Tecniche di Comunicazione Multimediale

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1 Tecniche di Comunicazione Multimediale

2 Standard di Comunicazione Multimediale Le applicazioni multimediali richiedono l uso congiunto di diversi tipi di media che devono essere integrati per la rappresentazione. In aggiunta agli standard visti per la compressione per differenti tipi di media, un insieme di standard applicativi concernenti la struttura integrativa dei diversi media deve essere fornita.

3 Standard di Comunicazione Multimediale Gli standard sono essenziali per consentire a due o più entità diverse di essere utilizzate all interno di applicazioni per l interpretazione degli stream integrati. Protocolli di comunicazione Gestione della connessione Gestione della sessione di comunicazione

4 Modelli di Riferimento Nonostante la varietà delle applicazioni multimediali, gli standard associati ai tre tipi di applicazioni dispongono di un unica struttura Interpersonale

5 Modelli di Riferimento Interattiva Intrattenimento

6 Modelli di Riferimento Sono necessari sia per il livello applicativo che per il livello di rete: Standard applicativi: forniscono agli utenti l accesso, attraverso interfacce appropriate, ad un vasto insieme di applicazioni multimediali Standard interfacce di rete: forniscono le interfacce per connettersi a diverse tipologie di rete quali packet/circuit switch Standard di rete: si riferiscono alla standardizzazione delle reti e differiscono da tipo a tipo. Standard applicativi definiti su standard di rete definiscono gli ambienti applicativi

7 Modelli di Riferimento Ad ogni standard sono quindi associate le procedure che vengono utilizzate per eseguire le funzioni: Contenuto e struttura delle sorgenti informative degli stream Formattazione dello stream Detezione degli errori di trasmissione Procedura di recupero dagli errori Per ognuna delle funzioni sopra descritte le entità interessate alla comunicazione devono aderire allo insieme di procedure che vengono riassunte nella definizione del Protocollo di Comunicazione.

8 Modelli di Riferimento Il sistema di comunicazione è un insieme di dispositivi hardware e software. Per garantire la modularità ed una più efficiente gestione degli sviluppi, le implementazioni software vengono eseguite all interno di una architettura definita a livelli (layered architecture). Il sottosistema di comunicazione è suddiviso in diversi livelli/protocolli ognuno dei quali fornisce alcune funzionalità ben precise.

9 Modello TCP/IP L insieme dei protocolli componenti i vari layer viene detto Protocol Stack. Nel caso del modello TCP/IP il nome deriva da due protocolli (rete e trasporto), piuttosto che dalle funzionalità dei layer. I due protocolli TCP e IP di fatto rappresentano il nucleo del protocollo TCP/IP. Recentemente mediante la modifica del livello di rete è stato possibile applicare il protocollo TCP/IP per svariate applicazioni multimediali.

10 Modello TCP/IP Fisico: specifica come l informazione binaria associata ad una applicazione e trasmessa attraverso il circuito hardware Link: Organizza l informazione binaria in blocchi e si occupa della loro trasmissione punto-punto

11 Modello TCP/IP - Layer Rete: si occupa di definire come lo stream informativo raggiunge il destinatario a partire dalla sorgente attraverso la rete. Trasporto: Maschera al livello applicativo i diversi servizi offerti dalle diverse tipologie di rete dando la possibilità di creare applicazioni rete-indipendenti. Servizio affidabile Servizio non affidabile Applicativo:fornisce all utente l accesso ai servizi per la comunicazione multimediale. Contiene una selezione di protocolli applicativi ognuno per un servizio diverso

12 Fondamenta dei protocolli Ogni livello esegue una ben determinata funzione all interno del sistema di comunicazione globale. Il protocollo da utilizzare per ogni livello è scelto per soddisfare i requisiti dati dalla combinazione tra rete e applicazione. I protocolli comunicanti all interno degli stessi livelli operano in accordo a regole predefinite al fine di fornire il servizio desiderato. Questo è ottenuto mediante informazioni di controllo.

13 Informazioni di controllo L informazione di controllo del protocollo (PCI- Protocol Control Information) viene inserita in testa all informazione da spedire. Il blocco formato dall informazione e dal PCI è detto PDU (Protocol Data Unit)

14 Informazioni di controllo Il PDU è il dato consegnato da ogni livello al livello successivo. Due protocolli operano allo stesso peer layer se operano allo stesso livello in entità diverse.

