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1 JoSy : Réunion à distance Les protocoles de visioconférence Paris, le 26 mai 2009 valenciennes.fr Comité Réseau des Universités Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis 1

2 Sommaire Protocole de signalisation H323 Protocole de signalisation SIP Format video et audio Haute Définition D - H.264 SVC Qualité de Service IP 2

3 H323 : Environnement Matériel: Polycom,Tandberg, Lifesize, Aethra, Sony, Logiciel : Ekiga, Xmeeting, pacphone, Mirial (HD 1080p) Terminal H323 (SIP) Gatekeeper (NAT/Proxy) Internet Domaine H323 Pont multipoint (MCU) Gateway H320/H323 RNIS Terminal H320 3

4 H323 : Architecture Etape d une d connexion H323 H RAS (optionnel) : Registration Admission Status Enregistrement sur un GK H (Q.931) : Signalisation de l appel, «ça sonne!!» permet d initialiser un appel et d ouvrir une connexion H.245 par négociation d un port dynamique TCP H.245 : Protocole de contrôle des communications multimédia : Permet un échange des capacités des terminaux; CoDec (h26x, G7xx, ), adresses IP des terminaux, numéros de ports UDP pour RTP et RTCP Activation des canaux logiques audio et vidéo (connexions RTCP et RTP, émission des flux) Activation partage de données T120 (optionnel) RTP (Real-Time Transport Protocol) : permet de numéroter et de reconstituer les paquets (audio et vidéo), de détecter les pertes de paquets. RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) : paquets de contrôle émis périodiquement avec information en retour sur les participants et la qualité de service (pertes de paquets) 4

5 H323 : Ports à ouvrir par défaut Port Type Description 389 statique TCP ILS (Internet Locator service) Registration (LDAP) 1300 Statique TCP H.235 Secure Signaling 1503 statique TCP T statique UDP Gatekeeper Discovery 1719 statique UDP Gatekeeper H RAS 1720 statique TCP H (Q.931) Call Setup Dynamique TCP Dynamique UDP H245 Control Channel RTP/RTCP - Video/Audio Streams 5

6 H323 : Communication entre terminaux Q.931 port TCP 1720 H.245 port TCP > 1024 (négocié avec Q.931) RTP G7xx (audio) Port paire Transport des données RTCP port impaire Contrôle des données RTP h261, h263, h264 (vidéo) UDP>1024 Négociés Avec H.245 RTCP RTP audio RTCP RTP vidéo RTCP 6

7 H323 : passage de Firewall Message Q.931 TCP 1720 Négociation port TCP H245 Message H.245 FW Un appel a bien été reçu, les terminaux sont en communication mais les canaux vidéo et audio ne sont pas ouverts 7

8 H323 : Firewall H323 Message Q.931 TCP 1720 Négociation port TCP H245 Message H.245 RTP/RTCP audio UDP paire/impaire RTP/RTCP vidéo UDP paire/impaire RTP/RTCP audio UDP paire/impaire RTP/RTCP vidéo UDP paire/impaire 8

9 H323 : adressage privée Ex: Réseau publique Q.931 (TCP 1720) H.245 : échange des adresses IP1 et IP3 privée non routée!! publique Canaux audio et vidéo ouverts par des connexions UDP sur IP1 9

10 H323 : Solution sans GK (1) Terminal avec adresse IP publique + ouverture des ports TCP/UDP Adresse IP publique INTERNET Ouverture en entrée et sortie des ports UDP & TCP par défaut au delà de 1024 ou selon la gamme de ports paramétrée dans les terminaux. 10

11 H323 : Solution sans GK (2) Vlan dédié ou DMZ Sécurité renforcée Adresse IP publique DMZ adresse publique Vlan H323 dédié INTERNET 11

12 H323 : Solution sans GK (3) Firewall H323 IP publique Ouverture dynamique des Ports TCP et UDP lors de la communication IP privée ( ) INTERNET Sur Linux : Module NATH323 (à partir du Kernel ) : Appel entrant : appel sur l adresse IP du serveur Linux Renvoie des appels entrants sur le terminal iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport j DNAT --to-destination

