6 redes multimedia

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Page 1: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-1

Multimédia, Qualidade de Serviço (QoS): O que são?

Aplicações Multimédia:áudio e vídeo pela rede(�meios contínuos�)

a rede oferece àsaplicações o nível dedesempenho necessáriopara funcionarem.

QoS

Redes Multimédia 6-2

Capítulo 6: Objectivos

Princípios❒ Classificar aplicações multimédia❒ Identificar os serviços da rede que as aplicações

necessitam❒ Obtendo o melhor de um serviço melhor esforço❒ Mecanismos para oferecer QoSProtocolo e Arquitecturas❒ Protocolos específicos para melhor esforço❒ Arquitecturas para QoS

Page 2: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-3

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Redes Multimédia 6-4

Aplicações de Rede Multimédia

CaracterísticasFundamentais:

❒ Tipicamente sensíveis aoatraso

❍ atraso extremo a extremo❍ variação do atraso (jitter)

❒ Mas tolerante a perdas:perdas raras causampequenos ruídos

❒ Antítese da transmissãode dados, que não étolerante a perdas mastolera atrasos.

Classes de aplicações MM:1) Fluxos de áudio e vídeo

gravados2) Fluxos de áudio e vídeo ao

vivo3) Áudio e vídeo interactivos

em tempo real

Jitter é a variação dosatrasos dos pacotesdentro do mesmo fluxode pacotes

Page 3: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-5

Fluxos Multimédia Armazenados

Transmissão de Fluxos(Streaming):

❒ dados armazenados na fonte❒ transmitidos para o cliente❒ fluxos: o cliente começa a

apresentação antes de todosos dados chegarem❒ restrições temporais para os dados ainda por

transmitir: a tempo para serem apresentados

Redes Multimédia 6-6

Fluxos Multimédia Armazenados:O que são?

1. vídeogravado

2. vídeoenviado

3. vídeo recebido,apresentado no cliente

Dad

os c

umul

ativ

os

fluxo: neste instante, o cliente apresenta a parte inicial do vídeo, enquanto o servidor ainda envia a partefinal do vídeo

atraso darede

tempo

Page 4: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-7

Fluxos Multimédia Armazenados: Interactividade

❒ funcionalidade tipo gravador de vídeo:o cliente pode fazer pausa, recuar,avançar, saltar para outra parte❍ atraso inicial de 10 seg OK❍ 1-2 seg até o comando actuar OK❍ uso frequente de RTSP (mais em breve)

❒ restrições temporais para os dados ainda portransmitir: a tempo para serem apresentados

Redes Multimédia 6-8

Fluxos Multimédia ao Vivo

Exemplos:❒ Espectáculo de rádio via Internet❒ Transmissão directa de evento desportivoTransmissão de Fluxos❒ buffer de apresentação❒ a apresentação pode atrasar-se dezenas de

segundos depois da transmissão❒ ainda tem restrições temporaisInteractividade❒ impossível avançar❒ voltar atrás, pausa possíveis!

Page 5: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-9

Multimédia em tempo real, interactiva

❒ requisitos de atraso:❍ áudio: < 150 mseg bom, < 400 mseg OK

� inclui atrasos da aplicação (enpacotamento) e da rede� atrasos mais elevados notados, prejudicam interactividade

❒ iniciação da sessão❍ como o chamado anuncia o seu endereço IP, número

de porto, algoritmos de codificação?

❒ aplicações: telefone IP,videoconferência, mundosinteractivos distribuídos

Redes Multimédia 6-10

Multimédia na Internet de Hoje

TCP/UDP/IP: �serviço melhor esforço�❒ sem garantias no atraso, perdas

As aplicações multimédia na Internet de hojeusam técnicas na camada de aplicação paraminimizar (o melhor possível) os efeitos dos

atrasos, perdas

Mas disse-se que as aplicações multimédiaprecisavam de QoS e de um certo nívelde desempenho para serem eficazes!

?? ??

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?

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Page 6: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-11

Como deve a Internet evoluir paramelhor suportar multimédia?

Filosofia de Serviços Integrados:❒ Mudanças importantes na

Internet para que as aplicaçõespossam reservar largura debanda extremo a extremo

❒ Necessita de software novo,complexo nos sistemasterminais & routers

Laissez-faire❒ nenhuma mudança importante❒ mais largura de banda quando

necessário❒ distribuição de conteúdos,

multicast na camada deaplicação

❍ camada de aplicação

Filosofia de ServiçosDiferenciados:

❒ Poucas mudanças na infra-estrutura da Internet, masoferecer serviço de 1ª e 2ªclasse.

Qual a sua opinião?

Redes Multimédia 6-12

Algumas palavras sobre compressão de áudio

❒ Sinal analógico amostradoa um ritmo constante

❍ telefone: 8 000amostras/seg

❍ CD de música: 44 100amostras/seg

❒ Cada amostra quantizada,ie, arredondada

❍ eg, 28=256 possíveis valoresde quantização

❒ Cada valor quantizadorepresentado por bits

❍ 8 bits para 256 valores

❒ Exemplo:8 000 amostras/seg,256 valores de quantização--> 64 000 bps

❒ Receptor converte devolta para um sinalanalógico:

❍ alguma redução de qualidade

Exemplos de ritmos❒ CD: 1.411 Mbps❒ MP3: 96, 128, 160 kbps❒ Telefone Internet:

5.3 - 13 kbps

Page 7: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-13

Algumas palavras sobre compressão de vídeo

❒ O vídeo é uma sequênciade imagens apresentadasa um ritmo constante

❍ e.g. 24 imagens/seg

❒ Uma imagem digital éuma matriz de pixels

❒ Cada pixel érepresentado por bits

❒ Redundância❍ espacial❍ temporal

Exemplos:❒ MPEG 1 (CD-ROM):

1.5 Mbps❒ MPEG2 (DVD): 3-6 Mbps❒ MPEG4 (uso frequente na

Internet, < 1 Mbps)Investigação:❒ Vídeo em camadas

(escalável)❍ adaptar camadas à largura

de banda disponível

Redes Multimédia 6-14

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Page 8: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-15

Fluxos Multimédia Armazenados

Técnicas de transmissão defluxos ao nível da camadade aplicação para obter osmelhores resultados dosserviços melhor esforço:❍ buffers no lado do

cliente❍ uso de UDP versus TCP❍ múltiplas codificações

multimédia

❒ remoção de jitter❒ descompressão❒ ocultação de erros❒ interface de utilizador

gráfica com controlo deinteractividade

Media Player

Redes Multimédia 6-16

Multimédia na Internet: aproximação mais simples

não há fluxos de áudio, vídeo:❒ sem �pipelining�, longos atrasos até à apresentação!

