Sony智能QoS助力喜盈門集團打造高清視頻會議系統(tǒng)

    一、 項目背景

    為了配合不斷壯大的業(yè)務發(fā)展規(guī)模，提高工作效率，喜盈門集團希望充分利用先進的計算機和網絡技術，利用視頻會議系統(tǒng)進行實時會議和專門的業(yè)務培訓以及能隨時觀看商場監(jiān)控圖像，使整個集團在廣域網環(huán)境下，實現(xiàn)全方位、全過程、全天候的高質量的軟硬件結合的視頻會議溝通。經過市場比較，喜盈門集團最終選擇了索尼視頻會議系統(tǒng)和下屬南昌、廈門、福州、長沙、泉州、南寧等6個分公司組成軟硬件結合的高清視頻會議系統(tǒng)。

    此套系統(tǒng)是架構在INTERNET網絡，以南昌公司作為視頻會議的核心節(jié)點，放置一臺RADVISION高清MCU，其他分公司作為分支節(jié)點，采用索尼高清視頻會議終端PCS-XG55。

    二、 用戶總體需求

    本項目I期將建成總計10點的硬件高清視頻會議系統(tǒng)。

    所有會場推薦使用一臺Sony PCS-XG55 高清視頻會議終端。

    南昌公司的要求具有10M的上下行對稱的INTERNET出口帶寬，專供視頻會議系統(tǒng)使用。

    各個分會場保證1.5M的INTERNET出口帶寬，專供視頻會議系統(tǒng)使用。

    實現(xiàn)在外出差人員，只要能夠上網就可以隨時加入到高清視頻會議中來，不遺漏任何重要會議。不需要發(fā)言的人員，可以通過流媒體觀看視頻會議內容。

    三、 系統(tǒng)建設重點

    在系統(tǒng)規(guī)劃初期，考慮到廣域網的不穩(wěn)定性和時延性，我們曾建議客戶以專線網絡取代INTERNET。但是，本著為客戶考慮節(jié)約系統(tǒng)使用成本的原則，以及客戶非常認可索尼高清視頻會議在前期測試中的優(yōu)異表現(xiàn)。最終，還是采用在廣域網基礎上建設高清視頻會議。但是同時，索尼的工程師也建議客戶采用如下標準來規(guī)劃高清視頻會議網絡：

    1）所有會場的INTERNET都采用中國電信為運營商

    2）所有會場的上網方式采用FTTB+LAN

    3）主會場南昌保證至少10M上下行對稱的出口帶寬

    4）其他會場保證1.5M上下行對稱的出口帶寬

    最后一條，也是最重要的一條，通過不斷的系統(tǒng)測試和參數(shù)修正，讓網絡設備、MCU和Sony高清視頻會議終端的QoS配合的臻于完美。

    四、 Sony智能QoS介紹

    我們知道，是否啟用QoS主要是由網絡應用決定的，如果網絡只用于特定的、無時間限制的應用系統(tǒng)。比如Web或E-mail應用等，一般不需要QoS；如果是關鍵應用或者多媒體應用，則在網絡不穩(wěn)定時，需要啟用QoS。

    當網絡過載或擁塞時，QoS 能確保重要業(yè)務數(shù)據不受延遲或丟棄，同時保證網絡的高效運行。

    索尼高清視頻會議終端采用了5種機制混用的“智能”的QoS系統(tǒng)，分別包括：

    1）包重發(fā)請求：（Real-Time Auto Repeat request）

    2）前向糾錯：（Forward Error Correction）

    3）自適應速率控制：（Adaptive Rate Control）

    4）網絡層的QoS：（Network-level QoS）

    5）自適應帶寬調整：（Auto Bandwidth Detection Mechanism）

    包重發(fā)請求（Real-Time Auto Repeat request）

    包重發(fā)請求是一種包丟失、恢復的機制：發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據包，如果接收方發(fā)現(xiàn)數(shù)據包有丟失，請求發(fā)送發(fā)重發(fā)丟失的數(shù)據包。Sony的包重發(fā)請求是一種建立在考慮到網絡狀況和網絡延遲的實時的包重發(fā)請求機制。

