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OPERAÇÃO E ADMINISTRAÇÃO PRÁTICA DE SISTEMAS DE VÍDEOCONFERÊNCIACELEPAR – DO - GSR - DIRED

OPERAÇÃO E ADMINISTRAÇÃO PRÁTICA

DE SISTEMAS DE VÍDEO-CONFERÊNCIA

Daniel André [email protected]

Luciano Lopes [email protected]


PROGRAMA

1. Conceitos e elementos básicos de vÍdeo-conferência

1.1. Introdução

1.2. Histórico

1.3. Serviços de vídeo-conferência

1.3.1. Comunicação

1.3.2. Colaboração

1.4. Tipos de sistemas de vídeo-conferência

1.4.1. Sistemas de Sala

1.4.2. Sistemas Desktop

1.5. Elementos de um sistema de vídeo-conferência

1.5.1. Transmissão e recepção

1.5.2. Codificação, decodificação e compressão

1.5.3. Equipamentos de áudio e vídeo

1.5.4. Estações de apresentação


PROGRAMA

2. Infra-estrutura de rede para vídeo-conferência

2.1. Introdução

2.2. Infra-estrutura básica e serviços

2.2.1. Switches

2.2.2. Roteadores

2.2.3. Modens

2.3. Técnicas para transmissão de pacotes

2.3.1. Conexões

2.3.2. Tipos de tráfego

2.4. Requisitos para transmissão multimídia

2.4.1. Latência

2.4.2. Jitter

2.4.3. Largura de banda

2.4.4. QoS


PROGRAMA

3. Protocolos e padrões para vídeo-conferência

3.1. Introdução

3.2. Componentes

3.3. Protocolos

4. Operação de ambientes de vídeo-conferência

4.1. Introdução

4.2. Salas de vídeo-conferência

4.3. Procedimentos em salas de vídeo-conferência

5. Atividades práticas


INTRODUÇÃO

TRANSMISSÃO de IMAGEM e VOZ entre dois ou mais

locais separados fisicamente, porém ligados em

rede.

Comunicação em tempo real entre grupos de pessoas

Trabalho cooperativo

Compartilhamento de informações, imagens, planilhas, documentos

Elimina as barreiras da distância geográfica

CONCEITOS E ELEMENTOS BÁSICOS DE VIDEO-CONFERÊNCIA



HISTÓRICO

1970 – PICTUREPHONE - Primeiro telefone com imagens – AT&T

1973 – Network Voice Protocol – Surge os primeiros protocolos para

tratamento da transmissão de voz em pacotes digitais

1981 – Packet Video Protocol

1982 – Recomendações H120 - Codificação de vídeo (precursora do H320)

1990 – Recomendações H320 – Voltada à vídeo-conferência.

A partir de 1990 várias outras recomendações e padrões para regulamentar os

sistemas de videoconferência.

Surgem os primeiros sistemas de vídeo-conferência


HISTÓRICO

1991 – Primeira vídeo-conferência (áudio e vídeo) utilizando H261

1993 – Sistema de vídeo-conferência CU-SeeMe multiponto p/ Macintosh

1996 – Primeira versão do H323. Lançado primeira versão do NetMeeting

1998 – Segunda versão do H323 e primeira versão do MPEG-4

1999 – Lançada terceira versão do H323 e segunda versão do MPEG-4

H323 – Possibilitou o desenvolvimento de inúmeras soluções de software

devido a padronização adotada pelos diversos fabricantes tanto de hardware

quanto de software.



SERVIÇOS DE VÍDEO-CONFERÊNCIA

COMUNICAÇÃO – Utilização do sistema de vídeo-conferência em sua

essência (comunicação interpessoal)

COLABORAÇÃO – Participantes além de se

comunicarem, utilizam recursos para o trabalho em

conjunto, compartilhando documentos, planilhas e

imagens



CLASSIFICAÇÃO:

De acordo com a dinâmica estabelecida

Comunicação 1:1

Comunicação 1:n

Comunicação n:n

De acordo com as mensagens (chamadas) enviadas na rede:

Ponto-a-ponto

Multiponto unidirecional

Multiponto bidirecional



Comunicação 1:1 – Chamada Ponto-a-ponto



Comunicação 1:n – Chamada Ponto-a-ponto



Comunicação n:n – Chamada Ponto-a-ponto

Pode ser utilizado um único MONITOR, com visão das imagens locais e

remotas ou apenas da remota.



