Reti multimediali. Reti di calcolatori e Internet: Un approccio top-down

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1 Reti multimediali Reti di calcolatori e Internet: Un approccio top-down 3 a edizione Jim Kurose, Keith Ross Pearson Education Italia Internet Architettura, principali protocolli e linee evolutive Nicola Blefari Melazzi Mc Graw -Hill

2 Multimedia - Qualità del servizio: di cosa si tratta? Applicazioni multimediali: contenuti audio e video ( applicazioni continue ) QoS Le reti forniscono alle applicazioni un livello di prestazioni adeguato per un corretto funzionamento dell applicazione.

3 Reti multimediali Applicazioni multimediali di rete Streaming memorizzati Utilizzo ottimale del servizio best-effort: la telefonia Internet Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale: RTP, RTCP, SIP Reti per la distribuzione di contenuti multimediali Oltre il best-effort Scheduling e sorveglianza Servizi intergrati e servizi differenziati MPLS

4 Applicazioni multimediali di rete Classi di applicazioni multimediali: 1) Streaming audio e video memorizzato. 2) Streaming audio e video in diretta. 3) Audio e video interattivi in tempo reale. Jitter: termine con il quale si indica la variabilità dei ritardi subita dai pacchetti dello stesso flusso. Caratteristiche fondamentali Sensibili al ritardo: Ritardo end-to-end Jitter Ma tolleranti alla perdita: perdite occasionali causano solo marginali interferenze. In antitesi con i dati: lunghi ritardi possono risultare fastidiosi ma la completezza e l integrità dei dati trasferiti risultano di fondamentale importanza.

5 Streaming audio e video memorizzato Streaming: Il contenuto multimediale è memorizzato sul server. Viene trasmesso al client. Streaming: il client può iniziare la riproduzione di una parte del file prima di averlo interamente scaricato. La riproduzione del file multimediale procede in sincronia con i tempi di registrazione originali.

6 Streaming audio e video memorizzato 1. video registrato 2. video inviato rete invio 3. Video ricevuti, riprodotti dal cliente. tempo streaming: in questo momento, il client può iniziare la riproduzione di una parte del file audio/video prima di averlo interamente scaricato.

7 Streaming audio e video memorizzato: interattività Funzionalità simili a quelle di un videoregistratore: il cliente può mettere in pausa, mandare avanti o indietro il video 10 sec ritardo iniziale OK 1-2 sec prima che il comando abbia effetto OK Spesso usato RTSP

8 Streaming audio e video in diretta Esempi: Programmi radiofonici in Internet. Eventi sportivi in diretta. Streaming Buffer di riproduzione (playout buffer). È tollerato un ritardo di una decina di secondi prima che avvenga la riproduzione. È necessaria la continuità della riproduzione. Interattività Non è possibile usare l avanzamento rapido. Riavvolgimento e pausa sì!

9 Audio e video interattivi in tempo reale applicazioni: telefonia Internet, video conferenze Requisiti del ritardo end-to-end: audio: < 150 msec buono, < 400 msec accettabile Comprende i ritardi a livello di applicazione (pacchettizzazione) e il ritardo di rete Ritardi superiori risultano frustranti, o impediscono addirittura la conversazione Inizializzazione della sessione Come fa il chiamante ad allertare indirizzo IP, numero di porta, algoritmi di codifica?

10 Ostacoli alla multimedialità in Internet TCP/UDP/IP: servizio best-effort Non offre garanzie sulla consegna, né sul ritardo?????? Ma non abbiamo detto che le applicazioni multimediali richiedono QoS e adeguati livelli di performance????? Oggi le applicazioni multimediali in Internet utilizzano tecniche a livello di applicazione per mitigare (quanto possibile) i ritardi e le eventuali perdite.

