1. Архитектура обработки видео
на базе маршрутизаторов ISR
G2 и PVDM3
Максим Хаванкин
Системный инженер
mkhavank@cisco.com

2. План презентации
• Бизнес-предпосылки использования видео в филиалах
• Обзор ISR G2
• DSP сервисы на ISR G2
• Сервисы видеоконференцсвязи
• Сценарии использования: видеоконференцсвязь и транскодинг
• Позиционирование
• Управление и мониторинг
• Полезные ссылки

3. Бизнес-предпосылки
использования видео в
филиалах

4. Расширение штаб-квартиры в филиал
Облачные
сервисы Средства
совместной работы
Видео
90% новых работников
в филиалах
2011 - возобновление
роста филиальной
сети
Мобильность Виртуализация
Постоянный доступ к услугам «корпоративного класса» является
ключевым для повышения производительности труда сотрудников
филиалов
Источник: Nemerts Research Virtual Workplace — Branch Office Strategies

5. Тенденции для видео-трафика на предприятиях
§ Текущий процент всего видео трафика в сети удвоился за последние два года и
ожидается его удвоение снова через год.
§ ВКС, системы цифрового видеонаблюдения и технологии доставки видео
сигнала на рабочие места – наиболее широко используемые видео технологии
на сегодня. Компании соглашаются с тем, что вероятнее всего расходы на ВКС,
Telepresence и цифровое видеонаблюдение вырастут в следующем году.
Expected spending on video
applications in the next year
Median percent of total network traffic that is video 100
90
Will spend
30 more
80
Will spend
25 70
about the
60 same
20 Will spend
50
less
15 Will not spend
40
10 30
Don't know
20
5
10
0
Two years Last year Current Expected in Expected in 0
ng eo ras ll
ago one year two years e
nc en ci vid ge ca
e n a ame to
res nfer ng sig ty c ck
lep mi al i cli
Te co strea gi t ecur
Di s hat/
eo p oc
Vid skto i ta
l
id e
Источник: Cisco Business video study — Декабрь, 2008
De Dig V

6. Обзор ISR G2

7. Портфолио Cisco Integrated Services Router (ISR)G2 для
унифицированных коммуникаций
350 Mb
PVDM 3 Motherboard Slots, 2900 – 3900 250 Mb 3945E
PVDM3 Motherboard Slot, 3900E 3 Slots
Concurrent Services and Performance
3925E
3 Slots 4 Slots
4 Slots 3945
3 Slots 3925
3 Slots 2951
2 Slots
2921
2 Slots U_
2911 Высокая плотность
сервисов
2901 Множесто сервисов Modularity with Performance
Extended Modular Optimized for “All-in-one”
Connectivity (EVM, Solution (NM-SM, NME,
ISM, SM, WIC/VIC) EVM, ISM, WIC/VIC)
Низкая
плотность сервисов
25 Mb 35 Mb 50 Mb 75 Mb 100 Mb 150 Mb
Throughput with Multiple Services Enabled

8. DSP сервисы на ISR G2

9. DSP архитектура маршрутизаторов 2900/3900
• PVDM3
– поддерживается установка в DSP-слоты маршрутизатора (используются модулями
HWIC/EVM)
• PVDM2
– поддержка в DSP-слоты маршрутизатора поддерживается с адаптером PVDM2-ADPTR
(используются модулями HWIC/EVM)
– Поддерживаются в SM слотах с модулем NM-HDV2 и адаптером SM-NM-ADPTR
(используются модулем HDV2)
PVDM3-xx
GE GE USB
EHWIC EHWIC EHWIC EHWIC
GE USB
SM SM Onboard Slots SM-Based
Платформа
(PVDM3 or PVDM2) Slots (PVDM2)
2901 2 0
SM-NM-ADPTR PVDM2-ADPTR 2911 2 4
2921 3 4
PVDM2-xx 2951 3 8
3925 4 8
3945 4 16
NM-HDV2 PVDM2-xx 3925E 3 8
3945E 3 16

