SWITCHE PRO FTTX - NASAZENÍ V SÍTÍCH S IPTV

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS

SWITCHE PRO FTTX - NASAZENÍ V SÍTÍCH S IPTV SWITCHES FOR FTTX - DEPLOYMENT IN NETWORKS WITH IPTV

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE

TOMÁŠ HORVÁTH

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2011

Ing. PETR MÜNSTER

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav telekomunikací

Bakalářská práce bakalářský studijní obor Teleinformatika Student: Ročník:

Tomáš Horváth 3

ID: 121024 Akademický rok: 2010/2011

NÁZEV TÉMATU:

Switche pro FTTx - nasazení v sítích s IPTV POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: V rámci bakalářské práce se bude nutné seznámit s metodami přeposílání IP datagramu z jednoho zdroje skupině více koncových stanic. Dále se seznámit se switchi jak pro metalické, tak optické přístupové sítě a navrhnout možnosti testování těchto zařízení pro nasazení v sítích s IPTV. V praktické části pak bude provedeno testování několika vybraných druhů switchů různých výrobců pro využití v sítich s IPTV. DOPORUČENÁ LITERATURA: [1] KOMOSNÝ, D. Hierarchický přenos signalizace pro multicast v IP sítích. 1. 1. Brno: VUTIUM, 2009. 26 s. ISBN: 978-80-214-3833- 0. [2] KOMOSNÝ, D.; BURGET, R.; MÜLLER, J. Změny ve světě IPTV. Elektrorevue - Internetový časopis (http://www.elektrorevue.cz), 2009, roč. 2009, č. 55, s. 1-11. ISSN: 1213- 1539. Termín zadání:

7.2.2011

Termín odevzdání:

Vedoucí práce:

Ing. Petr Münster

2.6.2011

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. Předseda oborové rady

UPOZORNĚNÍ: Autor bakalářské práce nesmí při vytváření bakalářské práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.40/2009 Sb.

ABSTRAKT C´ılem této práce bylo seznámit se s pˇrep´ınaˇci, které mohou být nasazeny v s´ıt´ıch zaloˇzených na FTTx. Prvn´ı kapitola se zabývá sluˇzbou IPTV, jej´ımi výhodami, nevýhodami a poskytovanými sluˇzbami. V následuj´ıc´ı kapitole jsou rozeb´ırána optická vlákna a moˇznosti jejich zakonˇcen´ı – FTTH, FTTC, FTTB, FTTO, FTTP a FTTN. Dalˇs´ı ˇcást zahrnuje metody vys´ılán´ı a detailnˇejˇs´ı rozbor multicastových adres vˇcetnˇe definovaných rozsah˚ u a multicastové distribuˇcn´ı stromy. Závˇer teoretického rozboru k práci tvoˇr´ı vysvˇetlen´ı vˇsech 3 verz´ı IGMP protokolu a rozdˇelen´ı pˇrep´ınaˇc˚ u pomoc´ı pˇrenáˇsených signál˚ u. V praktické ˇcásti je proveden návrh testován´ı tˇechto pˇrep´ınaˇc˚ u. Prvn´ı metoda pˇredstavuje testován´ı pomoc´ı jednoho video souboru v r˚ uzném rozliˇsen´ı. Dalˇs´ı moˇznost testován´ı je zaloˇzena na prvn´ı metodˇe, avˇsak s t´ım rozd´ılem, ˇze testován´ı prob´ıhá se dvˇema streamy, z nichˇz kaˇzdý má rozd´ılný datový tok. Posledn´ı testován´ı slouˇz´ı k dokázán´ı faktu, ˇze se video tok pˇrenáˇs´ı pomoc´ı multicastu, nikoli kaˇzdý tok ze serveru ke klientovi zvláˇst’. Spojen´ı mezi pˇrep´ınaˇci bylo omezeno na 10 Mb/s a zvolený video soubor dosahuje právˇe tˇechto pr˚ umˇerných pˇrenosových hodnot.

ˇ ´ SLOVA KLÍCOV A IPTV, FTTX, multicast, IGMP, pˇrep´ınaˇc, video tok, rozliˇsen´ı, pˇrekódován´ı

ABSTRACT The aim of this paper was to acknowledge ourselves with the switchers which can be used in the networks based on FTTx. The first chapter deals with the IPTV service, its advantages, disadvantages and provided services. In the following chapter, optical fibres and the possibilities of their termination are discussed - FTTH, FTTC, FTTB, FTTO, FTTP and FTTN. The next part involves the methods of broadcasting and more detailed analysis of multicast addresses including defined range and multicast distributional trees. The conclusion of the theoretical analysis of this paper is formed by the explanation of all 3 versions of the IGMP record and the division of switchers through the signals transmitted. In the practical part, the suggestion of testing these switchers is carried out. The first method represents testing through one video file in various resolutions. Another possibility of testing is based on the first method, nevertheless, with the difference that the testing is done in two streams and each one of them has a different data flow. The purpose of the last testing is to demonstrate the fact that the video flow is transmitted through multicast, not every single flow from a server to a client separately. The connection between switchers was reduced to 10 Mb/s and the chosen video file runs at these average transmission data.

KEYWORDS IPTV, FTTX, multicast, IGMP, switch, stream, resolution, transcoding

´ HORVATH, Tomáˇs Switche pro FTTx - nasazen´ı v s´ıt´ıch s IPTV: bakaláˇrská práce. Brno: Vysoké uˇcen´ı technické v Brnˇe, Fakulta elektrotechniky a komunikaˇcn´ıch technologi´ı, ´ Ustav telekomunikac´ı, 2011. 74 s. Vedouc´ı práce byl Ing. Petr Münster

´ SEN ˇ Í PROHLA Prohlaˇsuji, ˇze svou bakaláˇrskou práci na téma Switche pro FTTx - nasazen´ı v s´ıt´ıch s ” IPTV“ jsem vypracoval samostatnˇe pod veden´ım vedouc´ıho bakaláˇrské práce a s pouˇzit´ım odborné literatury a dalˇs´ıch informaˇcn´ıch zdroj˚ u, které jsou vˇsechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené bakaláˇrské práce dále prohlaˇsuji, ˇze v souvislosti s vytvoˇren´ım této bakaláˇrské práce jsem neporuˇsil autorská práva tˇret´ıch osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným zp˚ usobem do ciz´ıch autorských práv osobnostn´ıch a jsem si plnˇe vˇedom následk˚ u poruˇsen´ı ustanoven´ı § 11 a následuj´ıc´ıch autorského zákona ˇc. 121/2000 Sb., vˇcetnˇe moˇzných trestnˇeprávn´ıch d˚ usledk˚ u vyplývaj´ıc´ıch z ustanoven´ı § 152 trestn´ıho zákona ˇc. 140/1961 Sb.

Brno

...............

.................................. (podpis autora)

Rád bych podˇekoval Ing. Petrovi Münsterovi, který mi umoˇznil zpracovat bakaláˇrskou práci na téma Switche pro FTTx - nasazen´ı v s´ıt´ıch s IPTV a byl mi oporou po dobu vypracován´ı.

OBSAH ´ Uvod

12

1 IPTV 13 1.1 V´ yhody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2 Nev´ yhody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3 Co IPTV nab´ız´ı? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2 Optick´ a vl´ akna 2.1 Jednovidová vlákna . . . 2.2 Mnohovidová vlákna . . 2.3 Pˇrenos optick´ ymi vlákny 2.4 FTTX - Fiber to The X

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

3 Metody vys´ıl´ an´ı 3.1 Broadcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Unicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Adresn´ı prostor multicastu . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.1 Adresy typu local scope . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Adresy typu global scope . . . . . . . . . . . . 3.4.3 Adresy typu administratively scoped addresses 3.5 Multicastové distribuˇcn´ı stromy . . . . . . . . . . . . 3.5.1 Zdrojov´ y strom . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.2 Sd´ılen´ y strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Internet Group 4.1 IGMPv1 . . 4.2 IGMPv2 . . 4.3 IGMPv3 . . 5 Pˇ rep´ınaˇ c 5.1 Druhy 5.1.1 5.1.2 5.1.3

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . .

16 16 17 17 18

. . . . . . . . . .

22 22 23 23 24 25 25 26 27 27 28

Management Protocol 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

pˇrep´ınaˇc˚ u . . . . . . . . Metalické pˇrep´ınaˇce . . . Optometalické pˇrep´ınaˇce Optické pˇrep´ınaˇce . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

35 36 36 36 36

6 Praktick´ aˇ c´ ast 6.1 Testovaná zaˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.1 Cisco WS-C2960-24TT-L . . . . . . . . . . 6.1.2 Cisco WS-C3560v2-24PS . . . . . . . . . . 6.1.3 Edge-corE ES3528M-FLF . . . . . . . . . 6.1.4 Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . . 6.1.5 SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . . 6.2 Softwarové a video vybaven´ı pro testován´ı . . . . 6.2.1 Softwarové vybaven´ı . . . . . . . . . . . . 6.3 Metody testován´ı pˇrep´ınaˇc˚ u . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Testován´ı pomoc´ı jednoho videa . . . . . . 6.3.2 Testován´ı pomoc´ı dvou vide´ı . . . . . . . . 6.3.3 Pˇrenos mezi pˇrep´ınaˇci . . . . . . . . . . . 6.4 Rozbor zachycen´ ych paket˚ u . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Mapován´ı multicastové IP adresy na MAC

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . .

38 38 39 39 40 40 41 42 42 48 48 53 57 59 60

7 Z´ avˇ er

61

Literatura

63

Seznam symbol˚ u, veliˇ cin a zkratek

66

Seznam pˇ r´ıloh

68

A Namˇ eˇ ren´ e pˇ renosov´ e rychlost´ı 69 A.1 Hodnoty pro jednotlivé pˇrep´ınaˇce s jedn´ım video tokem . . . . . . . 69 A.2 Hodnoty pro jednotlivé pˇrep´ınaˇce s dvˇema video toky . . . . . . . . 72 B Obsah CD

74

´ ˚ SEZNAM OBRAZK U 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Architektura IPTV [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pˇrenos jednovidov´ ym optick´ ym vláknem [7] . . . . . . . . . . . . . . Pˇrenos mnohovidov´ ym optick´ ym vláknem [7] . . . . . . . . . . . . . . Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTH [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FFTC [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTB [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTO [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTN [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Princip broadcast vys´ılán´ı [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Princip unicast vys´ılán´ı [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pˇrenos pomoc´ı multicastu [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Obecné schéma adresy ze skupiny D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ukázka zdrojového stromu pro dva zdroje [21] . . . . . . . . . . . . . Budován´ı tras od jednotliv´ ych zdroj˚ u k RP [21] . . . . . . . . . . . . Pˇrihláˇsen´ı hosta2 a 3 k multicastové skupinˇe 224.1.1.1 [20] . . . . . . Symbolizuje u ´spˇeˇsné pˇrihláˇsen´ı do multicastové skupiny 224.1.1.1 [20] Host2 hlás´ı odchod ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20] . . . . . . . . Smˇerovaˇc odes´ılá dotaz, zda-li existuj´ı jin´ı pˇr´ıjemci [20] . . . . . . . . Host3 odes´ılá oznámen´ı, ˇze je zde stále pˇr´ıjemce [20] . . . . . . . . . . Host3 odes´ılá zprávu o odchodu ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20] . Multicastová skupina 224.1.1.1 nemá dalˇs´ı pˇr´ıjemce, proto zanikne na rozhran´ı smˇerovaˇce [20] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 Ukázka zahájen´ı vys´ılán´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9 Host1 specifikuje zdroj z kterého chce pˇrij´ımat multicastov´ y tok . . . 4.10 Smˇerovaˇc4 vyhodnocuje poˇzadavky a propouˇst´ı pouze tok ze specifikovaného zdroje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Pˇrep´ınaˇc Cisco WS C2960 24TT L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Pˇrep´ınaˇc Cisco WS C3560v2 24PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Pˇrep´ınaˇc Edge-corE ES3528M-FLF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Pˇrep´ınaˇc Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Pˇrep´ınaˇc SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Grafické rozhran´ı programu Wireshark s filtrem IGMP protokolu . . . 6.7 Grafické rozhran´ı programu NetPerSec . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8 Zobrazen´ı grafického rozhran´ı programu VideoLAN . . . . . . . . . . 6.9 V´ ybˇer pˇrenáˇseného souboru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.10 Zvolen´ı zp˚ usobu pˇrenosu a zadán´ı multicastové adresy . . . . . . . . . 6.11 Spuˇstˇen´ı pˇrenáˇseného souboru na zvolené IP adrese . . . . . . . . . .

13 16 17 18 19 19 20 21 22 23 24 25 27 28 30 30 31 31 31 32 32 33 34 34 39 39 40 40 41 42 43 44 46 47 47

6.12 6.13 6.14 6.15 6.16

Prvn´ı topologie pro testován´ı multicastu . . . . . . . . . . . . Rozloˇzen´ı poˇc´ıtaˇc˚ u a serveru pro druhou metodu testován´ı . . Rozloˇzen´ı poˇc´ıtaˇc˚ u a serveru pro druhou metodu testován´ı . . V´ ypis zachycen´ ych IGMP paket˚ u pomoc´ı programu Wireshark Pˇr´ıklad mapován´ı IP adresy 224.1.1.1 na MAC adresu . . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

48 53 57 59 60

SEZNAM TABULEK 3.1 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 A.8 A.9

Adresy z rozsahu local scope s popisem rezervace [17] . . . . . . . Popis videa ve standardn´ım rozliˇsen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı ve formátu MP4 . . . . . . . . . Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı ve formátu Matroska . . . . . . . Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı pro druhou metodu testován´ı . . Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı pro druhou metodu testován´ı . . Tabulka pˇrenosov´ ych rychlost´ı namˇeˇren´ ych u jednotliv´ ych klient˚ u Cisco WS-C2960-24TT-L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cisco WS-C3560v2-24PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Edge-corE ES3528M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.128 1/2 . . . . . . Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.128 2/2 . . . . . . Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.1 1/2 . . . . . . . Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.1 2/2 . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

25 44 45 45 45 46 58 69 70 70 71 71 72 72 73 73

´ UVOD Dneˇsn´ı, stávaj´ıc´ı kabelové rozvody, které vlastn´ı at’ uˇz operátoˇri kabelov´ ych televiz´ı nebo poskytovatelé telefonn´ıch sluˇzeb, jsou stále dostaˇcuj´ıc´ı a splˇ nuj´ı nároky kladené uˇzivatelem. P˚ uvodn´ı modemové pˇripojen´ı k internetu nahradily rychlejˇs´ı zp˚ usoby jako jsou technologie xDSL, kabelová televize nebo pˇripojen´ı pomoc´ı optick´ ych vláken. D´ıky kabelov´ ym rozvod˚ um, jeˇz jsou témˇeˇr ve vˇsech panelov´ ych domech hotové lze dosahovat vysok´ ych pˇrenosov´ ych rychlost´ı pˇripojen´ı do s´ıtˇe Internet. Stále nar˚ ustaj´ıc´ı pˇrenosové rychlosti jsou d˚ usledkem vetˇs´ı poptávky po doplˇ nuj´ıc´ıch sluˇzbách, kam lze zaˇradit IPTV, VoD a pˇrenos stále vˇetˇs´ıch soubor˚ u. Jiˇz samotná sluˇzba IPTV vyˇzaduje vysoké nároky na ˇs´ıˇrku pásma v závislosti na pouˇzitém rozliˇsen´ı videa. (V dneˇsn´ı dobˇe je vˇetˇs´ı zájem o video s vysok´ ym rozliˇsen´ım (HD) uˇz kv˚ uli vyspˇel´ ym technologi´ım elektroniky, kterou zákazn´ıci vlastn´ı.) Proto je nezbytné nasazován´ı optick´ ych vláken na pˇrenosové trase. Nav´ıc cena optick´ ych vláken se jiˇz rovná cenˇe metalick´ ych kabel˚ u, avˇsak nic nenaznaˇcuje tomu, ˇze by se metalické kabely pˇrestaly pouˇz´ıvat. Pˇri budován´ı optické trasy je nutné zváˇzit, kde optickou trasu zavést a kde nikoliv. Hustˇe obydlené oblasti, napˇr´ıklad s´ıdliˇstˇe a mˇestské ˇca´sti, jsou optick´ ymi trasami hojnˇe pokryty. Samotn´ y proces nasazován´ı vláken na trasu pˇrináˇs´ı také modernizaci aktivn´ıch prvk˚ u, které budou s tˇemito technologiemi kompatibiln´ı. Relevantn´ı pˇrep´ınaˇce se dnes vyskytuj´ı v r˚ uzn´ ych cenov´ ych relac´ıch, ovˇsem pro jejich nákup je d˚ uleˇzité zváˇzit, kde maj´ı b´ yt nasazeny a jaké pˇrep´ınac´ı rychlosti bude potˇreba. Také jejich pˇr´ıkon je dnes velmi d˚ uleˇzitou oblast´ı, protoˇze tyto pˇrep´ınaˇce budou v s´ıt´ı pracovat nepˇretrˇzitˇe.

