IP-videon suoratoistoon optimoidun tietoliikenneverkon nopeuden päivitys ja testaus

Abstract

Työssä päivitettiin Asiakas Oy:n kameravalvontajärjestelmä vastaamaan tulevaisuuden tarpeita. Koska tietoliikenneverkkoa käytetään pääasiassa IP-videon suoratoistoon, suunnittelussa haluttiin varmistua hankintojen ja suoritettavien toimenpiteiden tarkoituksenmukaisuudesta kameravalvontajärjestelmän käytettävyyden kannalta.

Työssä asennettiin kuusi HP A5800 -kytkintä sekä tehtiin tarvittavat asetukset ja vanhojen kytkinten vaihdossa vaaditut yliheitot. Työssä tutkittiin HP:n kytkimissä käytettäviä RRPP- ja IRF-tekniikoita (RRPP, Rapid Ring Protection Protocol; IRF, Intelligent Resilient Framework) ja niitä sovellettiin toteutuksessa. Työssä kuvataan myös IP-videon kannalta tärkeää ryhmälähetystoimintoa verkon suunnittelun näkökulmasta. RRPP-tekniikan testaamiseksi asennettiin kolmen kytkimen testirengas, ja verkon palautumista tutkittiin eri lähetysmenetelmillä. Lisäksi kamerajärjestelmän videoviive mitattiin kameroiden ohjattavuuden tutkimiseksi.

Työssä havaittiin, että RRPP-verkko palautui valmistajan antamien tietojen mukaisesti 50 ms:ssa. Ryhmälähetyksen palautuminen RRPP-renkaan katkoksen yhteydessä oli kuitenkin riippuvainen reitittimen PIM-Hello -viestien (PIM, Protocol Independent Multicast) lähetysvälistä. Eri verkkojen välillä mitattu HD 720p -videoviive asettui noin 200 ms:iin. Videoviive aiheutui pääasiallisesti videon H.264-enkoodauksesta ja -dekoodauksesta.

Työssä havaittiin, että verkon videoviiveen mittaamiseen käytetty menetelmä soveltui hyvin tarkoitukseensa. Toisaalta havaittiin myös, että parempia menetelmiä tulisi kehittää suurten datamäärien käsittelemiseen pakettikaappaustesteissä.

The object of this thesis work was to upgrade Guest Ltd’s camera surveillance network to meet future needs. Since the network is mainly used for streaming IP video, it was essential to ensure that the purchase and the upgrade process of the surveillance system’s network components were appropriate in terms of usability.

The Intelligent Resilient Framework (IRF) and Rapid Ring Protection Protocol (RRPP) functionalities of HP switches were studied and the findings were implemented in the practical part of the work. The thesis also describes the multicast technique, which is an important feature of any IP video system, focusing on practical network design considerations.

Six HP A5800 switches were installed and the necessary configurations were made as well as the required switch-overs during the exchange process. A 10 Gbit/s backbone was installed to accommodate future growth. Also a three node RRPP test ring was built and network convergence was studied using different delivery methods. In addition, the video latency of the system was measured to ensure proper usability during PTZ (Pan Tilt Zoom) camera control.

During the tests it was observed that the RRPP network converged within 50 ms after link failure. However, since RRPP did not cause multicast flood during topology change, multicast convergence was dependent on the router’s PIM Hello message interval. The measured video latency settled around 200 ms while streaming HD 720p video. Video latency was mainly caused by encoding and decoding H.264.