1. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica1Redes de ComputadoresRedes de ComputadoresMultimdia em Redes eQualidade de Servio

2. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica2 Multimdia e QoSRedes sem Fios e Mobilidade - RevisoRedes sem FiosCaracteristicas de Redes sem Fios CDMAIEEE 802.11 wireless LANs (wi-fi)Redes Celulares arquitectura standards (e.g., GSM)MobilidadePrincipios endereamento e encaminhamento para utilizadores mveisMobilidade IPMobilidade em Redes CelularesMobilidade e Protocolos de alto nvel 3. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica3 Multimdia e QoSMultimdia em Redese Qualidade de ServioSegue Capitulo 7 do livro de J.F Kurose e K.W. RossMultimdia em redesAplicaes Multimdia em RedesFluxos contnuos (Streams) de udio e vdeo armazenadosMultimdia em Tempo Real: estudo do Telefone sobre a InternetProtocolos para Aplicaes Interactivas e Distribuio de MultimdiaProtocolos para Aplicaes Interactivas de Tempo Real: RTP,RTCP,SIPDistribuio de Multimdia: redes de distribuio de contedosQualidade de ServioPara alm do Melhor EsforoMecanismos de Escalonamento e PoliciamentoServios Integrados e Servios DiferenciadosRSVPMultimdia em redesAplicaes Multimdia em RedesFluxos contnuos (Streams) de udio e vdeo armazenadosMultimdia em Tempo Real: estudo do Telefone sobre a InternetProtocolos para Aplicaes Interactivas e Distribuio de MultimdiaProtocolos para Aplicaes Interactivas de Tempo Real: RTP,RTCP,SIPDistribuio de Multimdia: redes de distribuio de contedosQualidade de ServioPara alm do Melhor EsforoMecanismos de Escalonamento e PoliciamentoServios Integrados e Servios DiferenciadosRSVP Objectivos:Classificar as aplicaes multimdiaIdentificar os servios de rede que as aplicaes necessitamExtrair o mximo do servio de melhor esforoAprender os mecanismos para garantir QoSObjectivos:Classificar as aplicaes multimdiaIdentificar os servios de rede que as aplicaes necessitamExtrair o mximo do servio de melhor esforoAprender os mecanismos para garantir QoS 4. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica4 Multimdia e QoSAplicaes Multimedia:udio e video na rede(media contnuo)a rede fornece aplicao o nvelde desempenho necessrio paraque a aplicao funcione comoesperadoQoSMultimdia e Qualidade de Servio 5. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica5 Multimdia e QoSIPTV Arquitectura de Rede 6. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica6 Multimdia e QoSAplicaes Multimedia (MM) em RedesCaractersticas Fundamentais:Tipicamente so sensveis aatrasos atraso fim-a-fim variao do atraso (jitter)Mas so tolerantes a perdas perdas no muito frequentescausam apenas pequenosdistrbiosAnttese da transferncia dedados que intolerante a perdas mastolerante a atrasos.Classes de aplicaes MM1) Fluxos contnuos (Streams) deudio e vdeo armazenados2) Fluxos contnuos (Streams) deudio e vdeo ao vivo3) Vdeo interativo de tempo realJitter a variabilidade dosatrasos dos pacotes dentro deum mesmo fluxo de pacotes 7. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica7 Multimdia e QoSMedia armazenada nafontetransmitida p/ clienteFluxo contnuoreproduo nocliente iniciada antesde todos os dadosterem sido recebidosRestrio de tempopara os dados aindano transmitidosdevem chegar atempo de seremreproduzidosPause,rewindAplicaesVoIP, vdeo conferncia, mundosinteractivos distribudosReq. de atraso extremo-a-extremoudio:< 150 mseg bom, < 400 mseg OK Inclui atrasos da camada deaplicao e de rede Grandes atrasos so perceptveis,prejudicam a interactividadeInicializao da sessodestino anuncia o seu endereoIP, nmero de porto e algoritmode codificaoExemplosPrograma em rdioInternet, eventodesportivo ao vivoFluxo Contnuobuffer de reproduoreproduo pode atrasardezenas de segundosaps a transmissoainda tem restries detempoInteractividadeimpossvel avanar possvel voltar,pauseFluxo Contnuo deMultimdia ao VivoFluxo Contnuo deMultimdia ArmazenadaMultimdia de TempoReal InteractivaFluxo Contnuo (Streaming) 8. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica8 Multimdia e QoSFluxo Contnuo MultimdiaArmazenada1. videogravado2. Video a sertransmitido3. video recebido,reproduzido no clienteDadosacumuladosFluxo contnuo: neste instante, o clienteest a reproduzir uma parte anterior dovideo, enquanto o servidor ainda esta transmitir as partes seguintesatrasoda rede tempo 9. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica9 Multimdia e QoSFuncionalidade tipo VCR:cliente pode suspender,voltar, avanar rapidamente(FF), modificar a barra dedeslocamento atraso inicial de 10 seg OK 1-2 seg at que o comandoseja executado OK RTSP usado comfrequnciaRestrio de tempo paradados ainda no transmitidos chegar a tempo parareproduoFluxo Contnuo MultimdiaArmazenada: InteractividadePanasonicPersonal Video Recorder (PVR)Day xDay x-y Day x-1...Missed Program x-y Sex & the City Die Hard 1 Seinfeld Untouchables . Sex & the City God father Seinfeld Missed Program x Titanic .TV of Yesterday TVoY 10. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica10 Multimdia e QoSFilosofias para a Evoluo da Internet... de modo a dar um melhor suporte a aplicaes multimdiaMultimdia (MM) sobre a internet actualTCP/UDP/IP: servio de melhor esforo sem garantias sobre atrasos, perdasAs aplicaes MM na Internet actual usam tcnicas da camada deaplicao para minimizar (da melhor forma) efeitos de atraso, perdasdeixar como estsem grandes mudanasaumento da largura debanda quando necessriodistribuio de contedo,multicast na camada deaplicaoServios IntegradosModificar a Internet demodo que as aplicaespossam reservar largura debanda extremo-a-extremoRequer software novo, ecomplexo, nos hosts &routersServios DiferenciadosMenos mudanas nainfra-estrutura daInternet, masfornecendo serviosde 1a. e 2a. classe 11. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica11 Multimdia e QoSSinal analgico amostrado a taxaconstante telefone: 8.000 amostras/seg CD de msica: 44.100 amostras/segCada amostra discretizada (arredondada) valor discretizado representado por bits e.g., 8 bits, 28=256 valores discretos possveis8.000 amostras/seg, 8 bits/amostra--> 64.000 bps (PCM pulse code modulation) Receptor converte de volta a sinal analgico:alguma perda de qualidadeExemplo de ritmos PCM CD: 1,411 Mbps (stereo: 2x 44100 x 16bits) MP3: 96, 128, 160 kbps Telefone Internet: 5,3 - 13 kbpsMP3 mais eficiente que PCMCompresso de udioVideo uma sequncia de imagensapresentadas a um ritmo constante e.g. 25 imagens/segImagem digital uma matriz de pixels Cada pixel representado por bitsRedundncia Espacial, TemporalExemplos MPEG1 (CD-ROM) 1,5 Mbps MPEG2 (DVD) 3-6 Mbps MPEG4 (usado com frequncia naInternet)Video em camadas (escalvel) adapta as camadas largura de bandadisponvelCompresso de vdeoCompresso de udio e Video 12. