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文档简介
1、HVS-005 H3C IP智能视频监控解决方案之网络规划,如何以组播组网,如何规划组播? 如何保证视频监控系统的QoS?,引入,了解IP智能监控系统对网络的要求 掌握IP智能监控系统的网络设计,本章目标,学习完本章,您应该能够:,视频监控对网络的要求 组播技术基础 视频监控系统承载网络设计 网络排错,目录,传统视频监控系统组成,VCR,光纤,传输,切换和控制,电缆,视音频存储,视频显示,矩阵,视频分配器,摄像,光端机,光端机,监视器,监视器,DVR,图像检索/调阅,控制键盘,编码器,存储式编码器,视频管理 服务器(VM),数据管理 服务器(DM),编码器,视频存储 IP SAN,前端单元,中
2、心平台,用户端单元,媒体交换服务器MS,媒体网关MSR,摄像机,摄像机,摄像机,电视墙,视频解码器DC,IP智能监控系统组成,视频客户端,视频客户端,典型组网监控专网解决方案,视频监控业务需求分析,专业客户要求高清晰画质,监控业务作为网络中的最重要的业务,就需要建设视频监控专网,保证给客户提供一个专业的网络平台,确保实现客户的主要业务需求; 大型监控系统监控网点多,规模大,覆盖范围广(通常覆盖一个区甚至整个城域范围),这就要求网络平台能够做到覆盖范围广,接入形式多样; 要求大量减少对承载网络中的带宽浪费及编码器、转发服务器的性能压力,尽可能多的提供并发视频流,降低网络成本,网络组播技术可以很好
3、的满足视频监控业务模型需求,可以高质量的为客户提供传输解决方案; 要求承载网络能支持有权限的人在网内任何位置实时观看任何一个监控点,能支持多人同时观看某一监控点或多个监控点,要求有一个强大的随处可达的网络平台; 要求IP视频切换和摄像机控制延时低,小于300ms500s,要求网络的转发高性能以及低延时; 视频数据的集中或者分布式存储,要求网络能够满足部分节点的高流量冲击,在设计网络时需要考虑高带宽接入IP SAN;,典型组网非专网解决方案,非专网解决方案网络需求分析,客户原有网络资源可以利用,视频监控业务作为客户众多业务之一,图像质量要求一般; 客户原有网络设备性能各异,对组播的支持能力一般,
4、组网需求多样化,以组播组网可能需要客户进行网络改造,单播组网可能需要进行带宽扩容; 现有网络的接入方式可能比较局限,规划时要选择合适的线路类型,既满足图像质量要求,又确保适应现有线路状况; 现有网络覆盖有限,前端设备可能利用公网线路接入,需要考虑使用VPN技术确保连通性和网络安全,组播组网还需要考虑在VPN上能支持组播; 现有网络和改造后的网络对单、组播的支持不一致,单组播网络环境需要通过媒体交换服务器实现单播网络内客户对组播网内监控资源的访问。,视频监控对网络的要求 组播技术基础 视频监控系统承载网络设计 网络排错,目录,组播技术原理组播和单播、广播多点传送比较,组播,单播,广播,组播技术原
5、理组播地址,组播地址范围 224.0.0.0239.255.255.255 保留组播地址(用于协议) 224.0.0.0224.0.0.255本地网段协议报文传送专用地址 本地管理组地址 239.0.0.0239.255.255.255管理权限组播地址 用户组播地址 224.0.1.0238.255.255.255 组播MAC地址: 以太网:01-00-5e-xx-xx-xx,IP地址到MAC地址的映射,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,IP组播地址后23位 映射到MAC地址中,32位IP组播地址,48位MAC地
6、址(以太网/FDDI),此5位地址不作映射,因此32个IP 组播地址映射成一个MAC地址,组播技术原理组播组件构成,三层交换机/路由器 组播路由协议 PIM SM PIM DM PIM-SSM 跨域组播 MSDP,终端主机系统 IGMP v1、v2、v3 二层交换机 IGMP Snooping,组播技术原理IGMP协议运行,主动报告加入组,普遍查询,响应报告,离开组消息,指定组查询,组播规划组管理协议,IGMPv1、v2、v3 IGMPv1,不支持退出报告消息,退出时延大 IGMPv2,支持特定组查询,为主流版本 IGMPv3,支持基于源、组的加入,配合PIM SSM使用 一般网络中应使用IG
7、MPv2,保证协议的兼容性,如果部署PIM SSM技术,则必须使用IGMPv3。,目前支持IGMPv2协议的主机和网络设备占主流,组播技术原理Layer 2 组播,2层交换机,组播接收者,非组播接收者,组播报文,非组播接收者,非组播接收者,组播规划IGMP-Snooping,CPU,0,1,2,3,4,5,IGMP报告,IGMP查询,MAC地址,转发表,端口,01005e000003,0 1 3 5,路由器,2层交换机,组播技术原理组播路由协议,PIM DM 使用“推”(Push)模型(先给你,可以不要) 组播数据整网络的泛滥(Flood) 下游不想接收的话则剪枝(Prune) 泛滥、剪枝、泛
