Использование ASR9000 в решениях по передаче видео

© 2012 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 1

Использование ASR 9000 в решениях по передаче видео

Ponomarev Andrey, SE

[email protected]


•  Введение

•  Встроенный мониторинг видео •  Немного теории о передаче видео •  Функциональные возможности •  Сценарии применения •  Конфигурирование

•  Новшества в передаче видео •  TI-stream-merge и Lossless stream-merge •  PIM ECMP Redirect •  Video Queue (Inline Video CAC)


Video Distribution, IPTV, Cable

Contribution Enterprise, Wholesale

IP PIM

P2MP MPLS-TE

mLDP L3/L2 VPN

Sub second

< 500ms

0 Loss Lossless stream-merge

IOS-XR IGP and PIM Fast Convergence

Convergence Time

~50ms Flow base MoFRR

ISIS/OSPF prefix prioritization

PoP DCM

MSE

P

P

MRV 0% MRV -10%


Receiver!

Receiver!

Receiver!

Receiver!

Video Source!

Video Source!

IP/PIM Distribution, IPTV, Cable, Business

P2MP TE Global, mVPN

Contribution, IPTV, Cable

mLDP VPN and global

Distribution IPTV, Wholesale, Business

VPLS LSM L2VPN, DCI, Wholesale

Video Source!

Video Source!

IP PIM

IP/MPLS

mVPN

VPLS


MoFRR IP-PIM

TI MoFRR

Loss-less stream merge

Vidmon MoFRR

IP PIM

Non-ECMP, mVPN P2MP-TE, VPLS

Non-ECMP, mVPN P2MP-TE

Non-ECMP, mVPN P2MP-TE, VPLS

V

< 500ms

0 Loss

~50ms

V

< 500ms

0 Loss

~50ms


Video Contribution

SMPTE2022-6 SMPTE 424M

JPEG2k Motion

JPEG2k

RTP Metric

Мобильные операторы связи

ABR-MDI

ABR

Video Distribution

MPEG-TS Media Room

ABR VoIP

JPEG2k

MPEG-MDI ABR-MDI RTP-MMR RTP-Voice

Media компании

MPEG-MDI ABR-MDI

RTP Metric

MPEG-TS ABR

JPEG2k

OTT/CDN/ другие

MPEG-MDI ABR-MDI

ABR MPEG-TS

Мониторинг видео и голоса важен для каждого рынка

Корпоративный сегмент

RTP-Voice MPEG-MDI ABR-MDI

VoIP MPEG-TS

ABR Тр

ебования

Решение

Cis

co


Line rate производительность

Интеграция с CDS*

Поддержка Adaptive bitrate*

Встроенный мониторинг

Гибкие транспортные модели

Встроенный трансрейтинг*

Lossless Stream Merge*

Video Queue (Inline Video CAC)*

* Аппаратная поддержка, требуется доработка ПО


•  MPEG кодер формирует элементарный поток ES (Elementary Stream), содержащий фреймы с видео или аудио информацией

•  MPEG мультиплексор добавляет к ES заголовок и формирует PES (Packetised Elementary Stream) переменной длины (до 64 Кбайт) и объединяет несколько PES в один программный или транспортный поток

•  Одна ТВ программа состоит из нескольких элементарных потоков (обычно один видео поток, один или несколько аудио потоков, поток управления, поток субтитров и т.п.)


•  MPEG Program Stream – простой вид мультиплексирования группы связанных PES, применяется в digital video storage устройствах

•  MPEG2 Transport Stream (MPEG2-TS) – мультиплексирование нескольких PES с разбиением на кадры фиксированной длины

•  Размер кадра 188 байт: заголовок (4 байта), данные (184 байта)

•  Single Program Transport Stream (SPTS) содержит одну программу, состоящую из нескольких PES

•  Multiple Program Transport Stream (MPTS) содержит несколько программ


31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 sync_byte = 0x47 TE PS TP PID scram afctl cc

Bits Field Name Description 31:24 sync_byte Всегда содержит значение 0x47 23 TE (transport error) Флаг ошибки (Transport error indication) 22 PS (payload start) Флаг начала данных PES (Indicates start of elementary

stream payload) 21 TP (transport priority) Приоритет (Transport stream priority (1 = high priority)) 20:8 PID Идентификатор элементарного потока (Elementary

stream program ID) 7:6 scram Биты управления скремблированием (Transport

Stream scrambling control) 5:4 afctl Adaptation Field Control

0x0 = не используется (Reserved) 0x1 = только данные (Payload present) 0x2 = только опции (Adaptation field present) 0x3 = опции и данные (Both Adaptation field and Payload present)

3:0 cc Номер последовательности (Continuity Counter – 4 bit sequence number for this elementary stream)


•  В MPTS поток добавляются Program Specific Information (PSI) таблицы, содержащие перечень программ и соответствием им конкретных PESs

•  7 MPEG2-TS кадров (1316 байт) инкапсулируются в один IP пакет


Метрики для анализа качества видео (MPEG, RTP или IP-CBR):

•  Media Rate Variation (MRV) Превышение вариации скорости анализируемого потока заданных пороговых значений

•  Media Loss Rate (MLR) Количество потерянных пакетов анализируемого потока в течение периода измерения (пакетов/с). Рекомендованные значения: SDTV – 0.004, VoD – 0,004, HDTV – 0,0005

•  Media Stop Events (MSE) Логическая величина, отражающая отсутствие пакетов анализируемого потока в течение периода измерения

•  Delay Factor (DF) Размер буфера, в миллисекундах, рекомендованное значение до 50 мс

•  Media Delivery Index (MDI) [RFC4445] Состоит из Delay Factor (DF) и Media Loss Rate (MLR) для MPEG потоков

•  RTP [RFC3550] Состоит из Jitter и Loss метрик для RTP потоков

High Rate Threshold

Low Rate Threshold

MRV Exception

Period 1

Period 2

Period 3

MRV:0 MRV:0 MRV:X Measurement Interval

Expected Rate

MRV:0

Threshold Rate Variance

High Rate Threshold

Low Rate Threshold

MSE

Period 1

Period 2

Period 3

MRV:0 MRV:0 MRV:X

Expected Rate

MRV:Y MSE:0 MSE:0 MSE:0 MSE:1


•  Для идеального потока с нулевой вариацией задержки DF = размер пакета / скорость потока, например, 1316 байт / 3.75 Мбит/с = 2.8 мс. Соответствует интервалу времени между соседними пакетами потока.

•  DF = 266.67 мс для аналогичного потока соответствует превышению потока на 1 Мбит/с в течение 1 с или снижению скорости потока до 3.42 Мбит/с в течение 3 с.

•  Приемлемым для IPTV решений считается DF <= 50 мс (зависит от STB).