11 Evoluzione di Internet verso un miglior supporto alle applicazioni multimediali Filosofia di intergrazione dei servizi: Cambiamenti radicali, per fornire alle applicazioni la possibilità di prenotare larghezza di banda. Software nuovi e più complessi in host e router. Filosofia del laissez-faire Nessun cambiamento radicale. Più larghezza di banda quando necessario. Reti per la distribuzione dei contenuti Filosofia di differenziazione dei servizi: Piccoli interventi, limitati ai livelli di rete e di trasporto Suddivisione dei datagrammi in due classi di servizio Qual è la vostra opinione?

12 Compressione audio Campioni di segnali analogici a tasso costante: telefono: campioni al secondo CD musicali: campioni al secondo Ogni campione è quantizzato es., 2 8 =256 valori possibili di quantizzazione. Tutti i valori di quantizzazione sono rapprentati con lo stesso numero di bit. 8 bit per 256 valori. Esempio: campioni/sec, 256 valori di quantizzazione --> bps Questo segnale digitale può essere riconvertito in un segnale analogico per la riproduzione: possibile perdita di qualità. Alcuni esempi: CD: Mbps MP3: 96, 128, 160 kbps Telefonia Internet: 5,3-13 kbps

13 Compressione video Un video è una sequenza d immagini, solitamente mostrate a un tasso costante: es. 24 immagini/sec Un immagine digitale consiste in una sequenza di pixel. Ogni pixel è codificato da una serie di bit. Due tipi di ridondanza: Spaziale. Temporale. Esempi: MPEG 1 (CD-ROM) 1,5 Mbps MPEG2 (DVD) 3-6 Mbps MPEG4 (spesso usata in Internet < 1 Mbps)

14 Reti multimediali Applicazioni multimediali di rete Streaming memorizzati Utilizzo ottimale del servizio best-effort: la telefonia Internet Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale: RTP, RTCP, SIP Reti per la distribuzione di contenuti multimediali Oltre il best-effort Scheduling e sorveglianza Servizi intergrati e servizi differenziati MPLS

15 Streaming memorizzati Tecniche di streaming a livello di applicazione per ottimizzare il servizio best effort: buffering lato client utilizzo di UDP Media Player Rimozione del jitter Decompressione Correzione degli errori Interfaccia in cui appaiono pulsanti e cursori interattivi.

16 Accesso ad audio e video tramite server web Audio o video sono contenuti in un unico file. Il file viene trasferito tramite un messaggio HTTP: ricevuto per intero dal client il media player riproduce il file.

17 Accesso ad audio e video tramite server web Il browser ottiene un metafile. Il browser lancia il media player e passa il metafile. Il media player contatta direttamente il server. Il server invia il file audio/video al media player. Uso di HTTP TCP

18 Invio di contenuti multimediali da server di streaming Questa architettura evita l uso del protocollo HTTP tra server e media player. Si può anche utilizzare UDP invece che TCP.

19 UDP UDP o TCP? Il server invia a un tasso appropriato per il cliente In genere: tasso di invio = tasso di codifica = tasso costante quindi, tasso di riempimento = tasso costante - perdita di pacchetti Il media player ritarda la riproduzione di 2-5 secondi per eliminare l eventuale jitter indotto dalla rete. TCP Il server immette, il più velocemente possibile, il video nella socket TCP. Il tasso di riempimento fluttua nel tempo a causa del controllo della congestione di TCP. Maggiore ritardo di riproduzione HTTP/TCP passano più facilmente attraverso i firewall

20 Protocollo di streaming in tempo reale: RTSP HTTP Non prevede contenuti multimediali. Non è previsto il comando di avanzamento rapido ecc. RTSP: RFC 2326 Protocollo di streaming in tempo reale. Usato per il controllo della riproduzione: pausa, fermo immagine, ricerca in avanti e all indietro, avanzamento rapido ecc. Cosa non può fare: Non definisce gli schemi di compressione audio e video. Non prescrive il modo (UDP o TCP) in cui i dati sono trasportati. Non pone limiti a come il media player memorizza i file.

