IP multicast, VoIP, Video Conferenza

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1 Filippo Castiglione, IAC CNR, Roma 1 Servizi Internet avanzati IP multicast, VoIP, Video Conferenza

2 Argomenti 2 IP multicast 1 Introduzione 2 Indirizzi di classe D 3 Incapsulamento Ethernet 4 Albero di minor costo 5 Registrazione degli ascoltatori 6 Varianti IGMP 7 Forwarding dei pacchetti multicast 8 Comando show ip mroute 9 Scelta dell interfaccia di ingresso 10 Scoperta delle interfacce di uscita 11 Caratteristiche del PIM-SM 12 Uso di più RP per lo stesso gruppo 13 Multicast routing sul GARR 14 Configurazione dei router di accesso 15 Glossario termini 16 Bibliografia-Sitografia

3 Argomenti 3 VoIP 17 Concetti di base 18 Standard tecnici 19 Architettura 20 Prodotti commerciali Video conferenza 21 Concetti di base 22 Standard tecnici 23 H H Multicast Vs Unicast 26 Architettura IETF 27 Protocolli di conference management: SDP, SAP, SIP 28 Architettura di un Internet Locator Server - ILS 29 Prodotti commerciali 30 Glossario termini 31 Bibliografia-Sitografia

4 Programma 4 1. Concetti utili di networking 2. Il Multicast 3. Il suono e le immagini 4. I filmati e lo streaming 5. La videoconferenza H.323

5 Networking 5 Router Indirizzi IP 32 bit Indirizzi Ethernet 48 bit Switch Inoltra solo dove è necessario velocità non viene condivisa Hub Inoltra su tutte le porte velocità viene condivisa 10Mbps e 100Mbps

6 Cos e` il Multicast? 6 Tante connessioni separate quante sono le richieste Utilizzare il broadcast La tecnologia multicast, è un processo che trasmette le informazioni da una sorgente a più destinazioni con un unico flusso di dati, invece di usarne molteplici.

7 Schema di applicazione 7 Necessità differenti affidabilità dei dati ritardo di consegna Videoconferenze, video on demand Quotazioni in borsa, distribuzione di listini e cataloghi in tempo reale Training, teledidattica Distribuzione di software Possibilità di sfruttare Internet per trasmissioni di tipo televisivo

8 I gruppi 8 Insieme di zero o più host identificato da un singolo indirizzo IP di classe D Non è Statico ma Dinamico Associarsi (join) Abbandonare (leave)

9 Internet Group Management Protocol (IGMP) 9 IGMPv1 obsoleto IGMPv2 in uso IGMPv3 bozza Membership Query ALL-SYSTEMS.MCAST.NET Membership Report Leave Group ALL-ROUTERS.MCAST.NET

10 Ethernet Multicast 10 L indirizzo Ethernet viene riconosciuto dalla prima cifra esadecimale Esempio: AB-CD-EF Indirizzo IP 32 bit Indirizzo Ethernet 48 bit RFC E bit totali 4 fissi 23 caratterizzano l indirizzo più gruppi Multicast possono essere mappati con lo stesso indirizzo Ethernet

11 MBone 11 rete virtuale sperimentale di router multicast, costruita sopra la struttura standard di Internet mrouted protocollo di routing DVMRP Tunnel

12 Le applicazioni in MBone 12 Sessione Trasmissione di dati in MBone Session Announcement Protocol Session Description Protocol Session Initiation Protocol La distribuzione dei dati La sorgente può non unirsi al gruppo Non ha bisogno di sapere chi sono e dove si trovano i ricevitori Time to live (TTL) i pacchetti non vengono trasmessi oltre il valore specificato i protocolli di routing creano un albero di distribuzione ottimizzato

13 Protocolli di routing 13 Albero basato sulla sorgente Distance Vector Multicast Routing Protocol Multicast Open Shortest Path First Albero Condiviso Core Based Tree Protocol Independent Multicast - Sparse Mode Protocol Independent Multicast Dense Mode

14 Multicast geografico 14 MSDP Multicast Source Discovery Protocol MBGP Multicast Border Gateway Protocol

15 Esempi 15 Trasmissione di 10M Tempo in secondi UDP 9,032 17,659 26,018 35,945 Multicast 9,261 9,118 9,31 9,215 Numero Computer

16 Esempi 16 Trasmissione a 4 computer 120,0 100,0 Tempo in secondi 80,0 60,0 40,0 20,0 0, UDP 2,699 5,396 9,154 12,19 12,879 16,045 35, ,374 Multicast 0,574 1,77 2,788 3,702 3,910 4,512 9,215 26,689 Kilobyte

17 Il suono 17 Da 16 Hz a 20KHz È un segnale continuo quindi analogico Il campionamento La quantizzazione CD Audio Hz cioè intervalli al secondo

18 Un esempio 18 Memorizzare il parlato con campionamento a 8 bit e con una frequenza di 6000 Hz per un minuto è necessario x 60 x 8 bit = 360 Kbyte circa per una canzone con campionamento a 16 bit e con una frequenza di Hz per un minuto è necessario 60 x x 2 byte = 12 MB.