15 12 13 13 14 11 10 16

MPEG Video Stream

MPEG CC = 1

MPEG CC = 2

MPEG CC = 3

MPEG CC = 4

MPEG CC = 5

MPEG CC = 6

MPEG CC = 7

MPEG CC = 8

MPEG Lost Frames = 5

MDI:MLR = 5 MPEG CC = 1

MPEG CC = 2

MPEG CC = 3

MPEG CC = 4

MPEG CC = 5

MPEG CC = 6

MPEG CC = 7

MPEG CC = 8

MDI:MLR = 4

MPEG Lost Frames = 4

Пример 1 Пример 2

1.  MLR = Media Loss Rate 2.  CC = Continuity Count 3.  PID = Program ID 4.  Измерение MLR :

•  Как много MPEG кадров потеряно •  Измеряется для каждого MPEG PID, используя MPEG CC •  Каждый MPEG PID имеет собственное поле CC (4 бита) •  Поддерживается VBR и CBR видео потоки

MLR суммируется для всех MPEG кадров в Transport Stream


15 12 13 13 14 11 10 16

MPEG Video Stream

1.  MDC = Media Discontinuity Count 2.  Discontinuity = TV Glitch 3.  Измерение MDC :

•  Количество нарушений очередности кадров в MPEG потоке •  Соответствует количеству “TV glitches” на экране ТВ •  Не измеряет “какое число MPEG кадров было потеряно” •  Измеряется для каждого MPEG PID, используя MPEG CC •  Каждый MPEG PID имеет собственное поле CC (4 бита) •  Поддерживается VBR и CBR видео потоки

MPEG CC = 1

MPEG CC = 2

MPEG CC = 3

MPEG CC = 4

MPEG CC = 5

MPEG CC = 6

MPEG CC = 7

MPEG CC = 8 Media Discontinuity Count (MDC) = 4

MDI:MDC = 4 TV Glitches = 4

MPEG CC = 1

MPEG CC = 2

MPEG CC = 3

MPEG CC = 4

MPEG CC = 5

MPEG CC = 6

MPEG CC = 7

MPEG CC = 8

MDI:MDC = 2 TV Glitches = 2

Media Discontinuity Count (MDC) = 2

Пример 1 Пример 2

MDC суммируется для всех MPEG кадров в Transport Stream


Характеристика Поддержка Классификация по ACL (L4) Да

VBR или CBR видео потоки Да

Метрика для каждого MPEG-TS PID Да

Поддержка RTP 16bit/32bit sequence numbers Да

Поддержка SPTS потоков Да

Поддержка MPTS (до 100 PIDs) Да

Поддержка сжатого видео: 1.  H.264, AVC 2.  MPEG2 and MPEG4 3.  JPEG2k 4.  ABR

Да

Поддержка несжатого видео: 1.  SDI 2.  Все SMPTE specs

Да

Поддержка на Ingress interface Да

Поддержка на Egress interface В будущем


Метрики Поддержка MPEG-MDI – RFC4445 Да

RTP-MMR for Microsoft Media Room Да

RTP-Voice Да

RTP-JPEG2k Да

RTP-Custom Да

Video Availability SCTE-168 report (error’ed seconds) Да

Video Jitter Да

Media Stop Event Да

IP-CBR Да


MPLS транспорт Поддержка Global MRIB Table 1.  MLDP, LDP 2.  P2MP-TE, P2P-TE

Да

MPLS Unicast VPN Да

Multicast VPN 1.  MLDP 2.  P2MP-TE

Да

VPLS PW В будущем

EoMPLS PW В будущем

Управление и отчетность Поддержка SNMP (MIB) Да

Syslog Да

XML Да

Multiple Alarms Threshold with Ranges Да

Cisco Multicast Manager, Prime Performance Manager Март 2013


Характеристика Значение

Typhoon LC Interface (1G, 10G, 40G, 100G) Unicast and/or Multicast Video

4k RTP flows/NPU 16K RTP/MPEG flows/LC 32K flows/System (лимиты тестирования, потенциально 16K * n_слотов)

Class-maps 1k/policy-map 1k/system

Policy-maps 256/system MPEG flow rate 500 Mb/s (1316 bytes) RTP flow rate 3 Gb/s (88 bytes) Flow history 60 intervals/flow Interval Duration 10-300 s/flow Reacts 14 reacts/class-map Jitter Precision 100 microsec Video Flow Granularity 64K-3Gb/sec


Характеристика 7600 ES+ ASR9k Typhoon ASR9k Trident MPEG-MDI Поддерживается Поддерживается Не поддерживается

JPEG2k-MDI Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

ABR-MDI Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

IP-CBR Поддерживается Поддерживается Поддерживается

RTP-JPEG2k Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

RTP-Voice Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

RTP-MMR Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

RTP-Custom Поддерживается Поддерживается Не поддерживается

Video Jitter Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается

SCTE-168 Поддерживается Поддерживается Не поддерживается

Video Availability Report Поддерживается Поддерживается Не поддерживается

MSE Поддерживается Поддерживается Поддерживается

Trap and Clone Не поддерживается Поддерживается Поддерживается

MIBs Поддерживается Поддерживается Поддерживается

Netflow v9 Export Не поддерживается Поддерживается Не поддерживается


ASR9k

15 12 13 13 14 11 10 16 MPEG Video Stream

1.  Поддерживается на любых портах линейных карт второго поколения

2.  Встроенный linerate анализ для MPEG видео 3.  Отсутствие буферизации MPEG видео

в процессе анализа •  Не вносит задержку и джиттер

4.  Разбирает все MPEG кадры в MPEG TS 5.  Подсчитывает MDI: MLR, DF, MDC метрики

в определенном интервале времени 6.  Отчет MDI метрик через CLI и MIB (SNMP) 7.  NMS обновляет данные после SNMP poll

HW/SW требования: 1.  RSP любых версий 2.  Линейные карты Typhoon 3.  IOS XR 4.3.0 или позднее


•  Medial Delivery Index (MDI) = Delay Factor : MLR (Media Loss %)

•  Результат анализа MPEG2-TS заголовков каждого MPEG кадра

•  Не зависит от видео содержимого (Video Payload)   Любое кодирование видео: MPEG2, MPEG4, AVC, etc.   Содержимое может быть зашифровано

•  Потери рассчитываются на основе CC поля MPEG заголовка

•  Поддерживаются пакеты с RTP и не-RTP инкапсуляцией

•  Поддерживается до 7 MPEG2-TS кадров одном IP пакете

•  Автоматическая фильтрация control PIDs и low rate PIDs

•  При использовании совместно с RTP метриками возможно определение места деградации видео потока – источник или IP сеть


•  При включении MDI метрики выполняется двухуровневый анализ видео потоков

•  Анализ на сетевом уровне •  Мониторинг на уровне IP пакета (IP-CBR или RTP) •  Подсчет Jitter / DF

•  Анализ на уровне MPEG-TS •  Анализ заголовков MPEG2-TS пакетов в packet payload •  Обнаружение потерь без учета sequence numbers сетевых пакетов

•  Позволяет локализовать место деградации видео потока, например:

•  Потери для PID при наличии L3 потерь: проблема в сети •  Потери для PID при отсутствии L3 потерь: проблема на источнике

IP

UDP MPEG2

MPEG2

MPEG2

MPEG2

MPEG2

MPEG2

MPEG2


show policy-map type performance-traffic interface tenGigE 0/2/0/10 ----------------------------------------------------------------------------------- Interface: TenGigE0/2/0/10 Direction: input Service-Policy: ipcbr-mdi ----------------------------------------------------------------------------------- Total Num Flows: 3 Metric Flow Key MPEG PID MPEG MPEG MPEG Error Type SrcAddr:SrcPort -> Pkts Lost Pkts MDC Sec(s) DstAddr:DstPort MDI-MPEG 10.0.0.2:1024 -> 51 3510 0 0 0.00 20.0.0.2:1024 MDI-MPEG 10.0.0.2:1024 -> 52 3510 0 0 0.00 20.0.0.2:1024 ----------------------------------------------------------------------------------- Class Name Num-Flows ---------- --------- ucast 3 mcast 0 -----------------------------------------------------------------------------------

