Tecniche di Comunicazione Tecniche di Comunicazione

MultimedialeMultimediale

Standard di Comunicazione MultimedialeStandard di Comunicazione Multimediale

Le applicazioni multimediali richiedono l’uso

congiunto di diversi tipi di media che devono

essere integrati per la rappresentazione.

In aggiunta agli standard visti per la

compressione per differenti tipi di media, un

insieme di standard applicativi concernenti la

struttura integrativa dei diversi media deve

essere fornita.

Standard di Comunicazione MultimedialeStandard di Comunicazione Multimediale

Gli standard sono essenziali per consentire a

due o più entità diverse di essere utilizzate

all’interno di applicazioni per l’interpretazione

degli stream integrati.

– Protocolli di comunicazione

– Gestione della connessione

– Gestione della sessione di comunicazione

Modelli di RiferimentoModelli di Riferimento

Nonostante la varietà delle applicazioni multimediali, gli standard associati ai tre tipi di applicazioni dispongono di un’unica struttura

Interpersonale

Modelli di RiferimentoModelli di Riferimento

Interattiva

Intrattenimento

Modelli di RiferimentoModelli di Riferimento

Sono necessari sia per il livello applicativo che per il livello di rete:

– Standard applicativi: forniscono agli utenti l’accesso, attraverso interfacce appropriate, ad un vasto insieme di applicazioni multimediali

– Standard interfacce di rete: forniscono le interfacce per connettersi a diverse tipologie di rete quali packet/circuitswitch

– Standard di rete: si riferiscono alla standardizzazione delle reti e differiscono da tipo a tipo.

Standard applicativi definiti su standard di rete definiscono gli ambienti applicativi

Modelli di RiferimentoModelli di Riferimento

Ad ogni standard sono quindi associate le

procedure che vengono utilizzate per eseguire

le funzioni:

– Contenuto e struttura delle sorgenti informative degli

stream

– Formattazione dello stream

– Detezione degli errori di trasmissione

– Procedura di recupero dagli errori

– …

Per ognuna delle funzioni sopra descritte le

entità interessate alla comunicazione devono

aderire allo insieme di procedure che vengono

riassunte nella definizione del Protocollo di

Comunicazione.

Modelli di RiferimentoModelli di Riferimento

Il sistema di comunicazione è un insieme di

dispositivi hardware e software. Per garantire la

modularità ed una più efficiente gestione degli

sviluppi, le implementazioni software vengono

eseguite all’interno di una architettura definita

a livelli (layered architecture).

Il sottosistema di comunicazione è suddiviso in

diversi livelli/protocolli ognuno dei quali

fornisce alcune funzionalità ben precise.

ModelloModello TCP/IPTCP/IP

L’insieme dei protocolli componenti i vari layerviene detto Protocol Stack.

Nel caso del modello TCP/IP il nome deriva da due protocolli (rete e trasporto), piuttosto che dalle funzionalità dei layer.

I due protocolli TCP e IP di fatto rappresentano il nucleo del protocollo TCP/IP.

Recentemente mediante la modifica del livello di rete è stato possibile applicare il protocollo TCP/IP per svariate applicazioni multimediali.

Modello TCP/IPModello TCP/IP

Fisico: specifica come l’informazione binaria associata ad una applicazione e trasmessa attraverso il circuito hardware

Link: Organizza l’informazione binaria in blocchi e si occupa della loro trasmissione punto-punto

Modello TCP/IP Modello TCP/IP -- LayerLayer

• Rete: si occupa di definire come lo streaminformativo raggiunge il destinatario a partire dalla sorgente attraverso la rete.

• Trasporto: Maschera al livello applicativo i diversi servizi offerti dalle diverse tipologie di rete dando la possibilità di creare applicazioni rete-indipendenti.

– Servizio affidabile

– Servizio non affidabile

• Applicativo:fornisce all’utente l’accesso ai servizi per la comunicazione multimediale. Contiene una selezione di protocolli applicativi ognuno per un servizio diverso

Fondamenta dei protocolliFondamenta dei protocolli

Ogni livello esegue una ben determinata funzione all’interno del sistema di comunicazione globale.

Il protocollo da utilizzare per ogni livello èscelto per soddisfare i requisiti dati dalla combinazione tra rete e applicazione.

I protocolli comunicanti all’interno degli stessi livelli operano in accordo a regole predefinite al fine di fornire il servizio desiderato.

Questo è ottenuto mediante informazioni di controllo.

Informazioni di controlloInformazioni di controllo

L’informazione di controllo del protocollo (PCI- ProtocolControl Information) viene inserita in testa all’informazione da spedire.

Il blocco formato dall’informazione e dal PCI è detto PDU (Protocol Data Unit)

Informazioni di controlloInformazioni di controllo

Il PDU è il dato consegnato da ogni livello al livello successivo.