❒ áudio ou vídeo armazenado emficheiro

❒ ficheiros transferidos comoobjectos HTTP❍ inteiramente recebidos no

cliente❍ depois apresentados

cliente

Page 9: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-17

Multimédia na Internet: aproximação com fluxos

❒ o browser faz GET de um metaficheiro

❒ o browser lança o Media Player, passando o metaficheiro❒ o Media Player contacta o servidor❒ o servidor envia o fluxo de áudio/vídeo para o Media Player

Redes Multimédia 6-18

Recebendo um fluxo de um servidor de fluxos

❒ Esta arquitectura permite um protocolo diferente doHTTP entre o servidor e o media player

❒ Também pode utilizar UDP em vez de TCP.

cliente servidores

Page 10: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-19

transmissão de vídeo de ritmoconstante

Dad

os c

umul

ativ

os

tempo

atraso narede

variável

recepção dovídeo no cliente

apresentação do vídeo a ritmo constante no cliente

atraso deapresentação

víde

o em

buff

er

Fluxos Multimédia: Buffers no Cliente

❒ Os buffers no lado do cliente e atrasos naapresentação compensam os atrasos da rede evariação do atraso (jitter)

Redes Multimédia 6-20

Fluxos Multimédia: Buffers no Cliente

❒ Os buffers no lado do cliente e atrasos naapresentação compensam os atrasos da rede evariação do atraso (jitter)

vídeo embuffer

ritmo deenchimento

variável,x(t)

ritmo deconsumo

constantedarede

bufferdo

cliente

paradescompressão,apresentação

Page 11: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-21

Fluxos Multimédia: UDP ou TCP?

UDP❒ o servidor envia ao ritmo apropriado para o cliente (esquece a

congestão da rede !)❍ frequentemente, ritmo de envio = ritmo de codificação = ritmo

constante❍ então, ritmo de enchimento = ritmo constante - perdas de pacotes

❒ atraso de apresentação curto (2-5 segundos) para compensar avariação do atraso da rede (jitter)

❒ recuperação de erros: se o tempo permitir

TCP❒ envia ao ritmo máximo possível por TCP❒ ritmo de enchimento flutua devido ao mecanismo de controlo de

congestão de TCP❒ maior atraso de apresentação: suavizar o ritmo de entrega TCP❒ HTTP/TCP passa mais facilmente por firewalls

Redes Multimédia 6-22

Fluxos Multimédia: ritmo(s) dos clientes

Q: como tratar diferentes ritmos de recepçãodos clientes?❍ ligação telefónica a 28.8 Kbps❍ Ethernet a 100Mbps

R: o servidor armazena, transmite múltiplas cópiasdo vídeo, codificadas a diferentes ritmos

codificação a 1,5 Mbps

codificação a 28.8 Kbps

Page 12: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-23

RTSP: Real-Time Streaming ProtocolControlo pelo utilizador dos fluxos multimédia

HTTP❒ Não é dirigido a conteúdos

multimédia❒ Não tem comandos para

avanço rápido, etc.RTSP: RFC 2326❒ Protocolo cliente/servidor

da camada de aplicação.❒ Para o utilizador controlar:

rebobinar, avanço rápido,pausa, continuar,reposicionar, etc�

O que não faz:❒ não define como o áudio/vídeo

é encapsulado para ser enviadocomo um fluxo pela rede

❒ não restringe como os fluxosmúltimédia são transportados;podem ser transportados porUDP ou TCP

❒ não especifica como o MediaPlayer armazena o áudio/vídeoem buffers

Redes Multimédia 6-24

RTSP: controlo fora de bandaO FTP utiliza um canal de

controlo �fora de banda�:❒ Um ficheiro é transferido

por uma ligação TCP.❒ A informação de controlo

(mudanças de directoria,apagar ficheiros, mudarnomes de ficheiros, etc.) éenviada por uma ligaçãoTCP separada.

❒ Os canais �fora de banda� e�dentro de banda� utilizamdiferentes números deportos.

As mensagens RTSP tambémsão enviadas fora de banda:

❒ As mensagens de controloRTSP usam números deportos diferentes do fluxomultimédia: fora de banda.

❍ Porto 554

❒ O fluxo multimédia éconsiderado �dentro debanda�.

Page 13: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-25

Exemplo de RTSP

Cenário:❒ metaficheiro enviado ao web browser❒ browser lança Media Player❒ o Media Player estabelece uma ligação RTSP de

controlo, uma ligação de dados para o servidor defluxos multimédia

Redes Multimédia 6-26

Exemplo de Metaficheiro<title>Twister</title><session> <group language=en lipsync> <switch> <track type=audio e="PCMU/8000/1" src = "rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi"> <track type=audio e="DVI4/16000/2" pt="90 DVI4/8000/1" src="rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/hifi"> </switch> <track type="video/jpeg" src="rtsp://video.example.com/twister/video"> </group></session>

Page 14: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-27

Funcionamento do RTSP

cliente servidor

Redes Multimédia 6-28

Exemplo de Interacção RTSPC: SETUP rtsp://audio.example.com/twister/audio RTSP/1.0 Cseq: 1 Transport: rtp/udp; compression; port=3056; mode=PLAYS: RTSP/1.0 200 OK Cseq: 1 Session: 4231

C: PLAY rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Session: 4231 Range: npt=0-

C: PAUSE rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Range: npt=37 Cseq: 3 Session: 4231

C: TEARDOWN rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Cseq: 4 Session: 4231S: RTSP/1.0 200 OK Cseq: 4 Session: 4231

Page 15: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-29

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Redes Multimédia 6-30

Aplicações interactivas de tempo real

❒ telefone PC a PC❍ os serviços de

mensagens instantâneasoferecem isto

❒ telefone PC a telefone❍ Dialpad❍ Net2phone

❒ videoconferência comWebcams

Vamos agora analisarem detalhe umexemplo de telefonevia Internet PC a PC

Page 16: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-31

Multimedia Interactiva: Internet Phone

Introdução ao Internet Phone através de exemplo

❒ áudio de uma pessoa a falar: alternadamente trechos devoz, períodos de silêncio.

