Разработка устройства для проведения видеоконференцсвязи через IP и ISDN

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ВВЕДЕНИЕ

Данный дипломный проект посвящен разработке устройства для проведения видеоконференцсвязи через IP и ISDN. Эта проблема становится все более актуальна в последнее время. Среди наиболее перспективных сфер применения видеоконференций можно выделить следующие: совместная работа над документами, приложениями в рабочей группе; корпоративная сеть, в том числе с использованием надомного офиса. Данный способ групповой работы находит все большее применение благодаря увеличению числа компаний, рабочие места сотрудников которых располагаются по месту жительства, что способствует повышению эффективности их работы и существенной экономии средств. В частности, исключается аренда помещений, оплата счетов на электроэнергию, рабочее время.

Получившая в последнее время развитие практика постепенного внедрения средств видеоконференций в сферу обучения позволит не просто прослушать и увидеть лекцию известного преподавателя, находящегося в другом полушарии, но осуществлять интерактивное общение с помощью видеоконференций.

В дипломном проекте рассмотрен стандарт Н.323 для проведения видеоконференций в сетях с интегрированными услугами.

1. ОБЗОР СИСТЕМ ВИДЕО КОНФЕРЕНЦИЙ

1.1 Назначение систем видеоконференций

В связи с бурным развитием сетевых и коммуникационных технологий, возросшей производительностью компьютеров, и, соответственно, с необходимостью обрабатывать все возрастающее количество информации (как локальной, находящейся на одном компьютере, так и сетевой и межсетевой) возросла роль оборудования и программного обеспечения, что можно обозначить одним общим названием "person to person"

Виртуальные средства обучения, удаленный доступ, дистанционное обучение и управление, а также средства проведения видеоконференций переживают период бурного расцвета и предназначены для облегчения и увеличения эффективности взаимодействия как человека с компьютером и данными, так и групп людей с компьютерами, объединенными в сеть. Несмотря на то, что экологическая ниша видеоконференций разработана не на все сто процентов, уже сейчас в мире имеется более 200 компаний, которые предлагают различное оборудование и программное обеспечение для их организации и проведения.

Благодаря тому, что видеоконференции, предоставляют возможность общения в реальном режиме, а также использования разделяемых приложений, интерактивного обмена информацией, их начинают рассматривать не только как нечто экспериментальное, но и как частичное решение проблемы автоматизации деятельности и предприятия, и человека, дающее существенное преимущество по сравнению с традиционными решениями.

Удаленная диагностика человека, оборудования, удаленное обучение - еще одно интересное направление применения средств видеоконференций. Даже находясь в сотнях километров от пациента, врач может правильно продиагностировать больного, прибегая к "виртуальной" консультации высококлассных специалистов, присутствие которых в данном месте не представляется возможным. Аналогично группа экспертов может провести диагностирование оборудования, находясь в офисе и не тратя время на бесконечные перелеты.

Получившая в последнее время развитие практика постепенного внедрения средств видеоконференций в сферу обучения позволит не просто прослушать и увидеть лекцию известного преподавателя, находящегося в другом полушарии, но осуществлять интерактивное общение с помощью видеоконференций.

Однако вплоть до недавнего времени настольная видеоконференцсвязь являлась недостаточно качественной и технически полноценной (при исключительно высокой цене - до 20 тысяч долларов в расчете на рабочее место) для того, чтобы ее воспринимать серьезно. Сейчас ситуация изменилась в лучшую сторону, причем стоимость даже наиболее сложных изделий не превышает 6-7 тысяч долларов, а большинство систем настольных видеоконференций не дороже 2000 долларов. Традиционно видеоконференции характеризовались как комбинация специализированного звука и видео, а также технологии работы с сетями связи для взаимодействия в реальном масштабе времени и часто использовались рабочими группами, которые собирались в специализированном месте (обычно это был зал заседаний, оснащенный специализированным оборудованием), чтобы связаться с другими группами людей. Стоимость средств видеоконференций, используемых для этого, была велика из-за необходимости использования специализированного высококачественного оборудования и дорогих арендованных каналов связи.

История настольной видеоконференцсвязи - это отнюдь не идеальная история долгого использования видеоизображений размером с почтовую марку и чрезвычайно низкого качества. Всегда существовали проблемы с передачей информации и ее искажением, тем более что имевшиеся тогда технические и программные средства, увы, не способствовали популярности и, соответственно, распространению видеоконференцсвязи.

Можно предположить, что средства проведения видеоконференций начали интенсивно развиваться и что технология, используемая при этом, предлагает серьезный вариант обмена информацией и связи между людьми, являясь достойной альтернативой другим формам связи и совместной работы.

1.2 Виды систем видеоконференций

Исторически сложилось так, что средства проведения видеоконференций можно разделить не только по техническим характеристикам и принципам соответствия различным стандартам, но и на настольные (индивидуальные), групповые и студийные. Каждый из этих вариантов видеоконференций четко ориентирован на решение своих задач. Наиболее распространены благодаря относительно невысокой стоимости и быстроте окупаемости затрат сегодня персональные средства проведения видеоконференций.

1.2.1 Персональные видео конференции

Рис.1.1 - Индивидуальные системы

Доступная аудитория и вариант общения: обычно диалог двух лиц. Качественная характеристика связи: нет необходимости в большой производительности (ширине полосы связи). Стиль общения: неформальный, спонтанный. Необходимые затраты: только программное и аппаратное обеспечение, используемое на рабочем месте. Необходимое оборудование: компьютер с установленной поддержкой аудио и видео, микрофон, динамики или наушники, видеокамера, LAN, ISDN соединение.

Оптимально для совместного интерактивного обмена информацией, использование разделяемых приложений, пересылка файлов с низкими временными и финансовыми затратами.

Персональные видео конференции объединяет аудио- и видеосредства, технологии связи для обеспечения взаимодействия в реальном масштабе времени путем использования обычного персонального компьютера. При этом все участники находятся на своих рабочих местах, а подключение к сеансу видеоконференций производится с персонального компьютера способом, очень похожим на обычный телефонный звонок.

