Потоковое видео в вашей сети

Потоковое видео становится все более простым в реализации и управлении. Так чего же вы ждете?

Как только заходит речь о реализации видео в сети, многие администраторы информационных систем тут же выступают против этой идеи. Известно, что видеоприложения ухудшают производительность сети, снижая ее до недопустимо низкого уровня, или по крайней мере замедляют быстродействие сети настолько, что на службу поддержки обрушивается целый шквал звонков от пользователей. Неудивительно, что руководители отделов информационных систем не торопятся ввергать себя и своих сотрудников в новые неприятности.

Между тем разработчики приложений потокового видео начинают понимать: для продажи своего ПО им необходимо доказать руководителям отделов информационных систем, что такое видео не будет мешать другим сетевым операциям. Они создали продукты для потокового видео, которые не только удовлетворяют требованиям, предъявляемым конечными пользователями к подобным приложениям, но и включают в себя надежные инструменты управления. Некоторые из них даже инвестировали крупные средства в создание собственных консалтинговых служб. Вместо продажи узкоспециальных решений многие производители приложений потокового видео предлагают комплексные услуги, включающие в себя инструментальные средства для создания информационного наполнения, сжатия данных, их хранения, доставки и управления сетью.

"Если администратор информационной системы не хочет, чтобы в сети функционировало видеоприложение, то оно и не будет в ней реализовано, — говорит Элдон Кэрон, менеджер по аудио- и видеопродуктам из компании Adaptive Media, разрабатывающей программное обеспечение потокового видео. — Мы приложили усилия к тому, чтобы наши продукты не мешали другим приложениям и не занимали всю доступную пропускную способность".

ПРОБЛЕМА ВИДЕО В СЕТИ

Прежде чем знакомиться с подходами, которые производители используют при реализации потокового видео, мы определим некоторые понятия, коснемся отдельных технических требований и задач. Термин "потоковое видео" относится к конфигурациям, где видеоданные хранятся на центральном сервере и воспроизводятся работающими в сети пользователями. Этот термин означает также одностороннюю доставку видео (с мест событий в реальном времени или из видеоархивов) на несколько настольных систем. Данная статья не затрагивает таких приложений, как видеоконференции — они требуют двусторонних синхронных коммуникаций между сетевыми узлами и ставят перед администраторами информационных систем совсем иные задачи. Обсуждение сетевых видеоконференций можно найти в статье К. Тристрам "Видеоконференции: работа продолжается" в майском номере LAN за этот год.

Даже в относительно предсказуемом мире частных сетей обеспечение своевременной доставки пакетов в должном порядке, как того требует потоковое видео, представляет достаточно сложную техническую задачу. Сервер является ключевым компонентом для решения многих задач, однако в корпоративной среде он обычно оптимизирован отнюдь не для доставки видео. Первое "узкое место" — это скорость обмена данными с диском или скорость, с которой диск может доставлять данные ЦП. Для большинства компьютерных приложений критичной характеристикой оказывается быстродействие в пакетном режиме (т. е. способность перемещать небольшие блоки данных). Между тем для видео важна средняя скорость обмена с диском — способность перемещения непрерывного потока больших файлов.

В приложениях "видео по запросу" многим пользователям требуется, кроме того, доступ к одному и тому же видеофайлу. К сожалению, производительность дискового канала ограничивает число пользователей, которые могут обращаться к находящемуся на диске файлу. Одно из решений состоит в хранении нескольких копий файла, но при этом дисковое пространство быстро оказывается заполненным. Лучшей стратегией является распределение данных по нескольким дискам, что сводит к минимуму или устраняет вероятность одновременного обращения к одному видеофрагменту в файле двух пользователей.

Число видеопотоков, которые сервер может обслуживать, определяется скоростью его подсистемы ввода-вывода, в частности пропускной способностью шины. Потоковому видео не нужна большая вычислительная мощность, т. е. для него производительный процессор не требуется, однако при этом сервер должен располагать средствами для быстрой передачи потоков данных в сеть.

Кроме сервера еще одним "узким местом" оказывается зачастую сама сеть. Приложения потокового видео вместо гарантирующего целостность данных протокола TCP используют протокол UDP, в котором проверка на наличие ошибок и, как следствие, задержки маршрутизации, свойственные трафику в сети IP, отсутствуют. Отдельные приложения дают пользователям или администраторам возможность резервировать необходимую пропускную способность для видеопотоков в совместно используемой сети, уменьшая таким образом вероятность конфликта с другими видами трафика.

