1. Multimdia sobre Redes de Pacotes Prof. Mauro Tapajs

2. Multimdia sobre Redes de Pacotes

Aplicaes como voz e vdeo so muito associadas temporizao da rede, da surge a necessidade de haver algum tipo de controle sobre atrasos e velocidade

3. Um dispositivo que converte um sinal analgico como o de udio ou vdeo e oferece este sinal em forma digital (alm do processo inverso) se chama umcodec(codificador/decodificador) 4. Fluxos de voz e vdeo geram grandes quantidades de dados a serem enviados 5. Multimdia sobre Redes de Pacotes

Um mtodos para reduzir esta quantidade de dados a compresso dos dados baseado em algum algoritmo especfico. Isto, porm, provoca atraso no processamento dos sinais

6. Um sistema iscrono um sistema projetado para ter uma sada com mesma temporizao que a entrada a Internet NO um sistema iscrono 7. Jitter: a variao no atraso dos pacotes pela rede 8. Aplicaes - Exemplos

Telefonia sobre rede de pacotes

9. Vdeo sob demanda 10. Transmisso de udio e vdeo ao vivo 11. Videoconferncia 12. Ensino distncia (EaD) 13. Telemedicina 14. Voz sobre Pacotes - VoP

Servios de voz sobre dados oferecem transporte de voz sobre tecnologias conhecidas - Frame Relay (VoFR), ATM (VoATM), IP (VoIP)

15. Na codificao, a informao de voz normalmente comprimida para economizar banda 16. Permite conversaes de longa distncia e internacional sobre redes de dados com custo mais baixo do que as rede telefnicas 17. Alguns CODEC's de Voz 18.

G.711 (A e micro) 64 kbps

19. G.722 SB-ADPCM - 48 a 64 kbps 20. G.722.1 MLT 24 a 32 kbps 21. G.722.2 ACELP 6,60 a 23,85 kbps 22. G.726 ADPCM 16 a 40 kbps (32 kbps) 23. G.727 mesmo que G.726 com otimizaes para PCME 24. G.728 LD-CELP 16 kbps 25. G.729 CS-ACELP 6,4 a 11,8 kbps (8 kbps) Patentes! 26. GSM 13 kbps 27. iLBC (RFC 3951) de 13,3 a 15,2 kbps) licena gratuita! 28. Speex voz em baixas taxas (2 a 22,4 kbps) 29. MP3 no um CODEC de telefonia! apenas usado para msica em espera CODEC's de Voz 30.

H.261 40 kbps a 2 Mpbs chega a 288x352 projetado para as linhas ISDN nx64 kbps (hoje considerado obsoleto)

31. H.262/MPEG2 Part-2 32. H.263 projetado para baixas taxas - j considerado obsoleto diante de H.264 33. H.264/MPEG4 Part 10/AVC ( Advanced Video Coding ) 34. Theora livre CODEC's de Vdeo 35.

Grupo de trabalho ISO

36. MPEG-1- udio/vdeo

MP3 (layer III) e VCD

37. 352x240 (NTSC 30 fps) e 352x288 (PAL 25 fps) 320x240 (PC) 38. 1,2 a 2,5 Mbps - Qualidade: VHS a 30 fps MPEG-2 udio/vdeo de alta qualidade

DVD

39. Velocidades de 2 Mbps at 15 Mbps so suportadas 40. 720X480 (4:3) at 1920x1080 (16:9 HDTV) Padres MPEG ( Moving Picture Experts Group ) 41.

MPEG-4 udio/vdeo para redes de banda limitada

Velocidades de 56 kbps at 2 Mbps

42. AAC (codec de udio Apple iTunes, por exemplo) 43. Containerde vrios tipos de objetos de mdia sicronizados 44. Suporte a DRM! MPEG-7-Multimedia Content Description Interface

Metadados

MPEG-21-Multimedia Framework

DRM

Padres MPEG ( Moving Picture Experts Group ) 45.

