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Qos para videoconferência Alexei Korb Liane Tarouco Leandro Marcio Bertholdo UFRGS.

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Apresentação em tema: "Qos para videoconferência Alexei Korb Liane Tarouco Leandro Marcio Bertholdo UFRGS."— Transcrição da apresentação:

1 Qos para videoconferência Alexei Korb Liane Tarouco Leandro Marcio Bertholdo UFRGS

2 Tópicos da apresentação n A experiência do GTRH & UFRGS n O funcionamento do MCU n Análise do protocolo n Estratégia de QoS adotada

3 Experiências de EAD n GTRH –Segurança de redes de computadores –Gerência de Redes –Simpósio Evolução da Internet (COMDEX 2001) n UFRGS –Pós-graduação Informática na Eucação

4 Cenário

5 Recursos utilizados n MCU –Meeting Point da CuSeeMe –CISCO 3510 n Cliente –Netmeeting –CuSeeMePro (versão > 4.1) –Polycom

6 Sistema de videoconferência n Servidor de videoconferência –ITU H.323 –Vídeo sobre pacotes n Clientes –Netmeeting –CuSeeMe –outros

7 Videoconferência na Internet n CuSeeMe n Mbone n H.323

8

9 Experiências de ensino à distância n Diversas áreas tem implantado atividades de ensino à distância n São utilizados serviços básicos da Internet –correio eletrônico –WWW –chat

10 Componentes da solução n Terminais n Gateways n Gatekeepers n Unidades de Controle Multiponto (MCU - Multipoint Control Unit)

11 Terminais n São entidades da H 323 nas extremidades de uma rede de transmissão de multimídia, as quais comunicam-se em duplo sentido e em tempo real com outros terminais H 323 através da transmissão e recepção de sinais de controle, áudio, vídeo e dados (isoladamente ou em conjunto).

12 Gatekeeper n Controle de acesso n Gerenciamento de largura de banda n Localização de Gateways n Integrante do software MCU

13 Gatekeeper n provê serviços de controle de chamadas para os terminais H.323 presentes na zona Controle de acesso n Controle de acesso (Autorização de chamadas) n Tradução de endereços n Gerenciamento de largura de banda n Localização de Gateways n Gerenciamento de zona n Sinalização de controle de chamada (no modo de conferência roteado) n Gerenciamento de chamadas n Implementação de função deve estar separado de outras funções (tal como MCU)

14 MCU n Estabelecer uma conferência multiponto com um ou mais terminais e Gateways  Elemento essencial para o estabelecimento de uma videoconferência entre mais de 2 estações (comunicação multiponto)

15 H.323 componentes

16 Terminais H.323

17 MCU usado na UFRGS n O servidor de videoconferência –software MeetingPoint da CuSeeMe Networks, que provê a função de MCU (Multipoint Control Unit) –ambiente LINUX –hardware PC 750 MHz com 128 Mbytes de memória e 18 Giga bytes de disco n

18 Instalação do MCU n Servidor instalado no CPD/UFRGS –ponto de maior conectividade da rede –no-break –operação e acesso 24 horas por dia

19 19 H.323 Gatekeeper n Tradução de endereços –H.323 Alias para endereços IP com base em registro de terminais –Possibilidade de nomes “ -like” –Possibilidade de nomes “phone number like” n Controle de Admissão –Permissão para completar a chamada –Pode impor limites de banda –Método para controlar o tráfego da LAN

20 20 Funções Gatekeeper n Gerenciamento do gateway –H.320, H.324, POTS, etc. n Sinalização de chamadas –Pode rotear chamadas para prover serviços suplementares ou prover funcionalidade Multipoint Controller n Gerenciamento/Relatórios/Registros de chamadas

21 21 H.323 Protocol Stack TCPUDP IP H / Q931 ControlData T.120 H.245 G.7xxH.26x RTP RTCP Gatekeeper Reg, Adm, Status H / RAS AudioVideo A/V CntlControl H.235 (Opcional p/ Criptografia)

22 22 Call Setup A Call Setup Example n a point to point call n 3rd terminal invited into call (Ad hoc multipoint) n One Gatekeeper using the Direct Call Model n O gatekeeper é usado para todos serviços que não dependem do terminal: –Conhecimento de quem está on-line e pode ser chamado –Designar acesso a recursos de rede –Monitorar a disponibilidade dos recursos de rede, gateways e terminais

23 23 Call Connection PictureTel (4) SETUP (Create) Bill Bob GK (5) ARQ May I answer? (6) ACF Yes (7) ALERTING (8) CONNECT (User answers)

