, а также различными видами данных между двумя или более абонентскими точками.
Соответствующие системы постепенно перерастают из разряда дорогостоящих и почти элитарных в доступные и экономичные инструменты повседневного решения всевозможных задач. Помимо прямого уменьшения расходов на командировки они обеспечивают плодотворную совместную работу сотрудников разных структурных подразделений компании, в том числе территориально удаленных друг от друга. Это вполне естественно: более 90% всей информации человек получает с помощью зрения, поэтому очные формы работ более эффективны, чем заочный обмен посланиями. Непосредственное общение сотрудников, проведение "мозговых штурмов" всегда дают неплохие результаты.
Системы мультимедиасвязи "раздвигают стены" центрального офиса и филиалов, объединяя их в единый виртуальный офис компании. Они органично продолжают и дополняют процесс, начавшийся с создания локальных сетей обработки данных. Такие системы позволяют предоставлять абонентам следующие услуги:
- видеосвязь между двумя любыми абонентами;
- видеоконференцсвязь между тремя и более абонентами;
- передача различных видеоматериалов и неподвижных изображений;
- передача данных, графических и текстовых материалов;
- поддержка факсимильной и телефонной связи;
- совместная работа над проектами, текстовыми и графическими документами.
Стандарты
Быстрый рост популярности систем мультимедиасвязи во многом обусловлен хорошей проработкой стандартов и их поддержкой основными производителями.
Как показывает практика, коммерческий успех новых технологий связи в значительной степени зависит от согласованности действий фирм-изготовителей в принятии и реализации стандартов. Преобладание фирменных и региональных стандартов над международными стало одной из причин медленного распространения сетей ISDN; многолетние споры в АТМ Forum также негативно сказываются на перспективах данной технологии. И наоборот, быстрому внедрению сетей SDH немало способствовало появление строгой и продуманной серии международных стандартов.
Любой специалист в области телекоммуникаций должен настолько же хорошо знать относящиеся к его деятельности стандарты, как водитель - правила дорожного движения. Можно, конечно, рулить и не зная правил, но в конфликтной ситуации вы окажетесь крайним. Весьма коротко, без излишних подробностей, расскажем о стандартах, на которых базируются системы мультимедиасвязи.
| Семейство стандартов H.3xx | |
| Рекомендация | Система передачи |
| Н.310 | АТМ |
| Н.320 | ISDN |
| Н.321 | BISDN |
| Н.322 | Сети, обеспечивающие QoS |
| Н.323 | TCP/IP |
| Н.324 | ТфОП |
В настоящее время бум популярности испытывают системы для сетей пакетной передачи данных (Н.323), но наибольшее распространение пока еще имеют системы, основанные на рекомендациях Н.320. Последние используют стандартные BRI-интерфейсы (2В+D), а для удовлетворения повышенных требований к качеству связи задействуют несколько каналов BRI и так называемые инверсные мультиплексоры. С помощью этого оборудования единый высокоскоростной мультимедийный поток раскладывается на несколько потоков со стандартной скоростью, которые вновь складываются после передачи через коммутатор ISDN.
Видеосигнал преобразуется в цифровой вид и подвергается сжатию согласно рекомендации Н.261. Недавно появилась новая рекомендация, Н.263, обеспечивающая более эффективное использование полосы пропускания канала связи.
Некоторые фирмы-изготовители реализуют в своих системах собственные стандарты - при безусловной поддержке международных (например, в ряде изделий компании PictureTel применяются ее алгоритмы кодирования SG3 и SG4).
Обычно для видеосигнала используется формат CIF (Common Intermediate Format) с разрешением 352х288 пикселов или формат QCIF (Quarter CIF) с разрешением 176х144 пикселов. Важной характеристикой, от которой во многом зависит качество видеосигнала, является число кадров, передаваемых в секунду. Приемлемое качество достигается при 12-15 кадрах/с, высокое - при 25-30 кадрах/с.
Речевой сигнал кодируется согласно рекомендациям G.711 (скорость 64 кбит/с, ИКМ), G.728 (скорость 16 кбит/с), G.722 (обеспечивается передача высококачественного 7 кГц-аудиосигнала со скоростями 48, 56 или 64 кбит/с). В ряде устройств применяются фирменные алгоритмы. PictureTel использует алгоритм PT724, который обеспечивает передачу речевого сигнала шириной от 50 Гц до 7 кГц со скоростью 24 кбит/с.