Multimdia sobre:

H.320 ISDN

46. H.321, H.310 Broadband ISDN 47. H.322 comutao de pacotes, com QoS, Ethernet iscrona 48. H.323 - comutao de pacotes, sem QoS, principalmente sobre IP 49. H.324 - redes de circuitos comutados PSTN Padres ITU-T H.xxx 50. Voz e Vdeo sobre IP

Utilizao de rede baseada em IP visando QoS adequado e custos mais baixos

51. IP is everywhere 52. Universalizao da plataforma 53. IP agrega maisoverheadem funo do cabealho ser proporcionalmente maior 54. Compresso um fator crtico mas deve ter um limite pois normalmente impe atrasos por causa do processamento a mais necessrio 55. TCP/UDP como Protocolos de Transporte Multimdia

TCP um protocolo ponto-a-ponto que configura uma conexo entre dois pontos finais logo no adequado para comunicaomulticast , recurso necessrio em ambientes multimdia

56. TCP incorpora mecanismos deretransmissoe exige posterior reordenamento de segmentos que chegam fora de ordem atraso que no tolervel na maior parte das aplicaes de tempo-real 57. TCP no possui um mecanismo para anexarinformao de temponos segmentos outra necessidade de aplicaes de tempo-real 58. UDP, por outro lado, no define os mecanismos de temporizao citados acima 59. Apesar de certas funcionalidades poderem ser includas a nvel de aplicao, existe um conjunto de funes que merecem ser implementadas num protocolo especfico para trfego de tempo-real 60. RTP ( Real Time Protocol )

o protocolo adequado para transmitir multimdia digitalizada sobre uma rede IP

61. RFC 3550 62. Tem funes de protocolo de transporte mas roda sobre UDP 63. RTP no garante a entrega sincronizada dos pacotes, apenas prov informaes que ajudam na reproduo do fluxo na recepo 64. Pode trabalhar commulticasting 65. Oferece suporte a:

• Mixagens ( mixing ): combinao de mltiplos fluxos num nico (necessidade de um ponto com funes demixer )

66. Tradutores(translators)

67. MixerRTP

Faz o relay de trfego (fluxos) recebidos de um ou mais originadores, combina os fluxos recebidos e encaminha para um ou mais destinos

68. Por exemplo: combinao de trfegos de voz numa conferncia para transmisso por link de menor velocidade 69. Tradutores(Translators)RTP

Faz o relay de trfego (fluxos) RTP recebidos para um ou mais destinos, aps haver ou no transformado os dados do fluxo

70. Por exemplo: transformao de fluxo de vdeo de alta resoluo num fluxo de baixa resoluo, travessias atravs de firewalls ou encaminhamento unicast de trfego multicast 71. RTP ( Real Time Protocol )

Integrao direta com a aplicao aceite por parte desta da entrega de segmentos com perdas

72. A prpria aplicao pode reenviar dados ao ser sinalizada dos termos de QoS 73. A aplicao, ento, define seus PDUs (APUs Application Data Units ) 74. Do mesmo modo RTP complementa UDP agregando funes (como sequenciamento) e trabalha num modo integrado entre camadas de protocolos 75. Cabealho RTP

Verso : 2 (atual)

76. P :padding.Usado quando a aplicao o requer 77. X : sinaliza o uso de cabealho de extenso 78. CC : nmero de geradores de fluxo 79. M :marker.Sua interpretao depende do tipo depayload . Normalmente sinaliza limites de um fluxo de dados, como o fim de um frame de vdeo. 80. Sequence num : nmeros de sequncia.Primeiro randmico 81. Media timestamp : deve ser contnuo mas com granularidade adequada ao payload 82. Ptype: .codificao/tipo dos dados 83. Synchronization source identifier : origem do fluxo 84. Contributing source ID : cada campo deste tipo (podem ser vrios) identifica cada um dos geradores de fluxo. Gerado por um mixer RTP. 85. Tipos dePayloadRTP 86. Pilha RTP 87.

