Videoconferencia

ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS INFORMATICOS
EN RED

I.E.S. Tetuán de las Victorias

SERVICIOS EN RED E INTERNET

VIDEOCONFERENCIA
Integrantes:
- Pablo Montaño Fuentes.
- Giancarlo Loli Rojas

Sumario
• Que es la videoconferencia.
• Audio y vídeo digital. Estándares. Compresión
• Protocolos RTP y RTCP
• Vídeoconferencia. Estándares H.32x
• Pasarelas e Interoperabilidad

2

¿Que es videoconferencia?
La videoconferencia es una tecnología que proporciona un sistema de
comunicación bidireccional de audio, video y datos que permite que las sedes
receptoras y emisoras mantengan una comunicación simultánea interactiva en
tiempo real. Para ello se requiere utilizar equipo que permita realizar una
conexión a cualquier parte del mundo sin la necesidad de trasladarnos a un
punto de reunión. La videoconferencia involucra la preparación de la señal
digital, la transmisión digital y el proceso de la señal que se recibe. Cuando la
señal es digitalizada esta se transmite vía terrestre o por satélite agrandes
velocidades.

Para que la videoconferencia se realice se debe de comprimir la imagen
mediante un CODEC. Los datos se comprimen en el equipo de origen, viajan
comprimidos a través de algún circuito de comunicación, ya sea terrestre o
por satélite y se descomprime en el lugar de destino.

3

Aplicaciones
Hoy en día la videoconferencia es una parte muy importante de
las comunicaciones es por esa razón cada vez es más aplicada en
diversos campos entre las aplicaciones más comunes dentro de la
educación tenemos:

• Educación a distancia
• Investigación y vinculación
• Reuniones de academia
• Reunión ejecutiva
• Seminarios

Entre las aplicaciones mas usadas y conocidas tenemos:
Gtalk, Skype(Messenger), OnSync, Ekiga(antes GnomeMeeting)

Sumario

5

Clasificación algoritmos de compresión
• Por su fidelidad:
– Sin pérdidas (lossless): usada para datos (ej.: norma V.42bis en
módems, ficheros .zip)
– Con pérdidas (lossy): usada normalmente en audio y vídeo.
Inaceptable para datos. Eliminan información no perceptible por
el hombre.
• Por su velocidad relativa de compresión/descompresión:
– Simétricos: necesitan aproximadamente la misma potencia de CPU
para comprimir que para descomprimir
– Asimétricos: requieren bastante más CPU para comprimir que para
descomprimir.
• En multimedia se suelen utilizar algoritmos lossy
• Siempre se necesita más CPU para comprimir que para
descomprimir
• Generalmente los algoritmos que consiguen mayor compresión
gastan más CPU. 6

Algunos formatos de audio digital
Formato Frec. Muestreo Canales Caudal por canal Uso
(KHz) (Kb/s)
PCM (G.711) 8 1 64 Telefonía
ADPCM (G.721) 8 1 32 Telefonía
SB-ADPCM (G.722) 16 1 48/56/64 Vídeoconferenc.
MP-MLQ (G.723.1) 8 1 6,3/5,3 variable Telefonía Internet
ADPCM (G.726) 8 1 16/24/32/40 Telefonía

Bajo E-ADPCM (G.727) 8 1 16/24/32/40 Telefonía
Retardo LD-CELP (G.728) 8 1 16 Telefonía/Videoc.
(ITU-T) CS-ACELP (G.729) 8 1 8 Telefonía Internet
RPE-LTP (GSM 06.10) 8 1 13,2 Telefonía GSM
CELP (FS 1016) 8 1 4,8
LPC-10E (FS 1015) 8 1 2,4
CD-DA / DAT 44,1/48 2 705,6/768 Audio Hi-Fi
MPEG-1 Layer I 32/44,1/48 2 192-256 variable
Elevado MPEG-1 Layer II 32/44,1/48 2 96-128 variable
Retardo MPEG-1 Layer III (MP3) 32/44,1/48 2 64 variable Hi-Fi Internet
(ISO)
MPEG-2 AAC 32/44,1/48 5.1 32-44 variable Hi-Fi Internet
7