8、滥、剪枝周而复始 (通常3分钟折腾一次) PIM SM 使用 “拉”(Pull)模型(你要了,才给你) 组播数据只发送到有需要的地方 有显式的加入(Join)过程,视频监控应用中,适合采用PIM SM协议,组播技术原理RPF,逆向路径转发(RPF- Reverse Path Forwarding) 组播包的转发不是基于IP包的目的地址的,而是用RPF检查决定是否转发和丢弃输入信息包 RPF检查的过程如下: 路由器检查到达组播包的源地址,如果信息包是在可返回源站点的接口上到达,则RPF检查成功,信息包被转发 如果RPF检查失败,丢弃信息包 对组播包源地址的检查是通过查询单播路由表来实现的,接收者
9、,组播技术原理RPF检查,源,接收者,接收者,组播数据包,错误接口到达的 组播数据包,192.18.0.32,PIM-DM转发,源 192.18.0.32,接收者,组播数据流,PIM-DM剪枝,源 192.18.0.32,接收者,组播数据流,剪枝消息,停发组播数据流,1,2,3,PIM-SM (RFC 2362),支持共享树和源树 假设没有主机需要接收组播数据,除非它们明确地发出了请求 使用“汇聚点”(RP, Rendezvous Point) 发送者和接收者在RP处进行汇聚 发送者的第一跳路由器把发送者注册到RP上(报个到,挂个号) 接收者的DR(直连网络上的负责人)为接收者加入到共享树 (
10、树根在RP) 适合于 大规模的企业网络 是任何网络的优选方案,不管其规模和成员密集程度。,这个RP很重要哦!,PIM-SM转发与加入,PIM-SM剪枝,组播分发树模型,源 192.18.0.32,接收者,接收者,接收者,源 192.18.0.32,接收者,DR,RP,接收者,接收者,组播数据流,最短路径树切换,PIM SM的部署原则,大型组播网络 网络中设置RP,形成共享树结构,简化组播的路径管理。 组播用户分布稀疏 假设网络中“地广人稀”,既要使所有组播用户收到数据,又不能制造多余流量。 跨域组播 与MSDP配合使用,可以实现跨域组播。,组播路由规划RP的指定方式,静态指定 必须在组播网络中
11、的每个路由器手动配置; 所有路由器必须使用相同RP; 无法实现RP备份和切换; 通过bootstrap协议自动选举 BSR是标准的RP选举与维护机制,支持PIM-SM设备都支持BSR机制; BSR是PIM-SM网络里的管理核心;,PIM-SM网络,C-RP,C-RP,BSR,RP部署原则,路由器要求 高性能、高带宽连接 网络位置 处于网络中心位置,减少次要路由 通过BSR机制选择RP RP的冗余备份 一台主RP,多台备份RP,防止单点故障,PIM SM域,RP/BSR规划,一级监控中心,二级监控中心,三级监控中心,二级监控中心,二级监控中心,三级监控中心,摄像机接入交换机,汇聚交换机,IP S
12、AN,C-RP/BSR,C-RP,C-RP,三级监控中心交换机充当本地组播组的C-RP 核心交换机作为BSR 整网做组播三层转发,以IGMP V2和PIM SM协议实现组播功能,核心交换机,隧道方式 用GRE、L2TP等隧道技术,可以使组播数据穿越非组播网络。,组播数据穿越单播网络,GRE,Internet,RTA,RTB,组播配置案例(一),核心交换机配置(做三层交换机用):,在全局模式下使能igmp igmp enable 在全局模式下使能组播路由和PIM协议 multicast routing-enable pim 在vlan三层接口和loopback接口下使能PIM SM interf
13、ace vlan-interface 和interface loopback 0 pim sm 在vlan三层接口(互联三层接口除外)和loopback接口下使能igmp interface vlan-interface 和interface loopback 0 igmp enable 根据情况配置pim协议的RP和BSR acl number rule permit source # Pim c-bsr vlan-interface c-rp vlan-interface group-policy ,组播配置案例(二),汇聚交换机配置(做三层交换机用):,在全局模式下使能igmp igmp
