С центральным коммутатором ISDN

Системы видеоконференцсвязи и сферы их применение
В наше время информационных технологий все чаще используются системы
видеоконференцсвязи (ВКС). А где лучше всего применять системы видеоконференцсвязи? Общий ответ вполне очевиден - там где сейчас находят применение другие
средства
связи,
такие
как
телефон
и
компьютер.
В настоящее время системы ВКС все чаще применяются в следующих областях:

Медицина. Своевременная и квалифицированная медицинская помощь играет
важную роль в судьбе больного. Благодаря системам ВКС пациенты и их лечащие
врачи могут получать консультацию лучших отечественных и зарубежных
специалистов.

Брифинги. Непродолжительные по времени, но важные встречи с партнерами в
других странах и регионах требуют значительных временных и финансовых
затрат. Системы ВКС значительно упрощают данный вопрос.

Телекоммуникации.. Все большую популярность приобретают надомные формы
работы специалистов, связанных с информационными технологиями. На самом
деле, зачем программисту ежедневно тратить время на дорогу в офис и обратно,
если он успешно может работать дома? Видеоконференцсвязь поможет создать
полноценный виртуальный офис для таких работников.

Дистанционное обучение. Заочное обучение давно применяется в образовании.
Видеоконференция позволяет снять ограничения, свойственные такому виду
обучения. В удаленных классах, оборудованных системами ВКС, студенты могут
чувствовать себя находящимися в обычной аудитории.

Корпоративные встречи. Регулярные встречи сотрудников компании позволяют
им чувствовать себя одной командой. Если компания распределена
географически, то это требует значительных средств, а порой просто невозможно.
Благодаря системам ВКС можно легко решить данную проблему.

Повышение квалификации. В условиях современного бизнеса служащие
компаний нуждаются в обучении для поддержки своей квалификации и повышения
эффективности деятельности. На это предприятия выделяют от 2% до 8 % своего
годового бюджета, включая потери из-за отсутствия на работе и транспортные
расходы.

Обслуживание клиентов. Системы ВКС позволяют предоставить новый уровень
обслуживания клиентов. Традиционные формы основываются на словесном
обсуждении проблем клиента со специалистами. Благодаря интерактивной
видеосвязи консультант может увидеть проблему одним взглядом, что позволяет
существенно сократить время решения задачи.
Оборудование видеоконференций обычно разделяют на несколько групп:
Групповые | Настольные | Компактные | Персональные
Огромное значение в видеоконференциях играют устройства
MCU

Групповые системы (room systems) предназначены для проведения совещаний
и встреч с участием нескольких человек на каждой стороне. В комплект
оборудования обычно входят:
o
телевизионный монитор с системой звуковоспроизведения
o
основная видеокамера
o
микрофон
o
видеокодек
o
инверсный мультиплексор ISDN или интерфейсный модуль подключения к
LAN
Иногда видеокодек и оборудование подключения к сетям объединяются в одно
устройство. Тогда в качестве телевизионного монитора может выступать обычный
телевизор высокого качества. В состав комплекта может входить следующее
дополнительное оборудование:

o
видеомагнитофон
o
документальная камера
o
дополнительные видеокамера
o
компьютер для поддержки средств совместной работы (collaboration) над
текстовыми, графическими документами и обмена данными.
Настольные системы (desktop) предназначены для индивидуальной работы
абонентов. Обычно состоят из:
o
персонального компьютера
o
специализированных плат для компьютера
o
основная видеокамеры
o
аудиомодуля или комплекта микрофона и колонок
Комплекс может содержать дополнительные устройства:
o
видеомагнитофон
o
дополнительную видеокамеру
o
документальную камеру
Средства совместной работы обычно
обеспечением видеоконференц-связи.
интегрированы
с
программным

Компактные системы позволяют в считанные минуты оборудовать абонентскую
точку видеоконференции в любом помещении. Обычно данное устройство
устанавливается
сверху телевизионного монитора (set-top). Существуют
компактные модели, выполненные в виде кейса. Они содержат камеру, монитор,
аудио системы и имеют интерфейсы для подключения к различным сетям

Персональный системы представляют собой специализированные телефонные
аппараты (обычно это ISDN телефон). Они оборудованы миниатюрной камерой и
жидкокристаллическим экраном и предназначены, в первую очередь, для
визуального общения абонентов. Эти аппараты имеют интерфейсы подключения
персональных компьютеров для поддержки совместной работы.