21 RTSP: protocollo fuori banda FTP utilizza il concetto di fuori banda: Un file viene trasferito su una connessione TCP. Le informazioni di controllo (cambio di directory, cancellazione/rinomina di file, ecc.) sono trasferite su un altra connessione TCP. I canali in banda e i canali fuori banda utilizzano un numero di porta diverso. Anche i messaggi RTSP sono inviati fuori banda : I messaggi di controllo RTSP usano un numero di porta diverso dal flusso multimediale: fuori banda Porta 554 Il flusso dei contenuti multimediali è considerato in banda.

22 RTSP: esempio Scenario: Il browser richiede a un server web un file. Il browser lancia il media player. Per consentire il controllo della riproduzione, media player e server si scambiano informazioni impiegando RTSP.

23 Metafile - esempio <title>twister</title> <session> </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" </group> src="rtsp://video.example.com/twister/video">

24 Iterazioni tra client e server con RTSP

25 Esempio di una sessione RTSP C: SETUP rtsp://audio.example.com/twister/audio RTSP/1.0 Cseq=1; Transport: rtp/udp; compression; port=3056; mode=play S: RTSP/ OK Cseq=1 Session 4231 C: PLAY rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Cseq=2; Session: 4231 Range: npt=0- S: RTSP/ OK Cseq=2 Session 4231 C: PAUSE rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Cseq=3; Session: 4231 Range: npt=37 S: RTSP/ OK Cseq=3; Session 4231 C: TEARDOWN rtsp://audio.example.com/twister/audio.en/lofi RTSP/1.0 Cseq=4; Session: 4231 S: RTSP/ OK Cseq=4; Session 4231

26 Reti multimediali Applicazioni multimediali di rete Streaming memorizzati Utilizzo ottimale del servizio best-effort: la telefonia Internet Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale: RTP, RTCP, SIP Reti per la distribuzione di contenuti multimediali Oltre il best-effort Scheduling e sorveglianza Servizi intergrati e servizi differenziati MPLS

27 Applicazioni interattive in tempo reale Telefonia da PC a PC Fornita da servizi di messaggeria istantanea Vediamo ora il caso di un applicazione di telefonia Internet. Telefonia da PC a telefono Dialpad Net2phone Videoconferenze con webcam.

28 Telefonia Internet Introduciamo la telefonia Internet con un esempio: In una normale conversazione si alternano periodi di parlato e di silenzio : 64 kbps durante il periodo di parlato. L applicazione genera pacchetti solo nella fase di parlato. Genera un flusso di byte/s. Ogni 20 ms li riunisce in blocchi da 160 byte. Ciascun blocco ha un intestazione a livello di applicazione. Il blocco e l intestazione sono incapsulati in un segmento UDP. Quindi, durante la fase di emissione, ogni 20 ms viene inviato un segmento UDP.

29 Telefonia Internet: perdita dei pacchetti e ritardo Perdita a causa della rete: è possibile quando un buffer è pieno e non può ricevere il datagramma IP che, in questo caso, viene scartato e non arriverà mai a destinazione. Perdita per ritardo: quando i datagrammi IP arrivano con molto ritardo: Diversi tipi di ritardo: di trasmissione, di elaborazione, di accodamento nei router, di propagazione e di elaborazione nei terminali lungo un collegamento. Ritardo massimo tollerato: 400 ms. Ritardo tollerato: a seconda di come la voce è codificata e trasmessa, e di come la perdita è mascherata in ricezione, tassi di ritardo compresi fra 1% e 10% possono essere tollerati.

