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Real Time Protocol (RTP)
Profa. Ana Cristina Benso da Silva
Redes de Computadores
Redes de Computadores Profa. Ana Benso
RTP (Real Time Protocol)
“Application Layer Framing” Troca o TCP (protocolo sofisticado) por um
protocolo simplesNormalmente aplicações em tempo real não
necessitam das funções do TCPAlgoritmos para aplicações multimídia tratam a falta
de dados ou erro nas transmissõesTempo de retransmissão do TCP é normalmente
substituído pelo simples esquecimento dos dados que faltam
Redes de Computadores Profa. Ana Benso
RTP
IP
Arquitetura do RTP
RTP não especifica um protocolo por completoFramework
Define papéis básicos, operações e formato das mensagens
Aplicações específicas adicionam o controle necessário para cada uma UDP
RTP
MPEG
H.261
JPEG
Redes de Computadores Profa. Ana Benso
Transmissão de Áudio e Vídeo
Transmissão de áudio em sistema de telefoniaPCM
Amostras de 8 bits a cada 125 seg (8000 vz/seg)Total de 64Kbps
Exemplo: 128 seg. de áudio = 1 Mb de memóriaRedução:
Diminuir o número de amostrasDiminuir o número de bits por amostraCompressão digital*
Resultado: BAIXA QUALIDADE ou ATRASO*
Redes de Computadores Profa. Ana Benso
Reprodução de Áudio e Vídeo
Tempo real Largura de banda para garantir a velocidadeGarantia de tempo de entrega para garantir a
reproduçãoArquitetura Isócrona
Todo sistema é desenvolvido para a garantia da transmissão em tempo real
Redes TCP/IPNão é isócrono
Redes de Computadores Profa. Ana Benso
Problema em Redes TCP/IP
O TCP/IP não preserva as relações de tempo entre as mensagensDatagramas podem chegar
em intervalos irregulares fora de ordem
Ou não chegam
RedeRede
Jitter: Variação no atraso
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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 realIncorporado ao framework do RTP
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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
EntradaTempo variável
SaídaTempo fixo
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Multicast
O RTP foi projetado para operações em multicastTráfego de dadosTráfego de controle
Mensagens de feedback são enviadas a todos os participantes do grupoGasto de largura de banda?
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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”?
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Papéis
Origem e DestinoTranslator 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
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Formato da Mensagem
Timestamp
Synchronization Source Identifier
(first) Contributing Source Identifier
(last) Contributing Source Identifier
Application Data
Version
Padding
Extension
ContributorCount
Marker
Payload Type Sequence Number
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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)
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Tipo de Payload
0 PCMU Audio 16-22 unassigned audio
1 1016 audio 23 RGB8 video
2 G721 audio 24 HDCC video
3 GSM audio 25 CelB vieo
4 unassigned audio 26 JPEG video
5 DVI4 audio (8KHz) 27 CUSM video
7 LPC audio 29 PICW video
8 PCMA audio 30 CPV video
9 G722 audio 31 H261 video
10 L16 audio (stereo) 32 MPV video
11 L16 audio (mono) 33 MP2T video
12 TPS0 audio 34-71 unassigned video
13 VSC audio 72-76 reserved
14 MPA audio 77-95 unassigned
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Características do RTP
Usa o mesmo formato de frame para todas as mensagensEste formato é alterado pela adição de
aplicações específicasTransportado sobre UDP, mas suporta
outros protocolosNão tem uma porta “bem-conhecida”, depende
da aplicaçãoDefault: 5004 (dados), acima de 5004 para
controle
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Características do RTP
Header compactoEvita overhead de controleAplicações consome muita largura de bandaAplicações enviam pequenas quantidades de
dadosReduz o overhead e ajuda no transporte
eficiente
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Áudio e Vídeo Simultâneos
São transmitidos em sessões RTP distintasRTP e RTPC para ambas as sessões
Portas UDP e endereço multicast diferentes para cada sessão
Manter a sincronização entre áudio e vídeoVantagem
Usuários podem receber ambos streams, ou apenas um deles
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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
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Controlando Tráfego em Tempo Real
Um só tipo de mensagensMensagens para transporte de dados de
aplicaçãoRTPC – Real Time Control Protocol
Feedback e outros controlesUsa porta UDP diferente
Uma ID maior que a porta de dadosSender Report (200), Receiver Report (201),
Source Destination (202), Bye(203), Application Specific(204)
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RTPC Reports
SenderEnvia mensagens para que os outros
verifiquem o que deveriam ter recebidoFormato (em anexo)
ReceiverUsado para quando o host não está
transmitindoReporta estatísticas de recepção
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Reports ...
Outros reportsSource Description (SDES)
CNAME, NAME, EMAIL, PHONE, LOC, TOOL, NOTE, PRIV
ByeSistema anuncia que está deixando a conferência
Application Specific Messages
ProblemasCongestionamento com msg de controle
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Reports ...
SoluçãoRegras para definir a periodicidade destas
mensagens
PrincípiosManter os requisitos de tráfego constantes,
independente do número de participantesMensagens são enviadas por multicast
Controle do número de sistemas
Aumentado-se o número de sistemas, a freqüência dos relatórios de todos os sistemas diminui
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Reports ...
Geração de mensagens em intervalos randômicos Se houver sincronização haverá picos de tráfego
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RTPC - Intervalo de Transmissão
Largura de banda da sessãoDividida entre os participantesSoma de custos ou largura disponível para a
sessãoNormalmente 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
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RTPC - Intervalo de Transmissão
O tráfego de controle deve ser limitado a 5% da largura de bandaNão deverá causar impacto na transmissão de
dados¼ deste 5% devem ser reservados aos
participantes que enviam dadosSe o número de origem é maior que ¼ dos
participantesA origem usa o percentual sobre a largura de banda
total da sessãoPoucos participantes: mínimo 5 segundos!!!
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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 propostosH.323 (ITU-T)SIP (Signaling Initiation Protocol) (IETF)
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