Definição Significado da convergência

 Definição – Significado da convergência



A convergência em redes refere-se à coexistência

de três redes de serviços (ou mais) no interior de

uma única rede física.



Exemplos: Transmissão de video, rede de telefonia

e comunicação de dados.



A rede convergente tem se tornado o backbone de

qualquer atividade digital: navegação web, VoIP,

streaming de video, conferência de áudio e video,

chat, redes sociais e todo um leque de aplicações e



Convergência

de

Redes

é

portanto

a

coexistência do telefone, vídeo, comunicação

de dados em uma rede única. O uso de

múltiplos modos de comunicação em uma

rede única oferece uma conveniência e

flexibilidade inviáveis economicamente em

estruturas separadas. A convergência de redes

é também chamada de convergência de mídia,

ou Triple Play.



Tráfego sensível ao tempo é aquele que

precisa

obedecer

parâmetros

temporais

estritos a fim de atender a uma expectativa

de experiência do usuário.



Requer controle, sobretudo, e não somente

uma banda disponível.



Violações de métricas temporais afetam a

qualidade da comunicação, resultando em má

qualidade de experiência.



Conversação VoIP, normalmente estabelecida via SIP,

sobre protocolo RTP, entre um ramal remoto e um

PBX IP.



Potenciais problemas nas seguintes métricas de QoS:

◦ Jitter

◦ Atraso ida-e-volta

◦ Latência

◦ Perda de pacotes



Problemas

que

podem

ser

resolvidos

com

retransmissão e utilização de buffers de memória não

podem ser utilizados em interações em tempo real.

 Tradicionalmente os mecanismos de QoS lidam com a fatores

relacionados à disponibilidade de recursos na infraestrutura de redes para atender aos requisitos de rede para uma transmissão de um fluxo de dados.

 Alguns dos parâmetros relacionados à rede, sobre os quais se

busca exercer controle:

◦ Packet loss – perda de pacotes

◦ Jitter – variação no atraso

◦ Round Trip Delay – atraso ida-e-volta

◦ Taxas de erros

 Está relacionada à percepção humana, i.e, do usuário quanto a

sua experiência em relação a uma determinada aplicação.

 Oferece a possibilidade de utilizar mecanismos e correlações a

fim de obter resultados computáveis para refletir pecepções subjetivas.

 Em geral utiliza as seguintes métricas objetivas:

◦ MOS (Mean Opinion Score): escala de 1 a 5

 Refere-se à conformidade de um determinado dispositivo aos

requisitos de apresentação e comunicação entre o usuário e a aplicação.

 Exemplos:

◦ GPS: precisão;

◦ CPU: capacidade de processamento;

◦ Memória: capacidade de armazenamento;

◦ Codecs: sensibilidade e tolerância a erros na rede;

◦ Resolução de câmeras de vídeo e displays.

◦ Codecs: G.711, G.729, G.726

Nyquist demonstrou que é possível manter a fidelidade da voz humana em conversação aplicando uma taxa de amostragem que é duas vez maior do que a amplitude do espectro de frequência, i.e, 300Hz-3.4KHz, aproximadamente 6K. O múltiplo binário mais próximo foi o escolhido



Na conversação telefônica normal temos uma

interação que emprega um canal “exlusivo”,

seja analógico, seja digital.



Na conversão que utiliza o transporte IP, é

preciso considerar que o tráfego de voz

“compete” com outros tráfegos.



Na interação humana nosso cérebro espera

que a voz flua sem interrupções e picotes e

que a contraparte entenda e responda em um

período natural de tempo.



Se esperamos tempo demais por uma resposta,

ocorre um desconforto e estranhamento na

conversação, que deixa então de ser natural.



Este fenômeno pode ser observado nos noticiários

televisivos onde ocorre uma atraso entre o que o

âncora em uma sede lança um questionamento

enquanto decorre um período de tempo que o

profissional remoto leva para escutar a mensagem.



No streaming, como não ocorre interação, o

importante é que o vídeo e voz fluam continuamente.

É possível desta forma adotar medidas preventivas,

tais como:

◦ Armazenar um período anterior do filme, por exemplo, por um par de segundos ou mais. O efeito colateral disto é o espectador ser obrigado a esperar alguns segundos para o filme iniciar.

◦ Realizar o “fetch”, ou seja, antecipar a transmissão de trechos do filme, armazenando-os temporariamente.

◦ O único custo é de memória.

 O termo VoIP em geral significa apenas uma forma de

digitalizar a voz humana de uma forma que possa ser transportada por pacotes IP.