Персональные видео конференции позволяет пользователям эффектно заполнять промежутки времени между согласованием совместных действий и выполнением согласованных действий, что дает несравненно больший эффект, чем просто общение по телефону.

Для персональные видео конференции требуются персональный компьютер, сконфигурированный для использования в сети, со звуковыми и видеовозможностями, кодер-декодер (для сжатия/декомпрессии звуковых и видеосигналов), видеокамера, микрофон, быстродействующий модем, сетевое соединение или ISDN линия.

Способность совместно использовать приложения - неотъемлемая часть современных настольных систем видеоконференций. При совместном использовании идей или данных уже недостаточно видеть и слышать другого человека. Значительно больший эффект дает совместное общение при помощи аудио- и видеоинформации вместе с возможностью одновременно видеть и использовать различные документы и приложения.

В настоящее время большинство наиболее популярных персональные видео конференции систем использует "whiteboard", или доску объявлений. С ее помощью отдельная экранная область зарезервирована для просмотра и совместного использования документов в дополнение к окну конференцсвязи, на котором отображаются участники персональные видео конференции.

Доска объявлений

Обычно под доской объявлений нужно понимать программное обеспечение, дающее возможность совместного создания и редактирования документа всеми участниками конференции. Причем сам документ может не только состоять из текстовой информации, но и иметь возможность отображать и графику и различные элементы оформления, такие, как выделение участков текста маркером, например. Преимуществом доски объявлений над другими средствами групповой обработки информации, имеющимися в НВ, является относительно высокое быстродействие ее по сравнению с разделяемыми приложениями.

1.2.2 Групповые видеоконференции

рис. 1.2 Групповые системы

Доступная аудитория и вариант общения: группа с группой. Качественная характеристика связи: необходима большая производительности (ширине полосы связи). Стиль общения: практически формальный, ориентирующийся на регламент. Необходимые затраты: программное и аппаратное обеспечение, а также затраты на специализированные средства и помещения.

Необходимое оборудование: обязательны дисплей (по диагонали 29 или 37 дюймов) с возможностью масштабирования изображения, switched 56, ISDN соединение, специализированное оборудование.

Оптимально для совместной интерактивной выработки решений, организации группового взаимодействия между удаленными группами. Характерные представители: PictureTel (Concorde 4500).

Как видно из вышеперечисленных характеристик, ГВ подходят для организации эффективного взаимодействия больших и средних групп пользователей. Причем благодаря значительно более высокому качеству видеоизображения сегодня возможны обмен и просмотр документов, демонстрация которых в НВ исключается. Кроме того, ГВ идеально подходят для проведения дискуссий и выступлений там, где личное присутствие невозможно.

Число устанавливаемых систем ГВ сопоставимо с числом НВ, но возрастать оно будет не столь быстро, как НВ, из-за необходимости использования в ГВ, как минимум, ISDN линии.

1.2.3 Студийные видеоконференции

Рис 1.3 Студийные системы

Доступная аудитория и вариант общения: обычно один говорящий с аудиторией. Качественная характеристика связи: необходима максимальная производительность (ширина полосы связи). Стиль общения: формальный, жестко регламентированный, устанавливаемый ведущим. Необходимые затраты: на оборудование студии, на специализированное оборудование.

Необходимое оборудование: студийная камера(ы), соответствующее звуковое оборудование, контрольное оборудование и мониторы, доступ к спутниковой связи или оптоволоконной линии связи. Оптимально для решения задач, где требуется максимальное качество и максимум возможностей для организации обработки информации большим числом людей. Характерные представители: специализированное телеоборудование.

Настольные видеоконференции - относительно новая технология, появившаяся из нескольких других существующих технологий. В прошлом настольные видеоконференции были невозможны. Однако интенсивное развитие компьютерных технологий, особенно технологий связи, мультимедиа и персональных компьютеров, дало им жизнь. Сегодня большинство компаний ищут способы использования этой новой технологии, чтобы сохранить конкурентоспособность на своем сегменте рынка.

Первыми появились студийные видеоконференции, использующие специализированное телевизионное оборудование, которое стоило многие десятки, если не сотни тысяч долларов и которые напоминали собой телевизионную студию со специализированным осветительным и звуковым оборудованием, с десятком камер. Кроме того, либо приходилось арендовать специализированную линию, либо использовать спутниковую связь. Студийные видеоконференции - это своего рода "hi-end" системы. Их используют только большие корпорации, имеющие возможность вкладывать многие сотни тысяч долларов в создание, развитие и поддержание в рабочем состоянии оборудования. Однако, несмотря на чрезвычайно высокую стоимость, в мире имеется более 5000 систем (по оценкам западных экспертов - Binder, John. "Videoconferencing: Yesterday`s Science Fiction, Today`s Telephone." Aerospace America, February, 1995), которые в данный момент эксплуатируются. Столь огромное количество этих систем объясняется достаточно большим временным интервалом, в течение которого осуществлялось их внедрение.

Групповые системы видеоконференции представляют собой нечто более близкое к настольным, чем студийным. Поэтому большинство фирм, выпускающих настольные средства видеоконференций, имеют в своем каталоге один-два варианта групповых.

Самая недорогая и распространенная система видеоконференций базируется на персональном компьютере. Большинство настольных видеоконференций состоит из набора программ и аппаратуры, интегрированных в компьютер. Цена такого комплекта может колебаться от 1500 до 7000 долларов. Типичный набор состоит из одной-двух периферийных плат, видеокамеры, микрофона, колонок или наушников и программного обеспечения. Для связи используется либо локальная сеть, либо ISDN, либо аналоговые телефонные линии.

