Мы расскажем об интересном опыте одной из российских компаний по созданию и практическому применению таких систем.

Универсализация (или, как ее все чаще называют, конвергенция) средств связи на базе IP-сетей становится для телекоммуникационной прессы по-настоящему горячей темой. Появляется все больше и больше материалов о возможности передачи по сетям с коммутацией пакетов не только данных, но и речи, видео. До самого последнего времени транспортной средой для интегрированного трафика служили сети ISDN, однако сейчас все активнее обсуждается возможность проведения видеоконференций на базе сетей с коммутацией пакетов.

Два года назад Международный союз электросвязи (МСЭ) ратифицировал серию спецификаций Н.323, определяющих способы доставки аудио- и видеосигналов по IP-сетям. Появление этого стандарта стимулировало создание систем видеоконференций для пакетных сетей.

Такие работы ведутся и в России. В частности, Научно-технический центр DiViSy (Цифровые видеосистемы) уже около четырех лет разрабатывает и производит аппаратное и программное обеспечение для передачи видео, речи, графики и других видов информации по узкополосным каналам связи. Системы видеоконференций DiViSy реализуются на базе IP-протокола везде где это возможно. Они позволяют свести к минимуму зависимость пользователей от систем связи, пропускной способности каналов и сетевых протоколов низкого уровня.

Системы DiViSy поддерживают различные каналы связи — от высокоскоростных на базе ВОЛС до низкоскоростных на основе телефонной сети общего пользования. При организации соединений с помощью аналоговой или цифровой телефонной сети используется протокол Multilink РРР c инкапсуляцией IP-пакетов.

DiViSy предлагает всевозможные конфигурации видеоконференцсвязи — как простейшие соединения двух участников, так и сложные многоточечные системы. Но основной акцент делается на создание корпоративных видеосетей, а также видеосетей специального назначения (телемедицина, теленаблюдение, обучение и т. д.). Для подобных приложений необходимо высокое качество видеосвязи, поэтому разработчики DiViSy отказались от использования спецификаций Н.323 (по их мнению, они не удовлетворяют этим требованиям). Традиционная транспортная среда — каналы ISDN — была отвергнута из-за неразвитости таких сетей в России.

Спецификации Н.323 опираются на протокол ненадежной доставки пакетов UDP и протокол передачи в режиме реального времени RTP. Комбинация этих протоколов обеспечивает последовательное поступление данных (в нашем случае — видеосигналов), но, вообще говоря, не гарантирует их доставку. Кроме того, Н.323 не дает строгих указаний относительно качества изображения. Видеконференции DiViSy могут базироваться как на ТСР, так и на UDP. Протокол RTP не используется, проблемы задержек пакетов в IP-сети и их гарантированной доставки решаются с помощью программных компонентов систем видеоконференций, разработанных DiViSy.

Качество, качество...

Качество видеоконференции — это, прежде всего, качество передаваемых видеоизображений и звука. Качество видео, в свою очередь, определяется разрешением изображения и частотой передачи (смены) кадров. В современных системах видеоконференций кадры при передаче сжимаются в несколько десятков раз, для чего применяются специальные алгоритмы, реализованные, как правило, аппаратно при помощи кодеков.

По расчетам DiViSy для передачи оцифрованного видео с разрешением 320х240 пикселов и частотой 10 кадров/с требуется канал с пропускной способностью около 500 кбит/с. Если учесть необходимое число бит на передачу звука и служебной информации, то эту скорость надо увеличить еще на 10—15%. При многоточечном режиме для видеоконференции с 11 участниками (10 видеопотоков), частотой 10 кадров/с и разрешением 320х240 пикселов пропускная способность линии должна составлять не меньше 4—5 Мбит/с на одного участника.

Поэтому частота кадров в системе DiViSy будет зависеть от скорости передачи информации по конкретному каналу. Современные технологии, применяемые в локальных сетях с быстродействием от 10 до 100 Мбит/с, при надлежащем управлении пропускной способностью позволяют обеспечить частоту передачи до 25 кадров/с. При использовании каналов с меньшим быстродействием добиться такой частоты кадров можно благодаря специальному программному обеспечению DiViSy V97 HQ.