На рис. 1 представлены возможные варианты загрузки линии ISDN при передаче видео- и аудиоинформации.
Оцифрованные и сжатые видео- и аудиосигналы мультиплексируются с управляющей информацией согласно рекомендации Н.221, которая описывает структуру данных в каналах от 64 до 1920 кбит/с. Процедуры установления соединений между двумя участниками мультимедийного сеанса связи описывает Н.242. Рекомендация Н.230 служит для синхронизации абонентских терминалов, а Н.234 - для синхронизации видеокодеков абонентских терминалов.
Семейство рекомендаций Т.120 описывает дополнительные возможности - подходы к обеспечению совместной работы над документами во время мультимедийного сеанса связи. Т.123 определяет передачу сигналов через различные транспортные системы, Т.122 и Т.125 обеспечивают многостороннюю конференцию, Т.124 оговаривает правила установления соединений и управления сеансом совместной работы над документами. Рекомендация Т.121 описывает шаблон для компьютерных приложений, с помощью которого осуществляется взаимодействие экземпляров одного приложения, запущенного на компьютерах разных абонентов. Для обмена неподвижными изображениями и поддержки "белой доски" служит Т.126, а для передачи двоичных файлов - Т.127. Рекомендации семейства Т.120 были приняты в 1993-1996 гг. и сейчас поддерживаются всеми системами ведущих производителей.
Типовые схемы
В настоящее время для организации систем мультимедиасвязи применяются сети ISDN и сети пакетной коммутации на базе TCP/IP. Наиболее отработаны решения на базе ISDN: более 99,5% всех действующих систем построено именно на этом оборудовании. Системы на основе сетей TCP/IP используются при очень ограниченном числе абонентских точек, чаще всего - в рамках одного сетевого сегмента, а кроме того, носят скорее экспериментальный характер. Основная причина ясна и банальна - непредсказуемость трафика в сети, особенно при прохождении маршрутизаторов.
В состав систем мультимедиасвязи может включаться специализированное оборудование для проведения презентаций и поддержки дистанционного обучения. Режим многоточечной мультимедиасвязи обеспечивают серверы конференцсвязи, а взаимодействие абонентов мультимедиасвязи сетей ISDN и TCP/IP - специализированные шлюзовые устройства.
Сеть мультимедиасвязи с центральным коммутатором ISDN (рис. 2). Мультимедийное оборудование должно отвечать рекомендациям ITU-T H.320. В качестве коммутатора ISDN может быть использована, например, любая учрежденческая АТС, которая поддерживает стандартизированные системы абонентской сигнализации. Чаще всего требуется поддержка Euro DSS1, DPNSS, Q.931 или 1TR6, NI-1 (национальный стандарт ISDN в США).
Многоточечная мультимедиасвязь обеспечивается сервером конференц-связи. Иногда его называют MCU (Multipoint Control Unit), а иногда - MCS (Multimedia Conference Server). К коммутатору ISDN этот сервер обычно подключается при помощи одного или нескольких интерфейсов PRI.
 |
Для подключения удаленных абонентских точек, которые могут находиться на расстоянии многих тысяч километров друг от друга, потребуется организация цифровых каналов на базе оборудования, поддерживающего абонентские линии ISDN. Непосредственно около центрального коммутатора устанавливается станционное канальное оборудование. Его задачей является объединение сигналов с абонентских S-интерфейсов коммутатора в несколько цифровых потоков Е1 или nx64 кбит/с (дробный Е1).
Полученные цифровые потоки могут быть переданы к абонентским точкам через различные цифровые сети. Рассмотренные выше абонентские комплекты дополняются канальным оборудованием, которое преобразует цифровые потоки Е1 или дробный Е1 в сигналы интерфейсов S. Практика показала, что в состав абонентских комплектов разумно включать дополнительные телефонные аппараты, подключаемые через те же каналы связи к центральному коммутатору. Это, конечно, приводит к увеличению ширины арендуемого канала, но существенно повышает оперативность при наладке и тестировании оборудования мультимедиасвязи. Во время сеансов связи такой канал можно применять для организации дополнительных телефонных соединений или иных видов связи.
Для установления сеансов мультимедиасвязи используется набор номера, как при установлении обычной телефонной связи. Естественно, каждый тип оборудования имеет свой пользовательский интерфейс для ввода номера. Абоненты способны самостоятельно устанавливать двусторонние сеансы связи, причем число таких сеансов в сети не регламентируется, и в них могут участвовать (попарно) все абоненты одновременно.