Поскольку у них различные методы передачи и несмотря на имеющиеся стандарты, пока существуют проблемы в соединении и совместном использовании изделий различных производителей. Еще одной проблемой является низкое быстродействие при передаче по аналоговым линиям. Скорость самого быстродействующего модема (по крайней мере, из используемых) составляет 28.8 Кбит/с. Это фактически приводит к тому, что передача данных получает больший приоритет и становится более важной, чем аудио и видео. Поэтому настольные видеоконференции с использованием модемной связи обеспечивают передачу от 4 до 10 видеокадров в секунду, что вряд ли приемлемо. В лучшем случае результатом будет окошко с видеоизображением размером в 176х144 элемента. (Salamone, Salvatore. " Videoconferencing`s Achilles Heels." Byte, August 1995).

Если же использовать ISDN, где доступна связь на скоростях 128 Кбит/сек, то возможна передача видео от 10 до 30 кадров в секунду с вдвое большим окном, чем при модемной связи. По оценкам аналитиков, доля использования ISDN возрастет от 50 до 80 процентов от общего числа систем видеоконференций. К сожалению, и ISDN присущи определенные недостатки, среди которых надо выделить высокую стоимость.

Наиболее оптимальный уровень быстродействия - это использование локальной вычислительной сети в качестве конвейера передачи. При этом на основе протокола CSMA-CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection, или множественный доступ с контролем носителя и обнаружением конфликтов, - стандартный метод и протокол асинхронного доступа к сети с широкой топологией) теоретическое быстродействие передачи составляет 10 Mbps (или даже 100 Mbps с более новыми системами). Данный вариант имеет преимущество в быстродействии, однако чтобы получить подобный высокий уровень производительности, сеть должна быть специально выделена для проведения видеоконференций (несколько неблагоразумно предполагать, что вся система локальной сети на основе протокола CSMA-CD будет создана для единственной цели - для видеоконференции). Действительно, если бы видеоконференция использовала существующую систему, то в итоге быстродействие было бы меньше оптимального из-за необходимости совмещать стандартные функции локальной сети с проведением видеоконференций. Большинство локальных вычислительных сетей использует посылку пакетов данных, в то время как системе видеоконференций требуется пересылка непрерывных потоков данных.

Нужно помнить, что нет стандартов для межсоединения сетей видеоконференций (H. 320 относится только к ISDN), следовательно, существуют проблемы корректного связывания разнородных сетей видеоконференций. Кроме того, стандарт Н.320, признанный сейчас базовым, на основе которого разрабатываются остальные стандарты видеоконференций, в свое время встретил противодействие Intel. Она в противовес ITU сформировала свой собственный комитет PCWG, который занимался продвижением стандарта Indeo фирмы Intel. Недовольство фирмы Intel было вызвано ограничениями, накладываемыми стандартом Н.320 (вернее, ее подразделом G.261). Ситуация со стандартами для видео (противостояния VHS и Video-8) не повторилась. Intel обеспечила совместимость с Н.320 (только QCIF, но не CIF, как PictureTel, например).

Идеи по развитию видеоконференцсвязи упираются в такие достаточно серьезные проблемы, как полное соответствие систем прежде всего принятым промышленным стандартам, таким, как H.320, который определяет, каким образом, в каком объеме и с каким качеством будут передаваться аудио- и видеоданные по линиям ISDN. Несмотря на не стихающие споры, большинством ведущих поставщиков стандарт H.320 оценен как самый жизнеспособный, наиболее удачно сочетающий скорость передачи и качество передаваемой информации по узкополосным линиям, подобно тому как V.32 является общепринятым стандартом для определения рабочих характеристик модемной связи.

Стремление привести все средства к единому стандарту весьма важно. Это дает возможность многим потенциальным поставщикам ввести в рынок различные решения, ориентированные как на разнообразные сферы применения, так и на различные ценовые группы и гарантирующие конечному пользователю возможность сделать выбор, не опасаясь несовместимости между декларированными системами. Это также означает, что настольная видеоконференцсвязь используется на предприятии, которое приобрело достаточное число однотипных комплектов. А это в свою очередь при соответствии всех систем стандартам видеоконференцсвязи позволит приобретать наборы, которые по своим характеристикам наиболее полно соответствуют требованиям специфических приложений пользователя без ограничения на использование других комплектов как программного, так и коммуникационного и аппаратного обеспечения.

Основная проблема с качеством видео состоит в том, что имеющиеся технологии позволяют осуществлять относительно низкую скорость передачи кадра (фрейма). Однако эта проблема может быть решена, если система будет использовать хорошую видеофиксацию и эффективную реализацию сжатия изображения без существенной потери качества.

Значительно проще решение проблем с качеством аудио. Несмотря на то, что среднее человеческое ухо в состоянии воспринимать колебания от 20 Герц до 20 кГерц, колебания, вызываемые человеческим голосом, лежат в значительно более узкой полосе. Это позволяет существенно уменьшить расходы сетевого трафика на передачу аудиоинформации. Вот почему многие поставщики систем настольных видеоконференций предпочитают класть в основу своих продуктов хорошее качество аудио и развитые средства групповой обработки информации.

1.3 Классы видеоконференцсвязи

1.3.1 Программное решение

Программные решения устанавливаются на компьютер, оснащённый web-камерой и головной гарнитурой.

К данному классу относятся:

Платные решения: Tandberg Movi, Polycom PVX, Meeting point 4.0, VideoPort SBS Plus, Tandberg See&Share и так далее.

Бесплатные решения: Skype, NetMeeting, VC software, Ekiga, Earthlink beta, CU-SeeMe, Visitalk, Ivisit, HoneyQ, ICUII, ISPQ, VLVC, ooVoo, SightSpeedrvers, OpenH323 и другие.

Рис. 1.4 Программное решение видеоконференцсвязи

Платные решения в отличие от бесплатных обычно обеспечивают более широкие функциональные возможности при проведении конференций (например, поддерживается большое число участников) и совместимость с аппаратными решениями видеоконференцсвязи различных производителей (благодаря использованию открытых стандартов SIP и H.323). Бесплатные решения для видеоконференцсвязи обычно совместимы только сами с собой.