12

1

IPTV

IPTV neboli televize po IP protokolu je v dneˇsn´ı dobˇe hodnˇe obl´ıbenou sluˇzbou, kterou ISP poskytuj´ı. Existuje mnoho vysvˇetlen´ı jak se tato televize ˇs´ıˇr´ı, jedno z nich je, ˇze po poˇc´ıtaˇcov´ ych s´ıt´ıch. Toto samozˇrejmˇe je pravda jen do urˇcité oblasti. Jelikoˇz i IPTV má svou strukturu obr. 1.1, nejde tedy o pouˇzit´ı poˇc´ıtaˇcov´ ych s´ıt´ıch, které jsou vˇsem k dispozici, ale o privátn´ı IP s´ıtˇe, které jsou k dispozici pouze tˇem, kteˇr´ı je maj´ı zaplacené [2].

Obr. 1.1: Architektura IPTV [4]

Architekturu IPTV lze rozdˇelit do podblok˚ u obr. 1.1, které jsou následuj´ıc´ı headend, kter´ y symbolizuje samotn´ y vrchol, ˇcili zde jsou televizn´ı programy nebo rozhlasové vys´ılán´ı pˇrij´ımáno. Zdroje videa mohou b´ yt r˚ uzné, at’ jde o satelitn´ı vys´ılán´ı (DVB-S), nebo pozemn´ı (DVB-T), nutno také zm´ınit kabelové (DVB-C) a mobiln´ı (DVB-H). Také zde docház´ı ke kódován´ı videa nejˇcastˇeji do formátu MPEG-2, MPEG-4 part 10, H. 264/AVC a stejnˇe tak i zvuku. V neposledn´ı ˇradˇe zde lze nalézt servery, z kter´ ych je ˇcerpáno video na vyˇza´dán´ı. Nechyb´ı také ani serverová farma, ´ kde jsou uchovány záznamy divák˚ u z funkce nahrán´ı videa. Uloha middlewaru bude probrána dále. Core network neboli páteˇrn´ı s´ıt’, je právˇe zm´ınˇená s´ıt’, kterou si ISP pronaj´ımaj´ı pro pˇrenos IPTV. Zde mus´ı b´ yt zajiˇstˇena dostateˇcná pˇrenosová rychlost k distribuci veˇsker´ ych programu a rádiov´ ych stanic. Nejvhodnˇejˇs´ım ˇreˇsen´ım páteˇrn´ı s´ıtˇe je pˇres optická vlákna [4]. Local office je obdobou head-end s´ıtˇe. Ovˇsem s rozd´ılem, ˇze zde jsou zpracovány napˇr´ıklad lokáln´ı programy a lokáln´ı rádia. Nemus´ı b´ yt zpracovány na zaˇcátku v head-end s´ıtˇe, ale postaˇcuje je zpracovat pˇred pˇrenosem do pˇr´ıstupové s´ıtˇe [4]. Access network, pˇr´ıstupová s´ıt’, zde jsou kladeny vysoké nároky na pˇrenosovou

13

rychlost. Ideáln´ım ˇreˇsen´ım by bylo i zde nasadit optická vlákna, avˇsak tato modalita je velmi nákladná, i kdyˇz v posledn´ı dobˇe velmi rozˇs´ıˇrená. Vzhledem k tomu, ˇze metalické veden´ı jsou zavedena, s nadsázkou ˇreˇceno témˇeˇr vˇsude. Hraje zde velmi v´ yznamnou roli QoS, aby byly pakety napˇr´ıklad nesouc´ı video upˇrednostnˇeny pˇred pˇrenosem jin´ ych dat [4]. Domácnosti jsou vybaveny set-top-boxy, pˇres které je zákazn´ık˚ um umoˇznˇeno pˇrij´ımat IPTV. Middleware, neboli softwarové vybaven´ı poskytovatelé sluˇzeb [4]. Middleware se stará o obsluhu uˇzivatelsky orientovan´ ych sluˇzeb. At’ uˇz jde o video na vyˇza´dán´ı, registrace klient˚ u, ale také je napojen na tarifikaˇcn´ı systém [4]. Lze také ˇr´ıci, ˇze middleware umoˇzn ˇuje komunikovat mezi zaˇr´ızen´ımi r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u [5]. Oproti tomu analogové vys´ılán´ı, které v souˇcasné dobˇe konˇc´ı, nˇekde jiˇz vys´ılán´ı skonˇcilo, nab´ızelo moˇznost sledovat nˇekolik program˚ u najednou. Princip byl takov´ y, ˇze vys´ılaˇc vys´ılal vˇsechny programy, které k nˇemu pˇricházely a aˇz samotn´ı zájemci ˇ o vys´ılán´ı pomoc´ı broadcastu viz kap. 3.1. Lze tedy hovoˇrit provádˇeli v´ ybˇer. Slo o stejném vys´ılán´ı pro vˇsechny. Nebylo prakticky moˇzné zajistit jakékoliv interaktivn´ı sluˇzby.

1.1

V´ yhody

Pˇri ohlédnut´ı zpˇet na analogové vys´ılán´ı je zˇrejmé, ˇze vˇsichni pˇr´ıjemci pˇrij´ımali stejn´ y obsah. U IPTV tomu m˚ uˇze b´ yt i jinak. Protoˇze IPTV se ˇs´ıˇr´ı poˇc´ıtaˇcov´ ymi s´ıtˇemi, lze tedy data modifikovat a pˇrinést s t´ımto jistou interaktivitu. Pro urˇcitou oblast nebo lépe ˇreˇceno pro urˇcitou skupinu zájemc˚ u. Klasick´ ym pˇr´ıkladem m˚ uˇze b´ yt reklama zamˇeˇrena na urˇcitou oblast uˇzivatel˚ u. Pˇri IPTV je také lehˇc´ı zjistit, kter´ y kanál uˇzivatel sleduje a pouˇz´ıt tyto hodnoty napˇr. pro statistiky. U vys´ılán´ı analogového bylo nutno vyuˇz´ıvat zpˇetného dotazován´ı [6]. Dalˇs´ı velkou v´ yhodou je sluˇzba video na vyˇza´dán´ı, kdy si uˇzivatelé mohou vybrat video ze serveru, které chtˇej´ı sledovat. Obvykle tato sluˇzba b´ yvá zpoplatnˇena. Za zm´ınku také stoj´ı i to, ˇze video na vyˇza´dán´ı jiˇz nen´ı ˇs´ıˇreno pomoc´ı multicastu viz kap. 3.3, ale pomoc´ı unicastu viz kap. 3.2, proto u videa na vyˇza´dán´ı si lze poˇza´dat o chybˇej´ıc´ı pakety nebo o znovu zaslán´ı chybnˇe pˇrijat´ ych paket˚ u [2].

1.2

Nev´ yhody

U technologie IPTV existuj´ı dvˇe nev´ yhody, i kdyˇz hodnˇe záleˇz´ı na u ´hlu pohledu. Jednu lze poznat okamˇzitˇe, druhá je ovlivnˇena parametry s´ıtˇe. Prvn´ı z nev´ yhod

14

je pˇrenos IPTV po protokolu UDP, tedy spojovˇe neorientovaném pˇrenosu. Toto na jednu stranu je i v´ yhoda, ˇze pouˇz´ıvá právˇe takov´ yto protokol, jelikoˇz potvrzovat obrovské datové toky by byla velká zátˇeˇz na pˇrenosové cesty. Na druhou stranu, kdyˇz se data ztrat´ı, neexistuje mechanismus, kter´ y by data opravil. Lze tedy vycházet z u ´vahy, ˇze je lepˇs´ı m´ıt chv´ıli oˇsklivˇejˇs´ı obraz, neˇz nadm´ıru zatˇeˇzovat s´ıt’. Druhá nev´ yhoda je taková, ˇze se ˇs´ıˇr´ı pouze ten kanál, kter´ y chce klient sledovat. Tedy pˇri pˇrepnut´ı programu mus´ı doj´ıt k odhláˇsen´ı ze skupiny, kde pˇrij´ımáme souˇcasn´ y kanál a pˇrihlásit se k jiné skupinˇe. Toto se dˇeje pomoc´ı protokolu IGMP nejˇcastˇeji verze 2 viz kap. 4.2. Odhláˇsen´ı ze skupiny a pˇrihláˇsen´ı se do jiné je zdrojem zpoˇzdˇen´ı. Toto zpoˇzdˇen´ı vˇsak nen´ı nijak extrémnˇe velké, v s´ıt´ı KN dosahuje doba mezi pˇrep´ınán´ı programu pr˚ umˇernˇe asi 1,6 sekundy.

1.3

Co IPTV nab´ız´ı?

Uˇz bylo zm´ınˇeno, ˇze IPTV nab´ız´ı jistou interaktivitu a VoD. Ovˇsem jako dalˇs´ı sluˇzby, které je d˚ uleˇzité zm´ınit jsou EPG, PPV a VCR [4]. EPG (Electronic Programming Guide) jde o elektronick´ y programov´ y pr˚ uvodce, tento pr˚ uvodce m˚ uˇze m´ıt kaˇzd´ y poskytovatel sluˇzeb jin´ y, vˇse záleˇz´ı na jeho middlewaru. Pomoc´ı pr˚ uvodce si klienti mohou prohlédnout aktuáln´ı program, ale také program dopˇredu [1], [3]. PPV (Pay per View) shlédnut´ı po zaplacen´ı, jedná se o sluˇzbu nav´ıc, za kterou je tˇreba si pˇriplatit, napˇr´ıklad pokud klient nestihne shlédnout sv˚ uj obl´ıben´ y poˇrad m˚ uˇze si jej zaplatit a shlédnout ze záznamu. Nebo pokud klient v´ı, ˇze na stanici kterou nemá zaplacenou bude poˇrad o kter´ y má zájem m˚ uˇze si zaplatit na nˇej pˇr´ıstup [3]. VCR (Video Cassete Recorder) záznam videa, tato sluˇzba poskytuje klient˚ um, aby si sv˚ uj poˇrad mohli nahrávat. Jednak pokud k tomu maj´ı potˇrebné propriety, jako jsou set-top-box se záznamov´ ym médiem, nebo vyuˇz´ıt nahrán´ı na disky provozovatele sluˇzeb [3].

15

2

´ VLAKNA ´ OPTICKA

Základ optick´ ych vláken tvoˇr´ı jádro a pláˇst’. Standardn´ı hodnoty pro pr˚ umˇer jádra jsou 9, 50, 62,5 a 80 µm. Tyto hodnoty se mohou liˇsit, vˇse záleˇz´ı na v´ yrobci. Také ´ pláˇst’ má svou specifickou hodnotou 125 µm. Ukolem pláˇstˇe je udrˇzet vidy (svˇetelné paprsky) uvnitˇr jádra. I jádro a jeho pláˇst’ mus´ı b´ yt dále chránˇené, pˇred nepˇr´ızniv´ ymi vlivy. Primárn´ı ochrana je na pláˇst’ optického vlákna nanáˇsena, jiˇz pˇri v´ yrobˇe. Hlavn´ım u ´kolem této ochrany je zabránit mechanickému poˇskozen´ı a naopak vylepˇsit ohybové vlastnosti optického vlákna, aby nedocházelo k nepˇr´ızniv´ ym vliv˚ um, jako je u ´tlum na tomto poˇskozen´ı. Pr˚ umˇer primárn´ı ochrany je 245 µm. Posledn´ı ochranou optického vlákna je sekundárn´ı ochrana. Sekundárn´ı ochrana chrán´ı optické vlákno pˇred poˇskozen´ım a také brán´ı ˇs´ıˇren´ı vlhkosti. Z hlediska pˇrenosu poˇctu vid˚ u lze optická vlákna obecnˇe rozdˇelit následovnˇe. Na jednovidová vlákna a mnohovidová vlákna [8].

2.1

Jednovidov´ a vl´ akna

Jak uˇz název napov´ıdá, jsou vlákny, která pˇrenáˇs´ı pouze jeden vid obr. 2.1. Vyznaˇcuj´ı se vyˇsˇs´ımi pˇrenosov´ ymi rychlostmi neˇz nab´ızej´ı mnohovidová vlákna, dosahem a frekvenˇcn´ım rozsahem, ale jsou také draˇzˇs´ı. Pr˚ umˇer jádra dosahuje velmi n´ızk´ ych parametr˚ u, proto jsou i samotné zdroje svˇetla pro pˇrenos tˇemito vlákny velmi nákladné [8]. Technické parametry jednovidov´ ych vláken [8]: Pr˚ umˇer jádra: 4 – 10 µm Pr˚ umˇer pláˇstˇe: 125 ± 1 µm Dosah bez zes´ılen´ı: 100 – 1000 km Pˇrenosové rychlosti: 622,08 Mbit/s; 2,5; 10; 40 Gbit/s Zdroje svˇetla: ILD 1310 nm, 1550 nm

Obr. 2.1: Pˇrenos jednovidov´ ym optick´ ym vláknem [7]

16

2.2

Mnohovidov´ a vl´ akna

Tyto vlákna jsou opakem jednovidov´ ych vláken. Tedy maj´ı schopnost pˇrenáˇset nˇekolik vid˚ u najednou viz obrázek 2.2. Vyznaˇcuj´ı se také proto vˇetˇs´ım pr˚ umˇerem jádra, aby vidy mohly vstupovat do jádra pod r˚ uzn´ ymi vstupn´ımi u ´hly. Jejich v´ yroba je levnˇejˇs´ı, jelikoˇz nemaj´ı tak mal´ y pr˚ umˇer. Tyto vlákna si nacházej´ı cestu do lokáln´ıch s´ıt´ı, d´ıky jejich cenˇe. Vlákna jsou vyrábˇena ze skla, plastu nebo kombinac´ı tˇechto materiál˚ u [12]. Technické parametry mnohovidov´ ych vláken [8]: Pr˚ umˇer jádra: 50 – 100 µm Pr˚ umˇer pláˇstˇe: 145 a v´ıce µm Dosah bez zes´ılen´ı: 10 – 40 km Pˇrenosové rychlosti: 155,52; 622,08 Mbit/s Zdroje svˇetla: LED 850; 1300 nm

Obr. 2.2: Pˇrenos mnohovidov´ ym optick´ ym vláknem [7]

2.3

Pˇ renos optick´ ymi vl´ akny

Pˇrenos po optick´ ych vláknech spoˇc´ıvá v pˇrenáˇsen´ı svˇetelného paprsku. Zdroj svˇetla obvykle LED dioda nebo laser dioda, kdy data jsou reprezentována paprskem na jisté vlnové délce [8]. V´ yhodou tohoto pˇrenosu je, ˇze nevzniká ˇzádné ruˇsen´ı mezi pˇrenáˇsen´ ymi signály. Kdeˇzto pˇrenos signálu po metalick´ ych kabelech trpˇel pˇreslechy, u ´tlumem a p˚ usoben´ım ostatn´ıch signál˚ u. Také nespornou v´ yhodou optick´ ych vláken je témˇeˇr nemoˇzn´ y odposlech, ˇcemuˇz na metalick´ ych vláknech se sice dalo zabránit, avˇsak realizace odposlechu nebyla nijak nároˇcná. Zdroj svˇetla pˇrivede paprsek do jádra optického vlákna pod jist´ ym vstupn´ım u ´hlem, paprsek podle toho kter´ ym vláknem se pˇrenáˇs´ı, docház´ı k jeho ˇs´ıˇren´ı obr. 2.1, obr. 2.2. Posledn´ı novinkou ve svˇetˇe se stává budován´ı pˇr´ıpojek FTTH spoleˇcnost´ı Google, napˇr´ıˇc Spojen´ ymi státy Americk´ ymi, kde chce nab´ızet pˇripojen´ı k Internetu o rychlosti 1 Gbit/s právˇe zaloˇzenou na této technologi´ı. Provoz chce zanedlouho testovat

17

v lokalitˇe Stanford, která je nedaleko od centrály spoleˇcnosti. Projekt nese oznaˇcen´ı Google Fiber, p˚ usobnost vˇsak z˚ ustane pouze na u ´zem´ı Spojen´ ych státu Americk´ ych [9].