Comunicação n:n – Chamada MULTIPONTO

REQUER MCU (Multipoint Conference Unit)



COLABORAÇÃOFerramentas que permitam a interação e o trabalho cooperativo em grupos remotamente situados.

Quadro branco (whiteboard);Transferência de arquivosCâmera de documentos;Chat;Ferramentas de acesso remoto e/ou compartilhamento de área de trabalho. Ex.: VNCDVD

OUTROS RECURSOS

Câmeras secundáriasVoice Tracking – Rastreamento de VozControle da câmera remotaPresets – Armazenar posições pré determinadas para alternância de foco



COLABORAÇÃO / RECURSOS



TIPOS DE SISTEMAS DE VÍDEO-CONFERÊNCIASClassificação de acordo com a plataforma utilizada:

Appliance Systems: Hardware e software específicos. Soluções mais robustas, confiáveis e seguras.

PC Based Systems: Utiliza computadores PC com sistemas operacionais convencionais e softwares aplicativos para vídeo-conferência. São mais simples e baratas que as soluções baseadas em appliance.

De acordo com a aplicabilidade:

Sistemas de sala (Sistemas de grupo) – Desenvolvido para utilização em grupos de usuários. Geralmente estão presentes em empresas.

Sistemas de mesa (desktop) – Desenvolvidos para uso individual. Apresentam menor custo que os sistemas de sala.



TIPOS DE SISTEMAS DE VIDEO-CONFERÊNCIAS

SISTEMAS DE SALA

Dedicados com alta capacidade de processamento. Ótima qualidade de som e imagem. Integração com diversos equipamentos como: TV, PC, câmera de documentos, DVD, etc...

SISTEMAS DE MESA (desktop)

Uso individualFacilidade de usoMaioria ainda utiliza padrão H323GnomeMeeting, NetMeeting, CU-SeeMe, VCON, Polycom Via Video, Polycom VX3000



ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE VÍDEO-CONFERÊNCIA

Codificação, decodificação e compressão – COdificador/DECodificador. Algoritmos de compressão – melhores taxas de transmissão. CODEC – Gerenciamento da VC, chaveamento de imagens

Transmissão e recepção – MOdulador/DEModulador – Pacotes com informações de áudio e vídeo

Equipamentos de Áudio e Vídeo - Várias Câmeras, DVD, TV LCD, microfones de mesa, etc.

Estação de apresentação – Microcomputador com saída S-Vídeo ou Video Composto



INFRA-ESTRUTURAO princípio básico de um sistema de vídeo-conferência é a troca de informações de dados, imagens, vídeos ou áudio entre os participantes.

Para isso é necessário que os terminais estejam CONECTADOS A UMA REDE e as inúmeras redes devem estar CONECTADAS ENTRE SI.

INFRA-ESTRUTURA - PONTO CRUCIAL PARA VIDEO-CONFERÊNCIA

Equipamentos Padrões de funcionamentoConectividadeVelocidade das conexões

INFRA-ESTRUTURA DE REDE PARAVIDEO-CONFERÊNCIA


PADRÕES E PROTOCOLOSNo início da informática haviam diversos tipos de computadores, porém, cada um com o seu sistema de operação e comunicação. Surgiu então a necessidade de criar padrões e protocolos de forma a permitir a comunicação e funcionamento de sistemas entre equipamentos diferentes. Hoje temos no Ethernet e TCP/IP os protocolos de comunicação mais difundidos mundialmente.

Alguns exemplos de organizações “padronizadoras”: ABNT : Ass. Brasileira de Normas Técnicas CREA : Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura IEEE : Institute of Electrical and Electronic Engeneers IETF : Internet Engeneering Task Force

Exemplos de Padrões: IEEE 802.3 - Ethernet IEEE 802.3u - Fast Ethernet IEEE 802.3z - Gigabit Ethernet IEEE 802.11 – Redes sem fio (wi-fi)

Na vídeo-conferência ocorreu da mesma forma. Os primeiros fabricantes produziam soluções proprietárias que não interoperavam entre os diversos fabricantes. Surgiu então a proposta de padronização através do ISDN e H.323. Com a evolução tecnológica vieram o Ethernet, TCP/IP e SIP.