10. Ключевые свойства PVDM3 DSP
• Все модели PVDM3 поддерживаются на всех ISR G2
• Все PVDM3 поддерживают видео коммутацию (гомогенные конференции)
• Только «high end» модули PVDM3 – PVDM3-128, PVDM3-192, PVDM3-256
используются для видео микширования (гетерогенные конференции)
• В режиме видео коммутации, DSP коммутирует пакеты. Кодирования и
декодирования видео-потоков не происходит.
• В режиме микширования видео, DSP декодирует видеопоток и затем кодирует в
формат, необходимый клиенту
• DSP ресурсы подключаются в зависимости кодирования и декодирования
• DSP Calculator доступен для выбора модели (размера) DSP
Поддерживаемые разрешения
H.263 QCIF H.264 QCIF
H.263 CIF H.264 CIF
H.264 w360p
H.264 w448p
H.264 VGA
H.264 4CIF

11. Сервисы
видеоконференцсвязи

12. Введение
Ожидания заказчиков Видеоконференцсвязь
Совместимость
Простота использования
Совместная работа
Планирование и управление
Контроль полосы
Совместная работа
посредством WEB
Видео-телефония с
использованием
аппаратного Видео-телефония с
терминала использованием ПК

13. Видеоконференцсвязь в ISR G2 – основные свойства
§ Управление конференцией
§ Режимы отображения
– Ad hoc
– активный спикер (аctive speaker)
– Meet-Me
– режим лектора (только CUCME)
§ Управление вызовами
§ Типы конференций
– CUCM и CUCME
– Видео Коммутация
– SIP, H.323, SCCP
• гомогенная (homogenous)
§ Кодеки – Видео микширование
– H.263, H.264 • гетегерогенное (heterogeneous)
§ Разрешение – Гарантированное аудио
– QCIF, CIF, VGA, 4CIF, w360p, • Гарантируется только
w448p, 720p* (Только включение в конференцию по
коммутация без CP) аудио каналу, видео – по
§ Частота смены кадров возможности
– 15 fps и 30 fps

14. Видео коммутация (гомогенная)
A
• Все участники конференции используют
один и тот же формат видео.
• У всех участников одиновые кодеки,
разрешения, частота смены кадров и т.д.
• На видео коммутаторе настраивается
только один кодек, разрешение, битрейт
• Участники, которые не соответствуют
профилю принуждаются к использованию
настроеных параметров
• В случае если конечный клиент не смог
«договориться» с видео-коммутатором, то
он переключается в режим «только аудио»
• Использование этого профиля требует
меньше DSP ресурсов по сравнению с
другими профилями
CLI
dspfarm profile 1 conference video homogeneous Cisco Cisco Cisco
9971 9971 9971
codec h264 vga frame-rate 30 bitrate 1mbps
VGA VGA VGA

15. Видео микширование (гетерогенное)
• Участники подключаются с различными A
видео форматами
• Каждый участник имеет различные
частоты смены кадров, битрейты,
кодеки и разрешения
• Администратор может гибко настроить
профиль в зависимости от природы
(свойств) терминалов участников
• Ресурсы DSP резервируются согласно
настройке в профиле
• Поддерживаются только SD разрешения,
HD разрешения не поддерживаются
CLI
dspfarm profile 1 conference video
heterogeneous
codec h263 cif Cisco Tandberg Tandberg CUCIMO
9971 E20 1700MXP C
codec h264 cif
VGA 30fps SD 4CIF SD 4CIF CIF
codec h264 vga 30fps 30fps 15fps

16. Режим отображения
Активация по голосу Клиент A Клиент B Клиент C
• Режим отображения по умолчанию
Клиент A
• На экране участника отображается Самый громкий
самый громкий (активный) спикер
• Только один говорящий
отображается на экране
• Говорящий в настоящий момент на
своем экране видит предыдущего
говорящего
• Режим self view не поддерживается
• Поддерживается CUCM и CUCME Экран клиента B Экран клиент С
- Видит клиента A - Видит клиента A

