Grupo de Trabalho RNP:
Aplicações educacionais em
rede
Liane Tarouco
UFRGS
Participantes




Liane Tarouco
Lisandro Z Granville
Marie-Cristine M G Fabre
Fabricio Tamusiunas
Aplicações educacionais em rede

Learningware
– Ambientes de suporte à educação apoiada em
tecnologia de informação e comunicação
– Colaboração interativa
• videoconferência
• compartilhamento de dados
• compartilhamento de aplicações
Videoconferência

Dificuldades para implantar uma infra-estrutura
– Conviver com problemas
• operacionais
• ambientais
• falta de QoS
Videoconferência na Internet
Experiências anteriores
 CuSeeMe
– versão grátis limitada
– servidor e cliente comercial estáveis
 Mbone
– configuração túneis
– protocolos multicast
 H.323
 SIP
Recursos utilizados


MCU
– Meeting Point da CuSeeMe
– CISCO 3510
Cliente
– Netmeeting
– CuSeeMePro (versão > 4.1)
– Polycom
H.323 componentes
Terminais

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
Escopo da norma H.323
Eqto de entrada de áudio
(microfone, vídeo cassete)
CODEC de áudio
G.711, G.722,
G.723, G.728, G.729
Receive
Path
Eqto de entrada de vídeo
Câmera de vídeo, vídeo
cassete)
CODEC de vídeo
H.261, H.263
Aplicações de dados
(T.120, etc)
Controle do sistema
Controle H.245
Controle do sistema
Controle de
chamada
H.225.0
Controle RAS
H.225.0
Delay
Camada
Interface
H.225.0
LAN
Controle H.245


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

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



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


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.225. 0 /
Q931
Data
H.245
T.120
Audio
Video
G.7xx
H.26x
H.235
(Opcional p/
Criptografia)
A/V Cntl
Gatekeeper
RTCP
Reg,
Adm,
Status
H.225. 0
/ RAS
RTP
TCP
Control
UDP
IP
14
QoS nos canais RAS, H.225.0 e H.245
Caso qualquer uma destas
operações falhar o Sist.
Pode ficar indisponível .

RAS – Usado para:
Localização e registro com GK;
Negociação de largura de banda e;
Desligamento do GK.
–
–
–

H.225.0 – Usado para:
Estabelecer e encerrar conexões
–

H.245.0 – Usado para:
Estabelecer a troca de capacidades
Soluções possíveis:
-Usar unicast com TTL baixo
-Usar ARQ pré concedido
-Designar prioridades
(QoS), 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

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 com 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

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;

Fragmento de um log do MCU Meetingpoint

Event>
Event>
Event>
Event>
Event>
Event>
Event>
Event>
Event>
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 17:17:55 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
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


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


O padrão T.120 contém uma série de protocolos de
comunicação e aplicação, e serviços que dão
suporte para comunicação de dados multiponto em
tempo-real.
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
Pilhas
deT.130
protocolos
T.122
Descrição
Serviço
de para aplicações
T.126T.123
T.127 do
de teleconferências
e
Multiponto
(MCS): descreve
T.124 Controle Comunicação
de conferência
genérico: audiográficas
especifica
protocolos
os serviços
multiponto
disponíveis
para de
define as reservas
deaudiovisuais:
suporte
de protocolos
transporte
parade
vários tipos de redes
fabricantes.
de aplicação e serviços
de controle
T.125para
: Especificação
conferência básicos
conferências de protocolo de serviço
de comunicação
especifica o
multiponto
Application multiponto:
Protocols
protocolo
de transmissão
dados para serviços
T.126
- Still Image,
T.127 - File de
Transfer
T.130 - A/V Control, T.SHARE, T.RES
multiponto
T.124 - Generic Conference Control
MCU
T.128:
Protocolo
deuso
compartilhamento
de transações
aplicações
T.135:
Sistema
de
parapara
reserva
de
T.126
Protocolo
tratamento
e anotação de
T.122
/
T.125
Multipoint
Comm.
Service
definenão
como
participantes,
em
uma
commultiponto:
uma imagem
conferência
T.120:
define
os compartilhamento
protocolos
animada:
define
conferência T.120 podem
aplicações
T.123 compartilhar
- Transport
Stacks
reservados
para
conferência
em um
ambiente
de
dados
colaborativamente,
incluindo quadro
locais, de forma que participantes
de
outra
conferência
Voice/
T.120,
tipicamente
entre
uma
aplicação
cliente
ISDN
POTS
LAN
ATM
compartilhamento
de imagem,
possambranco,
ver a imagem
da aplicação
e eapresenData compartilhada,
umusar
sistema
de eagenda
que
de de
tação
de
imagem
gráfica
eunidades
intercâmbio
o mouse
o teclado
parareserva
controlar
essa aplicação
como se
ela
estivesse
rodando
localmente.
controle
de
recursos
(MCUs
ou "bridges"). .
imagem
em multiponto
conferência
multiponto
Portas usadas
Para o NetMeeting (ou outro cliente H.323)