14、 enable 在全局模式下使能组播路由和PIM协议 multicast routing-enable Pim 在vlan三层接口和loopback接口下使能PIM SM interface vlan-interface 和interface loopback pim sm 在vlan三层接口(互联三层接口除外)和loopback接口下使能igmp interface vlan-interface 和interface loopback igmp enable 根据情况配置pim协议的RP和BSR Pim c-bsr vlan-interface c-rp vlan-interface gro
15、up-policy 如果启用EPON,则在OLT端口下配置未知组播流不上CPU interface Olt undo igmp-to-cpu enable,组播配置案例(三),EC接入交换机配置(当二层交换机用) :,在连接EC的物理端口下配置端口隔离 interface ethernet port isolate 如果启用EPON,则在OLT端口下配置未知组播流不上CPU interface Olt undo igmp-to-cpu enable,DC接入交换机组播配置(当二层交换机用),组播配置案例(四),在全局下配置igmp-snooping enable igmp-snooping e
16、nable 在vlan下启用igmp-snooping Vlan igmp-snooping enable 在全局下配置未知组播丢弃 unknown-multicast drop enable 在全局下配置igmp fast leave igmp-snooping fast-leave vlan ,视频监控对网络的要求 组播技术基础 视频监控系统承载网络设计 网络排错,目录,iVS IP智能视频监控系统网络设计,网络设备选型设计 接入方式设计 IP地址规划 路由协议规划 QoS设计,网络设备选型设计(一),汇聚设备的选择 选型原则:支持丰富的特性,支持丰富的线路类型(LAN、EPON等), 性
17、能和稳定性较高 特点: 在中大型视频监控网络中为L3设备(一般为三层交换机) 在以组播组网时,必须支持组播路由协议: PIM SM和IGMP v2 在以组播组网时,汇聚设备的型号必须满足组播组数量的要求 推荐:H3C S7500/S5600/S3610/S3600交换机,如果要求支持EPON,则必须是S7500系列;,核心设备的选择 选型原则:高稳定性、高性能、高背板带宽 特点: 在中大型视频监控网络中为L3设备(一般为三层交换机) 端口支持GE或10GE 以太网 在以组播组网时,必须支持组播路由协议:PIM SM和IGMP v2 在以组播组网时,核心设备的型号必须满足组播组数量的要求 推荐:
18、H3C S9500/S7500交换机;,网络设备选型设计(二),接入设备的选择 选型原则:支持端口隔离(多端口的情况下),支持传输的线路类型,能满足环境对设备的要求(尤其在室外的时候),可网管。 特点: 形态丰富,可以是L2/L3交换机,路由器,ONU设备,WLAN设备 在以组播模式组网时,支持IGMP Snooping 推荐:H3C S3610/S3600/S3100交换机,如果要求支持EPON,则必须是S3100系列; 注意:接入设备不能是HUB,几点说明 在小型视频监控网络中,层次不一定这么明显,很可能只有两个甚至一个层次的设备。 在某个范围之内的核心层,在上一级网络中很可能只是汇聚层。
19、,接入设计前端接入(一),LAN 通用,廉价,随处可得 距离:100米内 带宽:10/100M 接入方式:EC的电口以网线上联至接入交换机的电口 SFP 抗干扰;点对点; 距离:80公里内 带宽:100M 接入方式:EC的光口以光缆上联至接入交换机的100M光口,接入设计前端接入(二),ADSL 适合偏远地区或者对图像质量要求不高的场合 距离:500M 带宽:目前一般的上行512K,下行1M/2M 接入方式: EC的电口以网线上联至接前端的ADSL 接入设备(如路由器)的电口,前端接入设备再外接ADSL modem 专线(MSTP/SDH) 适用于自建传输网的用户,比如电力公司,高速公路 MS
20、TP传输节点设备直接出以太网接口,SDH需加路由器转成以太网 距离:取决于传输网 带宽:n*2M 接入方式: MSTP:EC的电口以网线上联至接MSTP节点机的网口;SDH:EC的电口以网线上联至路由器的电口,路由器的广域网口在与SDH光纤相连,接入设计前端接入(三),EPON(无源光网络) 安全,方便部署,单纤;成本优势;P2MP结构; 距离:20KM内; 带宽:上行/下行各享1G,所有ONU共享 接入方式: EC外插一个ONU子卡,ONU子卡以尾纤法兰盘与分光器的分支光纤相连,或者ONU子卡直接与分光器的分支光纤相连,光器的主干光纤通过法兰盘与上行的光纤相连; WLAN(无线局域网) 应用
