare i flussi di dati provenienti dall emittente televisiva per mezzo del fornitore di contenuti con quelli provenienti dall authoring che genera le applicazioni MHP, generando in uscita un flusso propriamente detto MPEG-2 Transport Stream (TS). Solo i contenuti personalizzati necessitano di collegamento al Canale di Ritorno per essere prelevati; i contenuti comuni per tutti gli utenti sono trasmessi in broadcast grazie all utilizzo di multiplexer trasmessi in aria nei quali coesistono informazioni multimediali e flussi informativi di diversa natura. 14

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 1. Architettura generale della TV interattiva 1.1.2 I servizi offerti Il processo di creazione di servizi nell ambito della TV digitale è nel pieno dello sviluppo, infatti con il migliorare delle prestazioni del Set Top Box e soprattutto sfruttando migliori tecnologie di realizzazione del canale di ritorno (oggi, nella maggior parte dei casi, realizzato tramite semplice modem telefonico), si prevede un ulteriore incremento di servizi, di possibilità e della relativa qualità; tuttavia già oggi, come sopra accennato, abbiamo una evidente innovazione nei possibili servizi: 15

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Electronic Program Guide (EPG): rappresenta una sorta di guida di orientamento ad alto livello per il telespettatore con funzioni di ricerca dei contenuti per costruzione di liste di programmi preferiti o ricerca della programmazione ad una determinata ora del giorno. In un ampio bouquet offerto dagli operatori di TV, tende ad essere un vero e proprio motore di ricerca; Pay per View: prevede che il set top box venga abilitato a visualizzare un determinato evento TV, altrimenti non disponibile, per mezzo di pagamento. Questo meccanismo viene definito Conditional Access System (CAS); Servizi informativi e sociali: in questa categoria sono inclusi i servizi di T-Commerce che prevedono televendite e acquisti attraverso la TV; servizi di T-Banking tramite portale informativo che prevede la fornitura di servizi come l Home Banking; servizi di T-Government, ossia offerta di servizi di pubblica utilità ; inoltre servizi di meteo, oroscopo, viabilità e servizi in ambito locale (cinema, farmacie, ecc.); Personal Video Recording (PVR): per questo servizio è richiesto un set top box munito di hard-disk da utilizzare come supporto di memoria per la videoregistrazione in digitale di contenuti audiovisivi o per effettuare download di giochi finora disponibili solo su PC e Playstation; Interactive advertising: prevede che l utente, oltre che interagire con le trasmissioni televisive in tempo reale, possa personalizzare il flusso pubblicitario, nonché interagire con esso richiedendo maggiori informazioni o procedendo all acquisto del prodotto, compatibilmente con la programmazione televisiva. 16

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità 1.2 L interattività Il settore dei servizi interattivi su DTT è senza dubbio il campo soggetto al maggiore sviluppo. Ciò è particolarmente importante per paesi come l Italia o la Spagna che, pur essendo piuttosto evoluti sul fronte dell offerta televisiva in termini di densità di reti e capacità di sviluppo di nuovo format, hanno avuto nel corso degli anni una innovazione di prodotto confinata agli aspetti di contenuto televisivo. Oggi, la nascita di attività per lo sviluppo di applicazioni interattive è, finalmente, una realtà. In questi mesi la TV interattiva è sbarcata alle Olimpiadi di Torino 2006 grazie ad un progetto realizzato dalla società Interattiva con la collaborazione della Regione Piemonte, RaiUtile, Rete7 e Toroc. Il progetto ha dato risalto al modello d'accesso multipiattaforma, l'insieme integrato di personal computer e Tv digitale. Le applicazioni interattive e i relativi servizi dedicati ai temi dello sport, delle notizie, degli eventi, del turismo, del traffico, del meteo, dei risultati delle gare e del calendario. 1.2.1 Il Canale di Ritorno E il supporto all interattività e alla multimedialità. Come già accennato, per gestire un applicazione interattiva, il Set Top Box deve essere collegato ad un Canale di Ritorno. Esso è un canale bidirezionale che realizza un interazione tra il telespettatore ed una parte server (Centro Servizi) relativa ad una qualsivoglia applicazione interattiva. Oggi, nella maggior parte dei casi, il CdR è realizzato con il supporto di un semplice modem telefonico interno al decoder, tuttavia tecnologie migliori stanno facendo il loro ingresso nel mercato, è il caso di Ethernet o ADSL, ma anche di interfacce radiomobili per accesso a rete GPRS, con la possibilità di svincolarsi dal cablaggio. Un alto grado di interattività e di personalizzazione è possibile solo con l utilizzo del CdR, soprattutto se la capacità di canale è a larga banda. 17

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità 1.2.1.1 SSL : supporto per canale sicuro Secure Sockets Layer (SSL) è un protocollo progettato dalla Netscape Communications Corporation, autrice del famoso browser Netscape Navigator per realizzare comunicazioni cifrate su Internet. Nasce come base di sviluppo del protocollo TLS (Transport Layer Security) [1]. L' MHP (Multimedia Home Platform), cioè lo standard che definisce l interfaccia tra le applicazioni interattive digitali e il Set Top Box, fornisce il supporto per canale sicuro SSL (esso è indispensabile, ad esempio, in applicazioni T- Commerce o T-Banking). Questo protocollo utilizza la crittografia per fornire sicurezza nelle comunicazioni e consente alle applicazioni client/server di comunicare in modo tale da prevenire il tampering (manomissione) dei dati, la falsificazione e l'intercettazione. Scopo primario di SSL è fornire sistemi di crittografia per comunicazioni affidabili e riservate, ad esempio in applicazioni quali la posta elettronica, e sistemi di autenticazione [2] [3]. Il protocollo SSL provvede alla sicurezza del collegamento garantendo: Privatezza del collegamento: la crittografia è usata dopo un handshake iniziale per definire una chiave segreta. Per crittografare i dati è usata la crittografia simmetrica (DES, RC4, ecc.); Autenticazione: l'identità nelle connessioni può essere autenticata usando la crittografia asimmetrica, ovvero a chiave pubblica (RSA, DSS, ecc). Così ogni client comunica in sicurezza con il corretto server, prevenendo ogni interposizione. È prevista la certificazione del server e, opzionalmente, quella del client; Affidabilità: il livello di trasporto include un controllo dell integrità del messaggio basato su un apposito MAC (Message Authentication Code) che utilizza funzioni hash sicure (SHA, MD5, ecc). In tal modo si verifica che i dati spediti tra client e server non siano stati alterati durante la trasmissione. 18

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità I protocolli di sicurezza si collocano sotto protocolli applicativi quali HTTP, SMTP e NNTP e sopra il protocollo di trasporto TCP. SSL può essere utilizzato per aggiungere sicurezza a qualsiasi protocollo che utilizza TCP, ma il loro utilizzo più comune avviene nel protocollo HTTPS che oggi rende possibile applicazioni quali il commercio elettronico. SSL utilizza metodi di cifratura a chiave pubblica e certificati a chiave pubblica per verificare l'identità delle parti coinvolte. Le fasi basilari richieste sono: Negoziazione tra le parti dell algoritmo da utilizzare; Scambio di chiavi segrete tramite cifratura a chiave pubblica e identificazione tramite l utilizzo di certificati; Cifratura del traffico tra le parti a chiave (segreta) simmetrica; Le implementazioni moderne utilizzano chiavi per la cifratura simmetrica a 128 bit o più. 1.2.2 Scenari di TV interattiva Ad oggi gli scenari di TV interattiva sono molteplici. Nelle tabelle che seguono è presentata una possibile classificazione di alcuni servizi interattivi secondo la categoria e secondo il tipo di CdR. Servizi Informativi Servizi Interattivi Servizi Transazionali EPG evoluta Pubblicità on-demand, EPG profilata T-commerce di beni fisici Browsing dati ipertestuali in locale Comunicazione testuale, communities T-commerce di media (es: musica, film) Sportelli informativi Teleprenotazioni, richiesta informazioni, T-banking sportelli operativi Pubblicità interattiva Tele-educational, T-games Scommesse, Casinò Tabella 1. Classificazione dei servizi secondo la categoria 19

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Nessun CdR CdR minimale CdR broadband Home Shopping con smart-card prepagata Games e quiz in locale Database locali (es: enhanced teletext, supertelevideo ) Software download Televoto, quiz con partecipazione in diretta Instant messaging, chat, e-mail T-government, T-banking, T-commerce (con credit card) Concorsi, pronostici e scommesse Browsing archivi A/V, VoD, news on demand Games multiplayer, videocommunities T-learning Consumo TV personalizzato, PVR in rete Tabella 2. Classificazione dei servizi secondo CdR L insieme dei servizi che permettono l interazione con fornitori terzi è estremamente vasto e può andare dalla fornitura di certificati anagrafici, ai servizi di Home Banking, alla vendita di beni fisici, alla raccolta di scommesse e/o di concorsi pronostici. Sono tutti servizi accomunati dalla necessità di utilizzare delle funzioni in grado di appurare l identità della persona che richiede il servizio, o quanto meno avere la garanzia della sua solvibilità economica. Queste funzioni si mappano in modo naturale sull utilizzo appropriato di una Smart Card (paragrafo 1.2.4). I portali informativi progettati in modo specifico per la navigazione televisiva, sono detti Walled Garden [4]. Essi possono essere visti come il punto di accesso unico a tutte le applicazioni di TV interattiva che un certo operatore offre ai propri clienti. Essendo il Walled Garden stesso una applicazione di TV interattiva, questo concetto può essere utilizzato in modo ricorsivo, costruendo strutture di navigazione che servono per rendere disponibile l accesso a molti walled garden. A queste strutture si da il nome di TV portal. 20

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 2. Scenari di TV interattiva 21

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità 1.2.2.1 ivod (interactive Video on Demand) Il servizio di Video on Demand (su richiesta) [5] permette la visione, in qualsiasi momento, di programmi televisivi disponibili in un archivio server. Questo tipo di servizio sta riscuotendo un discreto successo e oggi, alcuni providers televisivi americani, forniscono servizi di ivod (interactive VoD). L interactive VoD aggiunge le classiche funzionalità Fast Forward e Fast Rewind di riproduzione veloce nei due sensi, salto in avanti e indietro e la modalità di pausa utilizzabili durante la visione dei programmi. Le componenti fondamentali di un sistema ivod sono tre: il STB dell utente (lato client), la rete di telecomunicazione e i server con gli archivi. Il STB deve contenere, oltre all interfaccia di rete, un buffer di memoria e l hardware necessario alla sincronizzazione del flusso. Figura 3. Struttura di un sistema ivod centralizzato 22

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Lo streaming del movie richiesto dall utente può essere controllato grazie all utilizzo di un particolare protocollo chiamato Real-Time Streaming Protocol (paragrafo 1.2.3). Tuttavia il requisito più importante resta la disponibilità di banda. Attualmente, tecnologie disponibili appropriate per il trasferimento di dati ivod sono SONET, ATM, ADSL e HFC. Per questo motivo attualmente si tende ancora a servizi NVoD (Near VoD) dove una stessa programmazione è trasmessa con uno shift temporale su più canali digitali. Un altro aspetto da tener presente è che i sistemi con archivi prevedono un discreto grado di sicurezza, quindi controlli sui comandi utenti per la gestione del copyright, ciò si traduce in costi per l utente. Dal punto di vista delle case cinematografiche, questa rappresenta un apertura ad una nuova utenza. 1.2.3 Il protocollo RTSP (Real-Time Streaming Protocol) Il Real-Time Streaming Protocol è un protocollo di controllo di flussi mediamente continui di dati come video o audio, cioè agisce da network remote control per servizi multimediali [6][7]. Il livello di lavoro di questo protocollo è il livello di applicazione, per cui non è identificabile come un protocollo di trasporto. Come è noto lo streaming è il metodo di trasferimento dei file che permette di riprodurre il file durante il download: questo significa anzitutto risparmio di memoria su disco e fruizione istantanea dei contenuti. Il set di flussi da controllare viene definito per mezzo di una sessione di descrizione: infatti la prima fase del collegamento è rappresentata dalla descrizione della sessione multimediale prevalentemente a scopo di annuncio o invito. Questa descrizione consiste di linee di testo <tipo> = valore e si compone di tre parti: Descrizione della sessione (una e una sola): versione del protocollo, creatore del file, identificatore di sessione e nome della sessione; Informazioni temporali (una o più): tempo in cui la sessione è attiva; Descrizione del media file (una o più): formato multimediale e indirizzo di trasporto; 23

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Il Real-Time Protocol (RTP) è invece il protocollo di streaming collocato a livello di trasporto [8]. Questo protocollo permette la distribuzione di servizi che necessitano di trasferimento in tempo reale per mezzo di una trasmissione dati aventi riferimenti temporali, rendendo così possibile controlli sullo streaming. Questi servizi sono: l'identificazione del payload type; il sequence numbering; il timestamping; il monitoring. Il RTP è stato sviluppato da un gruppo di ricerca noto come Audio-Video Transport Working Group, facente capo alla IETF (Internet Engineering Task Force). I numeri di sequenza (sequence numbers) che troviamo nel protocollo RTP permettono all utente che riceve i dati di ricostruire la sequenza dei pacchetti del mittente. Figura 4. Interazione server/client per mezzo dei protocolli RTSP e RTP 24

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Un ultima cosiderazione può essere fatta valutando le similitudini e le differenze tra il RTSP e il più famoso HTTP (tabella 3): similitudini con HTTP protocollo testuale differenze da HTTP contiene informazioni di testo (Cseq) bidirezionalità nella richiesta messaggi con struttura predeterminata diverso identificatore di protocollo necessità di mantenimento dello stato di default lato server Tabella 3. Similitudini e differenze tra i protocolli RTSP ed HTTP 1.2.4 Le Smart Card : inerattività e sicurezza La Smart Card sono necessarie per tutte quelle applicazioni in cui occorre identificare e gestire un utente in massima sicurezza [9]. Un esempio potrebbe essere quello di estrarre un codice univoco dal file system della carta per avviare una procedura di identificazione di un utente al fine di abilitare l utente stesso a specifici servizi. Ciò avviene per mezzo di operazioni di confronto con altri codici residenti su database di un qualche server raggiungibile tramite Canale di Ritorno. Oggi anche l uso della biometria per l accesso alle Smart Card costituisce un importante elemento di sicurezza per l utilizzo, dove per biometria si intende l autorizzazione ad avere l accesso ai dati mediante riconoscimento di segnali identificativi di tipo biologico come lo scanner di impronte digitali. Un altra importante operazione che fa la SC è quella di conservare il profilo utente per la connessione sul canale di ritorno insieme ad eventuali parametri di configurazione, cioè incorporano un processore programmabile. Le Card hanno dimensioni piccolissime e sono costituite, oltre che da una CPU, da una memoria fissa ROM, da una RAM ed altri accessori. 25

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Nel dettaglio: Micro Processor Unit (MPU) Capacità: da 8 a 32 bit RISC Velocità di clock anche fino a 32 Mhz I/O controller Gestisce la comunicazione col Card Acceptance Device (CAD) Program Memory (ROM) Contiene codice inserito dal costruttore (BIOS) Working Memory (RAM) Dati prodotti dall elaborazione Application Memory (EEPROM) Contiene dati permanenti Non volatile Card Operating System (COS) Istruzioni memorizzate nella ROM ad uso delle applicazioni Può essere general purpose o dedicated Figura 5. Architettura della Smart Card Una Smart Card comunica con l esterno attraverso dati incapsulati nelle APDU (Application Protocol Data Unit), che rappresenta il blocco minimo di Byte scambiati tra carta e dispositivo lettore. Il processore della carta assume un ruolo passivo 26

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità (inizialmente) in cui aspetta un messaggio di Reset da parte del terminale cui è collegato (attraverso il lettore). Dopo tale segnale la carta risponde inviando un messaggio particolare, definito come ATR (Answer To Reset), quindi aspetta ulteriori comandi. I comandi che una carta può ricevere vengono incapsulati all interno di alcune APDU (chiamate in questo caso command APDU ). Un applicazione MHP, per avere accesso alla Smart Card deve implementare delle API che svolgano funzioni intermediarie tra il STB e la carta. Ad oggi lo standard MHP incluso nella maggior parte dei ricevitori non richiede la presenza di queste API e quindi non permette l utilizzo di Smart Card. Tuttavia i prossimi STB saranno conformi allo standard MHP 1.1 (la cui trattazione è rimandata al capitolo successivo) che prevede l inclusione dell OpenCard Framework (OCF), uno standard mirato allo sviluppo di applicazioni basate su Smart Card, quali l uso come Carta di Credito o Carta d Identità Elettronica. 1.2.4.1 OCF (OpenCard Framework) Questo standard è fornito da un consorzio composto da alcune industrie leader operanti nel settore tra cui: Bull, Gemplus, IBM, Netscape, Sun e Visa. Propone una standardizzazione mirata a facilitare lo sviluppo del software per applicazioni basate su Smart Card. Il sistema preso in considerazione risulta complesso, poiché non coinvolge solo la singola Smart Card, ma anche PC, reti di elaboratori, ATM (Automatic Teller Machine), terminali per POS (Point Of Sale), dispositivi d emergenza e in particolare i ricevitori digitali. L OCF definisce un interfaccia comune per il lettore e le applicazioni all interno della carta basandosi su tecnologia Java, che migliora la portabilità e l interoperabilità tra diverse soluzioni [9]. Il framework è diviso in due componenti principali (CardTerminal e CardService) che consentono un astrazione dai dettagli implementativi di basso livello e facilitano lo sviluppo di soluzioni indipendenti dal fornitore del dispositivo (lettore, carta, STB, ecc.). 27

