Arquitectura e protocolos multimedia

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Manuel Maike Jossefa
Pedro Edson Mbula
Licenciatura em Informática com Habilitação em Engenharia de Redes
4o ano, Curso Noturno
Tema: Arquitetura e Protocolos Multimédia
 
 Cadeira: Redes e Multi Serviços 
 Docente:
 Dr. Lussane Machaca
Universidade Licungo
Beira
2021
Índice
Introdução	4
Protocolos de rede	5
Compressores de áudio e vídeo	5
Codificadores de Áudio e vídeo	6
Surgimento da arquitetura SIP	6
Especificações do protocolo SIP	7
Sintaxe das Mensagens	7
Funções do protocolo SIP	7
Características do protocolo SIP	7
Aplicações em que é utilizado o protocolo SIP	8
Protocolo RTC (protocolo de transporte real)	9
Protocolo RTCP (Real time Transport Control Protocol)	10
Diferença entre RTP e RTCP	10
Protocolo RTSP	10
Exemplo de Mensagem RTSP	11
Redes e protocolo MultiCast	11
Suporte ao Multicast na Estação	12
Serviços de vídeo sobre a internet	13
Plataforma de Streaming	14
IpTV	14
Tipos de IPTV	14
VOD e nplay	14
Diferença entre locadora virtual e On-line	14
Tipos de transmissão	15
Conclusão	16
Referencias bibliográficas	17
	
Introdução 
A computação em rede permitiu maior interação entre os seres humanos e facilitou a difusão e compartilhamento de informações. Tornou as informações onipresentes, e não mais escassas. Os consumidores tornaram-se bem conectados e, assim, bem mais informados.
Novas tecnologias foram surgindo e com elas novas maneiras de consumir entretenimento também. Mas não foram somente as ferramentas que evoluíram, os consumidores se tornaram cada vez mais autônomos e informados, pois eles possuem mais conhecimento de ferramentas tecnológicas e um leque de opções para adquirir qualquer produto ou serviço em qualquer hora e lugar, assim, a interação com as marcas se torna mais ativa, e a necessidade das empresas e da Publicidade de se adaptar torna-se mais latente.
Protocolos de rede
· Conjunto de normas que permitem que duas ou mais maquinas conectadas a internet se comunique entre si.
· Funciona como uma linguagem universal, que pode ser interpretada por computadores de qualquer fabricante, por meio de um sistema operacional. 
Compressores de áudio e vídeo
Filezigzag 
suporta vários formatos de áudio, permite compactar também a conversão de arquivos.
Monkey`s áudio
Permite compactar musica digital sem comprometer a qualidade. (permite a compactação de áudio sem perdas, suporta marcação de arquivos de musica, suporta variedade de media players.
Freemake
Permite reduzir tamanho de arquivos de áudio. Suporta vários formatos de áudio, suporta processamento em lote, facilita a entrada de arquivos de áudio. 
Comparação entre compressores áudio
	Software
	Grátis / Pago
	Velocidade de conversão 
	FileZigzag
	Livre
	Muito rápido 
	Monkey Audio 
	Livre
	Decente
	Freemake 
	Livre 
	Decente 
	
Movavi vídeo Converter (disponível para Windows e MacOS)
Converte arquivos de midia para mais de 180 formatos, Conmpacta vídeos sem perder a qualidade.
Freemake vídeo Converter (Disponível para Windows apenas, incluindo 8 e 10)
Suporta ampla gama de formatos de saída, incluindo MP4, MPG, AVI, WMV, ROM, exporta vídeos directo para youtube, adiciona e edita legendas, extrai dados e grava DVD/Blu-ray.
VSDC vídeo converter (disponível para Windows apenas)
Software de compactação de código aberto	, oferece suporte a todos os formatos de vídeo populares DVD, AVI, MP4, M4V, Editor integrado para mesclar, excluir e dividir arquivos, Exportação avançada para os formatos e dispositivos.
Codificadores de Áudio e vídeo 
Um dos codificadores mais usados para áudio e vídeo é o Youtube.
Codificadores de áudio e vídeo são programas feitos para codificar arquivos de midia, favorecem o armazenamento, compactando o formato original e descompactando na hora de produção, para transformar em imagem ou áudio, os codificadores podem ser encontrados de duas formas: em programas para serem instalados no sistema operacional do computador ou embutidos em certos equipamentos, como reprodutores DVD.