Заголовок

Метрики для каждого

элементарного потока


----------------------------------------------------------------------------------- Interface: TenGigE0/2/0/10 Direction: input Service-Policy: ipcbr-mdi ----------------------------------------------------------------------------------- Total Num Flows: 3 Flow:291 Key:10.0.0.2:1024->20.0.0.2:1024 MDI-MPEG PID:51 Class: ucast Total Intvls: 1 Intvl# 1, Updated at: Sat Oct 20 12:39:41 2012, Duration: 10 s Metric type : MDI-MPEG MPEG MLR : 0.000 pps MPEG Lost Packets : 0 MPEG MDC : 0 IP Jitter : 3.084 ms Avg MPEG Packet Rate : 351.00 pps Total MPEG Packets : 3510 Avg MPEG Bit Rate : 527 kbps Error Seconds : 0.00 s Transport Availability : 100.00 % ... Flow:290 Key:10.0.0.2:1024 -> 20.0.0.2:1024 UDP Class: ucast Total Intvls: 1 Intvl# 1, Updated at: Sat Oct 20 12:39:47 2012, Duration: 10 s Metric type : IP-CBR MRV : 0.000 % DF : 3.084 ms Avg Packet Rate : 351.00 pps Total Packets : 3510 Avg Bit Rate : 3824 kbps Total Bytes : 4780620 Avg Packet Len : 1362.00 B IPv4 TTL : 255

L3 (IP Level) Flow метрики

MPEG Flow Level метрики


1 2 3 4 IP Early Acquisition: Мониторинг качества всех потоков в Headend

Hub Site: Определение качества потоков на основе MPEG

MDI перед выдачей на QAMs

Stream Conditioning: Мониторинг качества обработки, Ad inserted, скорости сжатия потоков

Headend Demarcation: Определение качества входящих потоков на основе MPEG MDI

ASR9k

ASR9k

ASR9k

ASR9k

ASR9k

ASR9k

Video Distribution

2

MPEG-TS MSFT Media Room

ABR JPEG2k

MPEG-MDI ABR-MDI RTP-MMR J2k-MDI


Access and Aggregation Network


Core IP/MPLS Network

Home Network

ASR9k PoP

Super Head End (SHE) MPEG Video

Video Service Office (VSO)

DCM

Encoder Source

MSE

MSE

Video Hub


Video Hub

Encoder Source

DCM

DCM / VQE

Encoder Source

Video Hub Office(VHO) / Regional Head-end (RHE)

P

P

Headend Aquisition Domain Core Transport

Domain Access and Aggregation

Domains

MDI (0:0:12)

ASR9k

ASR9k POP

Ingress MPEG MDI Monitoring Point

MDI (0:0:22)

MDI (0:0:32)

MDI (12:3:32) MDI

(12:3:42)

MDI (12:3:27)

Problem Domain

(i.e. Egress Port)

Egress MPEG MDI Monitoring Point

PIM-SM/SSM

ASR9k

Video Distribution

2


ABR JPEG2k





Home Network

Super Head End (SHE) MPEG Video


DCM

Encoder Source

MSE

MSE

Video Hub


Video Hub

Encoder Source

DCM

DCM / VQE

Encoder Source

Video Hub Office(VHO) / Regional Head-end (RHE)

P

P

Headend Aquisition Domain Core Transport

Domain Access and Aggregation

Domains

MDI (0:0:12)

ASR9k

Ingress MPEG MDI Monitoring Point

MDI (0:0:32)

MDI (12:3:42)

Core IP/MPLS Network

MLDP, P2MP-TE

Problem Domain

(i.e. Egress Port)

Egress MPEG MDI Monitoring Point

ASR9k PoP

ASR9k PoP

MDI (0:0:22)

MDI (12:3:32)

MDI (12:3:27)

ASR9k

Video Distribution

2


ABR JPEG2k



•  Поддерживается до 7 MPLS меток

•  Обнаруживается последняя MPLS метка и выполняется расчет метрик

•  MPLS метки не анализируются

•  Если пакет имеет IPv4 заголовок, выполняется анализ на основе:

•  IP 5-tuple + MPEG-TS •  IP 5-tuple + RTP header SSRC + MPEG-TS

MPLS x 7 IP UDP 7xMPEG-TS

MPLS x 7 IP UDP 7xMPEG-TS или другой формат видео RTP


Video Contribution

1

SMPTE2022-6 SMPTE 424M

JPEG2k Motion JPEG2k

RTP Metric J2k-MDI

IP/MPLS Core

Studio

Studio

Mobile Studio

Fixed Studio

Final Studio

DCM

Super Head End

Video Distribution

Video Contribution

Edge Distribution (DCM-GW)

ASR9k

ASR9k

ASR9k

ASR9k

ASR9k

RTP (0,0,0,10)

RTP (4,2,1,20) RTP (12,8,9,55)

RTP (0,0,0,10)

J2k-MDI (0,0,10)

J2k-MDI (12,23,20)

J2k-MDI (0,0,10) J2k-MDI (120,3,30)


Название метрики в

CLI

Тип трафика Параметры Возможность задания частоты дискретизации

rtp Любой RTP Задаются пользователем

Да

rtp-j2k RTP +JPEG2000 payload

Частота дискретизации 148.5/1.001MHz

Нет, Pre-set

rtp-mmr Microsoft Mediaroom

По шаблону Нет, Pre-set

rtp-voice RTP voice Частота дискретизации 8kHz

Нет, Pre-set


•  V – Version, версия RTP протокола, 2 бита •  P – Padding, 1 бит, установлен если есть добавочные байты после содержимого •  X – Extension, 1 бит, установлен если присутствует расширение заголовка •  СС – Count CSRC, 4 бита, указывает на число CSRC полей в заголовке •  M – Marker, 1 бит, маркер, интерпретируемый согласно профилю •  PT – Payload type, 7 бит, тип содержимого •  Sequence number – инкрементальный номер последовательности, 16 бит •  Timestamp – временная метка для первого байта в содержимом, 32 бита

(базируется на PCR источника, для MPEG-2 частота дискретизации 90KГц) •  SSRC – идентификатор источника синхронизации, 32 бита •  CSRC – опциональное поле, массив из 32-битных полей (от 0 до 15), содержащих идентификаторы информационных источников

Минимальная длина заголовка – 12 байт.


•  Два типа RTP метрик: Jitter и Sequence Number

•  Jitter метрика рассчитывается на основе временных меток в RTP заголовке

•  Не зависит от скорости потока •  Обнаруживает изменения, обусловленные состоянием сети •  Фиксируется максимальная и средняя вариация задержки

•  Sequence number метрика рассчитывается на основе номера последовательности в RTP заголовке

•  Обнаружение потерь, дублирования или нарушения очерёдности доставки пакетов

•  Поддерживается 32-х битный номер последовательности (16 бит добавляются согласно RFC3497)


•  Jitter метрика подсчитывается на основе временных меток в пакетах и значениях локальных часов, соответственно для корректного расчета часы должны быть синхронизированы

•  Микрокод выбирает частоты дискретизации на основе значения поля payload type в RTP заголовке получаемого пакета при начальном анализе потока

•  Карты частот подразделяются на два типа: известные частоты дискретизации (RFC3551 и др.) и частоты задаваемые пользователем

•  Конфигурирование частот дискретизации поддерживается только для rtp метрики


Тип RTP Payload RTP, RTP-MMR Frequency (Hz)

RTP-J2K Frequency (Hz)

RTP-Voice Frequency (Hz)

0, 3-5, 7-9, 12-13, 15, 18 8k 8k 8k 1-2, 14, 19-95 90k 90k 90k

6 16k 16k 16k 10-11 44.1k 44.1k 44.1k

16 11.025k 11.025k 11.025k 17 22.05k 22.05k 22.05k

19-95 90k 90k 90k 96-127 90k 148.5/1.001 M 8k


•  Контролируется на уровне пакетов путем анализа SN поля RTP заголовка

•  Sequence delta = seq анализируемого пакета – max_seq предыдущих пакетов

Sequence Delta Ошибка Значение 0 Duplicate Дублирование пакета 1 No error Корректный порядок, нет потерь 2 -> max_dropout Forward gap Нарушение очередности «вперед»,

