Dalibor Eliáš
6.Května 2015
Konvergence AVB řešení integrace s BIAMP
Agenda • • • •
2
Problematika A/V v IP komunikaci Standardy pro AVB AVB v podání Extreme Networks Nasazování AVB v IP infrastruktuře
A/V v IP sítích – trocha historie • Cisco okolo r. 2002 přišlo s architekturou AVVID • Další nástupce byl Tripple Play • V dnešní době je „IN“ media streaming
3
Proč nás to tolik zajímá ?
4
Jak dnešní komuniace vypadá?
Přenos A/V v TCP/IP
6
Začíná to kódováním …. • •
A/V v klasické podobě projde kodérem (komprimované video je série bajtů) tok bajtů je následně rozsekán do paketů video stream je většinou párován se zvukovým doprovodem a někdy i titulky (nutnost synchronizace)
•
Typické techniky využívané pro streaming: – – – –
•
Lze využít i něco jako: – –
• • 7
IP/UDP/TS IP/UDP/RTP IP/UDP/SRTP IP/UDP/TS/RTP IP/TCP/RTP IP/TCP/HTTPS/RTP…
Adaptive Bit Rate streaming využívá HTTP NAT, buffering, real-time vs. recorded
Co je důležité si uvědomit • Masivní využívání IP protokolu pro přenos hlasu a videa • IP protokol nebyl principálně vyvinut pro multimediální přenosy
Typické okruhy pro řešení problémů IPTV • Synchronizace zvuku s obrazem (lip sync) • Čas změny kanálu • Zpoždění
8
Enterprise infrastruktura • Zajištění QoS • Rezervace šířky pásma • Bezpečnost • Autentizace
Jak se s tím poprat ? • Klasifikace typu komunikace • Specifikace požadavků
• Definice profilů • Nastavení pravidel komunikace na každém aktivním prvku
AVnu Alliance
http://avnu.org/certified-products/
• Konsorcium automotive a consumer electronics vyrobců • Snaha o zavedení standardů pro AVB • Program vývoje a certifikace AVB: – Navrženo dle AVnu – Implementováno UNH-IOL (interoperability laboratory) – Certifikace koncových terminálů a bridžů
10
• • • • •
Členové AVnu aliance AudioScience (3 certifikované modely) XMOS Meyer Sound (3 certifikované modely) Harman (1 certifikovaný model) Extreme Networks, certifikované modely: – řada Summit X440 – řada Summit X460 – řada Summit X670
AVnu asociace – registrovaní výrobci
11
Extreme Audio Video Bridging (AVB) • Nasazení AVB - další etapa v budování konvergovaných TCP/IP • Primární cíl – zajištění přenosu audio a video vysoké kvality současně s využitím standarních protokolů komunikačních sítí • Umožňuje predikovat latenci sítě a zpřesnit synchronizaci AV signálů pro zajištění maximální kvality • Výrazně snižuje obtížnost nasazení
12
Portfolio AVB kompatibilních přepínačů • 10 Mbps to 40 Gbps Interfaces • AVB Software License • Extensive AVB Interoperability Testing
Summit X430
Summit X460
Summit X440
Summit X670
13
„Časová citlivost“ Význam “časové citlivosti”: • Data musí být doručena v určitém časovém rámci, typicky před definovanou maximální dobou zpoždění • Připojená zařízení potřebují využívat společně definované časové vlastnosti pro synchronizaci a koordinaci
Professional Live Audio and Video - definice • 2 ms maximální zpoždění – maximální možné zpoždění mezi vizuální aktivitou a audio je 10 ms • přenos zvuku - mikrofon, zpracování (DSP), mixážní pult, a následné zpracování zabere okolo 8ms, zbývá 2ms na síťový přenos • 1 μs maximální chyba synchronizace • Při reprodukci (více repro) může být maximální chyba synchronizace mezi jednotlivými reproduktory nižší než 10 μs and, většinou se však výrobci snaží dosáhnout této chyby okolo 1 μs 14
Standardizace IEEE 802.1 Working Group • 2005: založení skupiny AVB Task Group • Hlavní cíl: zavedení standardů umožňující implementovat „časově citlivé“ aplikace v rámci TCP/IP (IEEE 802) sítí
Dílčí cíle: • Vytvoření základních požadavků na komunikační sítě z hlediska synchronizace času • Definice časových limitů pro zpoždění v datových sítích • Zajištění parametrů provozu pro „časově necitlivé“ aplikace
15
Příklady • IEEE 802.1AS, the Generalized Precision Time Protocol (gPTP), a very tightly defined layer-2 profile of IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) with extensions to support different layer 2 network technologies that are based on the IEEE 802 architecture • IEEE 802.1Qav, “Forwarding and Queuing of Time-sensitive Streams” (FQTSS), a specification for a credit-based shaper • IEEE 802.1Qat “Stream Reservation Protocol”, registration and reservation of time-sensitive streams • IEEE 802.1BA “AVB Systems”, an overall system architecture
Together, these define common QoS services for time sensitive streams and mapping between different layer 2 technologies. They also enable a common endpoint interface for QoS regardless of the particular layer 2 technologies used in the path followed by a stream, effectively defining an “API” or toolkit for QoS16related services for ALL layer 2 technologies.