Поскольку сети представляют собой разделяемый ресурс, видеопотоками нужно управлять таким образом, чтобы они не влияли на другие данные. Регулировать потребление ресурсов потоковым видео в сетях коллективного пользования можно, например, за счет уплотнения, регулирования качества видеосигналов и соответствующей архитектуры сети. В частности, в сетевых средах, где видео требуется воспроизводить с телевизионным качеством на полном экране, каждой станции можно предоставить свой собственный сегмент Ethernet на 10 Мбит/с.

Привлекательной альтернативой реализации истинного "видео по запросу", когда любой пользователь может воспроизводить видео с сервера в произвольное время, являются приложения с доставкой видео "почти по запросу", где видеопотоки передаются нескольким рабочим станциям сразу в запланированное время с помощью многоадресной рассылки IP (IP multicast). Например, пятиминутное видеообращение главного исполнительного директора компании может передаваться работающим в сети пользователям периодически через пятиминутные интервалы. Стандарт на многоадресную передачу по IP позволяет принимать и просматривать один видеопоток сразу многим пользователям, в то время как прямые запросы к тому же серверу для воспроизведения той же информации будут создавать каждый отдельный видеопоток в сети. Видеоприложения с доставкой "почти по запросу" отвечают требованиям многих компаний. При этом они не требуют приобретения дополнительного серверного и сетевого оборудования.

ЧТО ДВИЖЕТ РЫНКОМ

Производители решают технические задачи реализации видео в сетях Intranet разными способами. Поскольку это совсем новый рынок, а "потоковым видео" называют все что угодно — от анимации на странице Web со сменой кадра в три секунды при 14,4 Кбит/с до потока в 8 Мбит/с с качеством телевещания, — список продуктов, в точности отвечающих вашим требованиям, будет небольшим.

Хотя множество появившихся на рынке компаний предлагают весьма неплохие специальные решения, лишь небольшое число "основных игроков" выделяется низкими ценами, необходимыми партнерскими связями и убедительным списком практических реализаций своих решений.

Например, калифорнийскую компанию Starlight Networks во многих отношениях можно считать ветераном рынка видео для корпоративных сетей. Основанная в 1991 г., она всегда считала своей единственной задачей реализацию видео в сетях IP для корпоративных заказчиков. Основным достоинством этой компании является ее способность оптимизировать стандартные серверы и сети для доставки высококачественного видео.

Основная технология данной компании под названием Starworks позволяет устранить "узкие места" при передаче видеофайлов через обычный сервер. Это программное обеспечение распределяет данные по дискам с целью ускорения доступа к ним и резервирует ресурсы сервера до завершения сеанса. Видеозапросы автоматически перенаправляются в сеть в обход кэша в памяти. Чтобы гарантировать своевременную упорядоченную доставку пакетов, в самой сети видеопоток передается средствами UDP поверх IP с наивысшим приоритетом (по сравнению с другими данными, для которых время доставки не является критическим параметром).

ПО Starworks имеется для серверов Windows NT и Sun Solaris, а стандартная система с Pentium Pro на 200 МГц может обслуживать до 100 запросов на видео телевизионного качества одновременно при скорости доставки 1,5 Мбит/с. Кроме Starworks компания Starlight Networks выпустила продукт StarCast, которым одновременная доставка видеоинформации высокого качества в глобальных сетях осуществляется с помощью многоадресной передачи по IP. ПО Starworks и StarCast вместе с консалтинговыми услугами по его реализации стоит 49 500 долларов (при неограниченном числе лицензий).

Последним продуктом Starlight стало ПО StarCenter Streaming Media Manager — корпоративная система управления, из которой с помощью интерфейса браузера администраторы информационных систем могут следить за потоками данных, регулировать их в соответствии с доступной пропускной способностью и контролировать использование сети (см. Рисунок 1). Ко времени написания этой статьи данный продукт был выпущен в бета-версии. Компания планирует начать его поставки к середине лета 1998 г. по цене 6000 долларов.

Понимая, что высококачественное полноэкранное видео необходимо отнюдь не каждому корпоративному пользователю, компания Starlight заключила партнерское соглашение с RealNetworks (ранее Progressive Networks) и Microsoft — обе компании предлагают решения младшего класса. Если пользовательские системы не в состоянии получать видеопотоки Starworks с высоким разрешением, то они могут воспроизводить их с более низкой частотой кадра с помощью клиентского программного обеспечения одной из этих компаний.