O youtube comprime vídeos no formato aceite na plataforma. Em seguida o site transcodifica o conteúdo em taxas de bits menores, inclusive HLS e IOS. Dessa forma os vídeos são disponibilizados para o maior publico possível, em computadores, celulares, tabletes. 
Com o doftware de codificação é possível capturar conteúdo na área de trabalho do computador, camera microfone e muito mais para enviar para o youtube ao vivo e transmitir para o publico. 
Surgimento da arquitetura SIP 
A primeira versão surgiu em 1999, e o protocolo é Baseado em SMTP , HTTP.
Protocolo sip
Tecnologia que permite comunicação entre usuários por meio de uma rede Voip, Qualquer pessoa pode utiliza-la, modifica-la e ate distribui-la.
Especificações do protocolo SIP
· Codificação de Voz/Áudio/Vídeo 
· Configuração das Chamadas 
· Modo de Autenticação 
· Requisitos e Tecnologias de Segurança 
· Primitivas de Comunicação 
· Formato do Cabeçalho das Mensagens 
· Formato de Endereçamento 
Sintaxe das Mensagens 
Baseado no Modelo Requisição-Resposta, ela funciona tem Arquitetura Cliente-Servidor.
Funções do protocolo SIP
Estabelecimento de Chamadas, Determinação do IP do Receptor, Gerenciamento de Chamadas, Adição/Remoção de Mídia, Mudanças de Codificação, Adição/Remoção de Participantes, Transferência de Chamadas, Chamada em Espera.
Características do protocolo SIP
Agente de Usuário 
Função: interagir com o usuário do sistema SIP. 
Características: envia e recebe requisições SIP. 
Papel: pode atuar como cliente (UAC — Agente Utilizador Cliente) ou servidor (UAS — Agente Utilizador Servidor).
Proxi SIP
Função: recebe as requisições e as encaminha para servidores mais próximos do destino. 
Papel: servidor intermediário. Atua como cliente e servidor. 
Tipo: Stateful Proxy Server e Stateless Proxy Server. 
Servidor de Redirecionamento 
Função: responde uma requisição do Agente do Usuário com o nome e a localização do usuário. 
Características: Não reencaminha pedidos. 
Servidor de Registro 
Função: Serviço de localização. 
Características: armazena registro sobre usuários. 
Aplicações em que é utilizado o protocolo SIP
Servidores open source utilizam este protocolo para comunicação multimédia eficiente, servidores a exemplo da NOKIA, SIEMENS e Cisco. Utilizado para conferencia e chamadas VOIP.
Logica de uma sessão no SIP
Segurança no SIP 
Controle das Chamadas, Tráfego dos Dados, Privacidade dos Usuários, Integridade dos dados.
Garantia 
Autenticação, Confidencialidade, Controle de Acesso, Disponibilidade, Integridade.
Principais primitivas do protocolo SIP 
Invite, Ack, Cancel, Options, Register, Bye. 
Fig 1: Sessão em Voip
Fonte: Material Sip
Classe de resposta utilizada quando o usuário não esta autorizado a acessar um servidor de registro: 401 Unauthorized. 
E um servidor proxy: 407 Proxy Authentication Required. 
principais aplicações do protocolo SIP: Telefonia IP — VoIP, Videoconferência, Mensagens Instantâneas, Presença, Conferências Ad Hoc.
Protocolo RTC (protocolo de transporte real)
Determina um formato de pacote padrão para o envio de áudio e vídeo de pela internet. 
Utilizado em sistemas de comunicação e entretenimento que envolvem midias de transmissão, como telefonia, aplicações de videoconferência, serviços de televisão e funcionalidades baseadas em rede push-to-talk.
O RTP é uma das funções do Voip e é Utilizado em conjunto com Sip que auxilia na configuração das conexões de rede.
Fig 2: Real Time Protocol
Fonte RTCX
Protocolo RTCP (Real time Transport Control Protocol)
Significa Controle de transporte em tempo real.
Funciona juntamente com o RTP. O RTP facilita a entrega dos dados enquanto que o RTCP envia pacotes de controle aos participantes de uma chamada. Sua função é fornecer um feedback da qualidade dos serviços oferecidospelo RTP.
