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Università degli Studi di Bologna
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea in Scienze dell’Informazione
AUDIO ON DEMAND SU TERMINALI MOBILI:
STUDIO E REALIZZAZIONE DI UNA
APPLICAZIONE CLIENT
Tesi di Laurea in
SISTEMI PER L’ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE II Relatore: Chiar.ma Prof. Paola Salomoni Correlatori: Chiar.mo Prof. Marco Roccetti Dott. Vittorio Ghini
Presentata da: Orlando Orlandi
Sessione III
Anno Accademico 2000/2001
Presentazione della TesiPresentazione della Tesi
l’utente ha un terminale mobile collegato alla rete UMTS l’utente ha un terminale mobile collegato alla rete UMTS ((Universal Mobile Telecommunications SystemUniversal Mobile Telecommunications System) che gli ) che gli permette di effettuare query sui titoli dei files multimediali;permette di effettuare query sui titoli dei files multimediali;
il sistema deve interpretare le query e restituire la lista di il sistema deve interpretare le query e restituire la lista di canzoni soddisfacenti;canzoni soddisfacenti;
l’utente può scegliere quale o quali canzoni ascoltare dalla l’utente può scegliere quale o quali canzoni ascoltare dalla lista propostagli;lista propostagli;
il servizio individua su Internet le canzoni richieste e provvede il servizio individua su Internet le canzoni richieste e provvede a farle pervenire al terminale mobile. a farle pervenire al terminale mobile.
Architettura del sistema 1Architettura del sistema 1
Terminale Mobile.Terminale Mobile.
Sistema Di Intermediazione (SDI);Sistema Di Intermediazione (SDI); Gateway,Gateway, Download Manager (DM),Download Manager (DM), Discovery.Discovery.
Server Web;Server Web; Data Collector.Data Collector.
Terminale MobileTerminale Mobile
GatewayGateway
DownloadDownloadManagerManager DiscoveryDiscovery
ServerServerWeb 1Web 1
ServerServerWeb 2Web 2
ServerServerWeb NWeb N
UMTSUMTS
InternetInternet
SDISDI
Data Data CollectorCollector
Interfaccia per usufruire del servizio di downloading dei files MP3.
Sovrintende alla comunicazione tra le due diverse infrastrutture.
Gestisce la comunicazione UMTS con il terminale mobile e TCP/IP con il Download Manager.
Effettua lo scaricamento dei files richiesti dai diversi Server Web disponibili.
Memorizza e indicizza le informazioni principali relative ai brani musicali.Sono dispiegati in Internet e contengono i brani musicali.
Si occupa di reperire informazioni riguardo i files musicali presenti del sistema e inviare tali informazioni al Discovery.
Architettura del sistema 2Architettura del sistema 2
Il sistema è suddiviso in due Il sistema è suddiviso in due sezioni distinte:sezioni distinte:
wireless,wireless, che gestisce la che gestisce la comunicazione con il comunicazione con il terminale mobile terminale mobile attraverso la rete UMTS;attraverso la rete UMTS;
wired,wired, che si occupa del che si occupa del reperimento dei file reperimento dei file multimediali nei Server multimediali nei Server Web;Web;
Terminale MobileTerminale Mobile
GatewayGateway
DownloadDownloadManagerManager DiscoveryDiscovery
ServerServerWeb 1Web 1
ServerServerWeb 2Web 2
ServerServerWeb NWeb N
UMTSUMTS
InternetInternet
ApplicazioneApplicazione
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
ApplicazioneApplicazione
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
Applicazione
Trasporto
Rete
Protocollo di comunicazione 1Protocollo di comunicazione 1GatewayGatewayTerminale mobileTerminale mobile
ApplicazioneApplicazione
Session Session managementmanagement
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
ApplicazioneApplicazione
Session Session managementmanagement
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
Applicazione
Sessione
Trasporto
Rete
UMTSUMTS
ApplicazioneApplicazione
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
ApplicazioneApplicazione
TCPTCP
Mobile IPMobile IP
Applicazione
Trasporto
Rete
Download ManagerDownload Manager
InternetInternet
Schema di comunicazione del sistema attraverso il Schema di comunicazione del sistema attraverso il protocollo ALL-IP in cui non è prevista la gestione protocollo ALL-IP in cui non è prevista la gestione della sessione durante la comunicazione.della sessione durante la comunicazione.
