Universidade Federal do Rio Grande do Sul Prof. Dr. Valter Roesler: [email protected].
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Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Prof. Dr. Valter Roesler: [email protected]
Laboratório 5
INF01154 - Redes de Computadores N
Análise e Medidas de Desempenho em Redes Locais
Atraso (Latência) em multimídia
Alô
Alô
AlôAlô, está me
ouvindo?
LatênciaTempo entre o início de um evento e o
momento que ele se torna perceptível no destino Ex: filmar um relógio numa videoconferência
e ver quantos ms ele atrasa no destino
3
Qual o atraso ACEITÁVEL em uma conferência ponto a ponto?
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LatênciaTransmite tela do micro no sistema IVA. Destino envia
de volta. Latência ida e volta (410ms)
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Latência e JitterNormalmente a latência varia um pouco nos diversos
pacotes, por causa do Jitter (variação da latência)
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SkewDiferença do tempo de chegada entre diferentes
mídias que deveriam estar sincronizadas (áudio e vídeo, por exemplo)
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skew
N. de Pacoteschegando
t
vídeo áudio
Qual o skew (desalinhamento áudio e vídeo) ACEITÁVEL em uma conferência
ponto a ponto?< 20ms: imperceptível~50ms: perceptível que algo está errado, mas sem saber se
áudio adiantado ou atrasado>50ms: causa distração da videoconferência~1s: usuário foca no áudio e deixa de prestar atenção no vídeo
Voice and Video Conferencing Fundamentals: Scott Firestone, Thiya Ramalingam, Steve Fry. Cisco Press, 2007. 397p.
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O mais natural é ver o vídeo um pouco ADIANTADO (voz demora mais para
chegar aos ouvidos que a imagem aos olhos)
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Protocolo RTPReal-Time Transport Protocol
RFC 3550 – obsoleta a 1889 (RTP e RTCP)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1MV=2 CCP X PT Número de seqüência
Timestamp
1 2 3
Synchronization Source (SSRC) identifier
Contributing Source (CSRC) identifiers
Localização OSI do RTPAcima do nível 4, no subnível inferior do nível de
aplicação Aplicação
Encapsulamento de mídia
RTP RTCP
UDP
IPv4 / IPv6 Unicast ou multicast
Ethernet
dados controle
Protocolo RTP(Nível de perdas e ajuste de fluxo)
SEQ=1
SEQ=4
SEQ=5
SEQ=6
SEQ=7
SEQ=8
SEQ=10
SEQ=9
SEQ=2
Perdas=10%
SEQ=3
RTCP monitora QoS da sessão, e não tem nada a ver com o QoS da rede
SEQ=1, tstamp=x
Protocolo RTP(Sincronização intramídia)
SEQ=2, tstamp=x+eq 20ms
SEQ=3, tstamp=x+eq 40ms
SEQ=4, tstamp=x+eq 60ms
SEQ=5, tstamp=x+eq 80ms
Adaptação ao jitter
Fatores de atrasoQuais os fatores de atraso na seguinte
situação? Videoconferência ponto a ponto Computador core2duo 2.1GHz, 2GRAM 400 km de distância Meio de transmissão é fibra ótica no backbone, e
par trançado na rede local 100Mbit/s na rede local, 2Mbit/s até backbone,
1Gbit/s no backbone Passando por 8 roteadores Sistema Operacional windows com 3 processos em
paralelo Codecs G.711 e H.264 (transmissão em SD)
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Atraso de time-sharingComputador core2duo 2.1GHz, 2GRAM Sistema Operacional windows com 3
processos em paralelo Dependendo da máquina ou da demanda
de processador dos processos em paralelo, pode comprometer a capacidade do computador de codificar vídeo de forma adequada
Custo de processador pode ser minimizado parametrizando adequadamente codificador de vídeo
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É melhor ter um vídeo com menos qualidade, porém sem perdas, do que um vídeo Full HD com perdas
*(processador próximo a 100% gera
perdas)
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Atraso de captura no hardware Áudio
Placas normalmente capturam em pacotes com amostrasTípico: 64 amostras por pacoteApós amostras efetuadas, gera interrupção e disponibiliza
pacote para usuário
Atraso para 8.000 amostras/s, cada uma com 8 bits64/8000 = 8ms. 64 amostras=64bytes. Total de 125
pacotes de 64 bytes por segundo (1 a cada 8ms)Atraso para 44.100 amostras / s
64/44.100 = 1,5ms
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Atraso de empacotamento no encoder Áudio
Alguns codecs necessitam um tempo fixo para processar a codificação
Exemplos:G.723 – tempos de 30ms + look-ahead de 7,5msG.729 – tempos de 10ms + look-ahead de 5ms
Isso gera um atraso de empacotamento de 37,5ms (G.723) ou 15ms (G.729) antes de ir ao encoder
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Atraso de codificaçãoObrigatoriamente deve ser menor do que um “time frame”,
senão o codec não estará apto a manter a taxa de entrada
OBS: esse atraso é paralelo ao atraso de captura. Exemplo para G.723.1
8ms 8ms8ms 8ms
INT INT INT INT
30ms +7,5ms
Encoder300 bytes
ES Áudio (24B)
t
Δt2
Δt1=40ms
8ms
INT
Atraso na compressão de áudioPadrão Faixa de
freqüênciaTaxa de transmissão
Complexidade
Qualidade
G.711 300 Hz-3.4 kHz 64 kbps 1 Excelente
G.722 50 Hz-7 kHz 48, 56 ou 64 kbps 2
BoaG.722.1 14 kHz 24-32 kbps - G.722.2 50 Hz-7 kHz 6.6-23.85 kbps -
G.723.1 300 Hz-3.4 kHz 5.3 ou 6.3 kbps 25 Razoável a boaG.726 300 Hz-3.4 kHz 16,24,32,40 kbps - Boa a razoável
G.728 300 Hz-3.4 kHz 16 kbps 2 BoaG.729 300 Hz-3.4 kHz 8 kbps 15 Boa
Nyquist: taxa amostragem o dobro ou maior do que a maior freqüência...