15 Comunicazioni Iterpersonali - Standard Tali tipi di comunicazione quali telefonia, videotelefonia, scambio dati, videoconferenza ecc sono forniti sia da reti a commutazione di circuito quali la rete PSTN, ISDN, ADSL sia da reti a commutazione di pacchetto quali LAN, Intranet ed Iternet. Per poter definire uno standard per tali tipi di applicazioni è necessario prima capire come la comunicazione potrebbe evolvere e richiedere l uso di diversi protocolli per sostenere le richieste degli utenti.

16 Rete a Commutazione di Circuito Necessità della creazione di una connessione fisica attraverso la rete. Tale connessione fornisce un canale con bitrate costante attraverso il quale l utente può trasferire le informazioni digitali. Interfaccia di rete provvede alla connessione fisica. Il livello di trasporto crea i pacchetti multimediali Il livello applicativo negozia e concorda i parametri per la sessione.

17 Reti a Commutazione di Circuito MCS- Multipoint Communciation Service MCU- Multipoint Communication Unit

18 Reti a Commutazione di Pacchetto Due diversi ed alternativi insiemi di protocolli sono stati definiti per fornire uno standard alla comunicazione interpersonale attraverso reti a commutazione di pacchetto: H.323 IETF H.323 è lo standard principale è tratta le modalità di comunicazione tra due sistemi connessi alla stessa LAN o a LAN differenti interconnesse tra di loro. Studiato per reti che non garantiscono QoS.

19 Reti a Commutazione di Pacchetto

20 Reti a Commutazione di Pacchetto Gli stream audio e video vengono formattati in pacchetti. I pacchetti vengono spediti atraverso la rete mediante l utilizzo del protocollo RTP (Realtime Transport Protocol). Come parte del protocollo RTCP (Real-time Transport Protocol) Vengono aggiunte informazioni per la sincronizzazione dei flussi audio e video. Altre informazioni vengono inserite per il controllo del flusso

21 Applicazioni Interattive - Standard In contesto di comunicazione multimediale la maggiroanza delle applicazioni interattive concernono l interazione con un World Wide Web Server. E possibile definire questi tipi di standard considerando diversi scenari possibili: Browsing di informazioni Commercio elettronico

22 Browsing L utente vuole solo accedere e leggere informazioni che sono state rese disponibili su un server e rese accessibili attraverso una sito internet.

23 Commercio Elettronico A differenza della navigazione il flusso di informazioni non è unidirezionale (da server a utente) ma bi-direzionale. L utente vuole/deve fornire proprie informazioni al server. Necessità di fornire delle form all interno delle pagine HTML per consentire l input dei dati utente. In aggiunta allo standard di input vi è uno standard per spedire le informazioni introdotte. Inoltre uno standard ulteriore è richiesto per la manipolazione delle informazioni spedite. Common Gateway Interface (CGI).

24 Commercio Elettronico Il CGI ha anche una funzione secondaria che è quella si garantire la sicurezza del mantenimento delle informazioni. Gestione della crittazione e delle chiavi di accesso.

25 Applicazioni d Intrattenimento d - Standard Sono state identificati due tipi di applicazioni d intrattenimento: Movie/Video on demand Interactive Television Gli standard relativi ad entrambi i tipi applicativi riguardano le modalità con cui i flussi audio e video vengono integrati prima di essere trasmessi.

26 Movie/Video on demand Formato di trasmissione : MPEG1

27 Movie/Video on demand Gli stream di uscita prodotti dai codificatori audio e video sono detti Elementary Streams (ES). Necessità di inserire informazioni di temporizzazione ad entrambi gli stream per consentire la sincronizzazione Packetized ES (PES) Type: video, audio, data Time Stamp: istante in cui i contenuti audio, video o dati devono essere resi disponibili. Differenti PES (audio, video o dati) sono integrati da un multiplexer in una struttura detta pacchetto.

28 Movie/Video on demand Ogni pacchetto contiene due header: Pack Header: contiene la temporizzazione (sync cod-dec) e le informazioni sul bitrate. Usato per gestire la riproduzione. System Header: contiene informazioni generali relative alle dimensioni necessarie dei buffer, al numero ed al tipo di informazioni presenti nell ES.

