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Programma

1. Concetti utili di networking2. Il Multicast3. Il suono e le immagini4. I filmati e lo streaming5. La videoconferenza H.323

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Networking

Router

Switch

Hub

•Indirizzi IP 32 bit•Indirizzi Ethernet 48 bit

•Inoltra su tutte le porte•velocità viene condivisa•10Mbps e 100Mbps

•Inoltra solo dove è necessario•velocità non viene condivisa

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Cos’è il Multicast?

La tecnologia multicast, è un processo che trasmette le informazioni da una sorgente a più destinazioni con un

unico flusso di dati, invece di usarne molteplici.

•Tante connessioni separate quante sono le richieste

•Utilizzare il broadcast

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Scenari di applicazione

• Videoconferenze, video on demand• Quotazioni in borsa, distribuzione di listini e cataloghi in

tempo reale• Training, teledidattica• Distribuzione di software• Possibilità di sfruttare Internet per trasmissioni di tipo

televisivo

Necessità differenti•affidabilità dei dati•ritardo di consegna

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I gruppi

Insieme di zero o più host identificato da un singolo indirizzo IP di classe D

224.0.0.0 – 239.255.255.255

Non è Statico ma Dinamico

•Associarsi (join)

•Abbandonare (leave)

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Internet Group Management Protocol (IGMP)

224.0.0.1 ALL-SYSTEMS.MCAST.NET

224.0.0.2 ALL-ROUTERS.MCAST.NET

• Membership Query

• IGMPv1 obsoleto• IGMPv2 in uso• IGMPv3 bozza

• Membership Report

• Leave Group

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Ethernet Multicast

Indirizzo IP 32 bit

Indirizzo Ethernet 48 bit

L’indirizzo Ethernet viene riconosciuto dalla prima cifra esadecimale

• 32 bit totali• 4 fissi• 23 caratterizzano l’indirizzo

più gruppi Multicast possono essere mappati con lo stesso indirizzo Ethernet

Esempio: AB-CD-EF-10-20-30

RFC1112 01-00-5E-00-00

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MBone

•Tunnel

rete virtuale sperimentale di router multicast, costruita sopra la struttura standard di Internet

• mrouted protocollo di routing DVMRP

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Le applicazioni in MBone

• Session Announcement Protocol• Session Description Protocol• Session Initiation Protocol

La distribuzione dei dati

SessioneTrasmissione di dati in MBone

•Time to live (TTL) i pacchetti non vengono trasmessi oltre il valore specificato

• i protocolli di routing creano un albero di distribuzione ottimizzato

La sorgente può non unirsi al gruppoNon ha bisogno di sapere chi sono e dove si trovano i ricevitori

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Protocolli di routing

Albero basato sulla sorgente

Albero Condiviso

• Distance Vector Multicast Routing Protocol

• Multicast Open Shortest Path First

• Protocol Independent Multicast – Dense Mode

• Core Based Tree

• Protocol Independent Multicast - Sparse Mode

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Multicast Geografico

• MSDP– Multicast Source Discovery Protocol

• MBGP– Multicast Border Gateway Protocol

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Esempi

Trasmissione di 10M

5

10

15

20

25

30

35

40

Numero Computer

Te

mp

o i

n s

ec

on

di

UDP 9,032 17,659 26,018 35,945

Multicast 9,261 9,118 9,31 9,215

1 2 3 4

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Esempi

Trasmissione a 4 computer

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

Kilobyte

Te

mp

o i

n s

ec

on

di

UDP 2,699 5,396 9,154 12,19 12,879 16,045 35,945 106,374

Multicast 0,574 1,77 2,788 3,702 3,910 4,512 9,215 26,689

500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 10.000 30.000

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Il suono

• Da 16 Hz a 20KHz

• È un segnale continuo quindi analogico

• Il campionamento

• La quantizzazione

CD Audio 44125 Hz cioè 44125 intervalli al secondo

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Un esempio

• Memorizzare il parlato con campionamento a 8 bit e con una frequenza di 6000 Hz per un minuto è necessario

• 60000 x 60 x 8 bit = 360 Kbyte circa• per una canzone con campionamento a

16 bit e con una frequenza di 50000 Hz per un minuto è necessario

• 60 x 50000 x 2 byte = 12 MB.