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica12 Multimdia e QoSFluxo Continuo MultimdiaArmazenadaTcnicas de streaming dacamada de aplicao paraextrair o mximo do servio demelhor esforo armazenamento no lado docliente uso do UDP ao invs doTCP mltiplas codificaes docontedo multimdiaRemoo de jitterDescompressoTratamento de erros Redundncia Retransmisso Esconder os errosInterface grfica do utilizadorcom controlos para ainteractividadeRealNetworks RealPlayer,Microsoft Windows Media PlayerMedia Playersreprodutor de media 13. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica13 Multimdia e QoSMultimdia Internet: Abordagensudio ou Videoarmazenado em ficheiroFicheiro transferido comoobjecto HTTPrecebido 100% por clientedepois segue para o playerudio, Video no enviadocomo fluxo contnuono h cadeia demontagem (pipelining)longos atrasos at areproduoAbordagem Download Abordagem com fluxosbrowser solicita (GETs)meta ficheirobrowser inicia o player,passando o meta ficheiroplayer contacta o servidorservidor cria o fluxo deudio/video at o playerEsta arquitecturapermite o uso deprotocolos no-HTTPentre o servidor e oreprodutor de mediaTambm pode usarUDP ao invs do TCPServidor de fluxos 14. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica14 Multimdia e QoStransmisso devideo a um ritmoconstanteDadosacumuladostempoatrasovarivelda rede(jitter)recepo dovideo no clientevideoarmazenadoArmazenamento no lado do cliente, o atraso de reproduo compensao atraso e a variao do atraso (jitter) provocados pela redeFluxos Multimedia: Armazenamentopelo Clientereproduodo video a ritmoconstante no clienteatraso dereproduo 15. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica15 Multimdia e QoSUDPservidor envia a um ritmo adequado para o cliente sem se importar com congestionamento da rede normalmente: taxa de transmisso = taxa de codificao = constante portanto, taxa de enchimento = taxa constante perda de pacotespequeno atraso de reproduo (2-5 segundos) para compensar pelavariao do atraso da rederecuperao de erros: se houver tempoTCPtransmite ao ritmo mximo permitido pelo TCPtaxa de enchimento flutua devido ao controle de congestionamento do TCP Possibilidade de starvation aps controlo de erros activo buffer (pequeno) vaziomaior atraso para reproduo: taxa de entrega do TCP mais suaveHTTP/TCP passam mais facilmente atravs de firewallsFluxo Multimedia: UDP vs TCP 16. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica16 Multimdia e QoSComo lidar com diferentes capacidades para ataxa de recepo do cliente? Acesso dial-up de 28,8 Kbps Ethernet de 100MbpsSoluo: servidor armazena, e transmite mltiplascpias do video, codificadas em taxas diferentescodificao de 1,5 Mbpscodificao de 28,8 KbpsFluxo Multimedia : Ritmo(s) do cliente 17. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica17 Multimdia e QoSControlo do Utilizador de MediaContnua: RTSPHTTPNo tinha como alvo contedomultimediaNo possui comandos paraavano rpido, etcRTSPProtocolo cliente-servidor dacamada de aplicaesO utilizador pode controlar aapresentao: retornar, avanorpido, pausa, retomar,reposicionamento, etc.O que o RTSP no fazNo define como oudio/video encapsuladopara ser transmitido pelaredeNo restringe como a mediatipo fluxo (stream) transportada pode ser transportadasobre UDP ou TCPNo especifica como oapresentador da mediaarmazena o udio/videoReal Time Streaming Protocol - RTSP [RFC 2326] 18. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica18 Multimdia e QoSRTSP: Controlo out of bandFTP usa um canal decontrolo out of bandUm ficheiro transferidosobre uma ligao TCPA informao de controlo(mudanas de directrio,eliminao de ficheiros,renomear ficheiro, etc) enviada numa ligao TCP parteOs canais fora da faixa edentro da faixa utilizamdiferentes nmeros de portosAs mensagens RTSP tambmso enviadas out of bandAs mensagens de controloRTSP usam nmeros de portodiferentes do fluxo da media, eso, portanto, enviadas out ofband (ou fora da faixa) Porto 554O fluxo de media consideradodentro da faixaMensagens RTSP podem serenviadas sobre UDP ou TCP 19. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica19 Multimdia e QoSExemplo RTSP de Meta ficheiroTwisterCenriometa ficheiro enviado parao web browserbrowser inicia o playerPlayer (reprodutor)estabelece uma ligao decontrolo RTSP e umaligao de dados para oservidor de media contnua 20. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica20 Multimdia e QoSOperao do RTSPC: SETUP rtsp://audio.example.com/twister/audio RTSP/1.0Transport: rtp/udp; compression; port=3056; mode=PLAYS: RTSP/1.0 200 1 OKSession 4231C: PLAY rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0Session: 4231Range: npt=0-C: PAUSE rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0Session: 4231Range: npt=37C: TEARDOWN rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0Session: 4231S: 200 3 OKRTSP: exemplo de dilogo 21. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica21 Multimdia e QoSTelefone PC-2-PC servios de mensagensinstantneaPC-2-telefone teclado Net2phonevideoconferncia comWebcamsAplicaes Interativas de Tempo RealMultimdia Interactiva: Telefone Internetudio do speaker: alterna surtos de vozcom perodos de silncio 64 kbps durante surto de vozPacotes gerados apenas durante os surtos de voz pedaos de 20 mseg a 8 Kbytes/seg: dados de 160 bytesCabealho da camada de aplicao adicionado a cadapedaoPedao+cabealho empacotado num segmento UDPAplicao envia segmentos UDP no socket a cada 20 msegdurante um surto de voz. 22. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica22 Multimdia e QoSPerda pela rede: datagrama IPperdido devido a congestionamentoda rede (estouro do buffer do router)Perda por atraso: o datagrama IPchega tarde para ser reproduzido noreceptoratrasos: processamento, filas deespera na rede; atrasos do sistematerminal (emissor, receptor)atraso mximo tolervel tpico: 400 mstolerncia a perdas: dependendo dacodificao da voz, as perdas podemser encobertastaxas de perdas de pacotes entre 1%e 10% podem ser toleradas.Considerar o atraso fim a fim dedois pacotes consecutivos a diferena pode ser maior oumenor do que 20 msegVariao do atraso (jitter)Telefone Internet Perda de Pacotes e Atraso 23. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica23 Multimdia e QoSO receptor tenta reproduzircada pedao exactamente qmsegs aps o pedao tersido produzido Se o pedao contiver umcarimbo temporal t, oreceptor reproduzir opedao no instante t+q . Se o pedao chegar aps oinstante t+q, o receptor odescartarCompromissos para q: q longo: menos perda depacotes q pequeno: melhorexperincia interactivapacketstimepacketsgeneratedpacketsreceivedlossrp pplayout schedulep - rplayout schedulep - rEmissor gera pacotes a cada 20 mseg durante o surto de voz.O primeiro pacote recebido no instante rA primeira reproduo programada para iniciar no instante pA segunda reproduo programada para iniciar no instante pTelefone Internet Atraso de Apresentao Fixo 24. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica24 Multimdia e QoSEstimava do desvio mdio do atraso, vi :||)1( 1 iiiii dtruvuv += As estimativas di e vi so calculadas paracada pacote recebido, mas so usadosapenas no incio de um surto de voz.Para o primeiro pacote de um surto devoz, o tempo de apresentao :iiii Kvdtp ++=onde K um constante positiva.Os pacotes restantes em um surto devoz so reproduzidos periodicamenteAtraso de reproduo adaptativoObjectivo: minimizar o atraso de reproduo, mantendo baixa a taxa de perdasAbordagem: ajuste adaptativo atraso de reproduo:Estima o atraso da rede e ajusta o atraso dereproduo no incio de cada surto de vozPerodos de silncio so comprimidos e alongados.Os pedaos ainda so reproduzidos a cada 20 msegdurante um surto de voz.Estimativa dinmica do atraso mdio no receptor:)()1( 1 iiii trudud += onde u uma constante (ex., u = 0,01).pacotesimo-oapsrededamdioatrasoestimativapacotesimo-opararededaatrasoreceptornooreproduzidpacoteoqueeminstantereceptorpelorecebidopacoteoqueeminstantepacotesimo-dotempodecarimboiditripiritiiiiii=====Verso filtrada doatraso do pacote 25. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica25 Multimdia e QoSSe nunca houvesse perdas, o receptor poderia simplesmenteolhar os carimbos de tempo sucessivos. Diferena entre carimbos sucessivos > 20 mseg, incio dosurto de voz.Mas, dado que perdas so possveis, o receptor deve olhar tantopara os carimbos de tempo quanto para os nmeros desequncia. Diferena entre carimbos sucessivos > 20 mseg e numerosde sequncia sem falhas, incio do surto de voz.Reproduo AdaptativaDeterminao pelo receptor do primeiro pacote de um surto de voz 26. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica26 Multimdia e QoSforward error correction (FEC)esquema simplespara cada grupo de n pedaoscriar um pedao redundanteefectuando o OU-exclusivo dosn pedaos originais transmitir n+1 pedaos,aumentando a largura debanda por um factor de 1/n. pode reconstruir os n pedaosoriginais se houver no mximoum pedao perdido dentre osn+1 pedaosAtraso de reproduo deve serfixado para o instante derecepo de todos os n+1pacotesCompromissos aumento de n, menosdesperdcio de banda aumento de n, atraso dereproduo mais longo aumento de n, maiorprobabilidade de que 2 ou maispedaos sejam perdidosRecuperao da perda de pacotes (1) 27. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica27 Multimdia e QoSRecuperao da perda de pacotes (2)2 Esquema de FECtransmisso de boleiade um fluxo de menorqualidade envia fluxo de udio debaixa resoluo comoinformao redundante por exemplo, fluxonominal PCM a 64kbps e fluxoredundante GSM a 13kbpsSempre que houver perda no consecutiva, o receptor pode recupera-laPode tambm adicionar o (n-1)-simo e o (n-2)-simo pedao de baixataxa de transmisso 28. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica28 Multimdia e QoSEntrelaar (Interleaving)os pedaos soquebrados emunidades menores por exemplo, quatrounidades de 5 msegpor pedao pacote agoracontm pequenasunidades depedaos diferentesse o pacote se perder, ainda fica muito de cada pedao no tem overhead de redundncia mas aumenta o atraso de reproduoRecuperao da perda de pacotes (3) 29. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica29 Multimdia e QoSUsar UDP para evitar o(s) (atrasos) do controlo de congestionamentodo TCP para trfego sensvel ao tempoAtraso de reproduo adaptativo no lado do cliente para compensar o atrasoO lado do servidor adapta a largura de banda do fluxo largura debanda disponvel no caminho cliente-ao-servidor escolha entre ritmos de fluxos pr-codificadas taxa dinmica de codificao do servidorRecuperao de erros (acima do UDP) FEC, entrelaar retransmisses, se houver tempo encobrimento de erros: repetir dados prximos, interpolarResumo: Multimedia Internet - truques 30. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica30 Multimdia e QoSMultimdia em redes- RevisoMultimdia em redesAplicaes Multimdia em RedesFluxos contnuos (Streams) de udio e vdeoarmazenadosMultimdia em Tempo Real: estudo do Telefonesobre a InternetProtocolos para Aplicaes Interactivas eDistribuio de MultimdiaProtocolos para Aplicaes Interactivas deTempo Real: RTP,RTCP,SIPDistribuio de Multimdia: redes dedistribuio de contedosQualidade de ServioPara alm do Melhor EsforoMecanismos de Escalonamento e PoliciamentoServios Integrados e Servios DiferenciadosRSVPAplicaes MM em RedesFluxo Contnuo (Streaming)Compresso de udio eVideoMultimdia Internet:AbordagensMultimedia: UDP vs TCPControlo do Utilizador deMedia Contnua: RTSPAplicaes Interativas deTempo RealTelefone InternetAtraso de ApresentaoFixoAtraso de reproduoadaptativoRecuperao da perda depacotesResumo: MultimediaInternet - truquesAplicaes MM em RedesFluxo Contnuo (Streaming)Compresso de udio eVideoMultimdia Internet:AbordagensMultimedia: UDP vs TCPControlo do Utilizador deMedia Contnua: RTSPAplicaes Interativas deTempo RealTelefone InternetAtraso de ApresentaoFixoAtraso de reproduoadaptativoRecuperao da perda depacotesResumo: MultimediaInternet - truques 31. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica31 Multimdia e QoSReal Time Protocol (RTP)- Protocolo de Tempo RealRTP especifica uma estructurade pacote para o transporte dedados de udio e de vdeoInteroperabilidade Aplicaes de telefone Internetque implementarem RTPpodero trabalhar em conjunto[RFC 3550]Pacotes RTP so encapsulados emsegmentos UDP RTP executado nos sistemasterminaisBibliotecas RTP fornecem umainterface da camada de transporteque estende o UDP: nmeros de portos, endereos IP identificao do tipo da carga numerao da sequncia de pacotes carimbo temporal (timestamp)O cabealho RTP tambm contmnmeros de sequncia e carimbostemporais 32. