tema 1_2_ multimedia.pdf

Área de Ingeniería TelemáticaDpto. de Ingeniería de Telecomunicación

Universidad de JaénEscuela Politécnica Superior de Linares



Introducción a los servicios y aplicaciones multimedia

Contenido

1.1 Introducción.

1.2 Características del tráfico multimedia.

1.3 Servicios y aplicaciones multimedia.

1.4 Tipos de contenidos multimedia.

1.5 Codificadores de contenidos multimedia.

1.6 Protocolos de soporte multimedia.




Código Denominación de la competencia

SI.1 Capacidad de construir, explotar y gestionar servicios y aplicaciones de telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, tratamiento analógico y digital, codificación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, reproducción, gestión y presentación de servicios audiovisuales e información multimedia.

SI.5 Capacidad para crear, codificar, gestionar, difundir y distribuir contenidos multimedia, atendiendo a criterios de usabilidad y accesibilidad de los servicios audiovisuales, de difusión e interactivos.




Código Denominación del resultado

Resultado 7 El alumno sabe crear, codificar, gestionar, difundir y distribuir contenidos multimedia.

Resultado 21 Comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica




■ España Boquera, María Carmen, Servicios avanzados de

telecomunicación

■ Tanenbaum, A., Redes de computadores, Ed. 3ª y 4ª, PrenticeHall.

■ Comer, Douglas E. "Internetworking with TCP/IP Principles,

Protocols, and Architectures" 4ª Edición vol. 1, 2000, PrenticeHall.




■ Grenville Armitage. “Quality of Service in IP Networks”. MacMillan Technical Publishing, 2000.

■ Stallings, William. “Redes e Internet de Alta Velocidad

Rendimiento y Calidad de Servicio”, 2ª Edición. Prentice Hall, 2004.




1.1 Introducción.









¿Qué es la multimedia? (1/4)

■ Combinación de texto, imagen, sonido e imagen en movimiento

■ Integración en un mismo soporte digital de diferentes “medios” o tipos

de información: texto, imágenes, vídeo, sonido.

■ Sistema que utiliza más de un medio de comunicación al mismo tiempo en la presentación de la información, como el texto, la imagen, la animación, el vídeo y el sonido

■ Término empleado para describir diversos tipos de medios (media) que se utilizan para transportar información (texto, audio, gráficos, animación, vídeo, e interactividad)





■ El conjunto de imagen, sonido y vídeo aplicado al PC

■ Sistema informático con capacidad para mostrar texto, sonido y vídeo

■ Capacidad de los ordenadores para manejar no solo información en forma de texto, sino también imágenes de gran tamaño y colorido, o incluso sonidos y secuencias de vídeo

■ Capacidad de un equipo o un programa de combinar información digitalizada de varios formatos, tales como texto, gráficos, audio, imagen fija y en movimiento

■ Se llaman MULTIMEDIA los equipos informáticos y los programas que pueden gestionar todo tipo de información audiovisual: textos, voz, dibujos, fotografías, vídeos, animaciones, música, etc.





■ Entornos emergentes en el mercado informático que permiten la gestión simultánea de informaciones procedentes de fuentes diferentes, permitiendo la combinación del vídeo y el audio con las salidas tradicionales de texto y gráficos.

■ Forma de presentar la información en una computadora a través de la reproducción de gráficos, sonidos, animaciones y textos, con el objetivo de generar mayor atención por parte del usuario.





■ Presentación en la que se utiliza más de un medio, típicamente imágenes, sonido y texto, a menudo en un entorno interactivo. Con frecuencia implica el uso de ordenadores, siendo la gran cantidad de datos que esto exige proporcionados por una unidad de gran almacenamiento o vía un enlace de datos.

■ Técnica de comunicación que tiende a reunir en un solo soporte un conjunto de medios digitalizados - texto, gráficos, fotos, vídeo, sonido y datos informáticos - para difundirlos simultáneamente y de manera interactiva. Su desarrollo es posible gracias a la digitalización, que induce una convergencia entre informática, electrónica de consumo y telecomunicaciones.




Multimedia es un término muy utilizado desde comienzos de los 90, y está relacionado con:

1. Informática.

2. Telecomunicaciones.

3. Entretenimiento.

4. Electrónica de consumo.

En los años 70, la difusión de las redes de ordenadores, supuso una primera colaboración entre la informática y las telecomunicaciones. La multimedia añade el entretenimiento y la electrónica de consumo, y sobre todo amplía el mercado potencial del ámbito profesional al consumo privado. Por todo ello no es fácil definir concretamente el término multimedia.




■ El interés por la video conferencia y los servicios multimediadentro de la comunidad de Internet comenzó a tener auge aprincipio de la década de 1.990.

■ Esto coincidió con el aumento de las capacidades multimedia delos PCs y estaciones de trabajo, lo que posibilitaba lasimultaneidad de captura, compresión y reproducción de audio yvideo.

■ En el siglo XXI cada dispositivo informático tenía ya capacidad deconexión a Internet, PCs, ordenadores portátiles, videoconsolas.

■ Actualmente el acceso a los servicios multimedia es global, con laproliferación de terminales móviles de grandes prestaciones yconectividad de datos continua.




¿Qué es un sistema multimedia?

■ Sistema caracterizado por la generación, almacenamiento, manipulación, procesamiento, transmisión e interpretación de información multimedia.

Términos básicos

■ Bit, Byte, Paquete, Objeto

■ Medio1. discreto: texto, imágenes, gráficos

2. continuo: audio, vídeo, animaciones

■ Flujo (stream) secuencia temporal de paquetes pertenecientes a un medio. Requerimientos de sincronización entre flujos




Componentes de un sistema multimedia

1. Computadores– estaciones de trabajo, PCs, multiprocesadores, etc.

2. Dispositivos de captura– videocámaras, micrófonos, etc.

3. Dispositivos de almacenamiento– discos magnéticos, discos ópticos, unidades de cinta, etc.

4. Dispositivos de presentación– monitores, altavoces, etc.

5. Redes de comunicaciones– red telefónica, de cable, ADSL, inalámbrica, redes fibra óptica, etc.




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Tipos de sistemas multimedia

■ Según el tipo de componentes– Sistemas aislados

– Sistemas de comunicación entre iguales

– Sistemas cliente/servidor

■ Según su uso– Sistemas de base de datos multimedia

– Sistemas de presentación

– Sistemas de conferencia




Tipos de sistemas multimedia (trabajo para alumnos)

■ Según el tipo de componentes– Sistemas aislados

…………………………………………………………

– Sistemas de comunicación entre iguales

……………………………………………………….

