4. Какие протоколы контроля соединений и голосовые/видео кодеки в основном используют сейчас производители

До недавнего времени многие стали забывать, что H320 и H323 не единственные рекомендации для предачи видео и звука.

- Н.320 - видеотелефония в узкополосных цифровых сетях с коммутацией каналов (узкополосная ISDN, Switched 56 и т.п.)

- Н.323 - видеотелефония в цифровых IP сетях с коммутацией пакетов и негарантированным качеством обслуживания (ЛВС, Интернет)

- Т 120 - передача данных и организация многоточечных конференций.

Да эти рекомендации и сейчас наиболее распостранены, но сегодня «чаще чем вчера» встречается поддержка рекомендаций:

- Н.321 - видеотелефония в широкополосных цифровых сетях с коммутацией каналов (широкополосная ISDN, ATM технологии)

- Н.322 - видеотелефония в цифровых IP сетях с коммутацией пакетов и гарантированным качеством обслуживания (ЛВС)

- Н.324 - видеотелефония в аналоговых сетях с коммутацией каналов (аналоговые телефонные сети общего пользования)

Краткую справку по содержанию ссответствующих рекомендаций мы приводим ниже отдельным параграфом.

Понимание этих рекомендаций системными интеграторами – играет не последнюю роль в взаимоотношениях Заказчика, системного интегратора и проектировщика при решении на каком протокольном уровне обеспечить взаимодействие элементов системы. И не всегда ответ на этот вопрос однозначен, но это тема отдельной беседы.

4.1 Краткая справка по рекомендациям, применяемым в видеоконференции

Следует заметить, что в литературе по системам Квидеоконференции приведенные выше рекомендации часто называются также «стандартами», хотя, строго говоря, они таковыми не являются. Как указывалось выше, их преобразование в национальные или международные стандарты возможно только после принятия решения соответствующими организациями типа ISO. Тем не менее подобная терминология широко используется.

Международная организация по стандартизации (ISO) объединяет национальные комитеты стандартизации более 100 стран мира. Каждая страна представлено в 150 одним национальным комитетом, Эта организация, созданная в 1947 году, является неправительственной по своему статусу Решение о ее учреждении была принято в 1946 году конференцией Международной Электротехнической Комиссии (International Electrotechnical Commission, IECJ, делегаты которой пришли к выводу о необходимости создания новой международной организации для координации разработок национальных стандартов в области техники. Основной миссией ISO является поддержка деятельности по разработке стандартов и связанных с этим процессом исследований во всех странах С целью создания лучших условий для международного обмена продуктами и услугами. Результатом деятельности ISO является подписание международных соглашений, которые становятся, по существу, международными стандартами в определенной области.

Текущая работа ISO имеет чрезвычайно распределенный характер и сосредоточено в 2700 технических комитетах подкомитетах и рабочих группах. Область деятельности этой федерации не ограничивается каким-либо определенным кругом проблем. Она включает в себя аспекты стандартизации во всех областях техники, кроме электротехники [последние регулируются Международной Электротехнической Комиссией). Деятельность по разработке стандартов в области информационных технологий ведется в рамках совместного комитета ISO/IEC - ЯС1, который курирует более 1300 стандартов. В их число входят и стандарты, определяющие функционирование аудио/видео систем реального времени [алгоритмы кодирования аудио, графической, мультимедиа и гипермедиа информации, телекоммуникационный и информационный обмен между системами и т. д.|. В поиске информации об этих стандартах и национальных дополнений к ним может оказать помощь специальная информационная сеть ISO (ISONET, http://www.wssn.net/WSSN/) К сожалению, в России узлы этой сети отсутствуют.

Международный консорциум мультимедийных телеконференций (IMТС) является некоммерческой межнациональной корпорацией, созданной в 1994 году на базе двух ранее существовавших международных объединений производителей мультимедиа коммуникационного оборудования — Consortium for Audiographics Teleconferencing Standards, Inc. и Multimedia Communications Community of Interest, концентрировших свое внимание на внедрении требований стандартов соответственно Т.120 и Н.320. Консорциум IМТС объединил работу в этих направлениях, поскольку в современных системах Квидеоконференции функции, предусматриваемые указанными рекомендациями, являются одинаково важными.

