Архитектура обработки видео на базе маршрутизаторов ISR G2 и PVDM3.

Архитектура обработки видео на базе маршрутизаторов ISR G2 и PVDM3

Максим Хаванкин Системный инженер [email protected]

План презентации

•  Бизнес-предпосылки использования видео в филиалах •  Обзор ISR G2 •  DSP сервисы на ISR G2 •  Сервисы видеоконференцсвязи •  Сценарии использования: видеоконференцсвязь и транскодинг •  Позиционирование •  Управление и мониторинг •  Полезные ссылки

Бизнес-предпосылки использования видео в филиалах

Расширение штаб-квартиры в филиал

Видео

Мобильность

Средства совместной работы

Виртуализация

Облачные сервисы

Источник: Nemerts Research Virtual Workplace — Branch Office Strategies

90% новых работников в филиалах

2011 - возобновление роста филиальной

сети

Постоянный доступ к услугам «корпоративного класса» является ключевым для повышения производительности труда сотрудников филиалов

Тенденции для видео-трафика на предприятиях

0

5

10

15

20

25

30

Two yearsago

Last year Current Expected inone year

Expected intwo years

Median percent of total network traffic that is video

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Telepresence

Video conferencing

Desktop streaming video

Digital signage

Digital security cameras

Video chat/click to call

Will spendmore

Will spendabout thesameWill spendless

Will not spend

Don't know

§  Текущий процент всего видео трафика в сети удвоился за последние два года и ожидается его удвоение снова через год.

§  ВКС, системы цифрового видеонаблюдения и технологии доставки видео сигнала на рабочие места – наиболее широко используемые видео технологии на сегодня. Компании соглашаются с тем, что вероятнее всего расходы на ВКС, Telepresence и цифровое видеонаблюдение вырастут в следующем году.

Expected spending on video applications in the next year

Источник: Cisco Business video study — Декабрь, 2008

Обзор ISR G2

Портфолио Cisco Integrated Services Router (ISR)G2 для унифицированных коммуникаций

U_

Con

curr

ent S

ervi

ces

and

Per

form

ance

2 Slots

3 Slots

4 Slots

4 Slots

2911

2921

2951

3925

3945

Высокая плотность сервисов

Extended Modular Connectivity (EVM, ISM, SM, WIC/VIC)

Множесто сервисов Modularity with Performance Optimized for “All-in-one” Solution (NM-SM, NME, EVM, ISM, WIC/VIC)

PVDM 3 Motherboard Slots, 2900 – 3900 PVDM3 Motherboard Slot, 3900E

Низкая плотность сервисов

2 Slots

3 Slots

2901

3925E 3 Slots

3945E 3 Slots

150 Mb 100 Mb 75 Mb 50 Mb 35 Mb 25 Mb

250 Mb

350 Mb

Throughput with Multiple Services Enabled

DSP сервисы на ISR G2

SM

EHWIC EHWIC EHWIC GE

GE EHWIC

SM

USB

USB

GE

DSP архитектура маршрутизаторов 2900/3900 •  PVDM3

–  поддерживается установка в DSP-слоты маршрутизатора (используются модулями HWIC/EVM)

•  PVDM2 –  поддержка в DSP-слоты маршрутизатора поддерживается с адаптером PVDM2-ADPTR (используются модулями HWIC/EVM) – Поддерживаются в SM слотах с модулем NM-HDV2 и адаптером SM-NM-ADPTR (используются модулем HDV2)

Платформа Onboard Slots (PVDM3 or PVDM2)

SM-Based Slots (PVDM2)

2901 2 0 2911 2 4 2921 3 4 2951 3 8 3925 4 8 3945 4 16

3925E 3 8 3945E 3 16

PVDM3-xx

SM-NM-ADPTR

NM-HDV2

PVDM2-xx

PVDM2-ADPTR

PVDM2-xx

Ключевые свойства PVDM3 DSP

•  Все модели PVDM3 поддерживаются на всех ISR G2

•  Все PVDM3 поддерживают видео коммутацию (гомогенные конференции)

•  Только «high end» модули PVDM3 – PVDM3-128, PVDM3-192, PVDM3-256 используются для видео микширования (гетерогенные конференции)

•  В режиме видео коммутации, DSP коммутирует пакеты. Кодирования и декодирования видео-потоков не происходит.