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 6. Struttura dell' OCF Card Terminal contiene le specifiche relative a classi ed interfacce che permettono l accesso al dispositivo terminale (lettore). Ogni lettore deve essere associato ad un Card Terminal che ne descrive le specifiche astraendosi da dettagli implementativi. I Card Terminal hanno uno o più oggetti di tipo Slot, a seconda del dispositivo lettore (ingresso singolo o multiplo). Il Card Terminal viene creato partendo da un Card Terminal Factory e successivamente registrato dal Card Terminal Registry. Card Service definisce le classi che implementano i servizi offerti dalla carta. Le funzioni che la carta mette a disposizione sono viste come classi e contengono metodi che ne consentono la gestione. Ogni Card Service definisce una particolare API (Application Protocol Interface) con cui si possono richiamare le specifiche funzioni sulla carta. Un Card Service ha tutte le informazioni sul Sistema Operativo presente sulla carta e può utilizzarne le funzioni. Quando al Framework è richiesta una particolare interfaccia per un Card Service, il Card Service Registry chiama tutti i Card Service Factory registrati per quel tipo di carta e controlla se il servizio adatto è presente. Una volta trovato, viene creato un nuovo 28

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Card Service collegato ad uno specifico oggetto Smart Card (identificato unicamente da un CardID). 1.3 Contesto normativo in Italia In Italia, a partire dalla fine degli anni novanta, molti studi si sono susseguiti allo scopo di individuare le migliori soluzioni legislative, tecniche e commerciali per il successo del digitale. Un importante riferimento è il Libro Bianco sulla Televisione Digitale Terrestre, resoconto degli studi tenuti dal Comitato per lo sviluppo dei sistemi digitali, da cui emerge che vi è un orientamento all uso di multiplex in un numero compreso tra 3 e 6 implementando una prima modalità di diffusione di tipo MFN (Multi-Frequency Network) che meglio favorisce l introduzione del digitale terrestre senza penalizzare i servizi analogici esistenti. Una fase di sperimentazione è stata possibile, da parte delle emittenti, attraverso richiesta di abilitazione al ministero e previo regolamento Legge 66/2001. Suddetta legge fissa un ulteriore fondamentale criterio di trasmissione, cioè che ogni mux debba contenere, oltre ai servizi multimediali veicolati, almeno cinque programmi radiofonici DAB (codificati MUSICAM) o almeno tre programmi televisivi DVB (codificati MPEG-2). Il regolamento che governa il passaggio del sistema televisivo dall analogico al digitale e la temporanea coesistenza (fig.8) risiede nella delibera AGCOM 435/01/CONS del 6 Dicembre 2001. Qui sono definite le condizioni relative al rilascio delle licenza per la diffusione di trasmissioni radiotelevisive su frequenze terrestri in tecnica digitale e sono definiti i ruoli di tre figure fondamentali: Operatore di Rete broadcast, Fornitore di contenuti e Fornitore di servizi. Successivamente, al fine di incentivare lo sviluppo della radiodiffusione televisiva digitale, il Ministero delle comunicazioni promuove, per mezzo della legge del 16 Gennaio 2003, attività di sperimentazione di trasmissioni televisive digitali terrestri e di servizi interattivi, con particolare riguardo alle applicazioni di carattere innovativo nell area dei servizi pubblici e dell interazione tra i cittadini e le amministrazioni dello Stato, avvalendosi della riserva di frequenze disponibili. 29

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 7. Confronto in frequenza tra gli spettri analogico e digitale terrestre Figura 8. Convivenza degli spettri analogico e digitale terrestre 30

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Tali attività sono realizzate, sotto la vigilanza del Ministero delle comunicazioni e dell Autorità per le garanzie nelle comunicazioni, con la supervisione tecnica della Fondazione Ugo Bordoni. 1.3.1 Ruoli e condizioni Come accennato sopra, nel sistema televisivo digitale coesistono tre figure fondamentali la cui definizione regolamentare è la seguente: Operatore di Rete broadcast: è il soggetto titolare del diritto di installazione, esercizio e fornitura di una rete di comunicazioni elettroniche, degli impianti di messa in onda, multiplazione, distribuzione, diffusione e delle risorse frequenziali; deve quindi progettare, installare ed esercire la rete per la diffusione del segnale DTT su un territorio di competenza; Fornitore di contenuti: è il soggetto che ha la responsabilità editoriale nella predisposizione dei programmi destinati alla radiodiffusione digitale televisiva e sonora, quindi predispone e gestisce il palinsesto, cioè i programmi che vengono mandati in onda sotto un unico marchio; Fornitore di servizi: è colui che, attraverso l infrastruttura dell Operatore di Rete, fornisce servizi di accesso condizionato mediante distribuzioni di chiavi numeriche (atte ad abilitare la visione dei programmi e la fatturazione dei servizi) e l offerta di servizi di guida elettronica dei programmi (EPG). 31

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 9. Interazioni tra i soggetti del sistema DTT 1.3.2 Il digitale a due anni dall avvio Oggi, in Italia, la Televisione Digitale Terrestre DTT (Digital Terrestrial Television) affianca il servizio analogico, che continua ad essere erogato perché utilizza canali differenti, e consente di fruire di insiemi di programmi (multiplex o bouquet). Un multiplex, oltre ai programmi presenti sulle reti analogiche televisive, radiofoniche e della filodiffusione, offre una programmazione aggiuntiva (ad esempio, RaiUtile, Rai Doc-Futura, RaiNews24, RaiEdu1, ecc., nel caso dell azienda RAI). 32

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 10. Ricezione del segnale digitale terrestre in Italia Nel secondo anno dall avvio sono presenti sull intero territorio nazionale 7 multiplex. Vi sono inoltre numerosi multiplex locali che trasmettono solo in alcune ore. In buona parte del territorio nazionale è ricevibile almeno un multiplex, assicurando a più del 70% della popolazione l accesso al servizio (fig.10). La Sardegna e la Valle d Aosta sono regioni da primato: saranno infatti tra le prime d Europa a passare interamente al digitale terrestre, ovvero non sarà più possibile vedere canali analogici e la popolazione dovrà munirsi di STB per ricevere il segnale. La data di Switch-Off per queste due regioni è, rispettivamente, 1 Marzo 2008 e 1 Ottobre 2008. 33

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità Figura 11. Programmi televisivi e radiofonici con copertura superiore al 50% della popolazione (updated Aprile 2006) 1.3.2.1 Il T-Governement a Siena Ad oggi, Siena, è una tra le prime realtà a livello nazionale nei servizi di T-Gov. Grazie al Digitale Terrestre è possibile ricevere notizie e servizi interattivi direttamente presso il proprio domicilio quali le ultime notizie sulla città o la verifica della situazione dei pagamenti delle tasse scolastiche. Al momento questo progetto è in fase sperimentale su circa mille famiglie, ma a breve è prevista l estensione a tutti i cittadini residenti in località non coperte dal cablaggio in rete HFC. Il progetto pilota comprende lo sviluppo di servizi di T-Gov su piattaforma digitale terrestre per proporre un modo di 34

Capitolo 1 La TV Digitale: innovazioni e opportunità consultazione più semplice rispetto al sito internet comunale e fruibile anche da cittadini che non hanno familiarità con il pc. Il progetto vede la collaborazione di importanti partner del settore quali IBM Italia e Telecom Italia; la piattaforma tecnologica DTT, su cui sono stati creati i servizi, è stata realizzata dalla società NetStre@m mentre Televideo Siena ha fornito il canale digitale per il broadcasting. 35

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Capitolo 2 2 STANDARD DI RIFERIMENTO E TECNOLOGIE PER LA TV DIGITALE Nel corso del primo capitolo si è fatto breve cenno agli standard che regolano il sistema televisivo digitale: questi sono visti più in dettaglio in questo capitolo. La componente interattiva della TV digitale è stata standardizzata a livello europeo attraverso la specifica DVB-MHP (Digital Video Broadcasting Multimedia Home Platform) che definisce la piattaforma standard per la distribuzione ed esecuzione di applicazioni televisive su STB, nonché le specifiche per il loro sviluppo. La combinazione di STB, piattaforma MHP e canale di ritorno è il fattore abilitante lo sviluppo dei servizi. 2.1 Lo standard DVB (Digital Video Broadcasting) Lo standard di riferimento per quanto riguarda la tecnica di compressione del segnale TV digitale, come già accennato, è lo standard MPEG-2; per quanto concerne, invece, la trasmissione televisiva digitale, essa è regolata dallo standard DVB (Digital Video 36

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Broadcasting). DVB è un consorzio europeo di industrie, 260 broadcaster e 35 paesi diversi che si occupa di gestire, quindi, aspetti di livello fisico e specifiche di sistema, oltre che varie funzioni di coordinamento tra broadcaster e produttori di apparati. Il progetto DVB nasce nel settembre del 1993 con il fine di realizzare un forum che riunisse in un unico gruppo di interesse le realtà europee operanti nei vari comparti della diffusione televisiva e multimediale, dando vita ad un sistema completo di TV digitale [11]. Sul finire del 1997 gli standard del consorzio DVB vengono adottati su scala mondiale rendendo la TV digitale una realtà. DVB standard è avallato da enti di certificazione quali ETSI - CENELEC - JTC - EBU. In base al canale trasmissivo, al tipo di modulazione e al tipo di applicazione digitale, lo standard DVB si divide in alcuni sotto standard: DVB-S2 (Satellite 2nd generation), DVB-T (Terrestrial), DVB-C (Cable) e DVB-H (Mobile). Quest ultimo si propone di rendere mobile la distribuzione dell informazione broadcast per permettere ai palmari e agli smartphone di ultima generazione di attivare una ricezione televisiva, eventualmente sfruttando i network digitali terrestri. 2.1.1 DVB-C (Cable) DVB-C è lo standard per trasmissioni digitali su cavo, in genere coassiale o su larga banda con fibra ottica. Il tipo di modulazione è 64-QAM o superiore con bassissimo tasso di errore su cablaggi in fibra e conseguentemente alti bit rate. In ricezione è necessario un cable modem. 37

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 12. Penetrazione DVB-C nel mondo ( www.dvb.org - updated Aprile 2006) La trasmissione del segnale digitale avviene su canali di banda di 8 MHz [12]. Essa è caratterizzata da una tripla codifica di correzione degli errori: Codifica interna (tipo Reed Solomon) che utilizza 16 bits di ridondanza su ogni pacchetto di 188 bytes trasmesso; Codifica esterna (puncturing) dove la percentuale di bits di ridondanza varia rispetto ai bits utili; Interallacciamento convoluzionale che permette una separazione degli errori e successivamente l introduzione di bits di correzione tramite Codice di Viterbi. Una volta terminata la fase di correzione degli errori, prima di passare alla modulazione, i simboli vengono preparati per essere mappati (QAM) per mezzo di una codifica differenziale e successivamente filtrati (fig.13). 38

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 13. Diagramma a blocchi funzionale del sistema DVB-C. 2.1.2 DVB-S2 (Satellite 2nd generation) DVB-S2 è il sistema di seconda generazione per trasmissione satellitare. Tale sistema beneficia dei più recenti sviluppi nella codifica di canale: utilizza i codici a controllo di parità LDPC (Low Density Parity Check) combinati con vari formati di modulazione (QPSK, 16APSK e 32APSK). Oltre che per i servizi diffusivi, il sistema può essere impiegato per applicazioni interattive punto-punto, come l accesso a Internet, e implementare l ACM (Adaptative Coding & Modulation), che consente di ottimizzare lo schema di modulazione e codifica a seconda delle condizioni di canale [13]. Il DVB-S2 è evidentemente l evoluzione del più famoso DVB-S, il sistema di diffusione televisiva via satellite che nasce nella prima metà degli anni novanta e oggi operativo in tutto il mondo (fig.14). Il DVB-S ha un sistema di trasmissione del tutto simile a quello del DVB-C per quanto riguarda la codifica di correzione degli errori; tuttavia esso differisce per il tipo di modulazione: QPSK anzicchè QAM (la portante è trasmessa con ampiezza costante e i due livelli logici 0 e 1 sono caratterizzati da differenza di fase). Rispetto ad una modulazione in frequenza abbiamo un miglior rapporto segnale/rumore (S/N). La trasmissione è basata su un sistema di satelliti geostazionari 39

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale che ricevono l informazione audiovisiva da una emittente e la diffondono in broadcast sulla terra entro un diametro grande quanto il corrispondente cono d ombra proiettato. La ricezione del segnale a terra avviene per mezzo di antenna parabolica e, ovviamente, decoder di ricezione del segnale digitale. Figura 14. Penetrazione DVB-S nel mondo ( www.dvb.org - updated Aprile 2006) Per consentire al DVB-S di continuare ad operare durante il periodo di transizione, lo standard DVB-S2 prevede modi di trasmissione compatibili con i decoder satellitari di prima generazione. Il sistema DVB-S2 è stato progettato per varie applicazioni satellitari a larga banda: servizi diffusivi di TV a definizione standard (SDTV, Standard Definiton TeleVision) e ad alta definizione (HDTV, High Definition TeleVision), applicazioni interattive per l utenza domestica e professionale, compreso l accesso ad Internet, servizi professionali di contribuzione TV ed SNG (Satellite News Gathering), distribuzione di segnali TV a trasmettitori digitali terrestri VHF/UHF, distribuzione dati e di siti Internet (Internet trunking). 40

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale I concetti chiave sono tre: maggiore capacità trasmissiva rispetto ai sistemi di prima generazione ed in particolare al DVB-S (dell ordine del 30%); totale flessibilità; ragionevole complessità del ricevitore; Le caratteristiche [14], che permettono prestazioni a soli 0,6 1,2 db dal limite di Shannon, sono: grande lunghezza del blocco di codifica LDPC (64800 bit per blocchi cosiddetti normali e 16200 bit per blocchi corti); elevato numero di iterazioni in decodifica (circa 50 iterazioni SISO); deve essere sottolineato che la struttura di codifica mostra periodicità utilizzabili per realizzare decodificatori con alto parallelismo; concatenazione con un codice esterno BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) (senza nessun interlacciamento), definito dai progettisti come un margine di sicurezza a basso costo contro eventuali errori residui non prevedibili ad elevati rapporti Segnale/Rumore. La funzionalità ACM (letteralmente: Modulazione e Codifica Adattative) permette infatti di variare lo schema di modulazione ed i livelli di protezione dagli errori ad ogni nuovo blocco elementare di codifica, ottimizzando il sistema di trasmissione alle condizioni di ricezione d utente. Per informare il trasmettitore delle condizioni di ricezione del singolo utente, il sistema deve operare ad anello chiuso, utilizzando un Canale di Ritorno via telefono o satellite. In fig.15 sono mostrate le costellazioni relative alla modulazione nel sistema DVB-S2. Questo sistema è progettato per trattare una grande varietà di formati audio-video e di dati, dall MPEG-2 attualmente utilizzato negli standard DVB, a quelli che il progetto DVB sta attualmente definendo per le applicazioni future (H264 e VC9). Il sistema si adatta a qualunque formato di flusso di dati in ingresso, compresi flussi digitali MPEG Transport Stream (TS), singoli o multipli, IP e ATM. Questo fa sì che anche se in futuro verranno definiti altri formati, essi potranno essere impiegati senza bisogno di modificare il sistema. 41

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 15. Le quattro possibili costellazioni DVB-S2 prima dello "scrambler" a livello fisico 2.1.2.1 Architettura del sistema Il sistema DVB-S2 è stato progettato in base a due livelli di trama del segnale: il primo, a livello fisico, che trasporta pochi bit di segnalazione molto protetti; il secondo, a livello di banda base (BaseBand), che trasporta molti bit di segnalazione, per consentire la massima flessibilità di adattamento del segnale di ingresso. Il primo livello di trama è stato progettato in modo tale da consentire di rivelare la modulazione e i parametri di codifica prima della demodulazione e della decodifica FEC e garantire la possibilità di sincronizzare il ricevitore (recupero di portante e fase, sincronizzazione di trama) in condizioni di S/N molto critiche, dettate dalle alte prestazioni del FEC. 42

