Grupo de Trabalho RNP Aplicações educacionais em rede

Grupo de Trabalho RNP: Aplicações educacionais em rede Liane Tarouco UFRGS

Participantes n n Liane Tarouco Lisandro Z Granville Marie-Cristine M G Fabre Fabricio Tamusiunas

Aplicações educacionais em rede n Learningware – Ambientes de suporte à educação apoiada em tecnologia de informação e comunicação – Colaboração interativa • videoconferência • compartilhamento de dados • compartilhamento de aplicações

Videoconferência n Dificuldades para implantar uma infra-estrutura – Conviver com problemas • operacionais • ambientais • falta de Qo. S

Videoconferência na Internet Experiências anteriores n Cu. See. Me – versão grátis limitada – servidor e cliente comercial estáveis n Mbone – configuração túneis – protocolos multicast n H. 323 n SIP

Recursos utilizados n n MCU – Meeting Point da Cu. See. Me – CISCO 3510 Cliente – Netmeeting – Cu. See. Me. Pro (versão > 4. 1) – Polycom

H. 323 componentes

Terminais n São entidades da H 323 nas extremidades de uma rede de transmissão de multimídia, as quais comunicam-se em duplo sentido e em tempo real com outros terminais H 323 através da transmissão e recepção de sinais de controle, áudio, vídeo e dados (isoladamente ou em conjunto).

Terminais H. 323

Controle H. 245 n n Controle H. 245 : esta função provê ao terminal a habilidade de enviar mensagens para negociar o uso e a capacidade do canal. Mensagens H. 245 encontram-se dentro de quatro categorias: – Request – Response – Command – Indication.

RAS n Controle RAS (Registration, Admission and Status): provê controle de mensagens de sinalização para – registro, – admissão, – troca de banda, – pedido de informação sobre a situação atual e – desvinculação com o gatekeeper.

Gatekeeper n n n Gerenciamento do gateway – H. 320, H. 324, POTS, etc. Sinalização de chamadas – Pode rotear chamadas para prover serviços suplementares ou prover funcionalidade Multipoint Controller Gerenciamento/Relatórios/Registros de chamadas 12

Instalação do MCU n n Fatores na rede que impactam Otimização da topologia para videoconferência – Conexão direta ao switch – Fast Ethernet – Ponto de maior conectividade da rede

H. 323 Pilha de protocolos Control H. 24 5 T. 120 Audio Video G. 7 xx H. 225. 0 / Q 931 Data A/V Cntl H. 26 x H. 235 (Opcional p/ Criptografia) Gatekeeper RTCP Reg, Adm, Status H. 225. 0 / RAS RTP TCP Control UDP IP 14

Qo. S nos canais RAS, H. 225. 0 e H. 245 Caso qualquer uma destas operações falhar o Sist. Pode ficar indisponível. n RAS – Usado para: Localização e registro com GK; Negociação de largura de banda e; Desligamento do GK. – – – n H. 225. 0 – Usado para: Estabelecer e encerrar conexões – n H. 245. 0 – Usado para: Estabelecer a troca de capacidades Soluções possíveis: -Usar unicast com TTL baixo -Usar ARQ pré concedido -Designar prioridades (Qo. S), para usuários prioritários Deve ser garantido Delay mínimo para o estabelecimento da chamada. – Deve ser garantido Delay mínimo para o estabelecimento da chamada.

Estabelecimento de conexão

Captura de tráfego n Arquivos provenientes de uma captura feita pelo Observer, na videoconferência entre dois computadores utilizando Netmeeting, capturando apenas pacotes dos protocolos H. 323 e T. 120 – Videoconferência simples CAP TXT – Videoconferência compartilhamento de aplicação CAP TXT – Videoconferência com quadro branco CAP TXT – Videoconferência com chat CAP TXT – Videoconferência com transferência de arquivo CAP TXT

Medições realizadas n Comunicações T. 120 entre Terminais (Netmeeting), iniciam antes da abertura de canais lógicos. O modelo de conferência centralizado (tightly coupled) ocupa muitos recursos do MCU, pode ser uma causa das falhas de comunicação, pois todos mantém canais H. 245, ativos com o MCU durante todo o tempo de comunicação; n Fragmento de um log do MCU Meetingpoint n Event> Event> Event> Mon Nov 26 17: 15: 54 2001 Pkts in 25655 Pkts client Leandro Bertholdo - T. 120 session closed Mon Nov 26 17: 16: 54 2001 Pkts in 27438 Pkts Mon Nov 26 17: 55 2001 Pkts in 1695 Pkts client Alexei Korb timeout -- holding down Mon Nov 26 17: 18: 55 2001 Pkts in 3324 Pkts client Alexei Korb - T. 120 session closed due to insufficient bandwidth Mon Nov 26 17: 19: 56 2001 Pkts in 4708 Mon Nov 26 17: 20: 56 2001 Pkts in 5850 client Liane Tarouco - T. 120 session closed due to insufficient bandwidth Mon Nov 26 17: 21: 57 2001 Pkts in 7114 Mon Nov 26 17: 22: 58 2001 Pkts in 8182