•  В режиме микширования видео, DSP декодирует видеопоток и затем кодирует в формат, необходимый клиенту

•  DSP ресурсы подключаются в зависимости кодирования и декодирования

•  DSP Calculator доступен для выбора модели (размера) DSP

Поддерживаемые разрешения H.263 QCIF H.264 QCIF H.263 CIF H.264 CIF

H.264 w360p

H.264 w448p

H.264 VGA H.264 4CIF

Сервисы видеоконференцсвязи

Введение

Видеоконференцсвязь

Видео-телефония с использованием ПК

Совместная работа посредством WEB Видео-телефония с

использованием аппаратного терминала

Совместимость Простота использования Совместная работа

Планирование и управление Контроль полосы

Ожидания заказчиков

Видеоконференцсвязь в ISR G2 – основные свойства

§  Управление конференцией –  Ad hoc

–  Meet-Me

§  Управление вызовами –  CUCM и CUCME –  SIP, H.323, SCCP

§  Кодеки –  H.263, H.264

§  Разрешение –  QCIF, CIF, VGA, 4CIF, w360p,

w448p, 720p* (Только коммутация без CP)

§  Частота смены кадров –  15 fps и 30 fps

§  Режимы отображения –  активный спикер (аctive speaker)

–  режим лектора (только CUCME)

§  Типы конференций –  Видео Коммутация

•  гомогенная (homogenous)

–  Видео микширование •  гетегерогенное (heterogeneous)

–  Гарантированное аудио •  Гарантируется только включение в конференцию по аудио каналу, видео – по возможности

Видео коммутация (гомогенная)

•  Все участники конференции используют один и тот же формат видео.

•  У всех участников одиновые кодеки, разрешения, частота смены кадров и т.д.

•  На видео коммутаторе настраивается только один кодек, разрешение, битрейт

•  Участники, которые не соответствуют профилю принуждаются к использованию настроеных параметров

•  В случае если конечный клиент не смог «договориться» с видео-коммутатором, то он переключается в режим «только аудио»

•  Использование этого профиля требует меньше DSP ресурсов по сравнению с другими профилями

CLI dspfarm profile 1 conference video homogeneous

codec h264 vga frame-rate 30 bitrate 1mbps

Cisco 9971 VGA

Cisco 9971 VGA

Cisco 9971 VGA

A

Видео микширование (гетерогенное)

•  Участники подключаются с различными видео форматами

•  Каждый участник имеет различные частоты смены кадров, битрейты, кодеки и разрешения

•  Администратор может гибко настроить профиль в зависимости от природы (свойств) терминалов участников

•  Ресурсы DSP резервируются согласно настройке в профиле

•  Поддерживаются только SD разрешения, HD разрешения не поддерживаются

CLI

dspfarm profile 1 conference video heterogeneous

codec h263 cif

codec h264 cif

codec h264 vga

A

Tandberg E20

SD 4CIF 30fps

Cisco 9971

VGA 30fps

Tandberg 1700MXP SD 4CIF

30fps

CUCIMOC

CIF 15fps

Режим отображения

•  Режим отображения по умолчанию

•  На экране участника отображается самый громкий (активный) спикер

•  Только один говорящий отображается на экране

•  Говорящий в настоящий момент на своем экране видит предыдущего говорящего

•  Режим self view не поддерживается

•  Поддерживается CUCM и CUCME

Активация по голосу

Клиент A Самый громкий

Экран клиент С - Видит клиента A

Экран клиента B - Видит клиента A

Клиент B Клиент A Клиент C

Режим отображения

•  Поддерживается только один лектор

•  Все участники видят лектора •  Лектор видит меняющиеся изображения участников

•  Scanning interval будет настраиваться (10 секунд сейчас)

•  Активация лектором по DTMF •  Поддерживается только на

CUCME

Режим лектора

Клиент A Лектор

Экран клиента C Видит только лектора

Экран клента B Видит только лектора

Клиент B Студент

Клиент A Лектор

Клиент C Студент

CLI telephony-service sdspfarm conference lecture-mode on #11

release #22

Video Capability Class

•  Набор атрибутов-свойств видео-потока от группы телефонов

•  Существующие опции для video capability class - 2, 3, и 4.

