INTERNET CENTRADA EM CONTEÚDO

A atual arquitetura de Internet, centrada no computador, trata o conteúdo e serviços simplesmente como bits de dados transportados entre sistemas. Embora esse conceito simples tenha benefícios na interação entre usuários e servidores, é necessário pensarmos em um novo modelo de interação, agora centrado em conteúdo, sem as Iimitações da Internet que hoje conhecemos e sem depender da sua localização. A Internet, como sabemos, baseia-se num modelo que interconecta interfaces de hosts finais - servidores e dispositivos de usuário - que são normalmente identificados por endereços IP. A riqueza de informações e aplicações que hoje desfrutamos é toda hospedada em computadores e é invisível para a operação básica da Internet, que trata conteúdo e servços simplesmente como bits de dados transportados entre sistemas finais. Embora esse modelo relativamente simples de operação tivesse, no início da Internet, claros benefícios para a interação entre usuários e servidores bem conhecidos, que usavam serviços como transferência de arquivo ou acesso a terminal remoto, a recente evolução da forma de usar a Internet requer a criação de uma plataforma de mais alto nível para a interação com entidades digitais que representem conteúdo de todos os tipos. O objetivo é fazer uma CCI - Internet Centrada em Conteúdo, em vez de centrada em computador, como acontece hoje. Numa CCI, o conteúdo é endereçável, independentemente de sua localização.
Limitações da atual arquitetura de Internet

Hoje em dia, a grande maioria do uso da Internet relaciona-se a descoberta e recuperação de conteúdo e serviços, entrega e streaming de conteúdo e acesso a serviços da web. O usuário importa-se apenas com o conteúdo ou serviço, em si, e com a entrega adequada, embora permaneça alheio a sua localização. Ou seja, o usuário quer noticias da BBC, vídeos do YouTube ou informações sobre o tempo, concretas e entregues em qualidade e formato adequados, mas não sabe ou não se importa com a máquina em que residem os dados ou serviços desejados, desde que a confiabilidade, a segurança e a privacidade estejam garantidas. A figura 1 mostra a funcionalidade da Internet atual, que consiste dos seguintes tipos de nó:
• servidores de conteúdo ou caches;
• servidores centralizados, descentralizados ou em cluster, incluindo máquinas de busca e servidores de suporte (por exemplo, servidores DNS, AAA, DRM - Gestão de Direitos Digitais, etc.);
• roteadores de núcleo e de borda e gateways residenciais (representados como R1 a R5 na figura 1); e
• usuários conectados via terminais fixos, sem fio ou móveis.
O passo inicial é a descoberta de conteúdo pela máquina de busca: ela rastreia a Internet ou inspeciona os pacotes roteados para encontrar, classificar e indexar conteúdo ou serviços. Alternativamente, os usuários podem publicar o conteúdo e informar manualmente a máquina de busca. O segundo passo é a descoberta de conteúdo pelo usuário: se ele não sabe onde se encontra o conteúdo, faz o pedido a uma máquina de busca e recebe como feedback vários URLs, onde o conteúdo está armazenado. O ultimo passo é a entrega/ streaming de conteúdo: O usuário seleciona uma URL e o conteúdo é entregue ou streamed para ele. No caso de serviços de comunicação ao vivo (por exemplo, VoIP ou videoconferência), os usuários A e B comunicam-se usando os seus endereços IP como referência.
No cenário mostrado na figura 1, se os dois usuários, A (UA) e B (UB), pedem o mesmo conteúdo a mesma máquina de busca, terão como resposta que o conteúdo está armazenado no servidor de conteúdo 1 (CS1). O esquema funciona para aplicações e uso atuais e continuarão a fazê-Io, desde que haja recursos suficientes no sistema para a entrega. "Recurso" pode significar capacidade de largura de banda em um dado enlace ou a capacidade de rotear um pacote de dados com atraso suficientemente baixo.

Fig.1 – Arquitetura de rede atual, descoberta, recuperação e streaming de conteúdo.