❍ 64 kbps durante um trecho de voz

❒ apenas são gerados pacotes durante trechos de voz❍ blocos de 20 mseg a 8 Kbytes/seg: 160 bytes de dados

❒ cabeçalho de camada de aplicação adicionado a cadabloco.

❒ bloco+cabeçalho encapsulado num segmento UDP.

❒ a aplicação envia segmentos UDP para o socket cada 20mseg durante um trecho de voz.

Redes Multimédia 6-32

Internet Phone: Perda de Pacotes e Atrasos

❒ perdas na rede: datagrama IP perdido devido àcongestão na rede (buffer do router cheio)

❒ perda por atraso: datagrama IP chega demasiadotarde para ser reproduzido no receptor

❍ atrasos: processamento, espera em filas na rede; atrasosnos sistemas terminais (emissor, receptor)

❍ atraso máximo tolerável típico: 400 ms

❒ tolerante a perdas: dependendo da codificação davoz, escondendo as perdas, podem ser toleradastaxas de perdas de pacotes entre 1% e 10%.

Page 17: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-33

transmissão de de ritmoconstante

Dad

os c

umul

ativ

os

tempo

atraso narede

variável

recepçãono cliente

apresentação a ritmo constante no cliente

atraso deapresentação

dado

s em

buff

er

Jitter no Atraso

❒ Considere o atraso extremo a extremo entre doispacotes consecutivos: a diferença pode ser mais oumenos que 20 mseg

Redes Multimédia 6-34

Internet Phone: Atraso de Apresentação Fixo

❒ O receptor tenta apresentar cada blocoexactamente q msegs depois de o bloco ser gerado.❍ o bloco foi gerado no instante t: apresentar o

bloco em t+q .❍ bloco chega após t+q: os dados chegam

demasiado tarde para serem apresentados,dados �perdidos�

❒ Compromissos para q:❍ q grande: menos perdas de pacotes❍ q pequeno: melhor interactividade

Page 18: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-35

Atraso de Apresentação Fixo

pacotes

tempo

pacotesgerados

pacotesrecebidos

perda

r

p p'

apresentação com atraso dep - r

apresentação com atraso dep' - r

• O emissor gera pacotes a cada 20 mseg durante um trecho de voz.� O primeiro pacote é recebido no instante r� Primeira hipótese de apresentação: começar em p� Segunda hipótese de apresentação: começar em p�

Redes Multimédia 6-36

Atraso de Apresentação Adaptativo, I

i pacote oreceber de depois rede da médio atraso do estimativad

i acotep o para rede da atrasotr

receptor no oapresentad é i pacote o que em instante op

receptor no recebido é i pacote o que em instante or

i pacote o gerado foi que em tempot

i

ii

i

i

i

==−

===

Estimativa dinâmica do atraso médio no receptor:

)()1( 1 iiii trudud −+−= −

onde u é uma constante fixa (e.g., u = 0.01).

❒ Objectivo: minimizar o atraso de apresentação, mantendo a taxa deperdas baixa

❒ Aproximação: ajuste do atraso de apresentação adaptativo:❍ Estimar o atraso da rede, ajustar o atraso de apresentação no início de

cada trecho de voz.❍ Períodos de silêncio comprimidos ou alongados.❍ Blocos continuam a ser apresentados a cada 20 mseg durante um trecho

de voz.

Page 19: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-37

Atraso de Apresentação Adaptativo, II

Também é útil estimar o desvio padrão do atraso, vi :

||)1( 1 iiiii dtruvuv −−+−= −

As estimativas di e vi são calculadas para cada pacote recebido, emborasejam apenas utilizadas no início de um trecho de voz.

Para o primeiro pacote num trecho de voz, o tempo de apresentação é:

iiii Kvdtp ++=

onde K é uma constante positiva.

Os restantes pacotes do trecho de voz são apresentados periodicamente.

Redes Multimédia 6-38

Apresentação Adaptativa, III

Q: Como é que o receptor determina se um pacote é oprimeiro num trecho de voz?

❒ Se não houver perdas, o receptor olha para osinstantes iniciais de pacotes sucessivos.

❍ diferença de instantes iniciais sucessivos > 20 mseg -->começa trecho de voz.

❒ Quando são possíveis perdas, o receptor tem deolhar tanto para os instantes iniciais como para osnúmeros de sequência.

❍ diferença de instantes iniciais sucessivos > 20 mseg enúmeros de sequência sem buracos --> começa um trecho devoz.

Page 20: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-39

Recuperação de perda de pacotes (1)

forward error correction(FEC): esquema simples

❒ para cada grupo de nblocos, cria um blocoredundante com o OU-exclusivo dos n blocosoriginais

❒ envia n+1 blocos,aumentando a largura debanda por um factor de1/n.

❒ pode reconstruir os nblocos originais se perderno máximo um bloco dosn+1 blocos

❒ O atraso de apresentaçãotem de ser corrigido paradar tempo de receber todosos n+1 blocos

❒ Compromisso:❍ aumentar n, menos

desperdício de largura debanda

❍ aumentar n, maior atrasode apresentação

❍ aumentar n, maiorprobabilidade que 2 oumais blocos se percam

Redes Multimédia 6-40

Recuperação de perda de pacotes (2)

2º esquema FEC� acrescentar fluxo demenor qualidade� enviar fluxo áudio debaixa resolução comoinformação redundante� por exemplo, fluxonominal PCM a 64 kbpse fluxo redundanteGSM a 13 kbps.