2.4

FTTX - Fiber to The X

Jak jiˇz samostatn´ y pˇreklad této zkratky napov´ıdá, oznaˇcuje se t´ımto zaveden´ı optického kabelu do r˚ uzn´ ych m´ıst. Podle posledn´ıho p´ısmena se rozeznávaj´ı FTTH, FTTC, FTTB, FTTO, FTTP a v neposledn´ı ˇradˇe FTTN. FTTH (Fiber to the Home) – tato moˇznost nab´ız´ı nejnákladnˇejˇs´ı ˇreˇsen´ı a to proto, jelikoˇz je optické vlákno pˇrivedeno aˇz ke koncovému uˇzivateli obr. 2.3. Metoda nab´ız´ı nejvyˇsˇs´ı pˇrenosové rychlosti, pˇri pouˇzit´ı této moˇznosti, lze bez problému realizovat sluˇzby triple play (televize, internet a hlasové sluˇzby) [10], [11].

Obr. 2.3: Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTH [13]

18

FTTC (Fiber to the Curb) – vlákno je pˇrivedeno aˇz k okraji chodn´ıku v bl´ızkosti hustého os´ıdlen´ı budov, nebo také pˇriveden´ı optického vlákna ke komunikaˇcn´ımu pˇrep´ınaˇci uvnitˇr domu nebo podniku viz obr. 2.4. Od tohoto m´ısta jsou dále pouˇzity jiné technologie k pˇripojen´ı u ´ˇcastn´ıku, nejˇcastˇeji metalické veden´ı. Vzdálenost od budov, ˇcili potenciáln´ıch zákazn´ıku je 100 – 300 metr˚ u [10], [11].

Obr. 2.4: Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FFTC [13]

FTTB (Fiber to the Building) – metoda spoˇc´ıvá v tom, ˇze optické vlákno je pˇrivedeno do centráln´ıho rozvadˇeˇce uvnitˇr budovy, nebo zástavby, odkud jsou dále pouˇzity jiné technologie obr. 2.5 [10], [11].

Obr. 2.5: Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTB [13]

19

FTTO (Fiber to the Office) – ve své podstatˇe metoda shodná jako FTTH. Optické vlákno je vedeno také ke koncovému uˇzivateli, avˇsak v podnikové s´ıt´ı, ˇskole, nemocnici zkrátka vˇetˇs´ıch podnik˚ u obr. 2.6. Zde ovˇsem nejsou primárn´ı sluˇzby triple play, ale spolehlivost s´ıtˇe a rychlost odezvy [10], [11].

Obr. 2.6: Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTO [13]

FTTP (Fiber to the Premises) – tato zkratka obecnˇe zahrnuje pˇripojen´ı vlákna metodou FTTH a FTTO [11].

20

FTTN (Fiber to the Node) – optické vlákno je pˇripojeno k DSLAMu a od nˇej jsou vedena dále metalická veden´ı ke klient˚ um viz obr. 2.7. Tato metoda pˇrináˇs´ı znaˇcnou v´ yhodu oproti FFTH a to, ˇze zde docház´ı k uˇsetˇren´ı poˇctu optick´ ych vláken. Vzdálenost mezi DSLAM a u ´ˇcastn´ıky je vˇsak limitována na 5000 stop, coˇz-li odpov´ıdá 1524 metr˚ um [10], [11].

Obr. 2.7: Proveden´ı s´ıtˇe pomoc´ı FTTN [13]

21

3

´ Í METODY VYSÍLAN

Pˇrenos dat v s´ıt´ıch lze realizovat nˇekolika zp˚ usoby. D˚ uleˇzit´ ym faktorem je vˇsak rozhodnout se jak´ y zp˚ usob pˇrenos je zapotˇreb´ı. Zda-li je ˇzádouc´ı, aby data pˇrij´ımali vˇsichni nebo jen urˇcitá skupina uˇzivatel˚ u. Obecnˇe v Internetu se pouˇz´ıvaj´ı následuj´ıc´ı metody unicast, broadcast a multicast. V následuj´ıc´ıch kapitolách je kaˇzd´ y typ probrán a vysvˇetlen pomoc´ı obrázk˚ u.

3.1

Broadcast

Broadcast vys´ılán´ı spoˇc´ıvá v tom, ˇze dan´ y paket, zprávu nebo data dostanou vˇsichni pˇr´ıjemci na s´ıt´ı. Tato metoda nacház´ı své uplatnˇen´ı pokud existuje uˇzivatel, kter´ y chce odeslat data pˇr´ıjemci, ovˇsem nezná jeho adresu. Proto se zpráva poˇsle vˇsem a tˇem kter´ ym zpráva nepatˇr´ı, tam je ignorována a komu je pos´ılána tam je pˇreˇctena. Pˇr´ıkladem broadcastu m˚ uˇze b´ yt analogové vys´ılán´ı televize, kde se vˇsechny televizn´ı kanály ˇs´ıˇrily vˇsude, teprve aˇz samotn´ı uˇzivatelé si vyb´ırali, kter´ y program budou pˇrij´ımat.

Obr. 3.1: Princip broadcast vys´ılán´ı [14]

22

3.2

Unicast

Unicast je sv´ ym chován´ım inverzn´ı k broadcastu viz kap. 3.1, tedy unicast bude pˇrenáˇset data pouze jednomu uˇzivateli nebo zájemci o pˇrenos viz obr. 3.2. Pouˇzit´ı tohoto zp˚ usobu pˇrenosu napˇr´ıklad pro internetové rádio nebo televizi je znaˇcnˇe nepraktické, jelikoˇz spotˇrebuje velkou ˇs´ıˇrku pásma. Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno, jde pouze o pˇrenos k jednomu pˇr´ıjemci. Toto by mˇelo za následek velkou spotˇrebu ˇs´ıˇrky pásma. I kdyˇz unicast nemá efektivn´ı vyuˇzit´ı ˇs´ıˇrky pásma, pˇresto najde své uplatnˇen´ı, napˇr´ıklad pro sluˇzbu video na vyˇza´dán´ı. Obecnˇe lze ˇr´ıci, ˇze kolik bude zájemc˚ u, tolik tok˚ u se po s´ıt´ı pos´ılá.

Obr. 3.2: Princip unicast vys´ılán´ı [14]

3.3

Multicast

Multicast se pouˇz´ıvá jako náhrada unicastu, kdyˇz je známo nˇekolik zájemc˚ u o pˇr´ıjem stejn´ ych informac´ı. At’ uˇz tyto informace jsou napˇr´ıklad TV programy, update programu nebo jiné. Princip vys´ılán´ı bude pˇri pouˇzit´ı multicastu vˇzdy stejn´ y. Pˇrenos pomoc´ı této metody umoˇzn ˇuje lépe pochopit obr. 3.3.

23

Obr. 3.3: Pˇrenos pomoc´ı multicastu [14]

Z obrázku je zˇrejmé, ˇze pokud chce napˇr´ıklad deset uˇzivatel˚ u stejná data po serveru, server nebude pos´ılat 10krát stejná data, ale poˇsle pouze jednou s t´ım, ˇze dojde k u ´spoˇre ˇs´ıˇrky pásma na pˇrenosové trase. Na posledn´ım aktivn´ım prvku se data naklonuj´ı tolikrát, kolik je pˇr´ıjemc˚ u na tomto prvku. Aktivn´ı prvky v s´ıt´ı mohou b´ yt napˇr´ıklad smˇerovaˇce nebo pˇrep´ınaˇce. Pˇrenos po multicastu je ovˇsem znaˇcnˇe komplikovan´ y. Jelikoˇz stream server generuje jeden tok, mus´ı smˇerovaˇce a pˇrep´ınaˇce vˇedˇet, kde data pos´ılat a zda-li je potˇreba uˇz nyn´ı duplikovat. Ze stream serveru pˇr´ıjme data distribuˇcn´ı smˇerovaˇc, kter´ y v´ı podle smˇerovac´ı tabulky, ˇze má na sv´ ych rozhran´ıch dalˇs´ı dva smˇerovaˇce. Tˇemto smˇerovaˇc˚ um poté poˇsle data. Za povˇsimnut´ı stoj´ı, ˇze uˇz zde je potˇreba data duplikovat, aby odeˇsel jeden provoz do jednoho smˇerovaˇce a druh´ y k druhému. Tyto prvky maj´ı následnˇe pˇripojeny k sobˇe pˇrep´ınaˇc, jenˇz poˇsle data podle smˇerovac´ı tabulky k nˇemu. Pˇrep´ınaˇc jakoˇzto posledn´ı aktivn´ı prvkem zduplikuje provoz a odeˇsle jej zájemc˚ um, kteˇr´ı jsou pˇrihláˇsen´ı do multicastové skupiny.

3.4

Adresn´ı prostor multicastu

Multicast pouˇz´ıvá vyhrazen´ y adresn´ı prostor ze skupiny D. Skupina D má rozsah 224.0.0.0 – 239.255.255.255. Smˇerovaˇce tento provoz poznaj´ı pomoc´ı prvn´ıch 4 nejv´ yznamnˇejˇs´ıch bit˚ u (definice tˇr´ıdy D), které budou vˇzdy 1110, následuj´ıc´ıch 28 bit˚ u slouˇz´ı pro skupinovou adresu. Skupina je tvoˇrena ˇcleny a stanicemi, které deklarovaly zájem b´ yt ˇclenem dané multicastové skupiny. Schéma pro adresu tˇr´ıdy D je

24

zobrazeno na obr. 3.4 [17].

Obr. 3.4: Obecné schéma adresy ze skupiny D

3.4.1

Adresy typu local scope

Adresy typu local scope (lokáln´ıho rozsahu) jsou pˇresnˇeji rozdˇeleny od 224.0.0.0 do 224.0.0.255. Tyto adresy jsou následnˇe rezervovány skupinou IANA pro s´ıt’ové protokoly. Pakety urˇcené pro tuto doménu nesm´ı opustit LAN, toho lze dosáhnout nastaven´ım TTL na hodnotu 1, coˇz má za následek to, ˇze kdyˇz paket bude cht´ıt proj´ıt pˇres smˇerovaˇc ven mimo lokáln´ı s´ıt’, smˇerovaˇc TTL zmenˇs´ı o 1, ˇc´ımˇz dojde k tomu, ˇze TTL klesne na 0 a smˇerovaˇc paket zahod´ı, ˇcili nebude ho moˇzné smˇerovat. Následuj´ıc´ı tabulka pˇredstavuje nˇekolik rezervovan´ ych IP adres v rozsahu odpov´ıdaj´ıc´ı lokáln´ımu rozsahu [17]. IP adresa Popis 224.0.0.1 Vˇsechny systémy na pods´ıt´ı 224.0.0.2 Vˇsechny smˇerovaˇce na podst´ıt´ı 224.0.0.3 Nepˇriˇrazeno 224.0.0.4 Vˇsechny DVMRP smˇerovaˇce 224.0.0.9 RIPv2 smˇerovaˇce 224.0.0.10 IGRP,EIGRP smˇerovaˇce 224.0.0.11 Mobiln´ı agenti 224.0.0.12 DHCP Server 224.0.0.13 Vˇsechny PIM smˇerovaˇce 224.0.0.22 IGMPv3 Tab. 3.1: Adresy z rozsahu local scope s popisem rezervace [17]

3.4.2

Adresy typu global scope

Adresy typu globáln´ı rozsah jsou adresy s pˇrechodn´ ym v´ yznamem, které se pˇridˇeluj´ı dynamicky. Adresn´ı rozsah pro tento typ je 224.0.1.0 – 238.255.255.255, kter´ y lze

25

jeˇstˇe i dále tˇr´ıdit podle urˇcen´ı [17]. Napˇr´ıklad IP adresy 224.0.1.0 – 224.0.1.255 odpov´ıdaj´ı kontroln´ımu bloku pˇri propojován´ı s´ıt´ı, kde pˇr´ıkladem bude IP adresa 224.0.1.4, která slouˇz´ı k VPN [17].

3.4.3

Adresy typu administratively scoped addresses

Adresy limitované administrativn´ım rozsahem jsou urˇceny pro pouˇzit´ı v privátn´ıch doménách. Adresn´ı prostor pro tento typ je 239.0.0.0 – 239.255.255.255. Pˇriˇcemˇz z tohoto rozsahu jsou adresy 239.192.0.0 – 239.251.255.255 typu organization local scope, které organizace IANA vyhradila pro pˇrenos v organizaˇcn´ı lokáln´ı s´ıti. Proto tyto adresy lze bez obav pouˇz´ıt, aniˇz by docházelo ke konfliktu se stejnou adresou v Internetu [17].

26

3.5

Multicastov´ e distribuˇ cn´ı stromy

Jeˇstˇe dˇr´ıve, neˇz budou rozebrány samostatné smˇerovac´ı protokoly, je nutno se seznámit s tzv. distribuˇcn´ımi stromy. Jsou k dispozici dva typy distribuˇcn´ıch strom˚ u, zdrojov´ y strom (source tree) a sd´ılen´ y strom (shared tree).

3.5.1

Zdrojov´ y strom

Jelikoˇz zdrojov´ y strom (Source tree) pos´ılá data vˇzdy nejkratˇs´ı cestou, je také naz´ yván jako strom nejkratˇs´ı cesty (Shortest path tree). Zdrojem v tomto stromu m˚ uˇze b´ yt kdokoliv. Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno, tento strom pos´ılá data vˇzdy nejkratˇs´ı cestou a t´ım dosáhne menˇs´ıho zpoˇzdˇen´ı. Také ale klade znaˇcné poˇzadavky na smˇerovaˇce, protoˇze buduj´ı strom pro kaˇzdého odes´ılatele a skupinu. Pakety jsou pos´ılány podle zdrojové a skupinové adresy. Tento stav odes´ılán´ı má notaci (S,G), anglicky oznaˇcován jako S comma G“, kde S udává adresu zdroje (source) a G je adresa ” skupiny (group) [21]. Situaci lze znázornit pomoc´ı obr. 3.5, existuj´ı-li 2 zdroje, libovolnˇe rozm´ıstˇené v s´ıt´ı a 2 pˇr´ıjemci. Situace bude následuj´ıc´ı. Jisté je, ˇze se data mus´ı dostat k c´ıli co nejkratˇs´ı cestou, od zdroje 1 se bude ˇs´ıˇrit pˇres smˇerovaˇc A dále na smˇerovaˇc C ze smˇerovaˇce C na E a k pˇr´ıjemci. Kdyby ovˇsem data ˇsly jinou cestou, napˇr´ıklad od smˇerovaˇce A k B dále na D a od nˇej na C nebude zajiˇstˇena podm´ınka nejkratˇs´ı cesty. Cesta od zdroje 1 je znázornˇena na obrázku ˇcervenou barvou, zelenou je pak cesta obdobná od zdroje 2 k pˇr´ıjemc˚ um [21].