Общие ограничения программных решений:

предназначены только для индивидуального использования (невозможно использовать в переговорных комнатах для проведения групповых сеансов видеоконференцсвязи);

высокая нагрузка на центральный процессор ПК.

1.2.2 Видеоконференции стандартного качества

Видеоконференции стандартного качества подразумевают поддержку четырёх стандартных видеоразрешений: SQCIF (128x96), QCIF (176x144), CIF (352х288) и 4CIF (704x576) на скоростях передачи данных от 64 Кбит/с до 768 Кбит/с.

Разрешения SQCIF и QCIF изначально были введены для медленных каналов связи (от 64 Кбит/с) и в настоящее время практически не используются. Разрешение CIF поддерживается на скоростях от 256 Кбит/с. Самое высокое стандартное разрешение 4CIF доступно на скоростях от 384 Кбит/с.

Рис. 1.5. Видеоконференции стандартного качества

1.3.3 Видеоконференции высокой чёткости

Класс высокой четкости (англ. High Definition или англ. HD) появился в связи с выпуском на рынок систем ВКС с более высоким разрешением, чем 4CIF, то есть разрешение HD (1280х720), которое требует в несколько раз больше пикселей для построения изображения по сравнению со стандартной видеоконференцсвязью, и, соответственно, для её передачи необходима более высокая скорость.

Появлению видеоконференции высокой чёткости способствовало несколько факторов:

в западных странах начался массовый переход на цифровое телевидение, в результате которого мониторы, фотоаппараты, камеры стали поддерживать технологии высокой четкости;

в дополнение к H.323 был ратифицирован стандарт сжатия видео H.264, обеспечивающий более эффективный алгоритм сжатия громоздких файлов для передачи видео по сети, в том числе беспроводной;

одновременно с этим на рынок было выпущено новое поколение высокопроизводительных специализированных процессоров для обработки видео.

Термин High Definition никаким стандартом не определяется. Он появился как маркетинговое понятие, подразумевающее передачу видеоизображения с разрешением выше 4CIF и его сопровождение более качественным звуком. Качество изображения уровня HD может быть получено при ширине канала не менее 1 Мбит/с. При отсутствии необходимой полосы пропускания технология HD позволяет адаптироваться под существующий канал связи, то есть если полосы пропускания недостаточно для поддержки качества HD, то система видеоконференцсвязи не откажется работать, а просто автоматически подберёт соответствующую скорость работы стандартного качества.

Рис.1.6 Видеоконференции высокой чёткости

1.3.4 Телеприсутствие

Телеприсутствие-- технология проведения сеансов видеоконференцсвязи, обеспечивающая максимально возможный эффект присутствия. Практически это и есть совокупность класса видеоконференции высокой чёткости в комплексе с другим оборудованием. Небольшие отличия от оборудования видеоконференцсвязи высокой чёткости:

повышенная четкость изображения;

улучшенное качество передачи звука, достигаемое благодаря высокой частоте дискретизации (до 22 кГц) и объёмному звучанию;

увеличенная пропускная способность канала связи.

Рис. 1.7 Телеприсутствие

Благодаря технологии телеприсутствия стали доступными следующие возможности:

воспроизведение малейших эмоциональных проявлений собеседника;

масштабирование изображения до размеров реального человека;

маскировка технологических деталей (видеокамер, микрофонов, рамок телевизионных матриц) и так далее.

Реализация

Для того чтобы обеспечить пользователю убедительный эффект присутствия необходим ряд технологий:

Видео

Простейшая система включает в себя видеопоток. В идеальном же случае все поле зрения пользователя должно быть заполнено изображением удаленного места. И кроме того точка обзора должна соответствующим образом реагировать на перемещение и повороты головы пользователя. (В отличие от кино или телевидения, где зритель не может управлять точкой обзора.

Для достижения подобного эффекта могут использоваться очень большие (в том числе сферические) экраны, или же миниатюрные дисплеи закрепленные перед глазами. В этом случае можно добиться особо убедительного чувства объёма. Движения головы должны отслеживаться, а камера на удаленной площадке должна воспроизводить их точно и в реальном времени.

Звук

Обеспечить чувство слуха как правило проще, соответствующие технологии доступны уже достаточно долго. Лучший эффект присутствия даёт стереозвук, с отслеживанием движений головы пользователя.

Манипулирование

Возможность манипулировать объектами в удаленной среде важнейший аспект настоящей системы телеприсутствия, и может быть реализована по разному в зависимости от потребностей пользователей. Обычно движения рук и пальцев пользователя считываются перчатками, или иными системами отслеживания положения, робот (устройство телеприсутствия) же, находящийся в удаленном месте копирует их настолько точно, насколько возможно.

Чем точнее устройство телеприсутствия воспроизводит движения человека, тем больше эффект погружения.

Телеприсутствие как расширение возможностей видеоконференций

На сегодня телеприсутствие является технологией наиболее полноценно (в отличие от традиционной видеоконференцсвязи) заменяющей живое общение, что позволяет ее использовать в ситуациях, ранее всегда требовавших личного присутствия собеседников. Особенно, это касается встреч на высоком уровне, таких как заседания советов директоров, проведение переговоров с руководителями иностранных в компаний и т.п.

Эффект присутствия в видеоконференциях достигает за счет следующих составляющих: унификация окружающей обстановки,во время проведения сеансов все участники видеоконференции находятся в идентично оформленных комнатах за столами одинакового цвета, текстуры и формы. Благодаря такой унификации возникает эффект, что собеседники находятся с вами в одном помещении за одним общим столом. Полная унификация оформления помещений является одной из главных причин высокой стоимости и сложности инсталляции подобных решений, все удаленные собеседники отображаются в натуральную величину, общение ведется «глаза в глаза»

Для того чтобы обеспечить общение «глаза в глаза» видеокамеры часто встраиваются прямо в средства отображения информации, передача видео и звука в качестве High Definition

Поддержка высокой чёткости High Definition как при передаче видео (1080p), так и звука является неотъемлемой частью технологии телеприсутствия при создании эффекта присутствия. Необходимость этого обусловлена задачей передавать все мельчайшие нюансы мимики, жестов и голоса всех участников обсуждения.