Porém, o que acontece quando bilhões de dispositivos estão conectados? E quando os usuários demandam resoluções de vídeo que requerem largura de banda maior do que a suportada pelos enlaces típicos? E se cada vez mais usuários conduzirem as comunicações de vídeo e áudio com restrições de atraso e em tempo real usando a Internet? Essas mudanças somente são suportadas na atual Internet com um investimento maciço e, mesmo assim, a arquitetura pode exibir características de instabilidade. Uma evolução inteligente da arquitetura de Internet levará a um uso muito mais eficiente dos recursos disponíveis (largura de banda, capacidade de roteamento) e oferecerá um ambiente comercial que estimula o investimento. Entretanto, algumas mudanças nesse esquema levariam a um melhor uso dos recursos disponíveis. Por exemplo:
• se fosse possível armazenar/colocar em cache o conteúdo mais perto dos usuários finais, não apenas nas extremidades, como em proxies locais, mas de forma transparente na rede (roteadores, servidores, nós, data centers), então a entrega de conteúdo seria muito mais eficiente;
• se os roteadores pudessem identificar/analisar que conteúdo está fluindo através deles, as máquinas de busca ganhariam um conhecimento bem maior (mesmo o streaming) da localização do conteúdo e forneceriam informações até em fluxos de vídeo "ao vivo";
• se a rede pudesse identificar qual o melhor caminho para o usuário (menos congestionamento, menor atraso, mais largura de banda), poderia fornecer um melhor meio para a entrega de dados;
• se Fosse possível selecionar e adaptar o conteúdo ao contexto, o usuário teria uma vida bem mais fácil. Por exemplo, ao entrar numa sala, uma sessão de TV por telefone poderia se transferir para a tela grande e adaptar-se a resolução ali oferecida.

Da experiência de conteúdo à de serviços e à de mídia

No debate sobre o formato da futura Internet, três fortes conceitos vieram à tona: usuário, serviço e conteúdo. Cada qual se apresenta como uma força poderosa, capaz de explicar a recente evolução e reivindicar o direito a orientar a futura Internet.
A perspectiva centrada no usuário enfatiza a experiência do usuário final como a força propulsora de toda inovação tecnológica, ressaltando que hoje a Internet é mais uma rede social ativa do que uma conexão de dispositivos.
A visão centrada em serviço tem suas raízes nas soluções de TI empresariais e na cultura de web 2.0 que mistura dados de diversas fontes (mash-up), mostrando como se podem construir valiosas aplicações com maior rapidez e eficiência se for possível reutilizar os componentes de serviços de formas mais flexíveis.
A visão centrada em conteúdo refere-se ao papel central que o conteúdo de mídia rica tem para atrair usuários para serviços de Internet, uma vez que os consumidores de conteúdo tornam-se cada vez mais produtores de conteúdo. A visão também analisa como a transferência de conteúdo de mídia pode impactar a operação da rede. Uma vez que as três visões enfatizam diferentes aspectos, mais do que expressam afirmações opostas, o surgimento de uma perspectiva abrangente pode ajudar nas escolhas corretas de projeto para a Internet futura.
Para satisfazer a experiência do usuário, uma Internet centrada em conteúdo dependerá da realização de um conjunto de serviços específicos para conteúdo. Dessa forma, a perspectiva centrada em conteúdo acrescenta novos componentes à visão centrada em serviço. Os serviços centrados em conteúdo incluem rede de distribuição de conteúdo para distribuição tanto de mídia sob demanda quanto de mídia ao vivo, publicação de conteúdo, serviços de descoberta, adaptação e processamento, serviços DRM, conferência, anotação de mídia, indexação e busca. A figura 2 mostra as relações entre os diferentes componentes. Em mais detalhes, podemos definir:


