Συνεχής ροή πολυµέσων Εισαγωγή ικτυακά πρωτόκολλα Πολυµέσα και δίκτυα Συνεχής ροή Ροή από εξυπηρετητές ιστοσελίδων Ροή από εξυπηρετητές µέσων Πρωτόκολλο RTSP Πρωτόκολλο RTP οµή πακέτων RTP Πρωτόκολλο RTCP Κλιµάκωση στο RTCP Τεχνολογία Πολυµέσων 13-1
Εισαγωγή ικτυακές εφαρµογές πολυµέσων Ευαίσθητες στην καθυστέρηση Ανεκτικές στα σφάλµατα Ροή αποθηκευµένων πολυµέσων Ροή (streaming): αναπαραγωγή παράλληλα µε τη λήψη υνατότητες αλληλεπίδρασης µε το χρήστη Ροή πολυµέσων µε πολλούς παραλήπτες Παρόµοια µε τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές µεταδόσεις εν παρέχονται δυνατότητες αλληλεπίδρασης µε το χρήστη Αλληλεπίδραση µε πολυµέσα Επικοινωνία πραγµατικού χρόνου µεταξύ χρηστών Πολύ χαµηλή καθυστέρηση από άκρο σε άκρο Τεχνολογία Πολυµέσων 13-2
ικτυακά πρωτόκολλα IP: πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου Χρησιµοποιείται σε όλα τα συστήµατα του Internet Υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας Πρωτόκολλο UDP: άµεση πρόσβαση στο IP ιατηρεί την υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας Πρωτόκολλο TCP: βελτιωµένες υπηρεσίες Έλεγχος ροής ικτυακή συµφόρηση Έλεγχος συµφόρησης Μειονεκτήµατα TCP για µετάδοση πολυµέσων Καθυστέρηση λόγω αναµεταδόσεων Μεταβαλλόµενος ρυθµός µετάδοσης Συνεχώς µεταβαλλόµενη καθυστέρηση Τεχνολογία Πολυµέσων 13-3
Πολυµέσα και δίκτυα Ελλείψεις του Internet σε σχέση µε τα πολυµέσα Άγνωστη αξιοπιστία µετάδοσης Άγνωστη καθυστέρηση µετάδοσης Άγνωστη διαταραχή καθυστέρησης Αποδεκτό για ροή αποθηκευµένων πολυµέσων Αρκεί η κίνηση να µην είναι υπερβολική Προβληµατικό για αλληλεπίδραση µε πολυµέσα Βασική υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας Πακέτα παραδοσιακών εφαρµογών Προνοµιακή υπηρεσία Κρίσιµα από πλευράς καθυστέρησης πακέτα Προτεραιότητα µετάδοσης στους δροµολογητές Πώς πρέπει να εξελιχθεί το Internet; Τεχνολογία Πολυµέσων 13-4
Πολυµέσα και δίκτυα Καµία αλλαγή Περισσότερη χωρητικότητα στο δίκτυο Όσο αυξάνεται η χωρητικότητα, αυξάνονται οι απαιτήσεις Ριζική αναδιάρθρωση έσµευση εύρους ζώνης και χώρου στις ουρές Μηχανισµοί αστυνόµευσης των εφαρµογών Μηχανισµοί υποβολής αιτηµάτων Έλεγχος δυνατότητα ικανοποίησης αιτηµάτων Αλλαγές µικρής κλίµακας Λίγες κατηγορίες υπηρεσιών Σχετικές και όχι απόλυτες εγγυήσεις Βασική συνδροµή: υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας Υψηλή συνδροµή: αποστολή πακέτων υψηλής προτεραιότητας Τεχνολογία Πολυµέσων 13-5
Συνεχής ροή ικτυακές εφαρµογές ροής συνεχών µέσων Συνδυάζουν δύο επιτυχηµένα µοντέλα Ποικιλία περιεχοµένου (Ραδιόφωνο) Επιλογή χωρίς γεωγραφικά όρια (Internet) Πολυµεσικός εξυπηρετητής Περιέχει τα αρχεία συνεχών µέσων Απευθείας επικοινωνία µε εφαρµογή αναπαραγωγής Έµµεση επικοινωνία µέσω εξυπηρετητή ιστοσελίδων Ανταλλαγή πληροφοριών συγχρονισµού και ελέγχου Εφαρµογή αναπαραγωγής Αποσυµπίεση δεδοµένων Εξοµάλυνση διαταραχής: ενταµίευση δεδοµένων ιόρθωση λαθών: αναµετάδοση ή υποκατάσταση Τεχνολογία Πολυµέσων 13-6