Дополнительные возможности

Как и классические системы видеоконференцсвязи решения для телеприсутствия обеспечивают:

проведения многосторонних видеоконференций (с различным качеством виде и звука);

передачу и отображение различного контента (слайды презентаций, электронные таблицы, изображения с документ-камеры и т.п.)

Достоинства технологии

Телеприсутствие обеспечивает дистанционное проведение переговоров (совещаний и других мероприятий, требующих нахождения всех участников в одном месте) с качеством изображения и звука на уровне, практически полностью заменяющем живое общение.

Ограничения технологии

Высокая цена решений телеприсутствия обусловлена высокой стоимостью оборудования (кодеки, специальные дисплеи и т.п.) и необходимостью унификации помещений для проведения сеансов видеоконференцсвязи. Необходимость иметь высокоскоростные каналы передачи данных (от одного до несколько десятков Мбит/с), способные обеспечить многоканальную передачу видео в HD качестве .

1.3.5 Ситуационные и диспетчерские центры

Ситуационные/диспетчерские центры или комнаты предназначены для лиц, принимающих решения и могут быть использованы в различных областях деятельности.

Ситуационные и диспетчерские центры предоставляют возможность:

экспресс-анализа текущего положения;

моделирования сценариев возможных событий;

экспертной оценки принимаемых решений и их оптимизации;

выбора наиболее эффективного управленческого воздействия на ту или иную ситуацию и так далее.

Оборудование для видеоконференций имеет множество вариантов. Оно может быть различным по качеству передачи и получения данных, по возможностям. Обычно оборудование совместимо друг с другом.

Оснащение ситуационных/диспетчерских центров

Основными элементами технического оснащения ситуационного/диспетчерского центра является:

экран коллективного пользования (видеостена, проекционная установка)

Экран коллективного пользования -- это система мультиэкранного отображения данных различного вида (видеоизображения, электронные карты, графики и диаграммы, текстовая документация в электронном виде). Благодаря модульной конструкции система может конфигурироваться индивидуально под конкретные помещения и задачи. Ключевым свойством экрана коллективного пользования является разрешение и, соответственно, информационная емкость, позволяющая представлять на одном экранном поле множество «окон», содержащих полноценные изображения от множества источников.

средства видеоконференцсвязи

Средства видеоконференцсвязи играют одну из ключевых ролей в ситуационном центре, обеспечивая проведение коллективных совещаний между удаленными участниками обсуждения.

система звукооснащения

Система звукооснащения обычно включает конференц-систему, предназначенную для проведения групповых обсуждений. При этом каждое рабочее место участника совещаний в ситуационном/диспетчерском центре оснащается отдельным микрофоном (микрофонным пультом) для выступлений. Система звукооснащения также включает системы усиления (микширования) звука и акустические системы.

вспомогательное оборудование

Вспомогательным оборудованием являются электронные средства ввода и отображения графических данных, такие как документ-камеры, интерактивные доски и др.

интегрированная система управления

Система управления ситуационного/диспетчерского центра обеспечивает взаимодействие всех элементов технического оснащения. В силу высокой сложности система управления обычно требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.

1.4 Качество и объем данных

Чем выше передаваемый объем данных, тем более качественным получается видеоизображение. При скорости T1 (1536 Кб/с) качество видео наиболее оптимально. Однако большинство пользователей не могут использовать данную скорость из-зи большой стоимости . Именно поэтому для пользователей, которым требуется оптимальное сочетание качества видео и стоимости, особенно популярно использование 768 Кб/с. Большинство организаций использует 384 Кб/с. Наконец, 128 Кб/с доступно большинству частных пользователей ISDN.

Кроме того, существует целый ряд стандартов, прямо и косвенно базирующихся на Н.320: Н.310 (для АТМ и широкополосной ISDN), Н.322 (isoEthernet), Н.323 (Ethernet) и, Н.324 (для аналоговых линий). В стандарте Н.321 добавлен стандарт MPEG-2, позволяющий получить полноэкранное видеоизображение телевизионного качества.

Если поддержка стандартов ряда Н.320, Н.323, Р.324 декларирована огромным количеством поставщиков, то наибольшее число проблем связано со стандартом Т.120). Т.120 регламентирует разделение документов, приложений, использование доски объявлений и пересылку файлов. Менее 10 процентов изделий ведущих поставщиков оборудования для настольных видеоконференций поддерживает указанный стандарт (из более чем 60 основных наименований - всего 6).

Видеоконференции - оптимальный выбор

Как сделать правильный выбор, необходимо ли вложить максимум средств, купить десяток дорогостоящих систем или ограничиться более простыми и приобрести вдвое больше?

Неправильное вложение средств может привести к не использованию передовыми технологиями. Именно поэтому при решении вопроса использования средств видеоконференций необходимо исходить из ряда факторов, где цена и обилие возможностей стоят, отнюдь, не на первом месте. В первую очередь нужно знать несколько ключевых моментов, на основе которых и следует оценивать средства видеоконференций.

В основе любой современной системы проведения видеоконференций лежит устройство, называемое кодер-декодером (кодеком). Кодек ответствен за кодирование, декодирование, сжатие и декомпрессию звуковых и видеосигналов. При всех прочих равных условиях (например, при одинаковом качестве камер) чем лучше реализован кодек, тем лучше звуковой и видеосигнал. Функции кодек могут быть выполнены программным обеспечением либо аппаратным путем с помощью DSP или некоторой комбинации из программного и аппаратного обеспечения. Главный фактор, влияющий на цену системы, - цена и возможности кодека. Реализованные программно кодеки иногда в несколько раз дешевле аппаратных. Однако для успешного использования их необходима значительно более высокая производительность компьютера, а также нужно больше места на жестком диске и больше оперативной памяти. Иногда групповые и настольные системы так близки по возможностям и ценам между собой, что бывает трудно корректно позиционировать их, тем более что большинство поставщиков имеют в своем арсенале и те и другие.

