Тестирование терминалов ВКС Huawei TE30

Использованный в ходе тестирования эмулятор IP-облака позволяет вносить нормированные задержки и искажения в пакетный трафик, моделируя работу реальной сети. Меняя комбинации искажений, можно оценить качество работы системы ВКС, а также получить набор параметров по максимально допустимым потерям пакетов, задержкам, пакетному джиттеру и минимальной пропускной способности канала, при которых качество ВКС ещё носит удовлетворительный характер.

Кроме того, для контроля состояния сети в тестах использовались зонды Metrotek EtherNID. Эти устройства позволяют контролировать качество каналов передачи данных Ethernet на скоростях 10, 100 или 1000 Мбит/с. Зонды включаются в разрыв канала передачи данных Ethernet, беспрепятственно пропускают полезную нагрузку в канале и одновременно генерируют дополнительный измерительный трафик, который терминируется другими зондами и используется для анализа параметров качества каналов Ethernet. Главное особенностью зондов является режим Bypass, при котором при отключении питания зонда, он жестко замыкает медные контакты и становится пассивным сетевым устройством, полностью пропускающим пользовательский трафик.

Схема подключения оборудования

Описание терминалов ВКС Huawei TE30

Испытанию были подвергнуты терминал видео-конференц-связи TE30 — 720 компании Huawei. Эти устройства построены по принципу «все в одном»: в одном компактном продукте интегрированы кодек, видеокамера и аудиомикрофоны. Для видеосвязи можно использовать не только стандартное проводное подключение Ethernet, но и беспроводные каналы WiFi и 3G/LTE. Поддержка 3G/LTE, реализуемая с помощью USB-модема, является уникальной для устройств ВКС.

Видеокамера терминала TE30 обеспечивает разрешение 1080р и 12–кратный оптический зум. Дальность действия встроенного стереомикрофона составляет до 6 м. Кроме того, к системе можно подключить внешнюю микрофонную панель Технологии эхоподавления, автоматической регулировки усиления и акустического подавление шума позволяют добиться более чистого звучания.

Специализированный процессор TE30 и алгоритмы Н.264 High Profile и Video Motion Enhancement 2.0 обеспечивают высокое качество видео даже на низкоскоростных каналах связи. Технологии масштабируемого кодирования Н.264 SVC, компенсации потерь SEC 3.0 и адаптации к полосе пропускания IRC позволяют сохранить стабильное качество видеоизображения на каналах связи с потерями до 20%. Эти характеристики систем ВКС особенно важны для России, где в регионах по-прежнему ощущается дефицит качественных высокоскоростных каналов.

Этап 1: Калибровка системы и проверка подключений

Сценарий: Оборудование подключено по схеме, приведенной выше. На эмуляторе IP-облака выставляются потери пакетов с периодичностью 1 из 100 (1%) только в одном направлении (форма распределения потерь: uniform). Количество генерируемых тестовых пакетов с каждого измерительного зонда: 10 пакетов в секунду.

Условие: для чистоты экспериментов в сети, за исключением измерительных зондов и терминалов ВКС, больше ничего не работает.
Итог: За период измерений (~15 минут) была получена статистика, согласно которой среднее значение коэффициента потери пакетов составило:
0,976%* (в прямом направлении)
0,978%* (в обратном)

*Данная погрешность связана с неравномерной формой распределения потери пакетов (профиль на эмуляторе uniform), что взаимосвязано с оперативной статистикой, получаемой через агрегацию данных из бакетов (блок сырых данных) зонда, из которой, в свою очередь, собирается статистика для портала.

<img src=«www.landata.ru/pictures/habr/3.jpg» alt=«image»/ >

График результатов измерений с портала wiSLA – «Коэффициент потерь пакетов»

Этапы 2 и 3: Проверка работоспособности системы в режиме Bypass

Сценарий: На эмуляторе IP-облака отключаются все вносимые изменения. Количество генерируемых тестовых пакетов с каждого измерительного зонда: 10 пакетов в секунду.