30 Jitter di pacchetto trasmissione video con tasso costante Ritardo di rete variabile (jitter) Ricezione buffered data riproduzione del video a tasso costante Ritardo di riproduzione tempo

31 Ritardo di riproduzione fisso Il ricevente tenta di riprodurre ciascun blocco esattamente q millisecondi dopo che è stato generato. Se un blocco è contrassegnato da un tempo di generazione t, il ricevente lo riproduce dopo un intervallo t + q. Se il blocco non è arrivato in tempo utile, lo scarta e lo considera perso. Qual è la migliore scelta per q? q elevato: diminuisce la perdita dei pacchetti q basso: la qualità è migliore (ma se q è inferiore a 400 ms molti pacchetti mancherebbero il tempo programmato per la riproduzione a causa del jitter)

32 Ritardo di riproduzione fisso Il trasmittente genera pacchetti a intervalli regolari, supponiamo ogni 20 ms. Il primo pacchetto è ricevuto al tempo r. Il primo istante di riproduzione inizia al tempo p. Il secondo istante di riproduzione inizia al tempo p. packets packets generated packets received loss playout schedule p' - r playout schedule p - r time r p p'

33 Ritardo di riproduzione adattativo Obiettivo: ritardo di riproduzione minimo con il vincolo che la perdita sia al di sotto dei pochi punti percentuali. Approccio: regolare il ritardo di riproduzione: Stimare il ritardo della rete e regolare il ritardo di riproduzione con l inizio di ciascun periodo di attività vocale. Le pause dei trasmittenti vengono compresse o prolungate. Il trasmittente genera pacchetti a intervalli regolari, ogni 20 ms. t i = istante in cui il primo pacchetto è generato. r i = istante in cui il pacchetto i è ricevuto. p i = istante in cui il pacchetto i è riprodotto. r i - t i = ritardo di rete end-to-end dell i-esimo pacchetto. d i = stima del valore medio del ritardo alla ricezione dell i-esimo pacchetto. Questa stima è ricavata dalle marcature temporali come segue: d i ( 1 u) di 1 u( ri ti ) dove u è una costante (es., u = 0,01).

34 Ritardo di riproduzione adattativo V i, = stima della deviazione media dal ritardo medio stimato: v i ( 1 u) vi 1 u ri ti di Le stime di d i e v i sono calcolate per ogni pacchetto ricevuto, sebbene possano essere utilizzate solo per determinare il punto di riproduzione del primo pacchetto. Se i è il primo pacchetto di un periodo di attività, il suo istante di riproduzione è dato da: dove K è una costante positiva. p i t i d i Kv Il punto di riproduzione per ogni pacchetto successivo è calcolato come lo spostamento dal momento in cui è riprodotto il primo pacchetto. i

35 Recupero dei pacchetti perduti Correzione dell errore in avanti (FEC) Il ricevente deve attendere di aver ricevuto l intero gruppo di pacchetti prima di poter iniziarne la riproduzione. Conseguenze: Aumento della banda necessaria; ritardo di riproduzione.

36 Recupero dei pacchetti perduti Interallacciamento Può migliorare la qualità con cui si percepisce uno stream audio Non richiede l aumento di larghezza di banda dello stream Incrementa la latenza, limitando così il suo utilizzo per applicazioni interattive come la telefonia Buone prestazioni nello streaming audio memorizzato

37 Reti multimediali Applicazioni multimediali di rete Streaming memorizzati Utilizzo ottimale del servizio best-effort: la telefonia Internet Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale: RTP, RTCP, SIP Reti per la distribuzione di contenuti multimediali Oltre il best-effort Scheduling e sorveglianza Servizi intergrati e servizi differenziati MPLS

38 Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale RTP specifica la struttura di un pacchetto standardizzata per i campi dati audio/video. RFC 1889 Il pacchetto RTP include: Il tipo di carico utile Il numero di sequenza La marcatura temporale RTP opera sugli endsystem. I pacchetti RTP sono incapsulati in un segmento UDP. Interoperabilità: le applicazioni che incorporano RTP possono interagire con altri software di rete multimediali, anche se utilizzano prodotti sviluppati da differenti aziende.

39 RTP e QoS RTP non offre alcun meccanismo che assicuri la consegna in tempo dei dati o fornisca altre garanzie in termini di QoS L incapsulamento RTP è visibile solo al sistema terminale, non dai router intermedi.