•  VCC по сути ограничивает число используемых энкодеров и декодеров в одной конференции

•  DSP считаются использованными оптимально, когда VCC равно 2; оптимизация отсутствует в случае когда выбраны 3 и 4

•  Энкодеры и декодеры выделяются по принципу - first come first serve

•  Допускается настраивать только в гетерогенных профилях

CLI

dspfarm profile 1 conference video heterogeneous

codec h264 vga

maximum conference-participants 4 video-cap-class 2

Video Capability Class - пример

Сценарии использования: видеоконференцсвязь и транскодинг

The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again. WAN

Штаб-квартира/Кампус

Филиал

MCU

CUCM

Видеоконференцсвязь – Один филиал Используются ресурсы штаб-квартиры

•  Множество видео-потоков передаются по WAN-сети в сторону центрального MCU – неоптимальное использование полосы пропускания

•  Видео микшируется на центральном MCU, который управляется CUCM

The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the file again. If the red x still appears, you may have to delete the image and then insert it again.

Сигнализация

Медиа-трафик

ВКС


CUCM

ISR G2 видеконференция Используются ресурсы филиала

•  Видео-трафик остается локальным для филиала, когда все участники конференции находятся в филиале

•  Транскодирование CIF, w360p, VGA, 4CIF; 720p – только коммутация

•  Видео коммутируется или микшируется ISR G2 Cisco IOS и PVDM3

•  CUCM управляет вызовами

•  Типы конференций Ad-hoc и Meet Me

•  Cisco E20 планируется поддерживать ISR G2 Video в Q4CY2011

ВКС

Филиал

WAN





Филиал Региональный

офис

MCU CUCM

WAN

Видеоконференцсвязь – филиальная сеть Используются ресурсы центрального офиса

•  Все видео-потоки со всех удаленных офисов передаются по WAN на MCU в центральном офисе для микширования

•  Чем больше участников, тем больше видео-потоков передается по WAN

ВКС



Видеоконференцсвязь – филиальная сеть

•  Наибольшее количество видео-потоков остается локальным в филиале – видео-потоки с удаленных сайтов передаются по WAN для микширования

•  CUCM выбирает идеальный с точки зрения оптимального использования полосы пропускания конференц-ресурс

Центральный офис/Кампус

CUCM


Филиал Региональный офис

WAN

ВКС



Видеоконференцсвязь – надомные работники и визуальные коммуникации внутри филиала

•  Видео-поток не пересылается по WAN в центральный офис •  Сервис ВКС на ISR G2 может использоваться для

микширования видео-потоков в филиалах

WAN

ВКС

Филиал

Надомный работник

Надомный работник в филиале CUCM



Видеоконференцсвязь под управлением UCME

•  Интегрированное решение - UCME и видео ресурсы в одном конструктиве

•  Ресурсы для конференции регистрируются на том же UCME к которому подключены конечные терминалы, с которых инициируется конференция

Филиал 1 Филиал 2

WAN

ВКС

Связь между филиалами

UCME UCME



Поддерживаемые клиенты


Клиент Сервисы ВКС ISR G2 под управлением CUCM 8.6

Сервисы ВКС ISR G2 под управлением CUCME 8.6

Ad hoc Meet Me Ad Hoc Meet Me Cisco Unified Video Advantage

X X X X

Cisco Unified IP Phone 7985G

X X X X

Cisco Unified Personal Communicator

X X*

Cisco IP Communicator

X X X X

* Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей конференции типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me конференцию, пока она не была инициирована другим участником




Ad hoc Meet Me Ad Hoc Meet Me Cisco UC Integration™ for Microsoft Office Communicator

X X*

Cisco Unified IP Phone 9900 Series

X X X*

Cisco Unified IP Phone 8900 Series

X X X*

Cisco IP Video Phone E20

X X*

* Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей конференции типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me конференцию, пока она не была инициирована другим участником




Ad hoc Meet Me Ad Hoc Meet Me Cisco TelePresence System 1700 MXP

X* X*

Cisco Telepresence System EX60/EX90

X* X*

Cisco TelePresence System Codec C40

X* X*

Polycomm 4002/8000HDX Series

X* X*

Lifesize Room 220 X* X*

* Эти устройства не регистрируются напрямую на Cisco устройствах, контролирущих вызовы, а находятся за SIP-транками. Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей конференции типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me конференцию, пока она не была инициирована другим участником