Ροή από εξυπηρετητές ιστοσελίδων Πρόσβαση στα πολυµέσα µέσω ιστοσελίδων Αντιµετώπιση όπως κάθε άλλο αρχείο Επικοινωνία µέσω HTTP Αιτήσεις (requests) για σελίδες Απαντήσεις (replies) µε σελίδες, αντικείµενα και συνδέσµους Χρήση συνδέσεων TCP για αξιοπιστία Ενσωµάτωση µέσων στις σελίδες Προσπέλαση των µέσων µε συνδέσµους Βίντεο: οπτικό και ακουστικό µέρος χωριστά Χωριστές αιτήσεις HTTP προς τον εξυπηρετητή Ο πελάτης αναλαµβάνει το συγχρονισµό τους Βίντεο: οπτικό και ακουστικό µέρος µαζί εν απαιτείται συγχρονισµός Τεχνολογία Πολυµέσων 13-7
Ροή από εξυπηρετητές ιστοσελίδων Φυλλομετρητής ιστοσελίδων Εξυπηρετητής ιστοσελίδων με αρχεία ήχου (1) HTTP αίτηση/απόκριση για αρχείο μέσων (2) Το αρχείο μέσων μεταβιβάζεται στην εφαρμογή αναπαραγωγής μέσων Εφαρμογή αναπαραγωγής μέσων ΠΕΛAΤΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΤΗΣ Αλληλεπίδραση µέσω φυλλοµετρητή Έµµεση επικοινωνία µε τον εξυπηρετητή Μεγάλη καθυστέρηση αναπαραγωγής Τεχνολογία Πολυµέσων 13-8
Ροή από εξυπηρετητές ιστοσελίδων Φυλλομετρητής ιστοσελίδων (1) HTTP αίτηση/απόκριση για μετα-αρχείο (2) μετα-αρχείο Εξυπηρετητής ιστοσελίδων Εφαρμογή αναπαραγωγής μέσων (3) Το αρχείο ήχου/βίντεο ζητείται και στέλνεται μέσω HTTP ΠΕΛΑΤΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΤΗΣ Αλληλεπίδραση µε την εφαρµογή αναπαραγωγής Μετα-αρχείο: διεύθυνση και τύπος αρχείου πολυµέσων Ανταλλαγή στοιχείων µέσω HTTP και TCP Τεχνολογία Πολυµέσων 13-9
Ροή από εξυπηρετητές µέσων Φυλλομετρητής ιστοσελίδων (1) HTTP αίτηση/απόκριση για αρχείο περιγραφής παρουσίασης Εξυπηρετής Ιστοσελίδων (2) Αρχείο περιγραφής παρουσίασης Εφαρμογή αναπαραγωγής μέσων (3) Αίτηση και αποστολή αρχείου ήχου/βίντεο Εξυπηρετητής ροής μέσων ΠΕΛΑΤΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΤΗΣ Εξυπηρετητής ιστοσελίδων: αποθηκεύει µετα-αρχεία Εξυπηρετητής ροής πολυµέσων Επικοινωνεί άµεσα µε εφαρµογή αναπαραγωγής Χρήση κατάλληλων πρωτοκόλλων επικοινωνίας Τεχνολογία Πολυµέσων 13-10
Ροή από εξυπηρετητές µέσων Ενταμιευτής πελάτη ρυθμός πλήρωσης=x(t) ρυθμός άντλησης=d Από το δίκτυο Βίντεο που έχει προσκομιστεί Προς αποσυμπίεση και αναπαραγωγή Αποστολή µέσω UDP: x(t)=d Άµεση αναπαραγωγή Αναπαραγωγή από ενταµιευτή µε µικρή καθυστέρηση Αποστολή µέσω TCP: x(t)=d Αξιοπιστία λόγω αναµεταδόσεων Αποστολή µέσω TCP: x(t)>>d Πολύ µεγαλύτερη αναµονή και χώρος ενταµίευσης Τεχνολογία Πολυµέσων 13-11