� Sempre que há perdas não consecutivas, o receptorpode esconder a perda.� Para resolver o caso de perdas consecutivas, pode-seacrescentar os blocos de baixo ritmo (n-1) e (n-2) aobloco de ritmo nominal n

fluxo original

fluxorecebido

redundância

fluxoreconstruído

perda

Page 21: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-41

Recuperação de perda de pacotes (3)

Entrelaçamento (Interleaving):❒ os blocos são partidos em

unidades mais pequenas❒ por exemplo, 4 unidades de 5

mseg por bloco❒ um pacote contém unidades mais

pequenas de diferentes blocos

❒ se um pacote é perdido, aindase tem a maior parte de cadabloco

❒ não adiciona redundância❒ mas aumenta o atraso de

apresentação

fluxo original

perda de pacotes

fluxo entrelaçado

fluxoreconstruído

Redes Multimédia 6-42

Sumário: Multimédia na Internet: saco de truques

❒ usar UDP para evitar o controlo de congestão de TCP(atrasos) para tráfego sensível ao atraso

❒ atraso de apresentação adaptativo no cliente: paracompensar atrasos

❒ servidor ajusta largura de banda do fluxo à largura debanda disponível no caminho do servidor para o cliente

❍ escolha entre ritmos de fluxos pré-codificados❍ ritmo de codificação dinâmico

❒ recuperação de erros (por cima do UDP)❍ FEC, entrelaçamento❍ retransmissões, se o tempo permitir❍ esconder erros: repetir dados próximos

Page 22: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-43

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Redes Multimédia 6-44

Real-Time Protocol (RTP)

❒ O RTP especifica umaestrutura de pacotespara pacotestransportando dadosáudio e vídeo

❒ RFC 1889.❒ Um pacote RTP oferece

❍ identificação de tipo dedados

❍ número de sequência depacote

❍ marcação de instante detempo

❒ O RTP corre nossistemas terminais

❒ Os pacotes RTP sãoencapsulados emsegmentos UDP

❒ Interoperabilidade: Seduas aplicaçõesInternet phone corremRTP, então pode serque possam trabalharem conjunto

Page 23: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-45

RTP corre por cima do UDP

As bibliotecas RTP oferecem uma interface de camada detransporte que estende o UDP:

� número de porto, endereço IP� identificação de tipo de dados� números de sequência de pacotes� marcação de instante de tempo

camada detransporte

Aplicação

Ligação de Dados

Físico

Redes Multimédia 6-46

Exemplo RTP

❒ Considere o envio devoz codificada em PCMa 64 kbps sobre RTP.

❒ A aplicação junta osdados codificados emblocos, e.g., cada 20mseg = 160 bytes numbloco.

❒ O bloco áudio juntocom o cabeçalho RTPforma o pacote RTP,que é encapsulado numsegmento UDP.

❒ O cabeçalho RTPindica o tipo decodificação áudio emcada pacote

❍ o emissor pode mudar acodificação durante asessão.

❒ O cabeçalho RTPtambém contémnúmeros de sequênciae marcações deinstantes de tempo.

Page 24: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-47

RTP e QoS

❒ O RTP não oferece nenhum mecanismo paraassegurar a entrega a tempo dos dados ouoferecer outras garantias de qualidade de serviço.

❒ O encapsulamento RTP é apenas visto nos sistemasterminais: não é visto pelos routers intermédios.

❍ Os routers que oferecem um serviço �melhor esforço�não fazem nenhum esforço especial para assegurar que ospacotes RTP chegam ao destino a tempo.

Redes Multimédia 6-48

Cabeçalho RTP

Tipo de Dados (Payload Type) (7 bits): Indica o tipo de codificação aser utilizado. Se o emissor mudar a codificação a meio da sessão, oemissor informa o receptor através deste campo de tipo de dados.

�Tipo de dados 0, PCM mu-law, 64 kbps�Tipo de dados 3, GSM, 13 kbps�Tipo de dados 7, LPC, 2.4 kbps

�Tipo de dados 26, JPEG em movimento�Tipo de dados 31, H.261�Tipo de dados 33, vídeo MPEG2

Número de Sequência (Sequence Number) (16 bits): Incrementado deum por cada pacote RTP enviado, podendo ser utilizado para detectarperdas de pacotes e para reordenar os pacotes.

Page 25: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-49

Cabeçalho RTP (2)

❒ Campo de marcação de instante de tempo (Timestampfield) (32 bits). Reflecte o instante de amostragem doprimeiro byte no pacote de dados RTP.

❍ Para áudio, tipicamente o relógio é incrementado de umaunidade por cada período de amostragem (por exemplo, acada 125 µsegs para uma frequência de amostragem de 8KHz)

❍ Se a aplicação gera um bloco de 160 amostrascodificadas, então o instante de tempo aumenta de 160para cada pacote RTP quando a fonte está activa. Orelógio continua a aumentar a um ritmo constante mesmoquando a fonte está inactiva.

❒ campo SSRC (32 bits). Identifica a fonte do fluxo RTP.Cada fluxo numa sessão RTP deve ter um SSRC distinto.

Redes Multimédia 6-50

Real-Time Control Protocol (RTCP)

❒ Trabalha em conjunto como RTP.

❒ Cada participante numasessão RTP periodicamentetransmite pacotes decontrolo RTCP para todosos outros participantes.

❒ Cada pacote RTCP contémrelatórios de emissor e/oureceptor

❍ relata estatísticas úteispara a aplicação

❒ As estatísticas incluemnúmero de pacotesenviados, número depacotes perdidos, variaçãodo atraso (jitter), etc.

❒ A informação retornadapode ser utilizada paracontrolar o desempenho

❍ o emissor podemodificar as suastransmissões com basena informaçãoretornada, e.g. mudar oritmo de transmissão

Page 26: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-51

RTCP - Continuação

- Para uma sessão RTP tipicamente há apenas um único endereço multicast; todosos pacotes RTP e RTCP pertencendo à sessão utilizam o endereço multicast.