19 Formati Audio 19 Real Audio QuickTime Microsoft Wave [estensione: WAV] MPEG Audio [estensione: MP3] Audio Interchange[estensione: AIF/AIFF] Microsoft NetShow [estensione: ASF] Yamaha SoundVQ [estensione: VQF]

20 Le immagini 20 insieme continuo di luce e colore Vettoriali Formule matematiche e forme geometriche Max qualità Bitmap Con perdita di qualità Senza perdita di qualità Compressi Non compressi

21 Formati Grafici 21 Targa [estensione: TGA] TIFF [estensione: TIF] CompuServe [estensione: GIF] JPEG [estensione: JPG] PC Paintbrush [estensione: PCX] Windows Bitmap [estensione: BMP] PNG [estensione: PNG] Non supportato dai browser

22 Digital video 22 Perché è necessario comprimere un filmato digitale? 720 x 576 x 8 x 3 x 25 = 30MBs 720x 576 pixel (PAL) 8 x 3 Quantizzazione a 8 bit per ciascuno dei tre colori 25 fps film 2 ore 104GB

23 Due concetti: Luminanza e crominanza 23 RGB pc CMYK stampe YUV tv Luminanza Intensità luminosa di un punto dell immagine (Y) Crominanza U e V. Sono i canali che trasportano i colori. Detti anche R-Y e B-Y.

24 Formati televisivi 24 NTSC 525 righe 30 fps PAL 625 righe 25 fps interlacciati SECAM 625 righe a 25 fps

25 Formati video analogici 25 VHS / VHSC Standard più diffuso e meno qualitativo Video 8 Sony leggermente migliore del VHS S-VHS S-VHSC Migliora la qualità e la risoluzione del VHS Video 8Hi Migliore come qualità a livello consumer Betacam Il più usato per il broadcast. Eccellente qualità

26 Il segnale 26 Composito (YC) Tutte le informazioni vengono raggruppate in un singolo segnale S-Video 5 fili RGB Trasporta il segnale in termini di porzione di 3 colori

27 Formati video digitali 27 MS Video for Windows [estensione: AVI] Apple Quick Time for Windows [estensione: MOV] Formato DV Adobe Filmstrip [estensione: FLM] Autodesk Animation [estensione: FLI/FLC ] RealMedia Audio/Video [estensione: RA/RM/RAM] Microsoft NetShow [estensione: ASF]

28 Streaming KB a 6KBs oltre 90 s Notevole quantità di banda +qualità + banda Notevole tempo per scaricare Le tecniche di "streaming" permettono di ridurre questo tempo ad un piccolo ritardo iniziale, senza richiedere alcuno spazio sul disco locale: il file richiesto viene infatti visualizzato al momento, senza un preventivo download.

29 Streaming 29 Real time Radio Tv non esiste un vero e proprio file ma piuttosto un flusso continuo (stream) di bit

30 Cosa serve Una sorgente File Telecamera/tv/videoregistratore 2. Un encoder PC Streamfactory/Stream Genie 3. Un server 4. Un player

31 Le offerte 31 Real Networks RealPlayer RealProducer RealServer Microsoft (WMT) WindowsMediaPlayer WindowsMediaEncoder WindowsMediaServer Apple QuickTimeStreaming Server Darwin OpenSource

32 I protocolli 32 TCP UDP RTP (Real-Time Protocol) IETF Derivazione dell UDP RTCP (Real Time Control Protocol) RTSP (RealTime Streaming Protocol) Real Networks

33 I protocolli 33 MMS (Microsoft Media Server) Microsoft MMSU/MMST MSBD (Media Stream Broadcast Ditribution) HTTP Più lento Trasparente ai firewall

34 Videoconferenza 34 La videoconferenza è un metodo di comunicazione on-line che permette a due o più persone dislocate in luoghi diversi di comunicare tramite audio e video. Permette nel contempo lo scambio di documenti in formato elettronico.