Resultados preliminares n. Dificuldades encontradas na captura e análise do tráfego: –A captura não apresenta o horário em que o pacote foi capturado. –Analisador de protocolos on-line para descobrir exatamente o que está acontecendo; –A documentação de alguns produtos ainda é carente de informações detalhadas e precisas.

Fatores críticos de sucesso n n Capacidade das estações cliente e da conexão Processos consumidores de CPU e de banda: – compartilhamento de aplicações – otimização na videoconferência • slides • ambiente – vídeo – som

T. 120 n n O padrão T. 120 contém uma série de protocolos de comunicação e aplicação, e serviços que dão suporte para comunicação de dados multiponto em temporeal. Aplicações colaborativas, tais como conferências de dados, aplicações multiusuários e jogos para multijogadores

T. 120 - pilha de protocolos TERMINAL Reservations App Sharing Switching A/V Control File Transfer Documents Photos Overhead Proj Whiteboard T. 122 T. 123 Pilhas de protocolos para aplicações Serviço de T. 126 Descrição do T. 130 T. 127 de teleconferências T. 124 Controle Comunicação Multipontoaudiográficas e de conferência genérico: (MCS): descreve os deaudiovisuais: especifica protocolos define as reservas serviços multiponto disponíveis para de suporte de protocolos transporte para vários tipos de redes fabricantes. de aplicação e serviços de controle de T. 125 : Especificação conferência básicos para conferências de protocolo de serviço de comunicação multiponto: especifica o multiponto Application Protocols protocolo de transmissão Transfer T. 126 - Still Image, T. 127 - File de dados para serviços T. 130 - A/V Control, T. SHARE, T. RES multiponto T. 124 - Generic Conference Control MCU T. 128: Protocolo uso para reserva de aplicações T. 135: Sistema dede compartilhamento de transações T. 126 Protocolo. Multipoint Comm. Service para tratamento e anotação de T. 122 / T. 125 -participantes, em uma multiponto: define como com uma imagem não T. 120: define oscompartilhamento conferência animada: define protocolos conferência T. 120 podem - Transport Stacks compartilhar reservados para conferência em um aplicações ambiente de dados T. 123 colaborativamente, conferência quadro locais, de forma que participantes de outra incluindo Voice/ T. 120, tipicamente. POTSaplicação compartilhada, e eapresenentre uma aplicação ATM ISDN compartilhamento LAN cliente de imagem, possambranco, ver a imagem da Data umusar o mouse edeteclado para controlarunidades de de sistema de agenda que reserva e intercâmbio tação o imagem gráfica essa aplicação como de recursos rodando localmente. controle se ela estivesse multiponto (MCUs ou "bridges"). . imagem em conferência multiponto

Portas usadas Para o Net. Meeting (ou outro cliente H. 323) n TCP Port 7648: CU-See. Me connections to the MPCS. n UDP Port 7648: sending/receiving CU-See. Me Video Chat streams. n UDP Port 24032: sending/receiving RTP audio and video streams for CU-See. Me. n TCP Port 1503: T. 120 Client connections. n TCP Port 1720: H. 323 call signaling. n UDP Port 56800: sending/receiving RTP video streams for clients that support RTP on separate ports. n UDP Port 1424: routing H. 323 audio streams to third-party streaming applications. n UDP Port 1414: routing H. 323 video streams to third-party streaming applications. n UDP Ports 40000 -50000

Qo. S n n O que caracteriza qualidade no ponto de vista do usuário ? Medidas usuais – Bandwidth - Representa a velocidade do meio – Delay - Atraso médio – Jitter - Variação do delay

Qo. S n Aplicações podem ser classificadas como: – Elásticas – Tolerantes de Tempo Real – Intolerantes de Tempo Real.