- Os pacotes RTP e RTCP são distinguidos pela utilização de diferentes númerosde portos.

- Para limitar o tráfego, cada participante reduz o seu tráfego RTCP quando onúmero de participantes numa conferência aumenta.

Redes Multimédia 6-52

Pacotes RTCP

Pacotes de Relatório deReceptor:

❒ fracção de pacotesperdidos, último númerode sequência, jittermédio entre chegadas.

Pacotes de Relatório deEmissor:

❒ SSRC do fluxo RTP, oinstante actual, onúmero de pacotesenviados, e o número debytes enviados.

Pacotes de descrição daFonte:

❒ endereço de e-mail doemissor, nome doemissor, SSRC dofluxo RTP associado.

❒ oferece mapeamentoentre o SSRC e o nomedo utilizador/sistematerminal.

Page 27: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-53

Sincronização de Fluxos

❒ O RTCP pode sincronizardiferentes fluxosmultimédia dentro de umasessão RTP.

❒ Considere uma aplicação devideoconferência onde cadaemissor gera um fluxo RTPde vídeo e um de áudio.

❒ Marcações de instantes detempo nos pacotes RTPassociadas aos relógios deamostragem de vídeo eáudio

❍ não estão ligados à horaactual

❒ Cada pacote RTCP derelatório de emissorcontém (para o pacote maisrecentemente gerado nofluxo RTP associado):

❍ marcação de instante detempo do pacote RTP

❍ hora actual em que opacote foi criado.

❒ Os receptores podemutilizar esta associaçãopara sincronizar aapresentação de áudio evídeo.

Redes Multimédia 6-54

Divisão de Largura de Banda em RTCP

❒ O RTCP tenta limitar o seutráfego a 5% da largura debanda da sessão.

Exemplo❒ Suponha um emissor,

enviando vídeo ao ritmo de2 Mbps. O RTCP tentalimitar o seu tráfego a100 kbps.

❒ O RTCP dá 75% desteritmo aos receptores;os restantes 25% aoemissor

❒ Os 75 kbps são igualmentedistribuídos pelos receptores:

❍ Com R receptores, cadareceptor pode enviar tráfegoRTCP a 75/R kbps.

❒ O emissor pode enviar tráfegoRTCP a 25 kbps.

❒ Um participante determina operíodo de transmissão depacotes RTCP calculando otamanho médio de um pacoteRTCP (ao longo de toda asessão) e dividindo pelo ritmoatribuído.

Page 28: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-55

SIP

❒ Session Initiation Protocol❒ vem do IETF - RFC 3261Visão de longo prazo do SIP:❒ Todas as chamadas telefónicas e

videoconferências têm lugar sobre a Internet❒ As pessoas são identificadas por nomes ou

endereços de e-mail, em vez de números detelefone.

❒ Consegue chegar ao chamado, para onde quer queele vá em roaming, seja qual for o equipamento IPque ele esteja actualmente a utilizar.

Redes Multimédia 6-56

Serviços SIP

❒ Estabelecendo umachamada

❍ Oferece mecanismos parao chamador informar ochamado que querestabelecer uma chamada

❍ Oferece mecanismos parao chamador e o chamadochegarem a acordo sobreo tipo de dados e a suacodificação.

❍ Oferece mecanismos paraterminar a chamada.

❒ Determina o endereçoIP actual do chamador

❍ mapeia identificadoresmnemónicos para oendereço IP actual

❒ Gestão de Chamada❍ Acrescenta novos

fluxos multimédiadurante a chamada

❍ Muda a codificaçãodurante a chamada

❍ Convida outros❍ Transfere e põe

chamadas em espera

Page 29: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-57

áudio Law

Estabelecendo uma chamada para um endereço IP conhecido

� A mensagem SIP deconvite (INVITE) da Aliceindica o seu número deporto e endereço IP. Indicaa codificação que a Aliceprefere receber (PCM µlaw)

� A mensagem 200 OK doBruno indica o seu númerode porto, endereço IP ecodificação preferida(3=GSM)

� Os dados multimédiapodem ser enviadas sobreTCP ou UDP; aqui enviadassobre RTP/UDP.

�O porto SIP por omissão éo 5060.tempo tempo

o terminaldo Brunotoca

Alice

167.180.112.24

Bruno

193.64.210.89

porto 5060

porto 38060

µ

GSMporto 48753

INVITE [email protected]=IN IP4 167.180.112.24m=audio 38060 RTP/AVP 0porto 5060

200 OKc=IN IP4 193.64.210.89

m=audio 48753 RTP/AVP 3

ACK porto 5060

Redes Multimédia 6-58

Estabelecendo uma chamada (mais)

❒ Negociação do Codec:❍ Suponha que o Bruno não

tem um codificador PCMµlaw.

❍ O Bruno responde com aresposta606 Not Acceptablee lista os codificadoresque pode utilizar.

❍ A Alice pode então enviaruma nova mensagem deINVITE, anunciando umcodificador apropriado.

❒ Rejeitando a chamada:❍ O Bruno pode rejeitar

com as respostas�ocupado�, �fui embora�,�necessário pagamento�,�proibido�.

❒ Os dados multimédia podemser enviados por RTP ououtro protocolo.

Page 30: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-59

INVITE sip:[email protected] SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 167.180.112.24

From: sip:[email protected]

To: sip:[email protected]

Call-ID: [email protected]

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 885

c=IN IP4 167.180.112.24

m=audio 38060 RTP/AVP 0

Notas:❒ sintaxe de mensagens de HTTP❒ sdp = session description protocol❒ o Call-ID é único para cada chamada.

Exemplo de mensagem SIP

� Aqui não sabemos oendereço IP do Bruno.Serão necessárioservidores SIPintermediários.

� A Alice envia e recebemensagens SIPutilizando o porto SIPpor omissão de 5060.

