Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Prof. Dr. Valter Roesler: roesler@inf.ufrgs.br

Latência Tempo entre o início de um evento e o

momento que ele se torna perceptível no

destino

Ex: filmar um relógio numa videoconferência

e ver quantos ms ele atrasa no destino

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Qual o atraso ACEITÁVEL em uma conferência ponto a ponto?

4

Latência Transmite tela do micro no sistema IVA. Destino envia

de volta. Latência ida e volta (410ms)

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Latência e Jitter Normalmente a latência varia um pouco nos diversos

pacotes, por causa do Jitter (variação da latência)

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Skew Diferença do tempo de chegada entre diferentes

mídias que deveriam estar sincronizadas (áudio e vídeo, por exemplo)

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skew

N. de Pacotes

chegando

t

vídeo áudio

Qual o skew (desalinhamento áudio e vídeo) ACEITÁVEL em uma conferência

ponto a ponto?

< 20ms: imperceptível

~50ms: perceptível que algo está errado, mas sem saber se áudio adiantado ou atrasado

>50ms: causa distração da videoconferência

~1s: usuário foca no áudio e deixa de prestar atenção no vídeo

Voice and Video Conferencing Fundamentals: Scott Firestone, Thiya Ramalingam,

Steve Fry. Cisco Press, 2007. 397p.

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O mais natural é ver o vídeo um pouco ADIANTADO (voz demora mais para chegar

aos ouvidos que a imagem aos olhos)

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Protocolo RTP Real-Time Transport Protocol

RFC 3550 – obsoleta a 1889 (RTP e RTCP)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

MV=2 CCP X PT Número de seqüência

Timestamp

1 2 3

Synchronization Source (SSRC) identifier

Contributing Source (CSRC) identifiers

Localização OSI do RTP Acima do nível 4, no subnível inferior do nível de

aplicação Aplicação

Encapsulamento de

mídia

RTP RTCP

UDP

IPv4 / IPv6

Unicast ou multicast

Ethernet

dados controle

Protocolo RTP (Nível de perdas e ajuste de fluxo)

SEQ=1

SEQ=4

SEQ=5

SEQ=6

SEQ=7

SEQ=8

SEQ=10

SEQ=9

SEQ=2

Perdas=10%

SEQ=3

RTCP monitora QoS da

sessão, e não tem

nada a ver com o QoS

da rede

SEQ=1, tstamp=x

Protocolo RTP (Sincronização intramídia)

SEQ=2, tstamp=x+eq 20ms

SEQ=3, tstamp=x+eq 40ms

SEQ=4, tstamp=x+eq 60ms

SEQ=5, tstamp=x+eq 80ms

Adaptação ao jitter

Fatores de atraso Quais os fatores de atraso na seguinte situação?

Videoconferência ponto a ponto

Computador core2duo 2.1GHz, 2GRAM

400 km de distância

Meio de transmissão é fibra ótica no backbone, e par trançado na rede local

100Mbit/s na rede local, 2Mbit/s até backbone, 1Gbit/s no backbone

Passando por 8 roteadores

Sistema Operacional windows com 3 processos em paralelo

Codecs G.711 e H.264 (transmissão em SD)

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Atraso de time-sharing Computador core2duo 2.1GHz, 2GRAM

Sistema Operacional windows com 3

processos em paralelo

Dependendo da máquina ou da demanda de

processador dos processos em paralelo, pode

comprometer a capacidade do computador de

codificar vídeo de forma adequada

Custo de processador pode ser minimizado

parametrizando adequadamente codificador

de vídeo 15

É melhor ter um vídeo com menos qualidade, porém sem perdas, do que um vídeo Full HD com perdas

*(processador próximo a 100% gera

perdas)

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Atraso de captura no hardware Áudio

Placas normalmente capturam em pacotes com amostras

Típico: 64 amostras por pacote

Após amostras efetuadas, gera interrupção e disponibiliza pacote para usuário

Atraso para 8.000 amostras/s, cada uma com 8 bits

64/8000 = 8ms. 64 amostras=64bytes. Total de 125 pacotes de 64 bytes por segundo (1 a cada 8ms)

Atraso para 44.100 amostras / s

64/44.100 = 1,5ms

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Atraso de empacotamento no encoder Áudio

Alguns codecs necessitam um tempo fixo para processar a codificação

Exemplos:

G.723 – tempos de 30ms + look-ahead de 7,5ms

G.729 – tempos de 10ms + look-ahead de 5ms

Isso gera um atraso de empacotamento de 37,5ms (G.723) ou 15ms (G.729) antes de ir ao encoder