Standardy koncových zařízení Možné standardy pro koncová zařízení • IP (IETF- defined) architektura • IEEE 1394 (FireWire) Možné zdroje • IETF AVT group (https://tools.ietf.org/id/draft-ietf-avt) • IEEE 1722 and 1722.1 Working Groups (http://grouper.ieee.org/groups/1722/1/AVB-DECC/IEEE1722.1_Working_Group.html)
17
Garantované QoS vs. AVB • Typickým příkladem pro datový provoz s vysokými požadavky na QoS jsou audio/video streamy • Specifické aplikace vyžadují garantovanou nízkou úroveň latence • Síť vyžaduje nízkou úroveň latence (zavedením bufferingu se zvyšuje úrovně latence, typicky WAAS apod.) • Audio Video Bridging je možným řešením problému • Jedním ze kroků, jak docílit garantovaných QoS pro audio/video streamy je kombinace: – Stream reservation (incl. bandwidth reservation) – Traffic shaping
30
Audio Video Bridging • Audio Video Bridging (AVB) přináší nový pohled na typy tříd definovaných pro audio/video streamy – SR class A – SR class B • SR class A ma vyšší prioritu v rámci přenosu • Hlavní cíle implementace AVB QoS jsou: – Zabezpečit „best effort“ provoz před SR class provozem – Zabezpečit SR class provoz před „best effort“ provozem – Zabezpečit SR class provozy navzájem • Oba AVB QoS mechanismy (stream reservation a traffic shaping) splňují výše uvedné požadavky
31
Stream Reservation • Stream Reservation Protocol (SRP): – Je propagován v rámci celé sítě – Registruje cestu A/V streamů – Kalkuluje nejhorší variantu latence – Definuje forwarding prawidla pro AVB streamy – Zřizuje AVB doménu – Rezervuje šířku pásma pro AVB streamy • Zejména rezervace šířky pásma je důležitá pro: – Zabezpečit „best effort“ provoz, přičemž 75% šířky pásma může být rezervováno pro SR class provoz – Zabezpečit, že pro SR class provoz nebude možné využít více než 75% celkově dostupné šířky pásma - důležité pro garanci predikované latence
32
Stream Reservation - příklad
33
Traffic Shaping • Audio/video streamy představují vysoké využití šířky pásma důležité je nastavit maximální dostupnou šířku pásma pro nové třídy AVB QoS (75%) • Definice Credit Based Shaper (CBS) • The CBS prostor mimo rámce mají přímý vliv na minimalizaci bursting a bunching: – zabezpečuje „best effort“ provoz jako maximum interference (AVB stream burst) pro nejvyšší priorotu v best effort prioritách provozu – Zabezpečuje AVB streamy jako limit the back to back AVB stream bursts, které mohou interferovat v bridgi
34
Credit Based Shaper
35
QoS shrnutí • Audio Video Bridging přináší nový mechanismus pro zajištění provozu v konvergovaných sítích, zejména pro přenos audio/video streamů v reálném čase • Pomocí Audio Video Bridging funkcionality jsme schopni garantovat šířku přenášeného pásma pro rezerované A/V streamy a zároveň pro „best effort“ daotvý provoz • Audio Video Bridging garantuje definovanou latenci pro rezervované A/V streamy
36