Fig. 2 – Interrelação de componentes da futura Internet centrada em conteúdo.
• Infraestrutura (privada e pública): consiste de funções de transporte, armazenamento e processamento, de modo distribuído. Essa nuvem oferece a oportunidade de lidar com objetos de conteúdo ativos, mais do que cadeia de bits desestruturadas .
• Conteúdo: qualquer tipo e volume de informação bruta que pode ser combinada, misturada ou agregada para gerar novo conteúdo ou mídia. O conteúdo pode ser pré-gravado, em cache ou ao vivo, estático ou dinâmico, monolítico ou modular.
• Informação: produto de várias funções aplicadas ao conteúdo ou, recursivamente, à informação. Combinando-se, explorando-se ou agregando-se conteúdo e informações, podem-se extrair ou gerar novas informações.
• Serviço: resultado de um conjunto de funções aplicadas ao conteúdo, a informações ou, recursivamente, a serviços. Podem-se gerar ou compor novos serviços por meio do manuseio, gestão, combinação, personalização, adaptação (manual ou automática) de conteúdo, informação ou serviços.
• Segurança e privacidade: de propriedade do conteúdo, informação, serviços e infraestrutura, permitindo um controle muito mais eficiente sobre os objetos de conteúdo.
• Experiência de usuário/mídia: engloba todos os aspectos da interação do usuário final com os serviços e a mídia. A verdadeira experiência do usuário vai muito além de dar aos clientes o que dizem que querem ou de fornecer recursos de checklist.
Fig. 3 – Convergência de três diferentes perspectivas.

Impacto da perspectiva centrada em usuário
Tomando-se o usuário final com suas necessidades e desejos como a força para o desenho da futura Internet e das aplicações suportadas, consideramos os seguintes requisitos que terão um impacto sobre a camada serviço/mídia:
• O usuário final e a meta final, mais do que o seu dispositivo. Os usuários devem se localizar com facilidade e se engajar em interações, mesmo que usem múltiplos dispositivos em paralelo, sem a restrição de limitar o usuário a uma única identidade.
• Acessibilidade universal para os serviços com experiência de usuário; vários usuários abordam os serviços oferecidos com diferentes níveis de competência e esse nível evoluirá com o tempo, na medida em que fazem uso do serviço.
• Acessibilidade universal para geração de conteúdo: os usuários já agem como produtores de conteúdo, cuja implicação é que se uma rede centrada em serviço oferece componentes para a criação de conteúdo baseado na experiência de usuário final, esses componentes devem ser utilizáveis por todos os usuários.
• Se a rede é melhorada com uma certa inteligência para otimizar a experiência do usuário, isso não deve levar a uma sensação de perda de controle para o usuário que lida com um ambiente imprevisível.


Fig. 4 – Geração/reconstrução exata de mundos semanticamente enriquecidos.
Impacto da perspectiva centrada em serviço
Embora a Internet suporte uma ampla variedade de aplicações, vários blocos funcionais são comuns entre grandes grupos de aplicações. Para a perspectiva centrada em serviço, portanto, faz sentido projetar um ambiente de rede que suporte a criação, publicação, descoberta e uso flexível de componentes de serviços comuns. A flexibilidade aqui se refere à facilidade de detecção e invocação de componentes de serviço independente da localização. A inclusão no momento certo de componentes de serviço - ou seja, no momenta da criação de conteúdo baseado na experiência do usuário final - permite a otimização de serviços de rede e suporta uma rápida inovação. Os componentes de serviços comuns que geralmente encontram-se na lista incluem identificação de usuário, autenticação e autorização, segurança e DRM, gerenciamento de largura de banda, armazenamento, gerenciamento de energia, pagamento, informações de contexto de local e tempo, atividade de usuário, adaptação de conteúdo, funções de busca e indexação. Alguns desses - autenticação e autorização de usuário, adaptação de conteúdo a dispositivos e contexto de usuário podem ser vistos como impulsionados pela perspectiva centrada no usuário.
Fig. 5 – Um objeto de conteúdo: Barbie