Системы видеоконференций DiViSy поддерживают разрешение от 768х576 пикселов при вводе видеоданных с аналоговых камер и до 192х244 в режиме с повышенной частотой кадров. В стандартном режиме системы DiViSy реализуют размер изображения 384х288 пикселов, что соответствует его качеству при видеозаписи на аппаратуре VHS.

В принципе, разработчики DiViSy достаточно гибко подходят к проблеме качества, решая ее в зависимости от конкретной задачи (при неизменном ресурсе канала связи качество изображения будет тем выше, чем ниже частота обновления кадров). Системы компании могут передавать изображения и с достаточно высоким разрешением (которое, например, позволяет прочесть на экране текст с мелким шрифтом и удостовериться в его подлинности), и с более низким, но быстрее (чтобы отразить динамику происходящего).

Особое внимание уделяется качеству звука. Специалисты компании считают, что нормальная, без задержек, передача речи, которая дает возможность воспроизвести нюансы интонаций, имеет первостепенное значение для полноценного общения участников видеоконференции. Системы DiViSy обеспечивают варьирование настроек аудиоканала в широких пределах, благодаря чему высокое качество звука удается сохранить при различных условиях работы. В случае необходимости качество аудиопередачи поддерживается на должном уровне даже за счет снижения частоты передачи видеокадров. Для очень медленных каналов, не позволяющих передавать речь в режиме реального времени с приемлемым качеством, используется режим "звуковой почты", в котором фразы собеседников воспроизводятся только после их приема.

Проекты

Один из важнейших проектов компании — видеосеть "Телеонкология", которая уже объединяет Онкологический институт им П.А. Герцена и Онкологический научный центр РАМН; в ближайшем будущем к ней подключится ряд московских больниц. Она является примером решения, реализующего высокие требования к качеству передачи видеоизображения. В ходе дистанционного аудиовизуального консилиума врачи, например, могут обсуждать результаты эндоскопии, наблюдая изображение на экранах терминалов видеоконференции. Причем важно не только получить четкую картинку результатов исследования, но и отобразить положение врача и аппарата по отношению к обследуемому пациенту.

Для того чтобы реализовать видеоконференцвязь, удовлетворяющую строгим требованиям дистанционной медицинской диагностики, DiViSy необходимы были высокоскоростные линии связи. В этом проекте, как и в некоторых других, используется Московская волоконно-оптическая сеть (МВОС) телекоммуникационной корпорации "КОМКОР", которая по решению московского правительства является партнером центра DiViSy. Видеоконференции проводятся по защищенным каналам, позволяющим поддерживать скорости передачи видео и данных в диапазоне от 64 кбит/с до 155 Мбит/с. Защиту информации обеспечивают сертифицированные средства криптографии.

Еще одно перспективное направле-ние — дистанционное обучение. Компания DiViSy уже имеет опыт реализации такого проекта в Московском институте экономики и права, где с помощью систем видеконференций DiViSy проводятся лекции по некоторым предметам. Планируется развернуть аналогичные системы в ряде медицинских институтов столицы с целью трансляции операций для обучения студентов.

Не только видео, но и данные

Если рассматривать видеоконференцию как рабочий инструмент специалистов, то неудивительно, что при ее воплощении серьезное внимание уделяется возможностям совместной работы с различными данными — документами, графическими изображениями, компьютерными приложениями. Специальная серия спецификаций МСЭ Т.120 содержит протоколы и службы передачи данных в режиме реального времени между двумя или более абонентами теле- или видеоконференцсвязи. Что же касается систем DiViSy, они эти спецификации не поддерживают — если не считать так называемой "белой доски", т. е. приложения, которое позволяет собеседникам открыть на экране специальное окно и совместно работать в нем с текстовой или графической информацией.

Свой отказ от других возможностей коллективной работы над документами и с приложениями разработчики объясняют тем, что российским заказчикам это, как правило, не требуется. Если возникает необходимость в обсуждении каких-либо документов (текстов, схем, чертежей или более сложных изображений), пользователи системы DiViSy просто показывают их друг другу и анализируют.

Поскольку в стандартной конфигурации система DiViSy V.97 поддерживает работу с двумя устройствами ввода/вывода видеоданных, то может осуществляться параллельная передача видеоданных от двух разных источников, т. е. одновременное воспроизведение изображений собеседника и документа. Кроме того, система позволяет установить дополнительные цифровые фото- или видеокамеры — при условии, что компьютерная платформа допускает подключение всех этих устройств.

