Dado el proceso de migración de los sistemas analógicos a los digitales [1], la Televisión Digital Abierta (TDA), ha sido concebida como un servicio de cubrimiento cercano al 100 % en cada uno de los países. Además, gracias al soporte de interactividad que ofrece la TDA, esta se convierte en una de las tecnologías llamadas a reducir la brecha digital, mediante posibles entornos interactivos que promuevan el aprendizaje de forma personalizada, como es el caso del T-Learning [2].

En [3] los autores muestran cómo diferentes investigaciones predicen el rápido desarrollo de la TVDi en Europa, exponen cómo los usuarios demandan un mayor valor agregado sobre la televisión convencional. Así, el artículo describe una arquitectura cuyo objetivo es proveer un Framework digital interactivo que permita la convergencia de los servicios de la televisión por Broadcast con la televisión sobre IP. En [4] se presenta una arquitectura para proveer servicios interactivos para un sistema de TVDI, asegurando una comunicación estandarizada entre las aplicaciones del cliente y sus servicios interactivos, a través de un canal externo. Los autores usan como caso de estudio el contexto de la intención de la inclusión social de Brasil.

Por otra parte, la marcada evolución de Internet en los últimos años, ha permitido el intercambio y generación de una gran cantidad de información de forma ágil y flexible, gracias a la tendencia de los servicios actuales de la red de redes por fomentar la creación de contenidos de forma colaborativa y comunitaria. Entre estos servicios se destacan: foros, wikis, blogs, chat, entre otros, los cuales son conocidos también como herramientas de la Web 2.0. Dichas herramientas por lo general se encuentran asociadas a entornos virtuales de aprendizaje (E-Learning), redes sociales y comunidades académicas virtuales (CAV) [5] [6]. Dadas las características de integración, reutilización y flexibilidad necesarias para el diseño e implementación de estos servicios, los esquemas de consumo más difundidos para este propósito, se basan en el uso de servicios web [7].

De acuerdo a lo anterior, resulta importante potenciar las ventajas de la interactividad en TD, aprovechando el auge y la aceptación de los servicios y tecnologías propias de la web 2.0. Dentro de las tecnologías de implementación de esquemas de consumo de servicios más usados para las herramientas de la Web 2.0, se destacan dos aproximaciones tecnológicas: el protocolo Simple Object Access Protocol (SOAP, por sus siglas en inglés) y el estilo arquitectónico Representational State Transfer (REST, por sus siglas en inglés). La diferencia básica entre estos dos métodos de consumo de servicios, se da en cuanto al tipo de mensajes que se intercambian. Para el caso de SOAP, los mensajes son en formato Web Service Description Language (WSDL, por sus siglas en inglés), mientras que en el caso de REST, el tipo de mensaje más difundido es JavaScript Object Notation (JSON, por sus siglas en inglés), el cual basa su sintaxis en el lenguaje JavaScript. Los mensajes WSDL al estar basados en el lenguaje Extensive Markup Language (XML, por sus siglas en inglés) son complejos comparados con los de tipo JSON, razón por la que muchos de los servicios de las CAV y redes sociales (Facebook, Twitter) han sido implementados y tienen interfaces abiertas para desarrollo con el estilo arquitectónico REST [8].

En [9] se muestra cómo, mediante los servicios web basados en Single Song-on (SSO, por sus siglas en inglés), se provee a los usuarios un fácil acceso a las aplicaciones y a los recursos de red, donde la parte de seguridad es tratada bajo JSON. Además, en este trabajo sustituyen el XML por JSON debido a su fácil compresión para los seres humanos y su mayor velocidad de procesamiento para los equipos de cómputo. En [10] se demuestra cómo usando XML se requiere un proceso de interpretación o análisis, mientras que usando JSON, se presenta un nuevo enfoque, pasando por alto la necesidad de procesamiento del lenguaje, que lo convierte en una solución más ágil. En [11] se describe la construcción de aplicaciones web de alto desempeño computacional, High Performance Computing (HPC, por sus siglas en inglés) usando servicios web que aprovechan las ventajas del estilo arquitectónico REST-JSON. Donde, para lograr una completa funcionalidad de las aplicaciones web, se tienen en cuenta los estándares de la Web 2.0.