Impacto da perspectiva centrada em conteúdo

A perspectiva centrada em conteúdo destaca o papel impulsionador que a multimídia rica tem e que continuará a ter no crescimento da Internet em termos de uso e tráfego. A web tornou-se uma verdadeira web de mídia, e o volume de conteúdo transferido continuará aumentando na medida em que a qualidade do conteúdo de mídia melhora cada vez mais (conteúdo em alta definição e ultra-alta definição, conteúdo em 3D e estereoscópico, conteúdo multivisão, etc.); que mais experiências de conteúdo tornam-se ativas e sociais; e que mais usuários evoluem de meros consumidores para criadores ativos e/ou reeditores de conteúdo. A web de mídia evolui ainda mais para uma web de mídia em tempo real com fluxos de conteúdo ao vivo e comunicação multimídia pessoa a pessoa ou de grupos. Essa pode ser uma experiência de aplicação em separado ou pode ser incorporada em um quadro de experiências, como jogos, educação e colaboração de usuários.
Para satisfazer a experiência do usuário, uma Internet centrada em conteúdo dependerá de um conjunto de serviços de rede de conteúdo específico. Dessa forma, a perspectiva centrada em conteúdo acrescenta novos componentes a visão centrada em serviço - indispensáveis para experiências de mídia - ou enfatiza outros já identificados. Os serviços centrados em conteúdo incluem rede de distribuição de conteúdo para distribuição de mídia sob demanda e ao vivo, publicação de conteúdo, serviços de descoberta, adaptação e processamento, serviços DRM, conferência, anotação de mídia, indexação e busca.
A figura 3 apresenta de forma esquemática a convergência das três perspectivas diferentes, porém complementares.

Fig. 6 – Esquemas 2d gerados pelo usuário para mundos 3D

O conceito de objetos de conteúdo.
Atualmente, o conteúdo de mídia é resultado de um processo de criação off-line, complicado e moroso, em que os componentes de conteúdo são compostos numa apresentação significativa e atraente. A distribuição pela rede para consumo é, então, a transferência da apresentação de mídia completa e finalizada, na forma de fluxo de bits, seguida por uma reprodução no dispositivo do usuário final. Os conceitos para a perspectiva centrada em serviço, como explicado acima, são a identificação e separação de componentes de serviço significativos e a integração just-in-time e flexível desses componentes numa experiência de aplicação. Espera-se que essa evolução de software e funções de rede também ocorra para mídia rica, ou seja, que as experiências de mídia sejam criadas como a composição no tempo certo dos objetos componentes do conteúdo que são facilmente localizados, sincronizados, reutilizados e compostos.
Já se pode discernir essa abordagem em aplicações do mundo virtual em que os usuários contribuem para a criação de conteúdo: a representação do mundo virtual no dispositivo do usuário final e a composição de objetos criados por vários autores e buscados quando de sua necessidade para uma representação. A figura 4 mostra uma cena possível de realidade mista de interação pessoa a pessoa, combinando objetos de mídia armazenados e ao vivo de diversas fontes e engajamento de muitos sentidos.
A disponibilidade dos objetos de conteúdo e suas relações espaciais e temporais, em vez do fluxo opaco de pixels e amostras de áudio, abrem novas oportunidades para a criação e o consumo de conteúdo:
• A reutilização de componentes de conteúdo existentes na criação de novo conteúdo audiovisual diminui a complicação, permitindo misturas de mídia rápidas e fáceis.
• Criação de conteúdo audiovisual colaborativo on-line.
• A personalização entra num novo estágio, evoluindo de uma seleção preparada de conteúdo para uma composição just in time.
• A inserção de conteúdo audiovisual armazenado em comunicação em tempo real e bastante facilitada.
• A combinação de conteúdo audiovisual capturado com conteúdo 3D sintético cria experiências excitantes de misturas de realidade.
• A possibilidade de o usuário intervir ativamente e moldar os componentes de conteúdo por meio de interfaces naturais, não verbais, melhora a experiência e dá a ele a capacidade de autoria, por exemplo, permitindo que reforme, personalize e reexperimente o conteúdo audiovisual de formas únicas, incluindo metadados em camadas.