Πρωτόκολλο RTSP Αλληλεπίδραση κατά τη ροή πολυµέσων ιακοπή και επανεκκίνηση της αναπαραγωγής Κίνηση σε οποιοδήποτε σηµείο της παρουσίασης RTSP (Real Time Streaming Protocol) εν προσδιορίζει τεχνικές συµπίεσης εν καθορίζει πως τα περιεχόµενα διασπώνται σε πακέτα εν καθορίζει τον τρόπο ενταµίευσης των µέσων εν καθορίζει τον τρόπο µετάδοσης (UDP ή TCP) Έλεγχος µετάδοσης της ροής Μετάδοση πληροφοριών ελέγχου εκτός ζώνης (out-of-band) Μετάδοση πολυµέσων εντός ζώνης (in-band) Χρήση ανεξάρτητου πρωτοκόλλου για τα ίδια τα µέσα Χρήση χωριστής θύρας για το RTSP (TCP/UDP 554) Τεχνολογία Πολυµέσων 13-12
Πρωτόκολλο RTSP Φυλλομετρητής ιστοσελίδων HTTP GET περιγραφή παρουσίασης Εξυπηρετητής ιστοσελίδων SETUP PLAY Εφαρμογή αναπαραγωγής μέσων Ροή μέσων Εξυπηρετητής μέσων PAUSE TEARDOWN Αρχείο περιγραφής παρουσίασης Σύνδεσµοι προς ροές πολυµέσων Οδηγίες συγχρονισµού των ροών Τεχνολογία Πολυµέσων 13-13
Πρωτόκολλο RTSP Αρχεία περιγραφής παρουσιάσεων RTSP Σύνδεσµοι προς τις ροές τις παρουσίασης Τύπος µέσου και δείκτης προς το σχετικό αρχείο Παράλληλες και εναλλακτικές ροές Μήνυµα SETUP: εγκαθίδρυση σύνδεσης Βασικά στοιχεία ροής και τρόπος µεταφοράς Μήνυµα PLAY: ακριβής περιγραφή ροής Ήχος υψηλής ή χαµηλής ποιότητας Μήνυµα PAUSE: παύση της ροής Χρήση αναγνωριστικού σύνδεσης Μήνυµα TEARDOWN: διακοπή σύνδεσης ιαγραφή σχετικών πληροφοριών Τεχνολογία Πολυµέσων 13-14
Πρωτόκολλο RTP RTP (Real Time Protocol) Πρωτόκολλο µεταφοράς πολυµέσων Τυποποιηµένη δοµή επικεφαλίδας Αριθµός σειράς, χρονοσφραγίδα, είδος µέσου Παρόµοιες στις περισσότερες δικτυακές εφαρµογές Τυποποιηµένα ή ιδιωτικά µορφότυπα µέσων Τοποθέτηση πολυµέσων σε πακέτα RTP Τοποθέτηση πακέτων RTP σε πακέτα UDP Το RTP παρέχει ίδια ποιότητα υπηρεσίας µε το IP Ούτε έγκαιρη παράδοση των δεδοµένων Ούτε αποφυγή απωλειών Ούτε λήψη δεδοµένων µε ορθή σειρά Το δίκτυο δεν διακρίνει τα πακέτα του RTP Τεχνολογία Πολυµέσων 13-15
Πρωτόκολλο RTP Εφαρμογήε Μεταφοράς Εφαρμογής RTP UDP RTP UDP Διεπαφή Υποδοχών IP IP Γραμμής Φυσικό Γραμμής Physical Φυσικό Το RTP παρέχει υπηρεσίες στην εφαρµογή Υποεπίπεδο του επιπέδου µεταφοράς Η εφαρµογή χρειάζεται κώδικα για το RTP Μέρος του επιπέδου εφαρµογής Παράδειγµα: µεταφορά φωνής µε RTP PCM, 8 KHz, 8 bits / δείγµα, ρυθµός µετάδοσης 64 Kbps Οµαδοποίηση δεδοµένων ανά 20 ms, 160 bytes / τµήµα Πακέτο RTP: ηχητικό τµήµα και επικεφαλίδα RTP Τεχνολογία Πολυµέσων 13-16
οµή πακέτων RTP Τύπος Φορτίου Αριθμός Σειράς Χρονοσφραγίδα Αναγνωριστικό Πηγής Συγχρονισμού Διάφορα Πεδία Κάθε πηγή µέσων παράγει µία ροή RTP ιαφορετική ροή για κάθε κατεύθυνση Συνεδρία (session) RTP Όλες οι ροές RTP που συµµετέχουν σε µία εφαρµογή Εφαρµογές επικοινωνίας ένας προς πολλούς Κοινή διεύθυνση IP και δένδρο µετάδοσης Βασικά πεδία επικεφαλίδας RTP Τύπος φορτίου Αριθµός σειράς Χρονοσφραγίδα Αναγνωριστικό πηγής συγχρονισµού Πεδίο τύπου φορτίου: 7 bits, δηλαδή 2 7 =128 τύποι Τεχνολογία Πολυµέσων 13-17