Персональные системы обычно выполняются как приложения для Windows, с видеоизображением в маленьком окне на рабочем столе. Они также используют одиночную ISDN линию (один или два 64-Kбит/с b-канала). Кроме традиционной двухсторонней звуковой и видеосвязи, эти системы, как правило, предоставляют возможности, которые облегчают совместное использование данных, разделяемых приложений, что позволяет обеим сторонам редактировать документ или электронную таблицу. Термин "говорящие головы" иногда характеризует звуковое и видеокачество этих систем. Быстрые движения приводят к значительному искажению изображений, именуемому обычно эффектом тени. Такое качество - результат ограничений ширины полосы частот, компромиссов в реализации кодека, дешевой камеры и звуковых компонентов. Поэтому в данных системах, хотя и декларируется совместимость со стандартами Н.320 и G.261, в большинстве случаев частота кадров не превышает 10, а разрешение CIF вообще недоступно.

Системы групповых конференций, с другой стороны, иногда предлагают видео в полный экран, 30 кадров в секунду, а также высочайшее качество аудио. Достигается это путем использования сложных кодеков, высококачественных аудио- и видеокомпонент и значительной полосы пропускания, лежащей вне пределов одноканальной ISDN. Поэтому неудивительно, что стоимость таких систем может в несколько раз превышать вроде бы близкую по характеристикам настольную систему. Так что если есть потребность в использовании групповых средств видеоконференций, то необходимо применение Т1 (как дробного, так и выделенного) или PRI соединения ISDN. Следовательно, минимум для них - 384 Кбит/с.

Еще одна серьезная проблема - проведение конференций с числом участников более 20 и совместное использование не совсем совместимых систем. Для решения этих проблем используются специализированные устройства MCU (Multipoint Control Unit), которые исторически являются своеобразными бриджами для соединения Н.320 совместимых устройств. В число основных функций MCU входит кодирование, декодирование, микширование аудио- и видеосигнала, а также управление, контроль за проведением видеоконференции. Однако сейчас название MCU ошибочно дается тем бриджам, которые поддерживают многосторонние конференции с использованием только данных или данных и аудио и несовместимы с Н.320. На самом деле эти устройства называются MCS (Multimedia Conferencing Server).

Характерным примером средств настольных видеоконференций со всеми присущими им достоинствами и недостатками можно считать Intel ProShare Personal Video Conferencing System 200, которая, не будучи самой распространенной системой, тем не менее является одной из наиболее функционально богатых, аппаратно-совместимых и не очень дорогих решений для видеоконференций на базе Windows-совместимых компьютеров.

Видеоконференции в настоящее время -относительно новая технология, которая появилась путем использования лучших свойств других технологий, в том числе и столь популярной сегодня мультимедиа. Два-три года назад трудно было предугадать, что видеоконференции из забав для профессионалов превратятся в серьезные инструменты для решения проблем, которые постоянно возникают в нашем стремительно меняющемся мире. Сегодня большинство компаний ищут способы использовать эту новую технологию, чтобы остаться конкурентоспособными на своем сегменте рынка.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛОВ ВИДЕО КОНФЕРЕЦСВЯЗИ

2.1 В сети Интернет

Самый простой и дешевый метод организации видеоконференцсвязи через Интернет. Однако о качестве сеанса связи в данном случае говорить не приходится, так как интернет не является гарантированным каналом передачи аудио- и видео- данных. Плюс к этому добавляется и проблема безопасности видеоконференции, то есть она может стать «общественным достоянием». Для организации видеоконференцсвязи через Интернет требуется иметь статические IP-адреса и каналы связи с пропускной способностью не менее 512 кБит/с в обе стороны (для исходящего и входящего трафика).

Для проведения сеанса ВКС потребуется задать в оборудовании следующие параметры:

статический IP-адрес вашей системы ВКС;

шлюз сети провайдера;

маску подсети;

статический IP-адрес системы ВКС, с которой осуществляется соединение.

Немного сложнее настраивается связь по протоколу инкапсуляции видовой маршрутизации GRE (англ. Generic Routing Encapsulation). Протокол принадлежит к сетевому уровню. Он может инкапсулировать другие протоколы, а затем осуществлять маршрутизацию всего набора до места назначения. В данном случае обеспечивается минимальная защита видеотрафика в сети интернет, что позволяет предотвратить основное число «неопытных» вторжений в информационное облако видеоконференцсвязи. Тот же принцип заложен и в протоколе IPsec.

2.2 По протоколу ISDN

Если ответить кратко что такое ISDN - то это многоканальный телефон с высоким качеством речи и дополнительными услугами (например определение номера звонящего). Бывает 2 типа интерфейсов ISDN - BRI и PRI. Для корпоративных пользователей наибольшее распространение получил интерфейс PRI (другие названия - E1, поток Е1, ISDN PRI EDSS1, EuroISDN - по сути это все одно и то же). Рассмотрим некоторые особенности ISDN PRI

Первая особенность - представьте себе телефонную линию, состоящую из 30-и каналов. Это означает, что по ней одновременно могут разговаривать 30 человек. Эти 30 разговоров могут быть как входящими, так и исходящими.

Вторая особенность - собственно городских номеров в потоке может быть сколько угодно - от одного (общего на всех) и до ... скольких договоритесь с Вашим оператором.