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Il livello fisico del DVB-S2 è composto da una sequenza regolare di vagoni periodici costituenti la trama di livello fisico, denominati PLFRAME: all interno di un vagone, lo schema di modulazione e codifica è omogeneo, ma può variare in modalità VCM in vagoni adiacenti. Ogni PLFRAME è composto da un carico utile FECFRAME di 64800 bit o 16200 bit corrispondente a un blocco codificato LDPC/BCH, generato codificando i bit d utente secondo lo schema FEC scelto e da un intestazione del PLFRAME denominata PLHEADER, contenente informazioni per la sincronizzazione e la decodifica. La trama di banda base permette invece una segnalazione più completa della configurazione trasmissiva, con indicazione della molteplicità dei flussi d ingresso, del tipo e della modalità di trama. Grazie alla protezione del codice FEC LDPC/BCH e alla lunghezza dei blocchi di codifica, l intestazione del blocco elementare della struttura di banda base, denominato BBFRAME, può contenere molti bit di segnalazione (80), senza perdere efficienza trasmissiva e neppure robustezza contro il rumore. EIRP da satellite (dbw) 51 53.7 Sistema DVB-S DVB-S2 DVB-S DVB-S2 Modulazione e codifica QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 7/8 8PSK 2/3 Velocità di simbolo (Mbaud) S/N (in 27.5 MHz) (db) 27,5 (α=0.35) Bit-rate utile 33,8 Numero programmi (TV a definizione standard) 30,9 (α=0.20) 27,5 (α=0.35) 29.7 (α=0.25) 5,1 5,1 7,8 7,8 7 MPEG-2 15 AVC 46 (guadagno 36%) 10 MPEG-2 21 AVC 44,4 10 MPEG-2 20 AVC 58,8 (guadagno 32%) 13 MPEG-2 26 AVC Tabella 4. Confronto tra i sistemi DVB-S e DVB-S2 43

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.1.2.2 Il DVB-S2 come utilità DTT Il satellite è uno dei mezzi candidati a distribuire i flussi MPEG ai trasmettitori digitali terrestri. La maggior parte dei sistemi attualmente operativi si basano sul sistema DVB-S, che però permette la trasmissione di un singolo multiplex MPEG per segnale. Il risultato è che per la distribuzione di n multiplex MPEG, dovrebbero essere trasmesse n portanti per transponder, richiedendo perciò un elevato OBO dell amplificatore satellitare HPA (o in alternativa l uso di n transponder). L adozione del sistema DVB-S2 permette la distribuzione di più multiplex MPEG usando una configurazione a singola portante per transponder, ottimizzando così l efficienza. Figura 16. Struttura del modulatore DVB-S2 44

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Su un transponder a larghezza di banda BW = 36MHz può essere trasmessa una velocità di simbolo di 30 Mbaud usando un roll-off (α) di 0.20. Così per trasmettere due Multiplex DTT a 24 Mbit/s ciascuno, si richiede un efficienza spettrale di 1.6 [bit/s/hz], corrispondente a una modulazione QPSK 5/6. Il rapporto S/N richiesto è di circa 6dB in 30 MHz. La figura 16 mostra un esempio di configurazione del lato trasmittente. Il DVB-S2 permette l installazione di antenne significativamente più piccole in ricezione (diametro quasi dimezzato) e stazioni di trasmissione più piccole. 2.1.3 DVB-T (Terrestrial) E lo standard in uso nella trasmissione digitale terrestre e consente la trasmissione e la ricezione di segnali per mezzo di una normale antenna, disponendo solo di un decoder TV. E il più sofisticato e flessibile standard del sistema DVB se si esclude il DVB-H. La tecnica di modulazione è di tipo COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) con costellazioni delle portanti QPSK, 16-QAM e 64-QAM, una soluzione tecnica avanzata che consente di configurare i parametri di trasmissione in modo flessibile per meglio adattarsi alle caratteristiche del canale di diffusione terrestre. Il bitrate varia dai 5 Mbps ai 32 Mbps. Le frequenze utilizzate sono nelle bande VHF/UHF. Inoltre supporta il protocollo internet. Il sistema DVB-T permette la ricezione fissa, portatile e mobile. Sono possibili due modalità operative: con 2K portanti per le reti di diffusione convenzionali multifrequenza (MFN), e con 8K portanti per operare anche su reti a singola frequenza (SFN). L introduzione di reti SFN, non possibile nelle trasmissioni televisive analogiche, consente un utilizzazione ottimale dello spettro. 45

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 17. Diagramma a blocchi funzionale del sistema DVB-T La definizione della specifica DVB-T risale al novembre 1995, con approvazione come standard ETSI nel febbraio 1997 [15]; il processo di normalizzazione, piuttosto lungo e complesso, è stato influenzato da vari fattori: la complessità tecnica del problema, dovuta anche alla maggiore ostilità della propagazione del segnale elettromagnetico nelle bande terrestri VHF/UHF rispetto alla diffusione via satellite; la congestione dello spettro di frequenza per la diffusione televisiva terrestre; 46

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale l interesse di soddisfare nuove modalità operative su reti isofrequenziali (SFN) anche a grande copertura; i diversi piani di introduzione dei servizi digitali terrestri formulati dalle varie amministrazioni europee. Figura 18. Penetrazione DVB-T nel mondo ( www.dvb.org - updated Aprile 2006) 2.1.3.1 Le specifiche DVB-T: modulazione e codifica di canale Il sistema DVB-T, la cui architettura generale è mostrata in fig.17, è basato sull adozione degli standard MPEG-2 per la codifica del segnale audio/video di sorgente e per la multiplazione: è stato sviluppato per la trasmissione di segnali televisivi multi-programma a definizione convenzionale, tuttavia è aperto all evoluzione verso l alta definizione (HDTV) mediante l uso di livelli e profili MPEG-2 più elevati. La tecnica di protezione dagli errori è sofisticata: fa uso di una concatenazione tra un codice esterno ed un codice interno a tasso di codifica variabile mediante processo di interlacciamento. Il codice esterno è il Reed-Solomon RS(204,188, t=8) accorciato, derivato dall originale codice sistematico RS(255,239, t=8). I codici interni sono convoluzionali punturati, basati su un codice convoluzionale madre a tasso 1/2 con 64 stati. 47

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Oltre al codice madre, il sistema permette i tassi punturati di2/3, 3/4, 5/6 and 7/8. L interlacciatore è basato sul processo di interlacciamento convoluzionale di Forney ed ha profondità pari a 12. Il cuore del sistema DVB-T risiede nell Adattatore di canale : esso include la modulazione digitale e la codifica di canale per la correzione degli errori di trasmissione. Il canale terrestre è caratterizzato da propagazione multi-cammino, dovuta alle riflessioni, che può degradare pesantemente il segnale trasmesso. Gli echi naturali dell ordine di alcuni microsecondi e legati all orografia del terreno, così come gli echi artificiali dell ordine di centinaia di microsecondi dovuti ai segnali provenienti dai vari trasmettitori isofrequenziali presenti nelle reti SFN, non possono essere trattati con tecniche di modulazione a portante singola, anche perché richiederebbero l impiego di equalizzatori molto lunghi e complessi. Pertanto, sulla base di tali considerazioni e dei risultati di accurate valutazioni tecniche comparative, è stata scelta la modulazione multiportante COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [16]. Il principio su cui si basa questa tecnica di modulazione consiste nel distribuire il flusso dati totale tra moltissime portanti (a banda stretta e quindi a bassa velocità di trasmissione) equispaziate in frequenza, all interno della banda del canale di diffusione. A ciascuna delle portanti è applicata la modulazione digitale QPSK, M-QAM, ecc...; la mutua ortogonalità è garantita per una spaziatura in frequenza tra le portanti pari alla velocità di simbolo, 1/Tu. Figura 19. Il segnale OFDM nel dominio del tempo e della frequenza 48

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Il processo OFDM è attuato per mezzo di una I-FFT (Inverse Fast Fourier Transform). Il sistema DVB-T è caratterizzato da due modalità operative, la prima con FFT su 2k portanti per reti convenzionali multi-frequenza (MFN), la seconda con FFT su 8k portanti per coprire anche reti a frequenza singola (SFN). Il sistema COFDM è inerentemente robusto contro il fading selettivo in frequenza presente sul canale terrestre, affetto da propagazione multi-cammino, in quanto le portanti a banda stretta occupano una piccola porzione dello spettro, dove la risposta in frequenza del canale è localmente piatta e non distorcente. La resistenza dei sistemi COFDM contro gli echi è anche basata sulla presenza nel simbolo OFDM di un intervallo di guardia temporale (con durata pari a Tg) che separa simboli OFDM adiacenti. Figura 20. Rappresentazione nel dominio del tempo e della frequenza di un simbolo C-OFDM L intervallo di guardia consiste in una continuazione ciclica della parte utile Tu, del simbolo ed è inserito davanti ad essa. Dei campioni complessi che corrispondono ad un simbolo, il ricevitore scarta quelli relativi all intervallo di guardia, cosicchè gli echi che 49

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale raggiungono il ricevitore con un ritardo t inferiore a Tg non generano ISI (Inter Symbol Interference). Parametro Modalità 8K Modalità 2K Portanti attive 6817 1705 Portanti dati 6048 1512 Durata utile del simbolo Tu Spaziatura fra le portanti 1/Tu Larghezza di banda 896 µs 224 µs 1116 Hz 4464 Hz 761 MHz Δ= Tg/Tu 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32 Intervallo di guardia Tg 224µs 112µs 56µs 28µs 56µs 28µs 14µs 7µs Tabella 5. Parametri del sistema DVB-T con canalizzazione a 8 MHz In aggiunta all intervallo di guardia, il sistema COFDM fa uso di un potente schema di correzione degli errori che permette il recupero dell informazione trasportata da quelle portanti che sono state affette da fading selettivo in frequenza. A questo scopo, dopo la codifica interna (con codice convoluzionale), è presente anche un interlacciatore in frequenza che consente di ottenere la massima dispersione delle portanti corrotte nel flusso dati. L interlacciatore interno consiste nella concatenazione di un interlacciatore di bit, per separare i bit mappati sui punti della costellazione, e di un interlacciatore di simbolo, per disperdere le portanti che trasportano i dati utili. Il sistema DVB-T può operare soddisfacentemente (flusso binario quasi senza errori QEF) su un canale affetto da rumore (N) e da interferenze (I) quando il rapporto totale S/(N+I) disponibile è maggiore o uguale all Equivalent Protection Target (EPT) del sistema. Il parametro EPT ha una interpretazione fisica simile a quella del rapporto 50

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale S/N richiesto dal sistema di modulazione/codifica, ma include anche il degradamento dovuto agli echi entro l intervallo di equalizzazione Tf. 2.1.3.2 CD3-OFDM: una soluzione avanzata su rete isofrequenza L algoritmo CD3-OFDM (Coded Decision Directed Demodulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing) è stato sviluppato da Rai-CRIT per migliorare la copertura delle reti digitali televisive terrestri a singola frequenza (SFN, Single Frequency Network), che consentono un grande risparmio di risorse di banda per i servizi a larga copertura (regionale e nazionale). CD3-OFDM prevede l equalizzazione in ampiezza e fase del segnale OFDM ricevuto via etere. Questo sistema è da integrarsi nel ricevitore DVB-T. I vantaggi rispetto ai ricevitori convenzionali sono anzitutto la possibilità di estendere l area di copertura e la disponibilità del servizio in SFN e poi garantire la corretta ricezione anche in presenza di echi significativi, come nei casi di antenne omnidirezionali nei ricevitori portatili, configurazioni di trasmissione DVB-T a capacità elevata (ad esempio 64QAM 2/3) e distanze elevate tra i trasmettitori della rete. Figura 21. Schema del ricevitore CD3-OFDM 51

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.2 Tipologia delle applicazioni Le applicazioni possono risiedere permanentemente su un terminale, essere installate oppure scaricate. Quelle che offrono funzionalità specifiche per un determinato terminale appartengono alla prima categoria. La seconda e la terza categoria rappresentano le applicazioni che di fatto vengono offerte agli utenti dai broadcasters. Queste ultime sono basate su tecnologie Java e HTML e, per poterle eseguire, non necessitano di alcuna risorsa aggiuntiva sul terminale. 2.2.1 Applicazioni DVB-J e DVB-HTML Le applicazioni basate su Java prendono il nome di "applicazioni DVB-J" mentre quelle basate sull HTML prendono il nome "applicazioni DVB-HTML". Il DVB-HTML (DVB Hyper Text Mark-up Language) ha avuto finora poco successo, soprattutto per la sua complessità. Le applicazioni create con queste tecnologia nascono dall utilizzo di una versione modularizzata del linguaggio XHTML 1.1 : questo standard unisce i linguaggi di marcatura HTML e XML per facilitare la creazione di contenuti e supportare più applicazioni: gli elementi fondamentali (in pratica l'insieme di tag che definiscono la struttura di un documento) sono raggruppati in una serie di moduli indipendenti, che possono essere implementati o esclusi secondo le necessità. Gli strumenti designati per curare l aspetto visuale ed estetico dell applicazione sono i CSS2 (Cascading Style Sheets, seconda specifica); il contenuto è visto separato dall applicazione ed entrambi possono essere modificati più agevolmente. Inoltre il DVB-HTML prevede le forme di rappresentazione DOM (Document Object Model), ovvero le applicazioni assumono una struttura ad albero in maniera da essere neutrali per la piattaforma mentre il linguaggio di scripting resta comunque un linguaggio etichettato Java, cioè ECMA Script. Un ultimo fattore interessante è rappresentato dalla possibilità di integrazione tra la parte HTML e il media broadcasting [17]; tuttavia queste implementazioni restano complicate e poco flessibili. 52

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale MIME media type text/xml application/xml text/css text/plain text/dvb.utf8 audio/mpeg image/jpeg image/png image/gif image/mpeg video/dvd.mpeg.drip video/mpeg multipart/dvb.service application/dvb.pfr application/dvbj text/ecmascript Common name XML CSS Monomedia format for text Monomedia format for audio clips or Audio JPEG PNG GIF MPEG-2 I-Frames MPEG-2 VIDEO drips MPEG video Multipart DVB Service Downloadable Fonts A DVB-J class file ECMAScript Tabella 6. Tipi di contenuto accessibili in DVB-HTML DVB-J rappresenta lo standard più diffuso, basato su un subset di linguaggio di programmazione Java. Esso costituisce un software intermedio e aperto per la messa a punto di molti tipi di applicazioni e servizi anche con modalità interattive. Le applicazioni DVB-J sono dette Xlet; esse sono eseguite dalla Java Virtual Machine del ricevitore (unica per tutte le applicazioni) che implementa le Java APIs (Application Programming Interface) fornite dal middleware MHP per gestire l accesso alle risorse del ricevitore e rendere l applicazione indipendente dal software e dal terminale. Ogni servizio (canale TV) include una AIT (Application Information Table) per mezzo della quale è possibile ricostruire il flusso dati ricevuto in broadcast in maniera corretta: essa contiene informazioni sui campi e sui bits. 53

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 22. Struttura di una Xlet Ogni Xlet deve implementare l interfaccia Xlet, presente nel package javax.tv.xlet delle API JavaTV di Sun. Per costruire l interfaccia grafica devono essere importati altri package: java.awt.*; java.awt.event.*; org.havi.ui.*; org.havi.ui.event.*; org.dvb.ui.*; org.dvb.event; Questi package servono per fornire le necessarie funzionalità grafiche ed i rispettivi eventi per implementare l interfaccia utente. In pratica, il modello grafico definito dallo 54

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale standard viene supportato dai package sopra citati, tra i quali spicca quello Havi. Classe fondamentale per gestire il layout su schermo è la HScene, presente nei pacchetti forniti da Havi. HSceneFactory è la classe che permette di richiamare l unica istanza HScene. Figura 23. Stati di una Xlet 2.2.2 L arrivo dei browser di navigazione in TV Diversi produttori di software stanno anticipando di fatto la disponibilità di una funzione che non è compresa nei correnti profili di standard, ovvero quella di riconoscere, interpretare e visualizzare su televisione pagine scritte in DVB-HTML per mezzo dei browser. Questo nuovo livello risulta tipicamente un oggetto Java che riceve le applicazioni interattive sottoforma di dati HTML che poi visualizza a video tramite opportune chiamate alla piattaforma MHP nativa [4]. E permessa la navigazione di pagine HTML sia in locale sul STB, sia in modo interattivo tramite l utilizzo del Canale di Ritorno. Il browser occupa circa 300 KByte nel flusso MPEG. All interno dei browser possono essere inseriti oggetti specifici per la compilazione di moduli a schermo tramite tasti del telecomando o tastiera virtuale su schermo oltre che suite di strumenti per lo sviluppo di applicazioni interattive, client per e-mail, moduli per invio e ricezione di SMS e MMS, nonché strumenti di conversione lato server per generare pagine DVB-HTML a partire da pagine HTML già pubblicate su Internet. 55

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 24. Esempio di browser in TV I più famosi prodotti disponibili sul mercato sono Ortikon Ace Browser e Pontegra Browser. Per capirne le potenzialità, di seguito vediamo le principali caratteristiche del browser Pontegra: supporta DVB-HTML, OCAP 2.0 E ACAP-X (incluso CSS2); può essere scaricato come una semplice applicazione; fa da piattaforma itv per EPGs, T-commerce, sondaggi e voti, programmi interattivi e commerciali, e-mail, chat, ecc.; integra flussi di dati broadcast con flussi provenienti dal web; possiede utilità di sincronizzazione video con altri contenuti; ha piena capacità di lanciare applicazioni; permette l uso di tastiera virtuale personalizzabile per i dati in ingresso; occupa solo 200 KB (compressi) nel flusso MPEG. esiste una versione analoga (WYSIWYG counterpart) per test su PC. 56

