Desarrollo de una arquitectura software para aplicaciones de educaci

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E.T.S.I. Telecomunicaciones Universidad de Vigo
Proyecto Fin de Carrera
Desarrollo de unaArquitectura Software para
Aplicaciones de Educación a Distancia sobre
Televisión Digital
Autor Martín López Nores Tutor José Juan Pazos
Arias
Curso 2002-2003
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Objetivos del Proyecto

• Estudiar las características de los servicios de
  educación a distancia sobre televisión
  digital(t-learning).
• Analizar el soporte ofrecido por la
  especificación MHP.
• Diseñar una arquitectura software para la
  creación de aplicaciones y servicios.
• Plantear una herramienta integral para todas las
  fases del desarrollo.

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Organización de la Exposición

• Introducción al t-learning.
• La norma MHP.
• Principios de diseño de la arquitectura.
• Detalles de implementación.
• Conclusiones y líneas futuras.

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Introducción al t-Learning
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Nuevas Tecnologías en la Educación

• La sociedad evoluciona hacia un aprendizaje
  continuado.
• El acceso a la educación se considera clave para
  mantener la competitividad de una región.
• Las nuevas tecnologías aportan formas eficaces de
  llegar a las distintas audiencias
• Permiten aprender en cualquier momento y lugar.
• Superan las limitaciones de alcance y
  flexibilidad de las fórmulas tradicionales.

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Convergencia entre Tecnologías

• Las distintas tecnologías se complementan en la
  oferta de servicios educativos.

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Ventajas del t-Learning

• Más del 98 de los hogares tienen, al menos, un
  televisor.
• Internet se mueve entre el 40 y el 60.
• La televisión es un medio fácil de usar y
  conocido por todo el mundo.
• La falta de conocimientos tecnológicos no debe
  degenerar en formas de exclusión social.
• La televisión es un instrumento ideal para el
  aprendizaje informal.
• Educación a través del entretenimiento
  (edutainment).

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Ejemplos de Serviciosde t-Learning

• Programas de educación informal.
• Cursos de idiomas.
• Enciclopedias en línea.
• Vídeos educativos bajo demanda.
• Tutorización remota.
• Entrenamiento para empresas.

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La Televisión Personal (I)

• Cambio radical en la forma de utilizar la
  televisión.
• Ligado a la disponibilidad a gran escala de
• tecnologías de comunicación de banda ancha
• y enormes capacidades de almacenamiento en los
  receptores (STBs).
• Generalización de servicios bajo demanda.
• Contenidos personalizados según los intereses de
  cada usuario.

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La Televisión Personal (II)
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La Televisión Personal (III)

• La personalización de contenidos potenciará el
  desarrollo del t-learning más allá de los límites
  del edutainment.
• Papeles más activos en los usuarios.
• En el marco de la televisión personal se han
  identificado varios modelos de negocio
  sostenibles.

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La Norma MHP
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La Norma MHP

• Especificación del grupo DVB (Digital Video
  Broadcasting).
• Define una arquitectura neutra para la ejecución
  de aplicaciones.
• Favorece la reducción de costes
• en la fabricación de receptores
• y en el desarrollo de aplicaciones.
• Cuenta con numerosos apoyos a nivel mundial.

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Tipos de Servicios

• MHP contempla la creación de servicios de
  difusión e interactivos.
• Permite múltiples configuraciones de red.
• Difusión terrestre, por cable, vía satélite, etc.
  
• Retorno por ADSL, módem o cable.

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Protocolos de Comunicación
Aplicaciones
Aplicaciones
API
API
UDP
Información de servicio
Carrusel de objetos
Protocolos específicos de servicio
UDP
HTTP/ HTTPS
DSM-CC User-to-User
IP
UNO-RPC/ UNO-CDR
Carrusel de datos
Encapsulación multiprotocolo
TCP
Secciones MPEG-2
IP
Flujo de transporte MPEG-2
Protocolos dependientes de la red
Canal de difusión
Canal de retorno
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El Carrusel de Objetos (I)

• Principal mecanismo para la difusión en MHP.
• Grupo estructurado de objetos que se repiten de
  forma cíclica.
• Sistema de ficheros de sólo lectura.

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El Carrusel de Objetos (II)
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El Problema de la Latencia

• La latencia puede suponer un grave problema.
• Ejemplo
• 4 x 100 KB en imágenes 120 KB en clases Java
  520 KB en el carrusel
• 520 KB _at_ 256 Kbps 16 segundos por vuelta !
• Formas de controlar la latencia
• Planificación adecuada de los carruseles.
• Implementación de caché en los receptores.
• Carga asíncrona.
• Construcción de las aplicaciones.

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Tipos de Aplicaciones
DVB-J

• Aplicaciones programadas en Java ? se compilan.
• APIs MHP.
• Ciclo de vida xlet.

DVB-HTML

• Lenguaje declarativo.
• Se interpreta.
• Basado en estándares de Internet.
• XHTML, CSS, cookies, etc.

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Principios de la Arquitectura
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Adaptación de Soluciones de e-Learning

• El e-learning se ha desarrollado mucho en la
  última década.
• La experiencia es parcialmente aprovechable en
  t-learning.
• Gestión de contenidos.
• Seguimiento de estudiantes.
• Orientaciones pedagógicas.