 Pode ser via Skype, WhatsApp, Serviços VoIP e Operadoras

diversas, Lync (Microsoft), sistema de áudio e videoconferência diversos como Zoom, Polycom, Avaya, Cisco, entre vários outros sistemas P2P, pessoa a pessoa, ou de conferência.

 Telefonia IP designa uma operação estruturada, controlada e

gerenciada de telefonia totalmente baseada em IP e que emprega padrões como SIP e H.323 e é capaz de traduzir a voz analógica ou TDM (E1/R2) ou ISDN (RDSI) em voz empacotada como pacotes IP. Envolve SLA !

Envolve o Appliance de Rede, os endpoints e protocolos de



O principal protocolo de sinalização utilizado entre

Operadoras e PBX IP e na telefonia IP interna.



Uma das principais vantagens do SIP é o fato de ser

um protocolo baseado em texto, seguindo o

modelo de requisição/resposta do empregado pelo

HTTP.



Esta característica torna o protocol fácil de manter,

dado que as mensagens possuem construções

amigáveis tanto para o desenvolvedor como para o

gerente de redes.

 INVITE—Indica que um client está sendo convidado a

participar de uma sessão de chamada.

 ACK—Confirma que o cliente recebeu uma resposta final

de um request de INVITE.

 BYE—Termina uma chamada e pode ser enviada tanto pelo

chamador como pelo chamado.

 CANCEL—Cancela quaisquer pesquisas pendentes mas não

termina uma chamada que já foi iniciada e aceita.

 OPTIONS—Queries acerca das capacidades dos servers.  REGISTER—Registra os endereços listados no campo To

Localização do usuário e Registro End points (telefones) notificam os Proxies SIP acerca de sua localização; determina quais end points vão participar da chamada.

Disponibilidade do usuário O protocolo SIP é usado pelos endpoints para determinar quando a chamada será atendida.

Capacidades do Usuário Utilizado pelos endpoints para negociar capacidades de mídia, tais como o Codec mutamente suportado.

Iniciação de Sessão A sinalização SIP informa ao endpoint que o telefone está chamando (ring). O SIP é usado para negociar atributos de sessão empregados pelas partes

chamada e chamadora.

Gerenciamento de Sessão A sinalização SIP é empregada para transferir

•

IETF RFC 3261

– Em substituição à RFC 2543

•

“O Session Initiation Protocol (SIP) é um protocolo de

controle (sinalização) na camada de aplicação, para

criar modificar ou terminar sessões entre um ou mais

participantes.”

•

Pode ser usado para voz, vídeo, mensagens

instantâneas, gaming, etc., etc., etc.

•

Segue o HTTP

Application

Transport

Network

Physical/Data Link Ethernet

IP

TCP UDP

RTSP SIP

SDP codecs

• User Agents (UA) – Clientes – Fazem Requisições – Servidores – Recebem Requisições • Server types – Redirect Server – Proxy Server – Registrar Server – Location Server • Gateway – UA que se conecta em outra rede, – eg. PSTN

• B2BUAs

– Dois UAs que passam mensagens SIP – e podem alterá-las

DNS Server Location Server Terminating Originating User Agent DNS SIP SIP Outgoing Proxy SIP Registrar Incoming Proxy SIP SI P

DNS Server Location Server Terminating User Agent Originating User Agent DNS SIP SIP RTP Registrar Incoming Proxy SIP SIP

Terminating Originating

User Agent

• INVITE Requisita uma sessão

• ACK Resposta final ao INVITE

• OPTIONS Questiona acerca das

capacidades do server

• CANCEL Cancela um requirmento

pendente

• BYE Termina uma sessão

• 1XX Provisional 100 Trying

• 2XX Successful 200 OK

• 3XX Redirection 302 Moved Temporarily

• 4XX Client Error 404 Not Found

ACK 200 - OK INVITE: sip:18.18.2.4 “Calls” 18.18.2.4 180 - Ringing Rings 200 - OK Answers BYE Hangs up RTP Talking Talking User A User B

INVITE sip:e9-airport.mit.edu SIP/2.0

From: "Dennis Baron"<sip:6172531000@mit.edu>;tag=1c41 To: sip:e9-airport.mit.edu Call-Id: call-1096504121-2@18.10.0.79

Cseq: 1 INVITE

Contact: "Dennis Baron"<sip:6172531000@18.10.0.79> Content-Type: application/sdp

Content-Length: 304 Accept-Language: en

Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, REFER, OPTIONS, NOTIFY, REGISTER, SUBSCRIBE

Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/2.1.11 (WinNT) Date: Thu, 30 Sep 2004 00:28:42 GMT

• IETF RFC 2327

• “SDP destina-se a descrever sessões multimídia com o propósito de anúncio de sessão, convite para sessão e outras formas de iniciação de uma sessão multimídia.”