13 H323 : Solution avec GK (4) GK avec proxy/nat Gamme de ports UDP/TCP ouverts Le Terminal proxifié appelle Adresse privée INTERNET RAS GateKeeper Proxy H323 Audio vidéo H245 Q.931 Domaine H323 13

14 H323 : Solution avec GK (5) Plusieurs domaine H323 et un GK partagé Ouverture du port RAS pour le site invité Adapté plutôt pour des établissements éclatés géographiquement Adresse privée Adresse publique RAS GateKeeper Proxy H323 INTERNET Audio vidéo H245 Q.931 RAS Domaine H323 Domaine H323 Appel par un alias ou numéro d identifiant Enregistrement sur le GK partenaire. 14

15 H323 : Solution avec GK (6) Chaque domaine H323 a son GK, peering entre GK Adapté pour des sites partenaires Adresse privée Peering INTERNET Adresse privée RAS GK/Proxy Audio vidéo H245 Q.931 GK/Proxy RAS Appel par un plan de numérotation 15

16 H323 : Solution avec GK (7) Peering avec le GK national de Renater Voir service H323 Renater GK Renater raccordé sur le GK GDS GDS : Global Dialing System Basé sur la numérotation E164 IAC : International Access Code CC : Country Code OP : Organisational Prefix EN : Endpoint Number GK1.renater.fr GK2.renater.fr GDS GK International Préfixe 00 GK national Exemple non contractuel MCU SurfNet Exemple non contractuel MCU RAP : MCU Crihan : GK GK Renater Appel GIP Renater Terminal : 8001 Doc GDS Préfixe : GK GK UVHC Terminal : 1336 Préfixe

17 H323 : Exemple proxy/nat GNU-GK GNU GK : Extension H323 (E.164) GK-UVHC Préfixe E Gatekeeper.ini [Gatekeeper::Main] Name=GK-UVHC [RoutedMode] ; la signalisation passe par le GK GKRouted=1 SupportNATedEndpoints=1 ; réduction du nombre de ports à ouvrir Q931PortRange= H245PortRange= [Proxy] ; on active le proxy, tous les appels passent par le GK Enable=1 InternalNetwork= /24 ProxyForNAT=1 Ports ouverts du GK-UVHC TCP 1720 (ou 1721) UDP 1719 si RAS externe TCP [ ] UDP [ ] GIPRenater1 [RasSrv::RewriteE164] ; on renumérote en 1. Ex si le terminal est numéroté en 1336, ; l appel en dehors de la zone locale sera =1 [RasSrv::Neighbors] ; tout ce qui commence par 0 est envoyé vers le GK national. GK1-renater= ;0 GK2-renater= ;0 ; autre lien avec le Japon GK-Japon=A.B.C.D;

18 H323 : appel depuis EVO 18

19 H.239 : Dual streaming vidéo flux vidéo o de la caméra + flux vidéo o d une d présentation Canal vidéo o additionnel pour la présentation de document H I!!PDF-F&type=itemsF&type=items Vidéo des participants Vidéo du document 19

20 H.350 : Annuaire LDAP pour le multimedia H350 : schéma LDAP pour le multimédia (H323, SIP) commobject, commuri,, h323identity, sip.identity,, h320identity, genericidentity,, h235identity, à include dans la configuration LDAP (slapd.conf( slapd.conf) Exemple : nouvel objet multimedia représentant les terminaux H323 de l él établissement 20

21 H.350 : exemple LDAP 21

22 H.350 : exemple sur lifesize 22

23 H323 : autres protocoles H.281 : Far End Camera Control (FECC) pilotage de la caméra à distance I!!PDF-F&type=itemsF&type=items H.235 : Sécurisation S des appels H S!!PDF S!!PDF-F&type=itemsF&type=items H : NAT I!!PDF-F&type=itemsF&type=items 23