валиден в пределах max_dropout -max_misorder -> -1 Back gap Нарушение очередности «назад»,

валиден в пределах max_misorder за пределами valid range Late, Big jump Пакет сохраняется, если следующий

пакет придет по очередности, поток будет ре-синхронизирован

0 1 max_dropout max_misorder

Sequence number delta duplicate

in order

forward gap big jump late back gap

valid range


show policy-map type performance-traffic interface tenGigE 0/2/0/10 ----------------------------------------------------------------------------------- Interface: TenGigE0/2/0/10 Direction: input Service-Policy: vidmon-rtp ----------------------------------------------------------------------------------- Total Num Flows: 1 Metric Flow Key SSRC Lost RTPSeq IP Error Type SrcAddr:SrcPort -> Pkts Discon Jitter(ms) Sec(s) DstAddr:DstPort RTP 10.0.0.2:1024 -> 0 0 0 2.80 0.00 20.0.0.2:5004 ----------------------------------------------------------------------------------- Class Name Num-Flows ---------- --------- ucast 1 mcast 0 -----------------------------------------------------------------------------------

Заголовок

Метрики потока


Interface: TenGigE0/2/0/10 Direction: input Service-Policy: vidmon-rtp ----------------------------------------------------------------------------------- Total Num Flows: 1 Flow:294 Key:10.0.0.2:1024->20.0.0.2:5004 RTP SSRC:0 Class: ucast Total Intvls: 1 Intvl# 1, Updated at: Sat Oct 20 13:09:24 2012, Duration: 10 s Metric Type : RTP Payload Type : 33 Clock Frequency : 90000 Hz Lost Packets : 0 Loss Fraction : 0.000 % Intvl Jitter : 2.800 ms Max Intvl Jitter : 2.811 ms Avg Packet Rate : 356.20 pps Total Packets : 3562 Avg Bit Rate : 3915 kbps Total Bytes : 4894188 Avg Packet Len : 1374.00 B Seq Discon Count : 0 Avg Seq Discon Len : 0 Num Cycles : 0 Num Resync : 0 Num Out of Order : 0 Num Duplicates : 0 Num Seq Jumps : 0 Error Seconds : 0.00 s Transport Availability : 100.00 % ----------------------------------------------------------------------------------- Class Name Num-Flows ---------- --------- ucast 1 mcast 0 -----------------------------------------------------------------------------------

Обнаруженный тип содержимого

Clock Frequency

Sequence Number метрика

Jitter метрика


•  Захват и клонирование потока по запросу, срабатывает на основе измерений (метрик) в режиме реального времени

•  Получатель клонированного потока: интерфейс или EoMPLS PW

•  Поддерживается для multicast трафика, поддержка для unicast - в будущем

CAPEX: Не нужны видео пробы по всей сети

OPEX: Эффективное использование оборудования анализа в NOC

Regional Network!Backbone!

CRS-1

CRS-1

Regional !Headend!

Hub!

Video Ops

Video Flow trapped and cloned

ASR9000

ASR9000

ASR9000


•  Оператор формирует Mediatrace запрос со спецификацией потока и параметрами для мониторинга

•  Политика инсталлируется на маршрутизаторы для сбора статистики по заданному потока согласно запросу

•  Собранная статистика отправляется обратно оператору

•  Оператор анализирует полученные данные и обнаруживает проблемную точку

•  Поддержка Mediartace планируется в будущих релизах IOS XR

Aggregation (MPLS)

ASR 9000 Aggregation

ASR 9000 Distributiion

Distribution (MPLS)

ASR 9000 Head-End Content

Source

1

My Video Quality is deteriorated

Mediatrace: 10.1.1.1 to 10.3.2.1 Flow Description: RTP Profile Description …

1 2 3

4 5

Router 1 Ingres loss:0 Out of sequence:0 … MaxJitter: 100us … Router 3 Egress Loss: 130 …

Problem Isolated


•  Встроенный видео мониторинг TCP потоков

•  Агрегатная статистика для порта или логического интерфейса

•  Обнаружение и мониторинг динамических потоков

•  Генерация отчетов по ABR потокам: изменение профилей, число потоков

•  Поддержка планируется в будущих релизах IOS XR

Aggregation (MPLS)

ASR 9000 Aggregation

ASR 9000 Distribution

Distribution (MPLS) Internet

Обнаружение и мониторинг HTTP ABR

потоков


Создание конфигурации 1.  Создание IPv4 ACL 2.  Создание класса - class map (type ‘traffic’) 3.  Создание политики - policy map (type ‘performance-traffic’) 4.  Применение политики к интерфейсу

Изменение конфигурации 1.  Удаление политики с интерфейса 2.  Модификация политики, класса или ACL 3.  Применение политики к интерфейсу


INPUT (CLI config): ipv4 access-list my_acl: 10 permit udp any eq 4000 any eq 4000 ! class-map type traffic match-any my_class match access-group ipv4 my_acl end-class-map ! policy-map type performance-traffic my_policy class type traffic my_class monitor parameters interval duration 10 history 10 timeout 2 ! monitor metric ip-cbr rate layer3 packet 100 pps ! react 1 packet-rate threshold type immediate threshold value gt 200.0 action syslog alarm severity warning alarm type discrete ! end-policy-map ! interface GigabitEthernet0/0/0/8 ipv4 address 10.1.1.1 255.255.255.0 service-policy type performance-traffic input

my_policy !

ACL

Class-map

Policy-map

Interface

bind!

Детали настройки в Configuration

guide


OUTPUT (TCA syslog): ...Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 33554433 ReactID: 1: SET ...Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 335544338 ReactID: 1: CLEAR

OUTPUT (show command): show policy-map type performance-traffic interface g0/0/0/8 input detail Mon Aug 24 13:42:31.578 EST ------------------------------------------------------------------------------- Interface: GigabitEthernet0/0/0/8 Direction: input Service-Policy: my_policy ------------------------------------------------------------------------------- Total Num Flows: 1 Flow: 33554433 Key: 192.1.1.2:4000 -> 250.1.1.1:4000 UDP Class: my_class Total Intvls: 1 Intvl# 1, Updated at: Mon Aug 24 13:42:28 2009, Duration: 10 s Metric type: IP-CBR MRV: 0.000 % DF: 10.127 ms Avg Packet Rate: 100.00 pps Total Packets: 1000 Avg Bit Rate: 52 kbps Total Bytes: 66000 Avg Packet Len: 66.00 B IPv4 TTL: 63 ------------------------------------------------------------------------------- Class Name Num-Flows ---------- --------- my_class 1 -------------------------------------------------------------------------------


•  Обычный IPv4 ACL

•  Однострочные ACL !

ipv4 access-list my_acl

10 permit udp any eq 4000 any eq 4000

!

ipv4 access-list my_acl1


!

ipv4 access-list my_acl2


!