Если номер в потоке один, то здесь все более-менее просто - есть один номер, есть 30 каналов и если 30 человек одновременно наберут этот номер, то все они до Вас дозвонятся (как Вам принять все эти 30 вызовов и не растерять их это уже другой вопрос - вопрос грамотной настройки Вашей мини-АТС и знания ее возможностей по обработке входящих вызовов. Потоки ISDN PRI идеально подходят для Call-центров). Не обязательно, что все 30 звонков должны быть входящими, на выход каналы тоже могут работать, поэтому если 10 Ваших сотрудников позвонят куда-либо, то для входящих вызовов останется только 20 каналов. Если заняты все 30 каналов, то 31-й позвонивший услышит сигнал "занято". Если хотя-бы один канал свободен, то до Вас можно по нему дозвониться.

Если городских номеров в потоке ISDN PRI больше одного, то работает это следующим образом: каждый из этих городских номеров также является многоканальным, но позвонить по нему ОДНОВРЕМЕННО может столько человек, сколько в ДАННЫЙ МОМЕНТ свободно каналов (из общего числа 30 каналов). Каналы в данный момент могут быть заняты как на вход по другим городским линиям, так и на выход Вашими сотрудниками.

При желании конечно можно ограничить как число каналов на вход для каждого номера, так и число каналов, которые могут заниматься на выход (чтобы остались свободные каналы на вход, и до Вас можно было бы дозвониться). Но в общем случае распределение каналов происходит динамически и зависит от нагрузки потока в данный конкретный момент времени. Кстати, Вы можете приобрести у оператора не целый, а урезанный поток, скажем на 15 каналов (остальные 15 в нем будут закрыты, но их можно будет открыть в дальнейшем). Как правило подключение и абонентская плата таких "урезанных" потоков обходится дешевле.

Третья особенность - высокое качество речи в канале ISDN и дополнительный сервис, самый популярный из которых это определитель номера, который можно видеть на дисплеях системных телефонов, или обычных телефонах, поддерживающих функцию Caller ID (для отображения номеров на обычных телефонах с Caller ID требуется также, чтобы Ваша мини-АТС поддерживала функцию передачи Caller ID на аналоговые порты)

Четвертая особенность - для подключения ISDN PRI не подойдет обычный телефон. ISDN PRI подключается к специальной плате мини-АТС (или другого телекоммуникационного оборудования). Линии ISDN PRI поддерживают практически все современные цифровые мини-АТС. Мы предлагаем следующие модели с поддержкой ISDN PRI:

Panasonic - KX-TDA100/200 KX-TDA600 KX-TDE100 KX-TDE200 KX-TDE600 KX-NCP500 KX-NCP1000

Samsung - OS7200 OS7400 OS7100 OS500

LG-Nortel - ipLDK-60 ipLDK-100 ipLDK-300

Alcatel - OmniPCX Office

Для интерфейса ISDN BRI справедливо все вышесказанное, кроме того, что количество каналов для этого интерфейса равно не 30, а всего 2, т.е. одновременно возможно вести 2 разговора по одной линии ISDN BRI. Для ISDN BRI существуют специальные модели бытовых ISDN телефонов, которые в нашей стране распространения не получили, за исключением отдельных регионов, где операторы активно предоставляют эту услугу.

Все современные цифровые мини-АТС наравне с ISDN PRI также поддерживают и интерфейс ISDN BRI (список см. выше), причем как правило платы для АТС содержат несколько портов BRI, что позволяет подключить к АТС несколько BRI линий. В некоторых случаях может быть проще и дешевле договориться с оператором о подключении именно BRI линий, а не потока PRI.

В последние несколько лет во всем мире наблюдается заметный рост интереса к территориально-распределенным сетям, позволяющим передавать различные виды информации. Специалисты предсказывают дальнейший рост мирового рынка интегрированных телекоммуникационных услуг примерно на 30 и более процентов в год.

В современных телекоммуникационных сетях используется множество разнообразных технологий и протоколов. Аналоговые системы связи все меньше отвечают требованиям времени, хотя из-за своей доступности они еще достаточно широко используются для телефонии и низкоскоростной передачи данных, в частности по протоколу Х.25. Более высокими скоростями передачи отличаются выделенные цифровые каналы связи, построенные на основе меди, оптоволокна, беспроводных и спутниковых каналов связи. Но их строительство и аренда обходятся значительно дороже. Развиваются очень перспективные сети c асинхронным режимом передачи (ATM), позволяющие передавать с максимальной эффективностью любые виды трафика и масштабировать полосу пропускания. Реально доступны, в том числе в ряде городов России, услуги сетей с ретрансляцией кадров (frame relay), обычно базирующихся на выделенных линиях и поддерживающих многоточечные топологии. Сети frame relay могут использоваться для передачи различных видов трафика, в том числе чувствительного к задержкам. В ряде стран, прежде всего в США, началось внедрение технологий высокоскоростной передачи интегрированных данных по сетям кабельного телевидения (КТВ) и обычным телефонным проводам (xDSL). Получают развитие такие технологии, как SMDS (Synchronous Multimegabit Digital Service - многоточечная передача данных на основе коммутации ячеек) и B-ISDN (Broadband ISDN - широкополосная ISDN). Эти технологии очень перспективны, но пока мало доступны и дороги.

Во всем мире растет количество цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN - Integrated Services Digital Network). Они основываются на "зрелой" технологии и создаются отчасти на базе оборудования и каналов существующих телефонных сетей общего пользования.

Сети АТМ, frame relay и ISDN начинают использоваться и в России. Более того, усилиями целого ряда российских операторов, совместных предприятий и зарубежных компаний, строящих наложенные сети на основе самых современных технологий SDH и ATM, создаются условия для реализации качественно новых возможностей в области телекоммуникаций.

При построении территориально-распределенных сетей компаний и подключении к основной локальной вычислительной сети (ЛС) удаленных филиалов и мобильных пользователей перед администраторами ЛС, специалистами в области информационных технологий встает непростая задача оптимального выбора стандарта передачи информации. В данной статье рассматриваются практические аспекты использования каналов ISDN для построения интегрированных информационных сетей, приведены примеры решения конкретных задач.