Nível 7 - Aplicação

Nível 6 - Apresentação

Nível 5 - Sessão

Nível 4 - Transporte

Nível 3 - Rede

Nível 2 - Enlace

Nível 1 - Físico 1 - Definição de cabos e conectores, pinagens e níveis de voltagem para comunicação entre dois dispositivos.

7 - Interface entre usuário e rede, interage com o programa de aplicação para proporcionar acesso a rede.

4 - Responsável pela fragmentação do pacote, otimização da transferência de dados entre fonte e destino, determina tamanho do pacote e tamanho máximo do pacote. 3 - Responsável pelo roteamento, formata os dados de forma apropriada ao método de comunicação(TR, Eth...)

6 - Cuida da tradução de dados e conversão de códigos entre dispositivos de formatos diferentes, criptografia.

2- Encarregado da transmissão, detecção de erros e controle de fluxo de dados.

5 - Controla diálogo de comunicação entre dois dispositivos de comunicação, estabelece regras para iniciar e finalizar.

MODELO DE REFERÊNCIA OSI



CLASSIFICAÇÃO DAS REDESSegundo a sua disposição geográfica as redes se classificam em:

WANMAN

Curitiba

LAN

LANLAN

LAN

WAN (Wide Área Network)São redes LAN interconectadas através de LP´s, Fibra Óptica, Satélites, etc.

LAN (Local Área Network)É uma rede composta por computadores, servidores,impressoras e demais equipamentos confinados em uma área geográfica.

MAN (Metropolitan Area Network)Semelhante às WAN´s, porém confinadas em um único município.



ARQUITETURA ETHERNETUtiliza a tecnologia de barramento

Velocidade de transmissão:

10 Mbps - Ethernet

100 Mbps - Fast Ethernet

1000 Mbps - Gigabit Ethernet

10000 Mbps – 10 Gigabit Ethernet

Utiliza cabo coaxial/par trançado/fibra óptica

Simplicidade e baixo custo.

Máximo de 1024 estações por segmento.

Uma estação só pode transmitir quando o meio estiver livre

Método de acesso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

Se durante a transmissão for detectada uma colisão, todas as estações esperam

um tempo aleatório antes de tentarem transmitir



PROTOCOLO TCP/IP

MÁSCARA DE ENDEREÇO IP

A máscara é usada para identificar redes e hosts em um endereço IP. Da mesma forma que o endereço IP, uma máscara tem 32 bits divididos em campos de 4 bytes. O dígito um (1) especifica bits da rede e de sub-redes, enquanto o dígito zero (0) é usado para especificar hosts. Ex: 255.255.255.0

NÚMERO IP

São números de 32 bits divididos em quatro campos de 8 bits (1 byte) onde o valor de cada campo pode assumir valores de 0 a 255. Cada endereço IP contém a identificação da rede que o host pertence (network ID) e a identificação do próprio host (host ID). Formato: xxx.yyy.zzz.kkk

Ex: 10.0.15.8 ou 200.189.113.234

ENDEREÇAMENTO IPO endereço IP é composto por número e máscara.



ENDEREÇAMENTO IPQuando são associados às máscaras, os endereços IPs identificam a rede e o host em questão.

IP: 192.168.115.234 Máscara: 255.255.255.0

192. 168. 115. 234255. 255. 255. 000

REDE HOST


Os endereços IP podem ser públicos ou privados.

Os endereços públicos são acessíveis através da Internet, já os privados são utilizados

em redes privativas de empresas como a Rede do

Governo do Estado.● Público: 10.74.1.10● Privado: 200.189.113.200


EQUIPAMENTOS DE REDE

SWITCH

ROUTER

MODEM

PROXY

FIREWALL

Interface Computador x Rede

Placa de rede - Endereço Físico ou MAC Address.

O MAC Address é formado por seis bytes, onde os três primeiros identificam o fabricante e os três últimos o endereço da interface.

