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Conceptos sobre Streaming

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Conceptos sobre Streaming

  1. 1. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Distribución de contenido multimedia (audio y vídeo) a través de una red de datos en tiempo real. Permite que un archivo pueda ser descargado, almacenado en un buffer de datos (memoria RAM) y leído al mismo tiempo de forma temporal. • Apareció en 1995 con Real Audio 1.0 (Real Networks Company). Está íntimamente relacionado con el concepto Web 2.0. Surgió para aligerar la descarga y ejecución de audio y vídeo en la web. El descenso de tráfico de aplicaciones P2P en Internet se debe al incremento de tráfico STREAMING. • Las aplicaciones en tiempo real (ATR) necesitan una tasa de transferencia mínima continua entre el cliente y el servidor igual a la tasa de transferencia de la aplicación. Si la red de datos no puede proporcionar la tasa de transferencia necesaria la calidad de la reproducción se verá afecta.
  2. 2. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Los componentes básicos de un sistema streaming son:  Códecs: son archivos que interpretan el formato del archivo multimedia y hacen posible su reproducción.  Protocolos: HTTP, RTSP, RTP, RTCP, TCP, UDP  Precarga: los clientes precargan el archivo multimedia antes de reproducirlo. Esta reserva de datos pretende que los retrasos puntuales en la recepción de paquetes, debidos a la congestión o interrupciones en la red, sean transparentes para el cliente.  Red de datos: la congestión, causada por la saturación del ancho de banda de los enlaces, y las interrupciones en las comunicaciones son los principales problemas de las aplicaciones ATR. Ambos factores provocan retrasos en la recepción de los paquetes, afectando directamente a la calidad de la reproducción del archivo.
  3. 3. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Los componentes básicos de un sistema streaming son:  Red de datos: red privada
  4. 4. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Los componentes básicos de un sistema streaming son:  Red de datos: red pública
  5. 5. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Puede ofrecer diferentes tipos de servicios:  En directo (Live): similar a una canal de televisión o de radio  Multidifusión (unicast o multicast)  El servidor transmite en un instante determinado información almacenada o en vivo.  En este tipo de servicio no existe interactividad  Se pueden realizar pausas  Bajo demanda (On-demand): similar a un reproductor de vídeo  Los usuarios solicitan el envío del archivo  Punto a punto (unicast)  El usuario puede interactuar (Pausa, Avanzar, Retroceder)  Casi bajo demanda: simula el funcionamiento de un servicio bajo demanda con flujos de vídeo en directo.
  6. 6. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Arquitecturas:  Habitual: con cliente y servidor. Protocolos RTSP, RTP, RTCP, TCP, UCP  Server-less: no hay servidor streaming, el archivo se sirve al cliente mediante un servidor web (pseudostreaming o fast-start). Protocolos HTTP y TCP  Client-less: simula el funcionamiento de un servicio bajo demanda con flujos de vídeo en directo.
  7. 7. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Es aconsejable instalar un Proxy para brindar con garantías el servicio de streaming. Por ejemplo, en el tipo de servicio bajo demanda, el proxy libera de carga al servidor streaming entregando en su lugar el archivo solicitado al cliente si lo tiene en caché. En el tipo de servicio en directo, el proxy reproduce el stream que sale del servidor para los diferentes clientes.
  8. 8. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • El flujo de datos (stream) puede provenir de un sistema de almacenamiento o de un sistema de producción en tiempo real. En ambos casos el flujo de datos debe tener un formato adaptado para la tecnología streaming:  Real Networks: RM (Real Media), RV (Real Video), RA (Real Audio)  Microsoft: WMV (Windows Media Video), ASF (Advanced Streaming Format)  Apple: MOV (MOVie), QT (Quick Time)  Adobe: SWF (ShockWave Flash), FLV (Flash Video)  Otros estándares: MPEG, MP4 • En una comunicación streaming se establecen dos conexiones, a nivel de la capa de transporte, entre el cliente y el servidor:  Canal de control: intercambio bidireccional (peticiones/respuestas)  Canal de transferencia: unidireccional, envío del flujo de datos
  9. 9. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • La tecnología Streaming utiliza varios protocolos:  Sin control sobre la transmisión: HTTP  Con control sobre la transmisión:  Nivel de aplicación: RTSP (Real Time Streaming Protocol), MMS (Microsoft), RTMP y RTMFP de Adobe.  Nivel de transporte: RTP (Real-Time Transport Protocol), UDP, TCP TCP 554 Peticiones/respuestas STREAM Realiza el control de flujo RTSP sobre los datos enviados y RTP los marca temporalmente. TCP Dota a la tx de ciertas UDP características especiales de tiempo real. IP IP
  10. 10. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Tecnologías clásicas:  Real Media (www.realnetworks.com)  Compañía Real Networks  Multiplataforma  Código Abierto y protocolos estándar  Quick Time (www.quicktime.com)  Compañía Apple  Multiplataforma  Código Abierto y protocolos estándar  Windows Media (www.windowsmedia.com)  Compañía Microsoft  Plataforma Windows  Código propietario y protocolos estándar
  11. 11. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Conceptos sobre STREAMING • Tecnologías emergentes:  Flash Media (www.adobe.com&products&flashmediaserver)  Compañía Adobe  Multiplataforma  Código y protocolos propietarios  Red 5: Open Source Flash Server (www.osflash.org/red5)  Proyecto OSFlash de software libre  Multiplataforma  Código Abierto y protocolos no estándar  VLC Media Player (www.videolan.org)  Proyecto VideoLAN de software libre  Multiplataforma  Código abierto y protocolos estándar