17. Режим отображения
Режим лектора
• Поддерживается только один Клиент A Клиент B Клиент C
Лектор Студент Студент
лектор
• Все участники видят лектора Клиент A
• Лектор видит меняющиеся Лектор
изображения участников
• Scanning interval будет
настраиваться (10 секунд
сейчас)
• Активация лектором по DTMF
• Поддерживается только на
CUCME
CLI
Экран клента B Экран клиента C
telephony-service Видит только Видит только
лектора лектора
sdspfarm conference lecture-mode on #11
release #22

18. Video Capability Class
• Набор атрибутов-свойств видео- CLI
потока от группы телефонов
dspfarm profile 1 conference video
• Существующие опции для video heterogeneous
capability class - 2, 3, и 4.
codec h264 vga
• VCC по сути ограничивает число maximum conference-participants 4
используемых энкодеров и video-cap-class 2
декодеров в одной конференции
• DSP считаются использованными
оптимально, когда VCC равно 2;
оптимизация отсутствует в случае
когда выбраны 3 и 4
• Энкодеры и декодеры выделяются
по принципу - first come first serve
• Допускается настраивать только в
гетерогенных профилях

19. Video Capability Class - пример

20. Сценарии использования:
видеоконференцсвязь и
транскодинг

21. Видеоконференцсвязь – Один филиал
Используются ресурсы штаб-квартиры
Штаб-квартира/
ВКС MCU Кампус
Филиал CUCM
The image cannot be displayed. Your
computer may not have enough memory
to open the image, or the image may have
The image cannot be been corrupted. Restart your computer,
WAN
displayed. Your computer and then open the file again. If the red x
may not have enough still appears, you may have to delete the
memory to open the image, image and then insert it again.
or the image may have been
corrupted. Restart your
computer, and then open the
file again. If the red x still
appears, you may have to
delete the image and then
insert it again.
• Множество видео-потоков передаются по WAN-сети в
сторону центрального MCU – неоптимальное
использование полосы пропускания
Сигнализация
• Видео микшируется на центральном MCU, который
управляется CUCM Медиа-трафик

22. ISR G2 видеконференция
Используются ресурсы филиала Штаб-квартира/
Кампус
CUCM
Филиал
ВКС
WAN
• Видео-трафик остается локальным для филиала, когда все участники
конференции находятся в филиале
• Транскодирование CIF, w360p, VGA, 4CIF; 720p – только коммутация
• Видео коммутируется или микшируется ISR G2 Cisco IOS и PVDM3
• CUCM управляет вызовами Сигнализация
• Типы конференций Ad-hoc и Meet Me Медиа-трафик
• Cisco E20 планируется поддерживать ISR G2 Video в Q4CY2011

23. Видеоконференцсвязь – филиальная сеть
Используются ресурсы центрального офиса
Штаб-квартира/
Кампус
MCU CUCM
ВКС
Филиал
Региональный
офис
The image cannot be displayed. Your computer may not
have enough memory to open the image, or the image may
have been corrupted. Restart your computer, and then
open the file again. If the red x still appears, you may have
to delete the image and then insert it again.
WAN
• Все видео-потоки со всех удаленных офисов
передаются по WAN на MCU в центральном офисе
для микширования Сигнализация
• Чем больше участников, тем больше видео-потоков Медиа-трафик
передается по WAN

24. Видеоконференцсвязь – филиальная сеть
Центральный офис/
Кампус
CUCM
Филиал Региональный
офис
The image cannot be displayed. Your computer may not
have enough memory to open the image, or the image may
have been corrupted. Restart your computer, and then
open the file again. If the red x still appears, you may have
to delete the image and then insert it again.
ВКС
WAN
• Наибольшее количество видео-потоков остается локальным
в филиале – видео-потоки с удаленных сайтов передаются Сигнализация
по WAN для микширования
Медиа-трафик
• CUCM выбирает идеальный с точки зрения оптимального
использования полосы пропускания конференц-ресурс

