Организация видеоконференций на базе цифровых систем передачи данных

Стандартные средства связи, такие как телефон, факс, электронная почта уже не могут удовлетворить возросшие потребности пользователей. Во многих отношениях более эффективное общение возникает тогда, когда можно видеть и слышать собеседника, наблюдать его реакцию. Именно такой характер общения обеспечивают видеоконференции.

Рассмотрим, в каких областях видеоконференцсвязь оказывается наиболее полезной.

1.1. Деятельность властных структур

Практика селекторных совещаний давно и прочно утвердилась в сознании руководителей всех уровней. Видеоконференции значительно расширяют возможности общения начальников и подчиненных, выработки и принятия совместных решений, утверждения документов. Последнее время ряд руководителей высокого ранга проявил интерес к видеоконференцсвязи. Примером этого может служить телемост между мэром Москвы и президентом Белоруссии, организованный компанией Телепорт ТП весной 1998 года.

1.2. Деловые переговоры

Сотрудники крупных компаний значительную часть своего рабочего времени проводят в командировках и на переговорах. Видеоконференции способны значительно снизить расходы, связанные с оплатой командировочных и вынужденным отрывом сотрудников от работы на время перелета или переезда к месту деловой встречи.

1.3. Обучение

Видеоконференции позволяют преподавателям одновременно работать с несколькими аудиториями слушателей. При этом камеры, установленные в аудиториях, предоставляют возможность интерактивного общения (слушатели могут задавать вопросы в режиме реального времени). Преподаватель может таким же образом принимать зачеты и экзамены. В этом случае необходимо наличие инструментария для совместной работы над документами и возможность демонстрации дополнительных материалов.

1.4. Телемедицина

Возможность связи по видео между врачами и пациентами позволит сэкономить значитель-

ные средства, необходимые при лечении людей из отдаленных регионов. Оперативность постановки диагноза в данном случае приобретает решающее значение, поскольку это значительно повышает эффективность лечения. В октябре-декабре 1998 года в рамках проекта «Москва – регионы России» по каналам ISDN, предоставленным ММТ, было проведено 16 сеансов телемедицины.

1.5. Торговля и реклама

Видеоконференции позволяют демонстрировать достоинства новой продукции, различных видов товаров и услуг. При желании клиента продажа товара может быть осуществлена немедленно, с расчетом по кредитной карте. Таким же образом можно организовать и проведение презентаций. Создание подобной системы планировалось в рамках грандиозного проекта коммерческого Web-узла, разрабатываемого фирмой IBC. Из-за кризиса проект был закрыт.

1.6. Дизайн и производство

Нередко группы разработчиков находятся на значительном удалении от производственных предприятий. Видеоконференции позволяют проектировщикам и производителям обсуждать проблемы по мере их возникновения и оперативно корректировать работу. Это сулит значительное снижение расходов и уменьшение времени продвижения товаров на рынок.

1.7. Кадровые агентства

При необходимости рассмотрения иногородних кандидатов собеседование можно провести с использованием видеоконференции, что значительно сократит расходы и ускорит процесс рассмотрения альтернативных кандидатур.

2. Классификациясистем видеоконференций

Видеоконференции (ВК) можно классифицировать по крайней мере по двум критериям:

стоимость используемого оборудования;
возможная топология.

2.1. Классификация по стоимости оборудования

2.1.1. Студийные видеоконференции

К этой группе относятся системы высшего класса, реализованные аппаратными средствами. Они требуют высокоскоростных линий связи и четкой регламентации сеансов. Обычно такие видеоконференции организуют в телецентрах с использованием телевизионных сетей передачи данных.

2.1.2. Групповые видеоконференции

Это системы, базирующиеся на старших моделях видеотерминалов, реализованные в основном аппаратными средствами. Групповые ВК обычно работают по каналам ISDN.

2.1.3. Персональные видеоконференции

Обычно персональные видеоконференции реализуются как системы программно-аппаратного типа, поддерживающие взаимодействие двух участников. Для проведения конференции необходим ПК с мультимедийными возможностями и канал связи (например, локальная или глобальная сеть).

Исследования показывают, что наиболее бурно развиваются групповые и персональные видеоконференции. Это несложно объяснить, поскольку системы именно такого уровня предназначены для решения повседневных задач в различных областях бизнеса, медицины, науки, государственного управления и т.д.

В табл. 1 представлены отличительные особенности видеоконференций каждого класса, указаны наиболее известные реализации.

2.2. Топология видеоконференций

2.2.1. Видеоконференции «точка-точка»

Это наиболее простой тип ВК, позволяющий общаться двум пользователям или группам пользователей. Обычно для подобных видеоконференций используются программно-аппаратные решения. Топология «точка-точка» применяется при организации групповых и персональных видеоконференций.