– Sistemas cliente/servidor

………………………………………………………..




Sistemas de bases de datos multimedia




Sistemas de presentación




Sistemas de conferencia




1.1 Introducción.









■ Los flujos de datos multimedia en Internet necesitan nuevosprotocolos y mecanismos dadas sus especiales características.

■ Algunas de estas necesidades son:– Protocolos que establezcan y manejen sesiones.

– Controles de congestión.

– Controles de temporización y entrega de la información multimedia.

– Controles de reproducción y acceso a la información multimedia.

■ Es por eso que en Internet la familia de protocolos involucradosen las comunicaciones multimedia es amplia y heterogénea.




■ Las crecientes aplicaciones de tiempo real comenzaban a requerir uncambio en el esquema de funcionamiento:

■ Todas estas aplicaciones deben ofrecer sus servicios/datos connuevos requisitos:– Tiempo de entrega acotado: en otro caso el servicio sufriría sensiblemente y

conllevaría a una posible caída de la aplicación o incluso a la inviabilidad delmisma.

– Retardo entre paquetes acotado (jitter): No sólo es importante que lo paquetesno sufran retardos elevados, sino que estos retardos no excedan de unmáximo que degradaría el servicio.

– Técnicas de control de errores: Se hacen necesarias técnicas de correcciónde errores en algunos servicios para evitar la retransmisión y el descarte demensajes.




¿Qué es la calidad de servicio (QoS)?

■ En el contexto de Internet la Calidad de Servicio (QoS) se refiere al servicio de envío de paquetes provisto por la red o el IPS, caracterizado por una serie de parámetros tales como ancho de banda conseguido, retardo de paquete y % de paquetes perdidos.

■ El contrato que especifica los valores acordados entre el proveedor y el usuario (cliente) se denomina SLA (Service Level Agreement). Ej.:– Ancho de banda ≥ 2 Mb/s– Retardo ≤ 80 ms– Jitter ≤ 20 ms– Tasa de pérdidas ≤ 0,01 %




Tipo de aplicación Ancho de

Banda

Retardo Jitter Tasa de

Pérdidas

Interactivo (telnet, www) Bajo Bajo Medio/alto Media1

e-mail, ftp Bajo Alto Alto Alta1

Telefonía Bajo Bajo Bajo Baja

Vídeo interactivo Alto Bajo Bajo Baja

Vídeo unidireccional (streaming)

Alto Medio/alto Bajo Baja

Frágil (ej.: emulación de circuitos)

Bajo Bajo Medio/alto Nula

1En realidad la aplicación requiere pérdida nula, pero esto lo garantiza el protocolo de transporte TCP




1.1 Introducción.









■ Los servicios multimedia se puede dividir en tres ampliascategorías:– Distribución (streaming) de audio y video almacenado.

– Distribución (streaming) de audio y video en tiempo real.

– Audio y video interactivos.

■ Estos servicios tienen tanto características comunes, como muydiferentes, sobre todo en las necesidades de transmisión.




■ El audio y video almacenado puede ocupar varios megabytes(incluso centenares para una película de largo metraje), aunestando comprimidos.

■ Este tipo de recursos podrían ser accedidos de diversas formaspor un usuario.– A través de una descarga directa (HTTP o FTP)

– A través de un servidor multimedia con protocolos basados en UDP (comoRTP)

– A través de un servidor multimedia y el protocolo RTSP (Real-TimeStreaming Protocol)




■ Características:– Necesitan un retardo controlado: El instante de reproducción normalmente

está retrasado con respecto a los datos que llegan para poder absorberpequeñas fluctuaciones en el retardo de transmisión (jitter). Estasdesviaciones, si duran menos que los datos almacenados pasandesapercibidas.

– No necesitan retransmisiones: Dado que los datos son consumidosconforme llegan al receptor, la retransmisión de datos perdidos no es unatécnica aplicable al streaming de audio/video almacenado. En el caso deperder uno o varios mensajes, tanto en audio como en video se puedenusar diversas técnicas para evitar que el usuario note una distorsión grave,tales como interpolaciones, difuminados o simplemente repetir lo anterior.




■ Dentro de esta categoría entran servicios como la TV o radiosobre Internet.

■ Al igual que el audio y video almacenado no soportan bien lasfluctuaciones de retardo ni admite retransmisiones.

■ Pero se diferencian en:– Son servicios en vivo, el contenido se está generando (generalmente),

codificando y enviando en esos mismos instante.– Tienen multitud de destinos simultáneos por lo que usarían multicasting y

protocolos como UDP y RTP

■ Sin embargo en la actualidad casi siempre usan conexionesTCP.




■ Dentro de esta categoría entran servicios que permitencomunicar a personas en tiempo real unas con otras.

■ Ejemplos de estos servicios son la telefonía por Internet (VoIP) yla Videoconferencia.

■ Características– Fuerte dependencia temporal (problemas con el jitter).

– Necesidad de ordenación.

– Conversión de formatos.

– Mezcla de fuentes.

– Soporte al multicasting.




■ La presentación de la información en forma múltiple y diversa, pero bien organizada, aporta numerosas ventajas que pueden ser aprovechadas en diversos ámbitos.

■ Los ámbitos de aplicación pueden ser:– Domestico/entretenimiento

– Negocios

– Educación




Los distintos servicios multimedia se pueden usar en diferentesámbitos para aportar una mayor innovación y beneficio.