24 24 Mensagem contém o endereço de transporte para estabelecimento da chamada Call Connection – localização e registro com o gatekeeper PictureTel Bill Bob GK (1) GRQ (multicast) Quem é meu GK? (2) GCF Eu posso ser seu GK. 1) O endereço IP do GK pode ser configurado manualmen- te ou ser descoberto automaticamente Descoberta automática Porta 1718 (multicast) grupo Porta 1719 (unicast) (4) RCF Você está registrado comigo. (3) RRQ Registro com o GK

25 25 Bill invites Ross PictureTel Ross GK (10) ARQ Invite Ross (11) ACF Resolved Ross’s IP Address (12) SETUP (Invite) (13) ARQ May I Join? (14) ACF Yes (15) ALERTING (16) CONNECT (17) H.245 CONNECTION

26 26 Call Connection – Estabelecimento da Chamada PictureTel Bill Bob GK (8) ARQ May I Join? (9) ACF Yes (7) SETUP (Invite) (5) ARQ Can I make a call? (10) ALERTING (12) H.245 CONNECTION (6) ACF Yes – Resolved Biil´s IP address (11) ALERTING

27 QoS nos canais RAS, H e H.245 n RAS – Usado para: – Localização e registro com GK; – Negociação de largura de banda, e; – Desligamento do GK. n H – Usado para: – Estabelecer e encerrar conexões n H – Usado para: – Estabelecer a troca de capacidades Caso qualquer uma destas operações falhar o Sist. Pode ficar indisponível. Soluções possíveis: -Usar unicast com TTL baixo -Usar ARQ pré concedido -Designar prioridades (QoS), para usuários prioritários Deve ser garantido Delay mínimo para o estabelecimento da chamada.

28 Medições realizadas n Comunicações T.120 entre Terminais (Netmeeting), iniciam antes da abertura de canais lógicos. (recomendação determina que seja depois), estamos investigando o motivo; Exemplo clique aqui ! Exemplo clique aqui ! n O modelo de conferência centralizado (tightly coupled) ocupa muitos recursos do MCU, pode ser uma causa das falhas de comunicação, pois todos mantém canais H.245, ativos com o MCU durante todo o tempo de comunicação; Abaixo é mostrado um fragmento de um log do MCU Meetingpoint Event> Mon Nov 26 17:15: Pkts in Pkts Event> client Leandro Bertholdo - T.120 session closed Event> Mon Nov 26 17:16: Pkts in Pkts Event> Mon Nov 26 17:17: Pkts in 1695 Pkts Event> client Alexei Korb timeout -- holding down Event> Mon Nov 26 17:18: Pkts in 3324 Pkts Event> client Alexei Korb - T.120 session closed due to insufficient bandwidth Event> Mon Nov 26 17:19: Pkts in 4708 Event> Mon Nov 26 17:20: Pkts in 5850 Event> client Liane Tarouco - T.120 session closed due to insufficient bandwidth Event> Mon Nov 26 17:21: Pkts in 7114 Event> Mon Nov 26 17:22: Pkts in 8182

29 A troca de dados T.120 começa aqui O canal foi estabelecido aqui

30 Medições realizadas n Comunicações T.120 entre Terminais (Netmeeting), iniciam antes da abertura de canais lógicos. (recomendação determina que seja depois), estamos investigando o motivo; Exemplo clique aqui ! n O modelo de conferência centralizado (tightly coupled) ocupa muitos recursos do MCU, pode ser uma causa das falhas de comunicação, pois todos mantém canais H.245, ativos com o MCU durante todo o tempo de comunicação; Abaixo é mostrado um fragmento de um log do MCU Meetingpoint Event> Mon Nov 26 17:15: Pkts in Pkts Event> client Leandro Bertholdo - T.120 session closed Event> Mon Nov 26 17:16: Pkts in Pkts Event> Mon Nov 26 17:17: Pkts in 1695 Pkts Event> client Alexei Korb timeout -- holding down Event> Mon Nov 26 17:18: Pkts in 3324 Pkts Event> client Alexei Korb - T.120 session closed due to insufficient bandwidth Event> Mon Nov 26 17:19: Pkts in 4708 Event> Mon Nov 26 17:20: Pkts in 5850 Event> client Liane Tarouco - T.120 session closed due to insufficient bandwidth Event> Mon Nov 26 17:21: Pkts in 7114 Event> Mon Nov 26 17:22: Pkts in 8182

31 Medições realizadas n Problema: –A captura não apresenta o horário em que o pacote foi capturado. Fica muito difícil encontrar o que está acontecendo em cada pacote enviado pelo MCU exatamente no momento de encerramento da conexão. –Seria interessante um analisador de protocolos on-line para descobrirmos exatamente o que está acontecendo; –A documentação de algus produtos ainda é carente de informações detalhadas e precisas, pois como o padrão está evoluindo constantemente. n Possíveis candidatos para tratamento diferenciado (QoS) –Canal RAS. –Sinalização H –Troca de Capacidades –Canais de mídias (Classificar de níveis de serviços diferenciados dependendo da aplicação de usuário).