Сами по себе рекомендации ITU-T и стандарты ISO еще не гарантируют полной совместимости продуктов, производимых различными фирмами, оставляя за фирмами право конкретных программно-аппаратных решений [33]. Проблема совместимости различных систем Квидеоконференции является основным объектом внимания IМТС.

В настоящее время в деятельности IМТС участвуют более 140 Компании и организаций, и его усилия направлены на:

- расширение использования мультимедиа телекоммуникационных систем, базирующихся на открытых стандартах, прежде всего на стандартах серии Н.ххх и Т.120, принятых ITU-T

- распространение знаний в среде потенциальных потребителей о возможностях и преимуществах применения мультимедиа систем поддержки совместной роботы, базирующихся на открытых стандартах. Эта работа проводится консорциумом посредством организации демонстраций, проведения тестирования совместимости оборудования различных производителей, публикаций соответствующих материалов

- разработку методов реализации требований стандартов ITU-T, обеспечивающих совместимость продуктов разных производителей.

Деятельность IМТС организована в рамках 6 рабочих групп, которые занимаются следующей тематикой:

- применение коммуникационных протоколов, предусмотренных рекомендациями Н.320, Н.323 и Т. 120

-совместимость программных средств, сетевого оборудования и сервисов в системах Квидеоконференции

-взаимосвязь Н.З2О-систем с системами Квидеоконференции, работающими в локальных сетях

-разработка технических и организационных проблем проведения групповых многоточечных конференций

-изучение и обобщение требований конечных пользователей систем Квидеоконференции

-распространение информации о разработках IМТС в прессе, в среде конечных пользователей и производителей мультимедиа коммуникационных систем.

Особенно полезными в практическом аспекте являются регулярно проводимые IМТС тесты имеющихся но мировом рынке прораммно-аппаратных средств видеоконференцсвязи. Так, в апреле 1997 года в Берлине был проведен первый «SuperOp» тест, позволивший оценить совместимость продуктов, удовлетворяющих стандартам семейств Т.12х и Н.320. Всего к середине 1997 года было проведено более 10 сессий тестирования, включающих уже проверку продуктов, удовлетворяющих также и стандартам Н 323 и Н.324 .

Перечисленные рекомендации серии Н.ххх являются по существу «зонтичными» пакетами различных частных рекомендаций и сами по себе не определяют многие детали протоколов взаимодействия систем. Детальные требования к соответствующим системам и протоколам содержатся именно в указанных частных рекомендациях. При этом многие из этих частных рекомендаций фигурируют одновременно в различных «зонтичных пакетах», являясь связующими звеньями, обеспечивающими решение проблемы совместимости различных систем Квидеоконференции.

Наибольшее распространение в настоящее время получили системы Квидеоконференции, работающие в соответствии с рекомендациями (стандартами) Н.320, Н.323, Н.324 при широком использовании рекомендаций Т 120. Рассмотрим кратко содержание этих рекомендаций (более подробно см. ниже в главах 3-5).

Рекомендации Н.320

Эти рекомендации определяют набор требований по обеспечению совместимости по аудио и видео различных систем видеоконференцсвязи в ISDN и других коммутируемых изохронных цифровых сетях, обеспечивающих скорости передачи до 1920 кбит/с. Указанные требования относятся к следующим службам :

-узкополосный видеофон (р х 64 кбит/с)

- широкополосный видеофон (применительно к широкополосной ISDN)

- узкополосные видеоконференции (р х 64 кбит/с)

- широкополосные видеоконференции (применительно к широкополосной ISDN)