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 25. Integrazione del sistema Pontegra con il sistema standard 2.3 Dal DVB-T al DVB-H : la Mobile TV Sfruttando i network digitali terrestri, oggigiorno è possibile permettere ai palmari e gli smartphone di attivare una ricezione televisiva. Questa evoluzione della tecnologia digitale terrestre è standardizzata a livello fisico-trasmissivo dal DVB-H (DVB- Handheld). Ma non è questo l unico standard di riferimento per la Mobile TV: in Corea, ad esempio, ma anche in altri paesi, lo standard adottato è T-DMB (Terrestrial - Digital Multimedia Broadcasting); esiste anche la soluzione chiamata MediaFlo, proposta da una società di tecnologia americana (Qualcomm). Il DVB-H è uno standard dell ETSI e sono state impegnate ben 25 società per la stesura del rapporto finale del gruppo di lavoro e per la validazione. In Italia, Mediaset e Vodafone hanno stretto un accordo che sviluppa e rafforza il lancio tecnologico e commerciale della TV digitale terrestre in mobilità con tecnologia DVB-H, così Vodafone utilizzerà la capacità del multiplex 57

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale DVB-H di Mediaset. Si aprono nuovi scenari: le tecnologie del mondo Mobile e quelle del Media Broadcasting sono sempre più complementari che non alternative: la rete televisiva è ottima per trasmissioni broadcast unidirezionali ad un grande numero di utenti, mentre la rete mobile ha il suo punto di forza nella simmetria del canale. Figura 26. Esempio di Mobile TV La ricezione della TV mobile deve coesistere con le altre interfacce senza fili presenti nel terminale, compresi i canali RF del cellulare, il Bluetooth, il Wi-Fi, ecc.; in paesi dove le reti GSM usano la banda dei 900 MHz (reti GSM900, come, ad esempio, accade anche in Italia), un servizio che utilizza lo stesso terminale dovrà adottare frequenze inferiori a 700 MHz (canale 49 UHF) per evitare interferenze con il servizio GSM900 nello stesso terminale. Questi limiti non si applicano alle reti GSM che usano le bande di frequenza di 1800 o 1900 MHz (reti GSM1800/1900) o alle reti 3G co-residenti con la MDTV nello stesso apparecchio. Attualmente la durata delle batterie rimane l aspetto più problematico; tutti i moderni sistemi di TV mobile implementano tecniche di risparmio delle batterie (Time-Slicing o 58

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Bandwidth Shrinking) e le nuove soluzioni di silicio MDTV sono ottimizzate per consumi veramente bassi. Tuttavia, il problema perenne della durata delle batterie verrà peggiorato dalla contemporanea presenza, nello stesso terminale, di GPRS/Edge, macchina fotografica, giochi, radio e lettore Mp3. Una delle maggiori battaglie nel controllo d accesso dei telefonini si svolge nella gestione della Guida Elettronica ai Servizi (ESG), che vede come protagonisti i produttori di telefonini, gli operatori e gli sviluppatori di API per l ESG e per il middleware della televisione digitale. I sistemi di TV digitale in mobilità, come gli altri sistemi di Pay TV digitale, richiedono un accesso condizionale (CA) e soluzioni di gestione digitale dei diritti (DRM). Questa è un altra battaglia di controllo degli accessi dei terminali, che è particolarmente sentita nel DVB-H dove sta avvenendo una lotta commerciale tra i produttori di telefonini e i tradizionali produttori di CA per il DVB. 2.3.1 Definizione del sistema DVB-H DVB-H è una nuova tecnologia di diffusione (broadcasting) che consente la fruizione di contenuti televisivi in mobilità su terminali portatili, segnatamente su telefonino, ma anche su PC portatili e palmare (PDA). Questo standard internazionale condivide con il DVB-T, dal quale deriva, una parte rilevante dell infrastruttura tecnologica necessaria ad offrire il servizio. La caratteristica peculiare del DVB-H [19], rispetto al DVB-T, consiste proprio nel consentire la fruizione su terminali mobili di servizi di televisione digitale gratuiti e a pagamento, eventualmente interattivi. Gli aspetti principali di questa tecnologia, che consente di ricevere un segnale di elevata qualità anche in movimento ad alte velocità (oltre i 200 Km/h), sono: l'adozione di nuove e/o più efficaci metodologie per la codifica dei contributi audio e video (MPEG-4); la trasmissione di segnali più resistenti alle interferenze (COFDM 4K); la gestione della autocorrezione degli errori (MPE/FEC); maggiore immunità dalle interferenze e maggiore flessibilità per interleaver esteso (modi 2K e 4K); 59

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale possibilità di inviare segnalazioni a livello fisico che identificano il flusso (TPSbit); utilizzo di algoritmi di compressione video per aumentare l efficienza soprattutto a bassi bit-rate; la significativa riduzione dei consumi di energia (Time-Slicing); la distribuzione dei flussi informativi sotto forma di pacchetti dati IP (IP Datacast) incapsulati in un trasporto DVB (MPE). Per realizzare compiutamente le sue potenzialità, il DVB-H richiede intrinsecamente una forte integrazione tra Broadcaster e Operatore Mobile, che devono svolgere sinergicamente diversi ruoli per la realizzazione della rete, la fornitura di servizi e di contenuti e per la gestione dei clienti e degli aspetti di billing. Figura 27. Struttura di un ricevitore DVB-H Il protocollo IP applicato al DVB-H può essere utilizzato per il trasferimento, oltre che di video e audio, di file, pagine html, immagini, videoclip e permette di utilizzare tutta una serie di componenti e standard per l elaborazione, l immagazzinamento e la trasmissione dei dati. 60

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale I terminali DVB-H possono essere classificati in tre categorie: terminale integrato in auto con antenna esterna e ricezione in movimento garantita fino alle alte velocità; televisore portatile o tascabile con antenna esterna o estraibile, adatto alla ricezione indoor o outdoor; terminale palmare (handheld) eventualmente integrato con altro sistema (GSM, UMTS, Wi-Fi, Bluetooth, ecc.) di piccole dimensioni, con antenna integrata e ricezione anche in movimento; Il formato video è in genere CIF (Common Intermediate Format) con risoluzione 352x288 pixel o QCIF (Quarter CIF) con risoluzione 176x144 pixel. 2.3.1.1 Time-Slicing I dati relativi ad un certo programma sono trasmessi a pacchetti in intervalli di tempo noti durante i quali il ricevitore, sintonizzato sul quel programma, è attivo. Negli altri intervalli di tempo, in cui sono trasmessi altri programmi, il ricevitore è spento, consentendo un risparmio di batteria fino al 95% rispetto ad un convenzionale ricevitore DVB-T. L applicazione del ricevitore è pilotata dall indicazione del tempo che manca all inizio del successivo burst (Δt). Il ricevitore memorizza i dati ad un bit-rate molto elevato e li rilascia ad una velocità pari al bit-rate medio, visualizzando così l immagine in modo continuativo. 61

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 28. Time-Slicing Il burst viene trasmesso a livello MPE piuttosto che Transport Stream per permettere l introduzione del codice correttore d errori MPE-FEC; inoltre elimina la necessità di sincronizzare i clock tra trasmettitore e ricevitore. Le informazioni relative al Time-Slicing sono inserite nella sezione header di MPE. Un ulteriore vantaggio del Time-Slicing è legato alla possibilità di monitorare le celle adiacenti durante il periodo di inattività del ricevitore: in questo modo un terminale che commuta tra due celle non è soggetto a fastidiose interruzioni. Questa modalità è chiamata soft handover. 62

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 29. Effetto del Time-Slicing in termini di risparmio della potenza consumata 2.3.1.2 IP Datacast e Flute Protocol DVB-H è il primo protocollo di broadcasting caratterizzato pienamente dall utilizzo di IP per il trasporto dati: questo protocollo da semplice vettore di dati diventa protocollo di trasporto standard di audio, video e metadati. IP Datacast è definito dal consorzio DVB come un sistema diffusivo end-to-end. Il trasferimento di file su IP senza Canale di Ritorno (in broadcast) è garantito dal protocollo Flute [20] per mezzo di frammentazione dei file, creazione di pacchetti UDP e successiva ricostruzione in ricezione. 63

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Codecs (Audio, Video, ecc.) RTP payload Streaming (RTP) Pagine HTML, Immagini, Video, Clips, Applicazioni, ecc. UDP FLUTE ESG, Sessioni AV (XML, SDP) IP Figura 30. Schema dei protocolli utilizzati per il trasporto in DVB-H Questo protocollo permette di aggiungere un codice di protezione FEC (Forward Error Correction) ai pacchetti UDP e trasporta informazioni sulla ESG (Electronic Service Guide), ovvero, a differenza della EPG, la ESG è trasportata su IP da Flute. 2.3.1.3 MPE-FEC L MPE-FEC (Multi-Protocol Encapsulation - Forward Error Correction) è un codice correttore di errori [21] a livello di protocollo IP. Esso è un codice opzionale, cioè, la mancata implementazione della sua specifica nei terminali non pregiudica la possibilità di ricevere i dati correttamente (i pacchetti dati sono separati dai pacchetti di ridondanza con il FEC). Nelle situazioni in cui ci sia un elevata perdita di pacchetti, possono essere introdotti pacchetti di ridondanza attraverso un algoritmo di interleaving e di protezione basato sul codice Reed Solomon, indicato tecnicamente dalla tripletta (255, 191, 64) che indica che su 255 byte totali, 191 saranno costituiti da dati utili e 64 da byte di parità. Con riferimento alla tabella di fig.21, possiamo vedere come viene creato il codice MPE-FEC: i pacchetti di dati (UDP) vengono disposti lungo le colonne uno di seguito all altro per creare i byte di ridondanza Reed Solomon; se tutte le colonne di dati e tutte le colonne di FEC vengono riempite, si ottiene una ridondanza del 25% circa (con un code-rate di 3/4). Se al posto delle ultime colonne di dati vengono inseriti dei byte fittizi 64

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale (padding) si ottiene praticamente un aumento della ridondanza (in quanto il padding non viene spedito e il codice di correzione lavora quindi su un numero minore di dati). Ad esempio, inserendo 127 colonne di padding, otteniamo un code-rate di 1/2. Se le ultime colonne di FEC non vengono utilizzate (puncturing) la ridondanza, quindi, diminuisce. La grandezza massima della tabella di MPE-FEC è limitata a 2 Mbit circa; questo di fatto limita anche la quantità di dati totale presente in un burst trasmesso in time-slicing a circa 195Kbyte. Figura 31. Tabella utilizzata per la creazione dell MPE-FEC Nel caso di ricevitori privi di MPE-FEC, le sezioni contenenti il codice corretto vengono ignorate. 65

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.3.1.4 DIB7000-H: il primo chip DVB-H per dispositivi mobili Il primo chip DVB-H per dispositivi mobili è stato costruito dalla DiBcom. Questo dispositivo integrato che va sotto la sigla DIB7000-H, ha la duplice caratteristica di Mobile DVB-H e ricevitore DVB-T. Le principali caratteristiche sono: 0,13µm, bassa potenza (meno di 20mW); Input: Frequenza Intermedia o Bandabase; Output: Interfaccia TS o Host; Memoria locale; Autocorrezione di errori MPE-FEC; Funzioni di sicurezza; Time-Slicing per ottimizzazione della potenza. A livello software le API includono l accesso a funzioni di tuning, monitoraggio, implementazione di MPE-FEC ed estrazione dati IP. In fig.32 è rappresentata la struttura interna. 66

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 32. Struttura interna del chip DIB7000-H della DiBcom 2.3.2 DVB-H vs T-DMB L alternativa al DVB-H che ha avuto più importante sviluppo è senz altro il T-DMB, nato come estensione della tecnologia DAB (Digital Audio Broadcasting) alla gestione di video. DMB è basato sullo standard europeo Eureka 147 Digital Audio Broadcast (DAB) e presenta anche una versione satellitare (S-DMB). In Corea del Sud la TV mobile secondo lo standard T-DMB è una realtà consolidata (tutti e sei gli operatori di TV mobile sudcoreani hanno equipaggiato i loro sistemi con i moduli aggiuntivi per T-DMB) e oggi cominciano a vedersi i primi servizi commerciali con touch screen interattivi [22]. 67

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale LG ha introdotto con successo per la prima volta sul mercato un telefono DMB, l LT1000, nel novembre del 2004. Il cellulare DMB di LG rappresenta un traguardo storico nella tecnologia DMB: per la prima volta al mondo infatti un telefono utilizza lo standard di compressione H.264 con frame-rate 30 fps traendo vantaggio da una frequenza VHF digitale terrestre di 200Mhz. Inoltre presenta tecnologie pioneristiche, in grado di portare contenuti televisivi digitali su display LCD ad alta risoluzione, grandi capacità di memoria e batterie di più lunga durata. Samsung Electronics e T-Systems, una divisione di Deutsche-Telekom, hanno dato dimostrazione di un sistema T-DMB che sarà reso disponibile in questi mesi in occasione dei mondiali di Germania. Parametro DVB-H T-DMB Larghezza di banda [MHz] 5, 6, 7, 8 1.712 Modi FFT 8K, 4K, 2K 2K, 1K, 0.5K, 0.25K Intervalli di guardia (µs) 224, 112, 56, 28, 14, 7 246, 123, 62, 31 Modulazioni interne QPSK, 16QAM, 64QAM Differential-QPSK Protezione errori Codice convoluzionale + RS FEC + MPE-FEC Code-rates convoluzionali 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 Codice convoluzionale + RS FEC 1/4, 3/8, 1/2, 3/4, 4/9, 4/7, 2/3, 4/5 Tempo di interleaving (ms) 200-500 384 Code-rate MPE-FEC Da 1/2 a 7/8 - - - Time-Slicing standard micro Stack protocollare IP MPEG-4 Data-rate teorico (Mbit/s) 2.49 31.67 1.06 2.3 (con canale 8MHz) (con canale 1.712 MHz) Data-rate effettivo (Mbit/s) 3.32 13.8 1.06 (con canale 8MHz) (con canale 1.712 MHz) Tabella 7. Principali differenze di livello fisico tra DVB-H e T-DMB 68

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Rispetto al DVB-H, T-DMB richiede un rapporto segnale/rumore maggiore (dell ordine di qualche db) sia in condizione di ricezione indoor che mobile; la potenza di trasmissione è pressoché la stessa mentre T-DMB può vantare una maggiore capacità della rete SFN e un più rapido switch-time di canale. Da parte sua, DVB-H offre maggiore flessibilità nell offerta dei servizi, minor costo e antenne più piccole per la ricezione. La tabella 7 mostra le principali caratteristiche di livello fisico. MediaFlo (Media Forward Link Only) è un ulteriore tecnologia proprietaria promossa dal colosso americano Qualcomm che dovrebbe essere disponibile commercialmente nel 2006/2007. In questi mesi il 3GPP (3rd Generation Partnership Project) sta lavorando al Multimedia Broadcast and Multimedia Services (MBMS), che dovrebbe essere perfezionato entro giugno 2007, e consentirà agli operatori di offrire servizi mobili triple-play (una combinazione di telefonia mobile, internet a banda larga e mobile tv) sull infrastruttura di rete esistente. 2.3.3 L esperienza italiana: sperimentazione di TV mobile a Torino Durante le Olimpiadi di Torino 2006, la Rai ha sperimentato la TV su telefonino, insieme a partner di livello internazionale e con il coinvolgimento degli utenti, al fine di valutare in termini concreti gli aspetti di questa tecnologia, quali: le potenzialità di servizio; l'architettura tecnologica di riferimento; il modello di servizio per il consumatore (funzionalità, contenuti e modalità di accesso); il modello di partnership con gli altri interlocutori interessati allo sviluppo dei servizi; il modello di consapevolezza nel mercato delle opportunità. Coloro che hanno preso parte alla sperimentazione sono stati equipaggiati con un telefonino Nokia di nuova concezione. La prova ha dato i risultati sperati: dal punto di vista tecnologico ha funzionato tutto e la qualità delle immagini televisive è risultata 69