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Atraso de codificação Obrigatoriamente deve ser menor do que um “time frame”,

senão o codec não estará apto a manter a taxa de entrada

OBS: esse atraso é paralelo ao atraso de captura. Exemplo para G.723.1

8ms 8ms 8ms 8ms

INT INT INT INT

30ms +7,5ms

Encoder

300 bytes

ES Áudio (24B)

t

Δt2

Δt1=40ms

8ms

INT

Atraso na compressão de áudio

Padrão Faixa de

freqüência

Taxa de

transmissão

Comple

xidade

Qualidade

G.711 300 Hz-3.4 kHz 64 kbps 1 Excelente

G.722 50 Hz-7 kHz 48, 56 ou 64 kbps 2

Boa G.722.1 14 kHz 24-32 kbps -

G.722.2 50 Hz-7 kHz 6.6-23.85 kbps -

G.723.1 300 Hz-3.4 kHz 5.3 ou 6.3 kbps 25 Razoável a boa

G.726 300 Hz-3.4 kHz 16,24,32,40 kbps - Boa a razoável

G.728 300 Hz-3.4 kHz 16 kbps 2 Boa

G.729 300 Hz-3.4 kHz 8 kbps 15 Boa

Nyquist: taxa amostragem o dobro ou maior do que a maior freqüência...

Atraso na compressão de vídeo

Vídeo possui redundância temporal, espacial,

psicovisual, etc.

Atraso na codificação Codecs G.711 e H.264 (transmissão em

SD)

1ms de atraso no G.711 (rápido)

H.264 SD – vai depender da complexidade do

H.264 (número de opções ativas), bem como

máquina e consumo de CPU dos outros

processos para saber atraso da codificação

em software.

22

Atraso no empacotamento Já contando com cabeçalhos IP, UDP, RTP

Calcule atraso para:

G.729 = 8 kbit/s

G.711 = 64 kbit/s

a) considerando tamanho do pacote = 1000 bytes

R =

b) considerando tamanho do pacote = 100 bytes

R =

Debate sobre as conclusões… Qual o melhor codec?

23

Atraso no meio físico 400 km de distância

Meio de transmissão é fibra ótica no

backbone, e par trançado na rede local

Atraso na fibra ótica?

Atraso no par trançado?

Atraso total = _____

Conclusões

24

Qual atraso se fosse satélite?

25

Calcule o atraso se fosse satélite 400 km de distância (quase indiferente)

Satélite GEO fica a 36.000km de altitude

Velocidade das ondas eletromagnéticas no

vácuo e no ar?

Atraso = ____

Conclusões

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Atraso nos eqtos intermediários Switches: pode ser cut-through, store and

forward ou adaptive

Roteadores: store and forward

Calcular custo para 3 roteadores store and forward numa rede de 2Mbit/s. Tamanho do pacote = 125 bytes

R =

Debate sobre as conclusões

27 R R R

Ti1 Td1 Ti2 Td1 Ti3 Td3

Compartilhado Compartilhado

Atraso devido ao tempo de inserção

Calcular inserção de um pacote de 125

bytes para 13 kbit/s, 2Mbit/s e 100Mbit/s

Tempo de inserção ou desinserção = L/T

(L=tamanho do quadro em bits; T=taxa em

bits/s)

13 kbit/s: R =

2Mbit/s: R =

100Mbit/s: R =

28

Atraso nas filas dos roteadores O custo de cada pacote na fila, durante

um congestionamento, é igual ao custo de

uma desinserção de pacote

Ou seja, a rapidez para sair da fila vai

depender da velocidade do link

29

Atraso devido ao Jitter Como o sistema de transmissão

multimídia se adapta ao Jitter?

30

Atraso devido ao Jitter Como o sistema de transmissão

multimídia se adapta ao Jitter?

Através da criação de um buffer no receptor,

que “amortece” a variação na chegada dos

pacotes.

Quanto maior o jitter, mais atraso o sistema

gera.

31

Atraso devido ao reordenamento de pacotes

Como os roteadores fazem balanceamento

de carga?

32

Atraso devido ao reordenamento de pacotes

Como os roteadores fazem balanceamento

de carga?

a) por fluxo

b) por pacote

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Atraso devido ao reordenamento de pacotes

Balanceamento de carga por fluxo

Todo tráfego com um mesmo IP origem e IP

destino é encaminhado pelo mesmo link

34

3x34Mbit/s

Atraso devido ao reordenamento de pacotes

Balanceamento de carga por pacote

Pacotes são enviados de forma “round robin”

através dos diferentes enlaces

35

3x34Mbit/s

Atraso devido ao reordenamento de pacotes

Como o receptor se adapta a isso?

R. buffer e reordenamento de pacotes interno

ao sistema, o que gera mais atraso.

36

Visão no receptor

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Resumo dos atrasos Time-sharing de processos na máquina

Transmissão física

Codificação de áudio e vídeo

Empacotamento

Equipamentos intermediários (store and forward)

Fila dos roteadores

Inserção e desinserção

Adaptação ao jitter

Adaptação ao skew

Adaptação a pacotes fora de ordem

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Medida de carga de uma rede

Quais as diferenças? Rede local de empresa pequena

Backbone

39

Medida de carga de uma rede Rede local de empresa pequena

40

Medida de carga de uma rede Backbone: Acessar

http://www.rnp.br/ceo/trafego/panorama.php

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