Definição Significado da convergência

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2 Definição Significado da convergência A convergência em redes refere-se à coexistência de três redes de serviços (ou mais) no interior de uma única rede física. Exemplos: Transmissão de video, rede de telefonia e comunicação de dados. A rede convergente tem se tornado o backbone de qualquer atividade digital: navegação web, VoIP, streaming de video, conferência de áudio e video, chat, redes sociais e todo um leque de aplicações e serviços que promovem o engajamento de grupos públicos, privados e de negócios. 2

3 Convergência de Redes é portanto a coexistência do telefone, vídeo, comunicação de dados em uma rede única. O uso de múltiplos modos de comunicação em uma rede única oferece uma conveniência e flexibilidade inviáveis economicamente em estruturas separadas. A convergência de redes é também chamada de convergência de mídia, ou Triple Play. 3

4 Tráfego sensível ao tempo é aquele que precisa obedecer parâmetros temporais estritos a fim de atender a uma expectativa de experiência do usuário. Requer controle, sobretudo, e não somente uma banda disponível. Violações de métricas temporais afetam a qualidade da comunicação, resultando em má qualidade de experiência. 4

5 Conversação VoIP, normalmente estabelecida via SIP, sobre protocolo RTP, entre um ramal remoto e um PBX IP. Potenciais problemas nas seguintes métricas de QoS: Jitter Atraso ida-e-volta Latência Perda de pacotes Problemas que podem ser resolvidos com retransmissão e utilização de buffers de memória não podem ser utilizados em interações em tempo real. Violação das métricas de QoS são percebidas com má qualidade de experiência (baixo QoE) 5

6 Tradicionalmente os mecanismos de QoS lidam com a fatores relacionados à disponibilidade de recursos na infraestrutura de redes para atender aos requisitos de rede para uma transmissão de um fluxo de dados. Alguns dos parâmetros relacionados à rede, sobre os quais se busca exercer controle: Packet loss perda de pacotes Jitter variação no atraso Round Trip Delay atraso ida-e-volta Taxas de erros Taxas de transmissão Banda disponível 6

7 Está relacionada à percepção humana, i.e, do usuário quanto a sua experiência em relação a uma determinada aplicação. Oferece a possibilidade de utilizar mecanismos e correlações a fim de obter resultados computáveis para refletir pecepções subjetivas. Em geral utiliza as seguintes métricas objetivas: MOS (Mean Opinion Score): escala de 1 a 5 R-Factor: escala de 0 a 100, definido no E-Model ITU-T G.107 7

8 Refere-se à conformidade de um determinado dispositivo aos requisitos de apresentação e comunicação entre o usuário e a aplicação. Exemplos: GPS: precisão; CPU: capacidade de processamento; Memória: capacidade de armazenamento; Codecs: sensibilidade e tolerância a erros na rede; Resolução de câmeras de vídeo e displays. Codecs: G.711, G.729, G.726 Compressão adotada pelos Codecs 8

9 Nyquist demonstrou que é possível manter a fidelidade da voz humana em conversação aplicando uma taxa de amostragem que é duas vez maior do que a amplitude do espectro de frequência, i.e, 300Hz-3.4KHz, aproximadamente 6K. O múltiplo binário mais próximo foi o escolhido 8KHz. 8K x 8 bits = 64Kbits/seg. 9

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11 Na conversação telefônica normal temos uma interação que emprega um canal exlusivo, seja analógico, seja digital. Na conversão que utiliza o transporte IP, é preciso considerar que o tráfego de voz compete com outros tráfegos. Na interação humana nosso cérebro espera que a voz flua sem interrupções e picotes e que a contraparte entenda e responda em um período natural de tempo. 11

12 Se esperamos tempo demais por uma resposta, ocorre um desconforto e estranhamento na conversação, que deixa então de ser natural. Este fenômeno pode ser observado nos noticiários televisivos onde ocorre uma atraso entre o que o âncora em uma sede lança um questionamento enquanto decorre um período de tempo que o profissional remoto leva para escutar a mensagem. Esta demora é decorrente do delay. 12

13 No streaming, como não ocorre interação, o importante é que o vídeo e voz fluam continuamente. É possível desta forma adotar medidas preventivas, tais como: Armazenar um período anterior do filme, por exemplo, por um par de segundos ou mais. O efeito colateral disto é o espectador ser obrigado a esperar alguns segundos para o filme iniciar. Realizar o fetch, ou seja, antecipar a transmissão de trechos do filme, armazenando-os temporariamente. O único custo é de memória. Não há como utilizar estas técnicas com voz interativa. 13