MOS n n n Perceptual Speech Quality Measurement (PSQM) ITU P 800 Mean Opinion Scores (MOS)

MOS - Mean Opinion Scores Ruim: ininteligível, o usuário não entende a n n 1 1 Ruim: ininteligível, onão entende a mensagem decodificada. Possui interrupções horríveis devido às degradações mensagem decodificada. Possui interrupções n 2 Pobre: o sinal possui interrupções devido às degradações e o usuário tem que horríveis devido às degradações fazer um esforço considerável para entender alguns trechos. n n 2 3 Moderado: a qualidade da voz interrupções devido às com as Pobre: o sinal possui é ruim, o usuário sente incomodado degradações, porém não tem interrupções e ainda consegue esforço degradações e o usuário tem que fazer umentender a mensagem. (requer esforço moderado) considerávelagradável de se ouvir, ou seja, percebe degradações mas não para entender alguns trechos. n 4 Bom: a voz é n 3 Moderado: com elas, pois são mínimas. (nenhum esforço apreciável é se incomoda a qualidade da voz é ruim, o usuário sente incomodado com as degrada-ções, porém não tem interrupções e requerido) n 5 Excelente: o usuário não a mensagem. (requer esforço moderado). ainda consegue entenderconsegue diferenciar o trecho original com o n 4 corrompido, ou seja, não percebe degradaçõesou seja, (nenhum esforço é Bom: a voz é agradável de se ouvir, no sinal. percebe requerido) degradações mas não se incomoda com elas, pois são mínimas. n (nenhum esforço apreciável é requerido) 5 Excelente: o usuário não consegue diferenciar o trecho original com o corrompido, ou seja, não percebe degradações no sinal. (nenhum esforço é requerido)

Testes e experiências realizadas n n n UFRGS – Ponto a ponto – Multiponto – Vo. IP Rede TCHÊ – Videoconferências RNP – COMDEX 2001 – GRID

UFRGS - ESPIE e GTRH n n Multiponto MCU Pontos remotos – congestionamento – capacidade PC Muitos problemas

Monitoração n n n MRTG RRDTool Ethload (real time) Lan analyzer Observer Log MCU

Conexão SP-POA

UFRGS - VOIP n Topologia

UFRGS - Vo. IP n Problemas enfrentados – Delay – Fragmentação e Interliving – Chamadas não completadas – Sem tom de discar – Desconexão – Cortes na voz

UFRGS - Vo. IP n n Testes Realizados – CQ (Custom Queueing) – PQ (Priority Queueing) – LLQ (Low Latency Queueing) – IP RTP Priority Solução com melhores resultados – Multilink PPP com LLQ

TCHÊ - Videoconferências

TCHÊ - Videoconferências n Problemas enfrentados – Alto descarte de pacotes (> 30%) no tráfego normal – Mesmo com sobra de 2 vezes a banda necessária, o tráfego em rajada do canal torna impossível transmissões de vídeo não buferizadas. – Equipamentos IBM

Tchê n n n Utilizada a implementação da IBM de Diff. Serv em conjunto com RSVP LLQ foi utilizado visando manter a compatibilidade com Cisco. Definido o serviço HVIDEO (Expedited Forwarding) para video originados no MCU e Real Server

Tchê n n n Servico Forwarding) Definido o serviço CACHE (Assuredde alta prioridade e com necessidade de para tráfego controlado, ou seja, que faz uso da baixo delay (High Video): estrutura de caches existente. • marcacao de o Reserva de banda de 19% ou 300 Kbps para pacotes, • política de Qo. S e serviço HVIDEO • reserva de banda Reserva de 15% da banda para o serviço CACHE

RNP/GTRH COMDEX

COMDEX n n Solução: Serviços Diferenciados com reserva de Banda (Diff. Serv + RSVP) Necessidade de padronização em enlaces PPP e redes ATM Meliá->RS (RNP): Ciscos com LLQ Porto Alegre -> Interior: IBMs com LLQ

Configuração do Qo. S n n n Estratégia de Filas: LLQ(Low Latency Queuing Tipo de Serviço: EF (Expedited Forwarding) Reserva de banda: Variável, configurada de forma independente em cada segmento

GRID n n n Framework utilizado para videoconferência mundial de alta definição, permitindo interagir com outros participantes. Experiência pioneira com Brasil, Canadá, Alemanha, Estados Unidos, Itália, China e Japão Utiliza IP Multicast

GRID n n Necessidade de requisitos de alta velocidade (audio e vídeo digital de alta qualidade) Recursos alocados – ATM pvc 10 Mbps RJ-RS – PVC exclusivo para essa transmissão

GRID n Resultados – Todos os recursos de banda foram utilizados – Ótima qualidade de transmissão e recepção

Conclusões n n Os IBMs demonstraram ser mais estáveis que a solução da Cisco quando agregando outros serviços (IPV 6, BGP, Multicast, Qo. S e RSVP) A simples utilização de priorização através de Qo. S não garante uma videoconferência estável mesmo com taxas até 3 vezes superior a da vídeoconferência

Conclusões n n n A Reserva de Banda é indispensável, seja através de VCs ou RSVP A solução Diffserv & RSVP se mostrou totalmente adequada para atividades como Vo. IP e Videoconferências buferizadas ou em tempo real. O RSVP tem o inconveniente de necessitar reconfigurar a reserva desejada em todos os trechos.