■ Voz/Telefonía sobre IP (VoIP).

■ Streaming de radio y TV.

■ Video bajo demanda y en vivo.

■ Telecontrol y acceso remoto a terminales con entornos gráficos.

■ Juegos online.




■ Almacenamiento imágenes y videos para compartir, Flickr

■ Alojamiento de presentaciones en pdf, ppt, etc, slideshare

■ Compartir videos, youtube, vimeo, blinkx, dailymotion

■ Compartir música, listen2myRadio, SoundCloud

■ Distribución de streaming, VLC, subsonic, Darwin, Plex, Red5, Unreal Media, kaltura, etc

■ Sistemas de videoconferencia, skype, viper, Line, FaceTime, Fring, Adobe-connect, etc

Trabajo alumno (buscar alguna más)




1.1 Introducción.









■ Los distintos tipos de contenido usados en las comunicacionesmultimedia son codificados digitalmente a partir de señalesanalógicas, y además, normalmente esa codificación implica unacompresión de la información con pérdidas.

■ Así los contenidos que más habituales son:– Texto

– Voz

– Imágenes estáticas

– Audio

– Video

■ Menos habituales pero creciendo:– Gráficos en movimiento (animación)




TEXTO

■ Es el método habitual para la comunicación asíncrona entre las personas (el habla lo es para la comunicación síncrona). Ha sido la forma tradicional de comunicación entre las personas y los ordenadores. Se puede distinguir:• Texto sin formato (ASCII, etc.) y texto formateado (RTF, PDF, etc.).

• Texto lineal e hipertexto (cuando además de texto aparecen otros medios,

se habla de hipermedia, como lo que es habitual hoy día en la Web).

• Lenguajes de marcas (HTML, etc.) y Metalenguajes (SGML, XML, etc.).




IMÁGENES

■ Las imágenes se usan a menudo para representar fielmente la realidad (fotografías). Son documentos formados por pixels.

■ Pueden generarse por copia del entorno (escaneado, fotografía digital...) y tienden a ser ficheros muy voluminosos (el principal problema).

■ Los algoritmos de compresión permiten reducir de forma considerable el espacio.

■ Algunas aplicaciones y formatos de almacenamiento permiten combinar gráficos e imágenes, y en esos contextos ambos conceptos tienden a confundirse.




VOZ

■ El habla es la forma de comunicación síncrona más utilizada por los seres humanos.

■ Las posibilidades de procesamiento del habla en un sistema informático incluyen:• Reconocimiento de la voz: consiste en la identificación de fonemas (sonidos

elementales) y palabras.

• Comprensión del lenguaje natural: una vez reconocidas las palabras, la comprensión del lenguaje es algo mucho más complejo.

• Síntesis de voz: a partir de un mensaje codificado, se genera una voz que lo pronuncia.




AUDIO

■ Se considera audio cualquier sonido almacenado, bien música o conversación.

■ El audio se puede almacenar como una serie de códigos o instrucciones como es el estándar MIDI, o digitalizar y luego reproducir.




VIDEO

■ Presentación de un número de imágenes por segundo, que crean en el observador la sensación de movimiento.

■ Las imágenes pueden ser sintetizadas (creadas manualmente) o captadas a partir del entorno (vídeo). Al igual que en el caso de las imágenes estáticas, los ficheros pueden ser muy voluminosos, y tienen unas capacidades de modificación limitadas.

■ Hay situaciones en las que se combinan animación y vídeo (efectos especiales cinematográficos).

■ Los principales algoritmos de compresión de vídeo se basan en técnicas de eliminación de redundancias entre imágenes consecutivas y en técnicas de interpolación.







1.1 Introducción.









■ ITU G.711 PCM de 64 Kbits/s (8 KHz con 8 bit por muestra).

■ ITU G.726 y G.727 ADPCM

■ 16 Kbit/s ITU G.728 Low Delay CELP

■ ITU G.729 y G.729A CS-ACELP

■ ITU G.723.1 MP-MLQ/ACELP

■ iLBC (internet Low Bitrate Codec)




■ MPEG-1 Capa I, II y III

■ MPEG-2 (hasta 5.1 canales, muestreo 16, 22.05 y 24 kHz)– MPEG-2 BC: para compatibilidad con MPEG-1– MPEG-2 AAC: sin compatibilidad con MPEG-1

■ MPEG 4 (1994): voz desde 2 Kbps a 6 Kbps y audio con buena calidad incluso en bit rates de entre 6 y 24 Kbps.




■ Graphics Interchange Format (GIF)■ Portable Network Graphics (PNG)■ El estándar JPEG, son dos realmente: uno para codificación con

pérdidas y otro para codificación sin pérdidas de imágenesestáticas. Existe un tercer estándar para la compresión deimágenes binarias, el JBIG (Joint Bilevel Image Group), quecompleta el conjunto de estándares.– JPEG LS (Sin pérdidas): Tiene un modo binario y un modo “casi sin

pérdidas” debido a restricciones en el nivel de distorsión de los píxeles.– JPEG2000 (Con pérdidas): Incorpora bi-nivel y sin pérdidas.– JBIG2 (Binaria): Permite la codificación con pérdidas en imágenes binarias




■ MPEG-1 corresponde a la calidad VCR y está rondando los 1,5Mbps, apropiado para las pantallas de los ordenadores ydispositivos portátiles.

■ MPEG-2 aporta una calidad de consumo y aproximada a latelevisión y necesita 4 Mbps en varios formatos bien definidos.

■ MPEG-4 proporciona una codificación orientada a objetos desecuencias de imágenes de baja calidad para entornos de pocosrecursos o poco ancho de banda, llegando incluso a los 10 Kbps.Recientemente, MPEG-4 Parte 10 (también conocido comoH.26L o H.264) ha demostrado una gran calidad de codificaciónde video en un amplio rango de anchos de banda.




1.1 Introducción.









■ En la comunicaciones multimedia intervienen gran número de protocolos.