32 Software cliente n Netmeeting (Microsoft) n CuSeeMe (CuSeeMe Networks Inc)

33 Sistemas adicionais usados n Learning Space –controle de acesso dos alunos ao ambiente de ensino-aprendizagem –gerenciamento de comunicação n Equitext –desenvolvimento próprio –co-autoria via WWW n Servidor Real (broadcast) –Diversas velocidades (20Kbps a 250 Kbps)

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35 Transmissão via Real n Várias velocidades possíveis n Plugin e navegador n Ajustável ao usuário –Modem –rede TV cabo –Intranets

36 Formas de apoio a interação n Síncrona –Chat –Videoconferência n Assíncrona – –Forum –Editor colaborativo de texto –Editor colaborativo de mapa conceitual

37 n T.120 Whiteboard impressora Reprojetor T.120 Câmara documento s Audio + Compartilhamento de Aplicações Desktop Video + Whiteboard + Compart. Aplic. PictureTel LAN DDD RDSI

38 T.120 protocol stack WhiteboardOverhead Proj Photos DocumentsFile Transfer App SharingReservations A/V Control Application Protocols T Still Image, T File Transfer T A/V Control, T.SHARE, T.RES T Generic Conference Control T Transport Stacks ISDNPOTS Voice/ Data LANATM MCU T.122 / T Multipoint Comm. Service T.126T.127 TERMINAL Switching T.130

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40 T.120 n O padrão T.120 contém uma série de protocolos de comunicação e aplicação, e serviços que dão suporte para comunicação de dados multiponto em tempo-real. n Aplicações colaborativas, tais como conferências de dados, aplicações multiusuários e jogos para multi- jogadores

41 T.120 n Entrega de dados multiponto n Interoperabilidade e independência de plataforma n Entrega de dados confiável n Entrega habilitada para multicast n Transparência de rede e independência de rede n Independência de aplicação n Co-existência com outros padrões n Extendabilidade

42 Série T.120 n T.120: Protocolos de dados para conferência multimídia: provê uma sinopse da série T.120 (1996) n T.121 : Padrão de aplicação genérico: provê um guia para desenvolvimento de protocolos de aplicação T.120 (1996).

43 Série T.120 n T.122: Descrição do Serviço de Comunicação Multiponto (MCS): descreve os serviços multiponto disponíveis para fabricantes (1993) n T.123 Pilhas de protocolos para aplicações de teleconferências audiográficas e audiovisuais: especifica protocolos de transporte para vários tipos de redes incluindo POST, ISDN e LANs (1994)..

44 Série T.120 n T.122: Descrição do Serviço de Comunicação Multiponto (MCS): descreve os serviços multiponto disponíveis para fabricantes (1993) n T.123 Pilhas de protocolos para aplicações de teleconferências audiográficas e audiovisuais: especifica protocolos de transporte para vários tipos de redes incluindo POST, ISDN e LANs (1994)..

45 Série T.120 n T.124: Controle de conferência genérico: define as reservas de suporte de protocolos de aplicação e serviços de controle de conferência básicos para conferências multiponto (1995).

46 Série T.120 n T.124: Controle de conferência genérico: define as reservas de suporte de protocolos de aplicação e serviços de controle de conferência básicos para conferências multiponto (1995).

47 T.124

48 Série T.120 n T.125 : Especificação de protocolo de serviço de comunicação multiponto: especifica o protocolo de transmissão de dados para serviços multiponto (1994).

49 Série T.120 n T.126: Protocolo para tratamento e anotação de imagem não animada: define compartilhamento de dados colaborativamente, incluíndo quadro branco, compartilhamento de imagem, apresentação de imagem gráfica e intercâmbio de imagem em coferência multiponto (1995).

50 Série T.120 n T.127: Protocolo de transferência de arquivo binário multiponto (1995): define um método de troca de arquivos em uma conferência multiponto (1995).

51 Série T.120 n T.128: Protocolo de compartilhamento de aplicações multiponto: define como participantes, em uma conferência T.120 podem compartilhar aplicações locais, de forma que participantes de outra conferência possam ver a imagem da aplicação compartilhada, e usar o mouse e o teclado para controlar essa aplicação como se ela estivesse rodando localmente.

