Real Time Protocol (RTP) Profa. Ana Cristina Benso da Silva Redes de Computadores.

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1 Real Time Protocol (RTP) Profa. Ana Cristina Benso da Silva Redes de Computadores

2 Redes de Computadores Profa. Ana Benso RTP (Real Time Protocol) “Application Layer Framing”  Troca o TCP (protocolo sofisticado) por um protocolo simples  Normalmente aplicações em tempo real não necessitam das funções do TCP Algoritmos para aplicações multimídia tratam a falta de dados ou erro nas transmissões Tempo de retransmissão do TCP é normalmente substituído pelo simples esquecimento dos dados que faltam

3 Redes de Computadores Profa. Ana Benso RTP IP Arquitetura do RTP RTP não especifica um protocolo por completo  Framework Define papéis básicos, operações e formato das mensagens Aplicações específicas adicionam o controle necessário para cada uma UDP RTP MPEG H.261 JPEG

4 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Transmissão de Áudio e Vídeo Transmissão de áudio em sistema de telefonia  PCM Amostras de 8 bits a cada 125  seg (8000 vz/seg) Total de 64Kbps Exemplo: 128 seg. de áudio = 1 Mb de memória Redução: Diminuir o número de amostras Diminuir o número de bits por amostra Compressão digital* Resultado: BAIXA QUALIDADE ou ATRASO*

5 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Reprodução de Áudio e Vídeo Tempo real  Largura de banda para garantir a velocidade  Garantia de tempo de entrega para garantir a reprodução Arquitetura Isócrona  Todo sistema é desenvolvido para a garantia da transmissão em tempo real Redes TCP/IP  Não é isócrono

6 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Problema em Redes TCP/IP O TCP/IP não preserva as relações de tempo entre as mensagens  Datagramas podem chegar em intervalos irregulares fora de ordem  Ou não chegam Rede Jitter: Variação no atraso

7 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Timestamp A reprodução dos dados de forma continua exige a reconstrução e sincronização dos dados Aplicações de tempo real utilizam um timestamp para a reordenação dos dados Timestamp é comum a maioria das aplicações de tempo real  Incorporado ao framework do RTP

8 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Jitter e Atraso de Reprodução Playback buffer  Dados são bufferizados na recepção até atingir o playback point (limite de k posições)  Não houver jitter, sempre haverá k frames bufferizados  Caso ocorrá atraso, haverá K frames bufferizados Entrada Tempo variável Saída Tempo fixo

9 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Multicast O RTP foi projetado para operações em multicast  Tráfego de dados  Tráfego de controle Mensagens de feedback são enviadas a todos os participantes do grupo  Gasto de largura de banda?

10 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Multicast - Vantages Todos os clientes “ouvem” o feedback dos demais Assim todos ficam sabendo quanto de banda é gasta com o feedback Com este conhecimento os participantes podem diminuir e retardar as mensagens de feedback Outros hosts podem “ouvir” e medir a qualidade da transmissão na rede Natureza humana “Somente eu tenho problemas, como esta a qualidade para os demais”?

11 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Papéis Origem e Destino Translator and Mixer  Estão entre origem e destino e processam pacotes RTP (“in the middle”)  Translator: transforma o pacotes de um formato de payload para outro  Mixer: combina vários “source streams” em um, preservando o formato original

12 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Formato da Mensagem Timestamp Synchronization Source Identifier (first) Contributing Source Identifier (last) Contributing Source Identifier Application Data Version Padding Extension Contributor Count Marker Payload TypeSequence Number

13 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Campos da Mensagem Version: versão atual é a 2 (2 bits) Padding: se for igual a um, indica que o último byte no pacote tem um contador que indica quantos bytes foram adicionados (1 bit) Extension: se for igual a um, indica que há um header de extensão após o header do RTP (1 bit) Contributor Count: indica quantos “contributing source identifiers” a mensagem tem (4 bits) Marker: bit disponível para aplicação (1 bit) Payload Type: indica o tipo do payload (7 bits) Synchronization source identifier (SSRC): identifica o “sistema” original da mensagem, ou seja, o sistema que define o número de seqüência e o timestamp dos dados (32 bits) Contributing Source (CSRC): sistema de origem, cujos dados estão multiplexados neste datagrama (32 bits)