■ A continuación se enumeran algunos de ellos, aunque su estudio en profundidad se hará en futuras asignaturas (Salvo SCTP que se verá en este tema):– Protocolos de Transporte:

• RTP: Protocolo de Transporte de datos de Tiempo Real (RTCP es su protocolo

de control)

• SCTP: Stream Control Transport Protocol

– Protocolos de Control de Sesiones:

• SDP: Protocolo de Descripción de Sesión.

• SAP: Protocolo de Anuncio de Sesión

• SIP: Protocolo de Inicio de Sesión

– Protocolos de Aplicación:

• RTSP: Protocolo de Streaming en Tiempo real.




IP

TCP UDP

RTSP SIP SAP

Negociación de Medio

Control de llamada Sesiones

Ligeras

SAP: Session Announcement Protocol

SIP: Session Initiation Protocol

RTSP: Real Time Streaming Protocol

RTP: Real-time Transport Protocol

RTP

CODECs

Multimedia




■ RTP [RFC 3550] se diseñó con objeto de proporcionar cobertura a los servicios que necesitaban transportar datos en tiempo real, como audio y video (RTCP es su protocolo de control)

■ RTP, es un protocolo de transporte al igual que TCP o UDP, el cual aporta gran versatilidad a la hora de definir tipos de información transportada (payload), control de tiempos, identificación de flujos y fuentes de información, detección y corrección de pérdidas, realimentación de calidad, sincronización de medios y control de acceso.

■ RTP se implementó en origen para dar cobertura sobre IP Multicast en sesiones con modelo ligero (“lightweight”)

■ Normalmente no se implementa por sí sólo, sino que se usa encima de UDP por motivos prácticos y se ha demostrado que es útil tanto para punto a punto como con miles de usuarios en un entorno multicast.




■ El protocolo SDP [RFC 4566] se utiliza para describir sesionesmultimedia.

■ La propuesta original de SDP fue diseñada para anunciar informaciónnecesaria para los participantes y para aplicaciones de multicast.Actualmente, su uso está extendido para el anuncio y la negociaciónde las capacidades de una sesión multimedia en Internet.

■ Los mensajes SDP se pueden transportar mediante distintosprotocolos con SIP, SAP, RTSP, correo electrónico con aplicacionesMIME o protocolos como HTTP.

■ SDP utiliza la codificación del texto. Un mensaje del SDP se componede una serie de líneas, denominados campos, dónde los nombres sonabreviados por una sola letra, y siguen en un orden fijo para simplificarel análisis.

■ SDP no fue diseñado para ser fácilmente extensible.




■ Ejemplo de descripción de sesión con SDP (Extraído de la RFC2327)– v=0

– o=mhandley 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4

– s=SDP Seminar

– i=A Seminar on the session description protocol

– u=http://www.cs.ucl.ac.uk/staff/M.Handley/sdp.03.ps

– [email protected] (Mark Handley)

– c=IN IP4 224.2.17.12/127

– t=2873397496 2873404696

– a=recvonly

– m=audio 49170 RTP/AVP 0

– m=video 51372 RTP/AVP 31

– m=application 32416 udp wb

– a=orient:portrait




■ Session Announcement Protocol (SAP) [RFC 2974] es un protocolo deaviso que se usa para asistir a los anuncios de conferencias multicast,ya sean multimedia o de otro tipo, y para también comunicarinformación relevante de configuración a cada uno de los respectivosparticipantes.

■ Un avisador SAP envía un paquete de anuncio multicastperiódicamente a una dirección y puerto bien-conocida. El aviso tieneel mismo ámbito/alcance que la sesión que está anunciando,asegurando que los destinatarios del aviso pueden ser tambiéndestinatarios de la sesión que anuncia. Esto es importante para laescalabilidad del protocolo, ya que los avisos de sesiones locales sequedan dentro del ámbito local

■ Se debe tener en cuenta que aun es un protocolo experimental, y enalgunas ocasiones se recomienda el uso de SIP en vez de SAP.




■ SIP [RFC 3261] es un protocolo de aplicación de señalización muy flexible quepermite crear, modificar y terminar sesiones con uno o más participantes.Estas sesiones incluyen llamadas de teléfono a través de Internet, distribuciónde contenido multimedia y conferencias multimedia.

■ Las invitaciones SIP usadas para crear sesiones portan descripciones de lasmismas que permiten a los participantes acordar una serie de medioscompatibles.

■ SIP hace uso de servidores proxy para ayudar a enrutar las peticiones delocalización actual del usuario, autenticación y autorización de usuarios paraacceso a servicios, implementar políticas de enrutado de llamadas de losproveedores de servicio y proporcionar un juego de características ycapacidades al usuario.

■ SIP también proporciona una función de registro que permite informar alservidor proxy de su localización actual.

■ SIP funciona sobre diferentes capas de transporte.




■ RTSP es un protocolo de nivel de aplicación para el control delas propiedades de tiempo real durante el envío de información,al estilo de los controles que poseen los VCR tradicionales (play,stop, rebobinar, avance rápido, …)

■ RTSP proporciona un marco extensible que permite controlardatos de tiempo real bajo demanda, tales como audio y video.Las fuentes pueden incluir tanto contenidos en vivo, como clipsalmacenados.

■ Este protocolo está diseñado para controlar múltiples sesionesde envío de datos, además de estar preparado para funcionarsobre UDP unicast , UDP multicast, TCP y RTP.





Contenido

1. Introducción y problemática

2. Descripción de sesiones con SDP

3. Anuncio de sesiones mediante el protocolo SAP



Código Denominación de la competencia

CG.4 Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación

TEL.1 Capacidad de construir, explotar y gestionar las redes, servicios, procesos aplicaciones de telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto de vista de los servicios telemáticos.

TEL.7 Capacidad de programación de servicios y aplicaciones telemáticas, en red y distribuidas .



Código Denominación del resultado

Resultado 9

Resultado 11

Resultado 34

Conocer los protocolos utilizados para el intercambio de informaciónmultimedia. Conocer las técnicas y protocolos del transporte de audio yvídeo.Conocer los protocolos para el establecimiento y control de sesionesmultimedia. Conocer los distintos servicios multimedia bajo demanda.Trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe.