TCP Port 7648: CU-SeeMe connections to the MPCS.

UDP Port 7648: sending/receiving CU-SeeMe Video Chat streams.

UDP Port 24032: sending/receiving RTP audio and video streams for CU-SeeMe.

TCP Port 1503: T.120 Client connections.

TCP Port 1720: H.323 call signaling.

UDP Port 56800: sending/receiving RTP video streams for clients that support
RTP on separate ports.

UDP Port 1424: routing H.323 audio streams to third-party streaming applications.

UDP Port 1414: routing H.323 video streams to third-party streaming applications.

UDP Ports 40000-50000
QoS


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
QoS

Aplicações podem ser classificadas como:
– Elásticas
– Tolerantes de Tempo Real
– Intolerantes de Tempo Real.
MOS



Perceptual Speech Quality Measurement (PSQM)
ITU P800
Mean Opinion Scores (MOS)
MOS - Mean Opinion Scores
Ruim: ininteligível,
o usuárioonão
entende anão
mensagem
decodificada.
Possui
1 1Ruim:
ininteligível,
usuário
entende
a
interrupções horríveis devido às degradações
mensagem
decodificada. Possui interrupções

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.
  2 3Pobre:
o asinal
possui
devido
às com as
Moderado:
qualidade
da voz interrupções
é ruim, o usuário sente
incomodado
degradações, porém
tem interrupções
e ainda
consegue
a
degradações
e onãousuário
tem que
fazer
umentender
esforço
mensagem. (requer esforço moderado)
considerável
para entender alguns trechos.

4 Bom: a voz é agradável de se ouvir, ou seja, percebe degradações mas não



3 Moderado:
a qualidade
da mínimas.
voz é ruim,
o usuário
sente é
se incomoda com
elas, pois são
(nenhum
esforço apreciável
incomodado
requerido) com as degrada-ções, porém não tem interrupções e
ainda
5 Excelente:
o usuário
não consegue
diferenciar
o trechoesforço
original com o
consegue
entender
a mensagem.
(requer
 moderado).
4 corrompido,
Bom: a voz
é agradável
dedegradações
se ouvir, ou
percebeesforço é
ou seja,
não percebe
no seja,
sinal. (nenhum
requerido)
degradações
mas não se incomoda com elas, pois são
 mínimas.
5 Excelente:
o usuário
nãoapreciável
consegueédiferenciar
(nenhum
esforço
requerido)o trecho
original com o corrompido, ou seja, não percebe degradações
no sinal. (nenhum esforço é requerido)
Testes e experiências realizadas



UFRGS
– Ponto a ponto
– Multiponto
– VoIP
Rede TCHÊ
– Videoconferências
RNP
– COMDEX 2001
– GRID
UFRGS - ESPIE e GTRH




Multiponto
MCU
Pontos remotos
– congestionamento
– capacidade PC
Muitos problemas
Monitoração






MRTG
RRDTool
Ethload (real time)
Lan analyzer
Observer
Log MCU
Conexão SP-POA
UFRGS - VOIP

Topologia
UFRGS - VoIP

Problemas enfrentados
– Delay
– Fragmentação e Interliving
– Chamadas não completadas
– Sem tom de discar
– Desconexão
– Cortes na voz
UFRGS - VoIP


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

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



Utilizada a implementação da IBM de DiffServ 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