Diferença entre RTP e RTCP 
RTP conduz as transmissões de midia, por exemplo áudio e vídeo enquanto que o RTCP utilizado para monitorar estatísticas e qualidade de serviço(QoS) e auxilia a transmissão das múltiplas transmissões. 
Protocolo RTSP
Permite que um transdutor controle a transmissão de uma corrente de mídia. É um protocolo “fora da banda”. FTP é um exemplo de protocolo fora da banda:
Fig3: RTSP
Fonte: Conteúdo de RTSP
Exemplo de Mensagem RTSP
Tipos de Mensagens: SETUP, PLAY, PAUSE e TEARDOWN.
Fig4: Mensagens RTSP
Fonte: Conteúdo da RTSP
Fig5: Estado do Cliente e do servidor
Fonte: Conteúdo da RTSP
Redes e protocolo MultiCast
O modelo de serviço IP Multicast define um grupo como uma conversação aberta, onde: qualquer um pode participar, sem exigência de autorização; uma estação pode pertencer a vários grupos diferentes, sem qualquer restrição. Uma fonte pode enviar dados para um grupo multicast, pertencendo, ou não a este grupo, grupo é dinâmico, uma estação pode entrar ou sair a qualquer momento; o número e a identidade dos membros do grupo não são conhecidos nem pela fonte e nem pelos receptores.
Suporte ao Multicast na Estação
Segundo Diot C, Dabbous W e Crowcroft J (1997, p.77). Para que uma estação possa utilizar o serviço multicast, ela deve implementar o protocolo IGMP (Internet Group Management Protocol). Estações e roteadores devem ser capazes de lidar com um novo tipo de endereço, o endereço IP multicast. Além disso, para que uma estação suporte o serviço IP multicast, a sua interface de serviço IP deve ser estendida para que:
Esta estação possa se conectar ao grupo, ela deve reprogramar a camada rede, e, possivelmente, as camadas mais baixas, de forma a receber pacotes endereçados para grupos multicast;
Uma aplicação desta estação que se conectou a um grupo multicast, e que envia dados para este grupo, deva ser capaz de escolher se os pacotes devem ser enviados em loopback de forma que a aplicação receba os dados que ela produz;
Quando uma aplicação sinaliza à camada de rede que ela deseja se conectar a um grupo multicast, o software de rede verifica se a estação já está conectada a este grupo. Em caso negativo, uma mensagem relatório IGMP é enviada na rede local.
Além disso, o endereço IP multicast do grupo é mapeado no endereço multicast de nível mais baixo, e a interface de rede é reprogramada de forma a aceitar pacotes multicast enviados para este grupo. É importante notar que a estação se conecta a um grupo multicast em uma interface, ou seja, uma estação com diversas interfaces de rede pode escolher a interface através da qual se conectará ao grupo multicast.
No nível da rede local, o serviço IP multicast pode tirar vantagem da tecnologia de rede mutilizada. Considere por exemplo a tecnologia Ethernet. No Ethernet, são possíveis transmissões ponto-a-ponto, broadcast e multicast. Uma faixa de endereços MAC do Ethernet foi reservada para o serviço multicast. Os endereços multicast Ethernet possuem o bit menos significativo do byte mais signi_cativo igual a 1. O endereço multicast Ethernet é então formado pela operação lógica ou 23 bits menos significativos do endereço IP multicast com o endereço Ethernet 01.00.5E.00.00.00. Por exemplo, o endereço IP multicast 224.0.2.2 é mapeado no endereço multicast Ethernet 01.00.5E.00.02.02. Como consequência, endereços IP multicast que diferem apenas pelos 9 bits mais significativos são mapeados no mesmo endereço multicast Ethernet. Isto significa que a cada quadro recebido pela camada Ethernet, a camada de rede deve verificar se o endereço IP multicast corresponde ao endereço desejado.
Fig 6: Mapeamento entre os endereços multicast IP e Ethernet.
Serviços de vídeo sobre a internet 
Streaming é a tecnologia de transmissão de dados pela internet, principalmente áudio e vídeo, sem a necessidade de baixar o conteúdo. O arquivo é acessado via online. E este conteúdo não ocupa espaço no dispositivo a ser usado (celular, computador).