Ex.: 00:50:56:B3:7E:28




SWITCHO switch ethernet é responsável pela

interconexão das estações e demais

equipamentos que necessitam da rede para se

comunicarem. O cabeamento normalmente

utilizado é cabo par-trançado da cor azul com

conectores RJ-45 nas extremidades.




ROUTER

ROTEADOR

INTERNET

Ponto-a-ponto

Rede A10.80.1.0

Rede B10.70.1.0

Rede C10.35.10.0


Também conhecido como Roteador, é o equipamento responsável pelo “roteamento” do tráfego de dados ao seu destino.

Ele é o “cérebro” da rede porque que conhece todas as redes interconectadas e decide por onde enviar o tráfego.



MODEM - MOdulador e DEModulador

Dispositivo eletrônico que modula um sinal digital em uma onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefônica, e que demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original.





FIREWALLChamado por alguns de “parede-corta-fogo” está presente em muitas estações mas principalmente em redes privadas que estão conectadas na Internet. Sua principal função é proteger a estação/redes de tentativas de invasão, ataques e controle de acesso. Outra função importante, que pode ser realizada pelo Proxy ou pelo Firewall, é a conversão de endereço (NAT) entre IPs Privados e IPs Públicos.

PROXYPara o acesso de redes privativas à Internet, normalmente são utilizados servidores Proxy. Estes servidores são responsáveis por acessar o “site” solicitado por um cliente (estação) e exibir o seu conteúdo no web-browser do cliente. A utilização deste servidor é extremamente útil na administração de acesso à Internet pois nele podem ser realizados bloqueios para determinados sites e também a autenticação dos usuários que tem o direito de acesso à Internet.


TÉCNICAS PARA TRANSMISSÃO DE PACOTES

CONEXÕES

PONTO-A-PONTO

Chamado do terminal de origem diretamente para o terminal destino, por meio do endereço IP ou número ISDN.

MULTIPONTO

Viabiliza a comunicação entre três ou mais pontos, por meio de um equipamento central que gerencia e controla o fluxo. MCU (Multipoint Control Unit)



TÉCNICAS PARA TRANSMISSÃO DE PACOTES

TRÁFEGO UNICAST / MULTICAST / BROADCAST



REQUISITOS PARA TRANSMISSÃO MULTIMÍDIA

Para evitar problemas como ruídos, cortes ou paralisações durante a videoconferência, deve-se atentar à alguns requisitos para a transmissão do tráfego multimídia (áudio, vídeo e dados)

LatênciaJitterLargura de bandaQoS




Latência - Tempo que o pacote leva para ser transportado da origem ao destino.

Atraso de transmissão – equipamentos de redeAtraso de codificação – codec adotado / processamentosAtraso de empacotamento – pilha de protocolos

Jitter – Variação da latência. Pode acarretar descontinuidade na exibição da mídia. Utilização de buffers para amenizar o seu efeito

Vídeo-conferência - Desejável baixa latência e jitter




➢ Largura de banda – Fator LIMITANTE. A qualidade está diretamente ligada a largura de banda

disponível. Pode ser comparado ao diâmetro de um cano d'água que determina a vazão.

➢ QoS – Qualidade de serviço. São técnicas utilizadas para minimizar o efeito da latência,

jitter e outros fatores relacionados que prejudicam a continuidade dos dados.

Ex.: Reserva de banda, priorização de tráfego.



PROTOCOLOS E PADRÕES PARA VÍDEO-CONFERÊNCIAComo vimos anteriormente, a vídeo-conferência utiliza basicamente os protocolos Ethernet, H.320, TCP/IP, H.323 e SIP.

PROTOCOLOS E PADRÕES PARAVIDEO-CONFERÊNCIA

A recomendação H.323 especifica componentes, protocolos e

procedimentos para prover a comunicação multimídia entre

redes.