Compresión de vídeo
• Para la compresión de vídeo se aplican dos
técnicas:
– Compresión espacial o intraframe: se aprovecha la
redundancia de información que hay en la imagen de
cada fotograma, como en la imágenes JPEG
– Compresión temporal o interframe: se aprovecha la
redundancia de información que hay entre fotogramas
consecutivos.
• La compresión interframe siempre lleva incluida
la intraframe.

8

Formatos compresión de vídeo

Sistema Compresión Compresión Complejidad Eficiencia Retardo
Espacial (DCT) temporal compresión
M-JPEG Sí No Media Baja Muy
pequeño
H.261 Sí Limitada Elevada Media Pequeño
(fotog. I y P)
MPEG-1/2 Sí Extensa Muy elevada Alta Grande
(fotog. I, P y B)
H.263 Sí Extensa Enorme Alta Media
MPEG-4 (fotog. I, P y B) Grande

9

Caudal requerido por los sistemas de
compresión de vídeo más comunes
Estándar/Formato Ancho de banda Ratio de
típico compresión
CCIR 601 170 Mb/s 1:1 (Referencia)
M-JPEG 10-20 Mb/s 7-27:1
Bajo H.261 64 Kb/s – 2000 Kb/s 24:1
retardo
H.263 28,8-768 Kb/s 50:1
MPEG-1 0,4-2,0 Mb/s 100:1

Elevado MPEG-2 1,5-60 Mb/s 30-100:1
retardo
MPEG-4 28,8-500 Kb/s 100-200:1
10

Vídeo M-JPEG (Motion JPEG)
• Es el más sencillo. Trata el vídeo como una secuencia de
fotografías JPEG, sin aprovechar la redundancia entre
fotogramas.
• Algoritmos DCT (Discrete Cosine Transform)
• Poco eficiente, pero bajo retardo.
• Usado en:
– Algunos sistemas de grabación digital y de edición no
lineal (edición independiente de cada fotograma)
– Algunos sistemas de videoconferencia (bajo retardo).
• No incluye soporte estándar de audio. El audio ha de
codificarse por algún otro sistema (p. Ej. CD-DA) y
sincronizarse por mecanismos no estándar.
11

Vídeo H.26x
• Estándares de vídeo la ITU-T para vídeoconferencia: baja velocidad, poco
movimiento. Menos acción que en el cine.
– H.261: Desarrollado a finales de los 80 para RDSI (caudal constante).
– H.263, H.263+, H.26L. Más modernos y eficientes.
• Algoritmos de compresión MPEG simplificados:
– Vectores de movimiento más restringidos (menos acción)
– En H.261: No fotogramas B (excesiva latencia y complejidad)
• Menos intensivo de CPU. Factible codec software en tiempo real
• Submuestreo 4:1:1 para luminancia y crominancia.
• Resoluciones:
– CIF (Common Interchange Format): 352 x 288
– QCIF (Quarter CIF): 176 x 144
– SCIF (Super CIF): 704 x 576
• Audio independiente: G.722 (calidad), G.723.1, G.728, G.729
• Sincronización audio-vídeo mediante H.320 (RDSI) y H.323 (Internet)
12

Resoluciones estándar de vídeo
comprimido
Formato SQCIF QCIF CIF 4CIF o 16CIF 16CIF
SCIF 4:3 16:9

Resolución 128x96 176x144 352x288 702x576 1408x1152 1920x1152
720x576 1440x1152
H.261 Opc.
H.263 Opc. Opc.
Estándar

MPEG-4
MPEG-1
MPEG-2 Bajo Princip. Alto 1440 Alto

13

Resoluciones de vídeo
QCIF SQCIF

CIF

SCIF

16CIF 4:3
16CIF 16:9

14

Sumario

15

Estructura paquete RTP
20 8 12 Variable
Cabecera Cabecera Cabecera
Datos (Audio o Video digital)
IP UDP RTP