Сначала первый зонд (этап 2) выключаем по питанию, а через небольшой промежуток времени (~20 секунд), снова включаем питание. При отключении питания, ухудшения картинки не происходит, сессия видео-конференц-связи не прерывается. Но после включения питания и полной загрузки зонда, происходит зависание картинки на 2-3 секунды, но при этом сама сессия не рвется. Это происходит из-за автосогласования интерфейсов между зондом и эмулятором IP-облака.

Затем выключаем по питанию второй зонд (этап 3), а через небольшой промежуток времени (~20 секунд), снова включаем питание. Результаты — те же.

Итог: Система ВКС работает даже при кратковременном отключении канала.

Среднее значение коэффициента потери пакетов составило:
~30% (в прямом направлении)
~31% (в обратном)

Этап 4: Подбор минимальной полосы пропускания канала

Сценарий: Согласно схеме подключения оборудования, запускаем тестирование на зондах. Запускаем ВКС на терминалах. На эмуляторе IP-облака устанавливается максимальная полоса пропускания канала, при превышении которой трафик будет отсекаться. Количество генерируемых тестовых пакетов с каждого измерительного зонда: 10 пакетов в секунду. При этом система автоматической подстройки изображения отключена.

Итог: Наблюдаем на экранах периодические артефакты, рассыпание картинки, при этом график коэффициента потери кадров «гуляет». Минимальная полоса пропускания была определена: 1024 кбит/сек. При этом качество вызова было установлено 768К (720р). Больше качество изображения снижать не было смысла.

<img src=«www.landata.ru/pictures/habr/4.jpg» alt=«image»/ >

<img src=«www.landata.ru/pictures/habr/5.jpg» alt=«image»/ >

Этап 5: Проверка качества ВКС при разных значения коэффициента потери пакетов.

Сценарий: Согласно схеме подключения оборудования, запускаем тестирование на зондах. Запускаем ВКС на терминалах. На эмуляторе IP-облака выставляются потери пакетов с периодичностью от 1 из 1000 (0,1%) до 20 из 100 (20%) в одном направлении (форма распределения потерь: uniform). Количество генерируемых тестовых пакетов с каждого измерительного зонда: 10 пакетов в секунду.

<img src=«www.landata.ru/pictures/habr/6.jpg» alt=«image»/ >

<img src=«www.landata.ru/pictures/habr/7.jpg» alt=«image»/ >

При тестировании ВКС с выставленными параметрами, указанными выше, качество связи было в пределах нормы при потерях пакетов до 0,8 — 1%, если данный порог превышался, то начинали появляться артефакты. Стоит заметить, что в терминалах имеются алгоритмы компенсации потерь, которые позволяют при увеличении коэффициента потери пакетов в автоматическом режиме уменьшать разрешение передачи видеопотока и задействовать FEC (Forward Error Correction), но при этом увеличивается загрузка канала, появляется задержка. В этом случае, система достаточно неплохо справляется с потерями пакетов в пределах 10%. Фактически используемая терминалом полоса пропускания в процессе теста не превышала 0,86 Мбит/с

Итог: Система работает очень стабильно. При статичной картинке, когда мало движения в кадре, 5% потерь пакетов практически не заметны. При включении алгоритма компенсации потерь система неплохо справляется с потерями пакетов в пределах 10%. При статичной картинке и наличии указанного алгоритма, допустимый процент потерь может быть еще выше.

Примечание: Расхождение результатов теста с данными производителя связано с различиями в способе измерения уровня ошибок. В рамках теста использовалась статистическая модель учёта за период в пять минут и более, при этом эмулятор вносил ошибки случайным образом, что видно на рис. Терминал использует другую модель учёта ошибок и измеряет мгновенный уровень, показывая количество ошибок приходящихся на фиксированное количество последних принятых пакетов. Иными словами для оценки уровня ошибок терминал использует скользящее окно в несколько пакетов. При случайном распределении ошибок на окно может приходиться разное количество потерянных пакетов. Что также подтверждается результатами теста при статистическом уровне ошибок 10% терминал показывал колебания уровня ошибок от 1% до 20%