E’stato sviluppato un protocollo di comunicazione E’stato sviluppato un protocollo di comunicazione operante fra Terminale Mobile e Gateway che operante fra Terminale Mobile e Gateway che tenesse conto dell’instabilità della comunicazione tenesse conto dell’instabilità della comunicazione radio e prevedesse il livello di sessione. radio e prevedesse il livello di sessione.
All’attivazione della connessione il All’attivazione della connessione il Terminale Mobile riceve l’identificativo Terminale Mobile riceve l’identificativo della sessione attivata, utilizzato per della sessione attivata, utilizzato per riattivarla che in caso di disconnessione riattivarla che in caso di disconnessione accidentale viene rispedito al Gateway.accidentale viene rispedito al Gateway.
Un byte contenente il codice di Un byte contenente il codice di identificazione di questo tipo di identificazione di questo tipo di pacchetto (pacchetto (0x070x07).).
CodiceCodice SessioneSessione ByteByte
Campo di quattro byte che contiene Campo di quattro byte che contiene l’identificativo di sessione ricevuto l’identificativo di sessione ricevuto dal Gateway nel momento dal Gateway nel momento dell’instaurazione della connessione.dell’instaurazione della connessione.
Campo di quattro byte che contiene Campo di quattro byte che contiene il numero dei byte scaricati della il numero dei byte scaricati della canzone soggetta allo scaricamento canzone soggetta allo scaricamento nel momento dell’interruzione.nel momento dell’interruzione.
Protocollo di comunicazione 2Protocollo di comunicazione 2
Richiesta TOP 20Richiesta TOP 20
Richiesta di una queryRichiesta di una query
CodiceCodice
Richiesta di scaricamentoRichiesta di scaricamento
CodiceCodice ContenutoContenuto
CodiceCodice N° CanzoniN° Canzoni ChecksumChecksum LunghezzaLunghezza
Codice di identificazione per Codice di identificazione per questo tipo di richiesta è questo tipo di richiesta è 0x010x01. .
TipoTipo
richiestarichiestaCodiceCodice ContenutoContenuto
TitoloTitolo 0x020x02Stringa contenente il titolo del Stringa contenente il titolo del brano terminata dal carattere brano terminata dal carattere di fine stringa (0x00).di fine stringa (0x00).
AutoreAutore 0x030x03
Stringa contenente l’autore Stringa contenente l’autore del brano terminata dal del brano terminata dal carattere di fine stringa carattere di fine stringa (0x00). (0x00).
TitoloTitolo
EE
AutoreAutore
0x040x04
Stringa composta dal titolo e Stringa composta dal titolo e dall’autore del brano entrambi dall’autore del brano entrambi terminati con il carattere di terminati con il carattere di fine stringa (0x00).fine stringa (0x00).
Codice di identificazione per Codice di identificazione per questo tipo di richiesta è questo tipo di richiesta è 0x050x05. .
Risposta ad una query inviata Risposta ad una query inviata
N° CanzoniN° Canzoni BitrateBitrate ChecksumChecksum LunghezzaLunghezza Autore e TitoloAutore e Titolo
Ricezione del file MP3Ricezione del file MP3
StatoStato DatiDatiCampi ripetuti per ogni Campi ripetuti per ogni brano presente nella lista. brano presente nella lista. Stream contenente il file MP3 Stream contenente il file MP3
Caratteristiche dell’applicativoCaratteristiche dell’applicativo
leggerezza;leggerezza;
affidabilità;affidabilità;
correttezza; correttezza;
semplicità;semplicità;
praticità.praticità.
Deve funzionare su una piattaforma Deve funzionare su una piattaforma eMbedded, con caratteristiche hardware e eMbedded, con caratteristiche hardware e
computazionali limitate.computazionali limitate.