21、于不方便布线,且传输路径中无遮挡物的场合; 带宽:54M/108M(支持Super A); 距离:AP:大多不超过五六百米;无线网桥:大多不超过二三十公里; 接入方式:EC的电口以网线上联至无线网桥的电口,无线网桥再以无线的方式上联至对端的无线网桥,对端的无线网桥以电口连接至接入交换机;,接入设计其他设备接入,DC/VC接入 组播组网时,所有的DC接入(包括DC/EC混和)的交换机必须选用支持组播的交换机,如S3600EI系列交换机 组播组网时, VC的接入交换机必须支持PIM-SM 组播协议或者IGMP-Snooping协议 单播组网时,网络只需要考虑视频码流带宽要求即可 IP SAN接入
22、IP SAN通过千兆链路与网络相连以满足实时存储和点播对带宽的需求 VM、DM接入 VM/DM服务器对带宽的要求较低,可以在10/100M以太网口接入,IP地址规划互联地址,互联地址概述 互联地址是指两台网络设备相互连接的接口(或三层vlan接口)所需要的地址。 互联地址规划技巧 务必使用30位掩码的地址。 核心设备,使用较小的一个地址(即:loopback地址较小的设备使用互联地址中较小的一个)。 互联地址通常要聚合后发布,在规划时要充分考虑使用连续的可聚合地址。,IP地址规划业务地址,业务地址概述 业务地址是连接在网络设备上的各种服务器、主机、业务设备所使用的地址以及网关的地址。 业务地址
23、规划建议: 所有的网关地址统一使用相同的末位数字,如:.254都是表示网关。 地址连续分配,方便路由聚合 各网段预留地址充分,满足后续业务的扩展需求 相同性质的网段采用相同的地址分配策略 EC按所属行政归属划分不同的网段 同一归属单位的DC和VC规划在同一个网段 同一归属单位的VM/DM、IP SAN规划在同一个网段,IP地址规划组播地址规划,在H3C的iVS视频监控系统中,只有EC需要实际配置组播地址,且只有在采用组播模式组网时才需要;其他设备不固定配置组播地址; 一个EC通道一个组播地址; 建议所有EC的组播地址的首段数字相同,例如都为228; 组播地址和单播地址建立对应关系(比如把单播地
24、址的后两段映射到组播地址的中间两段),例如:192.4.3.1 228.3.1.1 把EC的通道和组播地址的末段数字对应起来,例如: EC1004-HC,ip地址规划为192.4.5.23,其各通道组播地址可以规划为 通道0: 228.5.23.0 通道1: 228.5.23.1 通道2: 228.5.23.2 通道3: 228.5.23.3,路由协议规划路由协议的选择,单播路由协议选择 RIP适合在小型的网络中使用 OSPF是使用最为广范的路由协议,大中型网络中,建议采用OSPF协议 IS-IS在性能上与OSPF类似,但是在行业网络应用较少,主要在运营商网络中使用 三层组播路由协议的选择 一
25、般选择使用PIM SM,QoS设计视频监控对 IP网络技术要求,中华人民共和国通信行业标准IP网络技术要求网络性能参数与指标: 进行多媒体传输(视讯业务),网络性能要求达到1级或1级以上,我,啊,三,是,对方听到的是 .,QoS设计丢包对语音质量的影响,对于语音通信来说,丢包对语音质量的影响与语音编码的打包时长密切相关如果语音打包时长为20ms,那么丢失掉一个包就会丢掉20ms的语音信号。,?,QoS设计丢包对视频质量的影响,数据压缩导致的图像方块,丢包导致的图像方块,QOS设计时延的产生,节点时延,链路时延,转发时延 排队时延 串行发送时延 传播时延,入口路由器 出口路由器,传播时延:一般来
26、说非常小,并且一旦线路固定,传播时延值也可以固定; 串行发送时延:可以通过路由器安装高速接口来解决; 转发时延:基本上由路由器的转发处理能力决定,因此一旦选择好了路由器其值也固定下来; 排队时延:数据包在路由器队列当中等待转发的时间。 另外对于视频会议来说,还会有一部分编码/解码时延与打包时延,这些可以统称为处理时延。,QOS设计时延抖动,时延抖动即时延的变化,时延抖动是影响语音视频质量的重要原因之一时延抖动会造成图像语音的不连贯,图像的横条等现象。,QoS设计QoS规划基本原则,什么情况下需要使用QoS 网络带宽紧张,或者在突发流量时带宽不足。 网络中存在多种业务,并且这些不同的业务各自对带
27、宽和时延的要求不同。 即使带宽足够,为了防止网络中出现异常的突发流量(病毒攻击)的情况,也需要对关键业务做QoS保证。 使用哪种QoS模型? IntServ模型:业务通过信令向网络申请特定的QoS服务,网络在流量参数描述的范围内,预留资源以承诺满足该请求。属于理论上可控制的、端到端的服务。但要求端到端所有设备支持RSVP协议,可扩展性差和协议报文开销较大。不建议使用。 DiffServ模型:当网络出现拥塞时,根据业务的不同服务等级约定,有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题。属于常用的简单有效的QoS模型,推荐使用。,QoS设计DiffServ QoS模型,DiffServ域,在网络边缘对分
