Видеоконференцсвязь: внутри и вне стен

Журнал "Радио", номер 8, 1999г.
Автор:С. Тэлинг, г. Москва

    Наша жизнь во многом состоит из общения между людьми. Зададимся вопросом: из чего же состоит "живой" разговор двух или нескольких человек?

    Это, прежде всего, восприятие зрительного образа собеседника, обмен звуковой информацией плюс передача (при необходимости) материальных объектов (прибора, рукописи и др.). Однако это верно лишь в случае, когда собеседники находятся в непосредственной близости друг к другу. В зависимости же от расстояния, разделяющего их, и по мере его увеличения происходит потеря отдельных составляющих разговора, что, конечно, сказывается не только на оперативности передачи, но и на достоверности полученной информации.

    Если, к примеру, прибегнуть к помощи столь привычного для нас телефона, то, согласно проведенным специалистами исследованиям, собеседники усваивают лишь около 11 % сказанного. Добавив к этому возможность следить за жестикуляцией и мимикой вашего собеседника, вы увеличите КПД передачи информации до 60 %, а факсовая или иная система передачи данных прибавит еще 24 %. Иными словами, соединив эти три градиента, вы получите максимально приближенное к "живому" общение с удаленным собеседником.

    Первый шаг к созданию систем, позволяющих осуществить сказанное, был сделан в 1964 г. компанией ATT, разработавшей аудиовизуальную систему электронного взаимодействия. Это событие принято считать датой рождения видеофона. А в конце 1970 г. появились первые системы видеоконференцсвязи (ВКС), которые сегодня обеспечивают наиболее полное воссоздание атмосферы реального общения. Эти системы созданы на базе компьютерной технологии - универсальном средстве коммуникации: она предоставляет возможность видеть и слышать друг друга, обмениваться данными и совместно их обрабатывать в интерактивном режиме.

    Что необходимо для работы ВКС? Компьютер с установленной платой видеоконференцсвязи (кодек) и соответствующим программным обеспечением; видеокамера и телефонная трубка (как правило, они входят в комплект поставки); должна быть предоставлена возможность соединения через компьютерные сети (включая системы радиодоступа) или по каналам цифровой телефонной связи с коллегой, который также имеет компьютер с видеокодеком.

    Если все это у вас есть, то налицо вариант соединения, называемый "точка-точка". Здесь следует уточнить, какие требования предъявляются к подобному оборудованию.

    Во-первых, надо учитывать скорость обработки аудио- и видеопотока, т. е. скорости кодирования передаваемых и декодирования получаемых данных. Конечно, в ВКС используются специальные эффективные алгоритмы сжатия потока в десятки (а подчас и в сотни!) раз. Можно сказать, что передаются не сами аудио- и видеосигналы, а только их важнейшие параметры, которые позволяют восстанавливать сигнал на терминале абонента с приемлемым качеством. Если компьютер не успевает обрабатывать поток, то появляются пропущенные кадры, сбои в речевом канале и т. п.

    Алгоритмы обработки сигнала весьма требовательны к вычислительным ресурсам. В общепринятой мировой практике обычно используют аппаратные решения (специализированные платы - кодеки, которые вставляются в свободные слоты ПК). Кодеки сжимают сигнал и кодируют его для канала связи (соответственно распаковывают и декодируют на принимающем терминале). В данном случае требования, предъявляемые к компьютеру, - самые минимальные.

    Существуют и чисто программные решения этой задачи, однако они требуют значительных ресурсов от базовой платформы ПК. В результате, даже при использовании самых современных ПК, сильно замедляется работа других приложений, да и приемлемое качество видеосвязи получить не удается.

    Во-вторых, канал связи должен быть достаточно скоростным, т.е. обладать высокой пропускной способностью. Обычные телефонные каналы вполне подходят для передачи аудиосигнала, но качественную передачу видеопотока они не обеспечивают (правда, имеются обходные пути - системы уплотнения каналов, но они применимы далеко не всегда). Эта проблема медленно, постепенно (в России, к сожалению, очень постепенно!), но все же решается. Вспомним хотя бы, какой экзотикой были локальные вычислительные сети лет пять назад. Сейчас же в редком офисе компьютеры не объединяются в сеть. А ведь такая сеть уже вполне пригодна для организации высококачественной ВКС. Для ее проведения достаточно использовать линии с полосой пропускания от 56/64 кбит/с до 384 кбит/с для каналов ISDN (цифровая сеть с интеграцией услуг) и до 768 кбит/с для IP-сетей. Приемлемое качество видео получается при скорости 64 - 128 кбит/с, практически телевизионное качество изображения достигается на скорости 384 кбит/с. Классическая схема проведения ВКС подразумевает связь между терминалами по линиям ISDN. Использование ее каналов, а также других сетей и линий с гарантированным качеством связи - V.35, E1/T1 и др. регламентируется серией рекомендаций H.320, разработанных Сектором по стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (ITU-Т).