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale adeguata alle attese. La gente ha usato la funzione Mobile TV in modo creativo lasciando presagire la possibilità di un cambiamento profondo nelle abitudini del prime time dei telespettatori: la visione della TV sul telefonino potrebbe infatti dare il via ad un effetto domino, con la crescita dello share televisivo in fasce orarie prima del tutto snobbate dai telespettatori e una metamorfosi del cellulare, sempre più identificato dai consumer come strumento di fruizione di contenuti. La prima osservazione, quindi, a proposito del test torinese sul DVB-H, è che questo nuovo medium potrebbe sottrarre audience ad altri mezzi di comunicazione, introducendo nuove e inedite abitudini da parte degli utenti. Durante la sperimentazione è stato proposto un insieme di canali visibili senza limitazione di orario e resa disponibile un offerta completa, dall informazione allo sport, dalla musica ai cartoni. Oltre alla programmazione classica dei canali Rai infatti, sono stati introdotti alcuni canali disponibili su piattaforma digitale terrestre ma soprattutto un canale nuovo di zecca pensato proprio per chi vede la televisione in movimento: Rai Mobile. Il canale Rai Mobile è senza dubbio la componente che meglio rappresenta l innovazione televisiva che porterà il DVB-H. Si tratta di un canale appositamente pensato per gli utenti di TV Mobile tenendo conto della durata di fruizione da parte del tipico utente di TV Mobile (programmi di breve durata), del luogo di fruizione e del livello di attenzione (programmi che consentano di iniziare la visione in qualsiasi momento). Figura 33. Canali TV e Radio ricevibili in DVB-H nella sperimentazione di Torino 70

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Accanto ai contenuti di base (basic), compatibilmente con le esigenze della sperimentazione sono stati progressivamente resi disponibili programmi a pagamento di tipo pay per view (premium) quali programmi di culto o la riproposizione di contenuti programmati recentemente sulla televisione analogica. All interno del Centro Ricerche Rai è stata effettuata la codifica del multiplex DVB-H per la sperimentazione della piattaforma TV mobile di buona parte del palinsensto RAI. Il datarate che è stato scelto (di circa 250kbit/sec) si è rivelato un ottimo compromesso tra banda e qualità delle immagini. Al di là della sperimentazione olimpica, c è la fase commerciale già partita a Helsinki, in Finlandia, grazie alla copertura della capitale scandinava in DVB-H da parte dell operatore nazionale TeliaSonera. In Italia si pensa che entro Natale possa essere garantita la copertura delle principali città italiane. I primi cellulari saranno il Sagem mymobiletv e il Samsung P910, con prezzi tipici dei telefonini di fascia alta. La compagnia di telefonia mobile 3 (Tre) ha annunciato la disponibilità di servizi DVB- H per la TV su cellulare a partire dall estate 2006 lanciando La 3, prima TV per il telefono cellulare, e garantendo una copertura iniziale del segnale DVB-H per il 70% della popolazione. Saranno resi disponibili 15 canali tra cui quattro forniti da Sky (Sky Vivo, Sky Cinema, Sky Sport, e Sky TG24), due da Mediaset (il meglio di Canale 5, Rete 4 e Italia 1 e il canale per i più piccoli, cioè Boing), quattro canali autoprodotti da La3 (La3 Star, La3 Sport, La3 Show e La3 Free, quest ultimo farà da guida per la programmazione). In corso di definizione l accordo per fornire anche le tre reti Rai. 2.4 Gli ultimi sviluppi: arriva il DVB protetto La diffusione di contenuti protetti sta subendo un evoluzione, infatti in questi mesi è stato pubblicato e reso disponibile su internet il bluebook per lo standard DVB CPCM (Content Protection & Copy Management) [23]. Obiettivo di questo nuovo standard è la protezione dei contenuti diffusi via DVB, per preservare i diritti dei produttori quando si ha l interconnessione di più apparati e garantire, al tempo stesso, l'interoperabilità tra gli apparati degli utenti. 71

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Nel futuro ogni apparato DVB CPCM sarà dotato delle funzioni di protezione da copie non autorizzate e la rispondenza di più apparati a detto standard garantirà la protezione dei diritti lungo tutta la catena di riproduzione. 2.4.1 CPCM: uno standard per i contenuti protetti Il modello di riferimento CPCM offre una struttura tecnica ed architettonica per la protezione di contenuti DVB nonché un sistema di gestione di copyright. Esso è costituito da una piattaforma di interoperabilità a livello ambiente-utente con funzioni di protezione e gestione dei contenuti. L'ambiente-utente contiene molti generi diversi di apparecchiature che permettono di usufruire di contenuti vari in situazioni diverse, per esempio per mezzo di apparecchiature stazionarie in casa o della residenza secondaria, apparecchiature mobili in macchina o apparecchiature mobili handheld. La gestione è complessa in quanto i contenuti possono essere trasmessi all utente o scambiati in modalità cavo, satellite e terrestre compreso internet. CPCM intende offrire una protezione globale dell ambiente di gestione compresi i canali di consegna, per tutti gli scenari di uso di contenuti e modelli di affari. Lo standard prevede una differente implementazione della protezione con sistemi che possono agire su base broadcast o su modifiche software e hardware. Il modello di riferimento definisce un set di cinque funzioni sui contenuti a livello di ambiente-utente che sono: acquisizione, memorizzazione, gestione, consumo ed esportazione. 72

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 34. Entità funzionali del sistema CPCM Un apparecchiatura conforme allo standard CPCM può perfezionare anche alcuni dei metodi conformi all acquisizione dei contenuti, ad esempio fornendo garanzie su fonti fidate. L autorizzazione alla fruizione di contenuto protetto è gestita dall entità USI (Usage State Information) che possiede le autorizzazioni. Di solito i contenuti sono audiovideo ma possono contenere dati opzionali quali sottotitoli, immagini e grafica, animazioni, testi, giochi o anche software. 73

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.5 Lo standard MHP (Multimedia Home Platform) Fino a pochi anni fa, lo scenario del broadcasting digitale in Europa, presentava una struttura di tipo verticale; vi erano, cioè, sviluppi secondo soluzioni proprietarie degli elementi fondamentali per la ricezione dei servizi interattivi, quali le API, per interpretare le applicazioni garantendo la corretta visualizzazione. In questo contesto, svariati tipi di ricevitori erano presenti sul mercato, ognuno abilitante ad un accesso condizionato proprietario [24]. Negli ultimi anni, invece, si è consolidata una forte tendenza ad adottare soluzioni comuni. Un mercato orizzontale ha suscitato forte interesse e ha portato verso la definizione di una piattaforma comune, quindi specifiche comuni e regole comuni per la distribuzione e le esecuzioni di applicazioni TV su Set Top Box. Nasce quindi lo standard aperto MHP (Multimedia Home Platform)[25]. Figura 35. Penetrazione MHP nel mondo ( www.dvb.org - updated Aprile 2006) 74

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Questo standard permette di gestire ed attivare applicazioni diffuse attraverso il segnale broadcast della Televisione Digitale Terrestre, nonché interagire con esse. Supporta molti generi di applicazioni, quali EPG, teletext super, E-commerce. Il nucleo della piattaforma MHP è basato su tecnologia DVB-Java (DVB-J), con un sistema di astrazione dalle risorse fisiche della piattaforma, ed include una macchina virtuale, chiamata Java Virtual Machine. Oggi i produttori di STB seguono, pertanto, la normativa MHP. 2.5.1 Architettura base Lo standard MHP si configura come una piattaforma organizzata su tre distinti livelli: 1. livello delle applicazioni; 2. livello del software di sistema; 3. livello delle risorse hardware e software; Il livello del software di sistema gestisce il ciclo di vita delle applicazioni; inoltre controlla i componenti hardware e le interfacce utente facendo da filtro tra le Xlet in arrivo e le risorse: quest ultime comprendono le interfacce verso l esterno. bvbg Figura 36. Architettura base dello standard MHP 75

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 37. Interfacce tra applicazione e sistema MHP Come già visto, un accrescimento delle capacità elaborative dei STB si ha con lo standard MHP 1.1.x che prevede, tra l altro, il supporto di tecnologie volte all uso di Smart Card. 76

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.5.1.1 Profili MHP MHP è basato su tre profili di utilizzo: Enhanced Broadcast Profile (MHP 1.0, ES 201 812): è utile per supportare applicazioni che non richiedono l uso del Canale di Ritorno, cioè non è previsto uno scambio dati con un Centro Servizi, né il supporto di un livello IP (sono applicazioni di Enhanced TV); Interactive TV Profile (MHP 1.0, ES 201 812): richiede la disponibilità di un canale di ritorno per realizzare la connettività, oltre che il supporto al livello IP e ad un livello 4 di tipo TCP/UDP; Internet Access Profile (MHP 1.1, TS 102 812): fornisce in modo nativo contenuti Internet quali, ad esempio, le funzionalità di posta elettronica. Prevede di poter utilizzare il Canale di Ritorno per un alta personalizzazione delle applicazioni interattive. I profili Enhanced ed Interactive, basati su MHP 1.0.2 e MHP 1.0.3 (facilmente disponibili sul mercato europeo), prevedono il supporto per DVB-HTML [26]. Il profilo Internet Access è definito per le versioni 1.1.x di MHP. Figura 38. Profili dello standard MHP 77

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale La presenza di un applicazione è sempre segnalata tramite un informazione supplementare posta in una tabella del flusso MPEG-2 chiamata AIT (Application Information Table) [4]. La struttura di questa tabella è rappresentata nella figura che segue: sono riportati in corsivo i descrittori che possono essere opzionali, mentre sono gestiti come gruppo quelli collegati alla Java Virtual Machine o che usano il DVB- HTML. Figura 39. Struttura dell AIT L ordine con cui i descrittori sono inseriti nella tabella non è obbligatoriamente quello rappresentato: ciò che conta è che il descrittore sia presente e la sintassi complessiva corretta. 78

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Quando un utente seleziona un servizio viene analizzata la AIT relativa al servizio e vengono messe nello stato di start tutte le applicazioni segnalate in essa. 2.5.2 Protocolli DSM-CC Data Carousel e Object Carousel Si è visto che lo strato MHP permette ad un applicazione di interagire, per mezzo delle API, con le componenti di sistema presenti nel Set Top Box. Tra queste interazioni le più importanti riguardano le componenti del mux MPEG: sotto questa categoria possono esser raggruppate le interazioni che riguardano la lettura della System Information (dalla quale l applicazione ottiene informazioni riguardo la programmazione TV, la lingua, la rete broadcast su cui è sintonizzata, la struttura del TS MPEG, ecc.), le funzioni di Section Filter (per mezzo delle quali l applicazione può leggere dati dalle sezioni private del mux MPEG che contengono informazioni nascoste trasmesse dal broadcaster) e l accesso al carousel DSM-CC. DSM-CC (Digital Storage Media - Command and Control) è un protocollo standard per la trasmissione delle applicazioni ai Set Top Box basato sullo stream MPEG. Il problema della trasmissione di applicazioni nei sistemi broadcast è la loro natura unidirezionale. La soluzione proposta è l utilizzo del carousel. Un broadcaster trasmette i dati, suddivisi in blocchi chiamati moduli, implementando un meccanismo ciclico. Il carousel DSM-CC è visto dall applicazione come un file system, con la peculiarità di avere una latenza di accesso molto maggiore di quello che si sperimenta normalmente in un accesso ad un file locale e di essere accessibile solo in lettura. Il broadcaster trasmette periodicamente ogni file del filesystem, ed il ricevitore rimane in attesa; le elaborazioni eseguite sul ricevitore forniscono informazioni sui file di interesse. Un esempio di questo tipo di soluzione è il sistema teletext: ciascuna pagina ha un numero preciso, e viene trasmessa a turno. Quando un utente digita il numero di una pagina, la televisione aspetta che la pagina venga trasmessa, dopodichè viene decodificata e visualizzata. Questo è proprio il tipo di soluzione che viene detto carousel. 79

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale DSM-CC supporta due tipi di carousel. Nella TV interattiva, la semplice trasmissione dei dati da un broadcaster ad un ricevitore viene effettuata utilizzando i data carousel. Un data carousel consiste in una serie di moduli, dove ogni modulo contiene un dato come un file e può essere diviso in blocchi per rendere la trasmissione più facile. Gli elementi di un carousel DSM-CC sono contenuti in un insieme di messaggi. Questi si dividono in due categorie: 1. DSM-CC Download Data Message, che contengono i dati appartenenti ai moduli del carousel; 2. DSM-CC Download Control Message, che dicono al ricevitore come sono organizzati i Download Data Message nei moduli definendone la struttura. La grossa limitazione del data carousel è che non ci sono informazioni sulla natura dei dati quando il broadcaster trasmette i blocchi attraverso la connessione MPEG-2. Per le applicazioni MHP non è l ideale non conoscere la struttura dei file e delle directory in quanto non è possibile distinguere il codice delle applicazioni dalle risorse. In questi casi l object carousel (DSM-OC) fornisce una migliore soluzione. Esso è l estensione del data carousel ai concetti di file, directory e stream, ovvero un carousel può contenere un filesystem oltre che un insieme di directory e di file. Ogni oggetto all interno dell object carousel viene trasmesso come un messaggio BIOP (Broadcast Inter-ORB Protocol) contenuto dentro un modulo data carousel DSM-CC. In un object carousel possono essere trasportati i seguenti tipi di messaggi: File message (contiene i dati che formano i file); Directory message (rappresenta il contenitore logico di un insieme di file message); Stream message (è un riferimento allo stream MPEG-2, che contiene i dati audio e video); Stream Event (ha funzione di sincronizzazione); Service Gateway message (identifica la directory root dell object carousel). Ogni object carousel consiste in un directory tree diviso in una serie di moduli che a loro volta contengono files o directory; ogni modulo può avere una grandezza massima di 64 KB e i files non possono essere divisi su più moduli. Quando tutti i moduli sono 80

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale stati trasmessi, il ciclo ricomincia. Per accedere ad un file, il ricevitore deve aspettare finché non riceve il modulo che lo contiene. 2.5.3 Framework di sicurezza Il STB prevede un framework di sicurezza che abilita il ricevitore ad autenticare il mittente di applicazioni e di file inviati in broadcast. Nel caso di applicazioni, un broadcaster specifica al ricevitore i permessi di accesso mediante un file XML detto PRF (Permission Request File) autenticato a sua volta insieme all applicazione. Vengono inoltre forniti due codici hash: uno descrive i dati del file system associato all applicazione; l altro, detto primario, firmato da un autorità di certificazione. Insieme allo stream viene anche inviata una catena di autorizzazioni che raggiunge una Root CA conosciuta dal Set Top Box. I certificati potrebbero dover essere revocati prima della data di scadenza (ad esempio se la chiave privata di un broadcaster è compromessa). A questo scopo viene creata una lista contenente i numeri seriali dei certificati revocati (CRL) che, trasmessa in broadcast e opportunamente firmata, avverte i ricevitori di quali sono i certificati da ignorare. Ogni terminale che supporta l MHP deve contenere un set di certificati root X509 [27] nella memoria persistente che vengono inseriti durante il montaggio del Set Top Box stesso. Occorre quindi avere la possibilità di modificarli: questo viene fatto tramite un opportuno file inviato in broadcast contenente i nuovi certificati, le firme di almeno due Root CA e la lista dei certificati da eliminare. Oltre che l autenticazione del mittente, il framework di sicurezza dell MHP prevede l autenticazione dei contenuti inviati ai STB da un broadcaster: questo processo avviene mediante tre meccanismi: HashFiles che forniscono un checksum per file e directory; Firme digitali (create con algoritmo asimmetrico); Certificati di chiave pubblica. Ognuno di questi componenti viene memorizzato in un file e inviato insieme all applicazione e al corrispondente filesystem. Il ricevitore a sua volta verifica tutto e se trova corrispondenza accetta i dati. 81

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale 2.5.3.1 HashFiles Un HashFile è un file che contiene un riassunto di tutte le informazioni riguardanti una directory di un filesystem. Questa struttura serve per verificare che nessuno abbia manomesso il contenuto di tutto ciò che è autenticato. Infatti, per esserne sicuri, quando viene calcolato l hash si prendono in considerazione sia il contenuto dei file sia il loro nome. Gli algoritmi utilizzabili sono SHA-1 [28] e MD5 [29]. Vi è inoltre un HashFile master che è quello situato nella directory Root e ottenuto calcolando l hash su tutti gli altri HashFiles contenuti nelle sottodirectory e sui file della directory Root stessa. 2.5.3.2 Firma digitale Per ottenere la firma digitale si effettuano due passi: 1. Si calcola l hash sull HashFile che si trova nella cartella Root del filesystem; 2. Si cifra il risultato mediante la chiave privata del broadcaster. Se si dispone di più chiavi si possono creare più firme per lo stesso hash. Il risultato ottenuto viene memorizzato in un file con struttura definita nello standard MHP chiamato dvb.signaturefile.x, dove x è il numero della firma (serve per distinguere le diverse firme). L algoritmo usato per cifrare è indicato nel certificato di chiave privata: in genere MD5 e SHA-1. Quando sul ricevitore arriva un applicazione firmata all interno di un filesystem, vengono effettuate varie operazioni di validazione della firma: innanzitutto viene verificata la presenza di un HashFile in ogni directory, controllando che le directory siano autenticate correttamente; successivamente viene verificata la corrispondenza tra firme e certificati di chiave pubblica; infine vi è la verifica che il certificato della Root CA sia presente tra i certificati contenuti nella memoria permanente del ricevitore. 82