2.2.2. Многоточечные видеоконференции

Многоточечные ВК обеспечивают одновременную связь между большим количеством участников. Для их реализации применяются как аппаратные, так и программно-аппаратные решения, которые, как правило, требуют использования специального оборудования и наличия линий ISDN или ЛВС.

В табл. 2 представлены основные свойства многоточечных видеоконференций, на рис. 1 – типичная аппаратная конфигурация.

Табл. 1. Классификация систем видеоконференций по стоимости используемого оборудования.

3. Виды подключения

Реальные возможности систем видеоконференций существенно зависят от характеристик каналов связи между участниками.

3.1. Конференции по аналоговым телефонным линиям

Полоса пропускания аналоговых телефонных линий связи крайне низка даже для передачи сжатых видеоизображений (современные модемы поддерживают скорость передачи данных не более 33.6 Кбит/с), поэтому очень мало систем настольных (о других речь, разумеется, не идет) видеоконференций поддерживают этот вид подключения. В настоящее время идет работа над стандартом H.324, который должен обеспечить более качественное и стабильное изображение при взаимодействии на скорости 33.6 Кбит/с.

3.2. Конференции в сетях ISDN

В ISDN-сетях видеоконференции работают со скоростью передачи от 64 Кбит/с до 2000 Кбит/с. ISDN-сети используют большинство видеотелефонов, а также старшие модели видеотерминалов и многие комплексные решения для ПК. Для оптимизации необходимо использовать аппаратные средства сжатия видео. Основным протоколом, регламентирующим передачу аудиои видеоданных в сетях ISDN, является H.320 (см. далее раздел «Стандарты»).

3.3. Конференции в локальных сетях

Большинство систем видеоконференций работает в рамках стека протоколов TCP/IP. Использование других протоколов (IPX, AppleTalk, NetBIOS) ограничено подмножеством задач ВК (разделяемые приложения, электронная доска) и находит существенно меньшее применение.

Рис. 1. Типичная аппаратная конфигурация для организации многоточечных видеоконференций.

Кроме того, для студийных видеоконференций используется ATM, главная особенность которого – поддержка классов обслуживания (QoS).

Табл. 2. Основные свойства многоточечных видеоконференций.

3.4. Конференции в глобальных IP-сетях

Качество видеоконференций в глобальных сетях определяется в первую очередь доступной полосой пропускания, а также используемым протоколом транспортного уровня.

Приемлемое качество ВК можно получить, только если скорость передачи составляет не менее 64 Кбит/с.

Наиболее перспективным транспортным протоколом на сегодняшний день является RTP (Real-time Transport Protocol, транспортный протокол реального времени), обеспечивающий соблюдение очередности данных, ограничений на задержки и качество обслуживания.

При проведении многоточечных видеоконференций целесообразно использовать групповое вещание (multicasting) и поддерживающие его протоколы.

4. Стандарты

4.1. Стандарты видеоконференций

4.1.1. Группа стандартов T.120

Группа стандартов T.120 Международного телекоммуникационного союза (ITU) описывает механизм организации конференций со многими участниками, соединенными различными линиями связи, включая стандартные телефонные линии, каналы ISDN и ЛВС.

Стандарты регламентируют основные форматы данных, протоколы и сопутствующие параметры.

T.120 – это многослойный «пирог» протоколов и служб. В его центре находится инфраструктура конференции. Внизу расположены специфичные для различных сетей протоколы, включая TCP/IP, NetWare IPX, сети X.25 с коммутацией пакетов, ISDN и коммутируемые соединения. Сверху находится набор стандартов для информационных конференций или совместно используемых приложений типа «электронной доски».

С помощью своих ПK, портативных компьютеров или просто телефонов пользователи подключаются к многоточечному узлу управления (MCU – Multipoint Control Unit) – многоточечному маршрутизатору, пересылающему трафик конференции всем ее участникам. Хотя существуют специализированные устройства, предназначенные для работы в качестве MCU, последние, вероятно, будут в основном выполняться в одном корпусе с маршрутизаторами и межсетевыми шлюзами.

Для взаимодействия с участниками MCU использует общие функции управления конференцией, определенные стандартом T.120. Пользователи могут также подключаться к уже начатой конференции. С помощью узла управления можно осуществлять контроль доступа, когда председатель ВК разрешает или запрещает передачу любого входного потока остальным ее участникам.

Стандарт T.126 описывает функции для передачи больших оцифрованных изображений и аннотирования. Стандарт T.127 определяет функции многоточечной передачи файлов в двоичном режиме, что позволяет сжимать файлы и передавать их всем участникам конференции или группе участников.

4.1.2. Стандарты H.323 и H.320

Стандарты H.323 и H.320 описывают организацию видеоконференций, проводимых, соответственно, в сетях, использующих передачу пакетов, и в сетях с коммутацией соединений, таких как ISDN. Эти стандарты определяют:

как оконечные системы инициируют и принимают вызовы;
как оконечные системы договариваются об общем наборе средств и характеристик передачи аудио, видео и данных;
как аудиои видеоинформация форматируется (в частности, компрессируется/декомпрессируется) и передается по сети;
как синхронизируются аудиои видеопотоки; • как оконечные системы общаются со шлюзами.