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Formati Audio

• Real Audio• QuickTime• Microsoft Wave [estensione: WAV] • MPEG Audio [estensione: MP3] • Audio Interchange[estensione: AIF/AIFF] • Microsoft NetShow [estensione: ASF] • Yamaha SoundVQ [estensione: VQF]

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Le Immagini• insieme continuo di luce e colore

• Vettoriali– Formule matematiche e forme geometriche– Max qualità

• Bitmap– Con perdita di qualità– Senza perdita di qualità

• Compressi• Non compressi

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Formati Grafici

• Targa [estensione: TGA]• TIFF [estensione: TIF]

• CompuServe [estensione: GIF] • JPEG [estensione: JPG]• PC Paintbrush [estensione: PCX]• Windows Bitmap [estensione: BMP]

• PNG [estensione: PNG]– Non supportato dai browser

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Digital Video

• Perché è necessario comprimere un filmato digitale?– 720 x 576 x 8 x 3 x 25 = 30MBs

• 720x 576 pixel (PAL)

• 8 x 3 Quantizzazione a 8 bit per ciascuno dei tre colori

• 25 fps

– film 2 ore 104GB

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Due concetti base: luminanza e crominanza

• RGB pc• CMYK stampe• YUV tv

• Luminanza– Intensità luminosa di un punto dell’immagine (Y)

• Crominanza– U e V. Sono i canali che trasportano i colori. Detti anche R-Y e B-Y.

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Formati televisivi

• NTSC– 525 righe 30 fps

• PAL– 625 righe 25 fps interlacciati

• SECAM– 625 righe a 25 fps

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Formati video analogici

• VHS / VHSC – Standard più diffuso e meno qualitativo

• Video 8– Sony leggermente migliore del VHS

• S-VHS S-VHSC – Migliora la qualità e la risoluzione del VHS

• Video 8Hi– Migliore come qualità a livello consumer

• Betacam – Il più usato per il broadcast. Eccellente qualità

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Il segnale

• Composito (YC) – Tutte le informazioni vengono raggruppate in un

singolo segnale

• S-Video – 5 fili

• RGB– Trasporta il segnale in termini di porzione di 3 colori

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Formati video digitali

• MS Video for Windows [estensione: AVI]• Apple Quick Time for Windows [estensione: MOV]• Formato DV• Adobe Filmstrip [estensione: FLM]• Autodesk Animation [estensione: FLI/FLC ]• RealMedia Audio/Video [estensione: RA/RM/RAM]• Microsoft NetShow [estensione: ASF]

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Streaming

• 500KB a 6KBs oltre 90 s• Notevole quantità di banda• +qualità + banda• Notevole tempo per scaricare• Le tecniche di "streaming" permettono di ridurre

questo tempo ad un piccolo ritardo iniziale, senza richiedere alcuno spazio sul disco locale: il file richiesto viene infatti visualizzato al momento, senza un preventivo download.

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Streaming

• Real time– Radio– Tv

• non esiste un vero e proprio file ma piuttosto un flusso continuo (uno stream) di bit

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Cosa serve• Una sorgente

– File– Telecamera/tv/videoregistratore

• Un encoder– PC– Streamfactory/Stream Genie

• Un server• Un player

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Le offerte

• Real Networks– RealPlayer– RealProducer– RealServer

• Microsoft (WMT)– WindowsMediaPlayer– WindowsMediaEncoder– WindowsMediaServer

• Apple– QuickTimeStreaming Server– Darwin OpenSource

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I protocolli• TCP

• UDP

• RTP (Real-Time Protocol)– IETF– Derivazione dell’UDP– RTCP (Real Time Control Protocol)

• RTSP (RealTime Streaming Protocol)– Real Networks

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I protocolli

• MMS (Microsoft Media Server)– Microsoft– MMSU/MMST– MSBD (Media Stream Broadcast Ditribution)

• HTTP– Più lento– Trasparente ai firewall

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Videoconferenza

è un metodo di comunicazione on-line che permette a due o più persone dislocate in luoghi diversi di comunicare tramite audio e video, permettendo nel contempo lo scambio di documenti in formato elettronico.

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Riunioni

• Vis-a-vis

• Organizzazione accurata

• Preparare i documenti per tutti in anticipo (stampare, rilegare, ecc)

• Tempo di lavoro e tempo libero si possono intrecciare

• Costi non trascurabili per lo spostamento

• Videoconferenza

• Organizzazione semplificata

• Non è necessario pianificare viaggi né contenuti

• Doppia funzionalità del computer:– Centro di informazioni

– Mezzo di comunicazione

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Tipi di videoconferenza

• ISDN

– Rete telefonica digitale

– Disponibile entro l’anno in tutte le sedi accademiche

– Banda assicurata

– Qualità limitata dalla disponibilità di borchie

• Rete IP

– Rete Accademica Nazionale (GARR)

– Link di Venezia saturo (4Mbps)

– Problemi di banda a causa congestioni riscontra ‘congelamenti’ e degradazione del video e perdita di porzioni dell’audio.