•  Многострочный ACL !

ipv4 access-list my_acl


20 permit udp any eq 5000 any eq 5000 соответствует “OR”


соответствует “AND”


•  Необходимо использовать тип класса “traffic”

•  Только один ACL на класс

•  Поддерживается до 1024 классов

•  Пример Class map: !

class-map type traffic match-any my_class

match access-group ipv4 my_acl

end-class-map

!

class-map type traffic match-any my_class1

match access-group ipv4 my_acl1

end-class-map

!

class-map type traffic match-any my_class2

match access-group ipv4 my_acl2

end-class-map


•  Необходимо использовать тип политики “performance-traffic”

•  Поддерживается до 256 политик

•  Пример policy map : policy-map type performance-traffic my_policy

class type traffic my_class

monitor parameters

interval duration 10

history 10 объяснение параметров на следующем слайде

timeout 2

!

monitor metric ip-cbr flow rate (не media bit rate)

rate layer3 packet 100 pps

!

react 1 packet-rate

threshold type immediate

threshold value gt 200.0

action syslog

alarm severity warning

alarm type discrete

!

end-policy-map


interval duration (=10s~300s)

time

……

history = (1~60 intervals, sliding window)

interval duration (=10s~300s)

time ……

…

timeout (=2~60 intervals)

Больше нет пакетов

… … …

… …

Анализ существующего потока

сейчас

сейчас

Поток помечается для удаления

Остановка и удаление потока

…

Предыдущие интервалы истории удалены

Замечание: Потоки не удаляются мгновенно, таблица просматривается периодически

Интервал истории

Анализируемый интервал


•  До 1024 class maps в одном policy map, до 256 policy maps

•  Пример политики с несколькими классами

policy-map type performance-traffic my_policy

class type traffic my_class1

monitor parameters


history 10

timeout 1

!

monitor metric ip-cbr

rate layer3 packet 100

!

react 1 packet-rate



action syslog


alarm type discrete

!

class type traffic my_class2

monitor parameters


history 60

timeout 2

!


rate media 1052800 bps

media packet count in-layer3 7

media packet size 188

!

react 2 mrv



action syslog


alarm type discrete

!

end-policy-map

Mpeg2 packets in a UDP payload

Отличия на следующий слайде


Layer3 packet rate = 100 pps

Media rate = 100 udp packets x 7 mpeg2 packets x 188 bytes = 1052800 bps

1 udp payload

time

……

100 IP packets (or UDP datagrams) per second

… … … …

1 udp payload

time

……

100 IP packets (& UDP datagrams) per second

… … … …

1 media пакет (mpeg-2), default = 188B x 7 packets / udp

mpeg2 или не-mpeg2 пакеты


•  В policy map можно задать отслеживание конкретных параметров потоков и способы реагирования на их изменения.

•  Доступные параметры в разделе react для ip-cbr: 1. Media rate variation (MRV)

измеряется в %; если MRV < 0 % пакет потерян; если MRV = -100% пакеты отсутствуют; если MRV > 0 % повышена скорость поступления пакетов; если MRV = 0 % скорость не меняется.

2. Delay factor (DF) измеряется в ms; вариация задержки + один интервал между соседними пакетами (зависит от скорости потока), отражает требуемый размер буфера на ресивере.

3. Media stop event (MSE) триггер конца потока; поток считается остановленным, если в течение анализируемого интервала не поступило ни одного пакета потока.

4. Packet rate (PR) измеряется в pps; число пакетов в секунду.

5. Flow count (FC) общее количество потоков в классе.


1. mdi-error-seconds – количество секунд, в течение которых поток содержал ошибки.

2. mdi-mdc – количество пакетов, поступивших с нарушением очередности (Media Discontinuity Counter, Cisco proprietary параметр).

3. mdi-mlr – количество потерянных пакетов за интервал времени в секундах (число ошибок в секунду).

4. mdi-transport-availability – процент времени, в течение которого поток не имел ошибок. Если параметр mdi-error-seconds равен нулю, то параметр mdi-transport-availability будет равен 100%.

5. mpeg-loss-pkts – количество потерянных MPEG пакетов.

6. mdi-jitter – вариация задержки (джиттер).

7. media-stop – триггер конца потока.

8. flow-count – общее количество потоков в классе.

9. packet-rate – средняя скорость поступления пакетов.


1. rtp-error-seconds – количество секунд, в течение которых поток содержал ошибки.

2. rtp-jitter – средняя вариация задержки.

3. rtp-loss-fraction – процент потерянных пакетов.

4. rtp-loss-pkts – количество потерянных пакетов.

5. rtp-max-jitter – максимальная вариация задержки (в течение интервала анализа).

6. rtp-out-of-order – количество пакетов, поступивших с нарушением очерёдности.

7. rtp-transport-availability – процент времени, в течение которого поток не имел ошибок. Если параметр rtp-error-seconds равен нулю, то параметр rtp-transport-availability будет равен 100%.

8. flow-count – общее количество потоков в классе.

9. packet-rate – средняя скорость поступления пакетов.


•  Syslog (ip-cbr, rtp, mdi) осуществляется запись в локальный лог-файл, при общесистемной настройке экспорта отправляется на внешний лог-сервер.

•  SNMP (rtp, mdi) осуществляется отправка snmp trap согласно общесистемной настройке SNMP. MIBs для сбора статистики: CISCO-FLOW-MONITOR-MIB, CISCO-RTP-METRICS-MIB, CISCO-IP-CBR-METRICS-MIB.

•  Clone (rtp, mdi) осуществляется захват, клонирование и отправка потока на внешний анализатор.


!

react 1 mrv



action syslog


alarm type discrete

!

react 2 delay-factor



action syslog


alarm type discrete

!

react 3 media-stop

action syslog


alarm type discrete

!

!

react 4 packet-rate



action syslog

action snmp


alarm type discrete

!

react 5 flow-count



action syslog

action snmp


alarm type discrete

!


•  Генерация syslog сообщений двух типов: SET & CLEAR

•  Например, %QOS-AFMON_ALERT-4-ALM_WARNING : Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 18 ReactID: 1: SET

%QOS-AFMON_ALERT-4-ALM_WARNING : Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 18 ReactID: 1: CLEAR

•  6 уровней важности 1.  informational Informational alarm 2.  notification Notification level alarm 3.  warning Warning level alarm 4.  error Error level alarm 5.  critical Critical level alarm 6.  alert Alert level alarm 7.  emergency Emergency level alarm

•  Например, %SERVICES-PERF_TRAFFIC_ALERT-1-ALM_ALERT : SET|Input|ID 10|React 5 mdi-error-seconds|

Src_IP 10.233.233.2, Src_Port 42259, Dst_IP 233.120.64.3, Dst_Port 5555

%SERVICES-PERF_TRAFFIC_ALERT-1-ALM_ALERT : SET|Input|ID 11|React 5 mdi-error-seconds|Src_IP 10.233.233.2, Src_Port 47283, Dst_IP 233.120.64.2, Dst_Port 5555

%SERVICES-PERF_TRAFFIC_ALERT-1-ALM_ALERT : CLEAR|Input|ID 10|React 5 mdi-error-seconds|Src_IP 10.233.233.2, Src_Port 42259, Dst_IP 233.120.64.3, Dst_Port 5555

%SERVICES-PERF_TRAFFIC_ALERT-1-ALM_ALERT : CLEAR|Input|ID 11|React 5 mdi-error-seconds|Src_IP 10.233.233.2, Src_Port 47283, Dst_IP 233.120.64.2, Dst_Port 5555


interval duration (10s-300s)

time

…… … … … …

1 flow

1 %QOS-AFMON_ALERT-4-ALM_WARNING : Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 18 ReactID: 1: SET

2 %QOS-AFMON_ALERT-4-ALM_WARNING : Flow-Mon Alarm Ingress FlowID: 18 ReactID: 1: CLEAR

threshold crossed syslog: alarm SET1

below threshold syslog: alarm CLEAR2

•  В конце каждого интервала для каждого потока проверяется заданное условие

•  Сигнал может быть set / cleared / unchanged

……

no syslog msg (status unchanged)


•  В завершении настройки необходимо применить политику к интерфейсу (main, sub-if, main bundle, bundle sub-if)

•  Политика применяется к input интерфейсу (поддержка для output интерфейса планируется в будущих релизах IOS XR)

•  Пример для основного интерфейса !

interface GigabitEthernet0/0/0/8

ipv4 address 10.1.1.1 255.255.255.0

service-policy type performance-traffic input my_policy negotiation auto

!

