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Systèmes multimédia répartis & QoS Master2p GI 2003-2004 UE « Études dapprofondissement » Hugo ETIÉVANT.

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1 Systèmes multimédia répartis & QoS Master2p GI UE « Études dapprofondissement » Hugo ETIÉVANT

2 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 2 / 57 Plan Contexte historique QoS Évolution Matériels Infrastructures Protocoles Logiciels Application concrète : SMIL Perspectives Conclusion e-bibliographie plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

3 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 3 / 57 Démocratisation du Web temps nombre dinternautes (en millions) daprès : Hobbess Internet Timeline © Robert H Zakon, : quelques centaines de milliers 2003 : 160 millions plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

4 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 4 / 57 Le new deal ! Centres dintérêts des internautes très divers offre de services variée Internet est un business forte concurrence (matériel, logiciel, contenu, connexion) Investissements importants publics et privés infrastructures de qualité sans cesse renouvelées Moteur pour la recherche nouvelles technologies exploitées de suite plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

5 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 5 / 57 Explosion générale Nombre dinternautes Nombre de sites web Trafic Performances plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

6 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 6 / 57 Évolution des réseaux plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio Technologie cuivre RTC, fibre optique, satellite Débit RTC (28 kb/s), ADSL (512 kb/s), T1 (1.5 Mb/s), OC-192 (10 Gb/s) Contenu texte, image, musique, voix, vidéo DR

7 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 7 / 57 Infrastructure © TeleGeography Inc, 2003 plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

8 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 8 / 57 Bande passante agrégée Énormément de communications inter-continentales Médias lourds non traditionnels : câbles sous-marins et liaisons satellites daprès : © TeleGeography Inc, 2001 US & Canada Europe Asie & Pacifique Amérique latine et Caraïbes Afrique 162 Gb/s 41.8 Gb/s 68 Mb/s 445 Mb/s 14 Gb/s 766 Mb/s 1.7 Gb/s plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

9 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 9 / 57 Évolution des contenus Avant Textes Peu dimages Web statique Après Images de grande qualité Vidéos Musiques Graphismes évolués Web dynamique Interactivité accrue Forte attractivité de lInternet Grand nombre dinternautes Profusion des contenus plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

10 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 10 / 57 fond.png site B Structure répartie dune page web site A home.html news.js … site C visiteur référence qualité du média plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio image.jpg site D DR

11 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 11 / 57 Aux origines… Internet asynchrone Architecture commune aux données, voix, vidéos… Principes de base dInternet : simplicité robustesse universalité « On part près pour aller loin. » plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

12 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 12 / 57 Problèmes daujourdhui Délais prohibitifs Gigue Perte de paquets Congestions plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

13 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 13 / 57 Solutions Améliorer les capacités de transport Utiliser au mieux la bande passante Améliorer la puissance des routeurs Améliorer les algorithmes dordonnancement Isoler les types de flux plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

14 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 14 / 57 QoS : définition QoS : « Quality of service » (qualité de service), assurer aux internautes un confort optimal. World Wide Wait Chargement immédiat des pages, éléments graphiques de qualité, services temps réels (video streaming) efficaces, synchronisation, interactivité… Internet était lent, moche et statique. Internet v2 sera rapide, beau et interactif. plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

15 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 15 / 57 Nouveaux services Vidéo à la demande e-TV interactive Temps réel continu Jeux en réseaux Logiciels collaboratifs A chaque type de service correspondent des contraintes de qualité différentes parfois antagonistes doù la nécessaire différenciation de traitement plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

16 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 16 / 57 Nouvelles contraintes Authentification (VPN) Confidentialité (paiement en ligne) Intégrité (transfert de fichier) Gigue contrôlée (vidéo) Flux prioritaires (services payants) Contrôle de congestion (continuité de service) Calcul de chemin (détection des pannes) plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

17 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 17 / 57 Comment garantir la QoS ? plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio Marquer les paquets Isoler les classes de trafic Réservation de ressources selon les services

18 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 18 / 57 Solution matérielle Média Fibres optiques Peu chères Fiabilité très élevée (taux derreur : ) Très haut débit (10 Gbps) Hertzien Haut débit Grande couverture plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

19 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 19 / 57 Solution matérielle Les routeurs ne commutent plus assez vite pour supporter les débits quon leur injecte ! daprès : SPEC95Int & David Miller, Stanford x / 18 mois2x / 7 mois Vitesse routeurs CPU Vitesse liens Gbp TDM DWDM plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

20 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 20 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances 1ère génération (capacité < 500 Mbps) CPU Table de routage Mémoire Interface MAC Interface MAC Interface MAC (1) (2) (3) (4) Bus DMA plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