• SDP inclui:

– O tipo de mídia (video, audio, etc.)

– O protocolo de transporte (RTP/UDP/IP, H.320, etc.) – O formato da mídia (H.261 video, MPEG video, etc.) – Informação acerca destas mídias (endereços, portas,

SDP

a=rtpmap:97 eg711a/8000/1 a=rtpmap:0 pcmu/8000/1 a=rtpmap:8 pcma/8000/1 a=rtpmap:18 g729/8000/1 a=fmtp:18 annexb=no

• GIPS Enhanced G.711 – 8kHz sampling rate

– Voice Activity Detection – Variable bit rate

• G.711 – 8kHz sampling rate – 64kbps • G.729 – 8kHz sampling rate – 8kbps

200 - OK REGISTER:sip:dbaron@MIT.EDU 401 - Unauthorized User B _MIT.EDU Registrar

REGISTER: (add credentials)

MIT.EDU

Location

sip:dbaron@MIT.EDU

c0e3746d73a24 REGISTER sip:mit.edu SIP/2.0

From: "Dennis Baron"<sip:6172531000@mit.edu>;tag=4561c4561 To: "Dennis

Baron"<sip:6172531000@mit.edu>;tag=324591026 Call-Id: 9ce902bd23b070ae0108b225b94ac7fa

Cseq: 5 REGISTER

Contact: "Dennis Baron"<sip:6172531000@18.10.0.79;LINEID=05523f7a97b54dfa3f0 Expires: 3600

Date: Thu, 30 Sep 2004 00:46:53 GMT Accept-Language: en

Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/2.1.11 (WinNT) Content-Length: 0

0c0e3746d73a2

 REGISTER sip:mit.edu SIP/2.0

 From: "Dennis Baron"<sip:6172531000@mit.edu>;tag=4561c4561 To: "Dennis

Baron"<sip:6172531000@mit.edu>;tag=324591026 Call-Id: 9ce902bd23b070ae0108b225b94ac7fa  Cseq: 6 REGISTER

 Contact: "Dennis Baron"<sip:61725231000@18.10.0.79;LINEID=05523f7a97b54dfa3f Expires: 3600  Date: Thu, 30 Sep 2004 00:46:53 GMT

 Accept-Language: en

 Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/2.1.11 (WinNT)  Content-Length: 0

 Authorization: DIGEST USERNAME="6172531000@mit.edu", REALM="mit.edu", NONCE="f83234924b8ae841b9b0ae8a92dcf0b71096505216", URI="sip:mit.edu", RESPONSE="ae064221a50668eaad1ff2741fa8df7d", OPAQUE="reg:change4"

INVITE:sip:dbaron@MIT.EDU “Calls” dbaron @MIT.EDU INVITE:sip:dbaron@18.18.2.4 100 - Trying 180 - Ringing Rings 180 - Ringing 200 - OK Answers 200 - OK ACK ACK BYE Hangs up BYE 200 - OK User A User B MIT.EDU Proxy Talking RTP Talking

INVITE:sip:joe@MIT.EDU “Calls” jis @MIT.EDU INVITE:sip:38400@18.162.0.25 100 - Trying ACK ACK User A _MIT.EDU Proxy 38400 Gateway 180 - Ringing 180 - Ringing Rings 200 - OK 200 - OK Answers BYE Hangs up BYE Talking RTP Talking

Just a sampling of IETF standards work… IETF RFCs • RFC3261 • RFC2327 • RFC1889 • RFC2326 • RFC3262 • RFC3263 • RFC3264 http://ietf.org/rfc.html

Core SIP specification – obsoletes RFC2543 SDP – Session Description Protocol

RTP - time Transport Protocol RTSP - Real-Time Streaming Protocol

SIP PRACK method – reliability for 1XX messages Locating SIP servers – SRV and NAPTR

SIP event notification – SUBSCRIBE and NOTIFY IPv6 support in SDP

SIP UPDATE method – eg. changing media Asserted identity in trusted networks Locating outbound SIP proxy with DHCP SIP extensions for Instant Messaging SIP REFER method – eg. call transfer IM/Presence - http://ietf.org/ids.by.wg/simple.html • RFC3265 • RFC3266 • RFC3311 • RFC3325 • RFC3361 • RFC3428 • RFC3515 • SIMPLE

-• Prós

– Padrão Aberto

– Protocolo fim-a-fim habilita recursos nos clientes – Serve a múltiplos propósitos

– Implementações variáveis

– É o protocolo padrão de fato que rege as intercomunicações • Contras

– Muitas definições (RFCs); podem provocar incompatibilidades

– Poucas convenções acerca da construção de serviços; alguns serviços podem acabar sendo proprietários