Vrios pacotes podem ter o mesmotimestampcaso os dados tenham sido gerados ao mesmo tempo (ex. Um frame de vdeo que ocupa vrios pacotes)

88. Mdias diferentes devem ir por fluxos diferentes (por exemplo: o vdeo e seu udio) RTP ( Real Time Protocol ) 89. RTP ( Real Time Protocol )

Um nmero de sequncia garante a ordem dos pacotes, a eliminao de duplicatas e a deteco de perdas

90. Otimestamppermite a reproduo dos pacotes do fluxo no tempo correto em que o dado foi gerado 91. parte obrigatria do RTP e utiliza uma porta imediatamente superior porta UDP sendo usada pelo RTP RTCP ( Real Time Control Protocol ) 92. RTCP

Oferece informaes de controle para fontes de trfego RTP:

• Monitoramento da rede durante a sesso (aspectos de QoS e congestionamento)

93. Sinalizao de controle fora-de-banda

94. Identificao adequada de fontes de fluxo

Mensagens RTCP so periodicamente enviadas pelos participantes

Existem vrios tipos de mensagens para implementar as funcionalidades acima

95. Redes de Telefonia e Dados

Utilizao da rede telefnica para dados - modems discados e xDSL busca por uma alternativa rpida e flexvel para acesso sobre a rede de par metlico existente No uma soluo definitiva de integrao total destes dois servios

96. Com o avano das redes de pacotes e sua popularizao, o trfego destas redes aumentou significativamente se comparando ao trfego de voz sobre redes telefnicas comuns 97. A idia inevitvel a de que as duas tecnologias de redes devam convergir numa mesma que suportaria ambas as aplicaes (facilidade de operao e gerenciamento, alm de corte de custos) 98. Crescimento do Trfego Voz/dados 99. Convergncia

A entoConvergnciado servio oferecido pelas Redes de Comunicao baseadas em circuitos (servio de telefonia) com o das redes baseadas em comutao por pacotes (redes de comunicao de dados) o reflexo desta tendncia

100. Objetivo das operadoras: operao e manuteno de uma nica estrutura de rede para suportar todos os servios de comunicao prestados 101. Da a necessidade de mecanismos para prover servios de telefonia sobre redes de pacotes 102. Telefonia IP

Com o avano das redes de pacotes e sua popularizao, o trfego destas redes aumentou significativamente se comparando ao trfego de voz sobre redes telefnicas comuns

103. Da a necessidade de mecanismos para prover servios de telefonia sobre redes IP 104. Telefonia IP

Necessidades bsicas:

• Um protocolo que oferea um servio de suporte fluxos de voz (como o RTP)

105. Um mecanismo de sinalizao para iniciar e terminar as chamadas telefnicas sobre a rede IP

106. Uma rede internet IP iscrona ou com mecanismos que a tornem assim 107. Compatibilidade com os padres dos sistemas telefnicos atuais (SS7, PCM , )

J existemgatewaysque fazem a traduo de sinalizao de um lado para outro em redes sobre IPinterconectadascom redes telefnicas comuns

108. Telefonia IP Padro H.323

H.323 um padro ITU-T e define um conjunto de protocolos para transmisso de trfego multimdia sobre redes de pacotes e que podem trabalhar em conjunto oferecendo os servios bsicos para compor um sistema de telefonia IP funcional

109. O conjunto prov suporte todos os aspectos da telefonia como:

• Registro de um telefone (terminal)

110. Sinalizao de controle de chamadas e servios

111. Codificao dos dados em tempo real 112. Transmisso dos dados codificados 113. Padro H.323

Oferece ainda suporte para aplicaes de vdeo, compartilhamento de dados durante as sesses e ascodificaes/decodificaes necessrias

114. Necessita de um grande esforo para que as aplicaes sejam concordantes 115. Define como a negociao de chamadas e os formatos das informaes necessrias 116. No define:

• Codificao de endereos

117. Priorizao de trfego

118. Segurana 119. H.323

Entidades previstas

Terminais

120. Gateways 121. Gatekeepers 122. MCUs - Multipoint Control Unit Protocolos

H.225.0 RAS ( registration, admission, status ) Sinalizao de chamada

123. Q.931 Configurao de chamadas e terminao 124. H.245 Controle de mdia / Sinalizao de capacidades 125. T.120 Compartilhamento de dados 126. RTP/RTCP Transporte de mdia 127. Pilha de Protocolos H.323