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 40. Processo di firma digitale nello standard MHP 2.5.4 Lo standard MHP 1.1.x (Internet Access) Nel corso del 2005 sono state rese disponibili nuove specifiche MHP, suddivise in 3 parti. La serie di specifiche MHP 1.1 estende il supporto delle specifiche MHP 1.0 a possibilità quali la memorizzazione locale delle applicazioni nel ricevitore, il download dei software applicativi via Internet e la decodifica tramite Smart Card. L'accesso tramite SC è indirizzato ad applicazioni di e-government, pagamenti come carta di credito e applicazioni relative alla sanità (quindi come carta di identità elettronica). Vi sono, inoltre, componenti opzionali Java ed HTML, come browser internet (paragrafo 2.2.2) ed e-mail. 83

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Figura 41. Architettura base dello standard MHP 1.1 Alcuni evidenti ventaggi sono i seguenti: Possibilità di immagazzinare applicazioni nei terminali MHP o nei server Internet; Maggiore velocità delle applicazioni nello startup (grazie ad un ottimizzazione del terminale MHP con caching automatica); Indicazioni sull eventuale bisogno di plug-in in un applicazione e download; Supporta DVB-J e la possibilità di scrivere plug-in interoperabili; Accesso a lettori di Smart Card per applicazioni t-commerce o e-commerce; Supporta riferimenti biderezionali tra contenuti MHP e contenuti Internet; Interoperabilità tra servizi DVB e HTML; Possibilità di integrazione tra video DVB e pagine HTML; Riferimenti a pagine internet all interno delle applicazioni con uso di URL; 84

Capitolo 2 Standard di riferimento e tecnologie per la TV digitale Uso di particolari browser (scaricabili) per particolari applicazioni; Uso di un client e-mail; Files della stessa applicazione possono essere scaricati dal canale broadcast e da internet allo stesso tempo; Supporto di IPv6 e dell Alta Definizione (HD) ; Implementazione delle procedure di autenticazione e identificazione. L'MHP 1.1.2 [30] è il l ultimo standard reso disponibile. Esso include il supporto all'ambiente ad Alta Definizione e all implementazione dei decoder MHEG-5. Inoltre ci sono altre piccole applicazioni come il supporto per il tele-voto. Sarà ora possibile usare Smart Card per autenticare la fonte dell invio presso un server pubblico tramite Canale di Ritorno: questo per mezzo del protocollo PKCS#1 (largamente usato nei sistemi a Smart Card) e l'aggiunta di un adattatore Java chiamato Provider. Per molti utenti, l'aspetto più importante è il passaggio della piattaforma Java dal Personal Java al Personal Basis Profile (PBP). Mentre il Java è datato intorno al 1998, la versione del PBP nello standard MHP 1.1.2 si basa su Java 1.4.2 del 2003. Il PBP include un miglior supporto per i testi, per la grafica e per il protocollo IPv6, che offre servizi differenziati (best-effort e a qualità garantita), configurazione automatica di terminali, servizi ed apparati di rete, servizi multicast (cioè la possibilità di realizzare comunicazioni multipunto-multipunto ), mobilità e sicurezza nelle comunicazioni. Tutte le specifiche dell MHP1.0 di Personal Java sono totalmente incluse nel Personal Basis Profile. Il tutto è incluso nelle specifiche del Personal Java completo. Il Personal Profile è l unione del personal Java con il PBP. 85

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Capitolo 3 3 SVILUPPO DI UN SERVIZIO INTERATTIVO SU PIATTAFORMA DVB-MHP Il dipartimento di Ingegneria dell Informazione di Siena si è dotato di una infrastruttura di laboratorio che contiene al proprio interno tutti gli elementi fondamentali della catena di sviluppo di applicazioni per TV digitale. In questo capitolo viene descritta la realizzazione di un servizio su piattaforma DVB-MHP (con riferimento allo standard MHP 1.0.3) in ambiente di laboratorio con verifica della effettiva fruibilità su ricevitore televisivo. Il servizio si compone per una parte di contenuti essenzialmente informativi che vengono trasmessi in broadcast e liberamente ricevibili per mezzo dell antenna di casa (supponendo una reale messa in onda da parte di un Operatore di Rete) e da una sezione interattiva che prevede necessariamente l uso di Canale di Ritorno. Servizi come la prenotazione di un soggiorno in agriturismo o il collegamento a webcam in tempo reale sono parte del contesto interattivo realizzato dall applicazione. L interfaccia grafica è realizzata per mezzo di Cardinal Studio, uno strumento di authoring che opera in ambiente Windows, mentre la parte server è gestita per mezzo di Apache Server, linguaggio di scripting PHP e database MySQL. 3.1 La fase di specifica La definizione di un albero di navigazione dei contenuti e la specifica di logiche applicative che il telespettatore possa attivare sono senz altro alla base della specifica di un applicazione DTT. La struttura dell applicazione prevede una serie di layout grafici corrispondenti ai diversi livelli che il telespettatore può raggiungere attraverso l interazione del telecomando con il STB semplicemente per mezzo dei quattro tasti colorati, delle quattro frecce e del tasto di OK. L editor grafico, oltre che permettere la 86

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP realizzazione dell interfaccia grafica con approccio simbolico, rappresenta il primo anello del processo di sviluppo di un codice scritto in Java-MHP eseguibile su STB. 3.1.1 Cardinal Studio Professional Il tool di authoring Cardinal Studio permette la realizzazione di applicazioni per TV digitale conformi alle specifiche MHP 1.0.3. Il software presenta una suite completa di componenti atti a rendere le applicazioni facilmente navigabili e a gestire il Canale di Ritorno per mezzo di supporto al protocollo HTTP. Vi è inoltre la possibilità di integrare nuovi componenti all interno del software costruiti per mezzo di programmazione secondo Java Beans. Figura 42. Interfaccia del tool Cardinal Studio Professional 87

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Le applicazioni possono essere emulate su PC e successivamente generate come Xlet per essere trasmesse. In fig.42 si possono notare le varie sezioni che compongono l interfaccia del tool Cardinal Studio: nell area di lavoro vi sono tutti i componenti utilizzati in quella determinata scena dell applicazione; ovviamente questi sono resi invisibili sia durante l emulazione che durante l effettiva fruibilità del servizio in TV. I componenti sono prelevati dalla lista dei componenti disponibili ed opportunamente settati; nella lista, oltre che i componenti resi disponibili dal software, vi sono anche quelli eventualmente creati per mezzo di programmazione in Java. Ad ogni componente può corrispondere un evento e ad ogni evento può essere associata un azione: il concatenarsi degli eventi e delle azioni associate danno vita all albero di navigazione del servizio. Figura 43. Sezione del CS relativa agli eventi e alle azioni Infine vi è la sezione relativa agli act e per ogni act sono specificati i livelli: essi possono essere grafici (visibili) o invisibili, contengono i componenti, si interlacciano per generare la scena e possono essere condivisi fra i vari act. Esempi di livelli usualmente condivisi tra gli act sono il livello di background (cioè lo sfondo della scena) e il livello video, per mezzo del quale è possibile inserire all interno di una scena un video (di un qualsiasi formato) che riproduce ciò che è trasmesso in TV durante la navigazione del servizio. 88

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP 3.1.2 Cardinal Playout Compact Il sistema Cardinal Playout Compact [31] è un altro importante anello della catena di sviluppo in quanto provvede alla trasmissione delle applicazioni MHP gestendone, quindi, il broadcasting. Il Cardinal Playout si compone di: Carousel Generator per generare il carosello dei dati a partire dall applicazione secondo le specifiche MPEG-2 DSM-CC; per ricevere i contributi MHP si interfaccia con la funzione di Application Management dell ambiente di sviluppo; Playout Management Console che esegue varie funzioni di monitoraggio delle applicazioni sia nell esecuzione che nella struttura, con possibilità di modifiche sul carosello stesso; esso utilizza il protocollo TCP/IP; Generatore di informazioni PSI/SI (Program Specific Information/Service Information) strutturate in tabelle per la ricostruzione del corretto flusso in ricezione; A/V Generator che si occupa di rendere i files audio e video adatti al broadcasting per mezzo di una conversione in formato Transport Stream; Scheduler per il riordino delle operazioni (stream events); Multiplexer MPEG-2 DVB che si occupa di multiplexare in un unico flusso MPEG-2 Transport Stream le applicazioni MHP, i segnali audio/video codificati e le informazioni di servizio definite da MPEG e DVB per supportare i STB nella individuazione e nella presentazione all utente dei servizi. Lo stream in uscita è detto Transport Stream Data (ISO 13818-1). Esso giunge al modulatore per mezzo di un interfaccia ASI (ETSI-CENELEC EN 50083-9). 89

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 44. Architettura del sistema Cardinal Playout Compact 3.1.3 Il Modulatore DVB Il modulatore ha il compito di trasmettere il Transport Stream generato dal Playout al STB. Esso prende il flusso di trasporto costruito secondo lo standard MPEG2 e lo modula secondo la specifica ETSI EN 300 744, generando un segnale a frequenza intermedia (IF) che può essere inviato ad un amplificatore di potenza per essere trasmesso on-air, oppure può essere convertito a radiofrequenza (RF) VHF/UHF per alimentare direttamente un STB connesso su cavo di antenna a 75Ω. In questo caso, per avere all ingresso del STB un livello di potenza ottimale attorno ai -60 dbm ed evitarne il danneggiamento, l uscita RF del modulatore deve essere opportunamente attenuata. Nella catena di trasmissione in laboratorio vi è un modulatore DVB-T EuroTel (ETL1100) ed un Up-converter ancora dell Eurotel. 90

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 45. Modulatore DVB del Dipartimento di Ingegneria dell Informazione di Siena 3.2 La fase di sviluppo Il principale obiettivo di questa tesi è stato la realizzazione di un servizio interattivo per TV Digitale Terrestre, quindi su piattaforma DVB-MHP, per mezzo degli strumenti visti pocanzi. La scelta della tipologia del servizio è ricaduta su un applicazione di informazione turistica volta a valorizzare l enoturismo in Toscana che preveda servizi interattivi quali la possibilità di collegarsi in tempo reale alle webcam degli agriturismi, consultare il meteo per mezzo di immagini aggiornate prelevate dal web, infine effettuare una prenotazione in agriturismo per mezzo del solo telecomando. La verifica della correttezza del progetto funzionale, la navigabilità dell albero informativo e la qualità dell interfaccia vengono valutati grazie all utilizzo di un emulatore off-line: esso si occupa di mandare in esecuzione l applicazione su PC valutando il codice MHP ed emulando il comportamento del STB, mantenendo quasi le stesse caratteristiche grafiche e funzionali rispetto all esecuzione reale. In realtà, dal punto di vista funzionale vi è un analogia quasi perfetta, mentre non vi è perfetta corrispondenza dal punto di vista della grafica: questo implica necessariamente un ottimizzazione grafica a livello di posizionamento dei componenti strutturali dell applicazione dopo la prova dell effettiva fruibilità su ricevitore TV. 91

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP L emulazione, tuttavia, rimane il cuore della fase di debug funzionale. Nel Cardinal Studio, l emulatore MHP è integrato con l ambiente di editing grafico ed esegue un codice MHP che è generato dalla fase di compilazione del progetto grafico. Un problema rilevante per chi sviluppa applicazioni è senza dubbio il fatto che, ad oggi, la specifica MHP non risulta ancora implementata in modo uniforme dai produttori di STB, il che può tradursi in un diverso comportamento che una stessa applicazione può avere quando viene mandata in esecuzione su diversi modelli di STB o addirittura su diverse release software di uno stesso modello di STB. Per questo oggi un importante spazio di mercato è dedicato i fornitori di layer/browser sottoforma di Run-Time platform. Diventa quindi compito del fornitore di piattaforma run-time interfacciarsi con i diversi produttori di STB, verificare il funzionamento della piattaforma sui nuovi modelli e sulle nuove release e mantenere sempre aggiornata la versione mandata in broadcast. 3.2.1 Struttura progettuale del servizio L albero informativo del servizio è stato creato in modo da presentare dapprima contenuti puramente informativi e, in una fase più spinta, contenuti interattivi consultabili per mezzo dell uso di Canale di Ritorno. Il fine dell applicazione è quello di portare un alto contenuto informativo sulla possibilità di fare enoturismo in Toscana e sulla qualità dei servizi offerti, dando anche all utente poco esperto di PC la possibilità di usufruire di nuove tecnologie effettuando, per esempio, un immediata prenotazione di soggiorno in un agriturismo comodamente dal salotto di casa. D altra parte, in una reale messa in onda del servizio, la parte non interattiva e più puramente informativa è trasmessa in broadcast e consultabile senza alcun costo per l utente. 3.2.1.1 Grafica di sfondo Uno dei primi passi è stato sicuramente quello di creare più grafiche di sfondo da condividere tra gli act. Per fare questo, a partire da immagini elaborate per mezzo di comuni software in maniera tale da rendere omogeneo il servizio nei colori e adatti gli 92

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP sfondi in base ai contenuti, si è dovuto procedere con una conversione da JPEG a I-Frame MPEG-2 il modo che il decoder MPEG-2 potesse processare lo sfondo. Per realizzare questa conversione si è utilizzato il software TMPGEnc opportunamente settato. Figura 46. Settaggio video del software TMPGEnc Come visibile dalla figura 46, si è scelto di caratterizzare la compressione dell immagine ad un bit rate costante di 6000 bps: in realtà si era prima optato per un bit rate di 8000 bps, successivamente e dopo una verifica della qualità visiva su ricevitore TV, si è notato che con un bit rate di 6000 bps la differenza qualitativa era impercettibile però questo permetteva di snellire l applicazione da un punto di vista della dimensione totale (che si vuole mantenere intorno ai 500 KB) a vantaggio di un maggior numero di contenuti. 93

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 47. Composizione della scena a partire dal background 94

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP 3.2.1.2 Utilità del formato DSML I file nel formato DSML (DataSet Markup Language) sono di grande utilità nella realizzazione delle applicazioni per poter presentare dati strutturati. Il file DSML è strutturato come una tabella (XML-compatibile), presenta quindi la definizione di un certo numero di righe e di colonne. L utilità sta nel fatto che, una volta costruiti questi file, per mezzo dei componenti del software Cardinal Studio possiamo gestirli ed estrarne i contenuti trattandoli come se fossero delle vere e proprie tabelle sulle quali puntare un indice di riga per illustrarne il contenuto. <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <dsml version="1.0"> <data name="agriturismo"> <header> <column name="nome" type="java.lang.string" index="0"/> <column name="luogo" type="java.lang.string" index="1"/> <column name="tel" type="java.lang.string" index="2"/> <column name="fax" type="java.lang.string" index="3"/> </header> <rows> <row nome="fattoria Petrognano" luogo="pomino, RUFINA (FI)" tel="055/8318812" fax="055/8318812"/> <row nome="villa Terreno" luogo="casi, RUFINA (FI)" tel="055/8399501" fax="055/8399707"/> <row nome="il Pezzatino" luogo="s.s. 67 km 108.9, RUFINA (FI)" tel="055/8397045" fax="055/8397045"/> <row nome="fattoria I Busini" luogo="castiglioni, RUFINA (FI)" tel="055/8397004" fax="055/8397004"/> </rows> </data> </dsml> Figura 48. Esempio di file DSML Per mezzo dei file DSML vengono anche richiamate delle figure. Sia le informazioni testuali che le immagini vengono visualizzate nell applicazione per mezzo del componente DataLabel: attraverso un adeguato settaggio e un abilitazione degli indici, permette di estrarre e visualizzare a video i contenuti sulle righe (rows), uno per ogni DataLabel; mentre attraverso il componente DataAwareList vengono visualizzati tutti i contenuti di una colonna abilitandone l indice relativo. Nella fig.49 viene mostrato come, a partire dal componente DataAwareList, viene creata una procedura di 95

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP ripescaggio dei file DSML che risiedono all interno della cartella delle risorse dell applicazione. E evidenziato che nel componente DataAwareList è attiva la colonna 0 e che sono necessari due componenti di interfaccia: il DataSet e il DSML DataSource. Per i DataLabel (cioè per mostrare i contenuti sulle righe) la procedura è identica. Figura 49. Procedura di ripescaggio dei file DSML per mezzo dei componenti del tool Cardinal Studio Con riferimento al file DSML illustrato in figura 48, viene mostrato nelle figure seguenti il risultato finale dell estrazione di contenuti da file strutturati nel formato DSML: gli indici attivi sui componenti sono gli stessi ma vengono visualizzati i diversi contenuti di riga del file semplicemente cambiando la posizione del focus di riga del componente DataAwareList. 96