    Однако время не стоит на месте, и в последние годы все более широкое распространение получают системы ВКС, использующие IP-сети с пакетной передачей информации (включая передачу по радиоканалу), как локальные, так и территориально распределенные, где за маршрутизацию потоков отвечают роутеры (Router). Соответствующие рекомендации (стандарт H.323) для ВКС по IP-сетям были приняты ITU-Т в конце 1996 г. В целом можно сказать, что сегодня для ВКС практически пригодны любые цифровые каналы связи с достаточно широкой полосой пропускания. Какое требуется дополнительное коммуникационное оборудование, позволяющее расширить круг участников конференции, т. е. создать многоточечную или групповую видеоконференцию (см. рисунок)?

    Для оптимизации потоков информации между участниками конференции применяются Устройства Многоточечной Видеоконференцсвязи (Multi Conference Unit, MCU), которые часто называют видеосерверами. Они используются для организации сеансов видеоконференций, когда в них участвуют сразу несколько человек (три и более). Дело в том, что в случае многоточечной связи (если не применять специальных решений) нагрузка на каждое рабочее место растет пропорционально числу участников видеоконференции, а в целом на сеть - пропорционально его квадрату. Именно для того, чтобы справиться с огромными потоками информации, циркулирующими в сети, и нужны видеосерверы.

    Представьте себе, что вы проводите видеоконференцию с десятью участниками одновременно. Ваш компьютер должен обработать девять поступающих потоков данных от ваших собеседников. Если же в сети стоит видеосервер, то он принимает все потоки данных на себя и посылает вам и вашим коллегам только один, уже сформированный поток. Вычислительные затраты вашего компьютера в этом случае уменьшаются в девять раз.

    Другим типом специализированных устройств ВКС являются шлюзы (Gateways), которые обеспечивают передачу информации на стыке разнородных сетей. Например, соединение компьютерных IP-сетей с цифровым телефонным каналом сети ISDN. Передача аудио- и видеоинформации по этим сетям проводится в своих форматах. IP-сети - это сети с коммутацией пакетов, а телефонные - сети с коммутацией каналов. Для решения задачи совместимости и перекодирования аудио- и видеопотоков на стыке сетей ставят специализированный шлюз Gateway. Поиск станций, шлюзов и подключение к многоточечным конференциям производит программа-привратник (Gatekeeper) - ключевое устройство в сети ВКС.

    В режиме групповой ВКС, естественно, должен решаться вопрос управления конференцией. Здесь на выбор предлагается следующее: управление по голосу - ведущим становится видеотерминал, с которого поступает в данный момент более высокий уровень звука, и другие участники видят и слышат на своих терминалах ведущего; управление председателем, когда роль диспетчера выполняет конкретное лицо, предоставляющее слово определенному участнику.

    Вывод изображений на экран участников также имеет несколько вариантов: полноэкранный (CIF 352х288 точек) - на всем экране воспроизводится информация от другого терминала с возможностью режима каскадирования; уменьшенный в четверо (QCIF 176x144) - в этом случае возможен вывод на экран информации от четырех независимых терминалов.

    Надо отметить, что частота обработки видео колеблется в зависимости от пропускной способности канала от 15 до 30 кадров в секунду.

    Любая сеть, а сеть ВКС тем более - это "живой" и постоянно изменяющийся организм. И когда в этой сети участвуют пользователи, оснащенные системами видеоконференции различных производителей, то должна быть решена проблема совместимости. Вот почему Международный союз электросвязи утвердил в 1996 г. стандарты и рекомендации для мультимедийных сетей.

    Назовем некоторые из них:

    Н.320 - алгоритм сжатия и передачи аудио- и видеопотока для ISDN и IP-сетей;

    Н.323 - организация видеоконференций в локальных сетях с коммутацией пакетов;

    Н.261 - алгоритм сжатия видеопотока, входит в состав Н.320;

    G.7** - стандарты этой серии описывают сжатие аудиопотока, входят в состав Н.320;

    Т.120 - стандарт, описывающий обмен данными и совместную работу над документами.

    Соблюдение этих рекомендаций обеспечивает совместимость оконечного оборудования производства ведущих мировых фирм.

    Изобретение в 1876 г. А. Беллом телефона - выдающееся открытие в истории человечества. Использование систем ВКС кардинально расширит возможность применения уже существующих и проектируемых различных сетей и глобальных линий связи. Телемедицина, менеджмент, видеонаблюдение, управление удаленными объектами, дистанционное обучение и видеомосты - вот далеко не полный перечень областей, в которых видеоконференция уже с успехом применяется не только за рубежом, но и в нашей стране. Сегодня на российском рынке предлагается оконечное оборудование нескольких производителей: VCON, PictureTel, Intel, VTEL, Tandberg и др.

    И в завершение приведем мировой рекорд самой массовой видеоконференции: в конференции, проведенной в Китае на оборудовании фирмы VCON, одновременно участвовало более тысячи пользователей!







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.