•  Пример для саб-интерфейса !

interface GigabitEthernet0/0/0/8.1 ipv4 address 10.1.1.1 255.255.255.0

encap dot1q 100 service-policy type performance-traffic input my_policy negotiation auto


•  Проверка настройки policy map #show run policy-map

Wed May 6 10:26:59.446 EST

policy-map type performance-traffic my_policy

class type traffic c

monitor parameters


history 10

timeout 2

!


rate layer3 packet 100 pps

!

end-policy-map

•  Проверка применения политики к интерфейсу #show run interface g0/0/0/8

Wed May 6 10:26:57.925 EST

interface GigabitEthernet0/0/0/8

ipv4 address 10.1.1.1 255.255.255.0

service-policy type performance-traffic input my_policy

negotiation auto


•  Для работы мониторинга видео потоков необходимо включить multicast routing

•  Проверка #show run multicast-routing

!

multicast-routing

address-family ipv4

interface all enable

!

!


•  Синтаксис команды show policy-map type performance-traffic interface type instance {input | output} [ brief | detail]

[cumulative | last n-intervals] [match {flow-id id | class name | ipv4 [source addr-mask] [destination addr-mask] } ]

•  Опции (по умолчанию = Brief & Interval)

Фильтр по заданным параметрам потоков IP-SA, IP-DA Flow-id, Class-name

Output Filter

Статистика N последних интервалов (в пределах периода ведения истории) n-intervals History Совокупная статистика за период ведения истории Cumulative Статистика последнего завершившегося интервала (по умолчанию) Interval Stats type

filter

Детальное отображение всех данных Detailed Краткий вариант, отображаются основные метрики (по умолчанию) Brief

Verbosity

Направление трафика Input, Output Direction

Интерфейс - обязательный параметр Type,Instance Interface

Комментарий Варианты Опция


#show policy-map type performance-traffic interface g0/0/0/8 input

-------------------------------------------------------------------------------

Interface: GigabitEthernet0/0/0/8 Direction: input

Service-Policy: my_policy

-------------------------------------------------------------------------------

Total Num Flows: 9

FlowID Flow Key MRV(%) DF (ms)

------ -------- ------ -------

16 10.1.1.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP -50.000 5000.841

12 10.1.1.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP -99.758 9951.726

17 10.1.2.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP -50.000 5000.841

13 10.1.2.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP -99.758 9951.726

18 10.1.3.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP -50.000 5000.841

14 10.1.3.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP -99.758 9951.726

19 10.1.4.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP -50.000 5000.841

15 10.1.4.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP -99.758 9951.726

11 10.1.5.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP -99.758 9951.726

-------------------------------------------------------------------------------

Class Name Num-Flows

---------- ---------

my_class 4

my_class1 5

-------------------------------------------------------------------------------


#show policy-map type performance-traffic interface g0/0/0/8 input last 3

-------------------------------------------------------------------------------



-------------------------------------------------------------------------------

Total Num Flows: 9

Flow: 16 Key: 10.1.1.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP

Class: afmon-class Total Intvls: 3

Intvl# Updated at Durn MRV(%) DF(ms)

1 Mon Jul 27 20:33:02 2009 10 -50.000 5000.841

2 Mon Jul 27 20:32:52 2009 10 -50.000 5000.841

3 Mon Jul 27 20:32:42 2009 10 -50.000 5000.841

--- not fully shown due to page limit ---

Flow: 11 Key: 10.1.5.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP

Class: afmon-class2 Total Intvls: 3

Intvl# Updated at Durn MRV(%) DF(ms)

1 Mon Jul 27 20:33:06 2009 10 -99.757 9986.042

2 Mon Jul 27 20:32:56 2009 10 -99.758 9951.726

3 Mon Jul 27 20:32:46 2009 10 -99.757 9986.042

-------------------------------------------------------------------------------


---------- ---------

my_class 4

my_class1 5

-------------------------------------------------------------------------------


#show policy-map type performance-traffic interface g0/0/0/8 input cumulative detail

-------------------------------------------------------------------------------



-------------------------------------------------------------------------------

Total Num Flows: 9

Flow: 16 Key: 10.1.1.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP

Flow Start: Mon Jul 27 19:52:12 2009 Uptime: 0d 00:42:10

Metric type: IP-CBR

MRV: -25.874 %

Avg Packet Rate: 741.25 pps Total Packets: 1875373

Avg Bit Rate: 391 kbps Total Bytes: 123774618

Avg Packet Len: 66.00 B


Flow: 11 Key: 10.1.5.2:4000 -> 230.1.1.2:4000 UDP

Flow Start: Mon Jul 27 19:51:46 2009 Uptime: 0d 00:42:30

......

......

-------------------------------------------------------------------------------


---------- ---------

my_class 4

my_class2 5

-------------------------------------------------------------------------------

Для всех интервалов в историческом периоде


#show policy-map type performance-traffic interface g0/0/0/8 input last 2 detail

-------------------------------------------------------------------------------



-------------------------------------------------------------------------------

Total Num Flows: 9

Flow: 16 Key: 10.1.1.2:4000 -> 230.1.1.1:4000 UDP

Class: afmon-class Total Intvls: 2

Intvl# 1, Updated at: Mon Jul 27 20:35:12 2009, Duration: 10 s

Metric type: IP-CBR

MRV: -50.000 % DF: 5000.841 ms




IPv4 TTL: 61

Intvl# 2, Updated at: Mon Jul 27 20:35:02 2009, Duration: 10 s

Metric type: IP-CBR

MRV: -50.000 % DF: 5000.841 ms




IPv4 TTL: 61


......


•  Удаление статистики clear performance traffic statistics interface {type

instance}

или

clear policy-map type performance-traffic interface {type instance}

•  При очистке осуществляется удаление статистики за весь период ведения истории


Sub second

< 500ms

0 Loss

Lossless Stream-Merge

IOS-XR IGP and PIM Fast Convergence

Convergence Time

Baseline

< 50ms

TI-Stream-Merge

ISIS/OSPF prefix prioritization

Multicast NSF нуль потерь пакетов при RSP failover или OIR


•  Простота внедрения

•  Поддержка любых ECMP или Non-ECMP топологий: mesh, ring, hub-spoke, star

•  Предсказуемое время переключения < 50msec

  Время обнаружения отказа и время переключения не зависят от control plane

  Аппаратное переключение потоков выполняется на уровне forwarding plane

•  Отсутствие петель

•  Работа на уровне потоков (flow-based)

•  Основа для Lossless stream-merge решения


Аппаратные требования: •  Поддерживаются любые шасси и RSPs •  Поддерживаются линейные карты второго поколения

(Typhoon) •  Линейные карты первого поколения (Trident) и SIP700 не поддерживаются

Программные требования: •  IOS XR 4.3.0 или старше

Стандарты: •  draft-asghar-pim-explicit-rpf-vector-01 •  draft-ietf-rtgwg-mofrr-00


#1: Один маршрутизатор

1.  Используется две копии входящего потока (S,G) на головном маршрутизаторе

2.  Клонированные потоки: •  Перезапись S на S1 для создания

(S1,G) потока

•  Перезапись S to S2 для создания (S2,G) потока

#2: Два маршрутизатора

1.  Используется одна копия входящего потока (S,G) на каждом из головных маршрутизаторов