- аудиографические конференции

-цифровая телефония

-охранные видеосистемы

Как указывалось выше, рекомендации Н.320 являются зонтичным пакетом частных рекомендаций (рис. 2.), каждые из которых включают детальные сведения о требованиях к соответствующим терминалам и протоколам . Как видно из рис. 2., рекомендации Н.320 предполагают объединение и передачу трех типов информации: видео, аудио и данных Соответствующее видео и аудио оборудование включает видеокамеры и мониторы, микрофоны и громкоговорители. Передача данных предполагай реализацию режимов виртуальных рабочих досок, обмена файлами, окон обмена текстами, вводимыми в клавиатуры компьютера и т.д. В качестве главных составляющих рекомендации Н.320 включают:

-рекомендации Н.261, определяющие методы кодирования и декодирования видеоинформации

-рекомендации G.711, G.722, G.728, определяющие методы кодирования и декодирования аудиоинформации

- рекомендации серии Т (Т. 120 и др.), определяющие взаимодействие программно-аппаратных средств при обмене данными При этом серия Т,120 определяет как часть стандартов Н.320, связанную с аудиографикой, так и представляет собой самостоятельную группу стандартов

-рекомендации Н.221, определяющие методы мультиплексирования и демультиплексирования потоков аудио, видео, данных и управления

-рекомендации Н.230, И.242 и Н.243, определяющие сигнализацию и управление и контроль В соответствии с рекомендациями серии 1.400 по D-каналу ISDN осуществляется сигнализация, как, например, вызов при наборе ISDN номера абонента и др.

Рис. 2. Рекомендации ITU-T Н.320

Рекомендации Н.261 определяют вид кодирования и процедуру декодирования видеосигнала реальном масштабе времени и механизм исправления ошибок при передаче видеоинформации. Принятым форматом видеосигнала является Common Intermediate Format (ClF) как некоторое компромиссное решение для стран, использующих различные видеостандарты (PAL, SECAM, NTSC и пр.). В дополнение к этому разработан стандарт с более низким разрешением — Quarter ClF (QCIF).

Рекомендации Н.261 не определяют конкретную процедуру кодирования, оставляя производителю право выбора в рамках стандарта самого видеосигнале.

Определено два механизма обнаружения и исправления ошибок, каждый из которых основан на использовании дополнительных контрольных символов в кадре. В реальной системе возможен выбор любого из этих методов.

С 1997 года набор возможных видеокодеков был расширен. Так, наряду с Н.261-кодеком, рекомендации Н.320 определили возможность использования кодеков стандартов Н.262 и Н.263 с повышенной, в сравнении с Н.261, эффективностью кодирования и расширенным набором форматов изображения.

Рекомендации G.711, G.722, G.728 определяют вид кодирования аудиосигнала. Обязательным является режим по стандарту G.711, обеспечивающий стандартное качество телефонной связи с жированием по А- и мю-законам   при преобразовании аналогового телефонного сигнала (полоса 300 Гц - 3400 Гц) в цифровой поток 64 кбит/с.

Кодирование аудиосигнала в низкоскоростной поток 16 кбит/с по рекомендации G.728 является факультативным режимом, позволяющим отвести больший ресурс канала на передачу видеоинформации.

При необходимости получения повышенного качества передачи аудио возможно использование режима по стандарту G.722 (факультативно), предусматривающего преобразование аудио сигнала с полосой до 7 кГц (качество радиовещания) в цифровой поток до 64 кбит/с.

Сеанс связи всегда начинается в режиме использования G.711 с целью обеспечения возможности связи с любыми цифровыми телефонными аппаратами, после чего возможен переход на другие режимы, рассмотренные выше. При этом предусматривается дополнительная задержка аудиопотока относительно видеопотока для их синхронизации в связи с тем, что компрессия/декомпрессия видео приводит к большей задержке, чем компрессия/декомпрессия аудио.

Рекомендации Н.221 определяют структуру кадра в диапазоне скоростей от 64 кбит/с до 1920 кбит/с. Внутри этого диапазона строго определены значения промежуточных скоростей:

-от 64 кбит/с до 384 кбит/с, кратные 64 кбит/с (соответствующие n В-каналам, где n от 1 до 6);

-от 384 кбит/с до 1920 кбит/с, кратные 384 кбит/с.

