TCP-IP BY FOROUZAN

1. CChhaapptteerr 2255
MMuullttiimmeeddiiaa
Objectives
Upon completion you will be able to:
• Know the characteristics of the 3 types of services
• Understand the methods of digitizing and compressing.
• Understand jitter, translation, and mixing in real-time traffic
• Understand the role of RTP and RTCP in real-time traffic
• Understand how the Internet can be used as a telephone network
TCP/IP Protocol Suite 1

2. Figure 25.1 Internet audio/video
TCP/IP Protocol Suite 2

3. NNoottee::
Streaming stored audio/video refers to
on-demand requests for compressed
audio/video files.
TCP/IP Protocol Suite 3

4. NNoottee::
Streaming live audio/video refers to
the broadcasting of radio and TV
programs through the Internet.
TCP/IP Protocol Suite 4

5. NNoottee::
Interactive audio/video refers to the
use of the Internet for interactive
audio/video applications.
TCP/IP Protocol Suite 5

6. 25.1 DIGITIZING AUDIO AND VIDEO
Before audio or video signals can be sent on the Internet, tthheeyy nneeeedd ttoo bbee
ddiiggiittiizzeedd.. WWee ddiissccuussss aauuddiioo aanndd vviiddeeoo sseeppaarraatteellyy..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
DDiiggiittiizziinngg AAuuddiioo
DDiiggiittiizziinngg VViiddeeoo
TCP/IP Protocol Suite 6

7. NNoottee::
Compression is needed to send video
over the Internet.
TCP/IP Protocol Suite 7

8. 25.2 AUDIO AND VIDEO
COMPRESSION
To send audio or video over the Internet rreeqquuiirreess ccoommpprreessssiioonn..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
AAuuddiioo CCoommpprreessssiioonn
VViiddeeoo CCoommpprreessssiioonn
TCP/IP Protocol Suite 8

9. Figure 25.2 JPEG gray scale
TCP/IP Protocol Suite 9

10. Figure 25.3 JPEG process
TCP/IP Protocol Suite 10

11. Figure 25.4 Case 1: uniform gray scale
TCP/IP Protocol Suite 11

12. Figure 25.5 Case 2: two sections
TCP/IP Protocol Suite 12

13. Figure 25.6 Case 3: gradient gray scale
TCP/IP Protocol Suite 13

14. Figure 25.7 Reading the table
TCP/IP Protocol Suite 14

15. Figure 25.8 MPEG frames
TCP/IP Protocol Suite 15

16. Figure 25.9 MPEG frame construction
TCP/IP Protocol Suite 16

17. 25.3 STREAMING STORED
AUDIO/VIDEO
We turn our attention to a specific applications ccaalllleedd ssttrreeaammiinngg ssttoorreedd
aauuddiioo aanndd vviiddeeoo.. WWee uussee ffoouurr aapppprrooaacchheess ttoo sshhooww hhooww aa ffiillee ccaann bbee
ddoowwnnllooaaddeedd,, eeaacchh wwiitthh aa ddiiffffeerreenntt ccoommpplleexxiittyy..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
FFiirrsstt AApppprrooaacchh:: UUssiinngg aa WWeebb SSeerrvveerr
SSeeccoonndd AApppprrooaacchh:: UUssiinngg aa WWeebb SSeerrvveerr wwiitthh MMeettaaffiillee
TThhiirrdd AApppprrooaacchh:: UUssiinngg aa MMeeddiiaa SSeerrvveerr
FFoouurrtthh AApppprrooaacchh:: UUssiinngg aa MMeeddiiaa SSeerrvveerr aanndd RRTTSSPP
TCP/IP Protocol Suite 17

18. Figure 25.10 Using a Web server
TCP/IP Protocol Suite 18

19. Figure 25.11 Using a Web server with a metafile
TCP/IP Protocol Suite 19

20. Figure 25.12 Using a media server
TCP/IP Protocol Suite 20

21. Figure 25.13 Using a media server and RTSP
TCP/IP Protocol Suite 21

22. 25.4 STREAMING LIVE
AUDIO/VIDEO
In streaming live audio/video the stations bbrrooaaddccaasstt tthhrroouugghh tthhee
IInntteerrnneett.. CCoommmmuunniiccaattiioonn iiss mmuullttiiccaasstt aanndd lliivvee.. LLiivvee ssttrreeaammiinngg iiss bbeetttteerr
ssuuiitteedd ttoo tthhee mmuullttiiccaasstt sseerrvviicceess ooff IIPP aanndd tthhee uussee ooff pprroottooccoollss ssuucchh aass
UUDDPP aanndd RRTTPP..
TCP/IP Protocol Suite 22

23. 25.5 REAL-TIME INTERACTIVE
AUDIO/VIDEO
In real-time interactive audio/video, people communicate vviissuuaallllyy aanndd
oorraallllyy wwiitthh oonnee aannootthheerr iinn rreeaall ttiimmee.. EExxaammpplleess iinncclluuddee vviiddeeoo
ccoonnffeerreenncciinngg aanndd tthhee IInntteerrnneett pphhoonnee oorr vvooiiccee oovveerr IIPP..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
CChhaarraacctteerriissttiiccss
TCP/IP Protocol Suite 23