Protocolos de Controle de Mídia:RTP, RTCP

Protocolos Sinalização Controle:H.225, H.245

Protocolos de Aplicação:T.120, V.150, T.38

RECOMENDAÇÃO H.323


CODEC DE ÁUDIO

➢ G.711 (A e micro) – 64 kbps➢ G.722 –SB-ADPCM - 48 a 64 kbps➢ G.722.1 – MLT – 24 a 32 kbps➢ G.722.2 – ACELP – 6,60 a 23,85 kbps➢ G.726 – ADPCM – 16 a 40 kbps (32 kbps)➢ G.727 – = G.726 com otimizações para PCME➢ G.728 – LD-CELP 16 kbps➢ G.729 – CS-ACELP 6,4 a 11,8 kbps (8 kbps)

CODEC DE VÍDEO➢ H.261 – 40 kbps a 2 Mpbs – chega a 288x352 – projetado para as linhas ISDN nx64 kbps (hoje considerado obsoleto)➢ H.262/MPEG2 Part-2➢ H.263 projetado para baixas taxas - já é considerado obsoleto diante de H.264➢ H.264/MPEG4 Part 10/AVC (Advanced Video Coding)

CODECS H.323

O padrão NTSC prevê a resolução 720x480 e 525 linhas

Tabela de Resolução

➢Sub-QCIF..............128x96➢QCIF....................176x144➢CIF.......................352x288➢4CIF.....................702x576➢16CIF...............1408x1152



TERMINAL - TETambém chamados de endpoints, são os equipamentos com capacidade de estabelecer comunicação bidirecional, em tempo real, com os demais componentes H.323.

COMPONENTES H.323

GATEWAY - GWSão os tradutores da arquitetura H.323, responsáveis por garantir que diferentes elementos envolvidos em contextos de redes diferentes possam se comunicar.

GATEKEEPER - GKÉ considerado o cérebro do sistema H.323 e executa as atividades de administração e tomada de decisão. Prevê os serviços de resolução de endereços, controle de admissão, gerenciamento de banda e gerenciamento de zona.

MULTIPOINT CONTROL UNIT - MCUPrevê recursos para suportar conexões multiponto, vários terminais simultâneos. É formado por um controlador multiponto e por um processador multiponto



É um protocolo alternativo ao H.323 e não oferece toda a funcionalidade do H.323. Pretende ser parte da arquitetura IETF de suporte a aplicações multimídia.

Padrão IETF para um protocolo de aplicação (sinalização) que cobre somente a sinalização necessária para se iniciar, modificar, convidar outros (para participar) e terminar chamadas (sessões).

Baseado nos princípios aprendidos da comunidade Internet – independente de aplicação.

O SIP possui uma limitação no suporte de vídeo e não suporta protocolo para transferência de dados (T.120). Também não possui um protocolo para controle de conferência e não existe nenhum mecanismo dentro do SIP para a sincronização de fluxos.

A interoperabilidade com sistemas H.323 deve ser feita através de um Gateway que reconheça os dois protocolos como o Asterisk.

PROTOCOLO SIP – SESSION INITIATION PROTOCOL



O sucesso de uma vídeo-conferência inicia-se no projeto da sala que será utilizada. Vários fatores devem ser observados e que determinarão as características da sala como veremos a seguir:

NATUREZA DA SALA: A natureza da sala deve descrever o propósito da vídeo-conferência. Uma sala designada para vídeo-conferência médica pode exigir equipamentos especializados mas também são mais confiáveis, seguras e com uma operação mais fácil em virtude da sala ser dedicada a um propósito. Já as salas multi-propósito fornecem flexibilidade, mas podem apresentar problemas técnicos e logísticos devido a montagem e configuração do equipamento a ser adotado.

PÚBLICO-ALVO: A personalização do ambiente com características e necessidades especiais são determinadas com uma boa descrição do público-alvo.

MOBILIÁRIO: A ergonomia deve prevalecer, designando os tipos de cadeiras, mesas e outros móveis necessários para a acomodação dos equipamentos e o público-alvo. A padronização do mobiliário é importante não só esteticamente, mas também de forma a facilitar, para o equipamento de vídeo-conferência, a digitalização/codificação do vídeo.

SALAS DE VÍDEO-CONFERÊNCIA

OPERAÇÃO DE AMBIENTES DEVIDEO-CONFERÊNCIA


LAYOUT: Também fundamental para a determinação do mobiliário e equipamentos, o layout a ser adotado. A disposição do público-alvo determinará o mobiliário e a quantidade e característica dos equipamentos.