Видео клиенты, которые поддерживаются напрямую на CME 8.6 – 15.1(4)M

Тип клиента UCME 8.6 Cisco Unified Video Advantage X

Cisco Unified IP Phone 7985G X

Cisco Unified Personal Communicator X*

Cisco IP Communicator X

Cisco UC Integration™ for Microsoft Office Communicator

X*

Cisco Unified IP Phone 9951 и 9971 X*

* Клиент этого типа не может начать Ad hoc конференцию. Может принимать участие в Ad hoc конференции, как приглашенная сторона. Может инициировать и подключиться к meet me конференции. Телефоны Cisco 9900,

которые регистрируются на UCME 8.6 не имеют возможности инициировать Ad hoc конференцию

Поддерживаемые видео-атрибуты

Полоса

Частота смены кадров

Видео кодеки

Аудио кодеки

Разрешение

64K, 128K, 256K, 320K, 512K, 704K, 1M, 2M

15 и 30 fps

QCIF, CIF, 4CIF, VGA, w360p, w448p, HD 720p*

H.263, H.264/AVC

G.711, G.722, G.729, iLBC

* Поддерживается только в гомогенных конференциях

Планирование емкости

Платформы, Релизы, Емкость

•  CUCM release 8.6 – начало поставок Июнь 2011

•  CME release 8.6 (15.1.4M) – начало поставок Март 2011

•  Cisco 2900, 3900 и 3900E, IOS Release 15.1(4)M

•  Поддержка DSP: –  видео коммутация (гомогенная): все модули PVDM3

–  видео микширование (гетерогенная): только High-end PVDM3 (PVDM3-128 и выше)

– Видео транскодинг: только High-end PVDM3 (PVDM3-128 и выше)

•  Пример расчета емкости для Cisco 3945 с 4 модулями PVDM3-256:

§  SD клиенты (VGA, 1 Мбит/сек) –  96 конференций, 4 участника в каждой

§  HD клиенты (720p, 2 Мбит/сек) –  50 конференций, 4 участника в каждой –  Ограничение полосой пропускания, которую поддерживает маршрутизатор

§  SD клиенты (VGA, CIF) –  8 конференций, 4 участника в каждой

§  SD клиенты (4CIF, VGA) –  5 конференций, 4 участника в каждой

Видео коммутация (гомогенная) Видео микширование (гетерогенное)

Емкость видео коммутации на модуль PVDM3

PVDM3 Число

конференций с 4

участниками

Число конференций

с 8 участниками

Число конференций

с 16 участниками

Максимальное число

участников

PVDM3-16 1 0 0 6

PVDM3-32 3 1 0 12

PVDM3-64 6 2 0 24

PVDM3-128 12 6 3 48

PVDM3-192 18 8 3 72

PVDM3-256 24 12 6 96

Позиционирование

Позиционирование сервиса ВКС на базе ISR G2 в сравнении с Cisco Telepresence

Портфолио Cisco Telepresence

Иммерсивные спец.

назначения Иммерсивные системы общего

назначения Системы общего

назначения

Персональная связь

B2B Customer facing Time/Mission critical Negotiations

Enhanced Presence Office and Home

Tactical Meeting Environment

Strategic Meeting Environment

Высококачественная видеосвязь Транскодинг для разрешений до 1080p

Планирова-ние

Resolution Up scaling

Continuous Presence

Данные & Презентация

Управ-ление

Built-in Streaming

Шифрова-ние

Сигнализация(H323, SIP)

Видео кодеки H.261, H.263, H.263+, H.263++, H.264)

Упр. вызовами (CUCM, VCS)

ISR G2

Рабочее место

Video Enhanced Voice

Сигнализация (H323, SIP, SCCP)

Видео кодеки H263, H264

Управление вызовами (CUCM, CUCME, CUBE)

Филиал High Capacity Switching (720p) SD Транскодинг (4CIF) Ad-Hoc видеконференцсвязь

Управление и мониторинг

•  Механизмы управления встроенные в IOS 15.1(4)M маршрутизатора ISR ü  Настройка сервиса ВКС с использованием Cisco IOS Command-Line

Interface ü  Отладка и устранение несправностей во время сеанса ВКС ü  Simple Network Management Protocol (SNMP) и MIB-ы

ü CISCO-VIDEO-SESSION-MIB ü Существующие голосовые MIB-ы, например CISCO-VOICE-DIAL-CONTROL-

MIB ü Медиа MIB для отслеживания качества видео (план)

•  CiscoWorks LAN Management Solution 4.1 (план) ü  Настройка и развертывание сервиса ВКС при помощи шаблонов

•  Cisco Configuration Professional 2.6 (план) ü  Настройка сервиса ВКС при помощи GUI ü  Улучшенный интерфейс настройки аудио-конференций

Сервис ВКС - Управление

Мониторинг медиа потоков Performance Monitor

•  Мониторинг видео-трафика, который передается по различным сегментам сети

•  Генерация оповещений на основании настроенных пользователем пороговых значений

•  Метрики: джиттер, потери пакетов, задержку, скорость передачи и т.д.