Codecs de udio (G.711, G.723.1, G.728, etc.) e vdeo (H.261, H.263) comprimem e descomprimem fluxos multimdia

128. Fluxos multimdia so transportados por RTP/RTCP 129. RTP/RTCP rodam sem confiabilidade sobre UDP 130. A sinalizaao transportada confiavelmente sobre TCP

RAS -registration, admission, status

131. Q.931 Configurao de chamadas e terminao 132. H.245 Sinalizao de capacidades 133. Componentes de uma rede H.323 MCU ( Multipoint Control Unit ):suporta os servies de mltiplos usurios como conferncias (endereamentosunicaste multicast) Gateways : permitem a interconexo de terminais H.323 com outros dispositivos de udio e traduzem a sinalizao de um lado para o outro Gatekeepersexecutam as funes de servidor de diretrios (converso de endereos) e supervisor do sistema (controle e gerenciamento das chamadas) 134.

Chamada ponto a pontomultiponto

135. Responsvel por prover recursos para trs ou mais entidades 136. Formado por duas entidades:

MC -Multipoint Controller -Obrigatrio - prover controle para realizao da conferncia

137. MP -Multipoint Processor -Opcional - Distribui fluxos de vdeo e udio para entidadesMCU Multipoint Control Unit 138. Telefonia IP Protocolos H.323 sobre a pilha TCP/IP 139. Telefonia IP Protocolos H.323 140. Ambiente Tpico H.323 141. Arquitetura H.323 142. Gatekeeper

Funes:

• Traduo de endereos

143. Controle de admisso

144. Controle de banda 145. Gerenciamento de zonas 146. Sinalizao de controle de chamadas 147. Controle de chamadas

Descoberta dogatekeeper - a travs de mensagens multicast (224.0.1.41 - UDP 1718)

148. Porta para registros e status: UDP/1719 149. Podem auxiliar a montagem de conferncias multiponto com H.245 repassando as conexes com todos os participantes e depois passando o canal H.245 para uma MCU 150. Gateway 151. 152. Estabelecimento e Configurao de de Chamadas

Atravs de mensagens H.225 e Q.931/2 se estabelece a chamada, atravs de conexo na porta TCP/1720 ( call control )

153. H.225 tambm usado para RAS ( registration, admission, status ) - comunicao com ogatekeeper 154. H.245 permite a o posterior acerto de canais lgicos, codecs e capacidades atravs da porta TCP indicada em mensagens de estabelecimento da chamada 155. H.245 usado depois do estabelecimento da chamada 156. Existe uma facilidade defast startpara reduzir os passos na criao da chamada 157. Chamada semgatekeeper 158. Chamada comGatekeeper 159. Chamada Direta comGK 160. Chamada comgatekeeper 161. Chamada viaGatekeepercom sinalizao da chamada 162. Chamada viaGatekeepercom sinalizao e controle da chamada 163. H.323 Verso 2

Aprovado em janeiro de 1998

164. Tenta resolver limitaes na verso 1 em seus protocolos (como Q.931, H.245 e H.225) assim como apresentar outros 165. Novidades:

• H.235 Segurana Autenticao, Integridade, Privacidade

166. Configurao de chamadas mais rpida

167. H.450.1 e H.450.2 Suporte a servios suplementares (transferncia de chamadas e transferncia em caso de ocupado e no responde) 168. Alm de outras evolues 169. SIP Session Initiation Protocol RFC 3261

Padro IETF para um protocolo de aplicao que cobre somente a sinalizao necessria para se iniciar, modificar, convidar outros (para participar) e terminar chamadas (sesses)

170. No oferece toda a funcionalidade do H.323 pretende ser parte da arquitetura IETF de suporte a aplicaes multimdia 171. A inteligncia do sistema est nosendpoints 172. Baseado nos princpios aprendidos da comunidade Internet independente de aplicao ( RFC 2543) 173. SIP

Herdou muito do protocolo HTTP (como o modo textual, por exemplo)