Рекомендации определяют механизм объединения каналов и позволяют устранить различие в задержках при передаче информации по различным В-каналом.

Рекомендации Н.230 определяют процедуру синхронизации кадров во всем диапазоне используемых скоростей передачи.

Рекомендации Н.242 определяют процедуру установления связи между передающим и принимающим терминалами, позволяя передающему терминалу определить возможности принимающего. Это позволяет исключить применение режимов, которые не поддерживаются хотя бы одним из терминалов При этом принимающий терминал может получать информацию о структуре графика, и, как следствие, идентифицировать различные компоненты (аудио, видео, данные).

Рекомендации Н.231, 243 определяют процедуры взаимодействия между тремя и более терминалами и протоколы работы системы управления многоточечными соединениями MCU (Multipoint Control Unif) для групповых видеоконференции.

Рекомендации Н.323

Эти рекомендации определяют набор требований по обеспечению совместимости различных мультимедийным систем в сетях с пакетной коммутацией IP и IPX на базе Ethernet, Fast Ethernet и Токеп Ring, не обладающих возможностью гарантии требуемого уровня качества обслуживания QoS.

Рекомендации определяют интерфейс между локальной и иными (территориальными, Интернет) сетями. Ими также определяются процедуры взаимодействия терминалов, как в двухточечном, так и многоточечном режимах видеоконференции.

Этот стандарт позволяет внедрять мультимедиа коммуникационные приложения без изменения существующей сетевой инфраструктуры, обладая механизмом компенсации высокой неизохронности потока IP-пакетов. При этом Н.323 предусматривает возможность управления уровнем загруженности сети графиком конференц-приложений, что гарантирует сосуществование этих приложений с другими сетевыми сервисами.

Рекомендации Н.323 тесно интегрированы с другими рекомендациями ITU серии Н.32х и определяют способы взаимодействия с терминалами, соответствующими этим стандартам. В частности, важным свойством Н.323-систем является их способность устанавливать соединения с Н.320- и Н.324-терминалами. В общую структуру Н.323 входит также и семейство стандартов Т. 120.

Эти рекомендации поддержаны практически всеми ведущими производителями сетевых коммуникационных приложений, включая Intel, Netscape, PictureTel, Microsoft и т.д. В качестве главных составляющих, рекомендации Н.323 включают:

- рекомендации Н.261 и Н.263, определяющие методы кодирования и декодирования видеоинформации

-рекомендации G.711, G.722, G.723, G.728 и G.729, определяющие методы кодирования и декодирования аудиоинформации

-рекомендации Н.225, определяющие методы мультиплексирования и демультиплексирования потоков аудио, видео, данных и управления, а также контроль вызова, доступа, регистрации участников т определения их текущего состояния (модуль Regislratlon/Admission/Slalus — RAS)

-рекомендации Н.245, определяющие сигнализацию, управление и контроль, в том числе для многоточечных конференций с использованием модуля MCU

-рекомендации серии Т (Т. 120 и др.), определяющие взаимодействие программно-аппаратных средств при обмене данными

5. Существуют ли реальные проблемы с обеспечением QoS сеансов видеоконференции в пакетных сетях

Концепция QoS подразумевает возможность передачи трафика от одного абонента до другого с обеспечением надлежащего качества по всему маршруту следования. Полоса пропускания, задержки, дрожание изображения, потеря пакетов.

Cуществует три основных уровня QoS в разнородных сетях:

1. Best_effort service; предоставление соединения без гарантий.

2. Soft QoS; дифференцированный сервис, то есть у части данных есть приоритет над остальными (более быстрое обслуживание, в среднем более широкая полоса пропускания, в среднем меньше коэффициент потерь).