ВЕРНЫЙ СТАРТ

Несмотря на небольшой срок существования компании Adaptive Media — всего два года, — ее продукты производят приятное впечатление, так что даже Gartner Group включила ее в короткий список претендентов на пальму первенства в области потокового видео. Как и Starlight Networks, компания Adaptive Media ориентируется исключительно на корпоративный рынок.

Между тем если Starlight добавила средства управления корпоративного уровня уже после того, как выпустила продукцию для доставки высококачественного видео в локальных сетях, то Adaptive Media начала с управления средой масштаба предприятия. Сетевое приложение на базе собственной технологии компании позволяет динамически опрашивать клиентские рабочие станции, производить мониторинг доступности сети и доставлять видеопотоки с максимально возможным качеством, которое сеть и рабочая станция способны поддерживать. Ее пакет прикладного ПО для корпоративного использования под названием Envision Enterprise включает в себя средства управления сервером и клиентское программное обеспечение на 100 настольных систем. Оно продается по цене от 30 000 долларов.

Компания Adaptive Media позиционирует свои продукты как практичную альтернативу решениям Starlight. Они обеспечивают доставку и высококачественное воспроизведение видео на полном экране, но только, когда сети такая задача по силам. Кроме того, компания заявляет, что ее продукты позволяют получить решение для демонстрации не только полнометражных учебных видеопрограмм, но и для любого видео. Например, один из заказчиков использует ПО Envision Enterprise для показа своим сотрудникам 15-секундных видеороликов о том, как клиент желает размещать этикетки на упаковке (пример кадра из учебного видеоролика представлен на Рисунке 2).

Приложений на базе многоадресной передачи компания Adaptive Media не предлагает. Она сосредоточила свое внимание исключительно на вопросах решения задач управления доставкой видео по запросу. Инструменты администрирования используют интерфейс на основе браузера. Вместо того чтобы пытаться решить сложные проблемы доставки потокового видео через глобальные сети, эта компания предпочитает предлагать инструменты, с помощью которых копии файлов можно без труда создать на локальных серверах: копирование и удаление видеофайлов на нескольких серверах в глобальной сети выполняется с помощью одной операции буксировки.

ПРОДУКТЫ МЛАДШЕГО КЛАССА

Компании RealNetworks и Microsoft стремятся проникнуть на рынок корпоративных сетей с продуктами потокового видео младшего класса. Выпустив в 1997 г. приложение потокового мультимедиа NetShow, Microsoft стала в данном секторе сильным конкурентом. Вместе с тем продукты этих компаний обладают каждый своими достоинствами, и если RealNetworks захватила львиную долю аудио- и видеоинсталляций в Web, то Microsoft надеется выгодно использовать свое доминирующее положение в области операционных систем.

Хотя комплект утилит Microsoft Windows Media Player вряд ли будет включен в Windows 98 (его бета-тестирование не завершено), он станет бесплатным дополнением для последующих версий этой ОС. Неминуемый, казалось, конфликт между двумя компаниями был разрешен полюбовно: Microsoft согласилась реализовать в своем продукте Media Player поддержку клипов RealAudio и RealVideo, благодаря чему пользователям не нужно будет покупать дополнительные интегрируемые модули. Кроме того, Microsoft приобрела 10% акций RealNetworks.

RealNetworks заявляет, что средства потокового видео и аудио уже инсталлированы на 85% узлов Web. Ориентированное на обычных потребителей клиентское ПО компании под названием RealPlayer можно бесплатно загрузить с ее узла Web. Его широкое распространение способствует массовому появлению таких узлов, как JamTV, где технология RealNetworks применяется для реализации видео- и аудиослужб.

Компания RealNetworks лидирует в области решений для медленных коммутируемых соединений. Это открывает перед ней уникальную перспективу управления видеопотоками в условиях недостаточной пропускной способности. ПО RealSystem 5.0, выпущенное в феврале 1998 г., оптимизировано для работы при скорости передачи 300 Кбит/с и менее. При этом оно позволяет получить поток с хорошим качеством звука, но даже видео обеспечивает смену от 10 до 15 кадров в секунду. Чтобы свести к минимуму неравномерность трафика, RealNetworks реализовала так называемое "прореживание потока": при увеличении конкуренции за совместное использование сети частота кадров падает, а при уменьшении числа потерянных пакетов — снова возрастает.