Obr. 3.5: Ukázka zdrojového stromu pro dva zdroje [21]

27

3.5.2

Sd´ılen´ y strom

Sd´ılen´ y strom vycház´ı z existence tzv. bod setkán´ı“ (Rendezvous point), kter´ y ” slouˇz´ı jako hlavn´ı bod distribuce multicastu. Zdroje pos´ılaj´ı svá data unicastem k bodu setkán´ı“, odsud jsou data dále ˇs´ıˇrená. Na rozd´ıl od zdrojového stromu se zde ” data neˇs´ıˇr´ı nejkratˇs´ı cestou a t´ımto vzniká napˇr´ıklad zpoˇzdˇen´ı v paketov´ ych s´ıt´ıch. Stav odes´ılán´ı má svou notaci (*,G) kde * oznaˇcuje libovoln´ y zdroj a G skupinu (group) pˇr´ıjemce [21]. Stejnˇe tak jako u pˇredeˇslého pˇr´ıpadu, kdyˇz by byly uvaˇzovány dva zdroje libovolnˇe rozm´ıstˇené v s´ıt´ı a dva pˇr´ıjemci viz obr. 3.6. Jak je ˇreˇceno v´ yˇse, zdroje, at’ uˇz jsou kdekoliv, budou pos´ılat svá data na bod setkán´ı“ a od nˇej budou ” dále ˇs´ıˇreny. Nen´ı zde zaruˇceno doruˇcen´ı nejkratˇs´ı cestou, ale d´ıky tomu nejsou s´ıt’ové prvky tolik namáhány [21].

Obr. 3.6: Budován´ı tras od jednotliv´ ych zdroj˚ u k RP [21]

28

4

INTERNET GROUP MANAGEMENT PROTOCOL

Tento protokol zkrácenˇe IGMP je pouˇz´ıván mezi hosty a smˇerovaˇci, kde jej hosté vyuˇz´ıvaj´ı, aby oznámili smˇerovaˇci sv˚ uj stav. Základ pro tento protokol tvoˇr´ı Host membership report. Reportem je zde myˇslen zájem o pˇr´ıjem multicastového toku nebo naopak odchod ze skupiny. Protokol IGMP byl vyvinut ve tˇrech verz´ıch.

4.1

IGMPv1

Protokol IGMPv1 dnes jiˇz patˇr´ı mezi zastaralé. Nen´ı tedy nutno se jim zaob´ırat pˇr´ıliˇs podrobnˇe. IGMPv1 podporuj´ı vˇsechny souˇcasné operaˇcn´ı systémy. Tento protokol obsahuje dvˇe základn´ı zprávy [16], [18]: • Membership query (ˇclensk´ y dotaz) – tato zpráva je periodicky odes´ılána na adresu 224.0.0.1, která oznaˇcuje vˇsechny hosty na dané pods´ıti. Tato zpráva je odes´ılána kaˇzdou minutu [18]. • Membership report (ˇclenská zpráva) – zprávu odes´ılá stanice na IP adresu skupiny, do které si stanice pˇreje b´ yt pˇripojena. Pos´ılá se report (zpráva) pro kaˇzdou skupinu, ve které je stanice ˇclenem [18]. Report m˚ uˇze b´ yt odeslán jako odpovˇed’ na zprávu query nebo v momentˇe, kdy se stanice pˇreje stát ˇclenem skupiny. Kaˇzdá stanice pˇred odeslán´ım odpovˇedi na v´ yzvu poˇcká náhodn´ y ˇcas, zda-li neodpov´ı nˇejaká jiná stanice. Pokud ano, dalˇs´ı odpovˇed’ se jiˇz nepos´ılá.

4.2

IGMPv2

IGMPv2 rozˇsiˇruje prvn´ı verzi o zprávu odchod ze skupiny (leave group). Zpráva je odes´ılána na adresu 224.0.0.2, která oznaˇcuje vˇsechny hosty na dané pods´ıt´ı. Aby tyto zprávy z˚ ustaly stejné, je zde jeˇstˇe kromˇe leave zprávy dalˇs´ı rozˇs´ıˇren´ı, coˇz znamená, ˇze smˇerovaˇc, kter´ y pos´ılá zprávy query je vybrán podle nejvyˇsˇs´ı IP adresy. Ostatn´ı smˇerovaˇce oˇcekávaj´ı zprávu query, jenˇz odes´ılá smˇerovaˇc s nejvyˇsˇs´ı IP adresou. IGMPv2 je zpˇetnˇe kompatibiln´ı s IGMPv1, pokud se nacház´ı ve skupinˇe klient, kter´ y chce pˇrij´ımat multicastov´ y tok i ˇclenové s IGMPv1, smˇerovaˇc zprávy odchod ze skupiny ignoruje [19], [21]. Jak je znázornˇeno na obr. 4.1, demonstruje pˇrihláˇsen´ı hosta2 a hosta3 k multicastové skupinˇe 224.1.1.1, pomoc´ı join zprávy. Smˇerovaˇc tuto zprávu pˇr´ıjme, zpracuje a nyn´ı jsou hosté registrovan´ı viz obr. 4.2. Následnˇe host2 poˇsle zprávu o odchodu, aby mohl multicastovou skupinu opustit. Tu pak odeˇsle na adresu 224.0.0.2, která

29

oznaˇcuje vˇsechny smˇerovaˇce na dané pods´ıti obr. 4.3. Po odchodu hosta2 smˇerovaˇc odeˇsle na multicastovou skupinu 224.1.1.1 zprávu group specific query, zda-li z˚ ustali pˇr´ıjemci streamu obr. 4.4. Jelikoˇz z˚ ustal stále jeden potenciáln´ı pˇr´ıjemce host3, proto mus´ı odeslat zprávu report viz obr. 4.5, aby smˇerovaˇc nepˇrestal odes´ılat multicastov´ y tok. Po jistém ˇcase chce i host3 opustit multicastovou skupinu 224.1.1.1, proto odeˇsle zprávu leave pro 224.0.0.2 obr. 4.6. T´ımto host3 opust´ı multicastovou skupinu znázornˇeno na obr. 4.7, kdyˇz by smˇerovaˇc odeslal dalˇs´ı group specific query a nedostal odpovˇed’, multicastova skupina 224.1.1.1 zanikne.

Obr. 4.1: Pˇrihláˇsen´ı hosta2 a 3 k multicastové skupinˇe 224.1.1.1 [20]

Obr. 4.2: Symbolizuje u ´spˇeˇsné pˇrihláˇsen´ı do multicastové skupiny 224.1.1.1 [20]

30

Obr. 4.3: Host2 hlás´ı odchod ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20]

Obr. 4.4: Smˇerovaˇc odes´ılá dotaz, zda-li existuj´ı jin´ı pˇr´ıjemci [20]

Obr. 4.5: Host3 odes´ılá oznámen´ı, ˇze je zde stále pˇr´ıjemce [20]

31

Obr. 4.6: Host3 odes´ılá zprávu o odchodu ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20]

Obr. 4.7: Multicastová skupina 224.1.1.1 nemá dalˇs´ı pˇr´ıjemce, proto zanikne na rozhran´ı smˇerovaˇce [20]

4.3

IGMPv3

Tˇret´ı, zat´ım posledn´ı verze, pˇrináˇs´ı jeˇstˇe jedno v´ yznamné vylepˇsen´ı pˇredeˇsl´ ych verz´ı. A to takové, ˇze hosté ve skupinˇe si mohou vybrat, ze kterého zdroje nebo zdroj˚ u budou multicastov´ y tok pˇrij´ımat. V´ ybˇer se uskuteˇcn ˇuje parametrem INCLUDE nebo EXCLUDE. Host ihned po pˇrihláˇsen´ı do skupiny odes´ılá IGMPv3 oznámen´ı na adresu 224.0.0.22 adresa IGMPv3, vyhrazená spoleˇcnost´ı IANA [20]]. Jde tedy o specifikaci zdroje. Nen´ı tomu jako u IGMPv1 a IGMPv1 kde toto neˇslo. Nyn´ı se zde zavád´ı zápis (S,G). Tedy pomoc´ı p´ısmene S se specifikuje zdroj. Také délka zpráv jiˇz nen´ı konstantn´ı, ale variabiln´ı [21], [22]. Pˇr´ıkladem vyuˇzit´ı specifikace zdroje m˚ uˇze b´ yt obr. 4.8, kde se nacház´ı 3 zdroje a jeden pˇr´ıjemce v multicastové skupinˇe, která nese adresu 227.1.1.1. Zdroje 1,2 a 3 vys´ılaj´ı datov´ y tok na smˇerovaˇc, na kterém se nacház´ı multicastová skupina 227.1.1.1. Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno, IGMPv3 má vlastnost specifikace zdroje obr. 4.9.

32

Host1 tedy poˇsle zprávu oznámen´ı na adresu 224.0.0.22 viz kap. 3.4.1, aby smˇerovaˇc vˇedˇel, ˇze existuje pˇr´ıjemce v multicastové skupinˇe 227.1.1.1 a zároveˇ n host dopln´ı do pole include adresu zdroje pˇr´ıpadnˇe zdroj˚ u, ze kter´ ych chce datové toky pˇrij´ımat. Po zpracován´ı této zprávy viz obr. 4.10, smˇerovaˇc4 zaˇcne propouˇstˇet do multicastové skupiny 227.1.1.1 jen datové toky ze specifikovan´ ych adres.

Obr. 4.8: Ukázka zahájen´ı vys´ılán´ı

33

Obr. 4.9: Host1 specifikuje zdroj z kterého chce pˇrij´ımat multicastov´ y tok

Obr. 4.10: Smˇerovaˇc4 vyhodnocuje poˇzadavky a propouˇst´ı pouze tok ze specifikovaného zdroje

34

5

ˇ ÍNAC ˇ PREP

Je aktivn´ım prvkem pracuj´ıc´ım na druhé vrstvˇe referenˇcn´ıho modelu ISO/OSI. Základem pˇrep´ınán´ı je budován´ı pˇrep´ınac´ı tabulky pomoc´ı MAC adres, které se nacház´ı na jednotliv´ ych rozhran´ıch. Pˇrep´ınaˇc pracuje s rámci v s´ıti, ze kter´ ych ˇcte zdrojovou MAC adresu, kterou si uloˇz´ı do pˇrep´ınac´ı tabulky a pˇriˇrad´ı k aktuáln´ımu rozhran´ı. Následnˇe kontroluje c´ılovou MAC adresu. Kdyˇz se tato adresa nenacház´ı v pˇrep´ınac´ı tabulce vyˇsle pˇrep´ınaˇc broadcast viz kap. 3.1 s dotazem, kde se tato adresa nacház´ı. Pakliˇze adresa odpov´ıdá nˇejakému poˇc´ıtaˇci, poˇc´ıtaˇc odpov´ı, pˇrep´ınaˇc si aktualizuje pˇrep´ınac´ı tabulku a odeˇsle rámec pˇr´ıjemci [23]. Vhodnost pouˇzit´ı tohoto zaˇr´ızen´ı je znaˇcná mezi LAN s´ıtˇemi. Avˇsak pˇri rozsáhl´ ych s´ıt´ıch uˇz je tento aktivn´ı prvek nahrazován smˇerovaˇci. Pˇrep´ınaˇce mezi vys´ılac´ı a pˇrij´ımac´ı stranou vytváˇr´ı virtuáln´ı okruh [24]. Dalˇs´ı v´ yhodou pˇrep´ınaˇce je, ˇze pˇrep´ınaˇc pˇredává rámec pouze tomu komu je primárnˇe urˇcen. Nen´ı tomu jako u rozboˇcovaˇcu, kter´ y pˇredával vˇsechno na své porty, také nyn´ı na pˇrep´ınaˇci mohou vˇsichni klienti komunikovat najednou [23]. Dalˇs´ı v´ yhodou m˚ uˇze b´ yt nastaven´ı pˇr´ıstupov´ ych práv (ACL), s jejichˇz pomoc´ı lze nˇekteré sluˇzby zcela zakázat. V´ yˇse zm´ınˇené vlastnosti plat´ı pro pˇrep´ınaˇce na 2. vrstvˇe modelu OSI, aˇckoliv také na 3. vrstvˇe téhoˇz modelu lze naj´ıt pˇrep´ınaˇc. Jedná se o tzv. L3 pˇrep´ınaˇc, kter´ y vyuˇz´ıvá v´ yˇse zm´ınˇené vlastnosti a k nim nav´ıc informace o IP adresách. L3 pˇrep´ınaˇc je vhodné vyuˇz´ıvat pro propojen´ı dvou r˚ uzn´ ych LAN s´ıt´ıch, avˇsak byt’ um´ı L3 pˇrep´ınaˇc pracovat s IP adresami, neznamená to, ˇze nahrad´ı potˇrebu smˇerovaˇce, kter´ y vyuˇz´ıvá smˇerovac´ı protokoly.

35

5.1

Druhy pˇ rep´ınaˇ c˚ u

Pˇrep´ınaˇce jsou rozeznávány podle signál˚ u, které pˇrenáˇsej´ı a také pˇripojen´ ych médi´ıch. Základn´ı dˇelen´ı lze uvést takto: metalické pˇrep´ınaˇce, optometalické pˇrep´ınaˇce a optické pˇrep´ınaˇce, které jsou dále popsány.

5.1.1

Metalick´ e pˇ rep´ınaˇ ce

Tyto pˇrep´ınaˇce poskytuj´ı pˇripojen´ı pouze klasick´ ymi metalick´ ymi kabely, at’ uˇz UTP nebo STP. Kaˇzdé rozhran´ı je tedy realizováno nejˇcastˇeji pomoc´ı konektor˚ u RJ-45. Neprovád´ı se zde ˇzádná konverze mezi signály, které pˇricházej´ı. Signál kter´ y pˇrijde na jedno rozhran´ı je pˇredán druhému. Tyto pˇrep´ınaˇce jsou stále hojnˇe vyuˇz´ıvány v mal´ ych s´ıt´ıch, jelikoˇz jejich cenová dostupnost toto umoˇzn ˇuje. Pˇri draˇzˇs´ıch modelech lze do pˇrep´ınaˇc˚ u dokupovat r˚ uzné moduly, kter´ ymi lze pˇrep´ınaˇce rozˇsiˇrovat.

5.1.2

Optometalick´ e pˇ rep´ınaˇ ce

Pˇrep´ınaˇce tohoto typu poskytuj´ı moˇznost pˇriveden´ı optického vlákna k budovám, kde jsou uvnitˇr hotové metalické rozvody, ale pˇr´ıstup k WAN s´ıt´ı je ˇreˇsen bezdrátov´ ym spojem. Bezdrátov´ y spoj lze nahradit pˇriveden´ım optického vlákna k budovˇe a pˇripojit jej k optometalickému pˇrep´ınaˇci, na kter´ y se následnˇe pomoc´ı metalick´ ych kabel˚ u pˇripoj´ı klienti. V´ ysledkem je FTTB viz kap. 2.4. Tyto pˇrep´ınaˇce mus´ı b´ yt vybaveny pˇrevodn´ıkem, jelikoˇz um´ı zpracovávat jak signál z metalick´ ych veden´ı tak optické signály. Obvykle je signál pˇriveden pomoc´ı optick´ ych vláken k pˇrevodn´ıku kde se signál zpracuje na signál vhodn´ y pro pˇrenos metalick´ ymi kabely. Koncové stanice se pˇripojuj´ı metalick´ ymi kabely UTP nebo STP. Pˇripojen´ı optického vlákna je realizováno pomoc´ı konektoru SFP. Optické vlákna maj´ı vˇetˇs´ı dosah neˇz metalické kabely, proto jsou ˇcastˇeji pouˇz´ıvány pro pˇripojen´ı k metropolitn´ım s´ıt´ım. Pˇri pouˇzit´ı draˇzˇs´ıch model˚ u, lze dokupovat rozˇs´ıˇruj´ıc´ı moduly.