21 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 21 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio Mémoire Temps daccès réduit Quantité adressable plus importante Bus Contrôleurs plus rapides CPU Fréquence dhorloge plus élevée Diminuer le nombre dopérations de traitement par paquet DR

22 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 22 / 57 Solution matérielle © Conduc PHAM plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

23 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 23 / 57 Solution matérielle © Conduc PHAM plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

24 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 24 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances 2nd génération (capacité < 5 Gbps) CPU Table de routage Mémoire Bus DMA cache de routage buffer MAC cache de routage buffer MAC cache de routage buffer MAC (1) (2) (3) cache buffer plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

25 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 25 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances 3ème génération (capacité < 50 Gbps) cache de routage buffer MAC cache de routage buffer MAC CPU Table de routage (1)(2) parallélisme plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

26 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 26 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances 4ème génération (> 200 Gps) Grappe de routeurs de 3ème génération Liens optiques Cisco GSR (160Gb/s) Actuellement = 640 Gbps plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

27 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 27 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances Futur Commutation optique –Moindre consommation énergétique –Commutation de circuit plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

28 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 28 / 57 Solution matérielle Routeurs hautes performances plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio Routeur de frontière Routeur de cœur Cœur du réseau

29 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 29 / 57 Solution dinfrastructure Cache web et proxy plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio xxx clients proxy caches coopérants ICP, HTCP, CRISP, CARP, Digests serveurs

30 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 30 / 57 Solution dinfrastructure Cache web et proxy Intérêts pour lutilisateur : Économie bande passante : plus rapide Robustesse : tolérance aux pannes Filtrages Intérêts pour le serveur : Réduction congestion Améliorations performances Diminution trafic : économies équipement Inconvénients : Cohérence (mises à jour) Problème juridique (confidentialité, copyright) Mesure daudience minorée plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

31 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 31 / 57 Solution protocolaire : HTTP1.1 Datation de tout document émis Date: Fri, 31 Dec :59:59 GMT Last-Modified: Fri, 31 Dec :59:59 GMT Méthode HEAD HEAD /index.html HTTP/1.1 Méthode GET conditionnelle GET /index.html HTTP/1.1 If-Modified-Since: Fri, 31 Dec :59:59 GMT HTTP/ Not Modified Date: Fri, 31 Dec :59:59 GMT Envoi dune sous-partie GET /index.html HTTP/1.1 [If-]Range: bytes= , HTTP/ Partial content Content-Range: bytes /47022 plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

32 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 32 / 57 Solution protocolaire : HTTP1.1 Cachabilité âge dune ressource ( age ), restrictions ( cache-control ) expiration ( max-age, max-fresh, max-stale ) transformations ( no-transform ) revalidation ( no-cache, only-if-cached, must- revalidate, proxy-revalidate ) plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

33 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 33 / 57 Solution protocolaire : IPv6 Sécurité Confidentialité Authentification Intégrité Routage Détermination du meilleur chemin Adressage dynamique pour les mobiles QoS Priorités Temps réel Différentiation des services plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

34 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 34 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement FIFO + Drop-tail Premier arrivé, premier servi les paquets surnuméraires sont perdus (saturation de la file dattente) plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio file dattente routagedélétions

35 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 35 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement Round Robin (RB) Une file par classe de trafic = isolation traitement cyclique de chaque file plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio routage FIFO

36 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 36 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement Weighted Round Robin (WRB) Pondération* des classes de trafic = priorités plus équitable plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio routage FIFO Poids = 3 Poids = 6 Poids = 1 * Nombre de paquets par cycle.

37 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 37 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement Generalized Processor Sharing (GPS) Service infinitésimal par classe = fluidité Non implémentable !!! –Algorithme complexe –Paquets atomiques plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

38 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 38 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement Fair Queuing (FQ) Équilibre des flows = gigue contrôlée –calcul du temps démission dun paquet selon le modèle GPS –envoi du paquet afin quil sorte à la date calculée plutôt plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio = sortieflow 1flow 2

39 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 39 / 57 Solution logicielle Algorithmes dordonnancement Weighted Fair Queuing (WFQ) FQ + WRB Pondération temporelle des classes de traffic plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

40 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 40 / 57 Solution logicielle Contrôle de congestion Random Early Detection (RED) Perte volontaire de paquets ! –Répartition équitable des rejets –Prévient les congestions –Paramétrage délicat de max p plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio si (t <= min t ) alors rien faire si (t >= max t ) alors supprimer paquet si (min t < t < max t ) alors supprimer un paquet selon la probabilité : P = max p * (t - min t ) / (max t - min t ) 0 1 min t max t Probabilité de délétion Taille de la file max p t P file min t max t t

