Групповое вещание в IP-сетях

Средство IP/TV Content Manager, используемое для установки мультикастовых программ и управления, доступно через любой браузер HTML. The IP/TV Content Manager предоставляет расписание каналов и программ, на которые обе системы ,Server и Viewer могут ссылаться, а так же параметры, которые ограничивают число audio/video-потоков, циркулирующих в сети. IP/TV Server переносит мультикастные программы согласно параметрам, введенным в Content Manager, включая время начала, “только audio”, или “audio/video”. Content Manager требует систему Windows NT, на которой работает сервер Microsoft's Internet Information Server или систему Unix с сервером web.

IP/TV Streamwatch является программой управления  видеопотоками. Дополнительно, она протоколирует подписки клиентов и "демографическую" информацию для каждого тиражируемого видеопотока.

IP/TV использует  такие интеллектуальные стандарты Internet, как IP Multicast, Real-Time Transfer Protocol (RTP) (RFC 1889, 1890), Real-time Transport Control Protocol (RTCP), а так  же интерфейсы прикладных программ Windows (application program interfaces, APIs).

 

2.   Основные возможности и преимущества

Возможность Slidecast позволяет программе просмотра выводить на экран сразу два сеанса связи. Slidecast является эффективным средством для презентаций, тренинга, и других многоэкранных видео-приложений.

Возможность Question Manager обеспечивает пересылку от клиента к лицу, дающему презентацию, запросов в интерактивном режиме. Лицо, ведущее презентацию, может отвечать на полученный вопрос в реальном времени

IP/TV управляет  как групповыми так и индивидуальными потоками. IP/TV может посылать один групповой (multicast) поток и до семи индивидуальных (unicast) потоков на группу.

Сервер IP/TV Server может записывать потоки реального времени (real-time RTP streams) для воспроизведения в будущем.

IP/TV не  зависит от используемого кодека, что позволяет приложению, обслуживающему  видео-поток, или источнику видео-потока  определить наилучший метод компрессии.

IP/TV воспроизводит  и записывает аудио-, видео- и слайд-потоки.

IP/TV может  распространять цифровое видео и аудио- информацию в реальном времени через современные IP-сети ЛВС и корпоративные или научные территориальные сети.

IP/TV придерживатся  индустриальных стандартов и  включает стандарты IETF RTP, RTCP, IP multicast.

IP/TV эффективно  использует полосу за счет передачи многоадресной рассылки одного аудио-видео-потока для неограниченного числа клиентов.

 

3.   Распределенный вариант Cisco IP/TV.

 

Распределенный (кластерный) вариант Cisco IP/TV 3400 является мощным, масштабируемым решением видео-коммуникаций. Этот продукт предоставляет гибкие альтернативы для продвижения видео-программ, изображения высокого качества и звука, может комплексно обслуживать видео-коммуникации в условиях роста бизнес-приложения вплоть до тысячь абонентов, и обеспечивает высокую надежность мультимедийной сети.

Продукт Cisco IP/TV 3400 основан на архитектуре распределенных видео-серверов, согласно которой видеоданные реплицируются и диспетчируется к серверам конкретной рабочей группы. Это позволяет не только локализовать ресурсы полосы пропускания сети, но и обеспечить надежность работы системы в целом. Согласно принятому подходу, вы можете легко добавлять серверы по мере внедрения новых приложений или увеличения масштаба предприятия.

На рис.5.1. показана схема взаимодействия клиента с распределенной системой Cisco IP/TV, включающей управление контентом,IP/TV Content Menager, несколько групп серверов IP/TV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.1 – Распределенный вариант Cisco IP/TV

 

1) Программа  просмотра на компьютере клиента, IP/TV Viewer, инициирует программный запрос.

2) Управляющая  станция, Content Manager, опрашивает свою  базу данных для определения  местонахождения контента и направляет Viewer к наименее загруженному серверу IP/TV.

3) Программа  просмотра Viewer выполняет запрос  к этому серверу IP/TV.

4) Сервер IP/TV передает видео-программу на Viewer.

Таким образом, распределенная архитектура Cisco IP/TV предотвращает перегрузку каналов в сети за счет, во-первых, режима мультикастинга и, во-вторых, за счет распределения нагрузки между группами серверов. Пользовательский запрос обслуживается наименее загруженным локальным IP/TV-сервером, тем самым ограничивая трафик в географически ограниченном пространстве.

 

4.   Системные требования для Cisco IP/TV версии 3.2.