5.1.3

Optick´ e pˇ rep´ınaˇ ce

Optické pˇrep´ınaˇce respektive pˇrep´ınaˇce pro optické s´ıtˇe, tvoˇr´ı ned´ılnou souˇca´st celé architektury témˇeˇr veˇsker´ ych s´ıt´ı. Proˇc právˇe optické pˇrep´ınaˇce? D˚ uvod˚ u je hned nˇekolik. Ovˇsem d˚ uvody s nejvˇetˇs´ım v´ yznamem jsou vyˇsˇs´ı rychlosti, dosahy, spolehlivost a také nejsou tyto pˇrep´ınaˇce ovlivˇ novány nepˇr´ızniv´ ymi vlivy, které omezovaly pˇrenos po metalick´ ych s´ıt´ıch, u ´tlum nebo také pˇreslechy [25]. Samotné optické pˇrep´ınaˇce nemusej´ı jen pracovat se svˇeteln´ ymi paprsky, mohou také provádˇet konverz´ı mezi elektrick´ ym signálem a optick´ ym signálem, samozˇrejmˇe

36

také obrácenˇe. Aby toto vˇsak bylo moˇzné, je nutné m´ıt pˇrep´ınaˇce vybaveny tzv. konvertory, které se o tento pˇrevod budou starat. U optick´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u jsou moˇznosti pˇrep´ınán´ı znaˇcnˇe usnadnˇeny, jelikoˇz jde o pˇrenos svˇeteln´ ych paprsk˚ u, nemus´ı pˇrep´ınaˇc zkoumat o jak´ y protokol jde nebo o jaká data. Zkrátka data jsou pˇredána na odchoz´ı rozhran´ı, at’ uˇz se jedná o jedno nebo v´ıce rozhran´ı. Dˇeje se tomu pomoc´ı nastaven´ı vnitˇrn´ı optické soustavy, která je podle dan´ ych parametr˚ u nastavena tak, ˇze v´ ystupn´ı rozhran´ı je jedno nebo v´ıce. Toto má za následek jisté uˇsetˇren´ı ˇcasu, o které jde pˇredevˇs´ım, jelikoˇz ˇc´ım ménˇe mus´ı dané prvky ˇreˇsit, t´ım v´ıce ˇcasu lze na nich uˇsetˇrit. Proto pˇrep´ınac´ı kapacita optick´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u mnohdy nˇekolikanásobnˇe pˇrev´ yˇs´ı kapacitu metalick´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u [25]. Optické pˇrep´ınaˇce si nacház´ı stále vˇetˇs´ı uplatnˇen´ı napˇr. v datov´ ych s´ıt´ıch, nemocnic´ıch, v´ yzkumn´ ych u ´stavech aj. [25]. V neposledn´ı ˇradˇe je také d˚ uleˇzité zm´ınit samostatnou energetickou nároˇcnost optick´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u, jelikoˇz jsou ˇcasto upˇrednostnˇeny na páteˇrn´ıch s´ıt´ıch, kde jsou pouˇz´ıvány ve své podstatˇe nepˇretrˇzitˇe [25]. To je také d˚ uvodem, proˇc je vhodné tenhle parametr zohlednit pˇri v´ ybˇeru pˇrep´ınaˇce [25]. Menˇs´ı nároky jsou pak kladeny na tvar, ovˇsem ˇreˇsen´ı samostatné optické soustavy uvnitˇr, hraje v koneˇcném tvaru velkou roli [25].

37

6

´ C ˇ AST ´ PRAKTICKA

Tato ˇca´st dokumentu se bude dále vˇenovat jiˇz konkrétn´ım pˇrep´ınaˇc˚ um, které byly testovány. Prvn´ı kapitola bude tvoˇrit souhrnn´ y popis jednotliv´ ych testovan´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u. Následuj´ıc´ı ˇca´st pak rozeb´ırá pouˇzité programy a video soubory pro testován´ı, rozbor jednotliv´ ych parametr˚ u vide´ı jsou um´ıstˇeny do tabulek. Pˇredposledn´ı podkapitola vysvˇetluje jednotlivé metody testován´ı, nastaven´ı pˇrep´ınaˇc˚ u a zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u. Samotn´ y závˇer praktické ˇcást´ı pˇrináˇs´ı rozbor zachycen´ ych paket˚ u s nastaven´ ym filtrem na IGMP protokol.

6.1

Testovan´ a zaˇ r´ızen´ı

Ke kaˇzdé metodˇe bylo k dispozici celkem 5 pˇrep´ınaˇc˚ u. Pˇriˇcemˇz 2 byly z d´ılny Cisco, 2 od Edge-corE a posledn´ı byl znaˇcky SignaMax. Pˇrep´ınaˇce Edge-corE spolu s pˇrep´ınaˇcem SignaMax byly optometalické, pˇrep´ınaˇce Cisco jen metalické. Pˇrep´ınaˇce byly vybrány tak, aby podporovaly IGMP snooping, kter´ y zajist´ı, ˇze multicastov´ y tok bude doruˇcován pouze pˇr´ıjemc˚ um pˇrihláˇsen´ ych do multicastové skupiny. Dalˇs´ı funkc´ı, kterou je d˚ uleˇzité zm´ınit je IGMP throttling, jehoˇz podstata tkv´ı v tom, ˇze pokud chce klient pˇrij´ımat jist´ y program z IPTV a nemá jej zaplacen´ y, pˇrep´ınaˇc tento tok zablokuje, po jeho zaplacen´ı se tento tok povol´ı a klient m˚ uˇze pˇrij´ımat i jiˇz zaplacen´ y program. Konfigurace pˇrep´ınaˇc˚ u byla provádˇena pouze pˇres konzoli, byt’ pˇrep´ınaˇce nab´ızej´ı i konfiguraci pomoc´ı webového rozhran´ı. V následuj´ıc´ıch kapitolách budou popsány parametry jednotliv´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u.

38

6.1.1

Cisco WS-C2960-24TT-L

Obr. 6.1: Pˇrep´ınaˇc Cisco WS C2960 24TT L

Proveden´ı pˇrep´ınaˇce: Metalické Poˇcet FastEthernet port˚ u: 24 Poˇcet Gigabit Ethernet port˚ u: 2 Poˇcet kombo port˚ u (RJ-45/SFP): 0 Pouˇzitá verze IOS: c2960-lanbasek9-mz.122-53.SE2.bin IGMP snooping: ANO IGMP Throttling: ANO Pamˇet’ MAC adres: 8192 Switching Capability: 8,8 Gbps Velikost flash pamˇeti: 32 MB Velikost SDRAM pamˇeti: 64 MB Orientaˇcn´ı cena: 16710 Kˇc

6.1.2

Cisco WS-C3560v2-24PS

Obr. 6.2: Pˇrep´ınaˇc Cisco WS C3560v2 24PS

Proveden´ı pˇrep´ınaˇce: Metalické Poˇcet FastEthernet port˚ u: 24 Poˇcet Gigabit Ethernet port˚ u: 2 Poˇcet kombo port˚ u (RJ-45/SFP): 0 Pouˇzitá verze IOS: c3560-ipservicesk9-mz.122-53.SE2.bin IGMP snooping: ANO IGMP Throttling: ANO Pamˇet’ MAC adres: 6144 Switching Capability: 32 Gbps

39

Velikost bufferu paketu: Velikost flash pamˇeti: 32 MB Velikost SDRAM pamˇeti: 128 MB Orientaˇcn´ı cena: 48957 Kˇc

6.1.3

Edge-corE ES3528M-FLF

Obr. 6.3: Pˇrep´ınaˇc Edge-corE ES3528M-FLF

Proveden´ı pˇrep´ınaˇce: Optometalické Poˇcet FastEthernet port˚ u: 24 Poˇcet Gigabit Ethernet port˚ u: 0 Poˇcet kombo port˚ u (RJ-45/SFP): 4 Pouˇzitá verze IOS: ES3528 52M opcode V1.4.8.3.bix IGMP snooping: ANO IGMP Throttling: ANO Pamˇet’ MAC adres: 8192 Switching Capability: 12,8 Gbps Velikost bufferu paketu: 4 Mb Velikost flash pamˇeti: 16 MB Velikost SDRAM pamˇeti: 64 MB Orientaˇcn´ı cena: 7090 Kˇc

6.1.4

Edge-corE ES3510MA

Obr. 6.4: Pˇrep´ınaˇc Edge-corE ES3510MA

Proveden´ı pˇrep´ınaˇce: Optometalické Poˇcet FastEthernet port˚ u: 8 Poˇcet Gigabit Ethernet port˚ u: 0

40

Poˇcet kombo port˚ u (RJ-45/SFP): 2 Pouˇzitá verze IOS: es3510ma 1.1.4.3.bix IGMP snooping: ANO IGMP Throttling: ANO Pamˇet’ MAC adres: 8192 Switching Capability: 4.6 Gbps Velikost bufferu paketu: 256 KB Velikost flash pamˇeti: 16 MB Velikost SDRAM pamˇeti: 64 MB Orientaˇcn´ı cena: 3330 Kˇc

6.1.5

SignaMax 065-7729

Obr. 6.5: Pˇrep´ınaˇc SignaMax 065-7729

Proveden´ı pˇrep´ınaˇce: Optometalické Poˇcet FastEthernet port˚ u: 24 Poˇcet Gigabit Ethernet port˚ u: 0 Poˇcet kombo port˚ u (RJ-45/SFP): 4 Pouˇzitá verze IOS: ES3528 52M opcode V1.4.8.3.bix IGMP snooping: ANO IGMP Throttling: ANO Pamˇet’ MAC adres: 8192 Switching Capability: 12,8 Gbps Velikost bufferu paketu: 9 MB Velikost flash pamˇeti: 16 MB Velikost SDRAM pamˇeti: 64 MB Orientaˇcn´ı cena: 6 840 Kˇc

41

6.2 6.2.1

Softwarov´ e a video vybaven´ı pro testov´ an´ı Softwarov´ e vybaven´ı

Wireshark Freeware (volnˇe ˇsiˇriteln´ y) program slouˇz´ıc´ı k anal´ yze toku dat v s´ıti. Dˇr´ıvˇejˇs´ı jméno tohoto velmi obl´ıbeného programu bylo Ethereal. Wireshark je s oblibou pouˇz´ıván i bˇehem praktick´ ych u ´kol˚ u v Cisco akademii. Na obr. 6.6 je zobrazen screenshot z programu pˇri zachytáván´ı IGMP paket˚ u, které budou v praktické ˇca´sti tohoto projektu sledovány. Wireshark disponuje velmi bohatou moˇznost´ı volby co se t´ yˇce s´ıt’ov´ ych protokol˚ u, nechyb´ı zde nejznámˇejˇs´ı TCP, UDP nebo IGMP. Je zde také moˇznost vytváˇret si svoje vlastn´ı filtry pomoc´ı kombinac´ı r˚ uzn´ ych jin´ ych protokol˚ u nebo také pomoc´ı logick´ ych operátor˚ u. Dekódován´ı prob´ıhá v reálném ˇcase. Pakety jsou zobrazeny v prvn´ı ˇca´sti okna. Dalˇs´ı ˇca´st obsahuje popis co paket nese, zdrojovou adresu, c´ılovou adresu, pouˇzit´ y protokol a dalˇs´ı informace. Posledn´ı okno zobrazuje hexadecimáln´ı obsah paket˚ u a jeho dekódován´ı.

Obr. 6.6: Grafické rozhran´ı programu Wireshark s filtrem IGMP protokolu

42

NetPerSec Program pˇredstavuje jednoduchou aplikaci, pomoc´ı n´ıˇz bude mˇeˇrena propustnost na s´ıt’ové kartˇe. Autorem tohoto programu je Mark Sweeney, aplikace byla poprvé zveˇrejnˇena 16. 1. 2001 v ˇcasopise PC Magazine. Pomoc´ı této aplikace byly z´ıskány pr˚ umˇerné pˇrenosové rychlosti na kaˇzdém poˇc´ıtaˇci, at’ uˇz byl v roli serveru nebo klienta. Z pˇrenosov´ ych rychlost´ı byl pak vypoˇcten pr˚ umˇer a uveden u jednotliv´ ych metod testován´ı. V´ yjimku tvoˇrila jen posledn´ı metoda testován´ı, tam byly hodnoty seˇcteny, aby bylo dokázáno, ˇze se data od serveru ˇs´ıˇr´ı skuteˇcnˇe multicastem.

Obr. 6.7: Grafické rozhran´ı programu NetPerSec

VideoLAN Client I zde se jedná o program, kter´ y je zcela freeware. Tento program zkrácenˇe VLC bude hrát velkou roli pˇri testován´ı pˇrep´ınaˇc˚ u. Pomoc´ı nˇej budou pˇrenáˇsená data do s´ıtˇe, ve které si aˇz sami klienti rozhodnou, kter´ y program nebo proud dat budou pˇrij´ımat. Program VLC um´ı pracovat jak v reˇzimu server, tak i klient, proto je zcela dostaˇcuj´ıc´ı pro potˇreby testován´ı. Nejedná se jen o program, kter´ ym lze pˇrenáˇset data, n´ ybrˇz jde také o multimediáln´ı pˇrehrávaˇc obr. 6.8, kter´ y si porad´ı s mnoha formáty a zdroji. VLC také zvládá pˇrehráván´ı z extern´ıch zaˇr´ızen´ı, jako jsou zaˇr´ızen´ı typu DVB-X a dalˇs´ı. V neposledn´ı ˇradˇe lze pomoc´ı VideoLAN provozovat sluˇzbu video na vyˇza´dán´ı.