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Peculiaridades delt-Learning

• Un STB no es un ordenador.
• Menor capacidad de procesamiento y
  representación.
• Interactividad limitada.
• Predomina la comunicación por difusión.
• No vale el modelo cliente-servidor.
• Riqueza en contenidos multimedia.
• Capacidades de sincronización.
• El usuario es predominantemente pasivo.

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Estrategias para la Interactividad

• Estrategias user-driven
• El control de las aplicaciones recae
  mayoritariamente en el usuario.
• Propias de servicios de e-learning.
• Estrategias media-driven
• Las aplicaciones guían al usuario.
• Primera opción para servicios de t-learning.
• Al menos a corto y medio plazo (edutainment).
• A largo plazo, papeles más activos (televisión
  personal).

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Estructura de los Cursos
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Acceso Condicional

• La composición de un curso se recoge en un grafo
  dirigido.
• Ordenación de las unidades.
• Dependencias de acceso.
• Información accesible para el gestor de curso.
• A través del carrusel de objetos.
• Toma de decisiones local.

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4
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Sincronización Contextual

• Solución única para la sincronización
• entre distintos formatos de información
• y los flujos de difusión.
• Secuenciamiento de escenas (estrategias
  media-driven).
• Basada en contextos.
• Identificadores ligados a la información.
• Se definen de forma distinta según el tipo de
  elemento.
• Sellos temporales para piezas de audio y vídeo.
• Marcadores (anclas) en textos.
• Opciones en menús
• ...

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Plantillas de Diseño (I)

• Agilizan la construcción de aplicaciones.
• Potencian la reutilización de software.
• Para unidades pedagógicas, escenas, tests, etc.

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Plantillas de Diseño (II)

• El carrusel de objetos transporta
• La clase Java de la plantilla.
• Los ficheros de configuración.
• Generalmente, mucho más pequeños.
• Ventajas
• Disminuye el tamaño del carrusel.
• Menor tiempo por vuelta ?? menor latencia.
• Mejor aprovechamiento del ancho de banda.
• Caben más ficheros en el caché.
• Mayor efectividad.

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Detalles de Implementación
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Objetivos de Diseño

• No necesidad de conocimientos de programación.
• Flexibilidad.
• Soporte para todas las fases del desarrollo.
• Utilización de tecnologías abiertas.
• Bajo coste.
• Extensibilidad.
• Reutilización de software y contenidos.

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Tecnologías (I) XML
Del lado del proveedor

• Comunicación con estándares de gestión
• De contenidos
• SCORM, IMS, etc.
• De estudiantes
• KML, CaseML, etc.

Del lado del usuario

• Sintaxis estándar para
• Composición de los cursos.
• Ficheros de configuración de plantillas.
• Definición de contextos en los distintos tipos de
  información.

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Tecnologías (II) JavaBeans

• Arquitectura de componentes para Java.
• Promueve la reutilización de software.
• Permite la manipulación visual de los elementos.
• Las beans son los bloques básicos con los que
  construir las aplicaciones.
• Unidades pedagógicas, escenas, plantillas, etc.

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El Entorno de Desarrollo

• La implementación se ha realizado sobre la
  plataforma NetBeans.
• Funcionalidad
• Creación de aplicaciones de manera visual.
• Sin necesidad de escribir código fuente.
• Asistentes para la delimitación de contextos.
• Adaptados a los distintos formatos.
• Asistentes para la creación de tests de respuesta
  múltiple.
• Editor de grafos para la estructura de los cursos.

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(No Transcript)
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Funcionalidad a Mayores

• Marcado de los flujos de difusión.
• Asistentes para la importación de contenidos.
• Beans para la gestión de perfiles de estudiantes.
• Generación de la información de señalización.
• Opciones para optimizar los carruseles.
• Construcción de aplicaciones interactivas.
• Permitir conjuntos dinámicos de máquinas
  interconectadas.

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Conclusiones y Líneas Futuras
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Conclusiones (I) sobre elt-Learning

• La televisión digital precisa nuevos servicios.
• El t-learning abre nuevas oportunidades de
  negocio.
• Posibilidad de financiación pública.
• No es recomendable la traducción directa de
  soluciones de e-learning.
• Sólo en labores de gestión.
• Características a tener en cuenta en el
  desarrollo
• Transmisión por difusión.
• Latencias.
• Contenido multimedia.

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Conclusiones (II) sobre la Especificación MHP

• Soporte adecuado para t-learning.
• Objeciones
• Escaso soporte para XML.
• Indefinición en cuanto a protocolos para
  aplicaciones interactivas (RMI, etc.).
• APIs solapadas.
• APIs de interfaz de usuario mejorables.
• Diálogos, scrolling, etc.

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Líneas Futuras

• Completar el desarrollo.
• Proponer nuevos servicios y formas de ampliar la
  interactividad.
• Nuevos dispositivos de entrada.
• Mandos con trackball, teclados, voz, etc.
• Para tomar apuntes o hacer anotaciones.
• Dispositivos de salida.
• Impresoras, etc.
• Servicios de multiconferencia.

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Fin de la Presentación