EQUIPAMENTOS: Existe uma enorme variedade de equipamentos de vídeo-conferência como também dos demais equipamentos acessórios como os equipamentos de áudio, câmeras, televisores, projetores, câmeras de documento e sistemas de automação. A qualidade dos equipamentos deve ser cuidadosamente avaliada, pois a diferença de qualidade entre um microfone sem fio de R$100,00 e de R$1.500,00 é proporcional a valor.

AMBIENTE FÍSICO: Designa o uso apropriado dos componentes físicos da sala, ou seja: iluminação, acústica e climatização.

A iluminação pode dar um ar de dramaticidade ou suavidade a um ambiente conforme a sua utilização. O sistema deve ser bem avaliado em função dos requisitos de iluminação mínimos exigido pelo sistema de captura (câmeras) e pelo sistema de projeção.O áudio pode comprometer totalmente uma vídeo-conferência. Mesmo sem o vídeo é possível manter conversação com quem está no outro lado, mas sem áudio ou com áudio dessincronizado do vídeo ou ininteligível é praticamente impossível manter uma conversação. A acústica da sala também deve ser cuidadosamente avaliada.




AMBIENTE FÍSICO:O sistema de climatização também deve ser corretamente dimensionado de forma a garantir o conforto dos participantes. A temperatura e umidade do ar também interferem sensivelmente na acústica do ambiente.



Modelos de Salas de Vídeo-Conferência


Para a realização de uma vídeo-conferência, existem alguns procedimentos básicos que devem ser seguidos como a reserva da sala, equipamentos, gerenciamento, contato com os participantes dentre outros que veremos em detalhes.

PRÉ-CONFERÊNCIA:São estipulados o assunto, participantes, data e hora da vídeo-conferência e os locais que participarão da vídeo-conferência.

AGENDAMENTO:São procedimentos como a reserva da sala, equipamentos, link de comunicação com banda suficiente para atender aos requisitos da vídeo-conferência, equipe de suporte e operação em cada localidade. Nesta etapa também pode ser realizado um teste entre todos os sites para garantir a compatibilidade dos recursos e viabilizar a VC.

INÍCIO E TÉRMINO:Estabelece a seqüência em que os participantes acessarão a vídeo-conferência. Após todos estarem conectados iniciar o coordenador fará as considerações específicas sobre a condução da vídeo-conferência e ao seu final a seqüência de desconexão se necessário.

GERENCIAMENTO:A vídeo-conferência normalmente possui um coordenador que é o responsável pela condução da sessão bem como um operador responsável pela parte técnica que fará a seleção da câmera, controle dos microfones, etc.

PROCEDIMENTOS EM SALAS DEVIDEO-CONFERÊNCIA


Além das questões abordadas anteriormente, ainda existem recomendações de “boas maneiras e etiqueta” que fazem a diferença para o bom andamento da vídeo-conferência.

MICROFONE: Deve estar sempre no modo “mute”, sem som. Esta prática evita que sistemas de localização por voz alternem o vídeo de quem estava com a palavra para alguém que estava conversando com alguém no mesmo recinto. Ruídos e sons ambiente também são transmitidos e portanto consumidores de banda.

ESTILO DE FALA: Como a comunicação é entre pessoas que estão distantes geograficamente, existirá um delay que poderá atrapalhar a conversação, nestes casos evitar a repetições e aguardar o retorno de quem está participando. A frase “Você está me ouvindo?” é frequentemente empregada sem necessidade.

POSSE DA PALAVRA: Se a vídeo-conferência possuir um coordenador, respeitar a concessão da palavra por ele, senão, utilizar o bom senso ao solicitar a palavra, utilizar alguma sinalização de que você deseja a palavra.

VESTIMENTA: A utilização de roupas com cores sólidas e sóbrias facilita o trabalho dos equipamentos de vídeo-conferência e câmeras. Roupas reluzentes e muito estampadas além de consumirem maior recurso de processamento, muitas vezes podem chamar muita atenção e parecer distorcidas para os sites remotos.

PROCEDIMENTOS EM SALAS DEVIDEO-CONFERÊNCIA

NETIQUETA NA VÍDEO-CONFERÊNCIA

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