2.  Клонированные потоки: •  Перезапись S на S1 для создания

(S1,G) потока

•  Перезапись S to S2 для создания (S2,G) потока

(S,G) (S1,G)

(S,G) (S2,G)

(S,G)

(S1,G)

(S2,G)

Clone

R1

R1

R2

Clone

Клонирование потоков и перезапись источников выполняется в HW


(S,G)

(S1,G)

(S2,G)

Clone

R1

(config)#router pim (config-pim)# mofrr (config-pim-mofrr)# flow <acl_name> (config-pim-mofrr)# clone source S to S1 S2 masklen n Пример: ipv4 access_list Stream-Merge_acl 10 permit ipv4 1.1.1.0 0.0.0.255 host 225.0.0.1 ! router pim address-family ipv4 mofrr flow Stream-Merge_acl clone source 1.1.1.1 to 2.2.2.2 3.3.3.3 masklen 32

Clone


IGMP Join (S,G)

PIM Join (S1,G)

PIM Join (S2,G)

TI-Stream-Merge

Leaf Multicast Router

На оконечном маршрутизаторе: 1.  Исходный (S,G) PIM Join пакет клонируется 2.  Для первого пакета S перезаписывается в S1 для создания основного PIM tree 3.  Для второго пакета S перезаписывается в S2 для создания резервного PIM tree 4.  Используется Explicit Path Vector TLV для PIM-Tree explicit routing


Explicit Path Vector TLV пример: Multicast Source IP: S = 10.0.0.1

•  R2: 12.0.0.1

•  R3: 13.0.0.1

•  R4: 14.0.0.1

S

IP: 10.0.0.1

R1

R2 R3 R4

R5 R6

Rx

IGMP Join

PIM Join

PIM Join

Strict or Loose Explicit Path Vector TLV

Link 13.0.0.0/30 Link 14.0.0.0/30

•  Расширение PIM протокола •  Привнесение Path-Diversity возможностей в Multicast •  Подобие RSVP-TE EXPLICIT_ROUTE object •  Заданный (явный) маршрут для PIM Joins или MLDP Joins •  Отсутствие петель


Leaf Stream-Merge Router

(S1,G) (S2,G)

(S,G)

Stream-Merge + Re-write S2 or S1 to S

1.  Контроль потоков S1 и S2

2.  Выбор пакетов активного S1/S2 потока, удаление пакетов резервного потока

3.  Аппаратное переключение между потоками при отсутствии пакетов активного потока в течение ~30мс

4.  Аппаратная перезапись S1/S2 активного потока в S => (S,G)


(S1,G)

(S2,G) (S,G)

Stream-Merge +

Re-write S2 or S1 to S

(config)#router pim (config-pim)# mofrr (config-pim-mofrr)# flow <acl_name> (config-pim-mofrr)# clone join S to S1 S2 masklen n (config-pim-mofrr)# rpf-vector S1|S2 masklen n R1 R2 R3 ... R-N Пример: router pim mofrr flow Stream-merge_acl clone join 1.1.1.1 to 2.2.2.2 3.3.3.3 masklen 32 rpf-vector 2.2.2.2 masklen 32 20.1.1.1 20.2.2.1 rpf-vector 3.3.3.3 masklen 32 30.1.1.1 30.2.2.1


Один Ingress router

(S,G)

(S1,G)

(S2,G)

(S,G)

(S,G)

PE1

PE3

PE4

Ingress TI-Stream-Merge функции: 1.  Клонирование (S,G) 2.  Primary: Перезапись S в S1 => (S1,G) 3.  Backup: Перезапись S в S2 => (S2,G)

Egress TI-Stream-Merge функции: 1.  Контроль потоков, переключение

между S1 и S2 при отсутствии активного потока в течение ~30мс

2.  Перезапись S1 или S2 в S => (S,G)

Ingress Demarcation

Egress Demarcation

Любой транспорт между PE

Protection Domain

Explicit Path Vector TLV

Mcast Src


Два Ingress routers

(S,G)

(S1,G)

(S2,G)

(S,G)

(S,G)

PE1

PE3

PE4

Ingress TI-Stream-Merge функции: 1.  Primary: Перезапись S в S1 => (S1,G) 2.  Backup: Перезапись S в S2 => (S2,G)

Egress TI-Stream-Merge функции: 1.  Контроль потоков, переключение

между S1 и S2 при отсутствии активного потока в течение ~30мс


Ingress Demarcation

Egress Demarcation

Любой транспорт между PE

Protection Domain

Explicit Path Vector TLV

PE2

(S,G) Mcast

Src


Кольцевая топология

R2 R3

R1

(S,G)

Любой транспорт

(S1,G) (S2,G)

Узлы кольца с Stream-Merge

Центральные узлы кольца

Ingress TI-Stream-Merge функции: 1.  Клонирование (S,G) 2.  Primary: Перезапись S в S1 => (S1,G) 3.  Backup: Перезапись S в S2 => (S2,G)

Egress TI-Stream-Merge функции: 1.  Контроль потоков,

переключение между S1 и S2 при отсутствии активного потока в течение ~30мс


(S2,G)

(S2,

G)


  500 (S,G) маршрутов   50 маршрутов на поток   10 одновременных потоков по 1 Kpps (суммарный трафик 10 Kpps)

  Время переключения <50 мс

  После восстановления основного канала обратное переключения не выполняется


(S,G)

Primary (S1,G)

Backup (S2,G)

TI-Stream-M

erge

Egress Multicast Router

Vidmon

Vidmon

MD

I(0:0:12) M

DI(24:34:223)

Интеграция видео мониторинга и TI-Stream-Merge: 1.  Мониторинг MPEG MDI для Primary и Backup TI-Stream-Merge потоков 2.  В конце интервала мониторинга:

•  Primary MDI ухудшился (Poor) •  Backup MDI не ухудшился (Good)

3.  На основе результатов видео мониторинга выполняется переключение с Primary потока на Backup поток

Планируется в IOS XR 5.1.1

Выполняется на Egress PE


Видео с RTP инкапсуляцией

RTP #11

RTP #12

RTP #13

RTP #14

RTP #15

RTP #16

RTP #17

RTP #18

RTP #19

RTP #20

RTP #11

RTP #12

RTP #13

RTP #14

RTP #15

RTP #16

RTP #17

RTP #18

RTP #19

RTP #20

Primary VQM FIFO Unicast/Multicast Video

Backup VQM FIFO Unicast/Multicast Video

RTP Sliding Window

RTP #11

RTP #12

RTP #13

RTP #14

RTP #15

RTP #16

RTP #17

RTP #18

RTP #19

RTP #20

NNI порты с VQM Fifo

UNI 1G/10G/40G/100G порты

Stream Merge

Splicing

200msec buffer

Форматы видео: 1.  IP/UDP/RTP/M2TS/MPEG-2 2.  IP/UDP/RTP/M2TS/H.264 3.  IP/UDP/RTP/M2TS/J2K 4.  IP/UDP/RTP/MXF/J2K 5.  IP/UDP/RTP/SDI 6.  IP/UDP/RTP/HD-SDI 7.  IP/UDP/RTP/3G-SDI 8.  IP/UDP/RTP/Any_payload

Выполняется на Egress PE

В будущих релизах IOS XR


•  Вопрос: Возможен ли Lossless Stream Merge для не-RTP трафика?