24 SIP : Session Initiation Protocol Protocole de signalisation pour établir, modifier et terminer des sessions multimédia en IP Proche de http, de type Requête/Réponse Paquet : Header + présence Body selon le message Header : texte de longueur variable Request : INVITE, ACK, BYE, Cancel, Register (donne la location du user Options (possibilités s des appels), Responses : 1xx informatives (100 Trying,, 180 Ringing ), 2xx réussies (200 OK ), 3xx redirection, 4xx échec client, 5xx erreur serveur, 6xx échecs globaux. Body : SDP (Session Description Protocol) ) format de description de la connexion multimédia, codec audio, codec vidéo, numéros de port, 24

25 SIP : Architecture UAs : client + serveur (appelant + appelé) Relaie les messages Routage des messages SIP Localise l utilisateur appelé Utilisé par le proxy et le redirect Redirige les requêtes sur un serveur plus proche Ne route pas les messages SIP Fournit une nouvelle destination Proxy Server location Redirect Server SIP, Domaine VoIP Gateway Registrar Server User Agents Enregistrement du terminal Association SIP/URI (Uniform Resource Identifier) Reçoit les requêtes d un domaine Proxy Ne route pas les messages SIP RNIS, Téléphonique Non SIP Terminal H320 Téléphone 25

26 SIP : Appel direct entre UAs Signaling URI : Uniform Resource Identifier Request INVITE Response 100 trying Response 180 Ringing Response 200 OK Request ACK UDP (secure) UDP, TCP RTP Paramètre SIP User : martin Domain: Media Audio et/ou vidéo RTP RTCP Audio et/ou vidéo Request BYE RTCP UDP Paramètre SIP User : dupond Domain: Response 200 OK 26

27 SIP : Logiciel X-Lite Appel SIP sur un terminal SIP Lifesize 27

28 SIP : X-Lite exemple SIP-Account-Setting 28

29 SIP : Exemple de configuration Lifesize 29

30 SIP : exemple message Ringing 30

31 SIP : exemple message INVITE (header) 31

32 SIP : exemple message INVITE (body) 32

33 SIP : message INVITE (body) - détail 33

34 SIP : appel depuis EVO 34

35 SIP : Registrar/Proxy Plateforme TRIXBOX (Asterisk( Open Source) Très s facile à installer : il faut disposer d un d PC, télécharger t et graver l image l ISO sur un DVD, faire l installation l sur le PC Connexion en http (login:maint password:password password) Exemple de configuration sur X-Lite : 35

36 SIP : TRIXBOX (exemple) 36

37 SIP : Appel avec X-Lite Exemple, appel sip:203 ou sip:fareneau 37

38 Format : vidéo & audio Basse résolution r : Video : H.261 format CIF 352x288 pixels 15 i/s Audio : G.728, G.711 Bonne résolution, r Standard DéfinitionD Vidéo o : H.263, 4CIF 704x576 (720 pour le SD) Audio : G.722 Haute Définition D : Vidéo o : H.264, format 16:9 30 ou 60 i/s, 720p (~ 9CIF) 1280x720 1Mb/s, 1080p (~ 20CIF) 1920x1080 > 2 Mb/s H.264 AVC (Advanced( Video Coding) ) : compression spatiale & temporelle H.264 SVC (Scalable( Video Coding) ) : AVC plusieurs niveaux de compression hiérarchis rarchisés Audio : Polycom Siren,, mpeg4 AAC (Advanced( Audio Coding), G

39 Format : H.264 SVC Produit commercial Vidyo Solution logicielle sur PC de visioconférence HD Contact : Eric Le Guiniec eric Démo en ligne : Document explicatif sur h.264 SVC. ip.hhi.de/imagecom_g1/ /imagecom_g1/savce/index.htm 39

40 CONVENTIONAL VS. SCALABLE CODING Conventional Coding Significant Impact Scalable Coding Minor or No Impact Low Reliability Channel High Reliability Channel Document Vidyo 40

41 NATIVE RATE MATCHING High Resolution High Frame Rate 1.5Mbps High Resolution High Frame Rate VidyoRouter 512Kbps Medium Resolution High Frame Rate Medium Resolution Medium Frame Rate 256Kbps Low Resolution Low Frame Rate Document Vidyo 128Kbps 41