� A Alice especifica nocabeçalho Via: que ocliente SIP envia erecebe mensagens SIPpor UDP

Redes Multimédia 6-60

Tradução de Nomes e localização de utilizadores

❒ O chamador quertelefonar para umdestinatário, mas apenastem o nome ou endereçode e-mail do destinatário.

❒ Precisa de obter oendereço IP do sistematerminal actual dodestinatário:

❍ o utilizador pode mudar desítio

❍ protocolo DHCP❍ o utilizador tem vários

equipamentos IP (PC, PDA,equipamento no carro)

❒ O resultado pode dependerde:

❍ hora do dia (trabalho, casa)❍ chamador (não quer que o

patrão telefone para casa)❍ estado do chamado (chamadas

enviadas para o voicemailquando o chamado está a falarcom alguém)

Serviço oferecido pelosservidores SIP:

❒ servidor de registo SIP❒ servidor proxy SIP

Page 31: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-61

Registo SIP (SIP Registrar)

REGISTER sip:domain.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 193.64.210.89

From: sip:[email protected]

To: sip:[email protected]

Expires: 3600

❒ Quando o Bruno lança o cliente SIP, o cliente envia umamensagem SIP REGISTER para o servidor de registodo Bruno.

(função semelhante necessária nos serviços demensagens instantâneas)

Mensagem de Registo:

Redes Multimédia 6-62

Proxy SIP

❒ A Alice envia mensagens de convite para o seuservidor proxy

❍ contêm o endereço sip:[email protected]

❒ O proxy é responsável por encaminhar as mensagensSIP para o chamado

❍ possivelmente através de múltiplos proxys.

❒ O chamado responde através do mesmo conjunto deproxys.

❒ O proxy retorna a mensagem SIP de resposta para aAlice

❍ contém o endereço IP do Bruno

❒ Nota: um proxy é análogo ao servidor DNS local

Page 32: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-63

ExemploChamador [email protected] uma chamadapara [email protected]

(1) Jim envia umamensagem INVITE para oproxy SIP de umass. (2) oProxy encaminha o pedidopara o servidor de registoda upenn. (3) o servidor daupenn retorna umamensagem de redirecciona-mento, indicando que devetentar [email protected]

(4) o proxy de umass envia o INVITE para o servidor de registo daeurecom. (5) o servidor de registo da eurecom encaminha o INVITE para197.87.54.21, que está a correr o cliente SIP do Keith. (6-8) respostas SIPde volta. (9) dados multimédia enviados directamente entre os clientes.Nota: também há uma mensagem de ack do SIP, não ilustrada.

cliente SIP217.123.56.89

cliente SIP197.87.54.21

proxy SIPumass.edu

servidor de registo SIPupenn.edu

servidor deregisto SIPeurecom.fr

1

2

34

5

6

7

8

9

Redes Multimédia 6-64

Comparação com H.323

❒ O H.323 é outro protocolo desinalização para interacção emtempo real

❒ O H.323 é um conjuntocompleto, verticalmenteintegrado, de protocolos paraconferências multimédia:sinalização, registo, controlode admissão, transporte ecodecs.

❒ O SIP é um único componente,tratando apenas deestabelecimento e gestão desessões. Trabalha com RTP,mas não o obriga. Pode sercombinado com outrosprotocolos e serviços.

❒ H.323 vem do ITU(InternationalTelecommunications Union -mundo dos telefones).

❒ SIP vem do IETF: trásmuitos dos conceitos doHTTP. O SIP tem paladar aWeb, enquanto o H.323tem paladar a telefones.

❒ SIP utiliza o princípioKISS: Keep it simplestupid.

Page 33: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-65

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Redes Multimédia 6-66

Melhorando a QoS em Redes IP

Até agora: �obtendo o melhor de um serviço melhor esforço�Futuro: Internet de próxima geração com garantias de QoS

❍ RSVP: sinalização para reserva de recursos❍ Serviços Diferenciados: garantias de diferença❍ Serviços Integrados: garantias firmes

❒ modelo simplespara estudos departilha econgestão:

Fila de espera dainterface de saída de R1

Linha de 1.5 Mbps

Page 34: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-67

Princípios para Garantias de QoS❒ Exemplo: Telefone IP de 1 Mbps e FTP partilham linha de

1.5 Mbps.❍ rajadas do FTP podem congestionar o router, causar perdas no som❍ quer-se dar prioridade ao som sobre o FTP

é necessário marcar os pacotes para o routerdistinguir entre diferentes classes; e uma nova políticano router para tratar os pacotes em conformidade

Princípio 1

Redes Multimédia 6-68

Princípios para Garantias de QoS (mais)❒ e se as aplicações se portarem mal (som envia a um

ritmo mais elevado do que o declarado)❍ policiamento: forçar as fontes a aderir às atribuições de

largura de banda

❒ marcação e policiamento na periferia da rede:❍ tal como no UNI (User Network Interface) do ATM

oferecer a uma classe protecção (isolamento) das outrasPrincípio 2

marcação e policiamento de pacotes

Page 35: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-69

Princípios para Garantias de QoS (mais)

❒ Atribuindo uma largura de banda fixa (nãopartilhável) a um fluxo: uso ineficiente da largurade banda se o fluxo não utilizar a sua atribuição

Apesar de oferecer isolamento, é desejávelusar os recursos o mais eficientemente possível

Princípio 3

marcação de pacotes

Ligação lógica de 1 Mbps

Ligação lógica de 0.5 Mbps

Redes Multimédia 6-70

Princípios para Garantias de QoS (mais)

❒ Facto básico da vida: não se podem suportar pedidosde tráfego para além da capacidade da linha

Princípio 4Admissão de chamada: um fluxo declara as suasnecessidades, a rede pode bloquear a chamada (e.g.,sinal de ocupado) se não puder servir o pedido

Page 36: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-71

Sumário dos Princípios de QoS

De seguida, vamos ver os mecanismos para obter isto �

QoS para aplicações em redes c

lass

ific

ação

de

paco

tes

Isol

amen

to: m

ecan

ism

ode

ser

viço

e p

olic

iam

ento

alta

efi

ciên

cia

de u

tiliz

ação

Adm

issã

o de

cha

mad

as

Redes Multimédia 6-72

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Page 37: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-73