A pesar de que los esquemas de consumo de servicios usados han sido ampliamente difundidos y aplicados en Internet, en el contexto de la televisión se deben considerar algunas restricciones adicionales, relacionadas con las capacidades de procesamiento, los tiempos de respuesta y memoria de los dispositivos de acceso, con el fin de permitir la eficiencia en el consumo de los servicios. Como aporte principal, este artículo propone la adaptación de un esquema de consumo de servicios para escenarios de TVDi, tomando como referencia el estilo arquitectónico REST. El esquema propuesto parte del diseño preliminar presentado por los autores en [12]. Así, el presente artículo realimenta las ideas propuestas en [12], permitiendo extender los escenarios de implementación y validar los servicios desarrollados a través del esquema propuesto. De igual forma es importante mencionar que el esquema propuesto y los servicios implementados a partir de este, han sido realimentados por las directrices de diseño de aplicaciones usables en TVDi propuestas en [13], desarrolladas también en el laboratorio de televisión de la Universidad del Cauca a partir de la adaptación y aplicación de heurísticas de usabilidad a escenarios de televisión. El propósito de este esquema es guiar el proceso de diseño e implementación de servicios interactivos de televisión, de manera independiente al campo de aplicación.

El esquema presentado en esta investigación fue usado en el proceso de construcción de los servicios asociados a las comunidades académicas virtuales (CAV) de los diferentes escenarios (televisión digital terrestre y Tv móvil) del proyecto ST-CAV (Servicios de T-Learning para el soporte de comunidades académicas virtuales) [14], desarrollado en el laboratorio experimental de TVDi de la Universidad del Cauca [15]. La importancia de las comunidades en el proceso de aprendizaje es abordada en [16], donde se investiga las necesidades de los usuarios para el desarrollo de una comunidad virtual (CV) para el curso de SAP UCC (University Competence Center) del Grupo de Usuarios. El Grupo de Usuarios está compuesto por profesores y estudiantes para propósitos educativos. El objetivo de la CV es mejorar la comunicación y la cooperación entre los profesores y apoyar el desarrollo sistemático de las innovaciones, en el ámbito de la enseñanza de esta planificación de recursos empresariales de software. Asimismo, en [17] se estudia el proceso de aprendizaje y se presenta la metodología de diseño de un sistema interactivo de E-Learning basado en IPTV, se introduce un marco de servicios para IPTV basados en E-Learning. Además, se discuten las estrategias tradicionales de conversión de recursos de aprendizaje basados en la web a la plataforma de IPTV.

El proyecto ST-CAV, en el cual se enmarca esta investigación, tuvo por objetivo dar soporte a una CAV desde diversos escenarios televisivos (TDT, TV Móvil e IPTV), con el propósito de apoyar los procesos de aprendizaje y construcción de conocimiento en televisión (T-Learning), a través de servicios de la Web 2.0. Dentro de los servicios implementados en el proyecto y presentados en este artículo, se destacan: chat, tablón de mensajes o micro-blog y acceso al correo electrónico, los cuales fueron desplegados en escenarios de televisión digital terrestre y tv móvil. Finalmente, este artículo presenta como aporte adicional, la evaluación de los servicios implementados según el esquema propuesto, a través de pruebas de tráfico y pruebas de consumo de memoria, las cuales tienen por función verificar la eficiencia del esquema para escenarios de TVDi. Estas pruebas están de acuerdo a lo propuesto en [18], en donde se presenta un modelo de tráfico de los servicios soportados por una CAV, los cuales generan un comportamiento propio y diferente que depende del comportamiento de los usuarios y los horarios de acceso a los servicios.

La estructura de este artículo es la siguiente: en la sección 2 se muestran un conjunto de conceptos utilizados en el presente artículo. En la sección 3 se presenta el esquema de servicios para TVDi basados en servicios web REST-JSON. En la sección 4 se presentan los resultamos más relevantes del escenario de experimentación realizado en la Universidad del Cauca. En la sección 5 se muestran las pruebas de tráfico y consumo de memoria sobre los servicios desarrollados a partir del esquema. Por último, en la sección 6 se muestran las conclusiones y trabajos futuros derivados del presente trabajo.

A continuación, se presentan algunos conceptos relevantes, que se tuvieron en cuenta para el desarrollo de la presente investigación. Dentro de estos se encuentran: CAV, Servicios Web, REST, JSON.