Центральный офис Филиал

MPLS

Применяется к голосовому или видео VLAN в

направлении на in/out

Internet

Performance Monitor Пример вывода состояния

Match: ipv4 src addr = 40.40.195.1, ipv4 dst addr = 40.40.222.1, ipv4 prot = udp, trns src port = 31492, trns dst port = 16990, SSRC = 4075548911 Policy: video-mon, Class: video-class, Interface: GigabitEthernet0/1, Direction: input *counter flow : 1 counter bytes : 3902031 counter bytes rate (Bps) : 130067 *counter bytes rate per flow (Bps) : 130067 *counter bytes rate per flow min (Bps) : 130067 *counter bytes rate per flow max (Bps) : 130067 counter packets : 5574 counter packets dropped : 0 routing forwarding-status reason : Unknown interface input : Gi0/1 interface output : NA monitor event : false ipv4 dscp : 34 ipv4 ttl : 252 application media bytes counter : 3790551 application media packets counter : 5574 application media bytes rate (Bps) : 126351 *application media bytes rate per flow (Bps) : 126351 *application media bytes rate per flow min (Bps) : 126351 *application media bytes rate per flow max (Bps) : 126351 *application media packets rate variation min ( % ) : NA *application media packets rate variation max ( % ) : NA application media event : Normal *transport rtp flow count : 1 transport rtp jitter mean (usec) : 16967 transport rtp jitter minimum (usec) : 9029 transport rtp jitter maximum (usec) : 24120 *transport rtp payload type : 97 transport event packet-loss counter : 58 *transport event packet-loss counter min : 58 *transport event packet-loss counter max : 58 transport packets expected counter : 5632 transport packets lost counter : 58 *transport packets lost counter minimum : 58 *transport packets lost counter maximum : 58

transport packets lost rate ( % ) : 1.02 *transport packets lost rate min ( % ) : 1.02 *transport packets lost rate max ( % ) : 1.02 *transport tcp flow count : 0 *transport round-trip-time sum (msec) : NA *transport round-trip-time samples : NA transport round-trip-time (msec) : NA *transport round-trip-time min (msec) : NA *transport round-trip-time max (msec) : NA

show performance monitor status

Отображение метрик производительности потока данных:

•  Скорость передачи пакетов

•  Джиттер

•  Потери пакетов

Performance Monitor настройка пороговых значений и Syslog оповещений

policy-map type performance-monitor

<vidmon_policy> class rtsp-video flow monitor vidmon-monitor react 1 transport-packets-lost-rate threshold value ge 5.00 alarm severity alert action syslog

Feb 22 18:28:29.866 PST: %PERF_TRAFFIC_REACT-1-ALERTSET: TCA RAISE. Detailed info: Threshold value crossed - current value 14.55% Flow info: src ip 172.30.0.1, dst ip 172.30.102.6 src port 5004, dst port 3381 ssrc 3618346598 Policy info: Policy-map vidmon-policy, Class rtsp-video, Interface

GigabitEthernet0/1, Direction input React info: id 1, criteria transport-packets-lost-rate, severity

alert, alarm type discrete, threshold range [5.00%, 100.00%]

•  Политика мониторинга может содержать пороговое значение и реакцию системы на достижение этого значения (action)

•  Запись в syslog содержит информацию о потоке и значение метрики, которое превысило порог

Полезные ссылки

Ссылки на полезные ресурсы

•  DSP калькулятор http://www.cisco.com/web/applicat/dsprecal/dsp_calc.html

•  Вопросы и ответы по модулям PVDM-3 http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/modules/ps3115/qa_c67_553073_ps10537_Products_Q_and_A_Item.html

•  Использование IOS Performance monitor http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns340/ns856/ns156/ns1094/whitepaper_c11-653899.html

Спасибо! Просим Вас заполнить анкеты. Ваше мнение очень важно для нас!

Архитектура обработки видео на базе маршрутизаторов ISR G2 и PVDM3.

Technology

Архитектура обработки видео на базе маршрутизаторов ISR G2 и PVDM3.