Mecanismos de Serviço e Policiamento❒ mecanismo de serviço (scheduling): escolher o próximo

pacote a enviar para a linha❒ serviço FIFO (first in first out): envia pela ordem de

chegada à fila❍ exemplo do mundo real?❍ política de descarte: se um pacote chega a uma fila cheia: quem

descartar?� descarte da cauda (Tail drop): descarta o pacote que chega� por prioridade: descarta/remove com base na prioridade� aleatória: descarta/remove aleatoriamente

chegadas partidas

linha(servidor)

fila de espera

Redes Multimédia 6-74

Políticas de Serviço: mais

Serviço com prioridade (Priority scheduling): transmiteo pacote de maior prioridade da fila de espera

❒ múltiplas classes, com diferentes prioridades❍ classe pode depender da marcação ou outra informação do

cabeçalho, e.g. origem/destino IP, número de porto, etc.❍ exemplo do mundo real?

fila de espera de baixa prioridade

fila de espera de alta prioridade

chegadas

classificar linha(servidor)

partidas

chegadas

partidas tempo

tempo

pacote emserviço

Page 38: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-75

Políticas de Serviço: ainda mais

serviço round robin:❒ múltiplas classes❒ percorre ciclicamente as filas de espera das

classes, servindo um de cada classe (se houver)❒ exemplo do mundo real?

chegadas

partidas

pacote emserviço

tempo

tempo

Redes Multimédia 6-76

Políticas de Serviço: ainda mais

Weighted Fair Queuing:❒ generalização do Round Robin❒ cada classe obtém uma determinada proporção de

serviço em cada ciclo❒ exemplo do mundo real?

partidas

linhaclassificarchegadas

Page 39: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-77

Mecanismos de Policiamento

Objectivo: limitar o tráfego para não exceder osparâmetros declarados

Três critérios frequentemente utilizados:❒ Ritmo médio (longo prazo): quantos pacotes podem ser

enviados por unidade de tempo (no longo prazo)❍ questão crucial: qual é o intervalo de tempo: 100 pacotes por

seg ou 6000 pacotes por min têm a mesma média !

❒ Ritmo de pico: e.g., 6000 pacotes por minuto emmédia; ritmo de pico de 1500 pacotes por segundo

❒ Tamanho (máximo) de rajada (burst): máximo númerode pacotes enviado consecutivamente (sem paragenspelo meio)

Redes Multimédia 6-78

Mecanismos de Policiamento

Balde furado: limitar a entrada ao tamanho de rajadae ritmo médio especificados.

❒ o balde pode guardar b tokens❒ tokens gerados ao ritmo de r tokens/seg a menos que

o balde esteja cheio❒ num intervalo de tempo t: número de pacotes

admitidos menor ou igual a (r t + b).

para arede

balde guarda atéb tokens

pacotes esperatoken

Page 40: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-79

Mecanismos de Policiamento (mais)

❒ balde furado, WFQ combinam para oferecer umlimite máximo garantido para o atraso, i.e., garantiade QoS !

WFQ

ritmo de tokens, r

tamanho do balde, britmo porfluxo, R

D = b/Rmax

tráfegoque chega

Atraso Máximo: para o caso de o balde ter b tokens, e chegar umarajada (instantânea) de b pacotes

Redes Multimédia 6-80

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Page 41: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-81

Serviços Integrados do IETF

❒ arquitectura para oferecer garantias de QoS emredes IP para sessões de aplicações individuais

❒ reserva de recursos: os routers mantêminformação de estado (a la VC) dos recursosatribuídos, requisitos de QoS

❒ admitir/recusar novos pedidos de estabelecimentode chamada:

Questão: pode um novo fluxo ser admitido comgarantias de desempenho sem violar as garantiasde QoS dadas aos fluxos já admitidos?

Redes Multimédia 6-82

IntServ: cenário de garantias de QoS

❒ Reserva de recursos❍ estabelecimento de chamada,

sinalização (RSVP)❍ declaração do tráfego, QoS❍ controlo de admissão por elemento

❍ serviço sensível àQoS (e.g., WFQ)

pedido/resposta

Page 42: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-83

Admissão de Chamada

Uma sessão que chegue deve:❒ declarar os seus requisitos de QoS

❍ R-spec (Reservation): define a QoS que é pedida❒ caracterizar o tráfego que vai enviar para a rede

❍ T-spec (Traffic): define as características dotráfego

❒ protocolo de sinalização: necessário para levar oR-spec e T-spec para os routers (onde as reservassão necessárias)❍ RSVP

Redes Multimédia 6-84

Admissão de Chamada

❒ Admissão de Chamada: os routers aceitam aschamadas com base nas suas R-spec e T-spec ecom base nos recursos correntemente atribuídosnos routers para outras chamadas.

1. Pedido: especifica - tráfego (Tspec) - requisitos de QoS (Rspec)

2. Elemento considera - recursos não reservados - recursos solicitados

3. Resposta: o pedido pode ou não ser aceite

Page 43: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-85

WFQ

ritmo de tokens, r

tamanho do balde, britmo porfluxo, R

D = b/Rmax

tráfegoque chega

QoS IntServ : Modelos de Serviço [RFC 2211, RFC 2212]

Serviço Garantido:❒ chegada de tráfego no pior caso:

fonte policiada por balde furado❒ limite simples (demonstrado

matematicamente) para o atraso[Parekh 1992, Cruz 1988]

Serviço de Carga Controlada:❒ �uma qualidade de serviço

próxima da QoS que o mesmofluxo receberia de um elementoda rede não carregado."