42 MCU: MEETING COST UNREASONABLE ENCODE ENCODE DECODE DECODE Packet Loss Sensitivity Requires Dedicated Network High Cost High Delay Latency Creator User Experience Can Be Frustrating Document Vidyo 42

43 SOLUTION COMPONENTS Enterprise Network Internet VidyoPortal VidyoGateway VidyoRouter VidyoDesktop Clients VidyoRoom Endpoint Appliances Legacy EP s External Participant Document Vidyo 43 43

44 VIDYOROUTER - DISTRIBUTED SOLUTION ENCODE ENCODE VidyoDesktop Endpoint VidyoRoom Endpoint VidyoRouter DECODE Processing at the Endpoint Almost no latency added No quality degradation VidyoRoom Endpoint Document Vidyo 44

45 Qualité de Service Valeurs (approximatives) pour obtenir une bonne qualité: Delais de transit < 200 ms Perte de paquet < 1% Gigue < 30 ms RNIS garantie une certaine qualité de service IP fournit par défaut d du Best Effort (FIFO) Les opérateurs peuvent fournir un service QoS et prioriser des applications Classes de services Renater : Franck Simon 45

46 QoS IP : DSCP Differentiated Services code Point 8 bits Precedence 0-7 D T R Reserved Champs TOS de L entête IP Delay Reliability Throughput DSCP Differenciated Service Code Point Precedence = 0 pas de priorité Precedence = 5 priorité haute 6,7 sont réservés D=1 : priorité au délai (exemple interactivité) T=1 : priorité au débit (exemple flux vidéo) R=1 : priorité à la fiabilité, pas de perte de paquet (ex: calcul distribué) 46

47 QoS IP : Classes de services Renater IP Premium. DSCP = 46 (precedence( precedence=5, D=1, T=1, R=1) Classe réservr servée e pour des applications ne supportant aucune coupure, par exemple le calcul distribué BBE : Better than Best Effort. DSCP = 34 (precedence( precedence=4, T=1) Classe réservr servée e aux applications sensibles aux délais d de transit, à la gigue et aux pertes de paquets, par exemple téléphonie t IP, la visioconférence. BE : Best Effort. DSCP= 0 (precedence( precedence=0) Concerne tous les autres flux LBE : Less Than Best Effort. DSCP=8 (precedence( precedence=1) Classe réservr servée e pour les applications qui nécessitent n des bandes passantes importantes mais qui ne doivent pas impacter les autres flux. Par r exemple transfert de sites miroirs. 47

48 QoS IP : Gestions des files sur les routeurs Gestion des files : CBWFQ + LLQ Class-Based Weighted Fair Queuing + Low Latency Queuing Class Based : l administrateur ordonne les flux par configuration. Une bande passante minimum est affectée à des flux utilisateurs Fair : ordonnancement des paquets dans Les files d attente en fonction des flux Partage équitable entre les sessions Sur IOS Cisco commande fair-queue au Niveau de l interface Weighted : priorité donnée aux paquets marqués (champs TOS) Utilisateur peut le définir sur son terminal File utilisateur File LLQ N file dynamique File utilisateurs File LLQ LLQ : priorité absolue. Les paquets sortent avant les autres 48

49 QoS IP : ex. de config. Cisco class-map match-any H323 match access-group name H323 match ip precedence 5 class-map match-any p2p match protocol gnutella match protocol napster! policy-map Diffserv class H323 set ip dscp 46 priority 4000! 4000 Kbits/s class p2p shape average 8000! 8000 bits/s class class-default fair-queue! interface FastEthernet0/0 tx-ring-limit 3 service-policy output Diffserv ip access-list extended H323 permit ip host any Réseau Réseau d opérateur d opérateur FastEthernet 0/0 100Mb/s Proxy H Priorité aux flux H323 identifiés par une adresse IP et pénalisation du P2P par un faible débit. 49

50 Conclusion Le déploiement d de la visioconférence dans un établissement doit être considéré comme un service réseau r : À l instar de la messagerie, du calcul, du Web, etc Prise en charge par les CRI ou services informatiques Investissements matériels et humains Compétences Accompagnement de l utilisateurl Engagement sur la qualité du service (haute disponibilité) 50

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