29 Movie/Video on Demand- Riproduzione

30 Movie/Video on demand Rete di distribuzione Compagnie telefoniche

31 Movie/Video on demand Rete di distribuzione Compagnie televisive

32 Televisione Interattiva

33 Protocolli di Comunicazione Per poter mascherare ai protocolli applicativi i servizi offerti dai differenti protocolli di rete, tutti i sistemi di comunicazione hanno un protocollo di trasporto. Questi forniscono servizi network indipendenti per lo scambio di informazioni. Nel caso TCP/IP si ha: TCP orientato alla connessione (affidabile) UDP privo di connessine (efficienza)

34 TCP/IP suite

35 TCP Il protocollo TCP fornisce a due protocolli applicativi peer, normalmente uno in un client e l altro in un server, un servizio affidabile per lo scambio dati. Il flusso di byte instradato nelle due direzioni è trasferito da una entità TCP all altra in maniera affidabile. Ogni byte instradato è privo di errori di trasmisisone, non vi è perdita o duplicazione e vi è mantenimento dell ordinamento della sequenza di byte. SERVIZIO DI STREAM AFFIDABILE

36 TCP Per garantire un servizio affidabile è quindi necessario: Stabilire una connessione logica tra le peer entity Inizializzare un sequenzializzatore Terminare la connessione per liberare le risorse

37 UDP In contrasto con il TCP, dove non vi è alcuna correlazione tra dimensione del pacchetto applicativo e pacchetto TCP, nell UDP il pacchetto applicativo viene direttamente trasferito all interno di un pacchetto/messaggio UDP. Alla ricezione di un messaggio, un piccolo header viene aggiunto per formare quello che viene chiamato UDP DATAGRAM. Questo viene infine spedito dal protocollo IP eventualmente con frammentazione.

38 UDP Il protocollo UDP non prevede procedure per il controllo del flusso o degli errori. Non è richiesta la connessione.

39 RTP e RTCP Quando un applicazione richiede il trasferimento in tempo reale di flussi audio-video su una rete a commutazione di pacchetto, informazioni aggiuntive devono essere presenti nel protocollo di trasporto. Il protocollo RTP fornisce quelle informazioni di temporizzazione necessarie che sono richieste dal destinatario per rendere disponibili i pacchetti di stream ricevuti. Il protocollo RTCP inoltre fornisce le funzioni necessarie a sincronizzare diversi stream prima di eseguire la decodifica degli stessi

40 RTP Pacchetti ricevuti fuori ordine, persi, errati, devono essere rilevati ed il loro effetto compensato. RTP gestisce tali eccezioni ed eventuali ritardi tra pacchetti verificatesi in ricezione.

41 RTP In una chiamata multicast ogni partecipante è detto contributing source (CSRC- IP addr). L entità che genera il messaggio viene identificata mediante l identificativo SSRC. Payload Type: indicai il tipo di codificatore da utilizzare Sequence: numero progressivo per il controllo di flusso.

42 RTCP Aggiunge funzionalità sistemiche al relativo protocollo RTP quali gli strumenti per integrare e sincronizzare flussi individuali di pacchetti e per informare il trasmettitore sullo stato attuale della trasmissione per mantenere un QoS. Il protocollo RTCP è quindi di supporto al protocollo RTP condividendo con esso le informazioni. La porta RTCP è differente da quella usata da RTP.

43 RTCP Ogni messaggio RTCP viene spedito allo stesso indirizzo a cui RTP si riferisce ma ad una porta diversa.

44 RTCP Sincronizzazione: Un orologio comune è utilizzato per sincronizzare differenti stream. Il sistema che attiva la chiama inizializza tale funzionalità e RTCP utilizza tale riferimento nei suoi messaggi. QoS:tutti i parametri di flusso (pacchetti persi, ritardo ecc ) vengono analizzati da RTCP e resi noti a tutti i partecipanti che possono variare i parametri di trasmissione. Report: utilizzati durante la chiamata per rendere note le azioni intraprese dai diversi partecipanti. Dettagli: informazioni quali nome, indirizzo, , di ogni partecipante vengono trasmessi agli altri partecipanti via RTCP.

45 Protocolli di trasporto

46 Domande per la prova pratica?