43

Obr. 6.8: Zobrazen´ı grafického rozhran´ı programu VideoLAN

Testovan´ e form´ aty vide´ı Samotné testován´ı prob´ıhalo s video soubory jak ve standardn´ım rozliˇsen´ı (SD) viz tab. 6.1, tak v rozliˇsen´ı vysokém. Pˇriˇcemˇz v druhém pˇr´ıpadˇe bylo pouˇzito video ve formátu MP4 viz tab. 6.2 a MKV viz tab. 6.1. V dneˇsn´ı dobˇe se vˇsak nejv´ıce pˇrenáˇsej´ı videa komprimovaná pomoc´ı kodeku MPEG, ovˇsem formát Matroska bude slouˇzit pro demonstaraci vysokého datového toku, aby pˇrep´ınaˇce byly zat´ıˇzeny. Následuj´ıc´ı tabulky popisuj´ı pouˇzitá videa. Tab. 6.1: Popis videa ve standardn´ım rozliˇsen´ı Parametr Formát souboru Video formát Audio formát Velikost Celková délka Celkov´ y BitRate Rozliˇsen´ı videa Poˇcet sn´ımk˚ u za sekundu Pomˇer stran

Hodnota MPEG-PS MPEG Video MPEG Audio 46,1 MB 1 m 31 s 4 198 Kbps 720×576 25 16 : 9

44

Tab. 6.2: Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı ve formátu MP4 Parametr Formát souboru Video formát Audio formát Velikost Celková délka Celkov´ y BitRate Rozliˇsen´ı videa Poˇcet sn´ımk˚ u za sekundu Pomˇer stran

Hodnota MPEG-4 Advanced Video Codec Advanced Audio Codec 11,5 MB 45 s 2 098 Kbps 1 280×720 23,976 16 : 9

Tab. 6.3: Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı ve formátu Matroska Parametr Formát souboru Video formát Audio formát Velikost Celková délka Celkov´ y BitRate Rozliˇsen´ı videa Poˇcet sn´ımk˚ u za sekundu Pomˇer stran

Hodnota Matroska Advanced Video Codec Advanced Audio Codec 681 MB 15 m 4 s 6 320 Kbps 1 280×720 23,976 16 : 9

Tab. 6.4: Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı pro druhou metodu testován´ı Parametr Formát souboru Video formát Audio formát Velikost Celková délka Celkov´ y BitRate Rozliˇsen´ı videa Poˇcet sn´ımk˚ u za sekundu Pomˇer stran

Hodnota MPEG-4 Advanced Video Codec Advanced Audio Codec 128 MB 2 m 30 s 7 132 Kbps 1 280×720 23,976 16 : 9

45

Tab. 6.5: Popis videa ve vysokém rozliˇsen´ı pro druhou metodu testován´ı Parametr Formát souboru Video formát Audio formát Velikost Celková délka Celkov´ y BitRate Rozliˇsen´ı videa Poˇcet sn´ımk˚ u za sekundu Pomˇer stran

Hodnota MPEG-4 Advanced Video Codec Advanced Audio Codec 145 MB 2m8s 9 484 Kbps 1 280×720 29,97 16 : 9

Nastaven´ı Video LAN Clienta pro serverovou ˇ c´ ast Pro testován´ı byl zvolen program VLC, kter´ y umoˇzn ˇuje jak vys´ılán´ı videa, tak i jeho pˇr´ıjem. Prvn´ı je probráno nastaven´ı serveru. Po spuˇstˇen´ı VLC se zvol´ı záloˇzka media a v n´ı streaming. V´ ysledkem bude obr. 6.9. Následnˇe je vybrán video soubor pomoc´ı tlaˇc´ıtka ADD, klepnut´ım na stream bude nutno vybrat typ vys´ılán´ı, pˇri vys´ılán´ı na multicastové adresy se vybere UDP, vep´ıˇse se adresa viz obr. 6.10 a pak uˇz je zde moˇznost zvolit pˇrekódován´ı nebo ne. Po klepnut´ı na stream, zaˇc´ıná pˇrenos videa.

Obr. 6.9: V´ ybˇer pˇrenáˇseného souboru

46

Obr. 6.10: Zvolen´ı zp˚ usobu pˇrenosu a zadán´ı multicastové adresy

Nastaven´ı Video LAN Clienta pro klientskou ˇ c´ ast Pro pˇr´ıjem videa je nutno b´ yt pˇrihláˇsen k multicastové skupinˇe. V programu VLC se zvol´ı záloˇzka media a poloˇzka open network stream obr. 6.11. Vybere se protokol UDP, jenˇz byl zvolen i na serverové ˇcásti. Poté se vypln´ı se adresa a port, které byly zadány na serveru a po kliknut´ı na play, bude zahájen pˇr´ıjem videa ze serveru.

Obr. 6.11: Spuˇstˇen´ı pˇrenáˇseného souboru na zvolené IP adrese

47

6.3

Metody testov´ an´ı pˇ rep´ınaˇ c˚ u

Metody testován´ı byly tˇri, pˇriˇcemˇz prvn´ı slouˇzila k pˇrenosu jediného video toku, druhá pak pro dva pˇrenosy a tˇret´ı testován´ı je dokázán´ı pˇrenosu videa pomoc´ı multicastu. Pˇri kaˇzdém testován´ı bylo pouˇzito softwarového vybaven´ı popsaného v´ yˇse. Pomoc´ı program˚ u Wireshark se zachyt´ı veˇskeré pakety, které poˇc´ıtaˇc pˇrijme i odeˇsle. Rozbor zachycen´ ych paket˚ u bude popsán v samotném závˇeru dokumentu. V´ ysledky jsou vˇzdy sepsány pod jednotliv´ ymi metodami. Dále jsou rozdˇeleny na to, kdy je povolena moˇznost pˇrekódován´ı nebo kdy tato moˇznost chyb´ı.

6.3.1

Testov´ an´ı pomoc´ı jednoho videa

Prvn´ı metoda slouˇzila pro pˇrenos poˇc´ıtaˇc–pˇrep´ınaˇc–poˇc´ıtaˇc, kde jeden poˇc´ıtaˇc byl zvolen jako server, kter´ y vys´ılá video na zvolenou multicastovou adresu. Ostatn´ı poˇc´ıtaˇce slouˇzili jako klienti. Ukázka prvn´ı topologie, pˇri n´ıˇz bylo provádˇeno testován´ı je zobrazena n´ıˇze.

Obr. 6.12: Prvn´ı topologie pro testován´ı multicastu

Pˇri této topologii byl testován pˇrenos videa v SD kvalitˇe, 720p kvalitˇe ve formátu MP4 a 720p kvalitˇe ve formátu Matroska. Pˇri prvn´ım testován´ı byla pouˇzita volba pˇrekódován´ı, pˇriˇcemˇz touto volbou byl sn´ıˇzen celkov´ y datov´ y tok na ˇctvrtinu z p˚ uvodn´ı velikosti souboru. Pˇri tomto testu nebyly kladeny pˇr´ıliˇs vysoké nároky na pˇrep´ınaˇc. Následnˇe pˇri dalˇs´ım testu se stejn´ ym videem byla tato moˇznost vypnuta. Jeden poˇc´ıtaˇc je zvolen jako server, zbyl´ ych 9 slouˇz´ı jako klienti.

48

Nastaven´ı pˇrep´ınaˇc˚ u pro prvn´ı metodu testován´ı bylo spoleˇcné vˇsem pˇrep´ınaˇc˚ um, viz n´ıˇze. Nastaven´ı pˇrep´ınaˇce pro prvn´ı topologii: Switch#conf t Switch(config)#interface vlan 1 Switch(config-if )#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 Switch(config-if )#exit Switch(config)#ip igmp snooping Switch(config)#ip igmp snooping querier 6.3.1.1 Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u pro jednotliv´ e pˇ rep´ınaˇ ce

Cisco WS-C2960-24TT-L Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• U testován´ı pˇrep´ınaˇce pomoc´ı videa ve standardn´ı kvalitˇe se vyskytly zˇrejmé artefakty po celou dobu pˇrenosu a m´ısty se objevilo i zaseknut´ı videa. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,58 Mbit/s • Test s videem v kvalitˇe 720p a formátu MP4. Zde se video se neustále sekalo, problikávalo a na vˇsech PC doˇslo k zamrznut´ı celého pˇrenosu po dobu 1 vteˇriny. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,26 Mbit/s • V poˇrad´ı posledn´ı test s pouˇzit´ım videa v rozliˇsen´ı 720p a formátu Matroska, nebylo video moˇzné sledovat. Docházelo k ˇcastému sekán´ı, naˇc´ıtán´ı videa a doˇslo k rozpadu barev. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,37 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇri pouˇzit´ı stejného videa v SD kvalitˇe video netrpˇelo ˇzádn´ ymi nedostatky. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 3,43 Mbit/s • S videem v kvalitˇe 720p ve formátu MP4 také nebyly sledovány ˇza´dné artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 1,93 Mbit/s • U posledn´ıho pˇrenosu videa 720p ve formátu Matroska doˇslo ke zpoˇzdˇen´ı pˇrenosu u 2PC a zbyl´ ych 7PC se pˇrenáˇselo video bez artefakt˚ u, m´ısty doˇslo

49

k m´ırnému seknut´ı videa, ale na celkov´ y vjem videa toto nemˇelo ˇza´dn´ y dopad. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 7,17 Mbit/s

Cisco WS-c3560v2-24PS Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• U testu s jedn´ım videem v SD kvalitˇe zpoˇca´tku docházelo ke zˇrejm´ ym artefakty a ˇcastému naˇc´ıtán´ı videa. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,58 Mbit/s • Video v rozliˇsen´ı 720p ve formátu MP4 nebylo moˇzné sledovat z d˚ uvod˚ u neustál´ ych artefakt˚ u, naˇc´ıtán´ı ˇci sekán´ı. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,26 Mbit/s • Pro stream 720p a formát Matroska se video opoˇzd’ovalo na 2 poˇc´ıtaˇc´ıch ze 7. Poté co se pˇrenos zastav´ı, je nutno poˇc´ıtat s prodlevou 5 vteˇrin neˇz dojde k následnému obnoven´ı. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,37 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pro video v SD kvalitˇe a 720p ve formátu MP4 byl pˇrenos zcela bez problém˚ u a plynul´ y. Zat´ıˇzen´ı CPU pro SD: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro SD: 3,5 Mbit/s Zat´ıˇzen´ı CPU pro 720p: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro 720p: 1,88 Mbit/s • Následuj´ıc´ı test s pˇrenosem videa v kvalitˇe 720p a formátu Matroska. Pˇrenos prob´ıhal v poˇra´dku na 7 poˇc´ıtaˇc´ıch z 9. U zbyl´ ych 2 poˇc´ıtaˇc˚ u byl stream pˇrenáˇsen, ovˇsem po vzhruba 5 vteˇrinách zcela zamzrnul. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 4,98 Mbit/s

50

Edge-corE ES3528M-FLF Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇri testován´ı pˇrep´ınaˇce s videem v SD kvalitˇe byly zjiˇstˇeny tyto v´ ysledky. U 9 poˇc´ıtaˇc˚ u jenˇz byli zvolen´ı jako klienti, prob´ıhal stream bez známek artefakt˚ u. Doˇslo pouze k velmi krátkému seknut´ı videa a pak stream plynule pokraˇcoval. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4,11 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,68 Mbit/s • Dalˇs´ı test s pouˇzit´ ym videem v rozliˇsen´ı 720p a pouˇzitém kodeku MP4 pˇrinesl tyto v´ ysledky. Video trpˇelo neustál´ ymi artefakty a sekán´ım, coˇz nebylo moˇzné sledovat. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4,53 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,31 Mbit/s • Posledn´ı test s jedn´ım zdrojem streamu videem 720p ve formátu Matroska byl pˇrenos zpoˇca´tku plynul´ y. M´ırné artefakty a následné sekán´ı se objevily vzhruba po 20 sekundách. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4,29 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,376 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos videa ve standardn´ım kvalitˇe bylo na 2 poˇc´ıtaˇc´ıch z 9 zˇretelné, ˇze se pˇrenos zastavil a VLC naˇc´ıtá video z vyrovnávac´ı pamˇeti. Tato doba nepˇrekroˇcila 5 vteˇrin. Zbyl´ ych 7 poˇc´ıtaˇc˚ u bez problém˚ u video pˇrenáˇselo. Zat´ıˇzen´ı CPU 4,66 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 3,2 Mbit/s • S videem kvality 720p a formátu MP4 bylo vˇse v poˇrádku, ˇcist´ y a plynul´ y pˇrenos. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4,34 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 1,88 Mbit/s • Na pˇr´ıjemc´ıch videa 720p a formátu MKV poˇcátek videa doprovázely artefakty, ale do konce pˇrenosu video hrálo bez problém˚ u. Po uplynut´ı cca 3vteˇrin se 2 poˇc´ıtaˇce zaˇcali sekat aˇz k u ´plnému zamrznut´ı. Na zbyl´ ych 7PC video hrálo s m´ırn´ ym trhán´ım videa. Zat´ıˇzen´ı CPU: 4,25 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 6,8 Mbit/s

51

Edge-corE ES3510MA Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Video v SD kvalitˇe po dobu pˇrehráván´ı jevilo m´ırné artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,69 Mbit/s • Se streamem v 720p kvalitˇe ve formátu MP4 nebylo moˇzné stream sledovat kv˚ uli artefakt˚ um a sekán´ı videa. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,323 Mbit/s • Pˇrenos videa v rozliˇsen´ı 720p ve formátu Matroska se klienti nacházeli v r˚ uzn´ ych ˇcasech pˇrenosu, ˇcasté sekán´ı a artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,3 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇri pouˇzit´ı vide´ı v SD a 720p kvalitˇe ve formátu MP4 nebyly znát ˇza´dné následky artefakt˚ u ani naˇc´ıtán´ı videa. Zat´ıˇzen´ı CPU pro SD: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 3,23 Mbit/s Zat´ıˇzen´ı CPU pro 720p: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 1,88 Mbit/s • Posledn´ı testován´ı zaloˇzeno na jednom streamu bylo s video souborem v 720p kvalitˇe a formátu Matroska. Streamy se opoˇzd’ovaly, sekaly a byly poˇskozeny artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 4,88 Mbit/s

SignaMax 065-7729 Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Testován´ı pomoc´ı videa v SD kvalitˇe. Pˇrenos byl zcela plynul´ y, objevilo se pár artefakt˚ u, které vˇsak na celkov´ y vjem pˇrenosu nemˇely ˇzádné velké následky. Zat´ıˇzen´ı CPU: 1,38 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 0,76 Mbit/s • U vide´ı v kvalitˇe 720p, at’ uˇz ve formátu MP4 nebo MKV nebylo moˇzné sledovat plynul´ y pˇrenos, videa se u klient˚ u opoˇzd’ovala a trpˇela artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU pro 720p MP4: 1,33 %

52

Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok 720p MP4: 0,25 Mbit/s Zat´ıˇzen´ı CPU pro 720p MKV: 1,21 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok 720p MKV: 0,33 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Opakovan´ y pˇrenos videa v SD kvalitˇe, u 2 poˇc´ıtaˇc˚ u se stream sekal cca 3 vteˇriny pak video hrálo v poˇrádku s obˇcasn´ ymi artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 1,43 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 3,5 Mbit/s • Pˇri streamu 720p ve formátu MP4 bylo vˇse v naprostém poˇra´dku. Zat´ıˇzen´ı CPU: 1,38 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 2,19 Mbit/s • Posledn´ı zopakovan´ y test s videem v 720p a formátu Matroska bylo zˇrejmé zpoˇzd’ován´ı pˇrenosu na jednom poˇc´ıtaˇci, celkov´ y pˇrenos byl bez artefakt˚ u. Zat´ıˇzen´ı CPU: 1,21 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok: 7,57 Mbit/s

6.3.2

Testov´ an´ı pomoc´ı dvou vide´ı

Testován´ı pomoc´ı dvou video tok˚ u je zaloˇzeno na prvn´ı metodˇe s t´ım rozd´ılem, ˇze nyn´ı jsou zvoleny 2 poˇc´ıtaˇce jako server, zbyl´ ych 8 poˇc´ıtaˇc˚ u je rozdˇeleno na polovinu. ˇ Ctyˇri poˇc´ıtaˇce budou pˇrij´ımat video tok z jednoho serveru, zbytek z druhého serveru obr. 6.13. Pˇri této metodˇe jsou pouˇzita videa pouze ve vysokém rozliˇsen´ı tab. 6.4, 6.5. Nastaven´ı jednotliv´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u z˚ ustalo zachováno z pˇredchoz´ıho testován´ı, stejnˇe tak i postup je zcela totoˇzn´ y.