При многоточечной мультимедиасвязи число абонентов определяется инициатором этой связи и зависит от характеристик сервера MCU. Конференц-связь может устанавливаться в автоматическом режиме по расписанию или с помощью оператора MCU. При желании или по необходимости сеть мультимедиасвязи может быть подключена к любой сети ISDN общего пользования.
Вариантами данной системы мультимедиасвязи являются сети на базе распределенного коммутатора или выделенных каналов (без ISDN-коммутатора). В последнем случае функции коммутации выполняет сервер MCU.
Сеть мультимедиасвязи, наложенная на корпоративную сеть ISDN (рис. 4), не имеет специально выделенного коммутатора, а представляет собой совокупность абонентских точек корпоративной сети, оборудованных абонентскими комплектами мультимедиа- связи. Станции ISDN, составляющие основу корпоративной сети, могут быть связаны с помощью любых каналов связи, обеспечивающих установление ISDN-соединений.
Установление соединений между парой абонентов, имеющих системы мультимедиасвязи, принципиально не отличается от установления соединений между другими абонентами сети. При наличии персонального абонентского комплекта пользователь может разговаривать с владельцами обычных телефонов.
Для поддержания многоточечной мультимедиасвязи в состав корпоративной сети входит сервер MCU. При наличии нескольких таких серверов они могут быть подключены к различным станциям, причем один из них является ведущим, а все другие - ведомыми. Установление конференцсвязи происходит так же, как в системе с центральным коммутатором.
Сеть мультимедиасвязи на базе TCP/IP строится на основе оборудования и ПО, которое должно удовлетворять рекомендациям Н.323. Этот стандарт был принят ITU-T в июне 1996 г., и к настоящему времени все ведущие производители мультимедийных и компьютерных продуктов в той или иной степени откликнулись на его появление, выпустив множество соответствующих ему продуктов.
В рекомендации Н.323 предусматриваются четыре компонента для организации мультимедийной сети поверх сети TCP/IP. Это терминальное оборудование, устройство управления доступом (Gatekeeper), шлюзовое оборудование (Gateway) и сервер многоточечных конференций (Multipoint Controller). Шлюзовое оборудование предназначается для сопряжения мультимедийных сетей, отвечающих рекомендации Н.323, с мультимедийными сетями, не являющимися пакетными. Такое устройство представляет собой аппаратно-программный комплекс. Устройство управления доступом и сервер многоточечных конференций являются, как правило, программными средствами, чаще всего устанавливаемыми на сервере NT.
На рис. 5 представлена сеть мультимедиасвязи, наложенная на корпоративную сеть данных. Эта сеть состоит из двух сегментов, объединенных через сети передачи данных или Internet.
Вариант корпоративной сети мультимедиасвязи
Системы мультимедиасвязи, отвечающие рекомендациям Н.323, широко обсуждаются и пропагандируются. Причины этого достаточно очевидны. Повсеместно строятся пакетные сети, поддерживающие TCP/IP, оборудование стандарта Н.323 гораздо дешевле аналогичных устройств стандарта Н.320, сотрудники организаций очень быстро привыкают к новым формам коллективной работы и общения. Все это создает неплохие предпосылки для раскрутки рынка с многомиллиардным потенциалом (в долларах).
Однако системы стандарта Н.323 реально "решат" свои немногочисленные, но серьезные проблемы и весомо предстанут на рынке не ранее чем через 2-3 года. Дело в том, что для успешного функционирования мультимедийной системы связи необходимо обеспечить ряд условий:
- достаточную полосу пропускания для обмена видео-, аудиосигналами и данными со скоростями, которые обеспечивают требуемое качество изображения, звука и комфортную работу с документами;
- поддержку так называемой изохронной передачи, т. е. поступления пакетов с видео- и аудиоинфрмацией в определенной последовательности, с равномерными небольшими интервалами и, по возможности, без потерь;
- рассогласование по времени видео- и аудиосигналов должно быть минимальным (не более 15 мс);
- сеансы одних абонентов не должны создавать помех или препятствий сеансам связи других абонентов. В пределах проектной емкости системы всем абонентам должна быть доступна связь без постановки в очередь;
- желательно иметь возможность быстрого и гибкого масштабирования системы.