Qo. S n Possíveis candidatos para tratamento diferenciado (Qo. S) – Canal RAS. – Sinalização H. 225. 0 – Troca de Capacidades – Canais de mídias (Classificar de níveis de serviços diferenciados dependendo da aplicação de usuário).

Coordenador local de apoio a videoconferência n Uma especificação de conhecimentos necessário para a pessoa que assumir a função de coordenador local de apoio à videoconferência foi especificado pelo grupo Internet Commons n Processo de certificação

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n Ability and willingness to support your entire campus; not just your individual unit. n Knowledge of your campus network and who to call to discuss network problems. n Ability to train campus users, using materials from a variety of sources. n Ability to work supportively with beginner users and to take ownership of problems until they are resolved.

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n Understanding of environmental factors and how to deal with them: n lighting n visual clutter n room acoustics n extraneous noise n camera and microphone placement

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n n Understanding of audio basics Understanding of videoconferencing basics: Understanding of data collaboration, and its relationship to videoconferencing, and the commonly used methods. Understanding of expected quality and performance, when using Internet 2

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n n Understanding of common applications of videoconferencing. Understanding of the Vi. De Cookbook. n Understanding and experience with PC-based systems n Understanding and experience with room-based and standalone systems. n Understanding of video address books, in PC and standalone systems, and how they relate to Gatekeeper aliases.

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n Understanding of how to arrange and conduct a multipoint videoconference. n Understanding of the main H. 323 protocols and subprotocols and their various versions. n Understanding of what types and brands of equipment work well and which do not. n How to set up and debug and operate the most common brands:

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n Understanding of typical equipment costs and where to buy it. n How to debug problems n Videoconferencing etiquete n Videoconferencing etiquette n H. 320 vs. H. 323

Internet 2 Commons Site Coordinator Certification n The Internet 2 Commons Mission and Goals n Where to go for higher-level help n User directories

Planejamento geral da atividade proposta n A atividade ora proposta consiste em projetar e implementar uma atividade de capacitação de recursos humanos para o uso de videoconferência via Internet alinhada com a proposta que está sendo desenvolvida no âmbito da Internet 2 (Internet 2 Commons).

Planejamento geral da atividade proposta n A atividade visa criar condições para que usuários da RNP que tenham potencial interesse e necessidade de utilização de videoconferência possam desenvolver suas atividades com menor grau de dificuldade. n Esta atividade visa ampliar e potencializar os resultados do projeto piloto de videoconferência iniciado pela RNP em 2001.

Diagnóstico e Alternativas n Esta atividade consiste na realização de estudo sobre soluções tecnológicas e no levantamento de cenários para o desenvolvimento da atividade de videoconferência. n Documento que funcionará como termo de referência para os trabalhos incorporando – considerações de produtos (hardware e software utilizados), – conhecimentos teóricos que explicam o funcionamento destes produtos (protocolos, noções de comunicação de dados etc. . . ) , – objetivos e formas de utilização de videoconferência, pré-requisitos, – aplicações, – etc

Atividades n A 1 - Projeto e elaboração do Documento de Diagnóstico e Alternativas n A 2 - Relatório parcial para apresentação e discussão do tema no Workshop RNP 2. n A 3 - Desenvolvimento do material instrucional para o programa de certificação de coordenador local de videoconferência consistindo de: n n · Textos de referência · Material para apresentações: slides, animações, material multimidia interativo A 4 - Capacitação de instrutores para replicação do programa de certificação em diversos locais do país. A 5 - Relatório final

Resultados preliminares n n Relatório – Http: //penta 3. ufrgs. br/RNP/ Vídeo do research channel legendado – sincronização usando SMIL – http: //www. pgie. ufrgs. br/videoconferência

Próximos resultados n n Material instrucional de apoio para o plano de capacitação de recursos humanos baseado no documento de referência Exemplos – Animações • Hub, switch • Unicast, multicast – WBT Videoconferência - Guia prático • http: //www. pgie. ufrgs. br/videoconferencia