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15 O termo VoIP em geral significa apenas uma forma de digitalizar a voz humana de uma forma que possa ser transportada por pacotes IP. Pode ser via Skype, WhatsApp, Serviços VoIP e Operadoras diversas, Lync (Microsoft), sistema de áudio e videoconferência diversos como Zoom, Polycom, Avaya, Cisco, entre vários outros sistemas P2P, pessoa a pessoa, ou de conferência. Telefonia IP designa uma operação estruturada, controlada e gerenciada de telefonia totalmente baseada em IP e que emprega padrões como SIP e H.323 e é capaz de traduzir a voz analógica ou TDM (E1/R2) ou ISDN (RDSI) em voz empacotada como pacotes IP. Envolve SLA! 15

16 Envolve o Appliance de Rede, os endpoints e protocolos de comunicação, como o SIP, H.323, RTP, RTCP, além de controles de QoS. 16

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18 O principal protocolo de sinalização utilizado entre Operadoras e PBX IP e na telefonia IP interna. Uma das principais vantagens do SIP é o fato de ser um protocolo baseado em texto, seguindo o modelo de requisição/resposta do empregado pelo HTTP. Esta característica torna o protocol fácil de manter, dado que as mensagens possuem construções amigáveis tanto para o desenvolvedor como para o gerente de redes. 18

19 INVITE Indica que um client está sendo convidado a participar de uma sessão de chamada. ACK Confirma que o cliente recebeu uma resposta final de um request de INVITE. BYE Termina uma chamada e pode ser enviada tanto pelo chamador como pelo chamado. CANCEL Cancela quaisquer pesquisas pendentes mas não termina uma chamada que já foi iniciada e aceita. OPTIONS Queries acerca das capacidades dos servers. REGISTER Registra os endereços listados no campo To header com um SIP server.

20 Localização do usuário e Registro Disponibilidade do usuário Capacidades do Usuário End points (telefones) notificam os Proxies SIP acerca de sua localização; determina quais end points vão participar da chamada. O protocolo SIP é usado pelos endpoints para determinar quando a chamada será atendida. Utilizado pelos endpoints para negociar capacidades de mídia, tais como o Codec mutamente suportado. Iniciação de Sessão Gerenciamento de Sessão A sinalização SIP informa ao endpoint que o telefone está chamando (ring). O SIP é usado para negociar atributos de sessão empregados pelas partes chamada e chamadora. A sinalização SIP é empregada para transferir chamadas, encerrar chamadas e alterar parâmetros de chamadas durante a sessão (como a adição de uma conferência a 3). 20

21 IETF RFC 3261 Em substituição à RFC 2543 O Session Initiation Protocol (SIP) é um protocolo de controle (sinalização) na camada de aplicação, para criar modificar ou terminar sessões entre um ou mais participantes. Pode ser usado para voz, vídeo, mensagens instantâneas, gaming, etc., etc., etc. Segue o HTTP Baseado em mensagem de texto URIs ex: sip:dbaron@mit.edu

22 SDP codecs Application RTSP SIP RTP DNS(SRV) Transport TCP UDP Network IP Physical/Data Link Ethernet np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 22

23 User Agents (UA) Clientes Fazem Requisições Servidores Recebem Requisições Server types Redirect Server Proxy Server Registrar Server Location Server Gateway UA que se conecta em outra rede, eg. PSTN B2BUAs Dois UAs que passam mensagens SIP e podem alterá-las

24 DNS Server Outgoing Proxy DNS SIP Location Server Incoming Proxy Registrar SIP SIP P SI Originating User Agent SIP RTP Terminating User Agent

25 DNS Server Location Server DNS Registrar Incoming Proxy SIP SIP SIP Originating User Agent SIP RTP Terminating User Agent Dennis Baron

26 Originating User Agent SIP RTP Terminating User Agent

27 INVITE Requisita uma sessão ACK Resposta final ao INVITE OPTIONS CANCEL BYE Questiona acerca das capacidades do server Cancela um requirmento pendente Termina uma sessão REGISTER Envia o endereço do usuário para o Server

28 1XX Provisional 100 Trying 2XX Successful 200 OK 3XX Redirection 302 Moved Temporarily 4XX Client Error 404 Not Found 5XX Server Error 504 Server Time-out 6XX Global Failure 603 Decline

29 User A User B Calls INVITE: sip: Ringing Rings OK Answers ACK Talking RTP Talking Hangs up BYE OK

30 INVITE sip:e9-airport.mit.edu SIP/2.0 From: "Dennis To: sip:e9-airport.mit.edu Call-Id: Cseq: 1 INVITE Contact: "Dennis Baron"<sip: @ > Content-Type: application/sdp Content-Length: 304 Accept-Language: en Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, REFER, OPTIONS, NOTIFY, REGISTER, SUBSCRIBE Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/ (WinNT) Date: Thu, 30 Sep :28:42 GMT Via: SIP/2.0/UDP

