Transporte Multimídia em Redes. Transporte Multimídia em Redes. Transmissão multimídia em tempo real. Categorias dos protocolos

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Transporte Multimídia em Redes

• A transmissão multimídia requer que garantias diversas de Qualidade de Serviço (QoS) sejam estabelecidas e mantidas para que se atendam aos requisitos específicos das diferentes mídias • As redes deve oferecer suporte a restrições

diversas fim-a-fim, ou seja, em todo o caminho da origem até o destino

Transmissão multimídia em tempo real

• O crescimento da Internet e das intranets motivou sua utilização como base para o

transporte de fluxos de dados multimídia sobre redes sem garantias de QoS baseadas no IP • O desenvolvimento das áreas de codificação de

sinais e de novos protocolos de rede tornou a transmissão desse tipo de fluxo possível

Categorias dos protocolos

• Sinalização

– Vários protocolos podem ser utilizados para as funções de alto nível de sinalização e controle de sessão (conversação)

– SDP (Session Description Protocol) – para descrever sessões multimídia

– SAP (Session Announcement Protocol) – para anunciar as sessões descritas

– SIP (Session Initiation Protocol) – para o convite de usuários (humanos ou máquinas) para participarem de sessões multimídia

– Pode- se dizer que HTTP e URL são também

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Mais categorias dos protocolos

• Controle de sessão

– Define as mensagens e procedimentos para controlar a entrega de dados multimídia durante o

estabelecimento de uma sessão – RTSP (Real- Time Streaming Protocol)

• Permite a escolha de canais e mecanismos de entrega

• Seleção de um segmento de dados multimídia para exibição e controle de exibição ou

propriedades de gravação similares às de um video- cassete

Mais categorias de protocolo

• Transporte

– Tem relação íntima com a forma com que os tipos de carga multimídia são organizados e usados

– RTP (Real-Time Transport Protocol) é o exemplo-chave!

• Infra- estrutura de rede

– Protocolos multimídia dependem dos protocolos de transporte fundamentais, que são o UDP e o TCP por causa de várias funções como multiplexação, controle de erro e de fluxo – PPP (Point-to-Point Protocol) define um método padronizado

para o envio de datagramas por um link de comunicação como de telefonia e linhas ISDN e é fundamental para diversas aplicações de transmissão de dados em tempo real – RSVP é importante para a entrega de dados multimídia na

Internet

RTP (Real-Time Transport Protocol)

• Foi desenvolvido para o transporte de vários tipos de dados em tempo real através de redes de pacotes

• Baseia-se em protocolos bem estabelecidos para roteamento, multiplexação e temporização • Provê um arcabouço (framework) interessante

para a transformação em pacotes de conteúdo multimídia. Exemplo: pacotes baseados em slices no MPEG

RTP – Identificação do tipo de carga

• Um número inteiro caracteriza o tipo de dados sendo transportado

• Alguns tipos bastante utilizados são reservados • Outros tipos menos populares recebem

dinamicamente valores como, por exemplo, na abertura de uma sessão

• Permite que dados específicos do tipo de

informação sendo carregado sejam inclusos em seu cabeçalho

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RTP – Seqüenciamento dos pacotes

• Cada pacote RTP que pertence a um mesmo fluxo contém um número de 16 bits que é incrementado a cada pacote enviado

– Número inicial aleatório para evitar ataques em possíveis esquemas de criptografia externos – Detecção de pacotes perdidos

– Ordenamento dos pacotes

RTP – Selo de tempo

• Cada pacote RTP carrega um selo de tempo de 32 bits que reflete o instante de exibição do primeiro byte na porção de dados do pacote • O selo de tempo, junto com informação

fornecida pelos pacotes RTCP associados é usado para:

– Pareamento (matching) de relógio do codificador e do decodificador

– Sincronização de diversas fontes

– Medida de retardo médio variável (jitter) dos pacotes recebidos

RTP – Identificação da origem

• A origem de cada pacote RTP é identificada por um inteiro chamado SSRC (Syncronization

Source) incluido no cabeçalho

• É de responsabilidade do transmissor garantir um número único quando mais de um receptor requer o mesmo número em sessões distintas

RTP – Qualidade da distribuição e temporização

• Em uma sessão RTP, cada transmissor e receptor manda relatórios periódicos para cada participante da sessão:

– Fração de pacotes RTP perdidos desde o último relatório – Número cumulativo de pacotes perdidos desde o começo da

recepção

– Jitter entre a chegada de pacotes

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Pacotes de Voz

• Em comparação com comutação por circuito:

– Uso mais eficiente da capacidade do canal de comunicação, especialmente em tráfego em rajada – A voz aceita uma certa margem de perda, mas não

tolera retardos fora da faixa de 100ms a 600ms – A amostragem da voz precisa ser feita em intervalos

pequenos para evitar um retardo proibitivo

Pacotes de Voz

123 456 789 *8# 123 456 789 *8# PVT Rede de PVR Pacotes Voz 3 1 2 3 1 2 4 5 PVT PVR 4 5 reconstruído

Pacotes de vídeo

• O fluxo é construído a partir de uma captura que segue um padrão constante de amostragem • A exibição também segue um padrão constante • MAS a transmissão segue uma taxa variável

que depende da taxa de compressão

– Exemplo: geralmente um vídeo tem uma taxa de captura de 30 quadros por segundo. Se a codificação reduz pouco ou muito a taxa de compressão, isso não implica que a taxa de amostragem não é

constante, mas que a taxa de transmissão é variável. Normalmente(se não houver ajuste elástico), a taxa de exibição será a mesma da de captura.

Pacotes de vídeo

...

Seqüência Quadro Campo Linha Pixel Componente de cor Bit 101010101010111000111001011

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Sistema de transmissão de vídeo

Câmera

A/D Codificador Controle de taxa Adaptador

de rede D/A Controle de Erro Decodificador Adaptador de rede Para a rede Vindo da rede

Servidores de vídeo

• É preciso se preocupar com o armazenamento dos diferentes vídeos

• Os vídeos mais procurados devem estar em memória

• Os vídeos menos procurados podem ser armazenados em fita

• Hierarquia de armazenamento

Servidores de vídeo

• Caching

– O servidor de vídeo mantém em memória principal os últimos vídeos requisitados

• Proxing

– Um servidor principal possui várias réplicas de seus vídeos em outros servidores secundários

– Os servidores secundários podem responder como se fossem o principal

• Batching

– O servidor de vídeo não atende a todas as

requisições recebidas no instante que elas chegam, para tentar atender a vários clientes

Batching de vídeo

• As requisições são armazenadas e atendidas apenas em certos períodos de tempo

• Se houver mais de uma requisição para um mesmo vídeo dentro de um mesmo período de tempo, elas são atendidas com um único fluxo

multicast

• Várias estratégias podem ser adotadas para aperfeiçoar mais o batching

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Estratégias de batching

• Aceleração do último requisitante

– No caso de já haver um fluxo multicast para um vídeo requisitado, iniciar imediatamente um fluxo unicast para esse requisitante com maior taxa de

transmissão e incluí- lo no fluxo multicast

– A idéia é incluir o novo requisitante no fluxo multicast dessa forma

• Desaleração do fluxo multicast

– A idéia é a mesma anterior mas diminuindo a taxa de transmissão do fluxo multicast