14 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Tipo de Payload 0PCMU Audio16-22unassigned audio 11016 audio23RGB8 video 2G721 audio24HDCC video 3GSM audio25CelB vieo 4unassigned audio26JPEG video 5DVI4 audio (8KHz)27CUSM video 7LPC audio29PICW video 8PCMA audio30CPV video 9G722 audio31H261 video 10L16 audio (stereo)32MPV video 11L16 audio (mono)33MP2T video 12TPS0 audio34-71unassigned video 13VSC audio72-76reserved 14MPA audio77-95unassigned

15 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Características do RTP Usa o mesmo formato de frame para todas as mensagens  Este formato é alterado pela adição de aplicações específicas Transportado sobre UDP, mas suporta outros protocolos  Não tem uma porta “bem-conhecida”, depende da aplicação  Default: 5004 (dados), acima de 5004 para controle

16 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Características do RTP Header compacto  Evita overhead de controle  Aplicações consome muita largura de banda  Aplicações enviam pequenas quantidades de dados  Reduz o overhead e ajuda no transporte eficiente

17 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Áudio e Vídeo Simultâneos São transmitidos em sessões RTP distintas RTP e RTPC para ambas as sessões  Portas UDP e endereço multicast diferentes para cada sessão Manter a sincronização entre áudio e vídeo Vantagem  Usuários podem receber ambos streams, ou apenas um deles

18 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Problemas na Demultiplexação Não há como identificar tipos diferentes de payload (codificação diferente) Problemas de temporização e sequenciamento se houver diferença para diferentes mídias Mensagens RTPC descrevem apenas um espaço de número de seqüência e temporização RTP mixer não é capaz de combinar tipos diferentes em um stream Gerenciamento da largura de banda e recepção de streams heterogêneos

19 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Controlando Tráfego em Tempo Real Um só tipo de mensagens  Mensagens para transporte de dados de aplicação RTPC – Real Time Control Protocol  Feedback e outros controles  Usa porta UDP diferente Uma ID maior que a porta de dados  Sender Report (200), Receiver Report (201), Source Destination (202), Bye(203), Application Specific(204)

20 Redes de Computadores Profa. Ana Benso RTPC Reports Sender  Envia mensagens para que os outros verifiquem o que deveriam ter recebido  Formato (em anexo) Receiver  Usado para quando o host não está transmitindo  Reporta estatísticas de recepção

21 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Reports... Outros reports  Source Description (SDES) CNAME, NAME, EMAIL, PHONE, LOC, TOOL, NOTE, PRIV  Bye Sistema anuncia que está deixando a conferência  Application Specific Messages Problemas  Congestionamento com msg de controle

22 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Reports... Solução  Regras para definir a periodicidade destas mensagens Princípios  Manter os requisitos de tráfego constantes, independente do número de participantes Mensagens são enviadas por multicast Controle do número de sistemas Aumentado-se o número de sistemas, a freqüência dos relatórios de todos os sistemas diminui

23 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Reports...  Geração de mensagens em intervalos randômicos Se houver sincronização haverá picos de tráfego

24 Redes de Computadores Profa. Ana Benso RTPC - Intervalo de Transmissão Largura de banda da sessão  Dividida entre os participantes  Soma de custos ou largura disponível para a sessão Normalmente é a soma da largura de banda nominal de cada origem que deverá estar ativa (sender) Para transmissões de áudio é normalmente a largura de banda de uma origem apenas Largura de banda deve ser fornecida por um gerente de sessão

25 Redes de Computadores Profa. Ana Benso RTPC - Intervalo de Transmissão O tráfego de controle deve ser limitado a 5% da largura de banda  Não deverá causar impacto na transmissão de dados  ¼ deste 5% devem ser reservados aos participantes que enviam dados  Se o número de origem é maior que ¼ dos participantes A origem usa o percentual sobre a largura de banda total da sessão  Poucos participantes: mínimo 5 segundos!!!

26 Redes de Computadores Profa. Ana Benso Telefonia IP e Sinalização “Voice over IP”  Qual a tecnologia adicional para o suporte aos sistemas de telefonia isócronos? RTP Controle de Conexão (a nível de aplicação) Mecanismos para que uma rede IP funcione de forma isócrona Controle de Conexão  SS7 (Signaling System 7) Padrões propostos  H.323 (ITU-T)  SIP (Signaling Initiation Protocol) (IETF)