31 IETF RFC 2327 SDP destina-se a descrever sessões multimídia com o propósito de anúncio de sessão, convite para sessão e outras formas de iniciação de uma sessão multimídia. SDP inclui: O tipo de mídia (video, audio, etc.) O protocolo de transporte (RTP/UDP/IP, H.320, etc.) O formato da mídia (H.261 video, MPEG video, etc.) Informação acerca destas mídias (endereços, portas, fomatos, etc np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 31

32 SDP v=0 o=pingtel 5 5 IN IP s=phone-call c=in IP t=0 0 m=audio 8766 RTP/AVP a=rtpmap:96 eg711u/8000/1 a=rtpmap:97 eg711a/8000/1 a=rtpmap:0 pcmu/8000/1 a=rtpmap:8 pcma/8000/1 a=rtpmap:18 g729/8000/1 a=fmtp:18 annexb=no a=rtpmap:98 telephone-event/8000/1 np119

33 GIPS Enhanced G.711 8kHz sampling rate Voice Activity Detection Variable bit rate G.711 8kHz sampling rate 64kbps G.729 8kHz sampling rate 8kbps Voice Activity Detection np1 19

34 User B Registrar MIT.EDU Location MIT.EDU REGISTER: sip:dbaron@mit.edu Unauthorized REGISTER: (add credentials) OK sip:dbaron@mit.edu Contact

35 REGISTER sip:mit.edu SIP/2.0 From: "Dennis To: "Dennis Call-Id: 9ce902bd23b070ae0108b225b94ac7fa Cseq: 5 REGISTER Contact: "Dennis Baron"<sip: @ ;LINEID=05523f7a97b54dfa3f0 c0e3746d73a2 4 Expires: 3600 Date: Thu, 30 Sep :46:53 GMT Accept-Language: en Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/ (WinNT) Content-Length: 0 Via: SIP/2.0/UDP np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 35

36 REGISTER sip:mit.edu SIP/2.0 From: "Dennis To: "Dennis Call-Id: 9ce902bd23b070ae0108b225b94ac7fa Cseq: 6 REGISTER Contact: "Dennis Baron"<sip: @ ;LINEID=05523f7a97b54dfa3f Expires: 3600 Date: Thu, 30 Sep :46:53 GMT Accept-Language: en Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces User-Agent: Pingtel/ (WinNT) Content-Length: 0 Authorization: DIGEST USERNAME=" @mit.edu", REALM="mit.edu", NONCE="f b8ae841b9b0ae8a92dcf0b ", URI="sip:mit.edu", RESPONSE="ae064221a50668eaad1ff2741fa8df7d", OPAQUE="reg:change4" Via: SIP/2.0/UDP c0e3746d73a 2 np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 36

37 User A Proxy MIT.EDU User B Calls INVITE: sip:dbaron@mit.edu Trying Ringing INVITE: sip:dbaron@ Ringing Rings OK OK Answers ACK ACK Talking RTP Talking Hangs up BYE BYE OK OK

38 User A Proxy MIT.EDU Gateway Calls INVITE: sip:joe@mit.edu INVITE: sip:38400@ Trying Rings Ringing Ringing Answers OK OK ACK ACK Talking RTP Talking Hangs up BYE BYE OK OK 38

39 Just a sampling of IETF standards work IETF RFCs RFC3261 RFC2327 RFC1889 RFC2326 RFC3262 RFC3263 RFC Core SIP specification obsoletes RFC2543 SDP Session Description Protocol RTP - Real-time Transport Protocol RTSP - Real- Time Streaming Protocol SIP PRACK method reliability for 1XX messages Locating SIP servers SRV and NAPTR Offer/answer model for SDP use with SIP np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 39

40 RFC3265 RFC3266 RFC3311 RFC3325 RFC3361 RFC3428 RFC3515 SIMPLE SIP event notification SUBSCRIBE and NOTIFY IPv6 support in SDP SIP UPDATE method eg. changing media Asserted identity in trusted networks Locating outbound SIP proxy with DHCP SIP extensions for Instant Messaging SIP REFER method eg. call transfer IM/Presence - SIP authenticated identity management - np1 19 Dennis Baron, January 5, 2005 Page 30

41 Prós Padrão Aberto Protocolo fim-a-fim habilita recursos nos clientes Serve a múltiplos propósitos Implementações variáveis É o protocolo padrão de fato que rege as intercomunicações Contras Muitas definições (RFCs); podem provocar incompatibilidades Poucas convenções acerca da construção de serviços; alguns serviços podem acabar sendo proprietários O fato de ser fim-a-fim limita a adoção de features dentro da rede; limitação de liberdade

42 Network transmission control RTP Realtime Transmission Protocol RTCP Realtime Transmission Control Protocol Session control Real-Time Streaming Protocol (RTSP) Session Description Protocol (SDP) representação textual de uma sessão VOIP SIP Session Initiation Protocol Sinalização para IP Telephony SAP Session announcement protocol para sessões multicast