Продукты RealNetworks настолько хорошо дополняют ПО, предлагаемое производителями продуктов старшего класса, что компании Starlight Networks и Silicon Graphics рекомендуют их некоторым своим заказчикам, сети которых не способны поддерживать приложения с высоким качеством видео. "Стартовый комплект" для сети, включающий в себя лицензии на 10 пользователей и программное обеспечение RealServer, можно загрузить и опробовать бесплатно. Компания заявляет, что данным предложением воспользовались более 15 000 фирм. Более крупные пакеты стоят примерно от 50 долларов за место для 100 пользователей до 13 долларов за место для 7500 пользователей.

Microsoft собирается распространять свое клиентское ПО Media Player и сервер потокового видео NetShow 3.0 бесплатно, независимо от числа пользователей, и намеревается интегрировать оба продукта в свои операционные системы. Для организаций, где продукты Microsoft широко используются, наличие встроенного в операционную систему ПО означает меньше проблем, более простую поддержку и автоматическое развертывание. Все эти качества крайне привлекательны для администраторов информационных систем.

Тем не менее RealNetworks обладает таким преимуществом, как больший опыт в разработке недорогих решений потокового видео, а также наличие крупной инсталлированной базы. Кроме Windows NT RealNetworks поддерживает 14 серверных платформ, включая платформы Sun Microsystems, Silicon Graphics, SCO UNIX, Digital Equipment и Hewlett-Packard.

"ВИДЕО ПО ЗАПРОСУ", НЕКОТОРОМ РОДЕ

Компания Cisco Systems недавно приобрела фирму Precept, выпускавшую продукт под названием IP/TV. Данная сделка вырвала Precept из узкого замкнутого круга производителей потокового видео и обеспечила выживание IP/TV. Программное обеспечение IP/TV 1.6 предназначено главным образом для передачи видео телевизионного качества в глобальных сетях, а эта категория несколько отличается от того, что предлагают другие производители, хотя StarCast от Starlight Network и обладает схожими функциональными возможностями. IP/TV поддерживает доставку видео высокого качества средствами многоадресной передачи IP через Internet. Протокол многоадресной передачи по IP допускает получение одного видеопотока неограниченным числом клиентов, но требует, чтобы все маршрутизаторы между передающим узлом и принимающими клиентами поддерживали многоадресную рассылку. В Internet выполнение последнего требования гарантировать невозможно. Чтобы обойти потенциальную проблему, IP/TV направляет многоадресные потоки IP по альтернативным маршрутам, таким, как частные линии frame relay. Таким образом, их можно получать и в сегментах сети, где многоадресная передача по IP не поддерживается.

Для трансляции с места событий в реальном времени IP/TV предусматривает мощные средства администрирования. Из браузера Web сетевые администраторы могут выполнять мониторинг потерянных кадров и других проблем, а также динамически настраивать многоадресный видеопоток (например, уменьшая его скорость с 1,5 Мбит/с до 1 Мбит/с или еще ниже).

Кроме того, данный продукт включает в себя средства передачи с промежуточным хранением. Потоки видео в реальном времени принимаются удаленными серверами, где записываются и сохраняются, а затем воспроизводятся по сети через заданные временные интервалы в режиме многоадресной рассылки IP. Такое решение, близкое к "видео по запросу", доказывает, что высокое качество и малая пропускная способность — отнюдь не взаимоисключающие требования. Хотя IP/TV не гарантирует пользователям возможности запросить видеопоток в произвольный момент времени, тем не менее они могут просматривать видео высокого качества через регулярные запланированные интервалы.

Преимущество такой конфигурации в том, что она обычно не требует увеличения пропускной способности сети. Вероятно, технология IP/TV будет встроена в продукты Cisco, что было бы привлекательно не только для компаний, являющихся заказчиками Cisco, но и для поставщиков услуг Internet (ISP), желающих предоставить своим корпоративным клиентам дополнительные услуги. "Начальный комплект" IP/TV на 20 клиентов стоит 3995 долларов. При большом числе пользователей цена составляет примерно 100 долларов за место.