В настоящее время никакая система мультимедиасвязи, вне зависимости от базового стандарта, не выполняет всех этих требований. Системы, базирующиеся на рекомендациях Н.320 (сети ISDN), могут без проблем обеспечить все условия, кроме достаточной полосы для комфортной совместной работы над документами и быстрого недорого масштабирования.
Системы стандарта Н.323 (сети TCP/IP) пока поддерживают меньший набор требований. В силу особенностей TCP/IP нельзя гарантировать изохронную передачу трафика мультимедийного сигнала. Протоколы резервирования ресурсов для поддержания изохронной передачи (типа RTP, RSVP) только-только начинают внедряться. Понадобятся замена или модернизация огромного парка сетевого оборудования, реализация корректного взаимодействия терминального и сетевого оборудования различных производителей.
Если со временем проблема непрерывной последовательной передачи будет решена, то сразу остро встанут вопросы перегрузки сети и регулирования трафика. Фактически, это повлечет за собой отказ системы в предоставлении услуг связи некоторым абонентам. Для выполнения функций фильтрации уже имеется специальное устройство управления доступом.
Для качественной мультимедиасвязи в сетях TCP/IP следует зарезервировать для каждого абонента, участвующего в сеансе связи, пропускную способность 350-400 кбит/с. Широко распространенный 10-Мбит/с Ethernet будет реально "забит" при 5-6 одновременных двусторонних сеансах мультимедийной связи. Спросите своего сетевого администратора, готов ли он приветствовать такой сервис?
Разумеется, у него будет необходимый инструмент борьбы с перегрузками. Он сможет, используя устройство управления доступом, ограничивать число одновременных сеансов связи. Но захочет ли сетевой администратор брать на себя еще и работу арбитра мультимедийной связи?
Стомегабитные локальные сети позволят снизить остроту этой проблемы, но не стоит забывать, что рекомендации Н.323 появились позже, чем потребности в более скоростных сетях. И необходимость в них для других компьютерных приложений совсем не уменьшилась, а для повышения скорости сети с 10 до 100 Мбит/с понадобятся дополнительные затраты на замену ее оборудования и, более чем вероятно, проводки.
Таким образом, по отдельности сети ISDN и TCP/IP не могут полностью удовлетворить требований качественной системы мультимедиасвязи. Вывод напрашивается сам: необходимо совместить данные технологии. Но это не означает простого объединения систем мультимедиасвязи для разных типов сетевых сред через шлюзовое устройство - такое решение только приумножит количество проблем.
Наиболее оптимальным решением для современного уровня развития телекоммуникационного и мультимедийного оборудования является разделение трафика. Принцип прост: каждая система передачи должна обслуживать "родной" трафик. Сеть ISDN будет передавать видео- и аудиосигналы, а сеть TCP/IP возьмет на себя поддержку совместной работы над документами по стандарту Т.120. Внимательный читатель скажет, что мое предложение идет в разрез с общим настроем на интеграцию всего трафика в единой среде. Я не противлюсь интеграции и считаю эту тенденцию правильной, но не стоит доводить здравую идею до абсурда. Всему свое время, и эволюция проходит гораздо менее болезненно, чем революция.
На рис. 6 представлен возможный вариант построения сети мультимедиа- связи c раздельными средами передачи. Основой такой сети являются персональные комплекты, которые включаются в корпоративную сеть ISDN. Для поддержки мультимедийной конференции абонентов к станции ISDN подключается сервер MCU. В состав сети могут входить персональные и групповые системы мультимедиасвязи. Для организации совместной работы над документами используется корпоративная сеть данных.
Сейчас на рынке представлено большое число персональных систем, одновременно поддерживающих стандарты Н.320 и Н.323. Это позволит унифицировать оборудование системы мультимедиасвязи и по мере развития средств поддержки изохронного трафика в сетях с пакетной коммутацией осуществить переход от стандарта Н.320 к стандарту Н.323 (если он потребуется). В состав корпоративной сети передачи данных включено несколько абонентских комплектов Н.323, шлюзовое устройство и сервер многоточечной конференцсвязи с функциями устройства управления доступом.
В заключение хочется еще раз подчеркнуть, что выбор того или иного варианта построения системы мультимедиасвязи во многом определяется уже имеющейся телекоммуникационной инфраструктурой, задачами, которые предполагается решать, и наличием необходимых финансовых ресурсов.
Алексей Полунин занимается сопровождением систем мультимедиасвязи. С ним можно связаться по тел. (095) 205-9172.