Network transmission control

◦ RTP – Realtime Transmission Protocol

 RTCP – Realtime Transmission Control Protocol



Session control

◦ Real-Time Streaming Protocol (RTSP)

◦ Session Description Protocol (SDP) – representação textual de uma sessão



VOIP – SIP – Session Initiation Protocol

◦ Sinalização para IP Telephony



RTP – empregado em diversas aplicações de áudio

e vídeo



RTP/UDP/IP é uitilizado pelos protocolos de sessão

de streaming como o RTSP



Protocolos de sessão estabelecem a

negociação/sessão em suporte a aplicações

multimídia



Utilizados por aplicações multimedia, como Quick



RTP fornece

funções fim-a-fim de transporte

apropriadamente para aplicações em tempo de real

de áudio e video, sobre serviços unicast e multicast



RTP companion protocol –

Real-time Transport

Control Protocol (RTCP)

RTP

RTCP



Propicia informação de controle Out-of-band para o

fluxo RTP.

◦ Monitora o QoS sobre o RTP na entrega e empacotamento dos dados multimídia

◦ Usado periodicamente para transmitir pacotes de controle para participantes em uma sessão streaming multimídia.

◦ Fornece feedback sobre a Qualidade de Serviços fornecida pelo RTP

◦ Coleta estatísticas sobre a conexão multimídia

 Bytes enviados, pacotes enviados, pacotes perdidos, jitter,

feedback e round trip delay



Payload Type Identification

◦

Determinação da codificação

◦

Identificação da origem

◦

RTP trabalha com Profiles (perfis)

 Profile define um conjunto códigos de tipos de payload

e seus mapeamentos nos formatos de payload



Sequence numbering

◦

Detecção de erros



Time-stamping

◦

Monitoração temporal, sincronização, cálculo de

jitter



Protocolo e aplicação para controle de streams

multimedia.



Não se trata de um protocolo na camada de

aplicação sobre transmissão de dados. É apenas um

protocolo de controle remoto entre o cliente e o

servidor

RTP

RTP

RTSP

Session Control

RTSP

Coder

Audio

Video



Permite a entrega controlada de dados em tempo

real, como áudio e vídeo



Objetiva controlar múltiplas sessões de entrega de

dados



Provê formas de escolha entre canais de entrega

◦ UDP

◦ Multicast UDP,



Existem cinco termos relacionados com a descrição de

uma sessão multimídia:

◦ Conferência: É um conjunto de dois ou mais usuários em comunicação através de um software comum.

◦ Sessão : Sessão é o par emissor e receptor multimedia e o fluxo de stream de dados.

◦ Anúncio da Sessão: Um anúncio de sessão é um mecanismo pelo qual a descrição da sessão é disponibilizada para os usuários através de uma ação proativa, i.e, a descrição da sessão não é requisitada explicitamente pelo usuário.

◦ Session Advertisement : o mesmo que Anúncio de sessão

◦ Session Description : Um formato preciso acerca das

informações necessárias para a descoberta e participação e uma sessão multimídia.

v=0 o=- 19 1077294547 IN IP4 127.0.0.0 s=QuickTime t=0 0 a=range:npt=now-a=control:rtsp://127.0.0.1/mystream.sdp a=isma-compliance:2,2.0,2 m=audio 0 RTP/AVP 96 c=IN IP4 0.0.0.0 b=AS:8 a=rtpmap:96 mpeg4-generic/8000/1 a=fmtp:96 profile-level-id=15;mode=AAC-hbr;sizelength=13;indexlength=3;indexdeltalength=3;config=1588 a=mpeg4-esid:101 m=video 0 RTP/AVP 97 c=IN IP4 0.0.0.0 b=AS:30 a=rtpmap:97 H264/90000 a=fmtp:97

packetization-mode=1;profile-level-id=4D400A;sprop-parameter-(1) INVITE

sip:meucontato@test.com

Serviço

de Localização

(2) Onde está

meucontato? (3) Está em play

play



Os protocolos RTSP e SIP são projetados para

sessão um-a-um



SAP é um protocolo de anúncio multicast



Protocolo

◦ Servidores distribuídos periodicamente enviam pacotes multicast (advertisements) contendo descrições das sessões geradas pelas origens locais

◦ Anúncios são recebidos pelos receptores em endereços/portas multicast estáticas



O protocolo SIP e os demais protocolos de

controle a ele relacionados têm se mostrado

bastante versáteis para implementar

comunicação multimídia, e mais especificamente

aquelas que demandam serviços tais como:



Voz e Vídeo interativo



Audio e VídeoConferência



Interação via Chat



Provavelmente futuras integrações farão uso