Due protocolli operano allo stesso peer layer se operano allo stesso livello in entità diverse.

Comunicazioni Comunicazioni IterpersonaliIterpersonali -- StandardStandard

Tali tipi di comunicazione quali telefonia, videotelefonia, scambio dati, videoconferenza ecc… sono forniti sia da reti a commutazione di circuito quali la rete PSTN, ISDN, ADSL sia da reti a commutazione di pacchetto quali LAN, Intranet ed Iternet.

Per poter definire uno standard per tali tipi di applicazioni è necessario prima capire come la comunicazione potrebbe evolvere e richiedere l’uso di diversi protocolli per sostenere le richieste degli utenti.

Rete a Commutazione di CircuitoRete a Commutazione di Circuito

• Necessità della creazione di una connessione fisica attraverso la rete.

Tale connessione fornisce un canale con bitratecostante attraverso il quale l’utente può trasferire le informazioni digitali.

• Interfaccia di rete provvede alla connessione fisica.

• Il livello di trasporto crea i pacchetti multimediali

• Il livello applicativo negozia e concorda i parametri per la sessione.

Reti a Commutazione di CircuitoReti a Commutazione di Circuito

MCS- Multipoint Communciation Service

MCU- Multipoint Communication Unit

Reti a Commutazione di PacchettoReti a Commutazione di Pacchetto

Due diversi ed alternativi insiemi di protocolli

sono stati definiti per fornire uno standard alla

comunicazione interpersonale attraverso reti a

commutazione di pacchetto:

– H.323

– IETF

H.323 è lo standard principale è tratta le modalità di comunicazione tra due sistemi connessi alla stessa LAN o a LAN differenti interconnesse tra di loro.

Studiato per reti che non garantiscono QoS.

Reti a Commutazione di PacchettoReti a Commutazione di Pacchetto

Reti a Commutazione di PacchettoReti a Commutazione di Pacchetto

• Gli stream audio e video vengono formattati in pacchetti.

• I pacchetti vengono spediti atraverso la rete mediante l’utilizzo del protocollo RTP (Real-time Transport Protocol).

• Come parte del protocollo RTCP (Real-timeTransport Protocol)

Vengono aggiunte informazioni per la sincronizzazione dei flussi audio e video.

Altre informazioni vengono inserite per il controllo del flusso

Applicazioni Interattive Applicazioni Interattive -- StandardStandard

In contesto di comunicazione multimediale la

maggiroanza delle applicazioni interattive

concernono l’interazione con un World Wide

Web Server.

E possibile definire questi tipi di standard

considerando diversi scenari possibili:

– Browsing di informazioni

– Commercio elettronico

BrowsingBrowsing

L’utente vuole solo accedere e leggere

informazioni che sono state rese disponibili su

un server e rese accessibili attraverso una sito

internet.

Commercio ElettronicoCommercio Elettronico

A differenza della navigazione il flusso di informazioni non è unidirezionale (da server a utente) ma bi-direzionale. L’utente vuole/deve fornire proprie informazioni al server.

Necessità di fornire delle form all’interno delle pagine HTML per consentire l’input dei dati utente.

In aggiunta allo standard di input vi è uno standard per spedire le informazioni introdotte.

Inoltre uno standard ulteriore è richiesto per la manipolazione delle informazioni spedite. Common Gateway Interface (CGI).

Commercio ElettronicoCommercio Elettronico

Il CGI ha anche una funzione secondaria che èquella si garantire la sicurezza del mantenimento delle informazioni.– Gestione della crittazione e delle chiavi di accesso.

Applicazioni dApplicazioni d’’Intrattenimento Intrattenimento -- StandardStandard

Sono state identificati due tipi di applicazioni

d’intrattenimento:

– Movie/Video on demand

– Interactive Television

Gli standard relativi ad entrambi i tipi

applicativi riguardano le modalità con cui i

flussi audio e video vengono integrati prima di

essere trasmessi.

Movie/Video on Movie/Video on demanddemand

Formato di trasmissione : MPEG1

Movie/Video on Movie/Video on demanddemand

• Gli stream di uscita prodotti dai codificatori audio e video sono detti ElementaryStreams (ES).– Necessità di inserire informazioni di temporizzazione ad entrambi gli stream per consentire la sincronizzazione

• Packetized ES (PES)– Type: video, audio, data

– Time Stamp: istante in cui i contenuti audio, video o dati devono essere resi disponibili.

• Differenti PES (audio, video o dati) sono integrati da un multiplexer in una struttura detta pacchetto.

Movie/Video on Movie/Video on demanddemand

• Ogni pacchetto contiene due header:

– Pack Header: contiene la temporizzazione (sync cod-dec) e

le informazioni sul bitrate. Usato per gestire la riproduzione.