Dentro del proyecto ST-CAV se escogió un conjunto de servicios (tablón de mensajes o micro-blog, chat, acceso a correo electrónico), tomados de la Web 2.0 para dar soporte a las CAV en televisión, los cuales fueron diseñados e implementados de acuerdo al estilo arquitectónico REST-JSON. A continuación, se presentan las condiciones de diseño de estos servicios y el escenario de experimentación usado para los mismos.

Considerando que los mensajes intercambiados a través de REST deben contener la información necesaria para el funcionamiento de cada servicio en el escenario de televisión, es importante definir dentro del formato de los mensajes JSON, el conjunto de parejas nombre-valor relacionadas con la funcionalidad de los servicios. En la figura 1 se presenta un ejemplo de mensaje JSON perteneciente al servicio de tablón de mensajes del proyecto ST-CAV. En este mensaje "nombre" puede hacer referencia a los atributos: login, mensaje, hora; mientras que "valor" se refiere a una cadena de texto asociada a alguno de los atributos mencionados.

Figura 1 Figura 1 Mensaje en formato JSON.

En TVDi los servicios son consumidos mediante el canal de retorno usando el protocolo IP, e integrados por el STB (Set-top box) o dispositivo móvil en la interfaz del televisor, o en la pantalla del dispositivo móvil. Los mensajes a intercambiar entre los clientes de televisión y el servidor de aplicaciones, contienen características funcionales más no de presentación, razón por la cual cada cliente (dispositivo móvil o STB), recupera la información a partir de los mensajes e implementa de manera independiente la lógica de presentación.

En la figura 2 se presenta el esquema de consumo de servicios propuesto para el contexto de las CAV en TVDi, considerando el estilo arquitectónico REST-JSON. Cada servicio es representado como una instancia o recurso: R1, R2, …, RN, dentro del repositorio de servicios o servidor de aplicaciones, de tal forma que estos se encuentran en la capacidad de interactuar entre sí para procesos de composición.

Figura 2 Figura 2 Esquema de consumo de servicios REST-JSON.

A cada recurso se le asigna una dirección URL desde la cual, el cliente: 1, 2, ..., N, puede acceder vía Internet y recibir el mensaje correspondiente a cada recurso. El mensaje recibido por cada cliente contiene una estructura con un conjunto de parejas nombre-valor, conocidas por los clientes y el servidor de aplicaciones (figura 1). Tales estructuras son desencapsuladas por cada cliente, y de acuerdo al nombre del atributo, son clasificadas funcionalmente y presentadas en la interfaz correspondiente. Cada tipo de cliente (STB, móvil) debe contar con la librería apropiada según las características de su hardware, para así permitir la interpretación de los mensajes JSON.

En esta sección se presentan los resultados de implementación y evaluación de los servicios interactivos del escenario de experimentación. Dentro de estos servicios se destacan principalmente tres: micro-blog o tablón de mensajes, chat y acceso a correo electrónico.

En las figuras 4, 5 y 6, se presentan diferentes versiones de interfaz del proyecto ST-CAV. Dentro de estas se pueden visualizar a la izquierda el contenido multimedia transmitido desde el servidor de difusión y a la derecha una ventana desplegable con un conjunto de pestañas, cada una correspondiente a un servicio de soporte desplegado y consumido a partir del Servidor de Aplicaciones. Esta configuración obedece a las recomendaciones para despliegue de contenidos para televisión digital [28]. La ventana desplegable o ventana de servicios puede ocultarse a la derecha de la pantalla, de tal manera que el tamaño del contenido multimedia se adapta al tamaño de la pantalla. Esta ventana permanece siempre activa en la interfaz de televisión y es independiente del contenido multimedia que se esté transmitiendo. Para navegar a través de la pantalla y de los servicios, se hace uso de las flechas y del botón OK del control remoto.

Figura 4 Figura 4 Interfaz principal del proyecto ST-CAV.

Figura 5 Figura 5 Servicio de Micro-Blog o Tablón.

Figura 6 Figura 6 Mensaje JSON–Tablón.

La ventana desplegable presenta información relacionada con la lógica de los servicios de apoyo al contenido (foro, chat, acceso a correo electrónico). Estos servicios buscan facilitar la interacción de los usuarios en torno a la comunidad académica, propiciando la generación de conocimiento alrededor de las temáticas de la CAV, sin embargo, es necesario tener en cuenta que el tamaño de la fuente debe obedecer a las recomendaciones para presentación de contenidos de televisión [28]. Así, los servicios fueron diseñados para manejar una cantidad reducida de texto y adaptarla al tamaño de la ventana de servicios, de tal forma que este pueda ser visualizado fácilmente a 3m de distancia. Dado que los servicios presentes en la ventana desplegable son independientes al contenido multimedia, reciben el nombre de servicios no asociados al contenido. De igual forma existen un conjunto de aplicaciones que hacen parte del contenido multimedia, tales como las encuestas y la información asociada al contenido multimedia. Estas aplicaciones no son consumidas a través del canal de retorno, sino que viajan con el contenido multimedia en el carrusel de objetos propio del estándar Digital Video Broadcasting (DVB, por sus siglas en inglés). A continuación se describen los servicios de micro-blog, chat y acceso a correo electrónico.

En esta sección se presenta la evaluación de los servicios desarrollados usando el estilo arquitectónico REST-JSON. Esta evaluación fue realizada a través de pruebas de tráfico en la red y pruebas de consumo de memoria sobre el servidor de aplicaciones y sus servicios.

El esquema de diseño y despliegue presentado permite la convergencia de servicios de Televisión (T-Learning) y servicios Internet (Web 2.0), mezclando las ventajas de interactividad en TD con la flexibilidad de los servicios de Internet. Lo anterior permitió que el proyecto fuera validado en entornos educativos de la Universidad del Cauca, con el propósito de apoyar el desarrollo de prácticas de laboratorio de un curso del Departamento de Química. Como conclusión de lo anterior es importante destacar que, si bien los servicios se desplegaron de manera adecuada en el entorno de televisión, aún son necesarios esfuerzos investigativos para agilizar el acceso a los servicios, considerando las limitaciones de los mandos de entrada de los escenarios de televisión.

El estilo arquitectónico REST-JSON permite un diseño sencillo y flexible para servicios consumidos a través de Internet, lo cual facilita la integración de estos en escenarios de televisión. El diseño e implementación de servicios REST-JSON es independiente de la lógica de presentación en la interfaz del televisor o del dispositivo móvil, lo cual permite extender el escenario de aplicación de los servicios a otros entornos como IPTV.

El esquema de consumo de servicios presentado en este trabajo, así como las directrices de usabilidad presentadas en [13] y derivadas del proyecto ST-CAV, son un aporte importante para diseñadores, desarrolladores y demás actores de la cadena de negocios de TVDi, pues sirven como guía para el diseño, la implementación y el despliegue servicios flexibles y aplicaciones usables en TVDi.

Este trabajo representa un aporte significativo para el proyecto ST-CAV, al proveer un conjunto de servicios de Internet, los cuales buscan promover la participación y generación de conocimiento en comunidades académicas virtuales de televisión. Finalmente, este trabajo representa un punto de partida para proyectos en el que se deseen integrar servicios de Internet, con la flexibilidad que provee el protocolo REST-JSON, en otros ambientes de aplicación de la TVDi, tales como T-Gobierno y T-Comercio.

Asimismo, de acuerdo al análisis de tráfico realizado y presentado en la Tabla 2, se concluye que el consumo de servicios bajo el esquema REST-JSON, tiene un comportamiento lineal con el aumento del número de usuarios, específicamente en cuanto al tamaño de los paquetes, el número de paquetes y los tiempos de respuesta, siendo este el último parámetro el que más puede variar teniendo en cuenta otros servicios o usuarios que soporte la red de manera simultánea.

El análisis de tráfico realizado sobre los servicios construidos, permite evidenciar el bajo consumo de recursos, puesto que, para el caso de 30 usuarios simultáneos del servicio de chat, se genera un tráfico del orden de las decenas de bytes. De igual forma, los otros parámetros como el tamaño de los paquetes, el número de paquetes y el tiempo en servir peticiones, están en los órdenes de los bytes, decenas y ms respectivamente. Los anteriores valores no son críticos teniendo en cuenta las capacidades de las redes actuales, las cuales son capaces de manejar transmisiones que están en el orden de los megas en tiempo real. Asimismo, los valores obtenidos permiten corroborar que el formato de intercambio de datos JSON es adecuado en escenarios limitados, en comparación con el formato XML [34].