АППАРАТНЫЕ ПОДХОДЫ

Компания Silicon Graphics является явным лидером в графических технологиях и других типах мультимедиа для рынка потокового видео. Кроме того, она обладает немалым опытом: в 1995 г. компания помогала проектировать пробную инсталляцию для реализации телевидения с доставкой видео по запросу в Орландо. Данная инсталляция была рассчитана на поддержку одновременно 1000 видеопотоков, каждый со скоростью 4 Мбит/с. Всего объем хранимых видеоданных достигал 1,7 Тбайт, и пользователи могли запрашивать их по телефонным линиям. К сожалению, проект был заморожен, когда выяснилось, что реальная стоимость услуг для клиентов окажется в 10—20 раз выше той, которую аналитики полагали разумной. Между тем Silicon Graphics смогла получить немалый опыт в реализации потокового видео и на его основе разработала продукт WebForce MediaBase.

В отличие от других компаний, упоминаемых в данной статье, Silicon Graphics является также производителем оборудования. Ее интегрированное программно-аппаратное решение MediaBase будет весьма привлекательно для некоторых организаций. Готовый к применению комплект включает в себя сервер Origin 200, 15 часов видеоинформации, закодированной для передачи со скоростью 1,5 Мбит/с, и лицензию на 20 пользователей. Весь комплект стоит 23 995 долларов. Являясь единственным поставщиком данного сервера, операционной системы, базы данных с видеоинформацией и видеоприложения, компания Silicon Graphics может оптимизировать каждый из этих элементов для поддержки вывода крупных видеопотоков. Например, сервер Origin допускает масштабирование с одного до 128 процессоров, а его шина позволяет достичь высокой пропускной способности ввода-вывода, как того требует видео. Теоретически этот сервер способен поддерживать сотни и тысячи пользователей с доставкой полноэкранного видео телевизионного качества со скоростью 1,5 Мбит/с.

MediaBase содержит также встроенный сервер от RealNetworks. Такая интеграция позволяет поддерживать доставку видеопотоков высокого качества в сетях с достаточной пропускной способностью. Пользователи, устанавливающие соединение с сетью извне по медленным линиям, могут получать те же видеофайлы, но с меньшей частотой кадров. Продукт MediaBase способен взаимодействовать с базой данных Informix, но компания планирует выпустить API-интерфейс Studio Central, с помощью которого разработчики могли бы писать приложения, способные обращаться к любой инсталлированной базе данных, и включать в новые мультимедийные приложения имеющиеся в компаниях информационные ресурсы.

СЛЕДУЮЩИЙ ШАГ

Поскольку рынок потокового видео все еще сильно разнороден, технология совсем новая, а продукты сильно отличаются друг от друга, комплексный системный подход к реализации будет наилучшим: среди производителей вам следует искать тех, кто заинтересован в отношениях с вами и после продажи продукта. Кроме того, предпочтение нужно отдавать решениям, отвечающим не только вашим текущим требованиям. Успех развертывания первого видеоприложения, вероятно, породит потребность в других, поэтому при приобретении продуктов необходимо учитывать будущий рост.

Обращайтесь к тем поставщикам, кто имеет в своем послужном списке крупные инсталляции и может предоставить рекомендации заслуживающих доверия клиентов. Хотя на рынке потокового видео новые компании появляются десятками, вряд ли вы захотите приобрести продукты у производителя, который завтра прекратит свое существование. Все рассмотренные здесь поставщики имеют крупные инсталляции и хорошо представлены на рынке, что позволяет рассматривать их как надежные компании.

Хотя администраторы отделов информационных систем, несомненно, правы, с осторожностью подходя к вопросам о том, где и как реализовывать видео в своих сетях, причин медлить с этим у них остается все меньше. Сегодня рынок предлагает хорошие решения, причем они применяются все большим числом компаний, а сама технология перестала носить ярлык экспериментальной. Таким образом, если вашим пользователям необходимо видео на настольных системах, то самое время перестать говорить им "нет" и дать то, что они хотят.

Описываемые продукты

Envision Enterprise

Adaptive Media

- www.adaptivemedia.com

IP/TV 1.6

Cisco Systems

- www.precept.com

WebForce MediaBase

Silicon Graphics

- www.sgi.com

Media Player и NetShow 3.0

Microsoft

- www.microsoft.com/netshow

RealServer и RealSystem 5.0

RealNetworks

- www.real.com

Starworks, StarCast и

StarCenter Streaming Media Manager

Starlight Networks

- www.starlight.com