Cisco IP/TV Content Manager

• Windows NT 4.x workstation (with Service Pack 6a) or Windows 2000
• Pentium II 300-MHz system
• 128 MB of RAM
• 4-GB system drive
• 10/100BASE-T Ethernet support
• Video Graphics Array (VGA) graphics

Cisco IP/TV Server

• Windows NT 4.x server (with Service Pack 6a) or Windows 2000
• Pentium II 400-MHz system
• 64 MB of RAM
• 4-GB system drive
• 10/100BASE-T Ethernet support
• VGA graphics

Cisco IP/TV Server for Live MPEG2 Streams

• Windows NT 4.x server (with Service Pack 6a) or Windows 2000
• Pentium II 400-MHz system
• 128 MB of RAM
• 4-GB system drive
• 10/100BASE-T Ethernet support
• VGA graphics

Cisco IP/TV Viewer for Non-MPEG2 Streams

• Windows 98, Windows NT 4.x, Windows 2000
• Pentium II 200-MHz Multimedia Extensions (MMx) system or Pentium II 200-MHz system
• 16 MB of RAM
• 1-GB system drive
• 10/100BASE-T Ethernet support
• VGA graphics with 16-bit color

Cisco IP/TV Viewer for MPEG2 Streams

• Windows 98, Windows NT 4.x, Windows 2000 (software decoder only)
• Pentium II 300-MHz system for up to 3 Mbps
• Pentium II 400-MHz system for up to 6 Mbps
• 32 MB of RAM
• 1-GB system drive
• 10/100BASE-T Ethernet support
• VGA graphics with 16-bit color

 

 

5.   Комплектация и стоимость продукта.

 

Продукты Cisco IP/TV доступны в комбинации “начальный набор” (starter kit) и как отдельные единичные лицензии и комплекты. Розничные цены взяты из прайс-листа компании Plus Communications.

 
Tаблица 5.1. – Комплектация  продуктов Cisco IP/TV

 

Номер продукта	Описание	Цена,$
IPTV-START-WIN-20 IP/TV	Starter Kit w/20 Viewer License	8 125
IPTV-SERV-WIN-1 IP/TV	Server Only for Windows	4 375
IPTV-CM-WIN-1 IP/TV 2.0	Content Manager	5 000
IPTV-MPEG-COMP	FutureTel Composite MPEG Encoder Card	5 000
IPTV-VIEW-WIN-25 IP/TV	Viewer for Windows, 25 License Bundle	3 125
IP/TV Streamwatch	IPTV-STREAM-WIN-1	1 250

 

 

 

 

3. Программный продукт RealSystem.

 

Комплекс RealSystem состоит из:

• Real Player - программы просмотра и прослушивания потоков RealAudio/Video
• Real Encoder - программы для преобразования мультимедиа файлов в формат Real Systems, а также on-fly кодирования и трансляции на сервер живого звука и видео
• Real Server - собственно сервер, распространяющий потоки RealAudio/Video. Свободно распространяемая версия (RealServer Basic) имеет некоторые ограничения. см. далее

Все эти программы легко найти и скачать в Internet. Для использования сервера необходимо зарегистрироваться на сайте производителя и получить по e-mail номер лицензии (бесплатно). На сайте RealNetworks можно найти и бета версии программ следующего поколения RealSystem G2, обеспечивающего улучшенное качество и сильно расширенные возможности. Также компания предлагает инструменты для преобразования презентаций PowerPoint и Macromedia в файлы RealVideo.

 

RealPlayer

Необходим для просмотра и прослушивания потоков RealAudio/Video. Работает под такими операционными системами, как Windows NT/95/98.

Несомненным плюсом программы является наличие ссылок на популярные сайты с файлами RealAudio/Video, таким образом после установки программы Вам не придется долго искать сайт для проверки ее работы. Через меню можно настроить работу программы: Ваше подключение к сети (модем, ISND, LAN и т.д.), работа через proxy, транспорт TCP/ UDP/ HTTP, автоматический upgrade и другие.

RealEncoder

Это программа предназначенная для подготовки RealAudio (.ra) и RealVideo (.rm) файлов и потоков. Исходные файлы могут быть типов WAV, AU, AVI, MPEG и MOV. Также можно кодировать потоки с любых аудио/видео источников (от вторых требуется MS Video for Windows совместимость) и передавать их на RealServer. Программа работает под Windows 95/NT. Минимальные требования требования к компьютеру: Pentium 166, 16Mb RAM, 1G свободного места на диске, TrueColor видео, 16 бит звук.

Вариантов работы три: кодирование из файла в файл, кодирование с media источника в файл, кодирование с media источника и передача на RealSystem сервер для online вещания.