MCU (Multipoint Conference Unit) сервер многоточечной конференции. Необходим
для организации сеансов видеоконференц-связи с участием трех и более
абонентских устройств. Хотя были варианты чисто программной реализации, но
большую популярность приобрели аппаратно-программные модели.
Производители и продукты
Системы видеоконференцсвязи
С центральным коммутатором ISDN
Эта система представляет собой сеть распределенных абонентских точек с
центральным коммутатором ISDN. Все оборудование ВКС отвечает рекомендациям
H.320.
В качестве коммутатора ISDN может быть использована, например, любая
учрежденческая АТС, которая поддерживает стандартизованные системы абонентской
сигнализации. Чаще всего требуется поддержка какого-нибудь из следующих типов: Euro
DSS1, DPNSS, Q.931, 1TR6, NI-1 (национальный стандарт ISDN для США).
Многоточечная видеоконференцсвязь обеспечивается сервером конференцсвязи.
Иногда его называют MCU (Multipoint Control Unit), а иногда - MCS (Multimedia Conference
Server). К коммутатору ISDN этот сервер обычно подключается при помощи одного или
нескольких интерфейсов PRI.
В большинстве случаев групповой абонентский комплекс подключается к станции
ISDN с помощью 3-х интерфейсов BRI типа S, а настольный абонентский комплекс или
персональный абонентский комплекс с помощью 1-го интерфейса BRI типа S. Но
“дальнобойность” этого интерфейса составляет всего 1000 метров. Обычно таким
способом подключаются абонентские точки, находящиеся в непосредственной близости
от центрального коммутатора.
Для подключения удаленных абонентских точек, которые могут находиться на
расстоянии многих тысяч километров, необходима организация цифровых каналов с
помощью оборудования, поддерживающего абонентские линии ISDN. Непосредственно
около центрального коммутатора устанавливается станционное канальное оборудование.
Оно объединяет сигналы с абонентских интерфейсов S коммутатора в несколько
цифровых потоков Е1 или nx64 кбит/с (дробный Е1).
Полученные цифровые потоки могут быть переданы к абонентским точкам через
различные цифровые сети городских, междугородных, международных или спутниковых
операторов связи. Рассмотренные выше абонентские комплексы дополняются канальным
оборудованием, которое преобразует цифровые потоки Е1 или дробный Е1 в сигналы
интерфейсов S. Практика показала, что в состав абонентских комплексов разумно
включать дополнительные телефонные аппараты, подключаемые через те же каналы
связи к центральному коммутатору. Это конечно приведет к увеличению ширины
арендуемого канала, но существенно повысит оперативность при наладке и тестировании
оборудования ВКС. Во время сеансов связи этот канал может использоваться для
организации дополнительных телефонных соединений или иных любых видов связи.
Для установления сеансов видеоконференцсвязи абоненты используют набор номера,
как при обычной телефонной связи. Конечно в каждом типе оборудования имеется свой
пользовательский интерфейс для ввода номера. Двухсторонние сеансы связи абоненты
могут устанавливать самостоятельно. На сети допускается произвольное число таких
сеансов, попарно в них могут участвовать все абоненты одновременно.
При многоточечной ВКС число абонентов определяется инициатором этой связи и
