BC/NW 2006, №2, (9) :6.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ РАБОТЕ С ВИДЕО ТРАФИКОМ

А.А. Фролова

(г.Москва, Московский энергетический институт (технический университет))

Современное состояние вычислительных систем позволяет принимать видео трафик от разных источников, преобразовывать в различные форматы, передавать по сети разными способами. Все это влияет на затраты по обработке видео информации. Для того, чтобы обеспечить потребителю нужное качество «картинки» и, в то же время, не нанести серьезный ущерб качеству работы остальных сетевых приложений, необходимо помнить о многих факторах. При передаче видео трафика стоит учитывать не только особенности исследуемого типа трафика, но и характеристики других приложений, трафик которых передается по тем же каналам, что и видео трафик.

Источниками видео информации могут служить: телевидение, веб-камеры, файлы на дисках, и т.д. Эту информацию можно передавать по спутниковым каналам, по IP сети и по другим каналам связи. Соответственно, требуется преобразование видео информации, полученной от источника, в формат, приемлемый для передачи по выбранному типу канала связи, и затем преобразование к формату, доступному для восприятия пользователем. Такое преобразование требует порой значительных вычислительных ресурсов.

В данном случае, нас интересует передача видео информации от источника к получателю по каналам вычислительной сети ( в частности IP сети). Способы передачи трафика: unicast, multicast, форматы: MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.264, RM, WMV, MOV и другие (используемые реже).

Целью данного исследования является определение наиболее значимых параметров при передаче видео трафика от источника к пользователю, и влияния этих параметров на производительность сети в целом.

Для достижения поставленной цели начальные данные о загрузке сетевого оборудования решено получить экспериментальным путем. Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. определить постоянные и варьируемые параметры в ходе проведения эксперимента, а также диапазоны варьируемых параметров исследования;

2. создать стенд для исследований;

3. выполнить измерения ранее определенных параметров на оборудовании стенда;

4. выполнить анализ полученных результатов.

В качестве базы для экспериментальных исследований параметров видео трафика был взят стенд, собранный в соответствии со схемой:

Рис. 1 Схема стенда

Стенд включает в себя следующие компоненты:

- VoD сервер – сервер видео по запросу, на нем установлен софт, обеспечивающий управление распределением и доставкой контента, а также хранятся сами файлы видео и аудио.

- Сервер Middleware – обеспечивает доступ пользователя к сервисам, управляет работой пользователей (обеспечивает аутентификацию, персонализацию сервисов), контролирует работу STB.

- IP Set-top Box – оконечное оборудование пользователя. STB подключается к сети IPTV и телевизору или специальному монитору. STB осуществляет преобразование видео трафика IP сети в сигналы «понятные» монитору/телевизору. Является очень важным компонентом. В данном случае используется оборудование фирмы Amino.

- Коммутаторы, маршрутизаторы (производитель – фирма Cisco) – имитируют подключение пользователя к сети провайдера услуг IPTV.

Такое решение позволяет обеспечить также выход в Интернет «не отходя от телевизора».

Постоянными параметрами экспериментов являлись такие аппаратные характеристики оборудования как емкость памяти, частота процессора, и т.д. Варьируемыми параметрами в ходе проведения эксперимента были:

- полоса пропускания магистрального канала (WAN);

- полоса пропускания, выделенная для видео трафика;

- использование потоков unicast/multicast;

- в случае использования multicast – можно менять место расположения точки rendezvous, т.е. точки, от которой мультикастовый трафик расходится к пользователям (это повлияет на загрузку канала);

- передача видео трафика с разными характеристиками: разный формат и интенсивность (MPEG1, MPEG2, MPEG4);

- количество запросов.

В результате проведения экспериментов были получены некоторые зависимости:

1. Зависимость загрузки процессора сервера VoD от количества проигрываемых файлов:

CPU: Intel Xeon 3.2G

Сетевой интерфейс 100Mbps

Этот график показывает, что работа по трансляции файла загружает процессор на 18%, тип транслируемого файла не влияет на загрузку процессора.

2. Использование оперативной памяти во время проигрывания файлов

В ходе трансляции файлов объем используемой ОП увеличивается.

· во всех измерениях отсчеты брались каждые 3 секунды.

Следует отметить, что в эксперименте, результаты которого приведены выше, в качестве источника видео информации были взяты файлы, расположенные на жестком диске VoD сервера, что существенно сократило затраты вычислительных ресурсов сервера, т.к. не было необходимости преобразовывать данные в другой(-ие) формат.

Таким образом, данный эксперимент показал, что в случае, когда источником данных является сам сервер, наиболее значимым параметром является объем оперативной памяти, т.к. при наличии хороших каналов связи между сервером и пользователями, именно от этого параметра будет зависеть возможность подключения новых пользователей к серверу и качественной трансляции видео.

Результаты другого эксперимента показали, что объем оперативной памяти является определяющим параметром и в том случае, когда VoD сервер «на лету» записывает контент, получаемый из сети на свой жесткий диск (это нужно для экономии полосы пропускания каналов связи при обращении пользователей, т.е. пользователь будет получать видео с ближайшего сервера).

Мощность CPU является наиболее значимым параметром в том случае, когда требуется преобразование формата данных, полученных от источника, в другой формат.

Результаты, полученные в результате проведения экспериментов и частично представленные на приведенных выше графиках, будут использованы в дальнейшей работе по исследованию передачи видео трафика в вычислительных сетях, а также для исследования производительности этих вычислительных сетей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов Л.И., Трущенко М.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВИДЕОТРАФИКА,

http://network-journal.mpei.ac.ru/cgi-bin/main.pl?l=ru&n=1&pa=6&ar=1