3. Hard QoS; жесткое резервирование части полосы пропускания под специализированный трафик.

При поддержке сетью только первого уровня QoS проводить видеоконференции весьма затруднительно, так как при отсутствии гарантий видеоинформация идет в

одном потоке с данными, при этом невозможно обеспечить равномерную доставку пакетов от одного терминала к другому. В третьем случае на всем пути следования трафика должна жестко резервироваться часть полосы, так как отсутствие hard QoS хотя бы на одном участке пути делает бессмысленными усилия по предоставлению QoS на остальном маршруте. На сегодняшний день производители ориентированы на дифференцированный уровень сервиса. Уровень дифференцированного сервиса достигается присваиванием IP пакетам определенного приоритета (IP Precedence), информация о котором содержится в заголовке каждого пакета.

Если оборудование предлагает широкий выбор функциональных возможностей, обеспечивает качественные параметры связи и обладает хорошей совместимостью с аналогичными системами других производителей, то оно всегда пользуется спросом. Выполнение названных условий во многом зависит от проработанности технологий и стандартов, лежащих в основе конкретной системы связи. В этом отношении видеоконференцсвязи повезло. Усилиями ITU-T разработана целая линейка рекомендаций, описывающих процедуры организации и поддержания сеансов видеоконференции в различных сетях.

Хотя и здесь не все так безоблачно. Непрерывно расширяющееся применение протокола IP в телекоммуникационных системах заставило международные организации по стандартизации заняться разработкой нового поколения протоколов для передачи изохронной информации по пакетным сетям. Несмотря на очевидные успехи, работа в данном направлении далека от завершения. Дело в том, что протоколы проведения видеоконференцсвязи по пакетным сетям в значительной степени зависят от того, каким образом обеспечивается качество обслуживания (QoS) в этих сетях.

До сих пор разработчики и тем более производители сетевого оборудования не пришли к единому мнению относительно механизмов обеспечения QoS. Это непосредственно влияет на масштабы применения систем видеоконференции. Однако постоянное увеличение пропускной способности сетей связи, доступной пользователям по разумной цене, переводит дискуссию вокруг QoS в разряд академических споров. При избытке пропускной способности арбитраж ее использования станет ненужным.

6. Как будет меняться архитектура систем видеоконференции в связи с развитием концепции сетей нового поколения основанных на программных коммутаторах и интеллектуальных сетевых сервисах

Хороший вопрос, к сожалению, он содержит элемент прогнозирования и требует некоторой оценки. Безусловно, кроме объективных данных нам придется оперировать и субъективным мнением.

В вопросе содержится утверждение, что структура систем видеоконференции будет меняться. И это безусловно произойдет но как, когда и зачем (почему)?

Попытаемся разобраться.

Завтрашний день является в некотором смысле продолжением сегодняшнего, поэтому можно отчетливо сказать, что видеоконференции станет неотъемлемым функционалом этих сетей. Программное и аппаратное обеспечение будет включать больший спектр функций обеспечения видеоконференции. Проще говоря видеоконференции, очевидно, ожидает интеграция в сетевые приложения в качестве компоненты. Почему такой уверенный ответ?

Дело в том, что мы наблюдаем функциональное слияние сетевого оборудования и активное создание многофункционального программного обеспечения, включающего функции структурирования сетей, телефонных станций, организации выделенных каналов передачи данных и видеоконференции. Причем к этому идут с разных сторон производители «телефонии», «сетевики», «канальщики» и конечно производители видеоконференции. И не так безуспешно, как это может показаться со стороны.

«Когда» же это произойдет? Ответить на эту часть вопроса можно, только разобравшись с вопросом «где?»

Дело в том, что область связи очень консервативна и в части сетей, особенно. Пока в мире не создано универсального транспорта, на базе которого возможно реально конструировать сети с заданными характеристиками. Применение пакетной передачи это только начало этих изысканий.

Безусловно применение этих технологий ожидается первоначально в корпоративных сетях и он уже начался. Что же касается регионов, то прогресс наиболее вероятен там, где системы связи сильно отстали от времени или разрушены, а экономическая ситуация требует последних разработок.

Почему мы так считаем? Да потому, что имеем массу примеров, когда страны со слабо развитой инфраструктурой связи перешагивают из «каменного века» в «цифровой рай», когда страны разработчики передовых технологий связи еще длительное время модернизируют свои собственные существующие системы и ждут, когда они выработают свой ресурс.