Системы видеоконференцсвязи

История систем ВКС

Первая публичная видеоконференция состоялась в апреле 1930 между центральным офисом AT&T и её подразделением - Лабораторией Белла в Нью-Йорке. Микрофоны и громкоговорители передавали звук в то время, когда под синим светом изображение захватывалось и передавалось фотоэлектронными лампами. Статья в апрельском 10-м номере NewYorkDailyMirror описывала качество звука как "чистое" и изображение как "нормальное".

Через короткий промежуток времени в 1933 году была сформирована Федеральная комиссия по связи - FCC. Причина формирования - возникшее большое количество коллизий при передаче радиотрафика. В 1934 году началась война стандартов между компаниями при вмешательстве FCC, старавшимся установить единые нормы и правила. В 1941 году был принят первый стандарт аналогового телевидения с полосой 4.1МГц (525 линий развёртки, 30 кадров в секунду). К 50м существовало уже 83 канала, покрывающего частоты от 54 до 890МГц.

Но только через тридцать лет после первой видеоконференции AT&T на рынок был выпущен первый продукт видеоконференцсвязи. В 1964-м году AT&T представила Picturephone на Всемирной Нью-Йоркской выставке. Эта система позиционировалась как эксклюзивное средство управления, требующее 1МГц процессорной мощности, считавшейся крайне высокой в то время, и обеспечивающего возможности совместного использования данных. В 1971 была проведена первая трансатлантическая видеоконференция между двумя системами Ericsson (продукт назывался LME).

Организация систем ВКС

Рассматриваемые системы видеоконференций строятся на основе стандарта ITU-TH.323, представляющего собой веер стандартов и протоколов. Стандартом описываются следующие объекты:

1. Терминальное устройство

Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени. Это телефоны, видеотелефоны, специализированные видеокамеры, микрофоны и пр. В соответсвии со стандартом H.323 данные устройства должны поддерживать следующие протоколы:

• G.711, описывающий алгоритмы сжатия аудиопотока (опционально могут поддерживаться G.723 и G.729);
• Q.931, описывающий установление соединения и согласование параметров соединения, канал RAS (Registration/Admission/Status) взаимодействие с доменным контроллером, поддержку протокола RTP/RTCP для работы с потоками аудио и видео пакетов;
• H.245, описывающий согласование параметров соединения;
• Согласно рекомендациям, для терминала H.323 опциональной является поддержка видеокодеков, протокола T.120, и возможностей MCU;
• Видеотерминалы должны поддерживать кодек H.261, опционально возможна поддержка H.263 (является развитием кодека H.261);

2. Шлюзы

Шлюз выполняет функции по сопряжению разнородных сетей.

3. Устройство управления многоточечными конференциями

Устройство MCU (MultipointControlUnit - MCU) предназначено для поддержки конференции между тремя и более участниками. В нём присутствует Контроллер многоточечного соединения - MultipointController (MC) и может присутствовать Процессор многоточечного соединения - MultipointProcessor (MP). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки медиапотоков между терминалами.  Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

4. Доменный контроллер

Доменный контроллер (Gatekeeper) - устройство, обеспечивающее управление информационными объектами в пределах домена.  В функции контроллера входит следующее:

• Управление и адресация вызовов
• Обеспечение основными типами обслуживания, такими как телефонный справочник и сервисом, характерным для УАТС (передача и перенаправление вызовов и т.д.)
• Управление общим использованием сетевых ресурсов
• Системное администрирование и обеспечение безопасности
• Управление использованием полосы пропускания приложениями H.323 таким образом, чтобы обеспечить качество обслуживания (QoS)

Без доменного контроллера невозможно воспользоваться мощным и разнообразным спектром услуг, предусмотренных создателями стандарта H.323 для приложений IP-телефонии и мультимедийных телеконференций.

Конфигурация видеоконференции

Конфигурация многоточечной конференции может быть нескольких видов:

• централизованной;
• децентрализованной.

Централизованная многоточечная конференция требует наличия устройства MCU. Каждый терминал обменивается с MCU потоками аудио, видео, данными и командами управления по схеме "точка-точка".  Контроллер MC, используя протокол H.245, определяет возможности каждого терминала. Процессор MP формирует необходимые для каждого терминала мультимедийные потоки и рассылает их. Кроме того, процессор может обеспечивать преобразования потоков от различных кодеков с различными скоростями данных.

Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации.  Участвующие в конференции H.323 терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU. Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется

контроллером MC. В случае единой корпоративной сети целесообразно строить конференции на централизованном принципе.

Оборудование ВКС

Cisco IP/VC 3540

Система CiscoIP/VC 3540 (производство компании ) является одним из новейших решений систем видеоконференцсвязи. Система основана на технологии компании RadVision и обеспечивает следующие характеристики:

• модуль MCU, занимающийся обработкой аудио и видеопотоков, может поддерживать до 100 пользователей в конференции одновременно (при скорости 128К);
• в одном шасси может быть до 4х модулей;
• для управления устройством доступны системы управления от сторонних производителей, работающие через стандартизованный прикладной программный интерфейс (API);

Доступны следующие виды модулей:

• Модули Cisco IP/VC 3540 Application Server и T.120 Data Conferencing Application Module.  Сервер приложений основывается на рабочей станции под управлением MicrosoftWindowsNT. Этот сервер обеспечивает применение приложений протокола T.120 для передачи данных во время конференции с целью обеспечения одновременной работы над едиными материалами во время конференции.
• Cisco IP/VC 3540 (H.320-H.323) Gateway Module. Шлюзовой модуль позволяет объединять разнородные сети с целью участия абонентов в единой конференции вне зависимости от типа сети. В частности, он позволяет пользователям ISDNH.320 терминалов участвовать в системе. Также этот модуль позволяет решить вопрос c участием в конференции абонентов, работающих в системе аудиоконференций.