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica32 Multimdia e QoSRTP e QoSO cabealho RTP indica o tipo dacodificao de udio em cada pacote: Os emissores podem mudar acodificao durante uma confernciaExemplo: envio de voz codificada emPCM de 64 kbps sobre RTP Aplicao recolhe os dadoscodificados em pedaos, e.g., a cada20 mseg = 160 bytes num pedao O pedao de udio junto com ocabealho RTP formam um pacoteRTP, que encapsulado numsegmento UDPRTP no fornece nenhummecanismo para garantira entrega a tempo dosdados nem nenhumaoutra garantia dequalidade de servio.O encapsulamento RTP visto apenas nos sistemasterminais no visto porrouters intermedirios Routers fornecem oservio tradicionalInternet de melhoresforoExemplo RTP 33. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica33 Multimdia e QoSCabealho RTPNmero de Sequncia (16 bits): incrementado de um para cada pacoteRTP enviado Pode-se usar p/ detectar a perda de pacotese para restaurar a sequncia de pacotesTipo da carga (7 bits): usado para indicaro tipo de codificao usado. Se o emissormodificar a codificao no meio de umaconferncia, o emissor informar oreceptor atravs do campo do tipo decarga Tipo de carga 0: PCM mu-law, 64 Kbps Tipo de carga 3, GSM, 13 Kbps Tipo de carga 7, LPC, 2.4 Kbps Tipo de carga 26, Motion JPEG Tipo de carga 31. H.261 Tipo de carga 33, vdeo MPEG2SSRC (32 bits): Identifica a origem deum fluxo RTP Cada fluxo numa sesso RTP devepossuir um SSRC distintoCarimbo temporal (32 bits): reflete oinstante de amostragem do primeiro byteno pacote de dados RTP. Para udio o relgio de carimbo temporalincrementa de um para cada perodo deamostragempor exemplo, a cada 125 seg para umrelgio de amostragem de 8kHz se a aplicao de udio gerar pedaos de160 amostras codificadas, ento o carimbode tempo aumenta de 160 para cadapacote RTP quando a origem estiver activa O relgio de carimbo temporal continua aaumentar a uma taxa constante mesmoquando a fonte estiver inactiva. 34. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica34 Multimdia e QoSReal-Time Control Protocol (RTCP)- Protocolo de Controlo de Tempo RealPacotes de relato do receptorFraco dos pacotes perdidos,ltimo n de sequncia, jitterentre chegadas mdio.Pacotes de relato do emissorSSRC do fluxo RTP, tempoactual, nmero de pacotesenviados e n de bytes enviadosPacotes de descrio da origemEndereo de e-mail do emissor,nome do emissor, o SSRC dofluxo RTP associado.Estes pacotes fornecem ummapeamento entre o SSRC e onome do utilizador/hostCada pacote RTCP contm relatrios(reports) do emissor e/ou receptor Com estatsticas teis para as aplicaesincluem o n de pacotes enviados, o n depacotes perdidos, jitter entre chegadas, etc.Esta realimentao de informao paraas aplicaes pode ser usada paracontrolar o desempenho O emissor pode modificar as suastransmisses baseadas na realimentaoRTCP e RTP trabalhamjuntos cada participante em 1sesso RTP transmiteperiodicamentepacotes de controloRTCP p/ os outros 35. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica35 Multimdia e QoSEndereamento e Sincronizao deFluxos no RTCPEndereamentoPara uma sesso RTP htipicamente um nicoendereo multicast todos os pacotes RTP eRTCP pertencentes sessousam o endereo multicastPacotes RTP e RTCP sodiferenciados uns dos outrosatravs do uso de nmeros deportos distintos Tipico n porto RTCP = nporto RTP + 1Para limitar o trfego, cadaparticipante reduz o seutrfego RTCP medida quecresce o n de participantesda confernciaSincronizao de FluxosO RTCP pode ser usado para sincronizar fluxosdiferentes de media dentro de uma sesso RTPAplicao de videoconferncia para a qual cadaemissor gera um fluxo RTP p/ vdeo e outro p/ udioOs carimbos de tempo nestes pacotes RTP estovinculados aos relgios de amostragem de vdeo e deudio, e no esto vinculadas ao relgio de tempo realCada pacote de relato do emissor contm, para opacote mais recente no fluxo RTP associado,o carimbo tempal do pacote RTPe instante num relgio de tempo real em que o pacote foicriadoOs receptores podem usar esta associao parasincronizar a reproduo de udio e de vdeoExemplo 36. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica36 Multimdia e QoSEscalonamento da Largura de Bandado RTCPProblemaEm multicast, trfego RTP do emissor no aumenta com n de receptores mas tal no acontece com o trfego RTCPExemplo da SoluoEmissor a enviar video sobre uma sesso a 2 Mbps ento o RTCP tenta limitar o seu trfego a 100 KbpsO protocolo atribui 75% desta taxa, ou 75 kbps, para os receptores; e atribui osrestantes 25% da taxa, ou 25 kbps, para o emissorOs 75 kbps alocados so partilhados igualmente entre os receptores para R receptores, cada receptor pode transmitir trfego RTCP a uma taxa de 75/R kbpsEmissor pode transmitir trfego RTCP a uma taxa de 25 kbpsUm participante (um emissor ou receptor) determina o perodo de transmissodos pacotes RTCP atravs do clculo dinmico do tamanho mdio de um pacoteRTCP (ao longo de toda a sesso) e dividindo o tamanho mdio do pacote RTCPpela sua taxa alocadaO RTCP tenta limitar o seu trfego a 5% da largura de banda da sesso 37. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica37 Multimdia e QoSSession Initiation Protocol SIP(Protocolo de Iniciao de Sesses)Viso de longo prazo do SIPTodas as chamadas telefnicas e de vdeoconferncia se realizam sobre a InternetPessoas so identificadas por nomes ouendereos de e-mail, ao invs de nmeros detelefone.Possibilidade de realizar chamada para receptor,no importa onde ele esteja, em qualquerdispositivo IP que o receptor esteja a usar nomomentoIETF [RFC 3261] 38. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica38 Multimdia e QoSServios SIPEstabelecimento de uma chamada Fornece mecanismos para que quem chama informe o destino queele deseja estabelecer uma chamada Fornece mecanismos para que quem pede a chamada e o destinoconcordem no tipo de media e na codificao Fornece mecanismos para encerrar a chamadaDeterminao do endereo IP actual do destino Mapeia identificador mnemnico para o endereo IP actualGesto de chamadas Adiciona novos fluxos de media durante a chamada Altera a codificao durante a chamada Convida outros Transfere e mantm (hold) chamadas 39. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica39 Multimdia e QoSEstabelecimento de uma chamada paraum endereo IP conhecidoMensagem SIP de convite deAlice indica o seu nmero deporto e endereo IP Indica a codificao em queAlice prefere receber (PCMulaw)A mensagem 200 OK de Bobindica o seu nmero de porto,endereo IP e codificaopreferida (GSM)As mensagens SIP podem sertransmitidas sobre TCP ou UDP aqui enviada sobre RTP/UDPO nmero de porto Default doSIP o 5060.time timeBobsterminal ringsAlice167.180.112.24Bob193.64.210.89port 5060port 38060 Law audioGSMport 48753INVITE bob@193.64.210.89c=IN IP4 167.180.112.24m=audio 38060 RTP/AVP 0port 5060200 OKc=IN IP4 193.64.210.89m=audio 48753 RTP/AVP 3ACKport 5060 40. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica40 Multimdia e QoSNegociao CodecExemplo: Bob no possuium codificador PCM ulaw Bob responder entocom um cdigo 606 NotAcceptable Reply e listaos codificadores que elepode usar Alice pode ento enviaruma nova mensagemINVITE, anunciando umcodificador apropriadoRejeio de uma chamada Bob pode rejeitar comrespostasbusy (ocupado)gone (fora)payment required(necessrio pagamento)forbidden (proibido)Os dados media podem serenviados sobre RTP ou algumoutro protocoloSIP: Estabelecimento de uma chamada 41. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica41 Multimdia e QoSMensagem SIPINVITE sip:bob@domain.com SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 167.180.112.24From: sip:alice@hereway.comTo: sip:bob@domain.comCall-ID: a2e3a@pigeon.hereway.comContent-Type: application/sdpContent-Length: 885c=IN IP4 167.180.112.24m=audio 38060 RTP/AVP 0Notas:sintaxe de mensagem HTTPsdp = session description protocol (protocolo dedescrio da sesso)Identificador (Call-ID) nico para cada chamada.Necessrios servidoresSIP intermedirios aqui no se conhece oendereo IP de BobAlice envia e recebemensagens SIP usando onmero de porta default doSIP 5060Alice especifica nocabealho em Via: que ocliente SIP envia e recebemensagens SIP sobreUDPExemplo 42. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica42 Multimdia e QoSSIP: Traduo do Nome e Localizaodo UtilizadorQuem faz a chamada desejachamar o destino, mas possuiapenas o nome ou oendereo de e-mail daquelePrecisa obter o endereo IPdo host actual do destino dachamada: utilizador se desloca protocolo DHCP utilizador possui dispositivosIP diferentes (PC, PDA,dispositivo no automvel)Resultado pode depender de hora do dia (trabalho, casa) quem chamano desejas que a tua sogra techame a toda a hora... status do destinochamadas enviadas para correiode voz quando o destino j estivera falar com algumServio fornecido por servidores SIPServidor de registo SIPServidor proxy do SIP 43. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica43 Multimdia e QoSRegisto e Proxy SIPREGISTER sip:domain.com SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 193.64.210.89From: sip:bob@domain.comTo: sip:bob@domain.comExpires: 3600Quando Bob inicia o cliente SIP, ocliente envia uma mensagem SIP deregistro (REGISTER) para o servidor deregistos de Bob uma funo semelhante necessriapara os servios de mensagensinstantneasAlice envia mensagem de convitepara o seu servidor proxy contm endereosip:bob@domain.comO proxy responsvel por encami-nhar mensagens SIP para o destino possivelmente atravs de mltiplosproxiesO destino envia resposta atravs domesmo conjunto de proxiesO proxy retorna a mensagem deresposta SIP para Alice contendo o endereo IP de BobNota: proxy anlogo a um servidor DNS localMensagem de RegistoRegisto SIP Proxy SIP 44. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica44 Multimdia e QoSEmissor jim@umass.educoloca uma chamada parakeith@upenn.edu(1) Jim envia mensagemINVITE para o proxy SIP daUMass. (2) Proxy encaminhao pedido para o servidor deregisto da UPenn.(3) O servidor da UPennretorna resposta deredireccionamento, indicandoque deve tentarkeith@eurecom.fr(4) O proxy da UMass envia INVITE para o registo da eurecom. (5) Registro da eurecomencaminha o INVITE para 197.87.54.21, que est a executar o cliente SIP de Keith. (6-8) retornoda resposta SIP. (9) media enviada directamente entre clientes.Nota: mensagens ack do SIP no esto apresentadas.SIP client217.123.56.89SIP client197.87.54.21SIP proxyumass.eduSIP registrarupenn.eduSIPregistrareurecom.fr123456789Exemplo SIP 45. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica45 Multimdia e QoSSIP vs H.323H.323 um outro protocolo desinalizao para tempo-real,interactivoH.323 um conjunto integradode protocolos para confernciamultimedia: sinalizao, registo,controlo de admisso,transporte e codecs.SIP um nico componente.Trabalha com RTP, mas no obrigatrio. Pode sercombinado com outrosprotocolos e servios.H.323 vem do ITU (telefone).SIP vem do IETF: emprestamuitos dos seus conceitos doHTTPSIP tem um sabor Web,enquanto que o H.323 tem umsabor do telefoneSIP usa o princpio KISS: Keep itsimple stupid. 46. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica46 Multimdia e QoSReplicao de contedoDesafio: transmitir fluxo de ficheirosgrandes (e.g. video) de um nico servidororigem em tempo realSoluo: replicar o contedo em centenasde servidores atravs da Internet contedo carregado antecipadamente nosservidores CDN Colocando o contedo perto do utilizadorevita impedimentos (perda, atraso) com oenvio do contedo sobre caminhos longos servidor CDN tipicamente posicionado nafronteira da redeUtilizador de uma CDN (e.g., Akamai) ofornecedor de contedo (e.g. CNN)A CDN replica o contedo do utilizador emservidores CDN Quando o fornecedor actualiza o contedo,a CDN actualiza os servidoresServidor original na Amrica do Norten de distribuio CDNservidor CDNna Am. do Sul servidor CDNna Europaservidor CDNna siaRedes de Distribuio de Contedos(CDNs - Content distribution networks) 47. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica47 Multimdia e QoSEncaminhamento de pedidosA CDN cria um mapa, indicando as distncias entre os ISPs folhas e os ns CDNQuando a solicitao chega a um servidor DNS oficial: o servidor determina qual o ISP de onde vem o pedido usa o mapa para determinar qual o melhor servidor CDNNs CDN criam uma rede sobreposta na camada de aplicaoServidor origemwww.foo.comdistribui HTMLSubstitui:http://www.foo.com/sports.ruth.gifporhttp://www.cdn.com/www.foo.com/sports/ruth.gifEmpresa CDNcdn.comdistribui ficheiros gifusa o seu servidorDNS oficial pararedirecionar os pedidospedido HTTP parawww.foo.com/sports/sports.htmlconsulta DNS parawww.cdn.comPedido HTTP parawww.cdn.com/www.foo.com/sports/ruth.gif123Servidor originalServidor DNSoficial da CDNServidorCDN prximoCDN Exemplo 48. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica48 Multimdia e QoSAplicaes Interactivas eDistribuio de Multimdia- RevisoMultimdia em redesAplicaes Multimdia em RedesFluxos contnuos (Streams) de udio e vdeoarmazenadosMultimdia em Tempo Real: estudo do Telefonesobre a InternetProtocolos para Aplicaes Interactivas eDistribuio de MultimdiaProtocolos para Aplicaes Interactivas deTempo Real: RTP,RTCP,SIPDistribuio de Multimdia: redes dedistribuio de contedosQualidade de ServioPara alm do Melhor EsforoMecanismos de Escalonamento e PoliciamentoServios Integrados e Servios DiferenciadosRSVPReal Time Protocol (RTP)RTP e QoSCabealho RTPReal-Time Control Protocol(RTCP)Endereamento eSincronizao de FluxosEscalonamento da Largurade BandaSession Innitiation ProtocolServios SIPEstabelecimento de umachamadaMensagem SIPTraduo de Nome eLocalizao do UtilizadorRegisto e Proxy SIPSIP vs H.323Redes de Distribuio deContedosReal Time Protocol (RTP)RTP e QoSCabealho RTPReal-Time Control Protocol(RTCP)Endereamento eSincronizao de FluxosEscalonamento da Largurade BandaSession Innitiation ProtocolServios SIPEstabelecimento de umachamadaMensagem SIPTraduo de Nome eLocalizao do UtilizadorRegisto e Proxy SIPSIP vs H.323Redes de Distribuio deContedos 49. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica49 Multimdia e QoSMelhorar a Qualidade de Servio (QoS)em Redes IPAt o momento: extramos o mximo do melhor-esforoFuturo: prxima gerao da Internet com garantias de QoS RSVP: sinalizao para reservas de recursos Servios Diferenciados: garantias diferenciadas Servios Integrados: garantias firmesModelo simplespara estudar a partilhada ligaoe congestionamento: 50. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica50 Multimdia e QoSPrincpios para a Garantia da QoSFornecer proteo (isolamento) de uma classe sobre as demaisE se as aplicaes se comportarem mal (udio envia pacotes a uma taxamais elevada do que a declarada)?Policiamento: fora que as fontes respeitem as alocaesMarcao e policiamento na fronteira da redesemelhante UNI (User Network Interface) do ATMPrincpio 2 - Isolamento preciso marcar os pacotes para que o router faa umadistino entre as classes diferentes; e uma nova polticano router para tratar os pacotes de forma diferenciadaExemplo: Telefone IP de 1Mbps, FTP a partilhar ligao de 1,5 MbpsSurtos de FTP podem congestionar o router e causar a perda de pacotes de udioDesejvel dar prioridade ao trfego de udio sobre o de FTPPrincpio 1 51. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica51 Multimdia e QoSPrincpios para a Garantia da QoS (cont.)O fluxo da aplicao declara as suas necessidades, a redepode bloquear a chamada se no puder atender a estas no possvel atender a trfego superior capacidade da ligaoPrincpio 4 - Admisso de ChamadasEnquanto fornece isolamento, desejvel utilizar osrecursos da forma mais eficiente possvel alocar uma largura de banda fixa (no-partilhada) para o fluxo:uso ineficiente da banda se os fluxos no usarem suas alocaesPrincpio 3 - Eficincia 52. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica52 Multimdia e QoSResumo dos Princpios de QoSQOS para Aplicaes em Redeclassificaodospacotesisolamento:programaoepoliciamentoAltaeficinciadeutilizaoAdmissodechamadas 53. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica53 Multimdia e QoSMecanismos de EscalonamentoEscalonamento (scheduling): escolha do prximo pacote p/ transmisso no canalvrias classesvarre as filas das classes transmitindoum pacote de cada classe cuja fila noestiver vaziachegadaspacote emserviopartidastempotempo(2) Escalonamento Round Robin (circular)chegadas partidasligao(servidor)Fila de saida(rea de espera)Router(1) FIFO (first in first out)transmite na ordem de chegada filapoltica para descartar: se os pacotes aochegarem encontrarem a fila cheia: quem deveser descartado? Descarta o ltimo (cauda): descarta o pacote queacabou de chegar Prioridade: descarta/remove baseado na prioridade Aleatrio: descarta/remove aleatoriamente 54. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica54 Multimdia e QoSDisciplinas de Escalonamento (cont.)classificadorde chegadaspartidasenlaceRound Robin generalizadocada classe recebe um tempo de serviodiferenciado em cada ciclo(4) Weighted Fair Queuing (WFQ) - Fila justa ponderadachegadasclassificaofila de baixa prioridade(rea de espera)fila de alta prioridade(rea de espera)partidaschegadaspacotesnoservidortempotempoligao(servidor)partidas(3) Escalonamento com Prioridadestransmite pacote em fila com prioridade mais elevadavrias classes, com diferentes prioridades classe pode depender da marcao ou outra informao do cabealho (e.g. IPorigem/destino, nmeros de portos, etc) 55. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica55 Multimdia e QoSMecanismos de PoliciamentoTrs critrios normalmente usados:Taxa Mdia (de Longo prazo): quantos pacotes podem serenviados por unidade de tempo (no longo prazo) questo crucial: qual o comprimento do intervalo: 100 pacotespor seg ou 6000 pacotes por min? tm a mesma mdia!Taxa de Pico: e.g., 6000 pacotes por minuto (ppm) em mdiae taxa de pico de 1500 ppsComprimento (Mx.) do Surto: nmero mximo de pacotesenviados consecutivamente - sem intervalo ocioso (idle)Objectivo: limitar trfego para este no exceder parmetros declarados 56. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica56 Multimdia e QoSMecanismos de PoliciamentoToken Bucket (Balde de Permisses)limita a entrada para Tamanho do Surto e TaxaMdia especificadasbalde pode guardar b permissestokens so gerados a uma taxa de r tokens/sega menos que o balde esteja cheionum intervalo de comprimento t: nmero depacotes admitidos menor ou igual a (r t + b).Limite superior garantido no atraso, i.e., garantia de QoS!Combinao de token bucket, WFQWFQtaxa do token, rtamanho do balde, bD = b/Rmaxtrfegodechegada 57. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica57 Multimdia e QoSUma arquitectura para dar garantias de QoS em redes IP para sessesindividuais de aplicaesReserva de recursos: routers devem manter informao de estado,manter registos dos recursos alocados, requisitos de QoSAdmisso de ChamadasAdmitir/rejeitar novos pedidos de chamadas. A sesso entrante deve:declarar os seus requisitos de Qualidade de Servio (QoS) R-spec: define a QoS que est a ser solicitadacaracterizar o trfego que injectar na rede T-spec: define as caractersticas do trfegoprotocolo de sinalizao: necessrio para levar a R-spec e T-spec aos routers(onde a reserva necessria) RSVPServios Integrados do IETFR-spec e T-Spec [RFC 2210, RFC 2215] 58. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica58 Multimdia e QoSescalonamento sensvel a QoS(ex., WFQ)pedido/respostaIntserv: cenrio de Garantia de QoSReserva de recursosDeclarao de trfego e QoSSinalizao (RSVP) para estabelecimento dachamadaControlo de admisso por-elemento 59. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica59 Multimdia e QoSServio Garantidochegada de trfego no pior caso:fonte policiada por um balde furadode tokens (tocken bucket)limite simples (provvelmatematicamente) para o atrasoServio de Carga controladauma qualidade de servio quemuito se aproxima da QoS que omesmo fluxo receberia de umelemento de rede em carga leveWFQtaxa do token, rtamanho do balde, bD = b/Rmaxtrfegodechegada[RFC 2211, RFC 2212]Intserv QoS: Modelos de Servio 60. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica60 Multimdia e QoSServios Diferenciados do IETFPreocupaes com o IntservEscalabilidade: sinalizao, manuteno do estado do router por fluxo difcil para um grande nmero de fluxosModelos de Servio Flexveis: Intserv tem apenas duas classes.Tambm desejvel ter classes de servio qualitativas distino relativa entre servios: Ouro, Prata, ClassicAbordagem Diffservfunes simples no ncleo da rede, funes relativamente complexasnos routers de fronteira (ou nos hosts)No define classes de servio, fornece componentes funcionais paraconstruir as classes de servio 61. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica61 Multimdia e QoSRouter de fronteiragesto do trfego por-fluxomarca os pacotes como dentro doperfil e fora do perfilRouter do Ncleogesto do trfego por classearmazenamento e escalonamento baseadona marcao dos routers de fronteiraPreferncia para os pacotes dentro do perfilEncaminhamento asseguradoEscalonamento...rbmarcaoArquitectura Diffserv 62. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica62 Multimdia e QoSmarcao baseada em classes: pacotes de classes diferentes somarcados de forma diferenteMarcao dentro da mesma classe: poro do fluxo bem comportadomarcado de forma difereniada da poro do fluxo mal comportadoperfil: taxa A, comprimento do balde B pr-negociadosmarcao de pacotes na fronteira baseadano perfil por-fluxoPossvel uso da marcaoPacotes do UtilizadorTaxa ABMarcao de Pacotes no Router deFronteira[RFC 2475] 63. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica63 Multimdia e QoSClassificao e CondicionamentoO Pacote pode vir marcado no campo de Tipo de Servio(TOS) no IPv4 e Classe de Trfego no IPv6So usados 6 bits para fornecer a codificao dos ServiosDiferenciados e determinar a PHB que o pacote receberpacotesClassifi-cadormarcadorajustecorteenviardescartarmedidorPode ser desejvel limitar a taxa deinjeco de trfego para algumaclasseo utilizador declara o seu perfil detrfego (e.g. taxa e comprimento dasrajadas);o trfego medido e moldado se noestiver de acordo com o seu perfil 64. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica64 Multimdia e QoSPer Hope Behavior- PHB:EncaminhamentoPHB resulta numcomportamento de desempenhode encaminhamento diferenteobservvel (mensurvel)O PHB no especifica quais osmecanismos a serem usados p/garantir o comportamento dedesempenho PHB requisitadoExemplo classe A recebe x% da taxa detransmisso da ligao de sadadentro de intervalos de tempode comprimento especificado pacotes da classe A deixam osbuffers antes dos da classe BPHBsExpedited Forwarding(Encaminhamento Expresso): taxade partida dos pacotes de umaclasse maior ou igual a uma taxaespecificada nvel lgico com uma taxa mnimagarantidaAssured Forwarding(Encaminhamento Assegurado):4 classes de trfego a cada uma garantida umaquantidade mnima de largura debanda cada uma com trs parties depreferncia para o descarte 65. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica65 Multimdia e QoSSinalizao na Internetconnectionless(stateless)forwarding by IProutersbest effortserviceno networksignaling protocolsin initial IPdesign+ =Novo requirimento: reservar recursos ao longo do caminho extremo-a-extremo (sistemas terminais, routers) para QoS para aplicaesmultimediaRSVP: resource ReSerVation Protocol [RFC 2205] allow users to communicate requirements to network in robust andefficient way. i.e., sinalizao ! 66. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica66 Multimdia e QoSRSVP Design GoalsAcomodar receptores heterogeneos (largura debanda diferente ao longo dos caminhos)Acomodar aplicaes diferentes comrequirimentos de recursos diferentesFazer do multicast um servio de 1 classeAlavancar o encaminhamento existente paramulticast/unicast, com adaptao s mudanasnos caminhos unicast/multicast por baixoCrescimento do overhead do protocolo decontrolo linear no # receptores no pior casoDesenho modular para tecnologiasheterogeneasReserva de recursos iniciada e mantida porreceptor do fluxo de dadosRSVP - o que no fazNo especifa como os recursosdevero ser reservadosFornece um mecanismo paracomunicar necessidadesNo determina caminhos quepacotes devero seguirIsso a funo dosprotocolos deencaminhamentoNo interage com oreencaminhamento dospacotesSeparao do plano decontrolo (Sinalizao) doplano de dados(Encaminhamento) 67. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica67 Multimdia e QoSRSVP: Operaoemissores, receptor juntam-se a um grupo multicast Externo ao RSVP Emissores no precisam de juntar-se ao grupoSinalizao emissor-para-a-rede path message: faz a presena do emissor ser conhecida aos ns deencaminhamento (routers) path teardown: remove o estado do caminho do emissor dos routersSinalizao receptor-para-a-rede reservation message: reserva recursos do emissor(s) para o receptor reservation teardown: remove reserva de recursos do receptorSinalizao rede-para-sistema-terminal Erro de caminho: path error Erro na reserva: reservation error 68. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica68 Multimdia e QoSpath message - contedos: address: destino unicast, ou grupo multicast flowspec: especificao dos requerimentos de largura de banda filter flag: se configurada, so mantidas as identidades dos servidoresupstreamPara permitir a filtragem de pacotes por origem previous hop: upstream router/host ID refresh time: tempo at expirar o tempo da informaopath message: comunica informao sobre emissor, e informao deencaminhamento reverse-path-to-senderPath Message: Sinalizao RSVPemissor-para-a-rede 69. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica69 Multimdia e QoSExemplo RSVP: Conferncia AudiosimplesH1, H2, H3, H4, H5 both senders and receiversmulticast group m1no filtering: packets from any sender forwardedaudio rate: bonly one multicast routing tree possibleH2H5H3H4H1R1 R2 R3 70. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica70 Multimdia e QoSinoutinoutinoutRSVP: Construo do Estado doCaminhoH1, , H5 enviam todos mensagems de caminhos (path messages) m1:(address=m1, Tspec=b, filter-spec=no-filter,refresh=100)Supondo H1 envia a primeira path messageH2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L5 L7L6L1L2 L6 L3L7L4m1:m1:m1: 71. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica71 Multimdia e QoSinoutinoutinoutRSVP: Construo do Estado doCaminhoDe seguida, H5 envia path message, criando mais estado nos routersH2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L5 L7L6L1L2 L6 L3L7L4L5L6L1L6m1:m1:m1: 72. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica72 Multimdia e QoSinoutinoutinoutRSVP: Construo do Estado doCaminhoH2, H3, H5 enviam path msgs, completando as tabelas de estadodos caminhosH2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L5 L7L6L1L2 L6 L3L7L4L5L6L1L6L7L4L3L7L2m1:m1:m1: 73. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica73 Multimdia e QoSContedos da mensagem de reserva: Largura de banda desejada Tipo de filtro:no filter: any packets address to multicast group can usereservationfixed filter: only packets from specific set of senders can usereservationdynamic filter: senders whos packets can be forwarded acrosslink will change (by receiver choce) over time. Especificao do filtroReservas no sentido upstream do receptor para o(s)emissor(es), reservando recursos, creando estado adicionalnos routersReservation msgs (mensagens de reserva):sinalizao receptor-para-a-rede 74. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica74 Multimdia e QoSRSVP: receiver reservationexample 1H1 wants to receive audio from all other sendersH1 reservation msg flows uptree to sourcesH1 only reserves enough bandwidth for 1 audio streamreservation is of type no filter any sender can use reserved bandwidthH2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7 75. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica75 Multimdia e QoSinoutRSVP: receiver reservationexample 1H1 reservation msgs flows uptree to sourcesrouters, hosts reserve bandwidth b needed on downstream links towards H1H2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L1L2 L6L6L1(b)inoutL5L6 L7L7L5 (b)L6inoutL3L4 L7L7L3 (b)L4L2bbbbbbbm1:m1:m1: 76. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica76 Multimdia e QoSinoutnext, H2 makes no-filter reservation for bandwidth bH2 forwards to R1, R1 forwards to H1 and R2 (?)R2 takes no action, since b already reserved on L6H2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L1L2 L6L6L1(b)inoutL5L6 L7L7L5 (b)L6inoutL3L4 L7L7L3 (b)L4L2bbbbbbbbb(b)m1:m1:m1:RSVP: receiver reservation example 1 77. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica77 Multimdia e QoSinoutWhat if multiple senders (e.g., H3, H4, H5) over link (e.g., L6)?arbitrary interleaving of packetsL6 flow policed by leaky bucket: if H3+H4+H5 sending rate exceeds b, packet loss will occurH2H5H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L5L6 L7L1L2 L6L6L1(b)inoutL5L6 L7L7L5 (b)L6inoutL3L4 L7L7L3 (b)L4L2bbbbbbbbb(b)m1:m1:m1:RSVP: receiver reservation: issues 78. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica78 Multimdia e QoSRSVP: example 2H1, H4 are only senders send path messages as before, indicating filtered reservation Routers store upstream senders for each upstream linkH2 will want to receive from H4 (only)H2 H3H4H1R1 R2 R3L1L2 L3L4L6 L7H2 H3L2 L3 79. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica79 Multimdia e QoSRSVP: example 2H1, H4 are only senders send path messages as before, indicating filtered reservationH2 H3H4H1R1 R3L1L2 L3L4L6 L7H2 H3L2 L3L2(H1-via-H1 ; H4-via-R2 )L6(H1-via-H1 )L1(H4-via-R2 )inoutL6(H4-via-R3 )L7(H1-via-R1 )inoutL1, L6L6, L7L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 )L4(H1-via-R2 )L7(H4-via-H4 )inoutL4, L7R2 80. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica80 Multimdia e QoSRSVP: example 2receiver H2 sends reservation message for source H4 at bandwidth b propagated upstream towards H4, reserving bH2 H3H4H1R1 R3L1L2 L3L4L6 L7H2 H3L2 L3L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 )L6(H1-via-H1 )L1(H4-via-R2 )inoutL6(H4-via-R3 )L7(H1-via-R1 )inoutL1, L6L6, L7L3(H4-via-H4 ; H1-via-R2 )L4(H1-via-62 )L7(H4-via-H4 )inoutL4, L7R2(b)(b)(b)L1bb bb 81. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica81 Multimdia e QoSsenders periodically resend path msgs to refresh (maintain) statereceivers periodically resend resv msgs to refresh (maintain) statepath and resv msgs have TTL field, specifying refresh intervalH2 H3H4H1R1 R3L1L2 L3L4L6 L7H2 H3L2 L3L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 )L6(H1-via-H1 )L1(H4-via-R2 )inoutL6(H4-via-R3 )L7(H1-via-R1 )inoutL1, L6L6, L7L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 )L4(H1-via-62 )L7(H4-via-H4 )inoutL4, L7R2(b)(b)(b)L1bb bbRSVP: soft-state 82. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica82 Multimdia e QoSsuppose H4 (sender) leaves without performing teardown eventually state in routers will timeout and disappear!H2 H3H4H1R1 R3L1L2 L3L4L6 L7H2 H3L2 L3L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 )L6(H1-via-H1 )L1(H4-via-R2 )inoutL6(H4-via-R3 )L7(H1-via-R1 )inoutL1, L6L6, L7L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 )L4(H1-via-62 )L7(H4-via-H4 )inoutL4, L7R2(b)(b)(b)L1bb bbgonefishing!RSVP: soft-state 83. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica83 Multimdia e QoSrecover from an earlier lost refresh message expected time until refresh received must be longer than timeoutinterval! (short timer interval desired)Handle receiver/sender that goes away without teardown Sender/receiver state will timeout and disappearReservation refreshes will cause new reservations to be madeto a receiver from a sender who has joined since receivers lastreservation refresh E.g., in previous example, H1 is only receiver, H3 only sender.Path/reservation messages complete, data flows H4 joins as sender, nothing happens until H3 refreshesreservation, causing R3 to forward reservation to H4, whichallocates bandwidthUses of reservation/path refresh 84. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica84 Multimdia e QoSQualidade de Servio - RevisoMultimdia em redesAplicaes Multimdia em RedesFluxos contnuos (Streams) de udio e vdeoarmazenadosMultimdia em Tempo Real: estudo do Telefonesobre a InternetProtocolos para Aplicaes Interactivas eDistribuio de MultimdiaProtocolos para Aplicaes Interactivas de TempoReal: RTP,RTCP,SIPDistribuio de Multimdia: redes de distribuio decontedosQualidade de ServioPara alm do Melhor EsforoMecanismos de Escalonamento e PoliciamentoServios Integrados e Servios DiferenciadosRSVPExtraindo o mximo doservio actual de melhoresforoMecanismos deescalonamento epoliciamentoPrxima gerao daInternet: Intserv, RSVP,DiffservExtraindo o mximo doservio actual de melhoresforoMecanismos deescalonamento epoliciamentoPrxima gerao daInternet: Intserv, RSVP,Diffserv