зависит от характеристик сервера MCU. Конференцсвязь может устанавливаться в
автоматическом режиме по расписанию или с помощью оператора MCU.
При желании или необходимости данная сеть видеоконференцсвязи может быть
подключена к публичным сетям ISDN, что даст возможность абонентам устанавливать
сеансы ВКС с любым другим абонентов в мире.
Как вариант данной системы ВКС может быть сеть, построенная на распределенном
коммутаторе, или сеть на базе выделенных каналов без ISDN коммутатора. В этом
случае функции коммутации выполняет сервер MCU.
Наложенная на корпоративную сеть ISDN
Эта система не имеет специально выделенного коммутатора, а представляет собой
совокупность абонентских точек корпоративной сети, оборудованных абонентскими
комплектами видеоконференцсвязи.
Станции ISDN, составляющие основу корпоративной сети могут быть связаны с
помощью любых каналов связи, обеспечивающих установление ISDN соединений.
Специальных требований к ним абонентские комплекты ВКС не предъявляют.
Установление соединений между парой абонентов, имеющих комплексы
видеоконференцсвязи принципиально не отличается от установления соединений между
другими абонентами сети. Если абонент имеет персональный абонентский комплекс ВКС,
то он также может устанавливать соединения с обычными абонентами сети в речевом
режиме.
Для поддержания многоточечной видеоконференцсвязи в состав корпоративной сети
входит сервер MCU. Таких серверов на сети может быть несколько и они могут быть
подключены к различным станциям. Один из них является ведущим, а все другие
ведомыми. Установление конференцсвязи происходит также как в системе с
центральным коммутатором.
На базе сетей TCP/IP
Эта система строится на оборудовании и программном обеспечении, которое должно
удовлетворять рекомендациям Н.323.
К настоящему времени все ведущие
производители оборудования видеоконференц-связи в той или иной степени
откликнулись на появление этого стандарта и выпустили множество различных
продуктов.
В рекомендации Н.323 предусматривается четыре компоненты для организации сети
ВКС поверх сети с TCP/IP. Это терминальное оборудование, привратник (Gatekeeper),
шлюзовое оборудование (Gateway) и сервер многоточечных конференций (Multipoint
Controller).
Терминальное оборудование чаще всего является аппаратно-программным
комплексом, но иногда может представлять чисто программное решение для любых
аппаратных средств любых производителей (видеокамера, VGA/SVGA адаптер и т.п.).
Шлюзовое оборудование предназначается для сопряжения сетей ВКС, отвечающих
рекомендации Н.323 с сетями видеоконференцсвязи, построенными на других типах
сетей. Сейчас предлагается шлюз сетями, которые соответствуют Н.323 и Н.320. Такое
устройство представляет собой аппаратно-программный комплекс.
Привратник и сервер многоточечных конференций являются
средствами, чаще всего ориентированные для работы на сервере NT.
программными
На схеме представлена система мультимедиасвязи, наложенная на корпоративную
сеть данных. Эта сеть состоит из двух сегментов, объединенных через публичные сети
передачи данных или Internet.
Комбинированная система на базе сетей ISDN и TCP/IP
Для успешного функционирования любой системы видеоконференцсвязи необходимо
обеспечить ряд условий:

Ширина полосы среды передачи должна поддерживать обмен видео, аудио
сигналами и данными со скоростями, которые обеспечивают требуемое качество
изображения, звука и комфортную работу над документами

Учитывая особенности видео и аудио информации, сигналы должны приходить в
определенном порядке и без потерь. Должна поддерживаться так называемая
изохронная передача.

Задержки сигналов должны быть минимальны для поддержания естественного
общения между абонентами, рассогласование по времени видео и аудиосигналов
должно быть минимальным (не более 15 мс)

Сеансы одних абонентов не должны создавать помех или препятствий сеансам
связи других абонентов. В пределах проектной емкости системы всем абонентам
должна быть доступна связь без постановки в очередь

Желательно иметь возможность быстрого и гибкого масштабирования системы
В настоящее время никакая система видеоконференцсвязи, вне зависимости от
базового семейства рекомендаций, не может обеспечить выполнение всех этих
требований. Особенно это становится очевидным если учитывать еще один фактор стоимость системы.
Системы, которые базируются на рекомендациях Н.320 могут без проблем обеспечить
все условия, кроме достаточной полосы для комфортной конференции данных и
быстрого и недорого масштабирования.
Системы на базе Н.323 пока могут обеспечить меньшее число условий для
нормального функционирования системы видеоконференцсвязи.
В силу особенностей TCP/IP нельзя гарантировать изохронную передачу трафика ВКС.
Протоколы резервирования ресурсов для поддержания изохронной передачи типа RSVP
только-только начинают внедряться. Потребуется замена или модернизация огромного
парка сетевого оборудование, корректное взаимодействие терминального и сетевого
оборудования различных производителей.
Если со временем проблема непрерывной и последовательной передачи будет
решена, то сразу остро встанет проблема перегрузки сети и проблема регулирования
трафика. Это фактически повлечет отказ системы в предоставлении услуг связи
некоторым абонентам. Для выполнения этих функций фильтрации уже имеется
специальное устройство - привратник (Gatekeeper).
Для качественной видеоконференцсвязи на сетях TCP/IP следует зарезервировать
каждому абоненту, участвующему в сеансе, пропускную способность 350 - 400 кбит/с.
Широко распространенный Ethernet 10 будет реально “забит” при 5 - 6 одновременных
двусторонних сеансах ВКС. Спросите своего сетевого администратора, будет ли он
приветствовать такой новый сервис?
Разумеется, что у него будет необходимый инструмент борьбы с перегрузками. Он
может, используя привратник ограничивать число одновременных сеансов связи. Но
захочет ли сетевой администратор брать на себя еще работу арбитра
видеоконференцсвязи?
Локальные сети на базе Ethernet 100 смогут снизить остроту этой проблемы, но не
стоит забывать, что рекомендации Н.323 появились позже появления потребности в таких
сетях. И потребность в скоростном доступе для других компьютерных приложений совсем
не уменьшилась. Тем более, что повышение сетевой скорости с 10 до 100 Мбит/с
потребует дополнительных затрат на замену сетевого оборудования и, более чем
вероятно, сетевой проводки.
Таким образом ни сети ISDN, ни сети TCP/IP не могут в отдельности полностью
удовлетворить требования качественной системы видеоконференц-связи. Вывод
напрашивается сам - необходимо совместить эти технологии.
Но это не означает простого объединения систем ВКС для разных типов сетевых сред
через шлюзовое устройство. Это решение только приумножит проблем для
администратора системы видеоконференцсвязи.
Наиболее оптимальным решением для современного уровня развития
телекоммуникационного и ВКС-оборудования является разделение трафика. Принцип
прост - каждая среда передачи должна обслуживать “родной” трафик. Сеть ISDN будет
передавать видео и аудио сигналы, а сеть TCP/IP возьмет на себя поддержку
конференции данных по стандарту Т.120.
Можно возразить, что это предложение идет в разрез с общим настроение по
интеграции всего трафика в единой среде (конвергенция). Но не стоит здравую идею
мгновенно доводить до абсурда - всему свое время.
На схеме представлен возможный вариант построения системы мультимедиасвязи по
принципу раздельных сред передачи. Основой такой сети являются настольные
комплексы, которые включаются в корпоративную сеть ISDN. Для поддержки
многоточечной конференции абонентов к станции ISDN подключается сервер MCU. В
состав сети могут входить любые другие типы абонентских комплексов. Для организации
конференции данных используется корпоративная сеть передачи данных.
Сейчас на рынке представлено большое число моделей оборудования,
поддерживающих одновременно рекомендации Н.320 и Н.323. Это позволит
унифицировать оборудование ВКС и по мере развития средств поддержки изохронного
трафика на сетях с пакетной коммутацией осуществить переход от Н.320 к Н.323, если
такой переход потребуется. Начальный процесс такой миграции изображен на рисунке. В
состав корпоративной сети передачи данных включено несколько абонентских
комплексов Н.323, шлюзовое устройство и сервер с функциями привратника и
многоточечной конференцсвязи.
Принятые стандарты
Базовые рекомендации ITU-T
H.310 (1995 года)
Организация видеоконференц-связи на сетях ATM
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, MPEG-2
G.711, G.722, G.728, MPEG-2
H.245
нет
H.222
I.432
H.320 (1990 года)
Организация видеоконференц-связи на сетях ISDN
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, H.263
G.711, G.722, G.728
H.230, H.242
H.231, H.243
H.221
I.400
H.321 (1995 года)
Организация видеоконференц-связи на сетях B-ISDN
(широкополосная ISDN)
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, H.263
G.711, G.722, G.728
H.242
H.231, H.243
H.221
I.400
H.322 (1995 года)
Организация видеоконференц-связи в локальных сетях
с гарантированным качеством обслуживания
(LAN with QoS)
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, H.263
G.711, G.722, G.728
H.230, H.242
H.231, H.243
H.221
I.400, TCP/IP
H.323 (1996 года)
Организация видеоконференц-связи в локальных сетях
с негарантированным качеством обслуживания
(LAN w/o QoS)
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, H.263
G.711, G.722, G.723, G.728, G.729
H.245
H.231
H.225
TCP/IP
H.324 (1996 года)
Организация видеоконференц-связи на сетях PSTN
(аналоговые телефонные сети общего пользования)
Видео
Аудио
Сигнализация и управление
Многосторонние конференции
Мультиплексирование
Сетевой интерфейс
H.261, H.263
G.723
H.245
нет
H.223
V.34
Глоссарий
A
AGC Automatic Gain Control. Автоматическая регулировка усиления (АРУ).
Система поддержания постоянного заданного уровня звукового сигнала.
ANS Automatic Noise Suppression. Автоматическое подавление шумов. Позволяет
снижать фоновый шум помещения в микрофонном сигнале.
ANSI American National Standards Institute. Американский национальный институт
по стандартизации
ASCII American Standard for Computer Information Interchange. Установленный ANSI
7 или 8 разрядный код для обеспечения совместимости при обмене
информацией.
Asynchronous Асинхронный режим передачи. Использует старт-стопные биты для
определения в приемнике начала и конца передаваемого байта.
Audio Звуковой сигнал, воспринимаемый человеческим ухом. Занимает диапазон
от 15-20 Гц до 20 кГц. В телефонии полоса звукового сигнала ограничена - 300
- 3400 Гц.
B
Bandwidth Полоса пропускания канала связи.
Baud Бод. Единица информации, передаваемая по каналу связи. Описывает
скорость манипуляции в канале. Нельзя путать в битом, так как одно
изменение несущего сигнала (уровень потенциала, скачок фазы или частоты)
часто связано с передачей нескольких бит.
B-channel Bearer channel. Канал В интерфейса ISDN, обладает пропускной
способностью 64 кбит/с
BPS Bits per second. Бит/с. Число бит, проходящих по каналу связи за секунду,
включая старт-стопные биты.
BRI Basic Rate Interface. Линия ISDN с двумя информационными В-каналами и
каналом сигнализации D.
Bridge
Устройство
для
поддержки
совместной
работы
(проведение
многосторонней конференции) нескольких систем видеоконференц-связи. Так
же используются понятия hub, multipoint bridge, multipoint control unit (MCU).
Broadcaster Режим работы MCU, когда координатор конференции выбирает
показываемого участника. Если включен режим определения голосовой
активности, то будет показан наиболее “громкий” участник.
Browsing Режим работы MCU, когда участник конференции может выбирать
любого участника для воспроизведения на своем мониторе.
C
Central office Ближайшая АТС к пользователю с которой он связан физической
линией.
Channel Канал связи. Путь для передачи сигналов. Иногда путают с линией связи,
хотя в пределе они могут совпадать, но в общем случае линия связи содержит
множество каналов.
Chrominance Цвет в видеоизображении