28、组进行分类、流量控制、标识DSCP,在网络中根据分组的DSCP值,进行队列调度、报文丢弃等QoS策略,PHB,PHB,PHB,PHB,PHB:Per Hop Behavior,当网络出现拥塞时,根据业务的不同服务等级约定,有区别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题; QoS保证是基于每个报文的转发行为,不需要额外的信令处理,是目前IP网络中主要的QoS技术; 存在分类有限、对相同分类的业务量的资源共抢无能为力等本质不足;,QoS设计DiffServ实施策略,实施Diff-Serv的主要技术包括流分类、流量监管(CAR)、流量整形(GTS)、拥塞管理(PQ/CQ/WFQ/CBQ)和拥塞避免(WRE
29、D)。 流分类:依据一定的匹配规则识别出感兴趣的对象。流分类是有区别地实施服务的前提。 流量监管(CAR):对进入路由器的特定流量的规格进行监管。当流量超出规格时,可以采取限制或惩罚措施,以保护网络资源不受损害; 拥塞管理(PQ/CQ/WFQ/CBQ):网络拥塞时必须采取的解决资源竞争的措施。通常是将报文放入队列中缓存,并采取某种调度算法安排报文的转发次序; 在这几种队列调度技术中,CBQ兼顾了其余技术的优点,与现实中的业务模型十分相符,所以实施拥塞管理技术通常只使用CBQ。 拥塞避免(WRED):过度的拥塞会对网络资源造成损害。拥塞避免监督网络资源的使用情况,当发现拥塞有加剧的趋势时采取主动
30、丢弃报文的策略,通过调整流量来解除网络的过载; 流量整形(GTS):一种主动调整流的输出速率的流控措施,通常是为了使流量适配下游路由器可供给的网络资源,避免不必要的报文丢弃和拥塞;,QoS设计实施QoS须知,基于业务的分析与报文标记 QoS中的几乎所有控制手段都是基于对业务的分类,及不同业务流的标记。 多种方法结合使用,综合治理 预防策略:LR、CAR、GTS、WRED 调度策略:各种队列调度方案。 QoS的局限性和副作用 每一种策略都会消耗设备的系统资源,导致设备的总体性能下降。 并非使用了QoS就可以高枕无忧,可能设备异常繁忙导致无法处理配置的各种策略。 最有效的QoS手段是增加带宽和提高
31、设备的处理能力,视频监控对网络的要求 组播技术基础 视频监控系统承载网络设计 网络排错,目录,网络排错组播排错案例,S3900交换机启用三层组播路由后不能在二层转发组播报文 S3900如果启用了multicast routing-enable,并且给vlan配置了IP地址,不论是否启用未知组播丢弃(unkown-multicast drop enable),组播报文都不会在该vlan中广播。启用pim协议或者igmp enable后,igmp-snooping便不能再配置,但是这个时候交换机自动启用了和igmp-snooping功能相同的mpm,如果收到组播源发出的报文就根据mac组播表向相应
32、的主机端口(收到igmp加入报文的端口)以及所有的路由器端口(收到igmp通用组查询报文的端口)转发组播流。 4M码流的链路速率 4M的码流能稳定跑在百兆全双工链路上。如果是百兆半双工,或是十兆的链路就可能出现严重丢包现象。二层交换机级联也可能出现丢包的情况。,网络排错组播表项查看,display igmp group 看某接口下有多少组播组。这是按三层接口统计有多少组播组。 display mld group 看某vlan接口的某端口下有多少组播组。这张表按端口统计有多少组播组。 display multicast forwarding-table 真正指导组播数据转发的组播转发表。 dis
33、play pim routing-table pim协议的组播路由表。定位协议本身的问题,可以查看此路由表。 display multicast routing-table 多种协议生成的组播路由,并把最优的组播路由下刷到组播转发表中。(通常情况下就一种组播路由,类似display ip route protocol ospf和display ip route),网络排错组播排错案例,组播流未到交换机 组播路由会检查组播源的IP地址(RPF检查),要保证组播网络中所有交换机到组播源的单播路由都可达。 dis igmp group存在表项,但是dis pim rou中没有(*,g)表项 igmp
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