43 RTP empregado em diversas aplicações de áudio e vídeo RTP/UDP/IP é uitilizado pelos protocolos de sessão de streaming como o RTSP Protocolos de sessão estabelecem a negociação/sessão em suporte a aplicações multimídia Utilizados por aplicações multimedia, como Quick Time, Real Player e outros

44 RTP fornece funções fim-a-fim de transporte apropriadamente para aplicações em tempo de real de áudio e video, sobre serviços unicast e multicast RTP companion protocol Real-time Transport Control Protocol (RTCP) RTP RTCP User Datagram Protocol Internet Protocol Ethernet or Wi-Fi PHY (Wired or Wireless) Layer 4

45 Propicia informação de controle Out-of-band para o fluxo RTP. Monitora o QoS sobre o RTP na entrega e empacotamento dos dados multimídia Usado periodicamente para transmitir pacotes de controle para participantes em uma sessão streaming multimídia. Fornece feedback sobre a Qualidade de Serviços fornecida pelo RTP Coleta estatísticas sobre a conexão multimídia Bytes enviados, pacotes enviados, pacotes perdidos, jitter, feedback e round trip delay A aplicação pode usar esta informação para aumentar a qualidade de serviço, seja por limitação do fluxo ou utilizando um codec diferente.

46 Payload Type Identification Determinação da codificação Identificação da origem RTP trabalha com Profiles (perfis) Profile define um conjunto códigos de tipos de payload e seus mapeamentos nos formatos de payload Sequence numbering Detecção de erros Time-stamping Monitoração temporal, sincronização, cálculo de jitter Monitoramento da entrega

47 Protocolo e aplicação para controle de streams multimedia. Não se trata de um protocolo na camada de aplicação sobre transmissão de dados. É apenas um protocolo de controle remoto entre o cliente e o servidor Audio Video Decoder RTP CLIENT RTSP Session Control RTSP Audiovi deo Coder RTP SERVER

48 Permite a entrega controlada de dados em tempo real, como áudio e vídeo Objetiva controlar múltiplas sessões de entrega de dados Provê formas de escolha entre canais de entrega UDP Multicast UDP, TCP

49 Existem cinco termos relacionados com a descrição de uma sessão multimídia: Conferência: É um conjunto de dois ou mais usuários em comunicação através de um software comum. Sessão : Sessão é o par emissor e receptor multimedia e o fluxo de stream de dados. Anúncio da Sessão: Um anúncio de sessão é um mecanismo pelo qual a descrição da sessão é disponibilizada para os usuários através de uma ação proativa, i.e, a descrição da sessão não é requisitada explicitamente pelo usuário. Session Advertisement : o mesmo que Anúncio de sessão Session Description : Um formato preciso acerca das informações necessárias para a descoberta e participação e uma sessão multimídia.

50 v=0 o= IN IP s=quicktime t=0 0 a=range:npt=nowa=control:rtsp:// /mystream.sdp a=isma-compliance:2,2.0,2 m=audio 0 RTP/AVP 96 c=in IP b=as:8 a=rtpmap:96 mpeg4-generic/8000/1 a=fmtp:96 profile-level-id=15;mode=aac-hbr;sizelength=13;indexlength=3;indexdeltalength=3;config=1588 a=mpeg4-esid:101 m=video 0 RTP/AVP 97 c=in IP b=as:30 a=rtpmap:97 H264/90000 a=fmtp:97 packetization-mode=1;profile-level-id=4d400a;sprop-parametersets=j01acqkyui/lgdugaqa2wrxvfaq=,kn4jf6a= a=mpeg4-esid:201 a=cliprect:0,0,120,160 a=framesize:

51 (2) Onde está meucontato? Serviço de Localização (3) Está em play (1) INVITE (4) 302 Moved temporarily (5) INVITE SIP user agent (6) 200 OK (7) RTP Audio/Video data play SIP user agent

52 Os protocolos RTSP e SIP são projetados para sessão um-a-um SAP é um protocolo de anúncio multicast Protocolo Servidores distribuídos periodicamente enviam pacotes multicast (advertisements) contendo descrições das sessões geradas pelas origens locais Anúncios são recebidos pelos receptores em endereços/portas multicast estáticas Anúncios contêm informação SDP para iniciar as ferramentas necessárias para iniciar a sessão.

53 O protocolo SIP e os demais protocolos de controle a ele relacionados têm se mostrado bastante versáteis para implementar comunicação multimídia, e mais especificamente aquelas que demandam serviços tais como: Voz e Vídeo interativo Audio e VídeoConferência Interação via Chat Provavelmente futuras integrações farão uso deste protocolo para realizar a fusão se serviços. 53