WAT IS IP MULTICAST?

               Home-page           Inleiding           Wat is IP Multicast?           MPEG           Woordenlijst           Links

 

 

Algemeen

IP multicasting is een technologie die zo efficient mogelijk IP verkeer van een bron aflevert bij een groep van ontvangers. De efficientie in IP multicasting wordt bereikt door over 1 verbinding in het netwerk maar 1 keer hetzelfde IP pakket te versturen, ook al bevinden zich achter deze verbinding meerdere ontvangers binnen deze groep. Multicast is dus een techniek die vooral gebruikt wordt bij live-uitzendingen en niet bij bevoorbeeld Video on Demand.

Door deze toepassing van IP multicasting bij een uitzending van een bron naar een groot aantal ontvangers of in het geval van video conferencing tussen een aantal bronnen en ontvangers is hierdoor een grote reductie mogelijk in de hoeveelheid verkeer dat vanaf de zender verstuurd hoeft te worden en de hoeveelheid verkeer dat in het netwerk getransporteerd wordt.
1 van de toepassingen is bevoorbeeld distance learning:

Voordelen van distance learning:


In de praktijk

Aan de hand van een voorbeeld uit de praktijk zal ik de werking van distance learning uitleggen over satelliet. In dit voorbeeld gaat het dataverkeer over een satellietlink via een VSAT station. De bandbreedte van deze satellietlink zal gebruikt worden om uni-directionele services (video en audio, file transfers, web-site mirroring en e-maildownloads) te verzorgen gebaseerd op IP Multicast.
De Multicast technologie wordt gebruikt in omgevingen waar een returnlink niet nodig is. Het satellietsignaal wordt in ons voorbeeld vanuit een VSAT station in het trainingscenter verzonden naar andere VSAT stations(met een returnlink voor telefoon of om over een chat systeem vragen te sturen) of receive-only stations.

In zijn simpelste vorm bestaat het VSAT station in het trainingscenter uit volgende componenten:

De encoder zal de video en audio encoderen naar een MPEG-1, MPEG-2 of MPEG-4 formaat en zal deze gecompresseerde signalen in IP pakketten plaatsen. Deze data wordt dan verzonden met het HTTP-protocol naar een streaming server, waar deze data in het netwerk wordt gebracht in Multicast mode via UDP (User Data Protocol). De meeste streaming servers kunnen ook audio, video, en ander materiaal zoals slideshows en animaties streamen.
Opmerking: MPEG-1 en MPEG-2 encoders kunnen op dezelfde PC als de streaming server draaien, een MPEG-4 encoder daarentegen moet op een aparte PC draaien tenzij de streaming server op een dual Pentium PC draait.

Op het einde van de LAN plaatsen we een IP Gateway om de Multicast stream over een satelliet link te versturen. Deze Gateway maakt gebruik van de MPE (DVB Multiprotocol Encapsulation) om IP pakketten in een MPEG transport stream te implementeren zodanig dat de data kan gedecodeerd worden bij de gebruikers via PC receiver-cards of DVB set-top boxes. De output van de IP gateway wordt gemoduleerd door een modulator en wordt na het versterken naar de satelliet gestuurd.

Om de mogelijkheden van deze basis configuratie te vergroten gaan we aan de IP Gateway een Multicast Bridge toevoegen. Het doel hiervan is om verschillende services zoals FTP, e-mail, web-site mirroring, ... te combineren naar 1 Multicast UDP-stroom en deze UDP-stroom over de satellietlink te zenden via een MPE gateway. Misschien zal een geanimeerde slide wat meer duidelijkheid geven -> Schema van de setup .

Hierboven is de werking kort en bondig zonder enige toelichting beschreven. Laat ons nu eens stap per stap deze weg volgen en iedere component van dit netwerk kort ontleden:

Laat ons beginnen met het multicastgedeelte:

Het audio- en/of videosignaal (vb.: van een camera) wordt eerst geencodeerd in de server. Dit heeft als doel ons digitale informatie te compresseren in een continue bitstroom dat in onze bandbreedte van ons transmissiekanaal (satellietlink) past.
Dit compresseren kan gebeuren door 4 mogelijkheden:

Hier dieper op in gaan zou ons te ver afleiden. Wie zich hier toch nog verder in wil verdiepen raad ik aan de volgende site te raadplegen: www-ict.its.tudelft.nl./inald/pubs/mpeg2intro/mpeg2intro.htm
Deze gecompresseerde bitstroom wordt dan omgezet in een MPEG-signaal. De basis over MPEG vindt U terug bij het deel MPEG. Het gecompresseerde signaal wordt dan gestreamed door een Streaming server, wat ons een UDP Multicast signaal opleverd. Dit signaal wordt dan geencapsuleerd door een Bridge in the Gateway PC. Dit resulteert in een MPEG signaal dat dan verzonden wordt naar een modulator en versterkt door de RF-keten van het station alvorens het naar de satelliet verzonden wordt.
Opmerking:Digitale modulatie heeft als voordeel dat we meer capaciteit hebben voor onze informatie, hogere data beveiliging en een betere kwaliteit.
(Interessant om weten: Voor satelliet-communicatie gebruikt men gewoonlijk QPSK en 8PSK als modulatieschema)
Aan de kant van de client wordt het ontvangen signaal naar een IP Receiver gebracht. Deze ontvanger de-capsuleerd het UDP signaal en zend het signaal naar de client PC waar de video en audio gedecompresseerd worden door een ontvangst-programma. Dit resuleert in audio-en video signalen die dan kunnen afgespeeld worden op een PC of een TV-monitor.

Multicast adressering

IP Multicast is een extensie van het Internet Protocol dat zorgt voor een logische adressering gebruik makend van klasse D adressering en een minimum aan bandbreedte om data van een host naar een x-aantal andere hosts. Multicasting maakt dus gebruik van klasse D (224.0.0.0 tot 239.255.255.255). Klasse D adressen zijn echter alleen nodig indien men een multicast-bron wil zijn. Je kan dus nog steeds multicast data ontvangen zonder dat je daarvoor een apart klasse D adres nodig hebt.

De twee concepten voor het maken van applicatie protocols boven IP Multicast zijn: