Видеоконференции в сети INTERNET

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ

 

Видеоконференции в  сети INTERNET

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка группы Э-120

Гончарова Анастасия Андреевна

Научный руководитель:

Аванесов Григорий Мкртычевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Введение.

Видеоконференцсвязь - относительно молодая технология, в 90-х годах  благодаря появлению IP-сетей получившая новый импульс развития. Быстрое  распространение web-технологии превратило Интернет в экономичную среду  передачи различных видов информации. В отличие от ISDN сети IP изначально не были предназначены для передачи аудио- и видеоданных. Стремление же использовать их сложившуюся структуру привело к появлению в 1996 году стандарта H.323 «Видеотелефоны и терминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качеством обслуживания». В 1998 году была одобрена версия стандарта H.323v.2 «Мультимедийные коммуникационные системы с пакетной коммутацией», а в последующем приняты версии H.323v.3 и H.323v.4.

К видеоконференциям все чаще обращаются компании, имеющие иностранные представительства. Уже не принято совершать многочисленные командировки, большинство проблем стараются решать с через сеть, и наличие таких условий для видеоконференций стало одним из условий успешного развития бизнеса.

 

В гос. учреждениях и в корпоративных  системах с помощью средств видеоконференцсвязи  налажена совместная работа менеджеров с документами и приложениями в составе группы, а также доступ в корпоративную сеть из удаленных  офисов. Возможности общения в реальном времени и беспрепятственного обмена данными, предоставляемые системами видеоконференций, позволяют рассматривать их как часть решения по автоматизации деятельности руководителей и предприятия в целом. Видеоконференции можно использовать для проведения диспетчерских совещаний, удаленного наблюдения за ходом работ, контроля и диагностики оборудования, врачебных консилиумов и дистанционного обучения.

Для достижения высокого качества во время видеоконференции, необходимы средства преобразования с высокой скоростью обработки аудио- и видеоданных и достаточная пропускная способность линий. Требуемую скорость обработки данных поддерживают специальные платы расширения АТС с видео-кодеками. Существуют и чисто программные методы организации видеоконференций, но они требуют больших вычислительных мощностей и замедляют работу других приложений. Связь между пользователями может осуществляться по каналам ISDN (стандарт Н.320) с полосой 64-512 Кбит/с и в IP-сетях (стандарт Н.323) - с гарантированным качеством и полосой 1-1,5 Мбит/с. Выпускаются многопротокольные системы видеоконференций (H.320/H.323), поддерживающие и IP, и ISDN. Однако наиболее широко распространены системы, на основе локальных и распределенные IP-сети. Достаточное качество изображения получается при скорости передачи данных около 200 Кбит/с, а для обеспечения наивысшего качества требуется пропускная способность не менее  500 Кбит/с.

• Функционирование и свойства видеоконференций

Возможность совместно работать с  приложениями — важная особенность современных систем видеоконференцсвязи. Далеко не всегда достаточно видеть и слышать партнера так же требуется возможность передачи информации и возможность совместной работы в приложениях. Это является стимулом для внедрения систем с мультимедиа обработкой и возможностью работы в IP сетях. 

Наиболее важной особенностью систем видеоконференцсвязи является способность  формировать и воспринимать видео- и аудиоданные. Настольные компьютерные системы видеоконференций состоят  из набора программного обеспечения  и дополнительных аппаратных средств - периферийной платы расширения,  микрофона, видеокамеры, колонок или наушников. Для соединения пользователей используется локальная или глобальная сеть Internet, канал ISDN и иногда даже устаревшее  модемное соединение.. В локальных Ip-сетях данные передаются пакетами, в то время как в ISDN-сетях происходит непрерывная передача данных.

Стандарт Н.323 определяет два формата  изображения - CIF (352x288 точек) и QCIF (176х144 точек) с частотой не ниже 24 к\с. Качество видеоданных определяется передаваемым объемом в единицу времени или доступной для видеосигнала полосой пропускания и применяемым алгоритмом сжатия.

Оптимальное качество видеоизображения достигается на канале E1 при пропускной способности в 2 Мбит/с. Однако в этом случае из-за высокой стоимости каналов связи возрастают затраты на организацию видеоконференции. Пользователи, которым требуется оптимальное сочетание качества видео и стоимости, могут использовать менее скоростные каналы ISDN со скоростью 768 Кбит/с, 384 Кбит/с или 128 Кбит/с, но при этом качество видеосигнала снижается.

Линии ISDN, поддерживающие скорость передачи данных 128 Кбит/с, обеспечивают передачу видеопотока с разрешением 352х288 пикселей и частотой 10-30 кадров в  секунду. . На аналоговых линиях, основанных на модемных технологиях, пропускная способность которых составляет 28,8-56 Кбит/с  пользователь получит лишь низкое качество видеопотока с разрешением не более 176х144 пикселей и частотой смены кадров от 4 до 10 в секунду.

Качество  аудиосвязи во время видеоконференцсвязи  напрямую зависит от количества поддерживаемых алгоритмов сжатия звука, а также  от системы подавления  шумов  и автоматического усиления уровня основного сигнала. Дорогие и  высококачественные устройства поддерживают функцию подавления акустического эха. Поэтому для системы видеоконференцсвязи важное значение играет возможность аппаратной поддержки наиболее эффективных кодеков. При прочих равных условиях именно кодек определяет качество звукового и видеосигнала. Его функционал  может быть реализованы как на программном или аппаратном (с использованием DSP) уровне, так и в программно-аппаратном системе. Метод исполнения влияет не только на функциональное особенности кодека, но и на конечную стоимость реализации системы видеоконференции в целом. Однако, здесь нужно учитывать такое обстоятельство: хотя программный кодек иногда в несколько раз дешевле аппаратных а иногда и вовсе бесплатный, он накладывает ограничения на мощность компьютера пользователя, так как использует его ресурсы для процессов кодирования- декодирования.

Для обеспечения возможности проведения многосторонних видеоконференций, помимо терминых серверов и других видов  оборудования и программного обеспечения, требуются средства управления многоточечной конференцсвязи MCU или видеосервер, который обеспечит связь трех и более терминалов , а в определенных случаях - еще и контроллер зоны (gatekeeper) и шлюз (gateway).

MCU управляет ресурсами конференции,  согласует возможности терминалов  по обработке звука и видео, обеспечивает многоадресную рассылку аудио- и видеданных. К его качественным характеристикам относится масштабируемость, поддержка стандартных кодеков на аппаратном уровне и протокола дистанционного управления SNMP.

Контроллеры зоны и шлюзы в стандарте H.323 не являются обязательными компонентами  система при организации видеоконференции, но в них возникает потребность, если в конференции используются терминалы, поддерживающие различные стандарты и протоколы - (H.320 (ISDN), Н.310/321 (ATM) или Frame Relay).

Для обеспечения сеанса видеоконференции сетях с негарантированным качеством  обслуживания (QoS), оборудование стандарта  Н.323 должно поддерживать протоколы  передачи информации в режиме реального  времени - RTP (Real Time Protocol) и RTCP (Real Time Transport Protocol), а также в режиме многоадресной рассылки (IP multicast). RTP служит для синхронизации видео- и аудиопотоков и для управления последовательностью передачи пакетов. Транспортный протокол управления в режиме реального времени RTCP контролирует реализацию функций RTP, отслеживает качество обслуживания и снабжает соответствующей информацией компоненты, интерфейсы и сервисы, задействованные в конференции.

Есть и другие протоколы, не включенные в стандарт Н.323, но обеспечивающие видеоконференцию. К ним относится протокол RSVP (Resource Reservation Protocol): поддерживающие его маршрутизаторы могут резервировать на время сеанса связи необходимую полосу пропускания и передавать изохронную информацию в виде непрерывного потока. Кроме того, использование этого протокола позволяет расширить в корпоративной сети возможности аудио- и видеоконференцсвязи, например, подключать к ней мобильных пользователей. С его помощью пользовательские приложения  сообщают о своих потребностях в ресурсах для конкретных сервисных служб реального времени. RSVP - это один из инструментов, гарантирующих качество работы для мультимедийных приложений.