Atraso na compressão de vídeoVídeo possui redundância temporal,
espacial, psicovisual, etc.
Atraso na codificaçãoCodecs G.711 e H.264 (transmissão
em SD) 1ms de atraso no G.711 (rápido) H.264 SD – vai depender da
complexidade do H.264 (número de opções ativas), bem como máquina e consumo de CPU dos outros processos para saber atraso da codificação em software.
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Atraso no empacotamentoJá contando com cabeçalhos IP, UDP, RTPCalcule atraso para:
G.729 = 8 kbit/sG.711 = 64 kbit/s
a) considerando tamanho do pacote = 1000 bytes R =
b) considerando tamanho do pacote = 100 bytes R =
Debate sobre as conclusões… Qual o melhor codec?
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Atraso no meio físico 400 km de distância Meio de transmissão é fibra ótica no
backbone, e par trançado na rede local Atraso na fibra ótica? Atraso no par trançado? Atraso total = _____
Conclusões24
Qual atraso se fosse satélite?
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Calcule o atraso se fosse satélite 400 km de distância (quase
indiferente) Satélite GEO fica a 36.000km de
altitudeVelocidade das ondas
eletromagnéticas no vácuo e no ar?Atraso = ____
Conclusões26
Atraso nos eqtos intermediários Switches: pode ser cut-through, store and
forward ou adaptive Roteadores: store and forwardCalcular custo para 3 roteadores store and
forward numa rede de 2Mbit/s. Tamanho do pacote = 125 bytes R =
Debate sobre as conclusões
27R R R
Ti1 Td1 Ti2 Td1 Ti3 Td3
Compartilhado Compartilhado
Atraso devido ao tempo de inserção Calcular inserção de um pacote de
125 bytes para 13 kbit/s, 2Mbit/s e 100Mbit/s Tempo de inserção ou desinserção = L/T
(L=tamanho do quadro em bits; T=taxa em bits/s)
13 kbit/s: R = 2Mbit/s: R = 100Mbit/s: R =
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Atraso nas filas dos roteadores O custo de cada pacote na fila,
durante um congestionamento, é igual ao custo de uma desinserção de pacote
Ou seja, a rapidez para sair da fila vai depender da velocidade do link
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Atraso devido ao Jitter Como o sistema de transmissão
multimídia se adapta ao Jitter?
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Atraso devido ao Jitter Como o sistema de transmissão
multimídia se adapta ao Jitter? Através da criação de um buffer no
receptor, que “amortece” a variação na chegada dos pacotes.
Quanto maior o jitter, mais atraso o sistema gera.
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Atraso devido ao reordenamento de pacotes
Como os roteadores fazem balanceamento de carga?
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Atraso devido ao reordenamento de pacotes
Como os roteadores fazem balanceamento de carga? a) por fluxo b) por pacote
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Atraso devido ao reordenamento de pacotes
Balanceamento de carga por fluxo Todo tráfego com um mesmo IP origem e
IP destino é encaminhado pelo mesmo link
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3x34Mbit/s
Atraso devido ao reordenamento de pacotes
Balanceamento de carga por pacote Pacotes são enviados de forma “round
robin” através dos diferentes enlaces
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3x34Mbit/s
Atraso devido ao reordenamento de pacotes
Como o receptor se adapta a isso? R. buffer e reordenamento de pacotes
interno ao sistema, o que gera mais atraso.
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Visão no receptor
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Resumo dos atrasosTime-sharing de processos na máquinaTransmissão físicaCodificação de áudio e vídeoEmpacotamentoEquipamentos intermediários (store and
forward)Fila dos roteadoresInserção e desinserçãoAdaptação ao jitterAdaptação ao skewAdaptação a pacotes fora de ordem
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Medida de carga de uma rede
Quais as diferenças?Rede local de empresa pequenaBackbone
39
Medida de carga de uma redeRede local de empresa pequena
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Medida de carga de uma redeBackbone: Acessar
http://www.rnp.br/ceo/trafego/panorama.php
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