35 Riunioni 35 Vis-a-vis Videoconferenza Organizzazione accurata Organizzazione semplificata Preparare i documenti per tutti in anticipo (stampare, rilegare, ecc) Non è necessario pianificare viaggi né contenuti Tempo di lavoro e tempo libero si possono intrecciare Costi non trascurabili per lo spostamento Doppia funzionalità del computer: Centro di informazioni Mezzo di comunicazione

36 Tipi di videoconferenza 36 ISDN Rete IP Rete telefonica digitale Disponibile entro l anno in tutte le sedi accademiche Banda assicurata Qualità limitata dalla disponibilità di borchie Rete Accademica Nazionale (GARR) Link di Venezia saturo (4Mbps) Problemi di banda a causa congestioni riscontra congelamenti e degradazione del video e perdita di porzioni dell audio. Standard H323

37 H Fornisce la base per l implementazione di comunicazioni multimediali (audio/video/dati) su reti IP Definisce i metodi di controllo delle chiamate Gestisce la banda Gestisce l interfacciamento con altre tecnologie di rete (es. ISDN)

38 H Nello standard vengono identificati i seguenti componenti: Terminali Gateway Gatekeeper MCU

39 Apparati H Terminali MCU sono i punti finali di un collegamento multimediale. Fornisce il supporto di inoltro a conferenze con tre o più terminali Sia hardware che software

40 Altri apparati 40 Gateway Elementi che si frappongono nella comunicazione tra 2 terminali. Interfacciano i sistemi di videoconferenza che non sono aderenti allo standard H.323 (es. ISDN H.320) Comunicazione verso terminali sulla rete telefonica pubblica (PSTN) Comunicazione verso apparati telefonici standard o centralini (PABX)

41 Gatekeeper 41 È la componente che gestisce TUTTI gli apparati H.323 che operano nella zona di competenza. Gestisce la politica sull uso della LAN e della banda

42 Hardware e software 42 Qualsiasi PC o MAC attualmente in vendita Sistema Operativo: Windows98 o superiori oppure Macinthosh Linux in fase di sperimentazione con OpenH323

43 Webcam 43 Economiche Facili da installare e da usare Si interfacciano benissimo con: Microsoft NetMeeting CUSeeMe

44 Desktop VideoConference (DTVC) 44 Kit con scheda dedicata e telecamera Apparato costoso Software proprietario L installazione e la configurazione richiedono una certa esperienza Possono supportare sia ISDN che IP

45 Set-Top-Box 45 Non necessitano di PC Si collegano ad una TV Supportano sia ISDN che IP Le versioni più evolute incorporano una MCU Apparati molto costosi Buon investimento

46 Group Conferencing System 46 Dispositivi costosissimi per sale riunioni Includono schermo di alta qualità Sia ISDN che IP

47 Videoconferenza punto-punto Webcam 2. DTVC 3. Set-top-box 4. Group Conf. System Utente 1 IP IP o ISDN ISDN Netmeeting CUSeeMe software proprietario Utente 2

48 Multi videoconferenza 48 H.323 Sito Y H.323 Bologna ISDN H.320 Sito X H.323/H.320 Gateway IP Network MCU CINECA H.323 Roma

49 Architettura del Sistema 49 Sede Remota CISCO Gatekeeper Sede Remota MCU LAN

50 Telericevimento 50 Sito Periferico Terminale Studente CISCO Gatekeeper Terminale docente LAN

51 Videoconferenza 51 2 persone Netmeeting CUSeeMe 3 o più persone Standard H.323 MBone

52 H Fornisce la base per l implementazione di comunicazioni multimediali (audio/video/dati) su reti IP Definisce i metodi di controllo delle chiamate Gestisce la banda Gestisce l interfacciamento con altre tecnologie di rete (es. ISDN)

53 Protocol Stack 53

54 H Nello standard vengono identificati i seguenti componenti: Terminali Gateway Gatekeeper MCU

55 in dettaglio 55 Terminali: sono i punti terminali di un collegamento multimediale. Devono supportare: Comunicazione audio Video e dati sono opzionali H.245 per la negoziazione Q.931 per la segnalazione della chiamata e il setup della stassa H.225 RAS per le interazione con il gatekeeper RTP/RCTP per la corretta gestione dei pachetti multimediali

56 in dettaglio 56 Gateway Elementi che si frappongono nella comunicazione tra 2 terminali. Interfacciano i sistemi di videoconferenza che non sono aderenti allo standard H.323 (es. ISDN H.320) Comunicazione verso terminali sulla rete telefonica pubblica (PSTN) Comunicazione verso apparati telefonici standard ocentralini (PABX) Possono essere utilizzati tra terminali H.323 per sicurezza o per fare da proxy H.323

57 Gatekeeper 57 È la componente che gestisce TUTTI gli apparati H.323 che operano nella zona di competenza. Gestisce la politica sull uso della LAN e della banda Interagisce attraverso il protocollo RAS

58 MCU 58 Fornisce il supporto di inoltro a conferenze con tre o più terminali Sia hardware che software