40 RTP utilizza UDP Le librerie RTP forniscono un interfaccia a livello di trasporto che estende UDP: 32 bit V P X Source port # Destination port # Lenght C C Checksum (opt.) M PType Sequence number Timestamp Synchronization source (SSRC) identifier Possible header extension UDP header 8 B RTP header 12 B Payload

41 Intestazione dei pacchetti RTP V P X CC M PT Sequence Number Timestamp SSRC CSRC_1

42 Intestazione dei pacchetti RTP version (V) = (2 bit) Indica la versione del protocollo RTP; Padding (P) = (1 bit) Indica che nella parte dati esistono dei byte di riempimento, che non fanno parte dei dati; Extension (X) = (1 bit) Indica la presenza di un extension header; Dipende dal profilo o dall applicazione. CSRC count (CC) = (1 bit) Numero di campi CSRC presenti nell intestazione; Marker (M) = (1 bit) Il suo uso dipende dal profilo della sessione in corso; Il profilo definisce i codec utilizzati, mappati nel payload type (PT).

43 Intestazione dei pacchetti RTP PT - Tipo di carico (7 bit). Indica la codifica impiegata. Se il trasmittente decide di variare la codifica durante una sessione, per aumentare la qualità audio o per diminuire la frequenza trasmissiva del flusso RTP, può informare il ricevente del cambiamento attraverso questo campo. Codice 0 PCM legge, 64 kbps Codice 3 GSM, 13 kbps Codice 7 LPC, 2,4 kbps Codice 26 JPEG Codice 31 H.261 Codice 33 Video MPEG 2 Numero di sequenza (16 bit). Il numero di sequenza è incrementato di un unità per ogni pacchetto inviato, e può essere utilizzato dal ricevente per rilevare le perdite e ricostruire la sequenza dei pacchetti. All inizio della sessione viene estratto in modo casuale: minimizza la probabilità di avere pacchetti di connessioni vecchie ancora in rete con lo stesso numero di sequenza.

44 Intestazione dei pacchetti RTP Marcatura temporale (32 bit). Riporta l istante del campionamento del primo byte nel pacchetto dati: Serve per eliminare il jitter dei pacchetti introdotto nella rete e per fornire la riproduzione sincronizzata al receiver; Il primo timestamp inviato nello stream RTP viene estratto in modo casuale; Nel caso dell audio, l orologio è incrementato di un unità a ogni campionamento (per esempio, ogni 125 ms per un campionamento a 8 KHz). Se l applicazione audio genera blocchi costituiti da 160 campioni, allora la marcatura temporale cresce di 160 per pacchetto RTP quando la sorgente è attiva. La marcatura temporale è incrementata a tasso costante anche se la sorgente è inattiva. Identificatore della sorgente di sincronizzazione, SSRC (32 bit). Identificativo della sorgente che ha creato il contenuto del payload. E un numero scelto a caso dalla sorgente quando inizia un nuovo stream. Contributing source (CSRC) = fino a 15 campi da 32 bit ciascuno - Campi opzionali; - Contengono gli SSRC delle vere sorgenti del flusso.

45 Intestazione dei pacchetti RTP Defined by profile Lenght header extension.. header extension Un meccanismo di estensione è previsto per le implementazioni individuali per sperimentare nuove funzioni payload-format indipendenti, che richiedono informazioni aggiuntive da inserire nell'header del pacchetto RTP; lenght : lunghezza dell estensione dell intestazione espressa in word da 4 byte.

46 Protocollo di controllo di RTP (RTCP) RTP control protocol (RFC 1889). Funziona insieme a RTP. Ogni partecipante di una sessione RTP trasmette periodicamente pacchetti di controllo RTCP a tutti gli altri partecipanti. Ogni pacchetto RTCP contiene i rapporti dei trasmittenti e/o riceventi Che comunicano statistiche utili all applicazione. Le statistiche includono il numero dei pacchetti spediti, di quelli persi e il jitter. Queste informazioni possono essere utilizzate per controllare le prestazioni Es., i trasmittenti potrebbero utilizzarle per modificare la loro frequenza trasmissiva.