    圖二：包重發(fā)請求示意圖

    Sony高清視頻會議終端可以根據網絡的往返時延（RTT）和包丟失率（PLR）智能的從系統(tǒng)硬件資源中“開辟”一個緩沖池，并且相應的增加系統(tǒng)等待時間，以便重新安排RTP包頭數(shù)據。當然，當網絡條件非常好，且不存在丟包，那么將不會存在數(shù)據包緩沖池，也不會對系統(tǒng)造成任何影響。

    前向糾錯（Forward Error Correction）

    前向糾錯：是一種利用相同數(shù)據包進行包丟失-恢復的技術。

    Sony FEC采用了一種Reed-Solomon的FEC編碼技術，發(fā)送從K個數(shù)據包中復制N個相同的相同數(shù)據。這些N×K個數(shù)據就被稱為FEC塊。FEC能夠調節(jié)生成N個數(shù)據包的數(shù)量，主要看網絡條件，N是由Sony終端進行自適應的調整。

    圖三：前向糾錯示意圖

    從上圖可以發(fā)現(xiàn)，如果接收端的2號數(shù)據丟失，那么它會從F1數(shù)據塊中對2號數(shù)據包進行恢復。對比包重發(fā)請求，前向糾錯并不受網絡時延的影響，經過檢測，這項技術非常適合在網絡延時比較大的環(huán)境中使用。

    自適應速率控制（Adaptive Rate Control）

    自適應速率控制是一種能夠根據網絡狀況計算最合適、最優(yōu)化的傳輸速率，網絡（穩(wěn)定性，延遲性）的好壞決定了傳輸?shù)乃俾省Ｗ赃m應速率控制依賴于TCP-friendly rate control(TFRC)運算法則，通過這個來控制INTERNET傳輸環(huán)境下的傳輸速率。

    Sony每個型號的視頻會議終端具有不同的TFRC。下圖就是一個根據網絡丟包率和網絡延時來計算視頻傳輸比率的圖例：

    基于網絡層的QoS（Network-level QoS）

    Sony全系列視頻會議終端能夠輸入IP優(yōu)先級、ToS(Type of Service)以及區(qū)分服務（Differentiate Service）數(shù)值。這些數(shù)值往往和網絡設備的QoS設置密切相關，所以叫網絡層的QoS。

    自動帶寬偵測（Auto Bandwidth Detection Mechanism）

    自動帶寬偵測技術能夠在2個終端間預估網絡帶寬質量的一種技術。其基本原理就是在兩個終端真實通訊之前，開始一個虛擬的通訊，以檢測網絡質量情況。

    在真實通訊前，發(fā)送方發(fā)些有問題的包到接收方，這些數(shù)據包會經過路由器，會有網絡瓶頸，會有網絡抖動等等， 當接收方收到數(shù)據包后，會計算網絡延遲，并決定通訊帶寬。所以帶寬會經常變化。

    五、 技術總結

    在本次項目中，所有的Sony PCS-XL55的QoS模式都設置成混合模式，一旦當廣域網發(fā)現(xiàn)有高延時和丟包時候，就會啟用包重發(fā)請求和前向糾錯兩種技術，如下圖：

    另外，通過對MCU、防火墻和Sony高清終端PCS-XG55的關于網絡層QoS的綜合測試，找到了一個最平衡的設置值，不僅不會對現(xiàn)有的INTERNET使用有影響，也會最大程度的降低廣域網的不穩(wěn)定對高清視頻會議系統(tǒng)的影響。

    六、 用戶反饋

    這套系統(tǒng)在用戶喜盈門集團的大力支持及集成商（上海似源電子科技有限公司）的努力配合下，于2011年4月建成并投入運行，截至目前為止，系統(tǒng)平穩(wěn)有效運行，大大降低了用戶為了開會而付出的時間、精力和金錢。得到了用戶滿意的評價。

    事實證明，小型企業(yè)在廣域網環(huán)境中，在帶寬不穩(wěn)定的情況下，通過Sony的智能QoS技術依然能夠讓客戶感受極致高清的視頻會議體驗。