25. Видеоконференцсвязь – надомные работники и
визуальные коммуникации внутри филиала
Надомный работник в филиале CUCM
Филиал
ВКС
Надомный
WAN
работник
• Видео-поток не пересылается по WAN в центральный офис Сигнализация
• Сервис ВКС на ISR G2 может использоваться для
Медиа-трафик
микширования видео-потоков в филиалах

26. Видеоконференцсвязь под управлением
UCME
Связь между филиалами
Филиал 1
Филиал 2
ВКС
WAN
UCME UCME
• Интегрированное решение - UCME и видео ресурсы в
одном конструктиве
• Ресурсы для конференции регистрируются на том же Сигнализация
UCME к которому подключены конечные терминалы, с
которых инициируется конференция Медиа-трафик

27. Поддерживаемые клиенты

28. Поддерживаемые клиенты
Сервисы ВКС ISR G2 под Сервисы ВКС ISR G2 под
Клиент
управлением CUCM 8.6
управлением CUCME 8.6
Ad hoc
Meet Me
Ad Hoc
Meet Me
Cisco Unified
X
X
X
X
Video Advantage
Cisco Unified IP
X
X
X
X
Phone 7985G
Cisco Unified
Personal X
X*
Communicator
Cisco IP
X
X
X
X
Communicator
* Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей конференции
типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me конференцию, пока
она не была инициирована другим участником

29. Поддерживаемые клиенты
Сервисы ВКС ISR G2 под Сервисы ВКС ISR G2 под
Клиент
управлением CUCM 8.6
управлением CUCME 8.6
Ad hoc
Meet Me
Ad Hoc
Meet Me
Cisco UC
Integration™
X
X*
for Microsoft Office
Communicator
Cisco Unified IP
X
X
X*
Phone 9900 Series
Cisco Unified IP
X
X
X*
Phone 8900 Series
Cisco IP Video
X
X*
Phone E20
* Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей конференции
типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me конференцию, пока
она не была инициирована другим участником

30. Поддерживаемые клиенты
Сервисы ВКС ISR G2 под Сервисы ВКС ISR G2 под
Клиент
управлением CUCM 8.6
управлением CUCME 8.6
Ad hoc
Meet Me
Ad Hoc
Meet Me
Cisco TelePresence
X*
X*
System 1700 MXP
Cisco Telepresence
X*
X*
System EX60/EX90
Cisco TelePresence
X*
X*
System Codec C40
Polycomm
4002/8000HDX X*
X*
Series
Lifesize Room 220
X*
X*
* Эти устройства не регистрируются напрямую на Cisco устройствах, контролирущих вызовы, а находятся за SIP-
транками. Клиенты этого типа при помощи назначенного Meet Me номера, могут подключаться к существующей
конференции типа Meet me, которая находится по управлением CUCME, но они не могу инициировать Meet Me
конференцию, пока она не была инициирована другим участником

31. Видео клиенты, которые поддерживаются напрямую на
CME 8.6 – 15.1(4)M
Тип клиента UCME 8.6
Cisco Unified Video Advantage
X
Cisco Unified IP Phone 7985G
X
Cisco Unified Personal Communicator
X*
Cisco IP Communicator
X
Cisco UC Integration™
for Microsoft Office X*
Communicator
Cisco Unified IP Phone 9951 и 9971
X*
* Клиент этого типа не может начать Ad hoc конференцию. Может принимать участие в Ad hoc конференции, как
приглашенная сторона. Может инициировать и подключиться к meet me конференции. Телефоны Cisco 9900,
которые регистрируются на UCME 8.6 не имеют возможности инициировать Ad hoc конференцию

32. Поддерживаемые видео-атрибуты
Разрешение QCIF, CIF, 4CIF, VGA, w360p, w448p, HD 720p*
Частота смены
кадров 15 и 30 fps
Полоса 64K, 128K, 256K, 320K, 512K, 704K, 1M, 2M
Видео кодеки H.263, H.264/AVC
Аудио кодеки G.711, G.722, G.729, iLBC
* Поддерживается только в гомогенных конференциях

