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Apresentação 4

Apresentação 4

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Agenda Introdução Características de dados multimídia
Qualidade de gerenciamento de serviço Gerenciamento de recursos Adaptação de stream

Estudo de caso: Tiger, um servidor de vídeo Aplicações multimídia consomem e geram streams de dados contínuos em tempo real. Elas contém grande quantidade de áudio, vídeo e outros elementos baseados no tempo. Introdução Dados baseados no tempo;
Surgimento de várias aplicações:
- web-based multimedia;
- Telefonia pela Internet (VOIP);
- VoD;
Viabilidade devido as redes e sistemas atuais (por que baixa qualidade?);
Demanda por aplicações que entregam os streams em tempo hábil (Qualidade de serviço - QoS);
Entretanto, já existiam aplicações em tempo real com garantia de qualidade de serviço (controle de tráfego aéreo, telefonia, etc.)
Então, qual é o problema? Alocação e escalonamento de recursos;
Gerenciamento da qualidade de serviço;
A maioria dos sistemas operacionais atuais e redes não permitem facilidades de QoS;
As consequências devido a falhas podem ser ainda maiores;
Diferenças entre outras aplicações em tempo real... Aplicações multimídia geralmente são altamente distribuídas;
Operam com ambientes computacionais de propósito distribuído;
Competem com outras aplicações por largura de banda e recursos computacionais;
Os requisitos por recursos são dinâmicos;
Balanceamento de recursos pelo usuário no computador, entre outras.
Sistemas de Gerenciamento de QoS Gerenciamento dinâmico de recursos;
Mudança de alocação;
Prioridades de usuários;
Recursos computacionais e de comunicação;
Garantir a quantidade necessária de recursos pelas aplicações;
Gerenciar a concorrência por recursos, etc. Aplicações com Melhor Esforço Multimídia baseada na Web;
Telefone via rede e conferência de áudio;
Serviços de vídeo sob demanda, entre outras;
Requisitos Comunicação de baixa latência;

Estado síncrono distribuído;

Sincronização de mídia;

Sincronização externa;

Esquemas de gerenciamento de QoS. Como definimos as características de dados contínuos mais precisamente? Internamente, uma mídia contínua é representada como sequências de valores discretos que são alterados durante o tempo, por exemplo, um array de imagem recolocado 25 vezes por segundo para uma cena de TV Digital. Importante: as marcas de tempo da mídia devem ser preservadas. O uso de áudio/vídeo comprimidos pode melhorar a qualidade;

Necessidade de codificadores/decodificadores;

Maior flexibilidade;

Utilização de hardware/software robusto;

Gerenciamento da qualidade de serviço Concorrência de recursos de aplicações (ciclos do processador, ciclos de barramento, capacidade de buffer, etc.);
Concorrência na rede (links de transmissão físicos, switches, gateways, etc.);
A principal característica de esquema de alocação de recursos é a escalabilidade;
O escalonamento de processos pelo computador não é suficiente;
O principal gargalo está no processamento e transmissão;
Necessidade de alocar os recursos nos momentos em que são requisitados;

Principais Tarefas Negociação de QoS;

Controle de Admissão; Negociação de QoS Para que o gestor de QoS faça a avaliação, a aplicação tem que
transmitir 3 parâmetros referentes aos recursos que necessita:
• Largura de banda
• Latência
• Taxa de perdas
No caso de um sistema multimédia distribuído tem de existir em
cada nó um gestor de QoS.
Como escolher tais parâmetros? ...De acordo com o conteúdo! Largura de banda: formato do vídeo/áudio exibido e sua velocidade, ex.: MPEG - 1:50 a 1:100;
Latência: velocidade com que a mídia é exibida deve ser igual a taxa de transmissão, considerando o buffer;
Taxa de perda: cálculos probabilísticos em relação ao atraso total e perda de pacotes. Equipe: Amirton Bezerra
Caio Cesar Neves
Carlos Frederico
Douglas Véras
Seminário em Sistemas Distribuídos
Sistemas Multimídia Distribuídos Web-based Multimedia foenece streams pela "web"
bom funcionamento onde há pouca necessidade de sincronia
problemas:
-largura de banda
-latência variável
utilização de buffers como solução

VOIP pouca largura de banda
necessita de poucos atrasos
Videos-on-Demand fornece videos no formato digital
possui largura de banda dedicada
buffer considerável na estação receptora Aplicações com interatividade
síncrona video conferência
músicos em locais diferentes < 100ms Qual o máximo de latência para uma aplicação parecer síncrona? Controle de Admissão • Tem como objetivo regular o acesso a recursos por forma a evitar a sua sobrecarga e a protege-los de pedidos que não podem ser satisfeitos.
• O esquema de controle de admissão é baseado no conhecimento da capacidade do sistema e na carga erada
por uma dada aplicação. Adaptação de stream Diferentes métodos de scaling e diferentes
granularidades (Video)
Temporal: Reduzir resolução, diminuir n.º de frames por intervalo de tempo
Espacial:Reduzir o n.º de pixels em cada imagem
Frequência:Alterar o algoritmo de compressão aplicado à imagem
Amplitude: Reduzir a profundidade da cor de cada pixel
Espaço de cores: Reduzir o n.º de entradas no espaço de cores
Filtering Tiger Resultados obtidos 1º protótipo desenvolvido em 1994
5 PCs Pentium 133MHz; 48MB RAM; 3 discos 2GB SCSI; rede ATM; Windows NT
68 clientes
1 falha de um PC (3 discos) taxa de perdas = 0.02%
Expansão possível estimada: 1000 cubs 30 a 40 mil clientes
vários streams do mesmo filme
filme distribuído em vários discos
filmes divididos em blocos de 1 seg (striping) Conclusão Aplicações multimídia requerem novos mecanismos que permitam gerenciar grandes volumes de dados em tempo real, o principal: gerenciamento de QoS;
Devem alocar largura de banda e outros recursos computacionais de acordo com os requisitos de várias aplicações concorrentes;
Maior problema: escalonamento de recursos
Caso de sucesso: Tiger Dúvidas? Transporte MPEG-2 Elementary Stream ES Áudio
Vídeo
Dados Packetized Elementary Stream PES Adiciona informação de sincronia e ids
Multiplexar ES
Detectar Erro
Demultiplexação Transport Stream TS Necessidade de Interpretar os TS
Fluxo de TS é descriminado na tabela PMT
PAT linka os TS aos programas
Mostrar Imagem
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