CIF Common Intermediate Format (352х288 пикселя) Общий промежуточный
стандарт для видеоконференц-связи
Clear channel Путь передачи в котором вся полоса пропускания доступна
пользователю. Данный термин используется в телефонии для описания
цифровых каналов, в которых часть полосы пропускания не резервируется для
нужд сигнализации.
Conference Сеанс связи, объединяющий двух или более участников. Различаются
многосторонние конференции и точка-точка.
CPE Customer Premise Equipment. Оборудование связи, которое закупается и
монтируется абонентом в своих помещениях.
CSU/DSU Channel Service Unit/Data Service Unit. Цифровой модем.
D
Data Цифровое представление различной информации.
Data communi-cations Передача данных между источником и получателем через
один или несколько линий связи согласно установленным протоколам
(определение ISO).
Data link Любой путь последовательной передачи данных, обычно между двумя
соседними узлами или устройствами без промежуточных узлов коммутации.
DBA Dynamic Bandwidth Allocation. Автоматическая подстройка скорости передачи
в соответствии с трафиком данных.
D-channel Канал предназначенный для передачи сигнализации, а иногда и
данных, в линиях ISDN. В BRI канал D имеет пропускную способность 16
кбит/с, в PRI - 64 кбит/с.
Dedicated line Выделенная (некоммутируемая) линия связи.
Document Camera Специализированная камера, используемая в сеансах
видеоконференций для передачи изображения документов, графиков,
чертежей, трехмерных изображений или негативов.
Duplex, Full duplex Одновременная передача сигнала в обоих направлениях по
разделенным каналам связи.
E
E1 Европейский интерфейс со скоростью 2,048 кбит/с
Echo Возвращение на передающую сторону части энергии переданного сигнала. В
общем случае является помехой.
Echo cancellation Технология, позволяющая фильтровать отраженные эхо
сигналы.
EIA Electronics Industry Association. Американская организация по стандартизации,
которая определяет электрические и функциональные характеристики
интерфейсов телекоммуникационного оборудования. Например, RS-232 или
RS-449.
Exposure Экспозиция. Измерение светового потока снимаемого объекта.
F
Focus Ясность, четкость снимаемого объекта.
Frame Кадр изображения.
Framing Процесс кодирования кадра для передачи.
Freeze-frame Graphic (Still image) Передача отдельного кадра в виде неподвижного
изображения. Режим фотографирования в видеоконференции.
G
H
Half duplex Режим передачи при котором используются отдельные каналы для
каждого направления, но в один момент времени передача ведется в одном
направлении.
Horizontal Field of View (HFOV) Горизонтальный угол обзора неподвижной камеры.
I
I-MUX Inverse Multiplexor. Устройство, расщепляющее высокоскоростной сигнал на
входе на несколько низкоскоростных сигналов для передачи по каналам связи.
J
K
L
Local access loop Физические линии связи от станционного до абонентского
оборудования.
Luminance Яркость в видеоизображении.
M
N
NTSC National Television Standards Committee.
используется в США, Канаде, Японии.
Стандарт
телевещания,
O
P
PAL Phase Alternate Line. Формат телевизионного сигнала, используется во многих
странах Европы и Азии.
Pan Диапазон угла поворота камеры.
PIP Picture in Picture. Небольшое дополнительное окно изображения на фоне
основного для контроля своей передачи или другого канала связи.
PTZ Pan-Tilt-Zoom. Режимы работы видеокамеры, определяющие ее возможности
по
охвату
горизонтальной
и
вертикальной
плоскостей
и
увеличения/уменьшения размеров изображения.
Q
R
S
Scan converter Устройство, преобразующее сигнал RGB компьютерного монитора
в форматы телевизионного сигнала.
SECAM Sequential Couleur a Memoire. Стандарт телевизионного сигнала в России,
Франции и некоторых других европейских странах.
Simplex Режим попеременного приема-передачи по одному каналу связи.
S-VHS Super VHS. Видеоформат Y/C 400 строк
Synchronous Синхронный режим передачи. Используется внешний источник
синхронизации и специальное кодирование для синхронизации принимаемых
данных с источником синхронизации.
T
T1 Американский интерфейс со скоростью 1,544 кбит/с.
Tilt Диапазон движения камеры по вертикали.
U
V
VCR Video Cassette Recorder. Видеомагнитофон.
VCS Videoconferencing System. Система видеоконференц-связи.
W
X
Y
Y/C Видеоформат, образуемый сигналами яркости (Y) и цветоразности (С).
Z
Zoom Режим увеличения или уменьшения размеров изображения в видеокамере.