  12. 12. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • RFC 2326, protocolo de la capa de aplicación responsable de la entrega de datos (audio y vídeo) en tiempo real. • RTSP es un protocolo no orientado a conexión, el control y reenvío de los datos corre a cargo del protocolo TCP. • Soporta todos los mecanismo de seguridad (TLS/SSL) y autenticación HTTP1.1 • El flujo de datos que recibe el cliente puede provenir de varios servidores RTSP. STREAM AUDIO STREAM VIDEO Sincronización de STREAMS
  13. 13. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • PROCESO (On-demand) 1) El cliente lee la descripción de la sesión RTSP del archivo que desea reproducir con los parámetros de configuración para la conexión, en un servidor web (podría ser en cualquier otro tipo de plataforma) 2) El cliente establece una conexión de control TCP hacia el puerto 554 con la intención de establecer una sesión RTSP. 3) El cliente solicita la descarga del archivo 4) El servidor establece dos conexiones UDP (audio y vídeo) para descargar el archivo hacia los puertos negociados en el SETUP con el cliente. 5) El protocolo RTCP es el responsable de supervisar la calidad de cada stream y solicitar el aumento o disminución de la tasa de transferencia (frames per second) 6) El cliente solicita por el canal de control que se detenga el flujo y finalmente cierra la conexión liberando los recursos reservados en el servidor.
  14. 14. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • PROCESO (On-demand) 1 2 3 4 5 6 6
  15. 15. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Existen técnicas, como la de RealNetworks y su Surestream, que permiten modificar el numero de imágenes enviadas por segundo si la calidad de la comunicación baja. Si mejora ocurre lo contrario.
  16. 16. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP:  DESCRIBE: usado para solicitar la descripción de un determinado stream
  17. 17. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP: :  ANNOUNCE: en sentido cliente servidor sirve para modificar los parámetros de conexión del fichero de descripción de un archivo u en sentido servidor cliente se utiliza para actualizar los parámetros de conexión.
  18. 18. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP: :  SETUP: sirve para que el cliente pueda determinar los parámetros de conexión de la capa de transporte incluso para descargas ya iniciadas. Cada petición SETUP origina un identificador de sesión RTSP.  PLAY: el cliente indica al servidor que puede empezar a enviar el flujo de datos continuo de la forma definida en el SETUP. En el ejemplo, el servidor RTSP almacena en una cola con First In First Out las peticiones PLAY y ejecuta el mismo archivo tres veces de forma consecutiva (no simultánea): la primera de los segundos 10 al 15, la segunda del 20 al 25 y la tercera del 30 hasta el final.
  19. 19. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP:  PLAY: si no especificamos un Range, por defecto el archivo se sirve desde el principio. El parámetro time especifica en UTC el tiempo en el que debe empezar a servirse el archivo. Si el servidor recibe este mensaje pasado el tiempo especificado en time, el archivo se sirve automáticamente.
  20. 20. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP: :  PLAY:  PAUSE: interrumpe la entrega de un stream temporalmente.
  21. 21. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP:  TEARDOWN: interrumpe la entrega del stream, liberando los recursos en el servidor  GET_PARAMETER: se utiliza para verificar el estado del servidor RTSP, es una especie de “ping”.
  22. 22. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Tipos de peticiones RTSP: :  REDIRECT: el servidor le indica al cliente que ha de conectarse a otro servidor  RECORD: en el ejemplo el cliente le indica al servidor que grabe la conferencia indicada y guarde el archivo en la URL especificada. E servidor ha sido invitado a la conferencia antes de esta solicitud.
  23. 23. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Código de respuestas RTSP:
  24. 24. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Ejemplo real de configuraciones Streaming:  Bajo demanda (unicast): en el ejemplo, el cliente a través de una página web obtiene la descripción del stream que quiere visualizar (película). El servidor web responde indicando al cliente que el audio y el vídeo se encuentran en servidores diferentes. El cliente establece una sesión con el servidor de audio y después otra una nueva con el servidor de vídeo. La descarga de los archivos aún no ha empezado, el streaming aún no empezó.
  25. 25. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Configuraciones Streaming: El cliente empieza la descarga del archivo de vídeo y después el de audio. La descarga de los archivos ha empezado, el streaming aún empezó.
  26. 26. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Configuraciones Streaming: • El cliente sincroniza la reproducción local del archivo de audio y vídeo.
  27. 27. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • Configuraciones Streaming: • El cliente cierra las sesiones RTSP con ambos servidores.
  28. 28. Servicios de audio y vídeo Francesc Pérez Fdez Real Time Streaming Protocol • RTSP resulta problemático de configurar cuando atraviesa una red con políticas de seguridad aplicadas al tráfico entre redes. El puerto TCP 554 ha de ser accesible desde el cliente hasta el servidor y el servidor ha de poder conectarse a los puertos UDP del cliente para el inicio de la descarga. • En los últimos años, los avances en la tecnología del streaming han permitido a empresas como Adobe o Microsoft desarrollar tecnologías para aplicaciones como Flash y Silverlight, que funcionan bajo el protocolo HTTP. Youtube o Hulu, este último orientado a los internautas de Estados Unidos, utilizan Adobe Flash para la reproducción de vídeos. • Como alternativa a estas tecnologías, Apple ha propuesto un nuevo sistema de streaming basado en el protocolo HTTP. Apple ha presentado este sistema a la organización IETF (Internet Engineering Task Force), encargada de los protocolos y estándares de comunicación de Internet. • Plataformas: ADNStream, Last.fm,

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