Obr. 6.13: Rozloˇzen´ı poˇc´ıtaˇc˚ u a serveru pro druhou metodu testován´ı

53

6.3.2.1 Zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u pro jednotliv´ e pˇ rep´ınaˇ ce

Cisco WS-C2960-24TT-L Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pro klienty serveru vys´ılaj´ıc´ıho na adrese 224.1.1.128 docházelo k sekán´ı videa a ˇcastému v´ yskytu artefakt˚ u. Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s • U klient˚ u serveru, kter´ y vys´ılal video na adrese 224.1.1.1 docházelo pouze k ˇcastému trhán´ı pˇrenosu. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 0,49 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos z obou server˚ u prob´ıhal naprosto v poˇra´dku, dva klienti sice pˇrij´ımali video se sekundov´ ym zpoˇzdˇen´ım, nicménˇe pˇrenos byl plynul´ y. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 3,68 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 7,48 Mbit/s

Cisco WS-C3560v2-24PS Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos ze serveru s adresou 224.1.1.128 neˇslo video plynule sledovat. Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 3,98 Mbit/s • Oproti tomu videa z druhého serveru se m´ısty sekly, ale na celkov´ y vjem videa to nemˇelo ˇzádn´ y dopad. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 0,31 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Bez volby pˇrekódován´ı videa docházelo na obou stranách klient˚ u k obˇcasnému sekán´ı pˇrenosu, ale video neztratilo na kvalitˇe. Zat´ıˇzen´ı CPU: 7 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 3,98 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 7,62 Mbit/s

54

Edge-corE ES3528M-FLF Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• V dobˇe kdy se pˇrenáˇsely oba video toky, nebylo moˇzné sledovat plynule ani jeden. Jakmile vˇsak skonˇcil prvn´ı stream, kvalita na jeˇstˇe bˇeˇz´ıc´ım videu se zlepˇsila, ovˇsem i pˇresto pˇrenos trpˇel artefakty. Zat´ıˇzen´ı CPU: 3,66 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 0,41 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 0,36 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos prob´ıhal zcela bez známek artefakt˚ u a nedokonalost´ı. Zat´ıˇzen´ı CPU: 3,86 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 6,22 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 6,8 Mbit/s

Edge-corE ES3510MA Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Video tok ani z jednoho serveru nelze plynule sledovat, jelikoˇz se ˇcasto naˇc´ıtá, je poznamenáno artefakty a sekán´ım. Zat´ıˇzen´ı CPU: 5 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 0,44 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos ze serveru s adresou 224.1.1.1 byl zcela v poˇra´dku, oproti tomu klienti serveru 224.1.1.128 pˇrij´ımali v poˇra´dku video tok pouze prvn´ıch 10 vteˇrin, pak se pˇrenos neustále sekal a docházelo k naˇc´ıtán´ı. Zat´ıˇzen´ı CPU: 6 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 4,15 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 7,48 Mbit/s

SignaMax 065-7729 Testov´ an´ı pˇ ri povolen´ e volbˇ e pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇri testován´ı tohoto pˇrep´ınaˇce docházelo na stranˇe klient˚ u k ˇcast´ ym mrznut´ım pˇrenosu, mnohdy tato doba byla aˇz 5 sekund. Doˇslo také k rozpadu ˇcasové synchronizace, kaˇzd´ y klient se nacházel v jiné ˇca´sti videa. Zat´ıˇzen´ı CPU: 2,38 %

55

Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 0,44 Mbit/s Testov´ an´ı bez volby pˇ rek´ odov´ an´ı

• Pˇrenos obou vide´ı nepoznamenaly ˇza´dné nedokonalosti. Zat´ıˇzen´ı CPU: 1,92 % Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.128: 3,38 Mbit/s Pr˚ umˇern´ y datov´ y tok pro server 224.1.1.1: 7,32 Mbit/s

56

6.3.3

Pˇ renos mezi pˇ rep´ınaˇ ci

Pomoc´ı posledn´ı topologie obr. 6.14 nejsou testovány vˇsechny pˇrep´ınaˇce. Následuj´ıc´ı metoda je demonstrativn´ı, aby bylo dokázáno, ˇze se video pˇrenáˇs´ı pomoc´ı multicastu a ne kaˇzd´ y tok videa zvláˇst’ ke kaˇzdému klientovi. Pˇri tomto testován´ı bude pouˇzito souboru s parametry podle tab. 6.3, zejména pro jeho vysok´ y datov´ y tok. Porty, kter´ ymi budou pˇrep´ınaˇce spojeny budou zámˇernˇe omezeny na pˇrenosovou rychlost 10 Mb/s, ˇc´ımˇz dojde k ovˇeˇren´ı, ˇze se ze serveru pos´ılá jen jeden video tok a podle pˇrihláˇsen´ ych klient˚ u bude tento video tok pˇrep´ınaˇcem na stranˇe klient˚ u duplikován.

Obr. 6.14: Rozloˇzen´ı poˇc´ıtaˇc˚ u a serveru pro druhou metodu testován´ı

Nastaven´ı pˇrep´ınaˇc˚ u je velmi obdobné jiˇz pˇredchoz´ımu nastaven´ı. Jedin´ y rozd´ıl je, ˇze nyn´ı byla potˇreba omezit rychlost jednoho portu na 10 Mb/s, ˇc´ımˇz se dosáhne, ˇze porty spojen´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u budou pracovat na této rychlosti. Nen´ı nutno nastavovat pˇrenosovou rychlost na obou pˇrep´ınaˇc´ıch, porty pˇrep´ınaˇc˚ u pracuj´ı v reˇzimu dynamic auto. Staˇc´ı tedy nastavit jen jedinému portu pˇrenosovou rychlost na jednom pˇrep´ınaˇci, druh´ y port pro spojen´ı se pˇrizp˚ usob´ı. Zároveˇ n je pouˇzita pouze v´ ychoz´ı VLAN 1 takˇze vˇsechny porty patˇr´ı do této VLAN jiˇz pˇri spuˇstˇen´ı pˇrep´ınaˇce. Kdyby bylo pouˇzito v´ıce virtuáln´ıch s´ıt´ı, coˇz nen´ı, byla by potˇreba pˇri spojen´ı mezi pˇrep´ınaˇci pouˇz´ıt trunkovou“ linku, která by zajistila znaˇcen´ı provozu, ale v tomto pˇr´ıpadˇe je ” stále pouˇzito adresn´ıho rozsahu 192.168.1.0 \24.

57

Nastaven´ı prvn´ıho pˇrep´ınaˇce na stranˇe serveru: Switch#conf t Switch(config)#interface vlan 1 Switch(config-if )#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 Switch(config-if )#exit Switch(config)#ip igmp snooping Switch(config)#ip igmp snooping querier Switch(config)#interface f0/7 Switch(config-if )#speed 10 Nastaven´ı druhého pˇrep´ınaˇce na stranˇe klienta: Switch#conf t Switch(config)#interface vlan 1 Switch(config-if )#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 Switch(config-if )#exit Switch(config)#ip igmp snooping Switch(config)#ip igmp snooping querier Tab. 6.6: Tabulka pˇrenosov´ ych rychlost´ı namˇeˇren´ ych u jednotliv´ ych klient˚ u Poˇc´ıtaˇc Pr˚ umˇerná pˇrenosová rychlost [Mbit/s] PC1 8,5 PC2 8,8 PC3 7,9 PC4 5,8 PC5 7,5 PC6 8,9 PC7 9 Server 9,4 Z tab. 6.6 je zˇrejmé, ˇze server má pr˚ umˇernou pˇrenosovou rychlost uploadu 9,4 Mbit/s, ˇc´ımˇz zabere témˇeˇr celou ˇs´ıˇrku pásma na lince mezi pˇrep´ınaˇci. Klientskou ˇca´st tvoˇr´ı celkem sedm poˇc´ıtaˇc˚ u, z nichˇz pˇrij´ımá kaˇzd´ y klient video tok o pr˚ umˇerné rychlosti podle tab. 6.6. Po seˇcten´ı vˇsech pr˚ umˇern´ ych hodnot vyjde, ˇze celková pˇrenosová rychlost je 56,4 Mbit/s. T´ımto je dokázáno, ˇze se video ˇs´ıˇr´ı ze serveru pomoc´ı multicastu a nen´ı moˇzné pˇrenáˇset po lince, která vykazuje kapacitu 10 Mb/s pˇrenáˇset celkovˇe 56,4 Mbit/s. Proto posledn´ı aktivn´ı prvek v s´ıti, v tomto pˇr´ıpadˇe pˇrep´ınaˇc na stranˇe klient˚ u zduplikuje video tok pro vˇsechny klienty.

58

6.4

Rozbor zachycen´ ych paket˚ u

V této ˇca´sti budou probrány IGMP pakety, které byly zachyceny bˇehem pˇrenosu videa pˇri prvn´ı metodˇe testován´ı. Prvn´ım nastaven´ ym filtrem bude protokol IGMP obr. 6.15, bude probrán zejména jeho v´ yznam v zachycen´ ych datech, teorie k tomuto protokolu viz kap. 4, zde budou vysvˇetleny v´ yznamy jednotliv´ ych IP adres.

Obr. 6.15: V´ ypis zachycen´ ych IGMP paket˚ u pomoc´ı programu Wireshark

Z v´ ypisu paket˚ u je znát nˇekolik IP adres, které vˇsak nebyly definovány. Jedná se o IP adresu 224.0.0.1, která je definována viz tab. 3.1, adresa reprezentuje vˇsechny systémy na dané pods´ıt´ı ˇcili i k osloven´ı vˇsech klient˚ u multicastového pˇrenosu na dané pods´ıt´ı. Dalˇs´ı IP adresa je jiˇz definována 224.1.1.1, tato adresa byla zvolena pˇri vys´ılán´ı pˇrenosu ze strany serveru. Ve v´ ypisu lze také naj´ıt IP adresu maj´ıc´ı tvar 169.254.22.118. Adresa nese oznaˇcen´ı APIPA, automatická privátn´ı IP adresa, adresu z´ıská s´ıt’ová karta od operaˇcn´ıho systému, kter´ y vyhodnotil, ˇze pˇridˇelen´ı IP adresy ze serveru DHCP selhalo, v tomto pˇr´ıpadˇe m˚ uˇze b´ yt také na vinˇe virtuáln´ı systém, kter´ y byl pˇri testován´ı pouˇzit. Posledn´ı z neznám´ ych IP adres zachycen´ ych programem Wireshark je adresa 239.255.255.250, adresa je urˇcena pro zjiˇst’ován´ı dostupn´ ych s´ıt’ov´ ych sluˇzeb pomoc´ı protokolu Simple Service Discovery Protocol (SSDP). Nutno také zm´ınit, ˇze pˇri otevˇren´ı nˇekterého z udp/mpeg-1 paketu, je vidˇet, ˇze c´ılová MAC adresa je 01:00:5e:01:01:01. Tato adresa je z´ıskána mapován´ım multicastové IP adresy na MAC adresu. Vezme-li se IP adresa serveru, kter´ y pˇrenáˇs´ı video

59

tok na IP adrese 224.1.1.1, pak je nutno vz´ıt v potaz pravidla mapován´ı IP adres na MAC adresu. Postup je následuj´ıc´ı.

6.4.1

Mapov´ an´ı multicastov´ e IP adresy na MAC

Obr. 6.16: Pˇr´ıklad mapován´ı IP adresy 224.1.1.1 na MAC adresu

Vysvˇetlen´ı mapován´ı IP adresy na MAC adresu demonstruje obr. 6.16, jak namapovat IP adresu 224.1.1.1 na MAC adresu, je nutno si IP adresu vyjádˇrit v binárn´ı podobˇe stejnˇe tak i MAC adresu. MAC adresa má prvn´ıch 25 bit˚ u pevnˇe dan´ ych, s nimi tedy nelze nic dˇelat. Hexadecimáln´ı vyjádˇren´ı MAC adresy tedy m˚ uˇze nab´ yvat tento rozsah 0100.5e00.0000–0100.5e7f.ffff. Jak je vidˇet na obr. 6.16 oktety z MAC adresy s IP adresou nijak nemanipuluj´ı, aˇz 3. oktet ano a to tak, ˇze se s IP adresou nic nestane, jen se op´ıˇse vyjádˇren´ı MAC adresy v 3. oktetu. Situace se ovˇsem zaˇc´ıná mˇenit, kdyˇz se uvaˇzuje na 4. oktetu, kde je posledn´ı 25 bit z MAC adresy pevnˇe dan´ y. Na posledn´ıch 23 nejménˇe v´ yznamn´ ych bitech z MAC adresy je nutno si opsat vyjádˇren´ı IP adresy. T´ımto se doc´ıl´ı namapován´ı IP adresy na MAC adresy. Nyn´ı uˇz scház´ı jen znovu pˇrevést MAC adresu do hexadecimáln´ıho tvaru. V´ yˇse zm´ınˇená v´ ysledná MAC adresa tedy bude m´ıt tvar 01-00-5E-01-01-01. Jak samotn´ y obrázek napov´ıdá, je nˇekolik moˇznost´ı vyjádˇren´ı r˚ uzn´ ych IP adres na MAC adresu. Pˇresn´ y poˇcet, kter´ y lze namapovat na jednu MAC adresu je 32 IP adres.

60

7

´ ER ˇ ZAV

Bakaláˇrská práce se vˇenuje tématu pˇrep´ınaˇce pro s´ıtˇe FTTX. V teoretické ˇcásti je rozeb´ırána sluˇzba IPTV, která pˇrináˇs´ı do svˇeta multimediáln´ıch sluˇzeb mnoho vylepˇsen´ı, napˇr. elektronick´ y programov´ y pr˚ uvodce, video na vyˇzádán´ı nebo moˇznost pustit si pˇrenos ze záznamu. V praktické ˇcásti bakaláˇrské práce byly rozebrány 3 metody testován´ı pˇrenosu video souboru. Podstata prvn´ıch dvou metod je shodná, protoˇze vycház´ı z totoˇzné konfigurace pˇrep´ınaˇc˚ u. Samotné pˇr´ıkazy pro nastaven´ı jednotliv´ ych pˇrep´ınaˇc˚ u se liˇsily pouze nˇekolika drobnostmi napˇr. pro pˇrep´ınaˇce z d´ılny Cisco se pouˇz´ıvá jako prvn´ı pˇr´ıkaz konfigurace configure terminal, zat´ımco pro ostatn´ı postaˇcuje pˇr´ıkaz configure. Na pˇrep´ınaˇci Cisco WS-C2960-24TT-L byl pouˇzit pouze základn´ı IOS (operaˇcn´ı systém pˇrep´ınaˇce), kter´ y pro testován´ı dostaˇcoval. Nebylo proto zapotˇreb´ı ˇzádn´ ych dalˇs´ıch pˇr´ıkaz˚ u, které by IOS nemusel podporovat. Jedin´ ym nedostatkem bylo, ˇze se na pˇrep´ınaˇci nepodaˇrilo nastavit metodu pˇrep´ınán´ı. P˚ uvodn´ım návrhem testován´ı pˇrenosu videa bylo pˇripojit FTP pˇrenos k samotnému testován´ı. Pokud by doˇslo k pˇripojen´ı FTP pˇrenosu, bylo by zp˚ usobeno zkreslen´ı v´ ysledk˚ u, protoˇze by byla mˇeˇrená sp´ıˇse zátˇeˇz na samotném pˇrep´ınaˇci, nikoliv testován´ı pˇrenosu streamu. Pˇrestoˇze v´ ysledky prvn´ıch dvou metod si jsou velmi podobné, daj´ı se odliˇsit pomoc´ı pˇrenáˇsen´ ych vide´ı. Jedinou nev´ yhodou mˇeˇren´ı bylo, ˇze klientské ˇca´sti musely b´ yt nastaveny dopˇredu, a proto se v zachycen´ ych paketech objevily pakety IGMP jeˇstˇe pˇred samotn´ ym pˇrenosem. Správné nastaven´ı s´ıt’ov´ ych karet bylo moˇzné ovˇeˇrit pomoc´ı programu VLC a spuˇstˇeného programu Wiresharku. Pˇri spuˇstˇen´ı programu VLC a pˇrihláˇsen´ı se do multicastové skupiny, která nemus´ı existovat, s´ıt’ová karta odeˇsle IGMP paket s pˇrihláˇsen´ım do multicastové skupiny, obsah paketu je pak zachycen pomoc´ı programu Wireshark. Zdrojová adresa tohoto paketu by pak byla IP adresa poˇc´ıtaˇce a c´ılová IP adresa právˇe adresa zadaná v programu VLC. Pro posledn´ı metodu, jej´ımˇz c´ılem bylo dokázat pˇrenos videa pomoc´ı multicastu, bylo zˇrejmé, ˇze server odes´ılal data rychlost´ı 9,4 Mb/s, pˇriˇcemˇz klient˚ u bylo v´ıce, tud´ıˇz byla tato rychlost nˇekolikanásobnˇe pˇrekroˇcená. Linka spojen´ı mezi jednotliv´ ymi pˇrep´ınaˇci byla omezená na rychlost 10 Mb/s pomoc´ı pˇr´ıkazu speed 10. Nastaven´ı je opˇet obdobné i pro ostatn´ı pˇrep´ınaˇce. Pˇrep´ınaˇce byly voleny tak, aby podporovaly funkci IGMP Snooping (viz kap. 6.1). Pˇrep´ınaˇc SignaMax 065-7710, kter´ y byl zpoˇca´tku zahrnut do testovan´ ych zaˇr´ızen´ı, podporuje tuto funkci manuálovˇe. Detailnˇejˇs´ı nastaven´ı vˇsak nebylo moˇzné, protoˇze IGMP Snooping byl bud’ aktivn´ı, pasivn´ı nebo vypnut. Po povolen´ı funkce IGMP Snooping stanice neustále pouˇz´ıvaly protokol IGMPv3 a po následném pˇrepnut´ı na pasivn´ı mód nebyly odes´ılány IGMP pakety.