Servico de
alta prioridade
Definido o serviço CACHE (Assured
Forwarding)
e comque
necessidade
de
para tráfego controlado, ou seja,
faz uso da
baixo delay (High Video):
estrutura de caches existente.
•marcacao
de pacotes,
Reserva de banda de 19% ou 300Kbps
para
o
•política de QoS e
serviço HVIDEO
•reserva de banda
Reserva de 15% da banda para o serviço CACHE
RNP/GTRH
COMDEX
COMDEX




Solução: Serviços Diferenciados com reserva de
Banda (DiffServ + RSVP)
Necessidade de padronização em enlaces PPP e
redes ATM
Meliá->RS (RNP): Ciscos com LLQ
Porto Alegre -> Interior: IBMs com LLQ
Configuração do QoS



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



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


Necessidade de requisitos de alta velocidade (audio
e vídeo digital de alta qualidade)
Recursos alocados
– ATM pvc 10Mbps RJ-RS
– PVC exclusivo para essa transmissão
GRID

Resultados
– Todos os recursos de banda foram utilizados
– Ótima qualidade de transmissão e recepção
Conclusões


Os IBMs demonstraram ser mais estáveis que a
solução da Cisco quando agregando outros serviços
(IPV6, BGP, Multicast, QoS e RSVP)
A simples utilização de priorização através de QoS
não garante uma videoconferência estável mesmo
com taxas até 3vezes superior a da vídeoconferência
Conclusões



A Reserva de Banda é indispensável, seja através de VCs ou
RSVP
A solução Diffserv & RSVP se mostrou totalmente adequada
para atividades como VoIP e Videoconferências buferizadas ou
em tempo real.
O RSVP tem o inconveniente de necessitar reconfigurar a
reserva desejada em todos os trechos.
QoS

Possíveis candidatos para tratamento diferenciado (QoS)
– 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

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

Processo de certificação
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification

Ability and willingness to support your entire
campus; not just your individual unit.

Knowledge of your campus network and who to call
to discuss network problems.

Ability to train campus users, using materials from a
variety of sources.

Ability to work supportively with beginner users and
to take ownership of problems until they are
resolved.
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification

Understanding of environmental factors and how
to deal with them:

lighting

visual clutter

room acoustics

extraneous noise

camera and microphone placement
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification





Understanding of audio basics
Understanding of video 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 Internet2
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification


Understanding of common applications of
videoconferencing.
Understanding of the ViDe Cookbook.

Understanding and experience with PC-based
systems

Understanding and experience with room-based and
standalone systems.

Understanding of video address books, in PC and
standalone systems, and how they relate to
Gatekeeper aliases.
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification

Understanding of how to arrange and conduct a
multipoint videoconference.

Understanding of the main H.323 protocols and subprotocols and their various versions.

Understanding of what types and brands of
equipment work well and which do not.

How to set up and debug and operate the most
common brands:
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification

Understanding of typical equipment costs and where
to buy it.

How to debug problems

Videoconferencing etiquete

Videoconferencing etiquette

H.320 vs. H.323
Internet2 Commons Site
Coordinator Certification

The Internet2 Commons Mission and Goals

Where to go for higher-level help

User directories
Planejamento geral da
atividade proposta

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 Internet2 (Internet2 Commons).
Planejamento geral da
atividade proposta

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.

Esta atividade visa ampliar e potencializar os
resultados do projeto piloto de videoconferência
iniciado pela RNP em 2001.
Diagnóstico e Alternativas

Esta atividade consiste na realização de estudo sobre
soluções tecnológicas e no levantamento de cenários para
o desenvolvimento da atividade de videoconferência.

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

A1 - Projeto e elaboração do Documento de Diagnóstico e
Alternativas

A2 - Relatório parcial para apresentação e discussão do tema
no Workshop RNP2.

A3 - Desenvolvimento do material instrucional para o programa
de certificação de coordenador local de videoconferência
consistindo de:
 Textos de referência
 Material para apresentações: slides, animações, material
multimidia interativo

A4 - Capacitação de instrutores para replicação do programa de
certificação em diversos locais do país.

A5 - Relatório final
Resultados preliminares


Relatório
– Http://penta3.ufrgs.br/RNP/
Vídeo do research channel legendado
– sincronização usando SMIL
– http://www.pgie.ufrgs.br/videoconferência
Próximos resultados


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