Fig. 7 – Mapeamento de uma arquitetura de Internet centrada em conteúdo baseada em camadas para “objetos”

Uma alternativa voltada para o futuro para objetos de conteúdo

A clássica abordagem em camadas pode não ser a ideal para a visão de objeto de conteúdo: as funções avançadas de serviços de tratamento de conteúdo necessárias exibem características que diferem substancialmente dos componentes de serviço não orientados para conteúdo, levando a definição de componentes que se posicionam numa área pouco clara entre as camadas de conteúdo, serviço e de usuário. Uma alternativa e uma abordagem simples para o projeto de rede, começando do objeto em si, uma arquitetura de rede centrada em conteúdo, a arquitetura autônoma de objeto sem camadas (ALLOA - Autonomic Layer-Less Object Architecture). Na figura 4, já introduzimos o conceito de objetos de conteúdo, que podem gerar/ reconstruir mundos virtuais ad hoc, 3D semanticamente enriquecidos para criar uma experiência de mídia de imersão orquestrada. Aqui nós expandimos ainda mais esse conceito para "objetos de conteúdo". Um objeto de conteúdo é um contêiner polimórfico/holístico autônomo, que pode consistir de mídia, regras, comportamentos, relações e características ou quaisquer combinações.
• Mídia: são os pixels de conteúdo reais. Pode ser qualquer coisa que um ser humano possa perceber/experimentar com seus sentidos (uma pessoa dançando, o segundo violino numa orquestra sinfônica, um rasgo em seu cheque).
• Regras: podem se referir à forma pela qual um objeto é tratado e manipulado por outros objetos ou pelo ambiente (descoberto, recuperado, moldado, adaptado, entregue, transformado e apresentado). As regras podem ser usadas, por exemplo, para especificar se a mídia no objeto permite redimensionamento e que aceita um atraso de entrega de 2 segundos, mas que, certamente, deveria chegar para a apresentação no lado do usuário antes do objeto filho: o objeto sabe o seu propósito na experiência de mídia integrada e a sua prioridade na transferência. E, também, podem-se incluir as opções de manipulação do usuário final no momento da apresentação.
• Comportamento: pode-se referir à forma pela qual o objeto afeta outros objetos ou o ambiente.
• Relações entre um objeto e outros objetos: podem se referir a questões de tempo, espaço e sincronização. As relações podem, por exemplo, descrever que um objeto de áudio de uma pessoa cantando esteja relacionado a um modelo 3D animado de um cantor e que seja necessária a sincronização dos movimentos labiais.
• Características: descreve o objeto de forma significativa e permite a recuperação dos objetos relacionados: na interação do usuário com um objeto 'coc-au-vin', pode mostrar no ambiente de imersão 3D os ingredientes e preços atuais e pode levar a construção ad hoc de réplicas dos restaurantes que servem o prato.
Os objetos podem se organizar hierarquicamente, como os canais dos instrumentos que constituem uma banda de música, e podem disparar a geração de novos objetos. Pode-se dividir/separar objetos em novos ou múltiplos objetos, que se podem combinar/fundir e, finalmente, criar novos objetos. E essas operações podem acontecer enquanto os objetos estão "viajando" pela rede.
Pode-se clonar um objeto. O clone mantém as características do objeto "pai", mas sabe que é um clone. Isso também se associa a questões como tempo de vida (vida útil, verificação de atualizações) e de DRM. A clonagem tem implicações na abertura de novos modelos comerciais em torno de "experimentar ativamente o conteúdo audiovisual": pode-se distribuir o mesmo conteúdo audiovisual com diferentes características: por exemplo, para uma música, indo de um simples arquivo de MP3 até um conteúdo musical mais complexo sobre o qual o usuário tem capacidade de autoria para reformular a música, graças a disponibilidade de mais metadados e a um nível mais alto de representações, que permitem que esse usuário tenha vários graus de liberdade em tempo real, como, por exemplo, em termos de reorquestração da música, rearranjo (pós-produção) e fruição ativa compartilhada (social).
Os objetos autônomos viajam pela rede, dividem-se e combinam-se para gerar um novo serviço ou um objeto do mundo virtual. A futura Internet centrada em conteúdo suportará objetos de conteúdo para satisfazer suas relações.
Um exemplo de um objeto de conteúdo aparece na figura 5. Podemos supor que "Barbie" seja uma combinação de objetos de conteúdo. Consiste de diferentes objetos. Por exemplo, tem "pele". A "pele" é um objeto de conteúdo, com diferentes cores ou texturas. Tem "cabelo". O "cabelo" é um objeto de conteúdo, com diferentes cores, comprimentos e formas. Tem "olhos". Os "olhos" é um objeto de conteúdo, com diferentes cores, estilos e sombras. Veste "roupas" e usa "acessórios". Tanto as "roupas" quanta os "acessórios" são combinações de componentes, que podem mudar de acordo com tempo, contexto (escola, dança, ginástica), emoções. O que realmente diferencia esse exemplo das tecnologias atuais é que se pode compor ou descompor qualquer objeto digital em objeto de conteúdo: o ambiente, os carros, os edifícios, as coisas, etc., geram novo conteúdo em tempo real, no mesmo sentido em que SOA por suportar combinações de serviços.