33. Планирование емкости

34. Платформы, Релизы, Емкость
• CUCM release 8.6 – начало поставок Июнь 2011
• CME release 8.6 (15.1.4M) – начало поставок Март 2011
• Cisco 2900, 3900 и 3900E, IOS Release 15.1(4)M
• Поддержка DSP:
– видео коммутация (гомогенная): все модули PVDM3
– видео микширование (гетерогенная): только High-end PVDM3 (PVDM3-128 и выше)
– Видео транскодинг: только High-end PVDM3 (PVDM3-128 и выше)
• Пример расчета емкости для Cisco 3945 с 4 модулями PVDM3-256:
Видео коммутация (гомогенная) Видео микширование (гетерогенное)
§ SD клиенты (VGA, 1 Мбит/сек) § SD клиенты (VGA, CIF)
– 96 конференций, 4 участника в каждой – 8 конференций, 4 участника в каждой
§ HD клиенты (720p, 2 Мбит/сек) § SD клиенты (4CIF, VGA)
– 50 конференций, 4 участника в каждой – 5 конференций, 4 участника в каждой
– Ограничение полосой пропускания,
которую поддерживает маршрутизатор

35. Емкость видео коммутации на модуль PVDM3
Число Число Число
Максимальное
конференций конференций конференций
PVDM3 с4 с8 с 16
число
участников
участниками участниками участниками
PVDM3-16 1 0 0 6
PVDM3-32 3 1 0 12
PVDM3-64 6 2 0 24
PVDM3-128 12 6 3 48
PVDM3-192 18 8 3 72
PVDM3-256 24 12 6 96

36. Позиционирование

37. Позиционирование сервиса ВКС на базе ISR G2 в
сравнении с Cisco Telepresence Иммерсивные
Иммерсивные спец.
системы назначения
общего
назначения
Системы
общего
назначения
Рабочее место B2B
Персональная Customer facing
связь Time/Mission critical
Strategic Negotiations
Meeting
Tactical Environment
Meeting
Video Enhanced Voice Environment
Enhanced Presence
Филиал Office and Home
High Capacity Switching (720p)
SD Транскодинг (4CIF)
Ad-Hoc видеконференцсвязь
Высококачественная видеосвязь
Транскодинг для разрешений до 1080p
Сигнализация Видео кодеки
(H323, SIP, H263, H264 Упр. вызовами Continuous Планирова- Resolution Данные &
SCCP) (CUCM, VCS) Presence ние Up scaling Презентация
Управление вызовами Built-in Шифрова- Управ- Сигнализация( Видео кодеки H.261, H.263,
(CUCM, CUCME, CUBE) Streaming ние ление H323, SIP) H.263+, H.263++, H.264)
ISR G2 Портфолио Cisco Telepresence

38. Управление и мониторинг

39. Сервис ВКС - Управление
• Механизмы управления встроенные в IOS 15.1(4)M
маршрутизатора ISR
ü Настройка сервиса ВКС с использованием Cisco IOS Command-Line
Interface
ü Отладка и устранение несправностей во время сеанса ВКС
ü Simple Network Management Protocol (SNMP) и MIB-ы
ü CISCO-VIDEO-SESSION-MIB
ü Существующие голосовые MIB-ы, например CISCO-VOICE-DIAL-CONTROL-
MIB
ü Медиа MIB для отслеживания качества видео (план)
• CiscoWorks LAN Management Solution 4.1 (план)
ü Настройка и развертывание сервиса ВКС при помощи шаблонов
• Cisco Configuration Professional 2.6 (план)
ü Настройка сервиса ВКС при помощи GUI
ü Улучшенный интерфейс настройки аудио-конференций

40. Мониторинг медиа потоков
Performance Monitor
MPLS
Internet Центральный
Филиал офис
Применяется к голосовому
или видео VLAN в
направлении на in/out
• Мониторинг видео-трафика, который передается по различным
сегментам сети
• Генерация оповещений на основании настроенных пользователем
пороговых значений
• Метрики: джиттер, потери пакетов, задержку, скорость передачи и
т.д.