Weinstein, Stephen. “The Multimedia Internet", 2005, Springer.

Gibson, Jerry D. “Multimedia Communications”, 2001, Academic Press.

Perkins, Colin. “RTP. Audio and Video for the Internet”. 2003. Pearson Education.



[RFC 4566] SDP: Session Description Protocol.

[RFC 2974] Session Announcement Protocol








Sin duda, el concepto de sesión es uno de los que más importanciaha adquirido en estos últimos tiempos dentro del entorno de Internet.

Aunque el enfoque de comunicaciones basadas en sesiones parezcaque no ha estado presente en Internet hasta ahora, éstas siempre hanestado presentes, aunque enmascaradas dentro de protocolos deaplicación destinados a otras tareas (SMTP, HTTP, FTP, etc.)

En la actualidad, debido a la gran variedad de servicios, aplicaciones,protocolos, tipos de contenidos y formas de transmisión, se hacenecesario un tratamiento más pormenorizado de esta capa de la torreOSI, antes desestimada.



Una sesión, dentro del marco de las telecomunicaciones podríadefinirse como: una serie de interacciones entre dos o varios

extremos de una conferencia, durante las cuales se negocian

diferentes parámetros de la comunicación.

Normalmente una sesión no implica que se tengan que usarprotocolos orientados a conexión, sino que todos los intercambios deinformación, ya sean a través de una o varias conexiones o pordatagramas, seguirán las pautas y características negociadas en elestablecimiento de la sesión.

Ejemplo: Una Sesión multimedia de RTP puede implicar elestablecimiento de varias sesiones RTP para cada tipo de contenido.



Según el IETF, aparece una definición de Sesión Multimedia en la RFCdel protocolo SDP:

Una sesión es un conjunto de transmisores y receptores de

contenidos multimedia y los flujos de datos que fluyen desde los

transmisores a los receptores. Una conferencia multimedia es un

ejemplo de una sesión multimedia. (RFC 2327)



El uso de sesiones no es algo fortuito. Como ya se ha comentado, lacomplejidad de las actuales comunicaciones por Internet requieren unproceso más cuidadoso y detallado que una simple conexión TCP.

Una sesión consta de varias fases (establecimiento, transferencia dedatos y liberación).

Sin duda es en la negociación durante el establecimiento donde sepone más énfasis, si bien, el control durante el periodo en el que setransmiten los datos es importante, sin un adecuado establecimiento,se puede realizar un derroche de recursos o incluso el no poderestablecerla siquiera.



Algunos de los aspectos más importantes que se acuerdan en elestablecimiento de una sesión son:

Tipos de contenido (audio, video, …)

Protocolos de transporte

Tipo de codificadores y calidad de los contenidos

Calidad de Servicio

Nivel de acceso

Seguridad

Tipo de difusión (unicast, multicast,…)

Direcciones de red y transporte.

Datos de usuario (cuentas, permisos, movilidad,…) y metadatos.



Además de las características anteriores para el control delestablecimiento de una sesión, son necesarias también funciones quepermitan el control de la sesión durante la transferencia de información,tales como:

Cambio de los parámetros negociados.

Control sobre la movilidad de los usuarios.

Control de nuevas incorporaciones a la sesión.

Control de tarificación.

Finalización de sesiones.



Actualmente existen diversos protocolos y normas que permiten realizareste control de sesiones de forma explícita y funcional.

En este tema estudiaremos aquellos que se encuentran dentro delámbito de Internet.

Protocolo Descripción de Sesiones (Session Description Protocol, SDP).

Protocolo de Anuncio de Sesión (Session Announcement Protocol, SAP).

Protocolo de Inicio de Sesión (Session Initiation Protocol, SIP).








Cuando se inician conferencias multimedia, llamadas VoIP, streamingde video o cualquier otro tipo de sesiones, existen ciertosrequerimientos para acordar los detalles de los medios, direcciones detransporte y otros meta-datos de las sesiones o los participantes.

SDP proporciona una representación estándar para tal información, sinimportar como esa información es transportada.

SDP es puramente un formato para la descripción de sesiones. Noincorpora protocolos de transporte, pudiendo ser usado sobrediferentes protocolos de transporte, incluyendo SAP, SIP, RTSP, e-mail usando extensiones MIME y HTTP.

SDP está descrito en la RFC 4566.

Cuando se inician conferencias multimedia llamadas VoIP streamingCuando innicianicia



SDP está pensado para ser de propósito general y puede ser usadopor una amplia gama de entornos de red y aplicaciones.

Sin embargo no aportan ningún mecanismo para la negociación delcontenido de sesiones o codificación de medios. Esto queda fuera dela descripción de la sesión.

Según la RFC 4566, una “descripción de sesión” se define como sigue:

Un formato bien definido para contener información suficiente para

descubrir y participar en una sesión multimedia.

SDP está pensado de propósito general puede usado



Debido al carácter genérico de SDP permite su uso dentro de lainformación de sesiones multimedia en una amplia variedad desituaciones, las más usuales aparecen comentadas a continuación:

Inicio de Sesiones.

Streaming Media.

E-mail y World Wide Web

Anuncio de Sesiones Multicast.

ebido al carácter genérico de SDP permite dentro de la



Inicio de Sesiones

El Protocolo SIP (Session Initiation Protocol), es un protocolo decontrol a nivel de aplicación para la creación, modificación yterminación de sesiones tales como conferencias multimedia porInternet, llamadas telefónicas por Internet y distribución multimedia.

Los Mensajes SIP usados para crear las sesiones portan descripcionesde las sesiones que permiten a los participantes acordar que tipo demedio usar entre los que son compatibles.

Estas descripción de sesiones están comúnmente formateadas usandoSDP.

icio de Sesionesi i d S i



Streaming Media

El protocolo RTSP (Real Time Streaming Protocol) es un protocolo deaplicación para el control de la transmisión de datos con propiedadesde tiempo real.

