Dalibor Eliáš 6.Května 2015 Konvergence AVB řešení integrace s BIAMP
Agenda Problematika A/V v IP komunikaci Standardy pro AVB AVB v podání Extreme Networks Nasazování AVB v IP infrastruktuře 2
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
4 Proč nás to tolik zajímá?
Jak dnešní komuniace vypadá?
6 Přenos A/V v TCP/IP
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: IP/UDP/TS IP/UDP/RTP IP/UDP/SRTP IP/UDP/TS/RTP Lze využít i něco jako: IP/TCP/RTP IP/TCP/HTTPS/RTP Adaptive Bit Rate streaming využívá HTTP NAT, buffering, real-time vs. recorded 7
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 Enterprise infrastruktura Zajištění QoS Rezervace šířky pásma Bezpečnost Autentizace 8
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 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 10
11 AVnu asociace registrovaní výrobci
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 QoSrelated services for ALL layer 2 technologies. 16
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/ieee- 1722.1_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
33 Stream Reservation - příklad
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
35 Credit Based Shaper
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