24. Figure 25.14 Time relationship
TCP/IP Protocol Suite 24

25. NNoottee::
Jitter is introduced in real-time data by
the delay between packets.
TCP/IP Protocol Suite 25

26. Figure 25.15 Jitter
TCP/IP Protocol Suite 26

27. Figure 25.16 Timestamp
TCP/IP Protocol Suite 27

28. NNoottee::
To prevent jitter, we can timestamp the
packets and separate the arrival time
from the playback time.
TCP/IP Protocol Suite 28

29. Figure 25.17 Playback buffer
TCP/IP Protocol Suite 29

30. NNoottee::
A playback buffer is required for
real-time traffic.
TCP/IP Protocol Suite 30

31. NNoottee::
A sequence number on each packet is
required for real-time traffic.
TCP/IP Protocol Suite 31

32. NNoottee::
Real-time traffic needs the support of
multicasting.
TCP/IP Protocol Suite 32

33. NNoottee::
Translation means changing the
encoding of a payload to a lower
quality to match the bandwidth
of the receiving network.
TCP/IP Protocol Suite 33

34. NNoottee::
Mixing means combining several
streams of traffic into one stream.
TCP/IP Protocol Suite 34

35. NNoottee::
TCP, with all its sophistication, is not
suitable for interactive multimedia
traffic because we cannot allow
retransmission of packets.
TCP/IP Protocol Suite 35

36. NNoottee::
UDP is more suitable than TCP for
interactive traffic. However, we need
the services of RTP, another transport
layer protocol, to make up for the
deficiencies of UDP.
TCP/IP Protocol Suite 36

37. 25.6 RTP
Real-time Transport Protocol (RTP) is the protocol ddeessiiggnneedd ttoo hhaannddllee
rreeaall--ttiimmee ttrraaffffiicc oonn tthhee IInntteerrnneett.. RRTTPP ddooeess nnoott hhaavvee aa ddeelliivveerryy
mmeecchhaanniissmm;; iitt mmuusstt bbee uusseedd wwiitthh UUDDPP..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
RRTTPP PPaacckkeett FFoorrmmaatt
UUDDPP PPoorrtt
TCP/IP Protocol Suite 37

38. Figure 25.18 RTP
TCP/IP Protocol Suite 38

39. Figure 25.19 RTP packet header format
TCP/IP Protocol Suite 39

40. TTaabbllee 2255..11 PPaayyllooaadd ttyyppeess
TCP/IP Protocol Suite 40

41. NNoottee::
RTP uses a temporary even-numbered
UDP port.
TCP/IP Protocol Suite 41

42. 25.7 RTCP
Real-time Transport Control Protocol (RTCP) is a pprroottooccooll tthhaatt aalllloowwss
mmeessssaaggeess tthhaatt ccoonnttrrooll tthhee ffllooww aanndd qquuaalliittyy ooff ddaattaa.. RRTTCCPP hhaass ffiivvee ttyyppeess
ooff mmeessssaaggeess..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
SSeennddeerr RReeppoorrtt
RReecceeiivveerr RReeppoorrtt
SSoouurrccee DDeessccrriippttiioonn MMeessssaaggee
BByyee MMeessssaaggee
AApppplliiccaattiioonn SSppeecciiffiicc MMeessssaaggee
UUDDPP PPoorrtt
TCP/IP Protocol Suite 42

43. Figure 25.20 RTCP message types
TCP/IP Protocol Suite 43

44. NNoottee::
RTCP uses an odd-numbered UDP
port number that follows the port
number selected for RTP.
TCP/IP Protocol Suite 44

45. 25.8 VOICE OVER IP
Voice over IP, or Internet telephony is an application tthhaatt aalllloowwss
ccoommmmuunniiccaattiioonn bbeettwweeeenn ttwwoo ppaarrttiieess oovveerr tthhee ppaacckkeett--sswwiittcchheedd IInntteerrnneett..
TTwwoo pprroottooccoollss hhaavvee bbeeeenn ddeessiiggnneedd ttoo hhaannddllee tthhiiss ttyyppee ooff ccoommmmuunniiccaattiioonn::
SSIIPP aanndd HH..332233..
TThhee ttooppiiccss ddiissccuusssseedd iinn tthhiiss sseeccttiioonn iinncclluuddee::
SSIIPP
HH..332233
TCP/IP Protocol Suite 45

46. Figure 25.21 SIP messages
TCP/IP Protocol Suite 46

47. Figure 25.22 SIP formats
TCP/IP Protocol Suite 47

48. Figure 25.23 SIP simple session
TCP/IP Protocol Suite 48

49. Figure 25.24 Tracking the callee
TCP/IP Protocol Suite 49

50. Figure 25.25 H.323 architecture
TCP/IP Protocol Suite 50

51. Figure 25.26 H.323 protocols
TCP/IP Protocol Suite 51

52. Figure 25.27 H.323 example
TCP/IP Protocol Suite 52