Интересен протокол SIP (Session Initiation Protocol). Принятый организацией IETF в качестве рекомендации RFC 2543, он служит для установления Интернет-телефонной и мультимедийной связи между двумя любыми сетевыми устройствами, позволяя соединяться по адресу электронной почты. Поскольку SIP использует IP-адресацию, а не ISDN-номера, как рекомендуется стандартом H.323, он обеспечивает соединение по одному "номеру", независимо от того географического расположения вызываемого абонента.

В отличие от SIP, разрабатывавшегося как  протокол Интернета, H.323 создавался для  организации видеоконференций в  сетях ISDN, и лишь позже его стали  использовать для организации конференций в локальных сетях и сети Internet. В него включены протоколы Q.931, RAS и H.245. H.323 Ориентированный на сети с коммутацией каналов, H.323 вместо IP-адресов использует телефонные номера стандарта I.164 и требует применения кодеков.

При работе приложений «один со многими» или «многие со многими», определяющим требованием к видеоконференции становится возможность многоадресной  рассылка потока данных, позволяющая  снизить нагрузку на сеть методом  передачи пакетов нужному адресанту. Пользователь-отправитель, сообщив маршрутизаторам о начале сеанса многоадресной рассылки, посылает пакеты, которые тиражируются в маршрутизаторе, коммутаторе или на сервере и доставляются на узлы, входящие в группу рассылки. К протоколам многоадресной маршрутизации относятся Distance Vector Multicast Protocol, Multicast Open Shortest Path First и Protocol Independent Multicast. Всякий раз, когда получатель с помощью протокола управления группой IGMP (Internet Group Management Protocol) сообщает маршрутизатор о том, намерение участия в сеансе видеоконференции, сеть «прокладывает к нему путь» от отправителя. Неиспользуемые маршруты удаляются. Оборудование для видеоконференций устанавливается на обычном компьютере с подключением аудио-, видео- и коммуникационных устройств. Подключиться к сеансу с компьютера столь же просто, как позвонить по телефону. Компьютер нужно настроить для использования в сети, включив в него платы расширения по обработки аудио- и видеоданных, нужный кодек и прочую периферию.

• Оборудование для видеоконференций

Различают студийные, групповые и  настольные системы видеоконференций.

Наиболее  распространены из-за относительно небольшой  стоимости и быстрой окупаемости

затрат, получили настольные системы видеоконференций, однако групповые системы по параметрам оборудования и конечной цене достаточно близки к ним. Поэтому при выборе требуемого оборудования нужно применять разносторонний подход, учитывая будущие потребности в масштабировании — увеличении возможного числа пользователей, расширения функционала, используемых программно-аппаратных средств и прочее.

Настольные системы.

 Главное преимущество настольных  систем состоит в их доступности,  компактности и экономичности,  но они, как правило, способны  предоставить лишь недокументированную связь двух собеседников, в котором могут использоваться линии с низкой пропускной способностью и недостаточном качестве связи. Затраты на реализацию проекта определяются в основном стоимостью программного обеспечения и аппаратных средств, установленных на компьютере пользователя. Необходимое оборудование: персональный компьютер с аудио- и видео картами, микрофон, динамики или наушники, видеокамера, карты подключения к локальной сети и/или к ISDN-линии связи. Область применения данных систем — аудио-видео конференции, совместная  работа в приложениях, а также обмен данными при относительно невысокой стоимости на реализацию системы видеоконференции.

Персональные  системы исполняются в виде приложения под  операционную систему Windows, с  видеоизображение выводится  в отдельное окно. Как правило окно и  с видеопотоком располагается поверх остальных отрытых окон пользователя. Для устанвоки соединения требуется ISDN-линия. Кроме дуплексной звуковой и видеосвязи, эти системы обладают функциями, обеспечивающими совместную работу с данными, разделяемыми приложениями и документами (редактирование документа или электронной таблицы). Применение дешевой видеокамеры и звуковых компонентов приводит к искажению изображения - эффекту "тени" при быстром движении, который возникает вследствие ограничений ширины частотной полосы, наличия компромиссов в реализации кодека а также низкой скорости захвата видеоизображения. И хотя утверждается  что данные системы совместимы со стандартами Н.320 и G.261, в большинстве случаев они не могут обеспечить частоту  выше 10 кадров в секунду и CIF-разрешение.

К недостаткам настольных систем видеоконференцсвязи  относят невысокое качество видеоизображения и невозможность общения большого числа участников.