Во время кодирования видео можно наблюдать его результаты и сравнивать с оригиналом. Для правильного восприятия желательно использовать достаточно быстрый ПК. При кодировании live video отображение этих окон лучше запретить. Для упрощения создания медиафайлов предложено несколько предопределенных шаблонов (Recording Templates). Также Вы можете исправить готовые или добавить свои. В них указываются параметры кодирования - скорости, кодеки, установки качества.

RealServer

Это и есть главная часть программного комплекса RealSystem. Существуют разные версии этого ПО. Они отличаются ценой, количеством одновременных соединений и сервисными возможностями. RealServer Basic безплатен (но требует регистрации по e-mail) и поддерживает до 25 одновременных соединений. По внешним признакам RealServer мало отличается от WWW или FTP серверов. Запускаться может под Windows 9x/NT, в последнем случае и как сервис. Естественно сервер может работать на ПК, на котором нет WWW сервера. Запуск и остановка сервера производится из RealServer Control Center. Кроме этого из него можно проверить работу сервера, проиграв тестовые примеры. Для этого требуется наличие на ПК RealPlayer. В базовом варианте предусмотрены и средства скромного Web-администрирования - можно посмотреть файлы примеров и некоторую статистику работы - версию ПО, количество подключенных пользователей и общую используемую полосу. В профессиональной версии (не бесплатной) есть более развитые средства мониторинга на базе Java приложения.

Стоимость

Все продукты в принципе бесплатны, но представляют собой урезанные коммерческие продукты (в названии присутствует слово плюс Plus). Так к примеру RealServer Plus стоит около 2000 долларов,  RealPlayer Plus – 30 долларов.

 

 

 

6.   Организация экспериментального вещания.

Вещание было организовано в двух вариантах:

• Приемник и источник располагаются в одной локальной коммутируемой сети Ethernet
• Приемник и источник располагаются в разных сетях на расстоянии в два хопа друг от друга.

Вариант первый.

В качестве технологии вещания была выбрана Windows Media компании Microsoft. Выбор объясняется тем, что Windows Media Service включен в состав Windows 2000 Advanced Server.

Итак, первым шагом является установка Windows 2000 Advanced Server. Далее необходимо произвести установку Windows Media Server и сконфигурировать его, выбрав при этом тип вещания, в данном случае – это Multicast.  После проведения данных процедур нужно создать станцию при этом выбрать откуда сервер будет получать медиа-потоки, из ASF-файла хранящегося на диске или буде получать  их с кодера. В случае выбора ASF-файла, указывается путь до него, если же выбор пал на кодер, то необходимо указать IP-адрес и номер порта машины, на которой установлен кодер.

При создании станции автоматически создается asx-файл (файл обьявления), содержащий в себе файл описания nsc, который содержит информацию расположения станции, включая IP-адрес и порт с которого производится вещание, а также а также информация о потоке (скорость, размер изображения и кодек).

После того, как  создан файл-объявление, его можно размещать разными путями:

• Сохранить  на сервере информации Internet Microsoft (IIS), где пользователи загружают .asx файл через гипертекстовый транспортный протокол HTTP.
• Сохранить в общественном каталоге на локальной сети, где клиенты могут обращаться к .asx файлу, используя безусловный путь UNC.
• Распределить через электронную почту клиентам. Пользователи могут выполнять .asx файл непосредственно из программы их электронной почты или сохранять его на диск и выполнять это позже.

 

Далее производим запуск вещания, при этом в сети наблюдается поток малтикаст-пакетов.

Процедура присоединения пользователей довольно простая, пользователь загружает Media Player и кликает на файл .asx. Разумеется что пользователь видит передачу не с самого начала, а лишь с того момента в который он присоединился.

 

Вариант второй

И так для того чтобы осуществить работу протоколов управления группами IGMP и протоколов групповой маршрутизации, необходимо минимум два маршрутизатора. Для этих целей были задействованы два маршрутизатора FreeBSD версии …. В данная версия поддерживает протокол групповой маршрутизации DVMRP версии 3 и IGMP. Перед тем как начать вещание необходимо сконфигурировать ядро для групповых взаимодеуствий.

После этой процедуры можно запускать вещание с Media Server(a). Итак, сервер отправляет пакеты по своей локальной сети с групповым адресом. Присоединенный к локальной сети маршрутизатор получает пакеты и отправляет их на все выходные интерфейсы. Таким образом и второй маршрутизатор получит эти пакеты. Далее каждый маршрутизатор выполняет проверку RPF, дабы убедиться, что через интерфес с которого он получил пакет проходит самый короткий путь до источника. Кроме того, каждый моршрутизатор периодически  отправляет IGMP- запросы для выявления в своих сетях хостов-приемников.