41. Performance Monitor
Пример вывода состояния
Match: ipv4 src addr = 40.40.195.1, ipv4 dst addr = 40.40.222.1, transport packets lost rate ( % ) : 1.02
ipv4 prot = udp, trns src port = 31492, trns dst port = 16990, *transport packets lost rate min ( % ) : 1.02
SSRC = 4075548911 *transport packets lost rate max ( % ) : 1.02
Policy: video-mon, Class: video-class, Interface: *transport tcp flow count : 0
GigabitEthernet0/1, Direction: input *transport round-trip-time sum (msec) : NA
*transport round-trip-time samples : NA
transport round-trip-time (msec) : NA
*counter flow : 1 *transport round-trip-time min (msec) : NA
counter bytes : 3902031 *transport round-trip-time max (msec) : NA
counter bytes rate (Bps) : 130067
*counter bytes rate per flow (Bps) : 130067
*counter bytes rate per flow min (Bps) : 130067
*counter bytes rate per flow max (Bps) : 130067
counter packets
counter packets dropped
routing forwarding-status reason
: 5574
: 0
: Unknown
show performance monitor
interface input
interface output
: Gi0/1
: NA
status
monitor event : false
ipv4 dscp : 34
ipv4 ttl
application media bytes counter
: 252
: 3790551 Отображение метрик
производительности потока
application media packets counter : 5574
application media bytes rate (Bps) : 126351
*application media bytes rate per flow (Bps) : 126351
*application media bytes rate per flow min
*application media bytes rate per flow max
(Bps) : 126351
(Bps) : 126351
данных:
*application media packets rate variation min ( % ) : NA
*application media packets rate variation max ( % ) : NA
application media event
*transport rtp flow count
: Normal
: 1 • Скорость передачи пакетов
transport rtp jitter mean (usec) : 16967
transport rtp jitter minimum (usec) : 9029
transport rtp jitter maximum
*transport rtp payload type
(usec) : 24120
: 97 • Джиттер
transport event packet-loss counter : 58
*transport event packet-loss counter min : 58
*transport event packet-loss counter max
transport packets expected counter
: 58
: 5632 • Потери пакетов
transport packets lost counter : 58
*transport packets lost counter minimum : 58
*transport packets lost counter maximum : 58

42. Performance Monitor
настройка пороговых значений и Syslog оповещений
policy-map type performance-monitor • Политика мониторинга может
<vidmon_policy> содержать пороговое значение и
class rtsp-video
flow monitor vidmon-monitor
реакцию системы на
react 1 transport-packets-lost-rate достижение этого значения
threshold value ge 5.00 (action)
alarm severity alert
action syslog
• Запись в syslog содержит
информацию о потоке и
значение метрики, которое
превысило порог
Feb 22 18:28:29.866 PST: %PERF_TRAFFIC_REACT-1-ALERTSET: TCA RAISE.
Detailed info: Threshold value crossed - current value 14.55%
Flow info: src ip 172.30.0.1, dst ip 172.30.102.6
src port 5004, dst port 3381
ssrc 3618346598
Policy info: Policy-map vidmon-policy, Class rtsp-video, Interface
GigabitEthernet0/1, Direction input
React info: id 1, criteria transport-packets-lost-rate, severity
alert, alarm type discrete, threshold range [5.00%, 100.00%]

43. Полезные ссылки

44. Ссылки на полезные ресурсы
• DSP калькулятор
http://www.cisco.com/web/applicat/dsprecal/dsp_calc.html
• Вопросы и ответы по модулям PVDM-3
http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/modules/ps3115/
qa_c67_553073_ps10537_Products_Q_and_A_Item.html
• Использование IOS Performance monitor
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns340/ns856/ns156/
ns1094/whitepaper_c11-653899.html

45. Спасибо!
Просим Вас заполнить анкеты.
Ваше мнение очень важно для нас!