41 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 41 / 57 Solution logicielle Contrôle de congestion ARED Adaptation dynamique de max p à la charge moins sensible au paramétrage de max p plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio si (t < min t ) alors max p -- si (t > max t ) alors max p ++

42 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 42 / 57 Solution logicielle Contrôle de congestion Token Bucket Sys à jetons, modèle de service = délai garanti plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio b : capacité r jetons par seconde régulateur R : capacité ligne darrivée flux de sortie b*R(R-r) Bits Secondes pente r pente R Courbe des sorties Bits Secondes Ligne darrivée

43 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 43 / 57 Grandes familles Best Effort « On part près pour aller loin » ! Integrated Services (IntServ) Réservation de ressource (RSVP) Ordonnancement (WFQ) Contrôle de congestion (RED) Differentiated Services (DiffServ) Priorités payantes Isolation Suppression de paquets plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio QoS Complexité Best Effort DiffServ IntServ

44 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 44 / 57 Le langage SMIL Validé par le W3C Grammaire XML Dédié multimédia (texte, image, vidéo, son, animation, flot…) Synchronisation forte Qualité de service Adaptatif (langue, bande passante, non voyants) Interactif Intégration aux pages web (nécessite une visionneuse : RealOne, IE5.5, QuickTime…) Synchronized Multimedia Integration Language plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

45 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 45 / 57 Historique Dates importantes 1996 : W3C Workshop 1998 : SMIL 1.0 Recommendation 2001 : SMIL 2.0 Recommendation Groupe de travail Éditeurs de logiciels Macromedia, Microsoft, Oratrix, RealNetworks Constructeurs IBM, Intel, Nokia, Philips, Panasonic Laboratoires de recherche CWI, NIST plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

46 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 46 / 57 Spécifications Types de ressources multimédia Texte ( ) Flux de texte ( ) Image ( ) Audio ( ) Vidéo ( ) Animation ( ) Autre ( ) plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

47 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 47 / 57 Spécifications Disposition spatiale ( ) régions ( ) marges ( top, bottom, left, right ) dimensions ( width, height ) profondeur ( z-index ) alignement ( topleft, …) Remplissage de lespace ( fit ) feuille de style (CSS) root-layout region right bottom width height left top plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

48 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 48 / 57 Spécifications Contenu alternatif utilisateur matériel réseau logiciel systemLanguage systemCaptions systemAudioDesc systemOverdubOrSubtitle systemBitrate systemCPU systemScreenSize systemScreenDepth systemOperatingSystem systemComponent systemRequired plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

49 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 49 / 57 Spécifications Attributs de temps début ( begin ) fin ( end ) durée ( dur ) répétition ( repeatdur, repeatcount ) parallèle/séquence (, ) text video audio Temps (s) 1.4s 0.5s 5s plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

50 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 50 / 57 Spécifications Accessibilité description ( title, alt, longdesc, abstract ) méta informations (, RDF) Interactivité évènements liens, ancres zones Transitions, hiérarchies… plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

51 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 51 / 57 Exemple entête corps fichier SMIL définition des zones multimédias zone de base zones insertion dune vidéo dans une zone insertion dun flot de texte zones alternative attribut test groupement en parallèle séquence hyperlien temporel méta balise insertion dune animation insertion dun son accessibilité plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

52 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 52 / 57 Exemple Labo numérique animation blah blah blaaaah… texte graphique flux vidéo flux texte image fixe plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

53 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 53 / 57 Adaptations envisagées Téléphonie mobile Le client mobile change les layout de disposition pour sadapter à son petit écran. Formulaires Xforms Formulaires évolués et interactifs. SMIL & MPEG-7 Description des vidéos & plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

54 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 54 / 57 Perspectives Vidéo et musique à la demande e-TV interactive, e-learning (SMILthèques)… Logiciels collaboratifs Ultra adaptabilité (PDA, mobile, réfrigérateur, cartable, tableau décole…) Cartable électronique PDA TV interactive Tableau blanc électronique plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

55 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 55 / 57 Conclusion Engouement pour Internet Moteur pour la technologie Innovations Business Enseignement QoS Révolution Nouveaux services –Qualité contrôlée –Internet payant Espace de liberté réduit ? plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio DR

56 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 56 / 57 e-Biblio SMIL RENATER 3 (renater.fr) W3C SYMM working group – CWI (cwi.nl) C-SMIL (Club des utilisateurs de SMIL) Multimedia Web Forms (x-smiles.org) Réseaux Conduc PHAM (ens-lyon.fr) Olivier AUBERT (bat710.univ-lyon1.fr) Graphiques Telegeography.com plan | contexte | QoS | évolution | SMIL | perspectives | conclusion | e-biblio

57 Systèmes multimédia répartis et qualité de service Hugo ETIEVANT 57 / 57 Merci de votre attention. Cette présentation est disponible en ligne :


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