47 RTCP (continua) - I pacchetti RTCP sono trasferiti tra i vari partecipanti a una sessione RTP utilizzando IP multicast. Per ogni sessione RTP esiste un indirizzo multicast utilizzato da tutti i pacchetti RTP e RTCP. - I pacchetti RTP e RTCP sono distinguibili dai loro numeri di porta (quello di RTCP è dato dal numero di porta RTP più uno). - Per limitare il traffico, ogni partecipante riduce il suo traffico RTCP quando il numero dei partecipanti aumenta.

48 Pacchetti RTCP Il ricevente genera un rapporto di ricezione: L identificatore SSRC del flusso RTP, la frazione di pacchetti persi, l ultimo numero di sequenza ricevuto e il jitter negli arrivi. Il trasmittente invia pacchetti di rapporto: L identificatore SSRC del flusso RTP, la marcatura temporale e l ora effettiva di generazione dei pacchetti più recenti, il numero dei pacchetti inviati e il numero dei byte inviati nel flusso. Il trasmittente crea anche pacchetti di descrizione della sorgente: Indirizzo , nome del trasmittente e informazioni sull applicazione che ha generato il flusso e il suo identificatore SSRC. Questi pacchetti forniscono una correlazione fra SSRC e il nome dell utente/host.

49 Pacchetti RTCP SR (Sender Report): - inviato da tutte le sorgenti attive a tutti i partecipanti; - trasporta statistiche di spedizione effettuate dai partecipanti che trasmettono dati RTP; - riassume la quantità di informazione appena inviata; - contiene: a) Timestamp assoluto (NTP) all istante di invio; b) Timestamp relativo al flusso RTP in corso; c) Quantità di dati inviati dall inizio della sessione; - Numero totale di pacchetti RTP inviati; - Numero totale di byte inviati.

50 Pacchetti RTCP RR (Receiver Report): - inviato da tutte le sorgenti passive a tutti i partecipanti; - trasporta statistiche di ricezione di un partecipanti che riceve dati RTP; - informa i mittenti della qualità della ricezione; - è inviato ad ogni sorgente da cui si è ricevuto un SR; - contiene: a) Indicazione della sorgente ascoltata; b) Timestamp dell ultimo SR ricevuto; c) Ritardo dalla ricezione dell ultimo SR; d) Numero di sequenza più alto ricevuto dalla sorgente; e) Numero di pacchetti RTP della connessione persi; f) Frazione di pacchetti RTP della connessione persi; g) Stima del jitter dei pacchetti RTP della connessione.

51 Pacchetti RTCP SDES (Source Descriptor): - contiene elementi di descrizione dei partecipanti; - descrive la sorgente mediante identificativo unico; - è usato dalle sorgenti e dai ricevitori per presentarsi ; - può contenere: a) CNAME: identificativo dell utente b) NAME: nome della persona che usa l applicazione; c) ; d) PHONE; e) LOC: indicazione geografica dell utente; f) TOOL: applicazione che sta usando RTP; g) NOTE. BYE: - indica la disconnessione di un partecipante o termine della sessione APP: application-specific - indica che un partecipante vuole lasciare la sessione

52 pacchetto RTCP Encription prefix 32 bit SR o RR Additional RRs SDES (CNAME) APP BYE

53 Sincronizzazione dei flussi RTCP può essere utilizzato per sincronizzare i flussi delle sessioni RTP. Consideriamo un applicazione di videoconferenza per la quale ciascun trasmittente genera due flussi RTP indipendenti. Le marcature temporali in questi pacchetti sono legate agli orologi di campionamento audio e video. E non all ora effettiva, cioè al tempo reale. I rapporti RTCP del trasmittente contengono: La marcatura temporale del più recente pacchetto RTP. L ora effettiva di creazione. I riceventi possono utilizzare questa corrispondenza per sincronizzare la riproduzione di audio e video.