RTSP proporciona un marco extensible para permitir la descargacontrolada de datos en tiempo real bajo demanda, tales como audio yvideo.

Un cliente y un servidor RTSP negocian un juego apropiado deparámetros para la distribución de medios, usando parcialmente lasintaxis SDP para describir tales parámetros.

treaming Mediatreaming Media



E-mail y World Wide Web

Una manera alternativa de portar descripciones de sesiones se incluyeen el correo electrónico y en la WWW. Para ambos, existe un tipoespecial “application/sdp”.

Esto permite el lanzamiento automático de aplicaciones para participaren las sesiones WWW o de e-mail en una manera estándar.

Se debe recordar que los anuncios de sesiones multicast lanzados porvía e-mail o WWW, no tienen la propiedad de que el receptor delanuncio de la sesión pueda necesariamente recibir dicha sesión, yaque ésta puede estar limitada a un entorno concreto, limitación quepuede no afectar al e-mail o la web.

mail y World Wide Webil W ld Wid W bb



Anuncio de Sesiones Multicast.

Con la intención de poder asistir al anuncio de conferencias multimedia multicast ocualquier otro tipo de sesiones multicast, y para poder comunicar la información deconfiguración de la sesión más importante a los participantes, se debe usar undirectorio distribuido de sesiones.

Una instancia de ese directorio distribuido periódicamente envía paquetes conteniendola información de la sesión a un grupo multicast bien-conocido (well-known)

Estos anuncios son recibidos por otros directorios de sesión de tal forma queparticipantes remotos potenciales pueden usar la información de descripción de sesiónpara arrancar la aplicaciones necesarias para participar en la sesión. Un protocolo queimplementa tal directorio distribuido es SAP (Session Announcemente Protocol). SDPproporciona el formato adecuado para tales anuncios de sesión.

nuncio de Sesiones Multicastuncio de Sesiones Multicast



El propósito de SDP es comunicar la información acerca de losstreams de medios en las sesiones multimedia para permitir a losreceptores de la descripción de una sesión participar en la misma.

SDP está pensado primordialmente para ser usado en un entornointer-redes, sin embargo es suficientemente general para describirsesiones en cualquier otro entorno de red.

Los flujos multimedia pueden ser muchos a muchos y además, lassesiones no tienen por qué estar continuamente activas.

El propósito de SDP comunicar la información de los



Teniendo en cuenta la gran variedad de conferencias multimediamulticast que puede existir, y el hecho de que cualquiera dentro deInternet puede ver el contenido uniéndose a dicha sesiones (salvo quefuera encriptado), SDP solventa esto sirviendo a dos propósitosprincipales:

Comunicar la existencia de una sesión

Comunicar información suficiente para permitir que un participante nuevose una a la sesión adecuadamente.

En entornos unicast tan sólo el segundo aspecto es relevante.

Teniendo en cuenta la gran variedad de conferencias multimediaT i d t l i d d d



Una descripción SDP incluye lo siguiente:Nombre de sesión y propósito de la misma.Tiempo (o tiempos) en los que la sesión estará activa.Los tipos de contenido que comprenden la sesiónInformación necesaria para recibir esos contenidos (direcciones, puertos, formatos, etc.)

Como los recursos necesarios para participar en una sesión pueden serlimitados, puede ser deseable alguna información adicional.

Información acerca del ancho de banda que va a ser usado durante la sesión.Información de contacto de la persona responsable de la sesión.

En general SDP deber portar suficiente información para permitir a lasaplicaciones unirse a una sesión (con la posible excepción de las claves deencriptado) y anunciar los recursos necesarios a los usuarios no participantes.

na descripción SDP incluye lo siguiente:d i ió SDP i l l i i t



Una descripción de sesión SDP se denota por el tipo de contenido“application/sdp”.

Una descripción de sesión SDP es enteramente textual usando eljuego de caracteres ISO 10646 con codificación UTF-8. Los nombresde campo usan el subconjunto US-ASCII, pero los campos textuales yatributos pueden usar el conjunto de caracteres completo de la ISO10646.

Los valores de los campos y de los atributos que usan el juego decaracteres completo UTF-8

Una descripción de sesión SDP denota el tipo de contenido



Una descripción de sesión SDP consiste en un número de líneas detexto en el siguiente formato:<tipo>=<valor>

Donde < tipo > debe ser exactamente uno de los caracteres (importanlas mayúsculas) y <valor> es texto estructurado cuyo formato dependedel < tipo >. En general, <valor> es cualquier número de camposdelimitados por un simple carácter espacio o una cadena de formatolibre y es sensible a mayúsculas, salvo que el <tipo> especifique otracosa.

Los espacios no deben ser usados a cualquier lado del signo “=”.

Una descripción de sesión SDP consiste en un número de líneas deU d i ió d i Sió



Una descripción de sesión SDP consiste en una sección de nivel de sesiónseguida de ninguna o más secciones de nivel de contenidos.

Las partes de nivel de sesión comienzan con una línea “v=” y continúan hasta laprimera sección de nivel de contenidos.

Cada sección de nivel de contenido comienza con una línea “m=” y continua hastala próxima sección de contenidos o hasta el final de la descripción de la sesióncompleta.

Algunas líneas en cada descripción son obligatorias y otras opcionales pero todasdeben aparecer en el orden exacto dado en la RFC. Esto se ha hecho así parafacilitar la detección de errores y el procesado de la información. Los camposopcionales están marcados con un asterisco “*”.

Una descripción de sesión SDP consiste en una sección de nivel de sesiónU d i ió d ió SDPSD



– v= (versión de protocolo)

– o= (Creador e Identificador de sesión)

– s= (Nombre de la sesión)

– i=* (Información de la sesión)– u=* (URI de la descripción)– e=* (Dirección de e-mail)– p=* (Número de teléfono)– c=* (Información de conexión, no se requiere si se incluye en todos los contenidos)– b=* (Ninguna o más líneas de información de ancho de banda)– Una o más descripciones de tiempo (Líneas "t=" y "r=“) – z=* (Ajustes de zona horaria)– k=* (Clave de encriptado)– a=* (ninguna o más líneas de atributos de sesión)– Ninguna o alguna descripción de contenidos

v= (versión de protocolo)( ió d t l )



Descripción de tiempo– t= (Tiempo en el que la sesión está activa)

– r=* (Ninguno o más tiempos de repetición)

Descripción de Contenidos (si ésta presente)– m= (Nombre del medio y dirección de transporte)

– i=* (Título del contenido)

– c=* (Información de conexión – Opcional si se incluye a nivel de descripción de sesión)

– b=* (ninguno o varias líneas de información de ancho de banda)

– k=* (clave de encriptación)

– a=* (ninguno o varias líneas de atributos de contenidos)

Descripción de tiempo



El conjunto de letras de tipo es deliberadamente pequeño y no está pensado para serextensible. Un analizador SDP debe ignorar completamente cualquier descripción desesión que contenga una letra que no entienda.

El mecanismo de atributos (“a=”) es la forma de extender SDP y ajustarlo paraaplicaciones o contenidos particulares. Además un analizador SDP debe ignorarcualquier atributo que no entienda.

Una descripción de sesión SDP puede contener URIs que referencien contenidoexterno, haciendo que la propia descripción no sea auto contenida ("u=", "k=", y "a=")

La información de conexión (“c=“) y de atributos (“a=“) en la sección de nivel de sesiónse aplica a todo el contenido de esa sesión a menos que sea sobre escrito por losmismos campos en la especificación de cada contenido.

El conjunto de letras de tipo es deliberadamente pequeño y no está pensado para ser



Extraído de la RFC 2327:– v=0

– o=mhandley 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4

– s=SDP Seminar

– i=A Seminar on the session description protocol

– u=http://www.cs.ucl.ac.uk/staff/M.Handley/sdp.03.ps

– [email protected] (Mark Handley)

– c=IN IP4 224.2.17.12/127

– t=2873397496 2873404696

– a=recvonly

– m=audio 49170 RTP/AVP 0

– m=video 51372 RTP/AVP 31

– m=application 32416 udp wb

– a=orient:portrait

xtraído de la RFC 2327:t íd d l RFC 2327



SDP no ejerce ningún mecanismo de seguridad o autenticación,relegando esto a los protocolos que lo usen.

Además, como las descripciones especifican que tipo de contenido va,las aplicaciones que se puedan iniciar a partir de fuentes SDP noconfiables, no serán nada peligrosas.

Protocolos como SAP que tienen autenticación y cifrado sonrecomendables para el intercambio seguro de información SDP.

De esta manera los campos “k=“ no deben ser usados salvo que lasdescripciones SDP vayan por un canal seguro.

SDP no ejerce ningún mecanismo de seguridad o autenticaciónSDP j i ú i d i



SDP no ejerce ningún mecanismo de seguridad o autenticación,relegando esto a los protocolos que lo usen.

Además, como las descripciones especifican que tipo de contenido va,las aplicaciones que se puedan iniciar a partir de fuentes SDP noconfiables, no serán nada peligrosas.

Protocolos como SAP que tienen autenticación y cifrado sonrecomendables para el intercambio seguro de información SDP.

De esta manera los campos “k=“ no deben ser usados salvo que lasdescripciones SDP vayan por un canal seguro.

SDP no ejerce ningún mecanismo de seguridad o autenticaciónSDP j i ú i d id








El protocolo Session Announcement Protocol (SAP) es un protocolo de avisousado para asistir a la publicación de anuncios de conferencias multimedia ycualquier tipo de sesiones multicast, y para comunicar información importantede configuración de la sesión a los posibles participantes.

Para llevar esta tarea a cabo se puede usar un directorio distribuido desesiones. Una instancia de tal directorio periódicamente enviaría paquetesmulticast que contendrían la descripción de la sesión, y al ser recibidos esosavisos por otros directorios distribuidos permitiría que participantes potencialesiniciasen las herramientas necesarias para adscribirse a la sesión.

El protocolo SAP en su segunda versión aparece descrito en la RFC 2974.



A continuación se enumeran algunos términos recogidos en la RFC que servirán para un mejor seguimiento de la misma:

Anunciador SAP (SAP announcer): Equipo/host de la red que envía paquetes multicast a direcciones y puertos bien conocidos para comunicar la existencia y configuración de una sesión multicast.

Espectador SAP (SAP listener): Cualquier equipo/host que escucha en las direcciones y puertos que usa SAP para anunciar las sesiones multimedia.



Un anunciador SAP periódicamente envía por multicasting un paquete de anuncio a una dirección y puertos multicast bien conocidos.

Este anuncio es enviado dentro del mismo ámbito para el cual se ha creado lasesión, asegurando así que todos los participantes potenciales puedan unirsea la sesión (salvo restricciones de acceso o permiso).

Esto es importante además para la escalabilidad del protocolo, haciendo que sesiones locales se mantengan locales.

El proceso normal para un espectador SAP es escuchar en una dirección multicast y puerto concreto para detectar si hay sesiones a las que podría unirse.



Como se ha comentado anteriormente, un Anunciador SAP envíaperiódicamente paquetes de anuncio a una dirección multicast y puerto bienconocidos.

Sin embargo, esto no es un mecanismo de citación, el anunciador SAP no esadvertido en ningún momento de la presencia de ningún Espectador SAP yademás no se proporciona ningún mecanismo que asegure la transferencia deestos paquetes más allá del best-effort de UDP/IP.

Dichos anuncios contienen una descripción de la sesión y debería conteneruna cabecera de autenticación. La descripción de sesión puede estarencriptada, a pesar de todo, no se recomienda.



Los anuncio multicast, como se ha visto se envían dentro del ámbito de la sesión,existiendo varias posibilidades:

IPv4.