Redes Multimédia 6-86

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Page 44: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-87

Resource ReSerVation Protocol - RSVP❒ Permite fazer reservas de recursos (e.g. largura de banda)❒ Tem de estar presente nos receptores, emissores e

routers❒ Permite reservas em árvores multicast (o unicast é tratado

como um caso particular do multicast)❒ Orientado para o receptor: o receptor inicia e mantém as

reservas de recursosfluxo de dados

mensagemde reserva

reservasfundidas

reservasfundidas

Redes Multimédia 6-88

RSVP: Exemplo

❒ Suporta codificaçãodos fluxos emcamadas.Eg. ritmo base:20 Kbps, resoluçãomelhorada: 100 Kbps

❒ Reservas fundidas nocaminho para oemissor

❒ Teste de admissão dechamada: se não forpossível, é enviado umerro para o receptor

fonte

Reserva:100 Kbps

Reserva:3 Mbps

Reserva:3 Mbps

Page 45: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-89

RSVP: Segundo Exemplo

❒ Videoconferência com canais de 3 Mbps❒ Cada pessoa quer ver as outras 3❒ Reservas de 9 Mbps numa direcção, 3 Mbps na

outra

emissor/receptor emissor/receptor

emissor/receptor

emissor/receptor

Redes Multimédia 6-90

RSVP: usa �Soft State�

❒ Os routers mantêm estado sobre as reservas❒ Têm de haver mensagens periódicas de refrescamento❒ Sem refrescamento, o estado é limpo após um certo

tempo❒ Alternativa: �hard state�

❍ Sem mensagens de refrescamento periódicas❍ Garante-se que o estado está lá❍ O estado é mantido até ser explicitamente removido❍ Porque pode haver problemas?

❒ Propriedades do �soft state�:❍ Adapta-se a mudanças nos caminhos, fontes e receptores.❍ Recupera de falhas❍ Limpa o estado se um receptor sair

Page 46: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-91

Capítulo 6: Sumário

❒ 6.1 Aplicações de RedeMultimédia

❒ 6.2 Fluxos de áudio evídeo armazenados

❍ RTSP

❒ 6.3 Multimédia de TempoReal: Estudo do caso doInternet Phone

❒ 6.4 Protocolos paraAplicações Interactivasde Tempo Real

❍ RTP, RTCP❍ SIP

❒ 6.5 Para além do MelhorEsforço

❒ 6.6 Mecanismos deServiço e Policiamento

❒ 6.7 Serviços Integrados❒ 6.8 RSVP❒ 6.9 Serviços

Diferenciados

Redes Multimédia 6-92

Serviços Diferenciados do IETFPreocupações com IntServ:❒ Escalabilidade: sinalização, manter estado nos routers

por cada fluxo difícil com grande número de fluxos❒ Modelos de Serviço Flexíveis: IntServ tem apenas duas

classes. Também se quer classes de serviço �qualitativas�❍ �comporta-se como um cabo�❍ distinção de serviço relativa: Platina, Ouro, Prata

Aproximação DiffServ:❒ funções simples no núcleo da rede, funções

relativamente complexas nos routers da periferia (ousistemas terminais)

❒ Não definir classes de serviço, oferecer componentesfuncionais para construir classes de serviço

Page 47: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-93

Arquitectura DiffServ

Router na periferia:- gestão do tráfego por fluxo

- marca pacotes como dentro deperfil e fora de perfil

Router no núcleo:- gestão do tráfego por classe

- espera em filas e serviço baseadona marcação feita na periferia

- dada preferência a pacotesdentro de perfil

- classe de envio assegurado(Assured Forwarding)

scheduling

...

r

b

marcação

Redes Multimédia 6-94

Marcação de Pacotes num Router da Periferia

❒ marcação baseada na classe: pacotes de diferentes classes marcados deforma diferente

❒ marcação dentro da classe: parte do fluxo conforme com o perfilmarcada de forma diferente da parte não conforme

❒ perfil: ritmo A, tamanho de balde B pré-negociados❒ marcação de pacotes na periferia com base num perfil por fluxo

Utilizações possíveis da marcação:

Pacotes do utilizador

Ritmo A

B

Page 48: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-95

Classificação e Condicionamento

❒ O pacote é marcado no campo �Type of Service�(TOS) em IPv4, e �Traffic Class� em IPv6

❒ 6 bits são utilizados para o código de serviçodiferenciado (Differentiated Service Code Point,DSCP) e determinam o PHB (Per-Hop Behaviour)que o pacote vai receber

❒ 2 bits estão actualmente não utilizados (CurrentlyUnused)

Redes Multimédia 6-96

Classificação e Condicionamento

Pode ser desejável limitar o ritmo de injecção de tráfegode alguma classe:

❒ o utilizador declara o perfil de tráfego (eg, ritmo,tamanho de rajada)

❒ o tráfego é medido, suavizado se não estiver conforme

pacotesclassificador marcador suavizador/

descartador

enviar

descartar

medidor

Page 49: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-97

Mecanismo de Envio (PHB)

❒ Cada PHB resulta num comportamento comdesempenho de envio observável (que pode sermedido) diferente

❒ Um PHB não especifica que mecanismos utilizarpara assegurar o comportamento com odesempenho requerido

❒ Exemplos:❍ Classe A obtém x% da largura de banda de saída da linha,

medida em intervalos de tempo de duração especificada❍ Os pacotes da classe A partem em primeiro lugar, antes

dos pacotes da classe B

Redes Multimédia 6-98

Mecanismo de Envio (PHB)

PHBs em desenvolvimento:❒ Envio Expedito (Expedited Forwarding): taxa de

partidas de pacotes é igual, ou excede, o ritmoespecificado

❍ ligação lógica com ritmo mínimo garantido, semelhante aum cabo

❒ Envio Assegurado (Assured Forwarding): 4 classesde tráfego

❍ cada uma tem uma fracção mínima da largura de banda❍ cada uma com três prioridades para controlar o descarte

Page 50: 6 Redes Multimedia

Redes Multimédia 6-99

Redes Multimédia : Sumário❒ aplicações multimédia e requisitos❒ obtendo o melhor do serviço melhor

esforço actual❒ mecanismos de serviço e policiamento❒ Internet da próxima geração: IntServ,

RSVP, DiffServ