SMPTE 2110 Ağlarında Switch Yapılandırmaları ve Routing Mekanizmaları

Merhabalar,

Daha önce çok yüzeysel olarak değindiğim SMPTE-2110 standardı ile ilgili olarak, bu makalede biraz daha kapsamlı bir anlatım yapmaya çalıştım. Özellikle switch yapılandırmaları ve routing mekanizmaları konusunda detaylı bilgiler sunmayı amaçladım. Umarım bu içerik sizler için faydalı olur.

Giriş

SMPTE 2110, profesyonel medya endüstrisinde IP tabanlı video, ses ve yardımcı verilerin (metadata) taşınmasını sağlayan bir standartlar ailesidir. Geleneksel SDI altyapılarına kıyasla daha esnek ve ölçeklenebilir bir yapı sunan SMPTE 2110, doğru bir şekilde yapılandırılmamış bir IP ağında performans sorunlarına neden olabilir. Bu nedenle, SMPTE 2110 ağlarında switch konfigürasyonları ve routing mekanizmaları kritik bir rol oynar.

SMPTE 2110 Ağ Yapısı ve Gereksinimleri

Ağ Mimarisi Diyagramı

SMPTE 2110 standardı, medya içeriğinin IP ağları üzerinden dağıtılmasını sağlar ve şu ana bileşenlerden oluşur:

SMPTE ST 2110-10: Sistem zamanlama ve senkronizasyon

SMPTE ST 2110-20: Video akışı (uncompressed)

SMPTE ST 2110-21: Video trafiği örüntüleme (traffic shaping)

SMPTE ST 2110-30: Ses akışı (AES67 uyumluluğu)

SMPTE ST 2110-40: Yardımcı veriler (metadata)

Bu protokoller, geleneksel IP ağlarından daha fazla bant genişliği, hassas zamanlama ve önceliklendirme gerektirir. Bu nedenle, SMPTE 2110 için optimize edilmiş ağ altyapısı gereklidir.

Switch Yapılandırmaları

SMPTE 2110 tabanlı ağlarda switch konfigürasyonu büyük önem taşır. İdeal bir SMPTE 2110 switch yapılandırması için aşağıdaki özelliklere dikkat edilmelidir:

1. Multicast Desteği ve IGMP Snooping

SMPTE 2110, multicast teknolojisini kullanarak yayın akışlarını optimize eder. Bu nedenle, switch’lerin IGMP Snooping ve IGMP Querier özelliklerini desteklemesi gerekir. IGMP Snooping, gereksiz multicast trafiğinin switch üzerinde dağılmasını önleyerek bant genişliği tasarrufu sağlar.

QoS Sınıflandırma Diyagramı

Önerilen yapılandırma:

1
2
3
4
5
6
7

ip multicast-routing
ip pim rp-address 192.168.1.1
ip pim sparse-mode
ip pim ssm
ip igmp snooping
ip igmp snooping querier
ip igmp snooping version 3

2. QoS (Quality of Service) Yapılandırması

SMPTE 2110’daki medya akışlarının stabil olması için ağın QoS ile optimize edilmesi gereklidir. DiffServ (DSCP) etiketi kullanarak medya trafiğini önceliklendirmek yaygın bir uygulamadır.

Önerilen QoS yapılandırması:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

mls qos
class-map match-all PTP
  match ip dscp 46
class-map match-all VIDEO
  match ip dscp 34
class-map match-all AUDIO
  match ip dscp 26
class-map match-all ANC
  match ip dscp 18

policy-map MEDIA-POLICY
  class PTP
    priority level 1
    police cir 1000000000
  class VIDEO
    priority level 2
    bandwidth percent 70
  class AUDIO
    priority level 3
    bandwidth percent 15
  class ANC
    bandwidth percent 5
  class class-default
    bandwidth percent 10

3. PTP (Precision Time Protocol) Yapılandırması

SMPTE 2110, senkronizasyon için IEEE 1588 Precision Time Protocol’ü (PTP) kullanır. Bu nedenle switch’lerin PTP-aware olması ve Boundary Clock veya Transparent Clock desteği sunması gereklidir.

Önerilen PTP yapılandırması:

1
2
3
4
5
6
7

ptp mode boundary
ptp domain 24
ptp priority1 128
ptp priority2 128
ptp timescale ptp
ptp log-sync-interval -2
ptp log-announce-interval 1

4. VLAN Yapılandırması

SMPTE 2110 ağlarında her trafik türü için ayrı VLAN kullanılması önerilir. Önerilen VLAN ayrımları şu şekildedir:

1
2
3
4
5
6
7
8

vlan 100
  name VIDEO-NETWORK
vlan 200
  name AUDIO-NETWORK
vlan 300
  name PTP-NETWORK
vlan 400
  name CONTROL-NETWORK

Video ve ses için ayrı VLAN kullanımı, ağ trafiğinin daha iyi yönetilmesini sağlar ve performansı artırır. Eğer ağ geniş ölçekli bir medya altyapısına sahipse, video ve ses için ayrı VLAN kullanılması önerilir. Daha küçük sistemlerde ise tek VLAN kullanımı mümkün olsa da, QoS yapılandırmasının dikkatlice ayarlanması gerekmektedir.

5. Arayüz Yapılandırması

SMPTE 2110 uyumlu switch’lerde arayüzlerin multicast ve PTP trafiğine uygun olarak yapılandırılması gereklidir.

Önerilen arayüz yapılandırması:

1
2
3
4
5
6
7
8

interface TenGigabitEthernet1/0/1
  description CAMERA-1
  switchport mode trunk
  switchport trunk allowed vlan 100,300
  spanning-tree portfast trunk
  mls qos trust dscp
  service-policy input MEDIA-POLICY
  ptp forward

Routing Mekanizmaları

Routing Mekanizmaları Diyagramı

SMPTE 2110 ağlarında routing, multicast ve unicast trafiğini optimize etmek amacıyla dikkatli bir şekilde planlanmalıdır.

1. Multicast Routing (PIM - Protocol Independent Multicast)

SMPTE 2110 yayın akışları, PIM Sparse Mode (PIM-SM) veya PIM Dense Mode (PIM-DM) kullanarak router’lar üzerinden optimize edilir. PIM-SM genellikle tercih edilir, çünkü bant genişliği verimliliğini artırır.

2. SDN (Software-Defined Networking) ile Dinamik Routing

SDN tabanlı switch’ler, SMPTE 2110 ağlarında daha esnek routing ve bant genişliği yönetimi sağlar. OpenFlow gibi SDN protokolleri, medya akışlarının dinamik olarak optimize edilmesine yardımcı olur.

3. Segment Routing ve MPLS

Büyük çaplı SMPTE 2110 ağlarında Segment Routing ve MPLS (Multiprotocol Label Switching) kullanılarak medya akışlarının önceliklendirilmesi ve optimize edilmesi sağlanabilir.

Sonuç

SMPTE 2110 ağ altyapılarının doğru bir şekilde tasarlanması, medya akışlarının kalitesini ve stabilitesini doğrudan etkiler. Switch konfigürasyonlarının multicast, QoS ve PTP destekli olması kritik bir gereklilikken, routing mekanizmalarının optimize edilmesi medya veri akışlarının verimli bir şekilde iletilmesini sağlar. SMPTE 2110 uyumlu bir ağ yapısı, doğru planlama ve uygulama ile yüksek kaliteli medya yayınları için önemli bir altyapı sunar.