•  Answer: Да, но необходим Proprietary Sequence Number, возможны 2 варианта:

  Устанавливает бит DF= 1 (don’t fragment)

  Кодируется 16-bit sequence number в ID поле

1.  Ingress encapsulator PE: •  Добавляется GRE заголовок

•  Кодируется 32-bit sequence number

2.  Egress de-capsulator PE: •  Удаляется GRE заголовок

•  Декодируется 32-bit sequence number

•  #1: Sequence number в IPv4 заголовке

  #2: GRE заголовок с 32-bit sequence number

DF=1 16-bit Seq Number

IPv4 Packet

GRE Header


Любой Unicast/Multicast транспорт

GRE #11

GRE #12

GRE #13

GRE #14

GRE #15

GRE #16

GRE #17

GRE #18

GRE #19

GRE #20

GRE #11

GRE #12

GRE #13

GRE #14

GRE #15

GRE #16

GRE #17

GRE #18

GRE #19

GRE #20

Primary VQM FIFO Unicast/Multicast Video

Backup VQM FIFO Unicast/Multicast Video

GRE Seq # Sliding Window

GRE #11

GRE #12

GRE #13

GRE #14

GRE #15

GRE #16

GRE #17

GRE #18

GRE #19

GRE #20

NNI порты With VQM Fifo

UNI 1G/10G/40G/100G порты

Stream Merge

Splicing

200msec buffer

Lossless Stream Merge Выполняется на Egress PE

PE1 PE2

GRE Seq No.

GRE Imposition

GRE Disposition


•  В результате выполнения PIM Join RPF selection пакеты поляризованы в один ECMP канал

•  Возможна частичная балансировка на основе хеш, без учета имеющейся/утилизированной полосы пропускания

•  Распределение нагрузки не поддерживается

Описание проблемы

Получено 100 PIM Joins

4 ECMP IGP Links

R1 – ASR9k R2 – ASR9k

R1 выполняет RPF selec9on of PIM Joins

100 PIM Joins

100 PIM Joins

Link 1

Link 2

Link 3

Link 4

Нет Mcast трафика на Link 2,3,4

PIM Joins Polariza9on Link over-‐subscribed


•  ASR9K поддерживает RFC 6754 (IOS XR 4.3.0)

•  При выборе исходящего интерфейса учитывается текущая утилизация полосы пропускания всех ECMP каналов в группе   Обеспечивается балансировка и распределение нагрузки   Поляризации отсутствует

Решение

Получено 100 PIM Joins

4 ECMP IGP Links

R1 – ASR9k R2 – ASR9k

Выполняется RPF selec9on на основе утилизации полосы пропускания

ECMP каналов

25 PIM Joins

100 PIM Joins

Link 1

Link 2

Link 3

Link 4

Нет Polariza9on Есть BW Load-‐sharing

25 PIM Joins

25 PIM Joins

25 PIM Joins


ASR9k требования:   Поддерживаются любые версии RSP и шасси   Поддерживаются линейные карты Trident и Typhoon   IOS XR 4.3.0 или выше

Multicast Supports Info:   Поддерживаются IPv4 (S,G) адреса для PIM-SM и PIM-SSM   (*,G) адреса игнорируются   IPv6 или MPLS Multicast в IOS XR 4.3.0 не поддерживается

ASR9k 4.3.0 Scale тесты:   10,000 (S,G)s PIM-SM или PIM-SSM

Требования и ограничения


Поддерживаемые схемы

R1 R2

upstream downstream

rx Src/rpf

Model 1 – 1-hop ECMP PIM Links Model 2 – 1-hop ECMP PIM LAGs

R1

upstream

downstream – 1

R2 rx

Src/rpf

Rn rx

downstream – N

Model 3 – 1-hop ECMP PIM Links to spoke routers

R1 R2

upstream downstream

rx Src/rpf

R1 R2

R5 rx

R4

Core

Core R3

upstream ring-head

upstream ring-head

downstream – r1 upstream to – r5

downstream – r3 upstream to – r5

downstream – r2,r4

Model 4 – ECMP PIM in ring


Пример настройки Шаг 1: Config RPL route-policy on R1, R2 route-policy hd-video-channels if destination in (239.1.0.0/16 le 32) and source in (10.0.0.0/24 le 32) then set weight 14000 ç kbps BW = 14Mb/sec if destination in (232.1.0.0/16 le 32) and source in (20.1.0.0/24 le 32) then set weight 10000 ç kbps BW = 10Mb/sec endif endif end-policy Шаг 2: Config rpf-redirect PIM bundle under router PIM on R1, R2 router pim address-family ipv4 rpf-redirect route-policy hd-video-channels ç RPL policy interface GigabitEthernet0/0/0/0 enable rpf-redirect bundle west-ecmp-link bandwidth 6000000 threshold 5000000 ! interface GigabitEthernet0/0/0/1 enable rpf-redirect bundle west-ecmp-link bandwidth 6000000 threshold 5000000 ! interface GigabitEthernet0/0/0/2 enable rpf-redirect bundle west-ecmp-link bandwidth 6000000 threshold 5000000 ! interface GigabitEthernet0/0/0/3 enable rpf-redirect bundle west-ecmp-link bandwidth 6000000 threshold 5000000

Apply to R1 and R2

PIM rpf-‐redirect bundle

При превышении порога генерируется сигнал (alarm) и syslog запись


Вывод команд Bandwidth 6000 Threshold 5000 RPL Weight 500


1.  QoS механизмы обеспечивают полосу пропускания на уровне L2/L3/L4 классов, но не на уровне отдельных сессий (потоков)

2.  В случае перегрузки и заполнения очередей пакеты начнут отбрасываться 3.  Как результат - деградация всех сессий/потоков (видео, голос и др.)

Порт

DQ1 – 20% – L3VPN

DQ2 – 25% – VoD

DQ3 – 10% – AVSM OTT

DQ4 – 1% – NW/Video Mgt

PQ1 – 5% – VoIP/Mobile

PQ2 – 10% – IPTV

DQ5 – 20% – L2VPN

DQ6 Class Default – HSI

Очередь Сервис

1 2 Uncongested Traffic CongestionTraffic

Tail Drop


1.  Video Queue обеспечивает управление допуском (CAC) к очередям: •  На уровне сессий/потоков (т.е. распознавая их) •  С учетом общей полосы, занимаемой потоками данного сервиса •  С учетом таймера неактивности

2.  Все сессии (видео, голос и др.) защищены от отбрасывания пакетов в очередях

Порт

DQ1 – 20% – L3VPN

DQ2 – 25% – VoD

DQ3 – 10% – AVSM OTT

DQ4 – 1% – NW/Video Mgt

PQ1 – 5% – VoIP/Mobile

PQ2 – 10% – IPTV

DQ5 – 20% – L2VPN

DQ6 Class Default – HSI

Очередь Сервис

1 2 Uncongested Traffic Congestion Traffic

Алгоритм работы Video Queue

3

Запрос к очереди разрешен

Запрос к очереди запрещен

Запрос к очереди перенаправлен

на другую очередь ECN to Server


Порт

VOD очередь BW = 2Gbps

Конфигурация VoD очереди : •  Количество потоков = 400 •  Средняя полоса на поток = 5 Mбит/c •  Таймер неактивности = 30 сек

Default очередь BW = 2Gbps

Уже разрешено для 400 потоков по 5Mbps 2

Еще 100 потоков по 5Mbps 3

4

Не разрешено использование VOD очередь

Возможные действия: 1. Отбрасывание новых потоков

или 2. Назначение новой очереди 3. Генерация ECN

1

5

Генерация ECN (Explicit Congestion Notification) в сторону VOD сервера

Отбрасывание

Планируется в будущих релизах

Спасибо!

Использование ASR9000 в решениях по передаче видео

Technology

Transcript of Использование ASR9000 в решениях по передаче видео