Rede multicast no hotel

Os canais chegam aos televisores dos quartos por UDP multicast: o nó envia cada canal uma única vez para o seu grupo, e a rede o entrega apenas aos televisores que assinaram o grupo pelo protocolo IGMP. A maioria dos problemas da TV para hotéis está no multicast mal configurado nos switches, e não no fluxo em si.

Rede IPTV separada

  • Reserve uma VLAN separada para a televisão: os televisores e set-top boxes dos quartos, bem como a interface de rede do nó pela qual ele envia os canais. O Wi-Fi dos hóspedes, a rede do escritório e as câmeras ficam em outras VLANs.

  • Não deixe o multicast dos canais entrar no Wi-Fi dos hóspedes: a rede sem fio transmite multicast em baixa velocidade e fica sobrecarregada. Os celulares e tablets dos hóspedes recebem os canais por HLS (Um hotel).

  • Em cada saída, defina «Multicast egress interface» — a interface na VLAN IPTV (Saída). Em um nó com várias redes, sem esse campo a interface é escolhida pelo sistema conforme a tabela de roteamento, e os canais podem ir para a rede errada.

IGMP snooping e querier

  • Ative o IGMP snooping em todos os switches da VLAN IPTV. Sem ele, o switch envia cada canal para todas as portas: com dezenas de canais, a porta do televisor fica sobrecarregada, e a imagem se desfaz em todos os televisores ao mesmo tempo.

  • IGMP querier — exatamente um na VLAN IPTV: no roteador ou em um dos switches. O querier consulta periodicamente as assinaturas, e o snooping mantém a tabela de grupos com base nas respostas. Se não houver querier, após alguns minutos o snooping para de encaminhar o grupo: o canal desaparece sem motivo aparente e, depois de uma troca de canal, volta por pouco tempo. Esse é o erro mais comum nas redes de hotéis.

  • Ative o Fast leave (saída imediata do grupo) nas portas às quais está ligado um único televisor ou set-top box: a troca de canais fica mais rápida, e a porta não transporta os dois canais durante algum tempo.

  • Desative o envio de multicast desconhecido para todas as portas (flooding of unknown multicast), se o switch permitir.

Se, com o tempo, o switch esquecer a assinatura do próprio nó em um canal multicast de entrada, defina na entrada «Multicast rejoin (s)» — o período de reingresso no grupo (Entrada).

ASM e SSM

  • ASM (Any-Source Multicast, IGMPv2) — o televisor assina o grupo e o recebe de qualquer remetente. É o modo padrão da maioria dos televisores e set-top boxes, e para um hotel com um único nó ele é suficiente.

  • SSM (Source-Specific Multicast, IGMPv3) — o televisor assina o grupo de um remetente determinado, e um segundo remetente no mesmo grupo não estraga o fluxo. O SSM exige IGMPv3 nos televisores ou set-top boxes e nos switches.

Na entrada, o nó recebe SSM pelo campo «SSM source address» (Entrada). Na saída não é preciso configurar nada: o remetente para o SSM é o endereço da interface pela qual o nó envia o grupo.

Endereços e TTL

  • Escolha uma faixa de grupos que as suas TVs e set-top boxes aceitem: os fabricantes podem ter regras próprias. Por exemplo, o guia da Samsung para TVs hoteleiras proíbe os endereços 224.x.x.x e 239.x.x.x para fluxos multicast e recomenda 234.0.0.0–238.255.255.255 (Samsung Developers, Multicast address rules). Consulte a documentação do fabricante e teste a faixa escolhida em um aparelho de amostra.

  • Use um grupo por canal, com a mesma porta para todos, por exemplo 1234.

  • Não use os grupos de serviço 224.0.0.x, nem grupos da forma N.0.0.x e N.128.0.x com qualquer primeiro número: no nível Ethernet eles coincidem com os endereços de grupos de serviço, e os switches os enviam para todas as portas.

  • Registre o plano de endereços: grupo, porta, canal. Em uma rede Meshwork, os endereços e portas ocupados de todos os nós ficam visíveis no catálogo comum (Catálogo comum de recursos).

  • O «IP multicast TTL» da saída é 4 por padrão. Dentro de uma única VLAN, 1 já basta; se os canais passam por roteadores (PIM), o TTL deve ser maior que o número de roteadores no caminho (Saída).

Banda por canal

O nó transmite o canal com o mesmo bitrate com que o recebe, sem transcodificação. Referências para o cálculo da rede:

Canal

Codec

Bitrate, Mbit/s

SD

H.264

2–4

HD (1080i/1080p)

H.264

6–10

HD (1080p)

HEVC

3–6

UHD (2160p)

HEVC

15–25

Os canais de satélite costumam vir com bitrate variável, e os picos ficam bem acima da média. O bitrate real de cada canal é mostrado nas estatísticas do fluxo (Estatísticas do fluxo).

  • A porta do televisor transporta apenas o canal que está sendo assistido: 10–25 Mbit/s com folga.

  • A porta do nó e o backbone entre os switches transportam todos os canais assistidos em pelo menos um quarto. Considere a soma dos bitrates de todos os canais com uma margem de 20–30 %: 60 canais HD de 8 Mbit/s dão cerca de 500 Mbit/s, e isso já é metade de uma porta de 1 Gbit/s (Dimensionamento do servidor).

O que verificar nos switches

  • O IGMP snooping está ativado na VLAN IPTV em cada switch do caminho.

  • Na VLAN IPTV há exatamente um IGMP querier, e ele está funcionando.

  • O Fast leave está ativado nas portas dos televisores.

  • O multicast desconhecido não é enviado para todas as portas.

  • A tabela de grupos do switch comporta todos os canais com folga.

  • As portas de backbone e a porta do nó estão dimensionadas para a soma dos bitrates de todos os canais.

  • O multicast IPTV não chega ao Wi-Fi dos hóspedes nem a outras VLANs.

Teste a partir do televisor: troque alguns canais e deixe um ligado por 10 minutos. Se o canal desaparecer após alguns minutos, verifique o querier; se a imagem se desfizer em todos os televisores, verifique o snooping.