Fig. 8 – Pesquisa e implantação da futura Internet centrada em conteúdo
Outro usa potencial da abordagem baseada em objetos está na figura 6, onde um usuário simplesmente esquematiza (em duas dimensões) a cena de interesse. Pode-se pensar em cada item individual como um objeto de conteúdo, que contem todas as informações que o caracterizam. Assim, cada objeto de conteúdo pode servir como um item rico autônomo, com recursos de baixo nível e de alto nível. Recuperam-se, então, automaticamente, os objetos 3D semelhantes (a cada item 2D esquematizado) do CCN - rede centrada em conteúdo, colocados num ambiente 3D, que também pode ser um objeto de conteúdo.
Atualmente, é muito difícil imaginar qual seria a aparência de uma arquitetura de rede que suporta objetos. A figura 7 mostra uma tentativa de mapeamento das características da abordagem em camadas apresentada na figura 2 para o novo conceito "sem camadas" do objeto, onde se mapeiam uma ou mais camadas para uma ou mais entidades do objeto.
Mais especificamente, a transferência e integração de objetos para criação de uma experiência de "mídia" orquestrada claramente demanda inteligência que combine aplicação ("serviço/mídia") e informações de "conteúdo". A inteligência pode estar incorporada nos próprios objetos, recuperando informações da rede e dando instruções para o roteamento e a transformação; ou a inteligência pode estar hospedada em nós de rede que tentam satisfazer os pedidos dos objetos, uma vez descritos nas "regras", "comportamentos" e ''relações'' (que recebem entradas das camadas "informação/adaptação", "conteúdo" e "infraestrutura"). Finalmente, as "características" que descrevem significativamente um objeto recebem a entrada principalmente da camada "informação/ adaptação".

Conclusões

Para chegar à visão de uma Internet futura, totalmente adequada as necessidades dos usuários do futuro, há que se considerar vários aspectos, como a complexidade da estrutura de rede vs. simplicidade de projeto de engenharia; escalabilidade vs. qualidade de entrega e tempo de resposta; eficiência vs. conveniência para o usuário; serviços e localização de conteúdo; usuário e mobilidade de rede; aspectos sociais e questões de confiança e segurança, para mencionar apenas alguns. Além disso, está sob forte discussão a decisão de seguir uma abordagem revolucionária ou uma abordagem simples. E, ainda, há o cenário possível de uma abordagem incremental começando com uma rede virtualizada e caminhando na direção de mashups de objeto de conteúdo.


Por Theodore Zahariadis, da Synelixis e Petros Daras, do CERH/ITI (Grecia),Jan Bouwen, da Alcatel-Lucent (Belgica), Norbert Niebert, da Ericsson (Alemanha), David Griffin, da University College London (Reino Unido), Federico Alvarez, da Universidad Politecnica de Madrid (Espanha) e Gonzalo Camarillo, da Ericsson (Finlandia) .
Artigo publicado na Revista RTI ano XII nº 132 – maio 2011