52 Série T.120 n T.134: Entidade de aplicação de textos de chat: uma definição da T.121 para protocolo de textos de chat.

53 Série T.120 n T.135: Sistema de uso para reserva de transações com uma conferência T.120: define os protocolos reservados para conferência em um ambiente T.120, tipicamente entre uma aplicação cliente e um sistema de agenda que reserva unidades de controle de recursos multiponto (MCUs ou "bridges").

54 Portas usadas Para o NetMeeting (ou outro cliente H.323) n TCP Port 7648: CU-SeeMe connections to the MPCS. n UDP Port 7648: sending/receiving CU-SeeMe Video Chat streams. n UDP Port 24032: sending/receiving RTP audio and video streams for CU-SeeMe. n TCP Port 1503: T.120 Client connections. n TCP Port 1720: H.323 call signaling. n UDP Port 56800: sending/receiving RTP video streams for clients that support RTP on separate ports. n UDP Port 1424: routing H.323 audio streams to third-party streaming applications. n UDP Port 1414: routing H.323 video streams to third-party streaming applications. n UDP Ports

55 QoS n Quality of Service ou Qualidade de Serviço - a qualidade necessária para satisfazer o usuário daquela aplicação n Aplicações necessitam QoS diferentes: –telefonia –videoconferência –download de arquivos –TV.

56 Testes e experiências realizadas n UFRGS –VoIP n Rede TCHÊ –Videoconferências n RNP –COMDEX 2001 –GRID

57 UFRGS - VOIP n Topologia

58 UFRGS - VOIP n Problemas enfrentados –Delay –Fragmentação e Interliving –Chamadas não completadas –Sem tom de discar –Desconexão –Cortes na voz

59 UFRGS - VOIP n Testes Realizados –CQ (Custom Queueing) –PQ (Priority Queueing) –LLQ (Low Latency Queueing) –IP RTP Priority n Solução com melhores resultados –Multilink PPP com LLQ

60 TCHÊ - Videoconferências

61 n Problemas enfrentados –Alto descarte de pacotes (> 30%) no tráfego normal –Mesmo com sobra de 2X a banda necessária, o tráfego em rajada do canal torna impossível transmissões de vídeo não buferizadas. –Equipamentos IBM

62 Tchê n Utilizada a implementação da IBM de DiffServ em conjunto com RSVP n LLQ foi utilizado visando manter a compatibilidade com Cisco. n Definido o serviço HVIDEO (Expedited Forwarding) para video originados no MCU e Real Server

63 Tchê n Definido o serviço CACHE (Assured Forwarding) para tráfego controlado, ou seja, que faz uso da estrutura de caches existente. n Reserva de banda de 19% ou 300Kbps para o serviço HVIDEO n Reserva de 15% da banda para o serviço CACHE

64 RNP COMDEX

65 COMDEX n Solução: Serviços Diferenciados com reserva de Banda (DiffServ + RSVP) n Necessidade de padronização em enlaces PPP e redes ATM n Melia->RS (RNP): Ciscos com LLQ n Porto Alegre -> Interior: IBMs com LLQ

66 Configuração do QoS n Estratégia de Filas: LLQ(Low Latency Queuing n Tipo de Serviço: EF (Expedited Forwarding) n Reserva de banda: Variável, configurada de forma independente em cada segmento

67 GRID n Framework utilizado para videoconferência mundial de alta definição, permitindo interagir com outros participantes. n Experiência pioneira com Brasil, Canadá, Alemanha, Estados Unidos, Itália, China e Japão n Utiliza IP Multicast

68 GRID n Necessidade de requisitos de alta velocidade (audio e vídeo digital de alta qualidade) n Recursos alocados –ATM pvc 10Mbps RJ-RS –PVC exclusivo para essa transmissão

69 GRID n Resultados –Todos os recursos de banda foram utilizados –Ótima qualidade de transmissão e recepção

70 Conclusões n Os IBMs demonstraram ser mais estáveis que a solução da Cisco quando agregando outros serviços (IPV6, BGP, Multicast, QoS e RSVP) n A simples utilização de priorização através de QoS não garante uma videoconferência estável mesmo com taxas até 3X superior a da vídeoconferência

71 Conclusões n A Reserva de Banda é indispensável, seja através de VCs ou RSVP n A solução Diffserv & RSVP se mostrou totalmente adequada para atividades como VoIP e Videoconferências buferizadas ou em tempo real. n O RSVP tem o inconveniente de necessitar reconfigurar a reserva desejada em todos os trechos.


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