Deve prevedere e risolvere eventuali Deve prevedere e risolvere eventuali errori rilevati in esecuzione senza errori rilevati in esecuzione senza
provocare gravi malfunzionamenti.provocare gravi malfunzionamenti.
Deve fare quello per cui è stato progettato Deve fare quello per cui è stato progettato e implementato.e implementato.
Deve avere un’interfaccia Deve avere un’interfaccia user-friendly.user-friendly.
Deve fornire all’utente un servizioDeve fornire all’utente un servizio..
Downloading…Downloading…Richiesta di Download.Richiesta di Download.Download terminato.Download terminato.
Funzionamento del sistemaFunzionamento del sistema
Download Download ManagerManager
GatewayGateway
DiscoveryDiscovery
Gateway Gateway GPRS/UMTSGPRS/UMTS
Antenna Antenna radiomobileradiomobile
Terminale Terminale mobilemobile
Server Web Server Web replicatireplicati
Invio di una query.Invio di una query.Invio lista di canzoni.Invio lista di canzoni.Visualizzazione lista.Visualizzazione lista.Stato di attività.Stato di attività.
Funzionalità alternativeFunzionalità alternative
La funzionalità La funzionalità playerplayer permette permette all’utente di ascoltare un file all’utente di ascoltare un file musicale presente in locale o musicale presente in locale o durante lo scaricamento.durante lo scaricamento.
Caratteristiche:Caratteristiche: lettore di formato MP3;lettore di formato MP3; possibilità di ascolto durante possibilità di ascolto durante
il downloading del file;il downloading del file; interfaccia grafica ricca di interfaccia grafica ricca di
informazioni;informazioni; diverse opzioni di ascolto.diverse opzioni di ascolto.
Permette di scaricare dalla rete Permette di scaricare dalla rete un file, non necessariamente un file, non necessariamente multimediale, attraverso una multimediale, attraverso una sessione sessione HTTP.HTTP.
Caratteristiche:Caratteristiche: inserimento di un qualsiasi inserimento di un qualsiasi
URL HTTP;URL HTTP; possibilità di definire il tipo possibilità di definire il tipo
file di archiviazione;file di archiviazione; indici di progresso;indici di progresso; possibilità di interrompere il possibilità di interrompere il
download.download.
Valutazione dell’applicativo 1Valutazione dell’applicativo 1
I parametri che influenzano la comunicazione sono:I parametri che influenzano la comunicazione sono:
valore del traffico di sottofondo in Erlang per cella;valore del traffico di sottofondo in Erlang per cella;
velocità dell’utente in Km/h. velocità dell’utente in Km/h.
Ritardo per ottenere uno slot libero per la Ritardo per ottenere uno slot libero per la comunicazione, qualora vi fosse uno slot comunicazione, qualora vi fosse uno slot immediatamente disponibile il ritardo immediatamente disponibile il ritardo viene considerato 0.viene considerato 0.
Velocità con cui il terminale mobile passa Velocità con cui il terminale mobile passa da una cella di copertura ad un’altra e da una cella di copertura ad un’altra e quindi la velocità di cambiamento di quindi la velocità di cambiamento di Base Base Station Sub-SystemStation Sub-System (BSS) (BSS)..
BranoBrano Dimensione in kBDimensione in kB Tempo in secTempo in sec
J. B. Jovi - Guano CityJ. B. Jovi - Guano City 11781178 7575
Cher – BelieveCher – Believe 37173717 238238
U2 – Sunday Bloody SundayU2 – Sunday Bloody Sunday 51515151 330330
I test sono effettuati su tre files campionati a 128 kbps.I test sono effettuati su tre files campionati a 128 kbps.
