Sony智能QoS助力喜盈門集團(tuán)打造高清視頻會議系統(tǒng)

    一、 項(xiàng)目背景

    為了配合不斷壯大的業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)模，提高工作效率，喜盈門集團(tuán)希望充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)會議和專門的業(yè)務(wù)培訓(xùn)以及能隨時(shí)觀看商場監(jiān)控圖像，使整個(gè)集團(tuán)在廣域網(wǎng)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)全方位、全過程、全天候的高質(zhì)量的軟硬件結(jié)合的視頻會議溝通。經(jīng)過市場比較，喜盈門集團(tuán)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(gè)分公司組成軟硬件結(jié)合的高清視頻會議系統(tǒng)。

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

    二、 用戶總體需求

    本項(xiàng)目I期將建成總計(jì)10點(diǎn)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(gè)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(shí)現(xiàn)在外出差人員，只要能夠上網(wǎng)就可以隨時(shí)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(nèi)容。

    三、 系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)

    在系統(tǒng)規(guī)劃初期，考慮到廣域網(wǎng)的不穩(wěn)定性和時(shí)延性，我們曾建議客戶以專線網(wǎng)絡(luò)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(rèn)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(wǎng)基礎(chǔ)上建設(shè)高清視頻會議。但是同時(shí)，索尼的工程師也建議客戶采用如下標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃高清視頻會議網(wǎng)絡(luò)：

    1）所有會場的INTERNET都采用中國電信為運(yùn)營商

    2）所有會場的上網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wǎng)絡(luò)應(yīng)用決定的，如果網(wǎng)絡(luò)只用于特定的、無時(shí)間限制的應(yīng)用系統(tǒng)。比如Web或E-mail應(yīng)用等，一般不需要QoS；如果是關(guān)鍵應(yīng)用或者多媒體應(yīng)用，則在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)，需要啟用QoS。

    當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時(shí)，QoS 能確保重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不受延遲或丟棄，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。

    索尼高清視頻會議終端采用了5種機(jī)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(cuò)：（Forward Error Correction）

    3）自適應(yīng)速率控制：（Adaptive Rate Control）

    4）網(wǎng)絡(luò)層的QoS：（Network-level QoS）

    5）自適應(yīng)帶寬調(diào)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(fù)的機(jī)制：發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)包，如果接收方發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包有丟失，請求發(fā)送發(fā)重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包。Sony的包重發(fā)請求是一種建立在考慮到網(wǎng)絡(luò)狀況和網(wǎng)絡(luò)延遲的實(shí)時(shí)的包重發(fā)請求機(jī)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(jù)網(wǎng)絡(luò)的往返時(shí)延（RTT）和包丟失率（PLR）智能的從系統(tǒng)硬件資源中“開辟”一個(gè)緩沖池，并且相應(yīng)的增加系統(tǒng)等待時(shí)間，以便重新安排RTP包頭數(shù)據(jù)。當(dāng)然，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)條件非常好，且不存在丟包，那么將不會存在數(shù)據(jù)包緩沖池，也不會對系統(tǒng)造成任何影響。

    前向糾錯(cuò)（Forward Error Correction）

    前向糾錯(cuò)：是一種利用相同數(shù)據(jù)包進(jìn)行包丟失-恢復(fù)的技術(shù)。

    Sony FEC采用了一種Reed-Solomon的FEC編碼技術(shù)，發(fā)送從K個(gè)數(shù)據(jù)包中復(fù)制N個(gè)相同的相同數(shù)據(jù)。這些N×K個(gè)數(shù)據(jù)就被稱為FEC塊。FEC能夠調(diào)節(jié)生成N個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)量，主要看網(wǎng)絡(luò)條件，N是由Sony終端進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。

    圖三：前向糾錯(cuò)示意圖

    從上圖可以發(fā)現(xiàn)，如果接收端的2號數(shù)據(jù)丟失，那么它會從F1數(shù)據(jù)塊中對2號數(shù)據(jù)包進(jìn)行恢復(fù)。對比包重發(fā)請求，前向糾錯(cuò)并不受網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的影響，經(jīng)過檢測，這項(xiàng)技術(shù)非常適合在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)比較大的環(huán)境中使用。

    自適應(yīng)速率控制（Adaptive Rate Control）

    自適應(yīng)速率控制是一種能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況計(jì)算最合適、最優(yōu)化的傳輸速率，網(wǎng)絡(luò)（穩(wěn)定性，延遲性）的好壞決定了傳輸?shù)乃俾�。自適應(yīng)速率控制依賴于TCP-friendly rate control(TFRC)運(yùn)算法則，通過這個(gè)來控制INTERNET傳輸環(huán)境下的傳輸速率。

    Sony每個(gè)型號的視頻會議終端具有不同的TFRC。下圖就是一個(gè)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)丟包率和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)來計(jì)算視頻傳輸比率的圖例：

    基于網(wǎng)絡(luò)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(wù)（Differentiate Service）數(shù)值。這些數(shù)值往往和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS設(shè)置密切相關(guān)，所以叫網(wǎng)絡(luò)層的QoS。

    自動帶寬偵測（Auto Bandwidth Detection Mechanism）

    自動帶寬偵測技術(shù)能夠在2個(gè)終端間預(yù)估網(wǎng)絡(luò)帶寬質(zhì)量的一種技術(shù)。其基本原理就是在兩個(gè)終端真實(shí)通訊之前，開始一個(gè)虛擬的通訊，以檢測網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況。

    在真實(shí)通訊前，發(fā)送方發(fā)些有問題的包到接收方，這些數(shù)據(jù)包會經(jīng)過路由器，會有網(wǎng)絡(luò)瓶頸，會有網(wǎng)絡(luò)抖動等等， 當(dāng)接收方收到數(shù)據(jù)包后，會計(jì)算網(wǎng)絡(luò)延遲，并決定通訊帶寬。所以帶寬會經(jīng)常變化。

    五、 技術(shù)總結(jié)

    在本次項(xiàng)目中，所有的Sony PCS-XL55的QoS模式都設(shè)置成混合模式，一旦當(dāng)廣域網(wǎng)發(fā)現(xiàn)有高延時(shí)和丟包時(shí)候，就會啟用包重發(fā)請求和前向糾錯(cuò)兩種技術(shù)，如下圖：

    另外，通過對MCU、防火墻和Sony高清終端PCS-XG55的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層QoS的綜合測試，找到了一個(gè)最平衡的設(shè)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(wǎng)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(tuán)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(yùn)行，截至目前為止，系統(tǒng)平穩(wěn)有效運(yùn)行，大大降低了用戶為了開會而付出的時(shí)間、精力和金錢。得到了用戶滿意的評價(jià)。

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