54 Problema!!! Scalabilità di RTCP sessione RTP con un sender e un gran numero di receiver; ciascuno dei receiver genera pacchetti RTCP; la velocità di trasmissione aggregata dei pacchetti può superare di molto la velocità di invio dei pacchetti RTP del sender. la quantità di traffico RTP inviato nell albero multicast non varia all aumentare del numero dei receiver; la quantità di traffico RTCP cresce linearmente con il numero dei receiver. Risoluzione: RTCP modifica la velocità a cui i partecipanti inviano i pacchetti alla sessione.

55 Scalabilità di RTCP RTCP cerca di limitare il traffico al 5% della larghezza di banda della sessione. Esempio: Se il trasmittente sta inviando un video a 2 Mbps, il 5% corrisponde a 100 Kbps. Il protocollo ripartisce quindi equamente il 75% del tasso ridotto tra i riceventi e assegna il restante 25% al trasmittente. Il tasso ridotto è equamente ripartito tra i riceventi: Dati R riceventi, ciascuno di essi può trasmettere a una frequenza di 75/R kbps. La frequenza del mittente sarà di 25 kbps. I partecipanti determinano il periodo di trasmissione del pacchetto RTCP calcolandone dinamicamente la dimensione media e dividendola per il tasso di trasmissione assegnato.

56 Scalabilità di RTCP Un partecipante (sender o receiver) determina il periodo di trasmissione del pacchetto RTCP calcolando dinamicamente la dimensione media del pacchetto RTCP e dividendola per la velocità che gli è stata allocata. Ts = numero sender (dim. media pacchetto RTCP) 0.25 x 0.05 x larghezza banda sessione Tr = numero receiver (dim. media pacchetto RTCP) 0.75 x 0.05 x larghezza banda sessione

57 SIP SIP: Session Initiation Protocol Definito in ambito IETF SIP, visione a lungo termine Tutte le telefonate e le video conferenze passano attraverso Internet. Le persone sono identificate dal loro nome o dall indirizzo , piuttosto che dal loro numero di telefono.

58 Servizi offerti da SIP Impostazione della chiamata Fornisce i meccanismi che consentono al chiamante di connettersi al ricevente. Fornisce i meccanismi che consentono ai partecipanti di accordarsi sulle codifiche dei media. Fornisce i meccanismi che permettono di terminare le chiamate. Determinazione dell attuale indirizzo IP del ricevente. Gestione della chiamata, fornisce procedure che permettono di: aggiungere nuovi flussi di media. cambiare la codifica durante la chiamata invitare nuovi partecipanti trasferire o mettere in attesa.

59 Chiamata verso un indirizzo IP noto Alice INVITE c=in IP m=audio RTP/AVP 0 port 5060 port OK c=in IP m=audio RTP/AVP 3 ACK port Bob Bob's terminal rings Alice invia un messaggio INVITE a Bob che comprende le indicazioni del suo numero di porta, del suo indirizzo IP. Vuole ricevere l audio codificato nel formato AVP 0 (PCM codificato con legge ). Bob invia un messaggio di risposta che comprende, oltre alla stringa 200 OK, anche le indicazioni del suo indirizzo IP e le preferenze di codifica (GSM). port GSM Law audio port i messaggi SIP possono essere inviati sia con TCP sia con UDP. Qui sono inviati con RTP/UDP Di default, il numero di porta di SIP è time time

60 Esempio di un messaggio SIP INVITE SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP From: To: Call-ID: Content-Type: application/sdp Content-Length: 885 c=in IP m=audio RTP/AVP 0 Qui non si usa l indirizzo IP di Bob, ma il suo indirizzo SIP Alice invia e riceve messaggi SIP usando il numero di porta di default Note: Assomiglia ai messaggi HTTP. sdp = session description protocol RFC 2327 Call-ID è unico per ogni chiamata.