Стандарт H.323 ориентирован на IP-сети.

Поскольку видеосредства и средства обмена данными являются необязательными, H.323 «по старинке» нередко называют стандартом на IP-телефонию. В январе 1998 года вышла вторая версия спецификаций H.323, в которую вошли такие продвинутые механизмы, как поддержка классов обслуживания, обеспечение информационной безопасности, поддержка IP над ATM и некоторые другие.

4.2. Стандарты компрессии/декомпрессии

Передача видеоизображений умеренного разрешения с частотой 25 кадров в секунду требует каналов связи с пропускной способностью порядка десятков Мбит/с. Это не всегда достижимо даже в локальных сетях. Чтобы справиться с данной проблемой был предложен целый ряд стандартов компрессии/декомпрессии видеоизображений и аудиосигналов.

В компрессии видеоизображений используется три подхода:

сжатие неподвижного изображения;
передача не всего кадра, а только его отличий от предыдущего;
предсказание очередного кадра на основе предыдущих.

Различают компрессию с потерей качества и без таковой. В первом случае удается добиться существенно более высоких коэффициентов сжатия при приемлемом качестве изображения, поэтому подобная компрессия используется наиболее широко.

Основным стандартом, описывающим сжатие неподвижных изображений, является JPEG. За компрессию/декомпрессию движущихся изображений отвечают стандарт H.261 и различные варианты MPEG. Кроме того, распространение получили корпоративные стандарты, такие как Cell компании Sun Microsystems и Indeo компании Intel. Их применение позволяет сжать поток видеоданных более чем на порядок и добиться приемлемого качества в существующих глобальных сетях.

Отметим, что декомпрессия требует меньших вычислительных мощностей, чем сжатие, поэтому ее можно реализовать программно.

Компрессия, как правило, нуждается в аппаратной поддержке.

Компрессию/декомпрессию аудиосигнала описывают спецификации G.711, G.721, G.722, G.723, G.726, G.727. Стандарт G.728 ориентирован

на кодирование голоса.

5. Характеристики продуктов для организации видеоконференций

5.1. Продукты компании PictureTel

5.1.1. Устройства управления многоточечными конференциями

Многоточечный узел управления («видеосерверы», Multipoint Control Unit (MCU)) предназначен для кодирования, декодирования, микширования, управления и контроля за проведением конференции.

5.1.2. Старшие модели видеотерминалов

5.1.3. Персональные видеоконференц-системы

Настольные, встраиваемые в ПК, системы с меньшими (по сравнению с групповыми) возможностями и производительностью.

5.2. Продукты компании Intel

5.2.1. Старшие модели видеотерминалов

5.2.2. Персональные видеоконференц-системы

5.3. Продукты компании VCON

5.3.1. Старшие модели видеотерминалов

5.3.2. Комплекты модернизации ПК

5.4. Продукты компании VideoServer

5.4.1. Решения для проведения конференций по IP

5.4.2. Решения для проведения конференций по ISDN (WAN)

5.5. Продукты компании ADC Telecommunications

5.5.1. Решения для проведения студийных видеоконференций

5.6. Продукты компании First Virtual Corp

5.6.1. Решения для проведения групповых видеоконференций

5.6.2. Решения для проведения персональных видеоконференций

5.7. ABL Canada

5.7.1. Решения для поддержки видеоконференций

5.7.2. Решения для проведения студийных видеоконференций

5.8. Продукты компании Fore Systems

5.9. Продукты компании TandbergVision

5.9.1. Решения для проведения групповых видеоконференций

5.10. Продукты компании Deuysche Telekom

5.10.1. Решения для проведения персональных видеоконференций

5.11. Продукты компании RADVision

5.11.1 Решения для поддержки видеоконференций

6. Заключение

На сегодняшний день имеется широкий выбор систем видеоконференций для решения различных задач и находящихся в разных ценовых диапазонах. Вероятно, наиболее перспективными являются системы высокого класса поверх ATMсетей, а также многоточечные системы на базе IP.

Все более широкое распространение получают персональные видеоконференции на базе ПК, когда благодаря сети Интернет пользователи могут проводить многоточечные ВК.

Совершенствуются шлюзы между различными типами ВК. Можно организовать многоточечную видеоконференцию, абонентами которой будут пользователи студийных и персональных ВК.

В то же время, необходимо отметить, что большинство систем не обеспечивает желаемого качества, а проблема взаимной совместимости не решена до конца. Часть важных стандартов находится в стадии разработки. На практике это означает, что в каждом случае приходится искать уникальное решение, рискуя в будущем столкнуться с проблемами масштабирования и интероперабельности.

Организация видеоконференций на базе цифровых систем передачи данных