Sesiones de ámbito global usan las direcciones multicast en el rango224.2.128.0 - 224.2.255.255 y los anuncios SAP son enviados a la dirección224.2.127.254 (se debe recordar que la dirección 224.2.127.255 es usada por laversión SAPv0 y no se debe usar)

Sesiones con el ámbito administrativo usando el ámbito administrativo de IPmulticast, rango 239.0.0.0 to 239.255.255.255 (ver RFC 2776). En este caso ladirección multicast usada para los avisos es la más alta dentro del rango de unazona administrativa. Por ejemplo en un rango 239.16.32.0 - 239.16.33.255, seusaría para SAP la 239.16.33.255

i lti t h i t í d t d l á bit d l ió



IPv6.

Las sesiones IPv6 son anunciadas en la dirección FF0X:0:0:0:0:0:2:7FFE,donde X es el valor de 4 bits que marca el ámbito de la sesión.

Por ejemplo un anuncio para una sesión de un enlace local en la direcciónFF02:0:0:0:0:0:1234:5678, debería ser anunciado en la dirección SAPFF02:0:0:0:0:0:2:7FFE.

Tanto en IPv4 como IPv6, SAP no asegura que una descripción de sesiónpueda ser usada por un participante fuera del ámbito de la sesión.



Los anuncios SAP deben ser siempre enviados al puerto 9875 y deberían serenviados con un tiempo de vida IP 255 (en este caso la limitación de ámbitode IP multicast se desaconseja)

Si una sesión usa direcciones en varios rangos de ámbitos administrativos, esnecesario que un Anunciador SAP envíe copias idénticas de los anuncios acada uno de los ámbitos administrativos. El intervalo de anuncio de cadaámbito administrativo debe ser siempre calculado separadamente.

Para proporcionar mayor robustez ante la pérdida de paquetes variosanunciantes pueden anunciar la misma sesión. El intervalo de repetición debeser escalado entre todos para que resulte igual que si sólo hubiera unanunciante SAP.



Si se hacen múltiples anuncios para una misma sesión, entonces cada unosde ellos debe llevar una cabecera idéntica y firmada por la misma clave, oserán tratados como anuncios completamente diferentes.

Un Espectador SAP IPv4 debería escuchar en las direcciones SAP de ámbitoglobal y de cada ámbito administrativo del que formara parte.

El descubrimiento de las zonas administrativas queda fuera de laespecificación de SAP.

Un espectador SAP IPv6 debería escuchar también en el rango de direccionesSAP de IPv6.



Intervalo de anuncio.

El período de tiempo entre las repeticiones de los anuncios SAP se elige detal manera que el ancho de banda consumido por todos los anuncios de unsolo grupo SAP permanece por debajo de un límite dado, que por defecto es4000 bits/s.

Se espera que cada anunciante escuche otros anuncios para determinar el número total de sesiones que están siendo anunciadas dentro de un grupo en particular. Estas sesiones son identificadas únicamente por la combinación del hash del identificador de mensaje y los campos de la fuente originaria de la cabecera SAP.



Las sesiones pueden ser eliminadas en los siguientes casos:

Expiración explícita por temporización: Debido a que las descripciones desesión puede llevar información concreta con los tiempos de comienzo y final, si lahora del sistema es posterior al tiempo de finalización a la hora de hacer alanuncio, esta sesión debería ser eliminada de la caché de sesiones delanunciante.

Expiración implícita de temporización: Si un Espectador lleva sin recibir 10avisos (en el intervalo estimado) o ha pasado una hora sin recibir ninguno lasesión se elimina de la caché del receptor.

Borrado explícito: Cuando se recibe un paquete de borrado válido y autenticado.



Una sesión puede ser modificada simplemente cambiando ladescripción de la sesión que porta el anuncio.

En este caso, el hash de la versión de la sesión debe sercambiado en la cabecera SAP para indicar a los EspectadoresSAP que deben chequearlo de nuevo.





V (3 bits): Campo de número de versión. Debe establecerse a 1.

A (1 bit): Tipo de dirección. 0: El campo de fuente originaria contiene una dirección de 32-bits IPv4.

1: El campo de fuente originaria contiene una dirección de 128-bits IPv6

R (1 bit): Reservado. Los anunciantes SAP lo establecen a 0 y losespectadores SAP lo ignoran.

T (1 bit): Tipo de mensaje.• 0: Paquete de anuncio de sesión.• 1: Paquete de borrado de sesión.

V (3 bits): Campo de número de versión. Debe establecerse a 1.



E (1 bit): Bit de encriptación.1: El payload del paquete SAP está encriptado y el campo de expiración(timeout) debe ser añadido a la cabecera del paquete.0: El paquete no está encriptado y el timeout no debe estar presente.

C (1 bit): Bit de compresión. Si es 1 el payload está comprimido.

Longitud de autenticación (8 bits): Un valor entero sin signo que da el númerode palabras de 32 bits que siguen a la cabecera principal SAP que contienendatos de autentificación. Si es 0, es que no hay cabecera de autenticación.

Hash Identificador de Mensaje: Se usa en combinación con la fuenteoriginaria y provee un identificador único global que indica la versión precisade un anuncio.

E (1 bit): Bit de encriptación.1: El payload del paquete SAP está encriptado y el campo de expiración



Fuente originaria: Este campo contiene la dirección IP de la fuente original delanuncio. Es una dirección IPv4 si el campo A=0 o IPv6 si A=1. La dirección sealmacena en el orden de red.

Expiración (Timeout): Cuando el payload está encriptado, los espectadoresSAP que no pueden descifrar el contenido al no poseer la clave pueden mirareste campo para saber cuando expirará la sesión. El formato de este campoes un entero sin signo que marca los segundos NTP.

Tipo de Payload: Contiene un tipo de contenido MIME, describiendo el tipo depayload. Es un campo de texto ASCII, seguido de un byte a cero (ASCII NUL).

Payload: El campo payload incluye varios sub-campos.

Fuente originaria: Este campo contiene la dirección IP de la fuente original delanuncio Es una dirección IPv4 si el campo A=0 o IPv6 si A=1 La dirección se

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