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 50. Visualizzazione dei contenuti di un file DSML (focus sulla prima riga) Figura 51. Visualizzazione dei contenuti di un file DSML (focus sulla terza riga) 3.2.1.3 Componenti per l interattività I componenti URLBuilder, MHPReturnChannel e HTTPConnection sono i tre componenti fondamentali usati per realizzare azioni interattive attraverso lo scambio di dati su Canale di Ritorno. Il componente URLBuilder costruisce l URL utilizzato nella connessione HTTP: questo avviene definendo un URL Base nella scheda del componente che fa riferimento al percorso su server dello script che analizza le richieste del client e di alcune coppie chiave-valore che definiscono i parametri di richiesta o di dati che dal client confluiscono al server. Qualora non ci fosse bisogno di costruire, in base a determinati parametri, un URL dinamico, questo può essere impostato direttamente nella scheda delle proprietà di un altro componente: HTTP Connection. Questo componente riveste grande importanza nell applicazione in quanto permette di impostare la trasmissione HTTP sicura (HTTPS) e la modalità di richiesta HTTP: GET oppure POST. Nell applicazione è utilizzato il metodo GET: questo permette la costruzione di un URL che contiene tutte le variabili passate dal client al server. 97

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 52. Parametri di impostazione del componente HTTPConnection Infine il componente MHPReturnChannel permette la connessione vera e propria al CdR (e la disconnessione) per mezzo di una richiesta associata ad un evento. 3.2.2 Struttura della parte interattiva Come già accennato, la parte interattiva del servizio prevede anzitutto la possibilità di collegamento a webcam di aziende agrituristiche; inoltre è stato implementato un servizio di prenotazione di un soggiorno e la possibilità di consultare le previsioni meteo da fonte web. Nei primi due servizi è richiesta la presenza di un server: nel primo caso è necessario come base d interscambio di file immagini che vengono prelevati dalla webcam (con tempo di interscatto relativamente breve) e vanno a comporre il flusso video all interno dell applicazione; nel secondo caso il server ospita un database che contiene sia informazioni sulla disponibilità delle camere e sul prezzo, sia le informazioni relative alle prenotazioni, come le generalità dell utente, le camere prenotate e il giorno. La scelta di un Web Server è stata quindi obbligata ed è ricaduta su Apache. Per quanto riguarda il database è stato scelto MySQL, mentre le interrogazioni e le risposte client-server avvengono attraverso uno script scritto in linguaggio PHP residente sul Web Server Apache. Esso si fa carico di gestire tutte le connessioni e di restituire al client le informazioni richieste. 98

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Per il servizio di collegamento a webcam sono state studiate più soluzioni alternative, in base alla tipologia di webcam. La soluzione adottata prevede, oltre Apache, un server FTP. 3.2.2.1 Sviluppo del servizio di collegamento a webcam Lo studio di un sistema che potesse realizzare un interfacciamento tra webcam e ricevitore televisivo ha portato innanzitutto a fare alcune considerazioni sulla tipologia di webcam. Le webcam di ultima generazione (IP Cam) sono dotate nativamente di Web Server e indirizzo IP proprio, per cui, parte dell infrastruttura progettata per realizzare questo tipo di servizio potrebbe rivelarsi superflua. Tuttavia, si è preferito realizzare un servizio nel quale non fosse richiesta una particolare tipologia di webcam. Le comuni webcam che servono per monitorare luoghi all aperto sono dotate di software interno che permette di scattare immagini, eventualmente adattarle ad una risoluzione voluta, ma soprattutto di trasmetterle su internet con protocollo FTP [32]. Le immagini possono essere acquisite con intertempo di scatto a scelta; ovviamente, minore sarà il tempo di interscatto della webcam, più fluido ed aggiornato risulterà il flusso di immagini visibile da TV. FTP (File Transfer Protocol) è il protocollo generalmente utilizzato per trasferire dati tra due host in maniera affidabile ed efficiente (si basa su TCP). In particolare un FTP Server rimane in attesa di connessioni sulla porta 21. Le fasi di una sessione FTP sono: 1. Il client (in questo caso la webcam) contatta il server sulla porta 21 utilizzando il processo Protocol Interpreter (per mezzo del software interno); 2. Autenticazione del client (solo alla prima connessione se la webcam rimane sempre attiva); 3. Trasferimento dati attraverso il Data Transfer Process. 99

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 53. Procedura di test sul Server FTP eseguita dal software webcam Il sistema prevede un PC Server nel quale sono attivi un Server FTP ed un Server HTTP (Apache): quest ultimo è necessario per rendere possibile la comunicazione remota con il STB. Il Server FTP, invece, abilita la ricezione e la trasmissione delle immagini dalle webcam (poiché si fanno operazioni di Upload, è necessario che la prima volta vengano richiesti i parametri di accesso al Server FTP) e le destina in una directory del Server HTTP dedicata proprio a quella webcam (fig.54). Il Server FTP, da questo punto di vista, garantisce sicurezza grazie alla gestione di controllo degli accessi. 100

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 54. Riconoscimento del client e allocazione dati su Server HTTP da parte del Server FTP Si sono scelti i Server Apache HTTP e Cerberus FTP: il primo è da sempre noto per la sua affidabilità ed è stato largamente collaudato; il secondo sta riscuotendo un discreto successo nell ambito dei software Open Source in quanto risulta affidabile e leggero. Il problema della congestione del Server non sussiste in quanto le immagini sono sovrascritte: in realtà i software della webcam non trasmettono le sole immagini, ma una pagina HTML (di contenute dimensioni), questo perché sono stati creati per inviare ad un provider, tramite FTP, una pagina accessibile da PC su internet. Quando l utente, tramite telecomando, seleziona questo tipo di servizio, parte una richiesta HTTP di download dei dati dal Server Apache tramite Canale di Ritorno con riferimento ad un percorso che coincide con quello che riceve i dati tramite protocollo FTP dalla webcam prescelta. 101

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 55. Architettura per la realizzazione del servizio di collegamento a webcam Il Cardinal Studio Professional possiede un componente di visualizzazione immagini (disponibile in fase di progettazione dell applicazione) per mezzo del quale è possibile caricare su STB solo immagini trasmesse in locale (nel caso di implementazione in laboratorio) o in broadcast (nel caso di messa in onda reale), quindi tramite l uso di carosello: le immagini prelevate da CdR non sono supportate da alcun componente per la visualizzazione su ricevitore televisivo. Per rendere quindi funzionante il servizio permettendo la visualizzazione del flusso di immagini prelevate dal Web Server, si è dovuto integrare all interno del tool Cardinal Studio un apposito componente che supporta questa funzione, costruito con programmazione secondo Java Beans e regolarmente processato dalla Java Virtual Machine. 102

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP 3.2.2.2 Sviluppo del servizio di consultazione delle previsioni meteo La realizzazione del servizio interattivo di consultazione delle previsioni meteo sfrutta il Canale di Ritorno e il componente Java integrato nel tool Cardinal Studio per la visualizzazione di immagini da remoto. Si è studiato e realizzato l interfacciamento con il sito web del Laboratorio di Meteorologia e Modellistica Ambientale (LAMMA) della Regione Toscana che opera nell Area della Ricerca del CNR del Polo Scientifico Fiorentino nei campi della meteorologia, climatologia e osservazioni spaziali. All utente è data la possibilità di consultare le previsioni fino a tre giorni per mezzo di un semplice scrolling tramite le frecce del telecomando. Figura 56. Procedura di visualizzazione dell immagine per mezzo di scrolling 103

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP E stata infatti implementata una logica di funzionamento del servizio secondo la quale, quando l utente tramite le frecce del telecomando porta il focus sul giorno di interesse e sulla fascia oraria di interesse (cioè mattina, pomeriggio o sera), automaticamente si aggiorna il contenuto della richiesta HTTP in termini di URL dell immagine meteo che viene prelevata dall archivio del sito (fig.56). Nella figura che segue è illustrata l architettura generale di laboratorio per la realizzazione di questo servizio. Figura 57. Architettura per la realizzazione del servizio di consultazione delle previsioni meteo 3.2.2.3 Sviluppo del servizio di prenotazione di soggiorno A completamento della parte interattiva dell applicazione, è stato implementato un servizio che permette di effettuare una prenotazione di soggiorno presso una qualsivoglia azienda agrituristica. 104

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Questo servizio si compone di due diversi act: nel primo act vengono presentate all utente i giorni e i mesi sottoforma di tasti abilitati a prendere il focus per cui l utente si limita a scegliere il giorno e il mese usando semplicemente le frecce del telecomando (è previsto il controllo di disponibilità delle camere e dei prezzi); nel secondo act l utente, che ha scelto i giorni per i quali vuole effettuare la prenotazione, inserisce i propri dati ed attende l esito della prenotazione. Nel diagramma di fig.58 vengono illustrate le possibili procedure di prenotazione in base alle disponibilità o alle esigenze dell utente. Figura 58. Diagramma di procedura della prenotazione 105

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Una volta che l utente ha scelto il giorno, le informazioni sulla disponibilità delle camere e sui prezzi vengono prelevate da Canale di Ritorno per mezzo di richiesta (query) al Database MySQL che contiene le suddette informazioni. Quando una prenotazione viene eseguita con successo, nel database vengono memorizzati i dati relativi all utente nonché il giorno per il quale ha effettuato la prenotazione e viene decrementata la disponibilità relativa. Ad ogni prenotazione la disponibilità è quindi immediatamente aggiornata. Per gestire questa comunicazione con il Database e per permetter la corretta esecuzione dei comandi, è stato creato uno script in programmazione PHP che risiede all interno di Apache. I parametri sono passati sottoforma di coppie Key-Value : l URL di riferimento al Server HTTP è costruito tramite il componente URLBuilder ed è composto da un URL Base e da tutti gli accoppiamenti che serviranno al PHP per creare un array associativo composto da variabili e valori. La chiave indica il nome della variabile assegnata nell applicazione, mentre il valore è la variabile che corrisponde al dato acquisito, quale può essere il nome dell utente o il giorno per cui effettua la prenotazione, oppure un dato che corrisponde ad un azione richiesta dall utente. Nell applicazione ogni valore è reso disponibile per essere acquisito direttamente tramite il componente che lo espone o mediante l utilizzo del componente DataStorage che lo immagazzina e lo rende disponibile anche negli altri Act (tramite condivisione del livello cui appartiene). Nella fig.59 è rappresentato un esempio di richiesta di informazione circa la disponibilità di camere singole per il giorno 11 Marzo presso l agriturismo Fattoria Petrognano: si può osservare come l URL viene costruito in base alle coppie di chiavi e valori; in realtà, al premere l OK da telecomando, vengono inizializzate più azioni, ovvero vengono trasmessi anche i parametri di richiesta delle informazioni delle camere doppie e dei prezzi per mezzo delle coppie Key=task & Value=infodisponibilita2, Key=task & Value=infoprezzo1, Key=task & Value=infoprezzo2. La variabile task, quindi, assume più valori. Le variabili sono riconosciute dallo script tramite confronti. 106

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 59. Processo di costruzione dell URL per il passaggio dei dati al Server Con la stessa tecnica si procede per la trasmissione dei dati personali: in questo caso lo script, oltre che riconoscerli, fornisce un comando al database di inserimento degli stessi. PHP utilizza trim per eliminare gli eventuali spazi bianchi presenti sulle variabili provenienti dall applicazione e crea gli array per mezzo di $_GET. Lo script si compone di più parti in base alle richieste e alle risposte. La prima parte serve per abilitare l accesso al database MySQL: 107

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Un esempio di Key, in questo caso, è agriturismo il cui value è il nome del database relativo all interno di MySQL. Nella seconda parte dello script avviene innanzitutto il controllo sulla variabile task: il valore di questa variabile corrisponderà a indisponibilita1, infodisponibilita2, infoprezzo1 e infoprezzo2 che sono trasmessi dall applicazione tramite quattro diverse azioni alla pressione del pulsante controllo disponibilità e prezzo: 108

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Per ogni if eseguito viene preso il valore delle variabili giorno e mese dalla cui associazione viene creata la variabile data che è utilizzata per ricercare quel giorno nel DB, quindi vengono estratte le informazioni e restituite, come mostrato in fig.60. 109

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 60. Trasferimento dati dal Database al ricevitore televisivo per effetto dello script PHP Una volta verificata la disponibilità e i prezzi, l utente inserisce i propri dati per mezzo del telecomando usufruendo della stessa logica di trascrizione degli SMS da telefonino. Sono quindi create e trasmesse nuove variabili: 110

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Quest ultima parte dello script permette l inserimento dei dati dell utente all interno del DB (fig.61) per mezzo dell istruzione INSERT INTO e va ad aggiornare la disponibilità delle camere per le successive prenotazioni (UPDATE). 111

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 61. Trasferimento dati da ricevitore televisivo a Database per effetto dello script PHP Come per gli altri servizi interattivi, viene mostrata l architettura generale per la realizzazione del servizio (fig.62). 112

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 62. Architettura per la realizzazione del servizio di prenotazione 3.2.3 Architettura generale del servizio A completamento della presentazione delle strutture dei vari servizi interattivi, è illustrata in fig.63 l architettura generale utilizzata per l implementazione dell intero servizio. Si può notare la presenza di un PC Server dedicato, all interno del quale risiedono i Server FTP (per comunicare con le webcam) ed HTTP (per comunicare con il STB). Il PC Server è costantemente collegato ad Internet. 113

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 63. Architettura generale per la realizzazione del servizio 3.3 Funzionamento dettagliato del servizio Oltre alla parte interattiva, il servizio si compone di varie scene a carattere informativo realizzate sfruttando le caratteristiche strutturali dei file DSML (paragr.3.2.1.2) che risiedono nella cartella delle risorse dell applicazione. La struttura generale risulta facilmente navigabile, a partire dalle scene che presentano l ambito enoturistico toscano e i servizi offerti, fino alla parte interattiva pocanzi descritta. 114

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP 3.3.1 Presentazione delle scene Quando tramite il telecomando viene caricata l applicazione, la prima scena che viene visualizzata su TV è essenzialmente di copertina al servizio (fig.64). Figura 64. Screenshot scena di accesso al servizio Si possono notare alcuni dei livelli che compongono l applicazione come il livello grafico proprio della scena o i livelli condivisi con gli altri act come il livello grafico relativo all ora e alla data e il livello video. Quest ultimo rende possibile la visualizzazione della programmazione in TV durante l effettiva fruibilità del servizio. 115

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Alla pressione del tasto OK si accede alla scena successiva che è una pagina di benvenuto dove vengono brevemente descritte le funzionalità del servizio (fig.65). Figura 65. Screenshot scena di benvenuto Grazie ad un azione congiunta di più componenti del tool Cardinal Studio, il testo è reso scrollabile tramite le frecce del telecomando. Le immagini sono caricate in locale e trasmesse sul carosello: la loro dimensione influisce direttamente sulla dimensione dell applicazione che si è detto non può essere troppo maggiore di 500KB; tuttavia la bassa risoluzione dei ricevitori televisivi rispetto ai computer permette un elevata compressione delle immagini. I più famosi formati di immagini sono riconosciuti dal STB, come ad esempio il JPEG o il GIF. 116

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Con la terza scena si entra nel vivo dell applicazione: vi è, infatti, una lista che espone i nomi delle Strade del Vino realmente presenti oggi in Toscana. <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <dsml version="1.0"> <data name="strade del vino"> <header> </header> <rows> <column name="percorso" type="java.lang.string" index="0"/> <column name="province" type="java.lang.string" index="1"/> <column name="immagine" type="java.awt.image" index="2"/> <column name="vini" type="java.lang.string" index="3"/> <column name="piatti" type="java.lang.string" index="4"/> <column name="freccia1" type="java.awt.image" index="5"/> <column name="freccia2" type="java.awt.image" index="6"/> <column name="freccia3" type="java.awt.image" index="7"/>. <column name="freccia14" type="java.awt.image" index="18"/> <column name="food1" type="java.awt.image" index="19"/> <column name="food2" type="java.awt.image" index="20"/> <column name="food3" type="java.awt.image" index="21"/> <column name="food4" type="java.awt.image" index="22"/> <column name="note" type="java.lang.string" index="23"/> <column name="testo" type="java.lang.string" index="24"/> <column name="indice" type="java.lang.string" index="25"/> <column name="notetxt" type="java.lang.string" index="26"/> <column name="indice2" type="java.lang.string" index="27"/> <column name="nomestrada" type="java.lang.string" index="28"/> <row percorso="colli di Candia e di Lunigiana" province="province di: Massa Carrara" nomestrada="strada del Vino Colli di Candia e di Lunigiana" immagine="resource/1.jpg" vini="candia dei Colli Apuani, Colli di Luni" piatti="piatti tipici:" freccia1="resource/freccia.gif" testo="''...tra i castelli e i borghi medievali della Lunigiana, fino alle coste della Versilia''" indice="resource/0.dsml" indice2="resource/agri1.dsml"/>. <row percorso="chianti Rufina e Pomino" province="province di: Firenze" nomestrada="strada dei Vini Chianti Rufina e Pomino" immagine="resource/5.jpg" vini="chianti Rufina, Pomino" piatti="piatti tipici:" freccia5="resource/freccia.gif" testo="''...tra manieri medievali e cantine sotterranee, antichi fortilizi e sfarzose ville rinascimentali''" indice="resource/4.dsml" indice2="resource/agri5.dsml"/>. </rows> </dsml> </data> Figura 66. Estratto del contenuto DSML relativo alle scene di figura 67 e 68 117