VelocitàVelocità Titolo branoTitolo brano 180 e6180 e6 180 e12180 e12 180 e15180 e15 1080 e61080 e6 1080 e121080 e12 1080 e151080 e15
0 km/h0 km/h
Sunday Bloody Sunday.mp3Sunday Bloody Sunday.mp3 459459 secsec 469469 secsec 464464 secsec 461461 secsec 460460 secsec 462462 secsec
Believe.mp3Believe.mp3 334334 secsec 339339 secsec 336336 secsec 336336 secsec 333333 secsec 333333 secsec
Guano City.mp3Guano City.mp3 109109 secsec 110110 secsec 107107 secsec 110110 secsec 108108 secsec 114114 secsec
40 km/h40 km/h
Sunday Bloody Sunday.mp3Sunday Bloody Sunday.mp3 461461 secsec 469469 secsec 470470 secsec 461461 secsec 463463 secsec 482482 secsec
Believe.mp3Believe.mp3 335335 secsec 346346 secsec 338338 secsec 337337 secsec 337337 secsec 352352 secsec
Guano City.mp3Guano City.mp3 111111 secsec 111111 secsec 111111 secsec 112112 secsec 110110 secsec 117117 secsec
70 km/h70 km/h
Sunday Bloody Sunday.mp3Sunday Bloody Sunday.mp3 471471 secsec 476476 secsec 473473 secsec 463463 secsec 479479 secsec 486486 secsec
Believe.mp3Believe.mp3 341341 secsec 347347 secsec 338338 secsec 340340 secsec 345345 secsec 357357 secsec
Guano City.mp3Guano City.mp3 114114 secsec 115115 secsec 112112 secsec 113113 secsec 116116 secsec 120120 secsec
Tabella dei risultati ottenuti dalle prove effettuate con Tabella dei risultati ottenuti dalle prove effettuate con l’emulazione della comunicazione UMTS.l’emulazione della comunicazione UMTS.
336336
Secondi impiegati a scaricare completamente la Secondi impiegati a scaricare completamente la canzone “canzone “BelieveBelieve” con un traffico di sottofondo di 15 ” con un traffico di sottofondo di 15 Erlang a terminale non in movimento.Erlang a terminale non in movimento.
Guano City
105
110
115
120
0 km/h 40 km/h 70 km/h
Velocità del terminale mobile.
Tem
po d
i scaricam
ento
in s
econdi.
180 e6
180 e12
180 e15
1080 e6
1080 e12
1080 e15
Sunday Bloody Sunday
455
460
465
470
475
480
485
490
0 km/h 40 km/h 70 km/h
Velocità del terminale mobile.
Tem
po
di scari
cam
en
to in
seco
nd
i
180 e6
180 e12
180 e15
1080 e6
1080 e12
1080 e15
Believe
330
335
340
345
350
355
360
0 km/h 40 km/h 70 km/h
Velocità del terminale mobile.
Tem
po
di scari
cam
en
to in
seco
nd
i.
180 e6
180 e12
180 e15
1080 e6
1080 e12
1080 e15
Valutazione dell’applicativo 2Valutazione dell’applicativo 2
VelocitàVelocità Titolo branoTitolo brano 180 e6180 e6 180 e12180 e12 180 e15180 e15 1080 e61080 e6 1080 e121080 e12 1080 e151080 e15
0 km/h0 km/h
Sunday Bloody Sunday.mp3Sunday Bloody Sunday.mp3
459459 secsec 469469 secsec 464464 secsec 461461 secsec 460460 secsec 462462 secsec
40 km/h40 km/h 461461 secsec 469469 secsec 470470 secsec 461461 secsec 463463 secsec 482482 secsec
70 km/h70 km/h 471471 secsec 476476 secsec 473473 secsec 463463 secsec 479479 secsec 486486 secsec
VelocitàVelocità Titolo branoTitolo brano 180 e6180 e6 180 e12180 e12 180 e15180 e15 1080 e61080 e6 1080 e121080 e12 1080 e151080 e15
0 km/h0 km/h
Believe.mp3Believe.mp3
334334 secsec 339339 secsec 336336 secsec 336336 secsec 333333 secsec 333333 secsec
40 km/h40 km/h 335335 secsec 346346 secsec 338338 secsec 337337 secsec 337337 secsec 352352 secsec
70 km/h70 km/h 341341 secsec 347347 secsec 338338 secsec 340340 secsec 345345 secsec 357357 secsec
VelocitàVelocità Titolo branoTitolo brano 180 e6180 e6 180 e12180 e12 180 e15180 e15 1080 e61080 e6 1080 e121080 e12 1080 e151080 e15
0 km/h0 km/h
Guano City.mp3Guano City.mp3
109109 secsec 110110 secsec 107107 secsec 110110 secsec 108108 secsec 114114 secsec
40 km/h40 km/h 111111 secsec 111111 secsec 111111 secsec 112112 secsec 110110 secsec 117117 secsec
70 km/h70 km/h 114114 secsec 115115 secsec 112112 secsec 113113 secsec 116116 secsec 120120 secsec
Attesa…Attesa…
Conclusioni 1Conclusioni 1
Comparazione dei tempi.Comparazione dei tempi.