2.2.1 Краткий экскурс в историю

Технология ISDN появилась достаточно давно - почти 20 лет назад. Основополагающие спецификации содержатся в рекомендациях I.122 Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (современное название этого комитета - Международный союз электросвязи). Позже появились рекомендации I.430 и I.431 для физического уровня модели ISO; Q.921/I.441 для уровня управления логическим каналом; Q.931/I.451 и DSS1 для сетевого уровня и целый ряд других.

Во время начального периода развития ISDN было внедрено большое количество национальных типов,разработанных в лабораториях крупных телекоммуникационных компаний и часто несовместимых между собой. В 80-е гг. данная технология по целому ряду причин, в частности из-за проблем совместимости и дороговизны оборудования, развивалась очень вяло. Но в начале 90-х гг. практический интерес к ней значительно вырос. В Германии, США, Японии, Франции, Англии было установлено значительное количество линий ISDN. Так, по сообщениям исследовательской компании Dataquest, в США в 1995 г. количество линий ISDN увеличилось на 80% и составило 450 тыс. Примерно такая же тенденция существует и в Европе, где на сегодняшний день установлено более 5 млн линий ISDN.

Благодаря усилиям со стороны ETSI (European Telecommunications Standards Institute) фактическим стандартом в Европе становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования. В России также ведутся работы по стандартизации и обеспечению совместимости строящихся в различных регионах сетей ISDN. Для этого несколько лет назад была создана и теперь расширяется опытная зона тестирования технологии ISDN, включающая в себя ряд крупных городов России.

2.2.2 Области применения сетей ISDN

Стандартное подключение линий ISDN осуществляется по интерфейсам BRI (Basic Rate Interface) или PRI (Primary Rate Interface). Первый из них (у некоторых операторов он называется ISDN2 - по количеству B-каналов) обеспечивает два дуплексных B-канала по 64 Кбит/с каждый (в Америке, Японии и Канаде скорость передачи по В-каналу равна 56 Кбит/с). Причем в качестве линии ISDN BRI телефонная компания практически всегда использует медный кабель телефонной сети общего пользования (ТСОП), за счет чего снижается окончательная стоимость ISDN-линии. Каждому В-каналу присваивается номер, аналогичный телефонному.

При подключении крупных организаций для обеспечения более высоких скоростей передачи или для одновременного подсоединения к центральному офису нескольких удаленных филиалов применяется PRI-интерфейс (иногда встречается название ISDN30). В Европе его суммарная пропускная способность равна 2,048 Мбит/с, он содержит 30 B-каналов для передачи информации и специальный D-канал с пропускной способностью 64 Кбит/с. Кроме того, PRI часто используется для подключения учрежденческих АТС к цифровой телефонной сети. Многие операторы предоставляют PRI с таким количеством B-каналов, которое требуется заказчику, например с четырьмя или шестью.

Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN можно использовать для решения широкого класса задач по передаче информации в следующих областях:

телефония;

передача данных;

объединение удаленных ЛС;

доступ к глобальным компьютерным сетям (Internet);

передача трафика, чувствительного к задержкам (видео, звук);

интеграция различных видов трафика.

Оконечным устройством сети ISDN может быть цифровой телефонный аппарат, отдельный компьютер с установленным ISDN-адаптером, файловый или специализированный сервер, мост или маршрутизатор ЛС, терминальный адаптер с голосовыми интерфейсами (для подключения обычного аналогового телефона или факса) либо с последовательными интерфейсами (для передачи данных).

2.2.3 ISDN-телефония

Первые применения ISDN были реализованы именно в области телефонии. Для этого в цифровые телефонные станции встраивается поддержка ISDN-сервиса, а в качестве оконечных устройств используются цифровые телефонные аппараты (ISDN-терминалы). Они позволяют обмениваться речевыми и текстовыми сообщениями, поддерживают аудиоконференции нескольких абонентов, практически мгновенно (в течение 1 с) производят набор номера, обеспечивают высокое качество передачи речи и имеют еще целый ряд дополнительных функций.

В сетях ISDN существует специальный сервис под названием Centrex. C его помощью компании, не располагающие офисной АТС, могут предоставлять пользователям широкий набор услуг, например создание групп абонентов, переадресацию звонков, идентификацию линий, конференции нескольких абонентов, внутреннюю сокращенную нумерацию и т.п.

Но телефонные ISDN-аппараты достаточно дороги, хотя сейчас стали появляться более дешевые устройства. Кроме того, при переходе на цифровые линии ISDN пользователь обычно уже имеет аналоговое телефонное оборудование - телефоны, модемы, факсимильные аппараты. И наиболее оптимальным вариантом является использование этого оборудования совместно с цифровыми каналами и сервисом ISDN.

Для этого применяется специализированное устройство - терминальный адаптер, называемый A/B-адаптером, который поддерживает функции мини-АТС. К нему подключается аналоговый телефон (факс, автоответчик). Выпускаются такие устройства на два, четыре и большее количество аналоговых портов и с одним или несколькими BRI-портами. Для увеличения количества поддерживаемых портов можно объединять несколько устройств. При наличии A/B-адаптера можно получить выход через линию ISDN BRI на городскую телефонную сеть общего пользования либо построить внутри ISDN-сети свою наложенную телефонную сеть, используя аналоговое оконечное оборудование. Эти адаптеры позволяют выполнять целый ряд дополнительных функций, которые осуществляются с помощью набора кодов специальных команд кнопками телефонного аппарата:

присвоение телефонного номера каждому аналоговому порту;

CallBack - автоматическое перезванивание по номеру вызывающего абонента;

On-Hold - переключение между несколькими активными линиями;

Call Forwarding - переключение входящих вызовов на другой аппарат;

изменение уровня сигнала в каждом аналоговом канале;

скоростной набор номера;

проведение конференции с несколькими участниками.

Доступ к Internet

...