61 Traduzione dei nomi e localizzazione degli utenti Il chiamante ha solo il nome o l indirizzo e- mail del destinatario. Ha bisogno di conoscere l indirizzo IP dell attuale host del destinatario: L utente si sposta Protocollo DHCP L utente ha differenti dispositivi IP (PC, PDA, ) I risultati si basano su: momento della giornata (al lavoro, a casa) chiamante (non si desidera che il capo ci rintracci a casa) status del ricevente (le chiamate vengono dirottate su una segreteria telefonica se il destinatario sta già parlando con qualcuno) Servizi forniti dai server SIP: Server di registrazione SIP. Server proxy SIP.

62 Server di registrazione SIP Un utente (Bob) è associato a un server di registrazione SIP al quale l applicazione, quando viene lanciata, invia un messaggio di registrazione. Il server di registrazione di Bob memorizza il suo attuale indirizzo IP. Messaggio di registrazione: REGISTER sip:domain.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP From: To: Expires: 3600 Messagi di refresh ogni 3600 secondi

63 Esempio Procedura seguita da per avviare una sessione vocale IP con (1) Jim invia un messaggio INVITE al proxy SIP di umass. (2) Questo fa una ricerca e quindi rilancia il Messaggio al server di registrazione. (3) dato che non è presente nel server di upenn, SIP proxy umass.edu 1 8 SIP client SIP registrar upenn.edu SIP registrar eurecom.fr SIP client quest ultimo invia una risposta di ri-direzione. (4) Il proxy umass trasmette un INVITE al server di registrazione SIP di eurecom (5) che conosce l indirizzo e rilancia l INVITE al terminale , su cui gira il client SIP di Keith. (6-8) viene inviata una risposta SIP verso il client SIP (9) I media vengono scambiati direttamente tra i due client. Nota: il messaggio di riscontro SIP non è mostrato

64 Confronto con H.323 H.323 è un altro protocollo di trasmissione in tempo reale, interattivo. H.323 è una famiglia completa di protocolli integrati verticalmente per le conferenze multimediali: segnalazione, registrazione, controllo di ammissione, trasporto e codec. SIP è un componente monolitico. Lavora con RTP, ma non lo richiede. Può essere combinato con altri protocolli e servizi. H.323 è di origine ITU (telefonia). SIP è di origine IETF e adotta molti concetti del Web, di DNS e della posta elettronica in Internet. SIP adotta il principio KISS: keep it simple stupid, fallo in modo semplice, stupido.

65 Reti multimediali Applicazioni multimediali di rete Streaming memorizzati Utilizzo ottimale del servizio best-effort: la telefonia Internet Protocolli per applicazioni interattive in tempo reale: RTP, RTCP, SIP Reti per la distribuzione di contenuti multimediali Oltre il best-effort Scheduling e sorveglianza Servizi intergrati e servizi differenziati MPLS

66 Reti per la distribuzione dei contenuti (CDN) Distribuzione di contenuti: Distribuzione in tempo reale di flussi di file di notevoli dimensioni (es., video) da un singolo server di origine. Soluzione: replicare il contenuto a centinaia di server attraverso Internet: Il contenuto viene prima caricato nel server CDN. La CDN replica i contenuti nei server CDN La CDN fornisce un meccanismo per cui il contenuto richiesto da un client viene fornito dal server CDN che può farglielo pervenire nel modo migliore. Server CDN in Sud America Server di origine in Nord America Nodo di distribuzione CDN Server CDN in Europa Server CDN in Asia

67 Reti per la distribuzione dei contenuti (CDN) Distribuzione di contenuti: I fornitori di servizi come CNN distribuiscono i contenuti attraverso una CDN (es., Akamai). Ogni volta che un fornitore modifica un oggetto, provvederà a inoltrare la versione aggiornata al nodo CDN, il quale lo replica immediatamente e lo distribuisce ai server CDN. Server di origine in Nord America Nodo di distribuzione CDN Server CDN in Europa

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