BranoBrano
Tempo download Tempo download (sec)(sec)
MiglioreMigliore PeggiorePeggiore
J. B. Jovi - Guano CityJ. B. Jovi - Guano City 107107 120120
Cher – BelieveCher – Believe 333333 357357
U2 – Sunday Bloody SundayU2 – Sunday Bloody Sunday 459459 486486
Ritardo (sec)Ritardo (sec)
MiglioreMigliore PeggiorePeggiore
3232 4545
9595 119119
129129 156156
Tempo di ascolto.Tempo di ascolto.Circa il 40% e Circa il 40% e indipendente dal indipendente dal volume del file.volume del file.
Dipende dal Dipende dal volume del file.volume del file.
Tempo di Tempo di ascolto (sec)ascolto (sec)
7575
238238
330330
Tempo di scaricamento.Tempo di scaricamento.
Per ascoltare un file MP3 Per ascoltare un file MP3 campionato a 128 kbps campionato a 128 kbps senza interruzioni occorre senza interruzioni occorre attendere il 40% della attendere il 40% della lunghezza dello stesso lunghezza dello stesso prima di iniziare l’ascolto.prima di iniziare l’ascolto.
7575
238238
330330
3232
9595
129129
4545
119119
156156
Conclusioni 2Conclusioni 2
Proposte di sviluppoProposte di sviluppo
Rimodellare il sistema per la ricerca di altri files Rimodellare il sistema per la ricerca di altri files quali ad esempio: documenti, immagini o filmati.quali ad esempio: documenti, immagini o filmati.
Attualmente un tale progetto è già in atto per i file Attualmente un tale progetto è già in atto per i file SMIL (SMIL (Synchronized Multimedia Integration Synchronized Multimedia Integration LanguageLanguage).).
File-sharing.File-sharing.
Progettare ed implementare un algoritmo di Progettare ed implementare un algoritmo di streaming da integrare al protocollo di streaming da integrare al protocollo di comunicazione del sistema.comunicazione del sistema.
Streaming.Streaming.
Configurare un Data Base cartografico e un GPS Configurare un Data Base cartografico e un GPS ((Global Positioning SystemGlobal Positioning System) per offrire un ) per offrire un servizio di routing fruibile da Terminale Mobile.servizio di routing fruibile da Terminale Mobile.
Routing.Routing.
Rimodellare l’architettura del sistema per Rimodellare l’architettura del sistema per eliminare la presenza del Discovery centralizzato eliminare la presenza del Discovery centralizzato trasformando il sistema in paritario.trasformando il sistema in paritario.
P2P pura.P2P pura.
Università degli Studi di Bologna
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea in Scienze dell’Informazione
AUDIO ON DEMAND SU TERMINALI MOBILI:
STUDIO E REALIZZAZIONE DI UNA
APPLICAZIONE CLIENT
Tesi di Laurea in
SISTEMI PER L’ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE II Relatore: Chiar.ma Prof. Paola Salomoni Correlatori: Chiar.mo Prof. Marco Roccetti Dott. Vittorio Ghini
Presentata da: Orlando Orlandi
Sessione III
Anno Accademico 2000/2001