174. Suporta mapeamento de nomes e redirecionamento de chamadas 175. Pode permitir servios comuns das redes telefnicas ( follow-me , rede inteligente, etc) 176. Funes bsicas:localizao ,capacidades ,disponibilidade ,call setupegerenciamento da chamada 177. SIP

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178. UTF-8 179. DEVE suportar TCP e UDP (porta 5060) 180. PODE suportar outros transportes (como SCTP) 181. Expansvel 182. SIP

Call setup

183. Negociao de funcionalidades e mdia 184. Gerenciamento de chamada e mudanas on the fly 185. Mapeamento de nomes 186. Localizao de usurios 187. Redirecionamento de chamadas 188. Arquitetura SIP 189. Componentes de uma rede SIP

User agents Client UAC poro cliente localizada no terminal SIP

190. User Agent Server UAS : encaminha um pedido de chamada e trata as respostas para o terminal chamador 191. Network servers

• Proxy Server age como cliente/servidor tratando os pedidos e at reescrevendo as mensagens para o devido encaminhamento

192. Redirect server redireciona chamadas (tratando adequadamente parmetros como endereos). No aceita nem inicia chamadas

193. Registrar servidor que permite que terminais SIPregistrem sua presena 194. Location server encontra destinos (roteia) 195. Mtodos SIP 196. Chamadas SIP

Terminal chamador localiza servidor

197. Envio derequestSIP via servidor 198. Terminal chamado responde 199. Resposta chega ao chamador 200. Chamador envia ACK

Endereos SIP:[email_address]

201. Nomes de servidores sugerido:sip.domnio(como feito para os demais protocolos Internet. Ex.ftp.domnio ) 202. Exemplo de Chamada SIP 203.

Normalmente o estabelecimento da chamada e sua sinalizao em geral independente do fluxo de mdia que ser gerado por ela

204. A portas usadas pelos vrios protocolos so distintas, de forma que seja difcil a associao de uma chamada com o fluxo de mdia 205. No h soluo direta e simples 206. Para Linux: existe um patch SIP/RTP para o netfilter O problema com NAT 207. Pilha de Protocolos SIP 208. SIP - Protocolos adjuntos

Session Description Protocol(SDP) Originalmente desenvolvido para descrever sesses multicast no Mbone, parceiro do SIP para descrever informaescodificao da mdia, nmeros de porta e endereos multicast (RFC 2327). Descreve informaes de mdias e formatos paraendpointsnuma chamada. Pode convidar pessoas ou at robs (como ummedia storage server ). Podem trafegar encapsuladas em em mensagens SIP

209. Alguns Protocolos Relacionados

RFC 3489 - STUNSimple Traversal of User Datagram Protocol (UDP) Through Network Address Translators(NATs)

210. RFC 2974 SAPSession Announcement Protocol(anncio de conferncias e sesses multicast - ainda experimental) 211. H.350/RFC 3944 -Directory Services Architectures in Support of Multimedia Conferencing- Armazenamento de informaes de conferncias multimdia em servios de diretrio LDAP 212.

SIPPING aplicao de SIP em vrios contextos de telefonia e multimdia

213. XCON Protocolos para conferncias centralizadas (preocupao com itens como autenticao, privacidade, permisso e combinao numa sesso) 214. SIMPLE SIP em aplicaes IMP ( messagingepresence ) 215. AVT Transporte de udio e Vdeo 216. MMUSIC -Multiparty Multimedia Session Control trata SDP e demais protocolos Grupos de Trabalho IETF Relacionados 217. Comparao H.323 e SIP

Call setup :ambos suportam

218. Servios suplementares : H.323 somente com H.450 219. Controle da chamada por parte de terceiros :somente com SIP 220. Descrio de capacidades : completa com H.245 (usado por H.323), limitado com SIP 221. Complexidade : H.323 razoavelmente complexo 222. Interoperabilidade : os protocolos H.323interagem melhor com os protocolos telefnicosISDN e ISUP/SS7 223. Implementao : H.323 utiliza formato ASN.1 (um padro OSI) SIP funciona em modo texto 224. Comparao H.323 e SIP