– Standard H323

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H.323

• Fornisce la base per l’implementazione di comunicazioni multimediali (audio/video/dati) su reti IP

• Definisce i metodi di controllo delle chiamate

• Gestisce la banda

• Gestisce l’interfacciamento con altre tecnologie di rete (es. ISDN)

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H.323• Nello standard vengono identificati i seguenti componenti:

– Terminali– Gateway– Gatekeeper– MCU

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Apparati H323

• Terminali

– sono i punti finali di un collegamento multimediale.

• MCU

– Fornisce il supporto di inoltro a conferenze con tre o più terminali

– Sia hardware che software

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Altri apparati• Gateway

– Elementi che si frappongono nella comunicazione tra 2 terminali.

• Interfacciano i sistemi di videoconferenza che non sono aderenti allo standard H.323 (es. ISDN H.320)

• Comunicazione verso terminali sulla rete telefonica pubblica (PSTN)

• Comunicazione verso apparati telefonici standard o centralini (PABX)

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Gatekeeper

• È la componente che gestisce TUTTI gli apparati H.323 che operano nella zona di competenza.

• Gestisce la politica sull’uso della LAN e della banda

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Hardware e software

• Qualsiasi PC o MAC attualmente in vendita

• Sistema Operativo: Windows98 o superiori oppure Macinthosh

• Linux in fase di sperimentazione con OpenH323

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WebCam

• Economiche • Facili da installare e da usare• Si interfacciano benissimo con:

•Microsoft NetMeeting•CUSeeMe

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Desktop VideoConference (DTVC)

• Kit con scheda dedicata e telecamera• Apparato costoso

• Software proprietario

• L’installazione e la configurazione richiedono una certa esperienza

• Possono supportare sia ISDN che IP

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Set-Top-Box

• Non necessitano di PC• Si collegano ad una TV• Supportano sia ISDN che IP• Le versioni più evolute incorporano una MCU

• Apparati molto costosi• Buon investimento

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Group Conferencing System

• Dispositivi costosissimi per sale riunioni• Includono schermo di alta qualità• Sia ISDN che IP

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Videoconferenza punto-punto

IP o

ISDN

IP o

ISDN

Utente 1

Utente 2

• Netmeeting• CUSeeMe• software proprietario

1. Webcam2. DTVC3. Set-top-box4. Group Conf.

System

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MCU CINECA

H.323/H.320 Gateway

H.323 Bologna

H.323 Roma

H.320 Sito X

ISDN

IP Network

H.323 Sito Y

Multi videoconferenza

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LAN

CISCO Gatekeepe

rSede

Remota

Sede Remota

MCU

Architettura del Sistema

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Terminale docente LAN

CISCO Gatekeepe

r

Sito Periferico TerminaleStudente

Telericevimento

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Videoconferenza

• 2 persone– Netmeeting– CUSeeMe

• 3 o più persone– Standard H.323– MBone

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H.323

• Fornisce la base per l’implementazione di comunicazioni multimediali (audio/video/dati) su reti IP

• Definisce i metodi di controllo delle chiamate

• Gestisce la banda• Gestisce l’interfacciamento con altre

tecnologie di rete (es. ISDN)

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Protocol Stack

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H.323

Nello standard vengono identificati i seguenti componenti:

• Terminali

• Gateway

• Gatekeeper

• MCU

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in dettaglio…

• Terminali: sono i punti terminali di un collegamento multimediale. Devono supportare:

– Comunicazione audio• Video e dati sono opzionali

– H.245 per la negoziazione– Q.931 per la segnalazione della chiamata e il setup

della stassa– H.225 RAS per le interazione con il gatekeeper– RTP/RCTP per la corretta gestione dei pachetti

multimediali

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in dettaglio…• Gateway

– Elementi che si frappongono nella comunicazione tra 2 terminali.

• Interfacciano i sistemi di videoconferenza che non sono aderenti allo standard H.323 (es. ISDN H.320)

• Comunicazione verso terminali sulla rete telefonica pubblica (PSTN)

• Comunicazione verso apparati telefonici standard ocentralini (PABX)

• Possono essere utilizzati tra terminali H.323 per sicurezza o per fare da proxy H.323

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Gatekeeper

• È la componente che gestisce TUTTI gli apparati H.323 che operano nella zona di competenza.

• Gestisce la politica sull’uso della LAN e della banda

• Interagisce attraverso il protocollo RAS

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MCU

• Fornisce il supporto di inoltro a conferenze con tre o più terminali

• Sia hardware che software