Benefícios do streaming
Comodidade: através de uma conta free ou paga, tem o acesso a filmes, series e musicas online e outros conteúdos, que seria difícil acessar de forma individual, gerando custos na camada física, como CDS e DVDs.
Plataforma de Streaming 
Netflix, Amazon Prime Video, Spotify, Apple Music, Twicth, Crunchyroll.
IpTV
Protocolo de rede que é responsável por transmitir sinais de TV via Internet. Qualquer sinal de TV pode ser transmitido via onda de radio, satélite ou cabo. Com IPTV é possível que estes sinais sejam convertidos em dados que podem ser enviados pela internet.
Tipos de IPTV
Vídeo sob demanda (Assiste a qualquer hora e a qualquer momento), exemplo: Netflix, Amazon Prime;
IPTV ao vivo (Transmissão ao vivo);
IPTV e a pirataria (Brechas por ser transmitido via internet)
VOD e nplay
Sistema interativo que permite o usuário selecionar conteúdos como filmes e seriados de forma interativa. O VOD pode ser usado em qualquer dispositivo que tenha conexão a internet, como por exemplo: Smart TV, Notebooks, Xbox, Play station e entre outros. 
Diferença entre locadora virtual e On-line
Vod e uma locadora virtual, e diferente da locadora online, reserva conteúdos (filmes, seriados, etc.), pela internet.
Para assistir conteúdos pelo sistema VOD, o usuário precisa se cadastrar no site que oferece o serviço, realizar o pagamento do pacote.
Tipos de transmissão 
Centralizada, Descentralizada.
Centralizada: quando arquivos são hospedados em único servidor onde usuários acessam em diversos pontos. O servidor fornece os dados e o cliente decodifica e toca o vídeo.
Descentralizada: não existe diferença entre cliente-servidor, não existe padrão. Este tipo de vod aplica-se em fóruns fechados ou comunidades especificas na web.
Conclusão 
Fim deste trabalho percebemos que a internet proporcionou uma oportunidade para o crescimento de novas ferramentas, que consequentemente trouxeram mudanças no modo de consumir entretenimento, trazendo autonomia para os consumidores.
Casos como a Netflix trouxeram uma nova oportunidade para as marcas, pois sua plataforma possui vantagens, que a televisão tradicional não possui, e que foram exploradas ao longo desse trabalho. Exemplos como série original da Netflix, House of Cards, a qual possuí um nível consideravelmente elevado de marcas inseridas em seu enredo, e assim atestando a eficácia de inserções de marca dentro de conteúdo de entretimento em plataformas de video-on-demand.
Referencias bibliográficas 
ALVES, Rodrigo. Lista dos melhores compressores de vídeo gratuitos. [online] Disponivel na internet via WWW. URL: https://movavi.com/pt/learning-portal/top-free-video-compressors.html. Arquivo capturado em 06 de Outubro de 2021.
C. Diot, W. Dabbous e J. Crowcroft, _Multipoint communication: A survey of protocols,
functions and mechanisms_, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 15, abril 1997.	
COSTA, Matheus Bigogno. O que é IPTV. [Online] Disponível na Internet via WWW. URL: https://canaltech.com.br/software/iptv-o-que-e-iptv.html. Arquivo capturado em 06 de Outubro de 2021.
GOGONI, Ronaldo.O que é streaming?. [Online] Disponível na Internet via WWW. URL: https://tecnoblog.net/290028/o-que-e-streaming.html. Arquivo capturado em 06 de Outubro de 2021.
PIXININE, Juliana. O que é um codificador de áudio e vídeo? Saiba como usar no Youtube. [Online] Disponível na Internet via WWW. URL: https://techtudo.com.br/dicas-e -tutoriais/noticia/2015/12/o-que-e-um-codificador-de-audio-saiba-como-usar-no-youtube.html. Arquivo capturado em 06 de Outubro de 2021.
PISA, Pedro Silveira. SIP Session Initiation Protocol, Redes de Computadores II — 2008.2. Brasil, 2008.
STAFF, santo. Melhores e grátis compressores de áudio que você deve saber. [Online] Disponível na Internet via WWW. URL: https://uniconverter .wondershare.com.br/compress/top-free-audio-compressors.html. Arquivo capturado em 06 de Outubro de 2021.
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