La cabecera RTP incluye: Con esto el receptor puede:

Identificar el tipo de
Payload Type
información recibida
(7 bits)
(ej.: audio G.722)

Ordenar datagramas
Número de secuencia
recibidos,
(16 bits)
detectar perdidos

Reproducir en el
Timestamp
instante adecuado,
(32 bits)
sincronizar audio y vídeo

16
Permite la sincronización dentro de un mismo flujo.

Cabecera RTP (RFC 1889)

17

Paquetes RTCP
• Los paquetes RTCP no llevan información de usuario, solo
de control.
• Pueden ser de varios tipos:
– SR (Sender Report): ofrece estadísticas de transmisión y
recepción de los participantes que son emisores activos.
– RR (Receiver Report): ofrece estadísticas de recepción de
los participantes que no son emisores activos.
– SDES (Source Description): describe a un emisor activo. Lo
utilizan los emisores para anunciarse de manera no ambigua.
– BYE: Indica el final de la participación
• Con la información de RTCP los emisores pueden ajustar
el caudal según el estado de la red.
18

Sumario
• Audio y vídeo digital. Estándares.
Compresión
• Telefonía Internet

19

Aplicaciones de audio-vídeo en
tiempo real

Aplicación Sentido Estándares Retardo Espectadores Multicast
Videoconferencia H.32x Bajo Uno o varios Apropiado

Emisiones en H.32x Alto Muchos Muy
directo (radio-TV MPEG Apropiado
por Internet)
Audio-Vídeo MPEG Medio Uno No
bajo demanda

20

Vídeoconferencia
• Comunicación interactiva por medio de
audio, video y compartición de datos
• Puede ser:
– Punto a punto
– Punto a multipunto
– Multipunto a multipunto

21

Requisitos/Características de la
vídeoconferencia
• Compresión/descompresión en tiempo real
• Retardo máximo 200-400 ms.
• Movilidad reducida
• Normalmente aceptable audio de calidad
telefónica
• Necesidad de sincronizar audio y vídeo
• Necesidad de protocolo de señalización (servicio
orientado a conexión)

22

Estándares de Vídeoconferencia
• Los sistemas de videoconferencia han sido
estandarizados por la ITU-T (International
Telecommunications Union – Telecommunications
sector) en los estándares de la serie H (sistemas
multimedia y audiovisuales)
• En la serie H hay una gran cantidad de estándares.
• Los H.32x son estándares de videoconferencia. La ‘x’
depende del tipo de red utilizado

23

Estándares H.32x
Estándar Medio físico Tipo servicio Año
aprobación
H.320 RDSI Circuito 1990
H.321 ATM Circuito
H.322 IsoEthernet TDM
H.323 Ethernet Paquete 1996
H.324 Módem analógico Circuito

Los H.32x son estándares ‘paraguas’. Cada uno de ellos se basa en una
serie de estándares previos para especificar todos los servicios necesarios
en una vídeoconferencia. Ej.: Codificación de audio G.711

24

Estándares H.320 y H.323

RDSI IP
25

Vídeoconferencia H.320

3*BRI RDSI
3*BRI Sistema de grupo
o sala

Polycom Picturetel

Flujo de audio-vídeo
128 - 384 Kb/s

Dirección E.164: 963865420 Dirección E.164: 963983542

26

Vídeoconferencia H.323

10BASE-T Internet ADSL
Sistema de
sobremesa

Polycom,
Microsoft
Tandberg
Netmeeting,
Flujo de audio-vídeo Polycom
14,4 - 512 Kb/s ViaVideo