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Man mano che il focus viene spostato tra le righe della lista per mezzo delle frecce del telecomando, una freccia rossa cambia posizione puntando di volta in volta il percorso geografico relativo alla Strada del Vino interessata dal focus su una mappa regionale (fig.67). Per realizzare questa corrispondenza, la mappa è stata processata come background e sovrapposta da più componenti DataLabel che vengono attivati di volta in volta per mezzo di un file DSML (fig.66). Il contenuto informativo di questo file è relativo alle scene di fig. 67 e 68, infatti i componenti invisibili di queste due scene risiedono in un layer comune. Figura 67. Screenshot scena di indicazione geografica e scelta del percorso 118

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Si nota che i livelli condivisi (come il video) sono presenti anche in questa scena, inoltre vi è una costante grafica che corrisponde alla rappresentazione dei tasti colorati del telecomando ai quali sono sempre associate delle azioni. Dopo che, per mezzo del telecomando, si è selezionata una strada e si è premuto OK, si accede ad una nuova scena, che è ovviamente diversa nei contenuti in base alla scelta effettuata nella scena precedente. Le informazioni contenute nella nuova scena sono relative ai vini locali prodotti, alle province interessate, al logo e alle attrazioni storiche e naturali. Figura 68. Screenshot di una delle possibili scene di presentazione del percorso 119

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP L utente può accedere ora a tre nuove scene: 1. premendo OK dopo aver selezionato il nome di uno dei vini locali, accede alla scena di fig.70 che contiene le informazioni sul vino comprese le caratteristiche organolettiche: esse sono estratte dal file DSML di fig.69; <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <dsml version="1.0"> <data name="4"> <header> <column name="nome" type="java.lang.string" index="0"/> <column name="riconoscimento" type="java.lang.string" index="1"/> <column name="origine" type="java.lang.string" index="2"/> <column name="data" type="java.lang.string" index="3"/> <column name="colore" type="java.lang.string" index="4"/> <column name="odore" type="java.lang.string" index="5"/> <column name="sapore" type="java.lang.string" index="6"/> <column name="grado" type="java.lang.string" index="7"/> <column name="vitigni" type="java.lang.string" index="8"/> <column name="tipologie" type="java.lang.string" index="9"/> <column name="logo" type="java.awt.image" index="10"/> </header> <rows> <row nome="chianti Rufina" riconoscimento="docg" origine="chianti e Chianti Classico" data="09/08/1967" colore="rubino vivace tendente al granato con l' invecchiamento" odore="intensamente vinoso, talvolta con profumo di mammola" sapore="armonico, asciutto, sapido, leggermente tannico" grado="12.0% " vitigni="sangiovese 75-90 %, Canaiolo, Malvasia, Trebbiano Toscano" tipologie="suporiore, riserva" logo="resource/gallochianti.gif"/> <row nome="pomino Rosso" riconoscimento="doc" origine="pomino" data="25/02/1983" colore="rosso rubino, vivace, con sfumature granate piu' o meno intense" odore="vinoso, intenso, caratteristico, si affina con l' invecchiamento" sapore="armonico, asciutto, robusto, leggermente tannico o vellutato" grado="12.0%" vitigni="sangiovese 60-75 %, Merlot 10-20 %" tipologie="bianco"/> <row nome="pomino Vin Santo Bianco" riconoscimento="doc" origine="pomino" data="25/02/1983" colore="granato piu' o meno intenso" odore="etereo, intenso" sapore="armonico, vellutato" grado="15.5%" vitigni="sangiovese 60-75 %, Merlot 10-20 %" tipologie="vin santo rosso"/> <row nome="pomino Vin Santo Rosso" riconoscimento="doc" origine="pomino" data="25/02/1983" colore="dal giallo paglierino all' ambrato intenso" odore="etereo, intenso" sapore="armonico, vellutato" grado="15.5%" vitigni="trebbiano Toscano 0-30 %" tipologie="vin santo bianco"/> </rows> </data> </dsml> Figura 69. Contenuto DSML relativo alla scena di figura 70 120

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 70. Screenshot scena di presentazione dettagliata dei vini locali 2. la seconda possibile scelta è quella di accedere a contenuti riguardanti l enogastronomia tramite pressione del tasto BLU del telecomando: così viene attivato, infatti, un nuovo file DSML i cui contenuti estratti sono visibili nella scena di fig.71; esistono quindi tanti file strutturati DSML quante sono le possibili scelte dei percorsi; le informazioni contenute sono state prelevate dal Database del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali; 121

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 71. Screenshot scena di presentazione dei prodotti tipici 3. premendo il tasto GIALLO del telecomando, l utente accede alla scena relativa agli agriturismi (fig.73): l albero di navigabilità del servizio è quindi tale da presentare anzitutto le strade del vino e le indicazione geografiche, poi i vini locali, le attrazioni turistiche e i prodotti gastronomici tipici, infine le aziende agrituristiche presenti lungo la Strada del Vino prescelta e i servizi forniti per l utente che fosse interessato a fare agriturismo in questo contesto. L accesso a questa scena abilita l estrazione del contenuto di un nuovo file DSML (fig.72). 122

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <dsml version="1.0"> <data name="nome del vino"> <header> </header> <column name="nome" type="java.lang.string" index="0"/> <column name="i1" type="java.lang.string" index="1"/> <column name="luogo" type="java.lang.string" index="2"/> <column name="tel" type="java.lang.string" index="3"/> <column name="fax" type="java.lang.string" index="4"/> <column name="internet" type="java.lang.string" index="5"/> <column name="email" type="java.lang.string" index="6"/> <column name="gif1" type="java.awt.image" index="7"/> <column name="gif2" type="java.awt.image" index="8"/>. <column name="gif18" type="java.awt.image" index="24"/> <column name="i2" type="java.lang.string" index="25"/> <column name="i3" type="java.lang.string" index="26"/> <column name="i4" type="java.lang.string" index="27"/> <column name="i5" type="java.lang.string" index="28"/> <column name="i6" type="java.lang.string" index="29"/> <column name="i7" type="java.lang.string" index="30"/> <column name="url" type="java.lang.string" index="31"/> <column name="url2" type="java.lang.string" index="32"/> <rows> <row nome="fattoria Petrognano" i1=">" luogo="pomino, RUFINA (FI)" tel="055/8318812" fax="055/8318812" internet="petrognano.it" email="info@petrognano.it" gif1="resource/1a.gif" gif2="resource/2a.gif" gif4="resource/4a.gif" gif5="resource/5a.gif" gif16="resource/16a.gif" gif18="resource/18a.gif" url="http://localhost/dtt/5/agri1/s5a1cam1/01.jpg" url2="http://localhost/dtt/5/agri1/s5a1cam2/01.jpg"/>. <row nome="poggio Montepescoli" i7=">" luogo="pelago (FI)" tel="055/8301000" fax="055/8301000" internet="www.montepescoli.it" email="montepescoli@tin.it" gif1="resource/1a.gif" gif3="resource/3a.gif" gif4="resource/4a.gif" gif8="resource/8a.gif"/> </rows> </data> </dsml> Figura 72. Estratto del contenuto DSML relativo alla scena di figura 73 123

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 73. Screenshot scena di presentazione delle aziende agrituristiche e dei servizi Questa nuova scena presenta una lista delle aziende agrituristiche presenti nei pressi della Strada del Vino prescelta: selezionando dal telecomando l agriturismo, le informazioni cambiano e si illuminano le immagini (fig.74) relative ai servizi offerti (ristorazione, piscina, servizi per invalidi, ecc.) che risiedono nella cartella delle risorse che viene trasmessa e richiamati di volta in volta dal file strutturato DSML di fig.72. Giunto a questa scena l utente può sfruttare l interattività del servizio: come già descritto nel paragrafo precedente, sfruttando l uso del Canale di Ritorno sono stati implementati i servizi di collegamento alle webcam delle aziende agrituristiche, di consultazione delle previsioni meteo e di prenotazione di un soggiorno. 124

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 74. Variazione del contenuto informativo relativo ai servizi in base all agriturismo selezionato L utente può scegliere di usufruire dei servizi interattivi in qualsiasi ordine (comunque è sempre avvisato tramite comparsa di una finestra che sta per accedere ad un servizio che richiede un collegamento Internet e quindi un costo, come mostrato nelle figure 75 e 76): ad esempio, premendo il tasto OK viene instaurato il collegamento con le webcam relative all agriturismo selezionato secondo le modalità descritte nel paragr.3.2.2.1 (fig.77). 125

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 75. Avviso di accesso ad una sezione interattiva del servizio Figura 76. Avviso di inizializzazione del collegamento webcam 126

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 77. Screenshot scena con collegamento webcam instaurato Il Canale di Ritorno effettua in un tempo di qualche secondo la connessione al Server HTTP che a sua volta è interfacciato con il Server FTP che riceve i dati dalle webcam (tramite protocollo FTP). La fig.77 mostra la scena che si presenta all utente a connessione effettuata. Ad ogni scena l utente può sempre scegliere di tornare indietro, di cambiare scena o di uscire dal servizio. Il successivo passo che l utente può fare è quello di consultare le previsioni meteo (ma è garantita la facoltà di accedere prima ad un altro servizio). 127

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Come spiegato nel paragrafo 3.2.2.2, questo avviene grazie ad una richiesta HTTP ed un interfacciamento con il sito web del Laboratorio di Meteorologia e Modellistica Ambientale della Regione Toscana. La scena che si presenta all utente è quella di fig.78. Figura 78. Screenshot scena di consultazione delle previsioni meteo Semplicemente cambiando il focus della lista dei giorni tramite le frecce su e giù del telecomando, le immagini meteo cambiano perché è abbinato ad ognuna delle voci un azione tale che, quando viene acquisito il focus parte automaticamente la richiesta HTTP (ogni richiesta avrà un URL diverso). 128

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 79. Cambiamento dell immagine meteo al variare della voce selezionata A conclusione della parte interattiva e dell intero servizio, viene data all utente la possibilità di effettuare una prenotazione di soggiorno presso l agriturismo prescelto: premendo infatti il tasto BLU del telecomando, la nuova scena che si presenta all utente è quella di figura 80. Inizialmente il focus si trova sul primo giorno del mese, ma questo può essere agevolmente spostato tramite le frecce del telecomando: una volta scelto il giorno, premendo OK, il focus si sposta automaticamente nella griglia relativa ai mesi quindi, scelto il mese, si sposta sul tasto di controllo della disponibilità e dei prezzi. A questo punto, premendo OK, vengono inviati al Server i parametri relativi al giorno e al mese (sottoforma di variabili assegnate) per la richiesta di accesso al Database MySQL per mezzo dello script PHP che risiede proprio nel Server HTTP, secondo le modalità illustrate nel paragr.3.2.2.3. Così i dati relativi ai prezzi e al numero di camere disponibili, vengono prelevati dal DB e illustrati su schermo televisivo grazie alla funzione echo implementata nello script. 129

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 80. Screenshot scena di prenotazione di soggiorno: scelta del giorno e verifica della disponibilità e dei prezzi L utente può controllare questi dati relativamente ad un altro giorno qualora, ad esempio, non ci fosse disponibilità; una volta scelto il giorno la prenotazione continua sulla scena successiva (fig.81). Il nome e il cognome di chi effettua la prenotazione sono inseriti da telecomando con la stessa modalità con cui è scritto un sms da cellulare; gli altri campi, tuttavia, sono abilitati all acquisizione di soli numeri. 130

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 81. Screenshot scena di prenotazione di soggiorno (inserimento dati utente) La prenotazione si avvia al completamento alla pressione del tasto OK quando il focus è sul tasto grafico completa prenotazione come in fig.81: i nuovi dati inseriti vengono passati al Database per mezzo dello script PHP come descritto nel paragr.3.2.2.3. Se non si sono verificati errori nella procedura, viene restituito un messaggio di prenotazione eseguita con successo (fig.82). 131

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 82. Restituzione del messaggio di corretta procedura della prenotazione A questo punto i dati dell utente e i giorni per i quali ha effettuato la prenotazione sono inseriti nel DB MySQL che contiene tutti i DB relativi agli agriturismi presenti nel servizio, inoltre la disponibilità delle camere relativa a quell agriturismo è opportunamente decrementata tramite istruzioni scritte nello script PHP all interno dell HTTP Server. 3.3.2 Prova del servizio su ricevitore TV La simulazione vera e propria in laboratorio del servizio è senz altro il passo più importante prima dell effettiva messa on air dell applicazione. Grazie al modulatore DVB-T la cui uscita arriva al Set Top Box MHP, si è usufruito realmente dell intero servizio su TV, compresa la parte interattiva grazie ad una webcam di prova esterna. Alcuni aggiustamenti grafici sono stati necessari in quanto non si è trovata una corrispondenza reale tra emulatore e TV. 132

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP Figura 83. Foto del servizio visto in TV Le principali caratteristiche dell applicazione realizzata sono: grande quantità di informazione consultabile gratuitamente (senza l uso di Canale di Ritorno); dimensioni contenute e quindi caricamento delle scene in tempi rapidi; possibilità di collegamento webcam (prima interattività); possibilità di consultazioni delle previsioni meteo dal web (seconda interattività); possibilità di effettuare una prenotazione di soggiorno (terza interattività); grafica curata; facile navigabilità e quindi fruibilità estesa. 133

Capitolo 3 Sviluppo di un servizio interattivo su piattaforma DVB-MHP 3.4 Evoluzione dei servizi interattivi nel contesto mobile TV In un contesto di TV mobile (DVB-H), se si analizzano i servizi abilitati dal canale broadcast, si evidenziano due filoni distinti, sia per tipologia, che per tecnologia e protocolli necessari per implementarli. Il primo filone che viene tipicamente presentato è quello più vicino al mondo broadcaster, cioè la possibilità di usufruire di contenuti generalisti e multimediali, tipici della televisione, sul terminale mobile (integrando protocolli RTP). Un secondo filone è legato al file-casting, cioè ai servizi basati sulla diffusione in broadcast di file/oggetti binari opportunamente utilizzati dal terminale, come ad esempio file testuali e immagini per news, file multimediali, applicazioni vere e proprie, aggiornamenti software, ecc. Il DVB-H può condividere il multiplex del DVB-T per l erogazione dei servizi. L alternativa a questa soluzione è la creazione di reti DVB-H dedicate, il che comporta investimenti di entità non trascurabile, come nel caso di 3 in Italia. La compatibilità tra le infrastrutture di rete del DVB-H e del DVB-T rende possibile il riuso delle stesse strutture di trasmissione, inoltre l UMTS e il DVB-H stanno diventando sempre più complementari, in quanto l UMTS è più adeguato per trasmissioni unicast/multicast altamente interattive, mentre il DVB-H è molto efficiente per il video in broadcasting (ma non permette di gestire l interattività). Per i servizi offerti tramite DVB-H, il sistema UMTS può essere utilizzato sia come Canale di Ritorno che per l invio di informazioni personalizzate. Tra i Broadcasters e gli Operatori TLC è quindi necessaria un alta integrazione. Inoltre, in questo scenario, l operatore mobile ha il controllo del Canale di Ritorno e gestisce la fatturazione. Oggi gli operatori sviluppano contenuti ad hoc per i dispositivi mobili atti a ricevere il segnale TV, tenendo conto soprattutto delle dimensioni dei display: i servizi, rispetto ad uno scenario televisivo, devono necessariamente differire per il formato dei contenuti a vantaggio di una maggiore leggibilità. 134

Conclusioni Conclusioni In questo elaborato di tesi è stato svolto dapprima uno studio delle norme e degli standard che regolano ogni passo della filiera di trasmissione del segnale televisivo digitale, dalla creazione alla effettiva fruibilità su ricevitore televisivo; si è, successivamente, progettato e implementato un servizio interattivo per TV digitale. L interattività sta nell opportunità concessa all utente di interfacciarsi con il mondo web, collegarsi a webcam per visualizzare immagini in tempo reale o usufruire di una prenotazione di soggiorno. Il passo più significativo, in prospettiva di una possibile reale messa on air del servizio, è stato quello di verificare il corretto funzionamento su TV dopo aver caricato l applicazione sul Set Top Box. Si è utilizzato un PC Server con Database ed una webcam esterna di prova: il funzionamento del Canale di Ritorno e del servizio in tutte le sue parti è risultato corretto. Solo dal punto di vista grafico è stata necessaria una ottimizzazione in quanto non si è trovato un riscontro esatto rispetto all emulazione su PC. Il servizio realizzato ha quindi superato una serie di test di verifica che vanno oltre il debug puntuale fatto nel corso dello sviluppo ed è pronto per il passaggio alla messa in onda. Dal punto di vista progettuale, l interfaccia grafica risulta intuitiva e quindi il servizio di semplice utilizzo: questo va nella direzione di una grande fruibilità e contribuisce al processo di alfabetizzazione informatica nell ambito di nuclei familiari distanti dall uso del PC. Infine, l albero di navigazione è realizzato in modo tale da concedere all utente la libertà di usufruire dei servizi nell ordine desiderato. Concludendo, questo lavoro di tesi vuole essere anche uno dei punti di riferimento per i successivi studi nello scenario della TV digitale e nella realizzazione di servizi interattivi sempre più evoluti. 135

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