© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 1 Алексей Митроничев Системный инженер-консультант Возможности обеспечения качества в современном оборудовании IP-сетей: традиционные подходы и новешйшие разработки для современных интерактивных и видео сервисов Сентябрь, 2012
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 2 Содержание Механизмы QoS в современных маршрутизаторах на примере Cisco ASR9000 Решение по управлению допуском к очередям на уровне потоков Встроенный мониторинг видео-услуг
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 3 Traffic Classification and Conditioning (TC) Классификация/Маркировка/Ограничение Per-Hop Behavior (PHB) Постановка в очередь/Отбрасывание Граничный Узел Промежуточный узел Граничный Узел TC PHB TC PHB Архитектура модели дифференцированных услуг
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 4 Механизмы QoS Классификация: на основе параметров заголовков L2/L3/L4 Маркировка: Ethernet CoS, IP ToS/DSCP, MPLS EXP Ограничение полосы: policing, shaping Планировщик: приоритетные очереди, взвешенные очереди, иерархический QoS Предотвращение переполнений: RED, WRED
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 5 Работа механизмов QoS внутри маршрутизатора Cisco ASR9000 Входящие очереди на интерфейсе Вирт. Очереди VOQ Очереди Fabric Interface ASIC QoS очереди на выходе интерфейса Линейная карта NP0 PHY NP2 PHY NP3 PHY NP1 PHY FIA CPU NP0PHY NP2PHY NP3PHY NP1PHY FIA CPU Матрица коммутации Один набор очередей (4 очереди) на каждый сетевой процессор на линейной карте
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 6 Иерархический QoS (H-QoS): 4 уровня Уровень абонента Порт PQ2 Уровень порта Уровень группы абонентов BW PQ1 Уровень класса EVC1 EVC 2 Исходящая иерархия Business Critical VoIP – Bearer + Control Telepresence Internet – Best Effort EVC1 EVC 2 Механизмы на входе VoIP – Bearer + Control Business Critical Internet – Best Effort VoIP – Bearer + Control Telepresence Internet – Best Effort PQ1 BW Уровень абонента Уровень группы абонентов Уровень класса BW Internet – Best Effort BW PQ2 PQ1 VoIP – Bearer + Control
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 7 Масштабируемость механизмов QoS на примере маршрутизатора Cisco ASR9000 Линейная карта 24x10GE, оптимизированная для границы сети Линейная карта 24x10GE, оптимизированная для транспорта Количество очередей 192K на выход + 64K на вход на каждый сетевой процессор; 1.5М на выход + 512К на вход на линейную карту 8 на порт Кол-во ограничителей полосы (policer) 256K на сетевой процессор 2M на карту Размер буфера (мс, в расчете на порт 10GE) 226 мс113 мс Минимальное значение/шаг ограничителя полосы (policer) 8 Кбит/c
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 8 Решение по управлению допуском к очереди (CAC)
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 9 Описание проблемы 1. QoS механизмы работают с полосой L2/L3/L4, не разбирая трафик на отдельные сессии/потоки 2. В случае перегрузки отбрасывание пакетов внутри очередей затронут весь трафик 3. В результате все сессии (видео, голос, и т.д. … ) пострадают Порт ASR9000 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 Очереди Сервисы 12 Uncongested TrafficCongestionTraffic Отбрасываниие пакетов
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved Video Queue обеспечивает управление допуском (CAC) к очереди благодаря: Распознаванию отдельных потоков Контролю общей полосы, занимаемой потоками 2.Все сессии (видео, voip, и др.) защищены от сброса пакетов при переполнении Порт ASR9000 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 Очереди Сервисы 12 Uncongested TrafficCongestionTraffic Алгоритм Video Queue 3 Допуск к очереди разрешен Допуск к очереди не разрешен Допуск к очереди перенаправлен Обзор решения Video Queue
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 11 Пример применения Video Queue Порт ASR9000 VOD Queue BW = 2Gbps Конфигурация очереди VoD: Кол-во потоков = 400 Средняя полоса на поток = 5 Mбит/c Таймер неактивности = 30 сек Default Queue BW = 2Gbps Кол-во уже разрешенных потоков = Еще 100 потоков VoD по 5Mбит/c 3 4 Не разрешено использование очереди VOD действия: 1.Отбрасывание новых потоков 2.Назначение новой очереди 1
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 12 Встроенный мониторинг видео- услуг
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 13 Множество доменов Операционные затраты Постоянные проблемы с видео- услугами напрямую влияют на стоимость эксплуатации Влияние проблемы на услуги Размер сети Зачем нужен мониторинг видео-сервисов? Ключевые факторы Большое количество технологий требует уменьшения зоны поиска проблемы для скорейшего ее устранения Быстрое определение причинно- следственных связей позволяет устранить проблемы в кратчайшие сроки Поддержка системой всех сетевых устройств, влияющих на работоспособность видео-услуг
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 14 Что такое VidMon? VidMon - это функция оборудования Cisco для контроля качества предоставления видео-сервисов. VidMon предоставляет кумулятивную и историческую статистику по параметрам видеопотока, проходящего через маршрутизатор. Статистика доступна через SNMP MIB и Syslog Поддерживается на: Cisco 7600, ASR 9000 Не влияет на качество анализируемых потоков Не требует отдельных устройств-пробников
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 15 Концепция видео мониторинга Интервал мониторинга: период времени между экспортом статистики Stats DB: хранилище для всех сетевых потоков (flow) Сетевой поток (flow) в хранилище: представлен в серии интервалов Data plane Control plane User Alerts MRV DF… MRV DF… MRV DF… Export пакеты Интервал мониторинга 1 flow = серия интервалов RSP LC Stats DB CLI Show commands SNMP MIB, XML
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 16 VidMon - это семейство метрик VidMon использует ограниченное множество метрик для функционирования. Различные аппаратные платформы предлагают различные реализации VidMon и используемых метрик. Возможность использования той или иной метрики определяется типом видео-сервиса VidMon метрики могут применяться отдельно или вместе, дополняя друг друга.
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 17 Метрики VidMon TransportIP UDP RTP FCS UDP Video Payload Content (MPEG is not the only payload option) Example Video Packet in over an IP Transport МетрикаПрименимость Media Delivery Index (MDI)Оценка величины Loss и Delay через информацию в заголовках MPEG2/4 Media Discontinuity Counter (MDC) Оценка количества потерь через информацию в заголовках MPEG2/4 Media Rate Variation (MRV)Оценка уровня качества сервиса через IP/UDP заголовки RTP Loss and JitterОценка потерь и джиттера на уровне RTP заголовков Media Stop Event (MSE)Извещение при прекращении передачи видео- потока MPEG Header MPEG Payload
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 18 Access and Aggregation Network Access and Aggregation Network Core IP/MPLS Network Home Network ASR9k PoP Super Head End (SHE) MPEG Video Video Service Office (VSO) DCM Encoder MSE Video Hub Video Service Office (VSO) Video Hub Encoder 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 Пример использования Vidmon 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) Проблемная область (например порт) Egress MPEG MDI Monitoring Point PIM-SM/SSM ASR9k
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 19 Вопросы?
© 2010 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 20