Dirección IP: 147.156.1.20
Dirección IP: 172.68.135.22

27

Estándares H.320 y H.323
H.323 H.320
Control H.225.0 Control de llamada Q.931
H.245 Control del sistema H.242
H.225.0 Multiplexación H.221
Medios G.711 Audio G.711
G.722 G.722
G.723.1 G.728
G.728
H.261 Vídeo H.261
H.263 H.263
T.120 Datos T.120

28

Formatos de audio H.32x
Codec Ancho de Banda Ratio de Ancho de Banda
en origen compresión comprimido
G.711 64 Kb/s 1:1 64 Kb/s
G.722 224 Kb/s 3,5-4,6 : 1 48-64 Kb/s
G.723.1 64 Kb/s 10 : 1 6,4 Kb/s
G.728 64 Kb/s 4:1 16 Kb/s
G.729 64 Kb/s 8:1 8 Kb/s
MPEG 706 Kb/s 3-11 : 1 64-256 Kb/s
MPEG no es un formato de audio H.323. Solo aparece a título comparativo
29

Terminales H.323
Teléfono IP

Red IP

Sistema de grupo Sistema de
o sala sobremesa

Lo único obligatorio en un terminal
H.323 es la parte de audio
30

Arquitectura terminal H.323
Equipo e/s Codec Video
de vídeo H.261, H.263
Retardo
trayecto RTP
Equipo e/s Codec Audio UDP
Recepción RTCP
de audio G.711, G.722, (Sync)
G.723, G.728,
G.729
Datos usuario
Aplicaciones Capa
IP
T.120, etc. Control del sistema H.225

Control H.245 TCP

Interfaz de
H.225.0 Control
usuario para
llamada
control
del sistema H.225.0 Control UDP
RAS

31

Señalización H.323
Petición de admisión

Confirmación de admisión RAS GK
Gatekeeper

Terminal H.323 Inicio
H.225
Conexión (Q.931)

Intercambio de capacidades Terminal H.323

Apertura de canal lógico H.245
ACK de apertura de canal lógico
Path

Resv RSVP
(opcional)
Flujo RTP
Flujo RTP Medio
Flujo RTCP

32

Sumario
• Audio y vídeo digital. Estándares.
Compresión

33

Elementos de vídeoconferencia
• Terminal: es el equipo que utiliza el usuario para
comunicarse
• Gateway, pasarela o puerta de enlace: interconecta
redes diferentes: H.320 (RDSI) e Internet (H.323)
• Gatekeeper o equipo selector: permite el control
de acceso. Realiza la equivalencia de direcciones
IP a direcciones E.164 o usuarios
• MCU, Multipoint Control Unit o Unidad de
control multipunto: replica un flujo de audio/video
para permitir multiconferencia

34

Funciones del Gatekeeper (GK)
• Obligatorias:
– Traducción de direcciones IP a E.164 o userid (alias)
– Control de Admisión: en función de los recursos disponibles (ancho de
banda, etc.)
– Gestión de ancho de banda: controla número de terminales accediendo
simultáneamente
– Registro de terminales H.323 y pasarelas gw H.320-H.323
• Opcionales
– Señalización de control: el gatekeeper puede efectuar la señalización de
llamada
– Autorización de llamada: acepta o rechaza la llamada en base a
autorización del usuario
– Gestión de llamada: mantiene una lista de llamadas activas
– En el caso de una llamada entre H.320-H.323, el GK selecciona el gw
más próximo al destino, tratando de realizar llamada local.

35

Vídeoconferencia H.323: Gatekeeper
Luis Laura
147.156.3.12 147.156.4.15
5112 5113
Internet

Ana
147.156.7.45
Pedro 5114
147.156.1.20
5111

Dirección E.164 Alias H.323 Dirección IP
GK (número teléfono)
5111 Pedro 147.156.1.20
5112 Luis 147.156.3.12
5113 Laura 147.156.4.15
5114 Ana 147.156.7.45
36

Zonas de Gatekeeper
Zona 1 Zona 3
Prefijo 56 Prefijo 48
Zona: conjunto formado
GK por los terminales,
gateways, y MCUs GK
gestionados por un
gatekeeper