61

Z dosaˇzen´ ych v´ ysledk˚ u pro vˇsechny pˇrep´ınaˇce, které byly testovány s povolenou volbou pˇrekódován´ı, jsou v´ ysledky témˇeˇr shodné. Video ve standardn´ım rozliˇsen´ı pˇrenáˇsely pˇrep´ınaˇce Edge-corE a SignaMax pouze s obˇcasn´ ymi známky artefakt˚ u a nedokonalostmi. Pro pˇrenáˇsen´ı videa ve vysokém rozliˇsen´ı s povolenou volbou pˇrekódován´ı nelze vybrat vhodn´ y pˇrep´ınaˇc. Na stranách klient˚ u vˇzdy docházelo bud’ k rozpadu ˇcasové synchronizace, v´ yskyt˚ um artefakt˚ u nebo naˇc´ıtán´ı video toku z vyrovnávac´ı pamˇeti. Pro vys´ılán´ı vide´ı v libovolném rozliˇsen´ı bez moˇznosti pˇrekódován´ı lze pouˇz´ıt jak´ ykoliv pˇrep´ınaˇc z tˇechto testovan´ ych. Kaˇzd´ y z nich pˇrenáˇsel streamy bez známek artefakt˚ u a nedokonalost´ı. Jedin´ ym omezen´ım pˇrep´ınaˇce EdgecorE ES3510MA je poˇcet port˚ u pro pˇripojen´ı koncov´ ych stanic. V podnikov´ ych s´ıt´ıch by tento pˇrep´ınaˇc zˇrejmˇe nenaˇsel uplatnˇen´ı, jelikoˇz obsahuje pouze 8 FastEthernet port˚ u.

62

LITERATURA ´ D.; BURGET, R.; MULLER, ¨ [1] KOMOSNY, J. Zmˇeny ve svˇetˇe IPTV. Elektrorevue - Internetový ˇcasopis, 2009, roˇc. 2009, ˇc. 55, s. 1–11. ISSN: 1213–1539. [2] Iptv.digizone.cz [online]. c2005–2010, [cit. 2010-12-03]. Co je IPTV a v ˇcem se liˇs´ı od kabelové televize. Dostupné z URL: . [3] Iptv.digizone.cz [online]. c2005–2010, [cit. 2010-12-03]. Co vˇsechno nab´ız´ı IPTV. Dostupné z URL: . ˇ Í, J; ZEMAN, T. Uvod ´ [4] KREJC do IPTV. Pandatron – Elektrotechnický magaz´ın [online]. 8.4.2009, [cit. 2010-12-03]. Dostupné z URL: . [5] KODERA, J. Abako.cz [online]. 19.1.2007, [cit. 2010-12-03]. Jiko Blog. Dostupné z URL: . [6] PETERKA, J. Lupa.cz [online]. 24.8.2006, [cit. 2010-12-03]. Jak funguje IPTV?. Dostupné z URL: . [7] LANE, D. Fiberoptics4sale.com [online]. c2010, [cit. 2010-12-02]. Optical Fiber Tutorial. Dostupné z URL: . [8] FILKA, M. Optoelektronika pro telekomunikace a informatiku. Brno : M. Filka, 2009. 369 s. ISBN 978-80-86785-14-1. [9] Scinet.cz [online]. 2010, [cit. 2010-12-03]. Google zaˇcne testovat domác´ı pˇr´ıpojky s rychlost´ı 1 Gbit/s. Dostupné z URL: . [10] KEISER, G. FTTX concepts and applications. Canada : Willey, 2006. 312 s. ISBN 978-0471704201. ´ ZKA, ˇ [11] LAFATA, P.; VODRA J. Rozvoj pˇr´ıpojek FTTx. Elektrorevue - Internetový ˇcasopis, 2010, roˇc. 2010, ˇc. 23, s. 1-8. ISSN: 1213–1539. [12] Hps.mallat.cz [online]. 03.09.2003, [cit. 2010-12-03]. Co je co v IT > Optické vlákno a kabely. Dostupné z URL: .

63

ˇ ˇ AK, ´ [13] BROUCEK, J.; DVOR P. FTTx – technologie pro posledn´ı m´ıli. NET GURU [online]. 12.5.2010, [cit. 2010-12-03]. Dostupné z URL: . [14] Cisco Systems. Cisco.com [online]. 1999, [cit. 2010-11-07]. IP Multicast Deployment Fundamentals. Dostupné z URL: . [15] Cisco Systems. Cisco.com [online]. c2010, [cit. 2010-11-07]. Multicast Quick Start Configuration Guide. Dostupné z URL: . [16] STEWART, B. CCNP BSCI Official Exam Certification Guide. 4th edition. Indianapolis : Cisco Press, 2008. 638 s. ISBN 978-1-58720147-9. [17] IANA. Iana.org [online]. 1994, 2010-11-05 [cit. 2010-11-07]. IPv4 Multicast Address Space Registry. Dostupné z URL: . [18] DEERING, S. Host Extensions for IP Multicasting. Internet Engineering Task Force [online]. 1989, Request for Comments: 1112, [cit. 2010-12-03]. Dostupné z URL: . [19] FENNER, W. Internet Group Management Protocol, Version 2. Internet Engineering Task Force [online]. 1997, Request for Comments: 2236, [cit. 2010-1203]. Dostupné z URL: . [20] WILLIAMSON, B. Developing IP Multicast Networks : Volume 1.. Indianapolis : Cisco Press, 2000. 592 s. ISBN 978-1578700776. ´ [21] FILIP, O. Uvod do IP multicastu. Lupa [online]. 2004, [cit. 2010-12-04]. Dostupné z URL: . [22] ORNAGHI, A. Alor.antifork.org [online]. 2002, [cit. 2010-12-04]. IGMPv3. Dostupné z URL: . [23] LAMMLE, T. CCNA : Certified Network Associate.. Canada : Wiley, 2007. 966 s. ISBN 978-0-470-11008-9.

64

[24] J. VELTE, T.; T. VELTE, A. S´ıt’ové technologie Cisco.. Brno : Computer Press, 2003. 800 s. ISBN 80-7226-857-0. [25] Electronics-manufacturers.com [online]. 15.11.2006, [cit. 2010-12-06]. Dostupné z URL: .

65

˚ VELICIN ˇ SEZNAM SYMBOLU, A ZKRATEK ACL Access Control List APIPA Automatic Private IP Addressing AVC Advanced Video Coding CPU Central Processing Unit DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DVB-C Digital Video Broadcasting - Cable DVB-H Digital Video Broadcasting - Handheld DVB-S Digital Video Broadcasting - Satellite DVB-T Digital Video Broadcasting - Terrestrial EPG Electronic Programming Guide GUI Graphical User Interface HD

High Definition

IANA Internet Assigned Numbers Authority IGMP Internet Group Management Protocol ILD Injection Laser Diode IPTV Internet Television protokol IP

Internet Protocol

ISO International Organization for Standardization ISP

Internet Service Provider

KN

KolejNet

LAN Local Area Network LED Light Emitting Diode MAC Media Access Control MPEG Motion Picture Experts Group

66

OSI Open Systems Interconnection PC

Personal Computer

PPV Pay per View QoS Quality of Service RP

Rendezvous Point

SD

Standard Definition

SFP Small form-factor Pluggable STP Shielded Twisted Pair TCP Transmission Control Protocol TTL Time to Live UDP User Datagram Protocol UTP Unshielded Twisted Pair VCR Video Cassete Recorder VLC VideoLAN Client VoD Video on Demand VPN Virtual Private Network WAN Wide Area Network

67

ˇ ÍLOH SEZNAM PR A Namˇ eˇ ren´ e pˇ renosov´ e rychlost´ı 69 A.1 Hodnoty pro jednotlivé pˇrep´ınaˇce s jedn´ım video tokem . . . . . . . 69 A.2 Hodnoty pro jednotlivé pˇrep´ınaˇce s dvˇema video toky . . . . . . . . 72 B Obsah CD

74

68

A

ˇ REN ˇ ´ PRENOSOV ˇ ´ RYCHLOSTÍ NAME E E

A.1

Hodnoty pro jednotliv´ e pˇ rep´ınaˇ ce s jedn´ım video tokem Tab. A.1: Cisco WS-C2960-24TT-L

Poˇc´ıtaˇc PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 PC8 SERVER Pr˚ umˇer

SD SD 720p MP4 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] [Mbit/s] 0,667 3,9 0,29 0,615 3,7 0,26 0,53 3,3 0,208 0,454 2,8 0,363 0,475 3,7 0,442 0,404 3,2 0,377 0,744 3,1 0,392 0,641 3,1 0,58 0,707 4,1 0,583 0,582 3,433 0,388

69

720p MP4 720p MKV pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] 1,6 0,328 1,4 0,204 1,3 0,177 2,1 0,314 2 0,362 2,3 0,381 2 0,497 2,3 0,465 2,4 0,431 1,933 0,351

720p MKV pˇrek. OFF [Mbit/s] 8,5 7,6 7,1 5,9 7,4 5,5 6,7 7,4 8,4 7,167

Tab. A.2: Edge-corE ES3510MA

Poˇc´ıtaˇc PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 SERVER Pr˚ umˇer

SD SD 720p MP4 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] [Mbit/s] 0,801 3,7 0,355 0,764 3,5 0,313 0,707 3,2 0,303 0,607 2,8 0,222 0,686 3,1 0,379 0,537 2,5 0,186 0,509 3,1 0,462 0,893 3,9 0,367 0,688 3,225 0,3234

720p MP4 720p MKV pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] 2,1 0,404 1,8 0,384 1,8 0,256 1,5 0,192 1,9 0,231 1,1 0,171 2,5 0,417 2,3 0,347 1,875 0,3003

720p MKV pˇrek. OFF [Mbit/s] 5,6 5,4 5 4,2 5,1 3,7 4,2 5,9 4,888

Tab. A.3: Cisco WS-C3560v2-24PS



70

720p MP4 720p MKV pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] 2,3 0,387 2,3 0,379 2,4 0,358 2,1 0,323 2,3 0,346 2,2 0,313 1,5 0,444 1,8 0,382 2,1 0,408 2,111 0,371

720p MKV pˇrek. OFF [Mbit/s] 5,8 5,5 5,4 4,7 4,8 4,5 4,3 4,5 5,4 4,989

Tab. A.4: Edge-corE ES3528M


SD SD 720p MP4 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] [Mbit/s] 0,817 3,1 0,26 0,413 3,1 0,223 0,75 3 0,192 0,682 3,1 0,284 0,766 4,2 0,302 0,683 3 0,387 0,616 2,7 0,352 0,764 3,4 0,423 0,683 3,1 0,387 0,686 3,1899 0,312

720p MP4 720p MKV pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] 2,1 0,385 2,1 0,363 2,3 0,336 2,2 0,289 2,3 0,327 2 0,478 2,1 0,37 2,2 0,413 2,4 0,423 2,189 0,376

720p MKV pˇrek. OFF [Mbit/s] 6 5,7 5,9 7,2 7,4 7 8,2 7,1 6,7 6,8

Tab. A.5: SignaMax 065-7729



71

720p MP4 720p MKV pˇrek. OFF pˇrek. ON [Mbit/s] [Mbit/s] 2,1 0,357 2,3 0,348 2,2 0,334 2,3 0,311 2,2 0,368 2,2 0,298 2,1 0,281 2,1 0,253 2,2 0,373 2,189 0,325

720p MKV pˇrek. OFF [Mbit/s] 8,5 8,2 7,7 6,7 7 7,8 6,6 7,4 8,2 7,5667

A.2

Hodnoty pro jednotliv´ e pˇ rep´ınaˇ ce s dvˇ ema video toky Tab. A.6: Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.128 1/2

Poˇc´ıtaˇc C2960 C3560v2 EC ES3510MA 224.1.1.128 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON pˇrek. OFF PC1 0,283 3,3 0,26 3,4 0,282 3,9 PC3 0,354 3,3 0,268 4,1 0,383 4,5 PC5 0,369 4,1 0,377 4,3 0,397 4,9 PC7 0,383 4,7 0,39 4,9 Server 0,255 3 0,231 3,2 0,26 3,3 Pr˚ umˇer 0,3288 3,68 0,3052 3,98 0,3305 4,15

Tab. A.7: Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.128 2/2 Poˇc´ıtaˇc EC ES3528M SignaMax 065-7729 224.1.1.128 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON pˇrek. OFF PC1 0,406 4,1 0,358 2,8 PC3 0,426 8,7 0,387 3,3 PC5 0,437 5,1 0,365 3,4 PC7 0,423 6,3 0,234 4,1 Server 0,379 6,9 0,312 3,3 Pr˚ umˇer 0,4142 6,22 0,3312 3,38

72

Tab. A.8: Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.1 1/2

Poˇc´ıtaˇc C2960 C3560v2 EC ES3510MA 224.1.1.1 pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON pˇrek. OFF pˇrek. ON pˇrek. OFF PC1 0,518 8,2 0,54 8,4 0,408 7,2 PC3 0,493 7,5 0,487 7,7 0,464 6,9 PC5 0,457 6,7 0,455 7 0,485 7,1 PC7 0,436 6,3 0,416 6,2 Server 0,566 8,7 0,574 8,8 0,422 8,7 Pr˚ umˇer 0,494 7,48 0,4944 7,62 0,44475 7,475

Tab. A.9: Souhrn pˇrenosov´ ych rychlost´ı pro server 224.1.1.1 2/2 Poˇc´ıtaˇc EC ES3528M SignaMax 065-7729 224.1.1.1 Trans ON Trans OFF Trans ON Trans OFF PC1 0,412 7,5 0,389 7,7 PC3 0,349 6,7 0,444 7,3 PC5 0,306 7,6 0,453 6,9 PC7 0,381 5,4 0,487 6 Server 0,351 6,8 0,402 8,7 Pr˚ umˇer 0,3598 6,8 0,435 7,32

73

B

OBSAH CD

Na CD je pˇriloˇzena elektronická verze bakaláˇrské práce a zdrojové kódy v programu LATEX k jej´ımu pˇreloˇzen´ı.

74

SWITCHE PRO FTTX - NASAZENÍ V SÍTÍCH S IPTV

Recommend Documents