В устройстве реализованы следующие функции:

1. Управление конференцией посредством web-интерфейса:

• Создание конференции и назначение пароля конференции;
• Выбор видеопотока, транслируемого всем участникам;
• Фиксация выбранного участника во время конференции в режиме ;
• Инициация процесса совместной работы по протоколу T.120;
• Добавление и удаление участников конференции;
• Выключение звука у отдельных участников конференции;
• Мониторинг всех конференций и участников в режиме реального времени;
• Управление каскадируемыми конференциями из единого источника, показывающего участников всех конференций;
• Просмотр полной информации об участнике, включая имя, номер, ip-адрес, используемые видео- и аудиокодеки, а также время участия в конференции;

2. Режимыработы:

• Режим Continious Presence;
• Режим Voice-Activated;

3. Безопасность:

• Доступ к конференции защищён паролем
• Функции управления защищены паролем
• Функции управляющего конференцией защищены паролем
• Система индикации входа/выхода из конференции абонентов.

4. Масштабируемость и распределённая архитектура:

• Модульная структура позволяет осуществлять плавное наращивание системы
• Шасси расcчитано на 4 модуля
• Модули могут комбинироваться в кластер
• Поддерживаются несколько типов модулей на 30, 60 и 100 одновременных сессий
• Объём конференции, построенной на одном шасси, может достигать 400 сессий
• Механизм каскадирования устройств CiscoIP/VC 3540/3510 позволяет создавать масштабные конференции
• Каскадируемые конференции могут быть цетрализованы в центре обработки или географически распределены с целью более эффективного использования каналов связи
• Высокая стабильность за счёт использования единого конструктива

5. Поддерживаемые режимы сессий:

• Каждое устройство может обеспечивать ведение нескольких конференций одновременно (например, одна конференция по 15 сессий, три конференции по 5 сессий или 5 по три), вплоть до максимального количества поддерживаемых сессий;
• Поддерживаются одновременные конференции с различными полосами пропускания
• Возможно незаметно для пользователей увеличивать количество одновременных конференций добавлением устройств CiscoIP/VC 3510;
• При наличии rate-matchingmodule возможно участие абонентов, использующих различные скорости подключения в одной конференции.

Cisco IP/VC 3540

CiscoIP/VC 3510 компании CiscoSystems, обеспечивающий следующие характеристики:

1. Поддерживаемые режимы сессий:

• Устройство поддерживает до 15 сессий на скорости 128Кбит/c, 9 сессий на скорости 384Кбит/с, 7 на скорости 512Кбит/с, 5 на скорости 768Кбит/с и 3 на скорости 1.5Мбит/с. При использовании режима Continious Presence количество сессий уменьшается приблизительно на 35%;
• Каждое устройство может обеспечивать ведение нескольких конференций одновременно (например, одна конференция по 15 сессий, три конференции по 5 сессий или 5 по три), вплоть до максимального количества поддерживаемых сессий;
• Поддерживаются одновременные конференции с различными полосами пропускания;
• Возможно незаметно для пользователей увеличивать количество одновременных конференций добавлением устройств CiscoIP/VC 3510;

2. Распределённая архитектура

• Каждое устройство содержит Multipoint Controller (MC) и Multipoint Processor (MP);
• Каждый MC может управлять до 3-х MP;
• Объём конференции, построенной на нескольких MCU, может достигать размера в 48 сессий;

3. Масштабируемость

• Механизм каскадирования устройств 3510 позволяет создавать масштабные конференции;
• Каскадируемые конференции могут быть размещены в центре обработки или географически распределены с целью более эффективного использования каналов связи;

4. Управление конференцией

• Наличие web-интерфейса позволяет оператору конференции легко отслеживать и управлять конференцией. Оператору доступны следующие функции: выбор транслируемого видеопотока, инициация процесса совместной работы по протоколу T.120, приглашение участников, отключение участников.
• Поддержка расписаний конференций;
• Безопасность: доступ к конференции защищён паролем, функции управления защищены паролем

5. Режимыработы

• Режим Continious Presence;
• Режим Voice-Activated;

6. Устройство содержит встроенный Gatekeeper cisco v2;

7. Поддерживаются аудиотранскодеры.

Масштабирование систем ВКС

Общие схемы

Модернизация ядра системы предполагает построение системы

видеосерверов с тем, чтобы распределить вычислительную нагрузку и

таким образом позволить увеличить количество абонентов системы ВКС.

Возможны несколько схем масштабирования: стекирование и каскадирование.

Стекирование видеосерверов

Система на основе оборудования CiscoIP/VC 3510 и RadVisionMCU-323 позволяет работать по схеме 1 MC + 3 MP. Это означает то, что одно устройство MCU-323 (или CiscoIP/VC 3510) выполняет функции MultipointController, управляющего конференцией, а до 3х других устройств MCU-323 (или полностью совместимых с ними устройств CiscoIP/VC 3510) используется в качестве MultipointProcessor, занимающихся исключительно обработкой видео и аудиопотоков.

Данная схема позволяет поддерживать до 36ти сессий на скорости 384К.

Каскадирование видеосерверов

Схема с использованием каскадирования представляет из себя систему отдельных видеосерверов, которые связываются посредством <конференц-звонков> друг другу. Достоинство подобной схемы в возможности организовывать очень конференции с большим количеством участников.