– System Header: contiene informazioni generali relative alle

dimensioni necessarie dei buffer, al numero ed al tipo di

informazioni presenti nell’ES.

Movie/Video on Movie/Video on DemandDemand-- RiproduzioneRiproduzione

Movie/Video on Movie/Video on demanddemand

Rete di distribuzione

– Compagnie telefoniche

Movie/Video on Movie/Video on demanddemand

Rete di distribuzione

– Compagnie televisive

Televisione InterattivaTelevisione Interattiva

Protocolli di ComunicazioneProtocolli di Comunicazione

Per poter mascherare ai protocolli applicativi i

servizi offerti dai differenti protocolli di rete,

tutti i sistemi di comunicazione hanno un

protocollo di trasporto.

Questi forniscono servizi network–indipendenti

per lo scambio di informazioni.

Nel caso TCP/IP si ha:

– TCP orientato alla connessione (affidabile)

– UDP privo di connessine (efficienza)

TCP/IP suiteTCP/IP suite

TCPTCP

Il protocollo TCP fornisce a due protocolli applicativi peer, normalmente uno in un cliente l’altro in un server, un servizio affidabile per lo scambio dati.

Il flusso di byte instradato nelle due direzioni ètrasferito da una entità TCP all’altra in maniera affidabile.

Ogni byte instradato è privo di errori di trasmisisone, non vi è perdita o duplicazione e vi è mantenimento dell’ordinamento della sequenza di byte.

SERVIZIO DI STREAM AFFIDABILE

TCPTCP

Per garantire un servizio affidabile è quindi necessario:

•Stabilire una connessione logica tra le peer entity

•Inizializzare un sequenzializzatore

•Terminare la connessione per liberare le risorse

UDPUDP

In contrasto con il TCP, dove non vi è alcuna

correlazione tra dimensione del pacchetto

applicativo e pacchetto TCP, nell’UDP il

pacchetto applicativo viene direttamente

trasferito all’interno di un pacchetto/messaggio

UDP.

Alla ricezione di un messaggio, un piccolo

header viene aggiunto per formare quello che

viene chiamato UDP DATAGRAM. Questo viene

infine spedito dal protocollo IP eventualmente

con frammentazione.

UDPUDP

Il protocollo UDP non prevede procedure per il

controllo del flusso o degli errori. Non è

richiesta la connessione.

RTP e RTCPRTP e RTCP

Quando un’applicazione richiede il trasferimento in tempo

reale di flussi audio-video su una rete a commutazione di

pacchetto, informazioni aggiuntive devono essere

presenti nel protocollo di trasporto.

Il protocollo RTP fornisce quelle informazioni di

temporizzazione necessarie che sono richieste dal

destinatario per rendere disponibili i pacchetti di stream

ricevuti.

Il protocollo RTCP inoltre fornisce le funzioni necessarie a

sincronizzare diversi stream prima di eseguire la

decodifica degli stessi

RTPRTP

Pacchetti ricevuti fuori ordine, persi, errati, devono essere rilevati ed il loro effetto compensato.

RTP gestisce tali eccezioni ed eventuali ritardi tra pacchetti verificatesi in ricezione.

RTPRTPIn una chiamata multicast ogni partecipante è detto contributing source (CSRC- IP addr).

L’entità che genera il messaggio viene identificata mediante l’identificativo SSRC.

Payload Type: indicai il tipo di codificatore da utilizzare

Sequence: numero progressivo per il controllo di flusso.

RTCPRTCP

Aggiunge funzionalità sistemiche al relativo

protocollo RTP quali gli strumenti per integrare

e sincronizzare flussi individuali di pacchetti e

per informare il trasmettitore sullo stato attuale

della trasmissione per mantenere un QoS.

Il protocollo RTCP è quindi di supporto al

protocollo RTP condividendo con esso le

informazioni.

La porta RTCP è differente da quella usata da

RTP.

RTCPRTCP

Ogni messaggio RTCP viene spedito allo stesso indirizzo a cui RTP si riferisce ma ad una porta diversa.

RTCPRTCP

– Sincronizzazione: Un orologio comune è utilizzato per sincronizzare differenti stream. Il sistema che attiva la chiama inizializza tale funzionalità e RTCP utilizza tale riferimento nei suoi messaggi.

– QoS:tutti i parametri di flusso (pacchetti persi, ritardo ecc…) vengono analizzati da RTCP e resi noti a tutti i partecipanti che possono variare i parametri di trasmissione.

– Report: utilizzati durante la chiamata per rendere note le azioni intraprese dai diversi partecipanti.

– Dettagli: informazioni quali nome, indirizzo, e-mail, di ogni partecipante vengono trasmessi agli altri partecipanti via RTCP.

Protocolli di trasportoProtocolli di trasporto

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