οµή πακέτων RTP Αλλαγή τύπου Επιτρέπεται κατά τη διάρκεια µίας συνεδρίας Πληροφόρηση παραλήπτη µέσω του τύπου φορτίου Πεδίο αριθµού σειράς: 16 bits Αυξάνει κατά ένα για κάθε πακέτο Ανίχνευση απώλειας πακέτων Αναδιάταξη πακέτων στον παραλήπτη Πεδίο χρονοσφραγίδας: 32 bits Χρονική στιγµή δειγµατοληψίας πρώτου δείγµατος Εξάλειψη διαταραχών καθυστέρησης Βασίζεται στο ρολόι δειγµατοληψίας του αποστολέα Ίδιος ρυθµός και όταν η πηγή είναι ανενεργή Πεδίο αναγνωριστικού πηγής συγχρονισµού: 32 bits Επιλέγεται τυχαία όταν ξεκινάει η ροή Τεχνολογία Πολυµέσων 13-18
Πρωτόκολλο RTCP RTCP (Real Time Control Protocol) Έλεγχος των πολυµεσικών ροών Κατάλληλο και για εφαρµογές ένας προς πολλούς Κοινή διεύθυνση επικοινωνίας για RTP και RTCP ιάκριση µεταξύ τους από τον αριθµό θύρας UDP Περιοδική αποστολή πακέτων RTCP Στο RTP πακέτα στέλνουν µόνο οι πηγές Στο RTCP πακέτα στέλνουν και οι παραλήπτες Αναφορές αποστολέων ή / και παραληπτών Στατιστικά στοιχεία εφαρµογής Αριθµός πακέτων που στάλθηκαν Αριθµός πακέτων που χάθηκαν ιαταραχή καθυστέρησης Τεχνολογία Πολυµέσων 13-19
Πρωτόκολλο RTCP Αξιοποίηση στατιστικών στοιχείων Η χρήση δεν καθορίζεται από το πρότυπο Προσαρµογή ρυθµού µετάδοσης ιάγνωση προβληµάτων λήψης Πολλαπλές αναφορές σε ένα πακέτο RTCP Αναφορά λήψης: για κάθε ροή του παραλήπτη Αναγνωριστικό πηγής συγχρονισµού Ποσοστό χαµένων πακέτων Τελευταίος αριθµός σειράς ιαταραχή καθυστέρησης διαδοχικών πακέτων Αναφορά αποστολής: για κάθε πηγή του αποστολέα Αναγνωριστικό πηγής συγχρονισµού Χρονοσφραγίδα / χρόνος παραγωγής τελευταίου πακέτου Πλήθος πακέτων και bytes που έχουν σταλεί Τεχνολογία Πολυµέσων 13-20
Πρωτόκολλο RTCP Πακέτα περιγραφής πηγής ηµιουργούνται για κάθε πηγή από τον αποστολέα Γενικές πληροφορίες για την πηγή ιεύθυνση e-mail, όνοµα, εφαρµογή Αναγνωριστικό συγχρονισµού πηγής Συσχέτιση στοιχείων χρήστη µε πηγή συγχρονισµού Συγχρονισµός πολλαπλών ροών µέσων Χρονοσφραγίδες: ανεξάρτητα ρολόγια δειγµατοληψίας Ανεξαρτησία από πραγµατικό χρόνο Χρήση αναφορών αποστολής Χρονοσφραγίδα και πραγµατικός χρόνος τελευταίου πακέτου Συσχέτιση ρολογιών δειγµατοληψίας µε πραγµατικό χρόνο Συγχρονισµός όλων των µέσων µε την κοινή βάση Τεχνολογία Πολυµέσων 13-21
Κλιµάκωση στο RTCP Προβλήµατα κλιµάκωσης του RTCP Επικοινωνία πολλαπλών συµµετεχόντων Το RTP εξαρτάται από (λίγες) πηγές Το RTCP εξαρτάται από (πολλούς) παραλήπτες Τα πακέτα RTCP µπορεί να υπερβαίνουν τα πακέτα RTP Προσαρµογή ρυθµού µετάδοσης πακέτων RTCP Αντιστρόφως ανάλογα µε τους συµµετέχοντες Κάθε συµµετέχων γνωρίζει το συνολικό πλήθος 5% πακέτα RTCP - 95% πακέτα RTP 75% παραλήπτες - 25% αποστολείς Οι συµµετέχοντες µοιράζονται εξίσου τη χωρητικότητα Υπολογισµός περιόδου µετάδοσης T S N S S N R S = TR = 0,25 0,05 BW 0,75 0,05 BW Τεχνολογία Πολυµέσων 13-22