WAN IP
Zona 2
Prefijo 73
Las zonas de GK
Gatekeeper son
areas lógicas que
reflejan la
topología de la red
y simplifican las
GK tareas
administrativas
37

Pasarela (Gateway) H.320-H.323
147.156.2.15 963972386
Arrancar Netmeetig
GW 147.156.2.69

Llamar a 963972386

ADSL BRI
147.156.2.69 963171500

PRI
Internet GW RDSI
Gateway o
‘puerta de enlace’

38

Funciones Gateway H.323

• Interoperabilidad entre audio/vídeo y
estándares de red
• Conversión de protocolo
– Procedimientos de comunicación
– Formatos de transmisión
• Opcionalmente: Transcodificación
(conversión de formatos audio/video)

39

Arquitectura Gateway H.320-H.323

Control de
IVR
llamada

H H.245 H.242 H
H.225 Q.931
IP . . RDSI
3 3
Video
2 2
3 Audio 0

Datos T.120

IVR: Interactive Voice Response para introducir extensiones 40

Gateway/Gatekeeper, llamada entrante
147.156.2.15 963972386
Arrancar Netmeeting
GK: 158.42.5.96
Usuario: Alicia Llamar a
Número de tel.: 60 963171500 ext. 60

ADSL
BRI
147.156.2.69 963171500

Internet GW RDSI
PRI
¿ext. 60?

60 = 147.156.2.15

158.42.5.96
Gatekeeper o
GK ‘equipo selector’
Usuario IP Ext.
Alicia 147.156.2.15 60

41

Gateway/Gatekeeper, llamada saliente
147.156.2.15 Arrancar Netmeeting
GK: 158.42.5.96
963972386
Usuario: Alicia
Número de tel.: 60

Llamar al 963972386

ADSL BRI
147.156.2.69 963171500

Internet GW RDSI
PRI
Registro

Usar GW 147.156.2.69

158.42.5.96 Gatekeeper

GK

Usuario IP Ext.
Alicia 147.156.2.15 60

42

Necesidades de la vídeoconferencia
• Caudal:
– El teóricamente necesario más un 10-20% como
mínimo
• Retardo:
– Para telefonía de calidad: <150 ms extremo a extremo
(recomendación ITU G.114)
– Para videoconferencia: < 400 ms
• Pérdida de paquetes:
– Menor del 1% (hay que evitar la congestión)
43

Vídeoconferencia multipunto H.320
Flujos de audio-vídeo
unidireccionales de 384 Kb/s

Emisor Receptor
3*BRI
3*BRI
RDSI

3*BRI 3*BRI

PRI
Receptor Receptor

MCU

Servidor MCU
(Multipoint Control Unit)
Replica el flujo de audio/vídeo
para cada participante.
Posible cuello de botella
44

Vídeoconferencia multipunto H.323

Internet

MCU
MCU H.323
(Multipoint Control Unit)
Replica el flujo de audio/vídeo
para cada participante.
Posible cuello de botella
45

Arquitectura de MCU H.323
Mezclador de audio Control de imagen
de vídeo
Mezclador de audio

Activación por voz
T.120

Presencia continua

La MCU unifica todos los flujos en uno único. 46

Referencias
• Godred Fairhurst: Digital Televisión: The MPEG-2
Standard:
http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/level2dp.pdf
• Godred Fairhurst: MPEG-2 Digital Video:
http://www.erg.abdn.ac.uk/public_html/research/future-
net/digital-video/index.html
• http://mpeg.telecomitalialab.com/
• Página principal del proyecto OpenH323:
http://www.openh323.org. Interesante fuente de
información sobre H.323, implementaciones y servicios
relacionados (gateways, gatekeepers, sistemas de respuesta
automatizada, etc.) para Linux y Windows. Todo gratuito y
con los códigos fuente disponibles.
• http://www.openphone.org/

47

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