Надо отметить, что в видеосети "Телеонкология" на высоком уровне реализована совместная работа с базой данных медицинской информации, которая содержит, в частности, истории болезней пациентов. Для этого в сети выделен специальный сервер, который обеспечивает эффективный совместный доступ специалистов к нужным данным. Поддерживаются строгая авторизация доступа и защита информации, что необходимо для соблюдения врачебной тайны. В перспективе указанная база данных может стать распределенной.

Перечисленные возможности не являются универсальными для всех систем видеоконференций DiViSy. Будет ли создана подобная база данных — зависит от потребностей заказчиков и задач конкретного проекта.

Немного подробностей

Система видеоконференций DiViSy V.97 является аппаратно-программным комплексом, включающим в себя настроенный на передачу аудио- и видеоинформации (с помощью плат цифрового монтажа) стандартный персональный компьютер на платформе Intel и оригинальное ПО. Системы DiViSy V.97 поставляются как в виде комплектов, предназначенных для расширения функций компьютеров стандартной конфигурации, так и в виде законченных рабочих мест видеоконференций или комплексных проектов корпоративных видеосетей. При реализации конкретного проекта видеосети может использоваться уже существующая сетевая инфраструктура.

Пользовательский интерфейс DiViSy V.97 достаточно прост. Он скрывает все особенности конкретного соединения; настроечные параметры устанавливает сетевой администратор.

Участник видеоконференции должен быть освобожден от необходимости установки соединения и управления передачей информации, поэтому многие из соответствующих функций автоматизированы. Например, когда пользователь начинает говорить в микрофон, автоматически включается режим передачи речи, поскольку превышается заданный пороговый уровень громкости звука.

Различные варианты систем DiViSy V.97 обеспечивают разные режимы связи:

? "точка-точка" (DiViSy V.97L-1/2) — видеоконференция двух участников. По видеосети могут одновременно проводиться несколько сеансов в данном режиме, правда — только между различными парами абонентов;

? "звезда" (DiViSy V.97L-3) — какой-либо участник (ведущий) видеоконференции обладает приоритетными функциями управления и одновременно соединен с рядом абонентов, каждому из которых доступны возможности и управленческие функции режима "точка—точка". Ведущий способен видеть и слышать как одного, так и сразу нескольких абонентов;

? "каждый с каждым" (DiViSy V.97L-4) — абоненты видят и слышат друг друга одновременно. При этом может поддерживаться многооконный режим, позволяющий участнику видеоконференции видеть всех своих собеседников;

? "видеоселекторное совещание" (DiViSy V.97L-3) — многофункциональный и многоабонентский сеанс видеоконференцсвязи, который управляется как по заранее заданному алгоритму, так и с использованием оперативных функций передачи права голоса от одного абонента к другому.

Многоточечный режим — наиболее сложный и дорогой изо всех (если ПО для видеоконференции между двумя участниками стоит около 500 дол., то комплект для многоточечного режи-ма — 1800 дол.) Системы DiViSy не накладывают формальных ограничений на число участников, но, как показывает практика, эти ограничения возникают естественным путем и определяются реальной производительностью среды передачи и абонентских терминалов.

Для дистанционного управления и мониторинга видеосети предназначена система администратора DiViSy V.97L-М. Она позволяет управлять такими параметрами конфигурирования рабочих мест, как алгоритм сжатия видеоизображений (Intel Indeo, Motion JPEG, H.261/H.263, MPEG-1/MPEG-4), разрешение и частота передачи кадров, параметры ввода и алгоритмы сжатия звука (G.711, G.728, GSM, True Speech и др.), версия ПО и текущий режим его работы, максимальная величина исходящего сетевого трафика для данного рабочего места.

Вместо заключения

Ознакомление с деятельностью Центра DiViSy создает двойственное впечатление. С одной стороны, перед нами, несомненно, серьезная компания, имеющая богатый опыт работы с российскими заказчиками, хорошо знающая особенности и потребности отечественного рынка, в чьем активе — ряд серьезных проектов. С другой стороны, нам известно, что мировые лидеры индустрии видеоконференций идут несколько иным путем.

Хотя спецификации Н.323 появились сравнительно недавно и, по большому счету, стандартом еще не стали, ведущие производители систем видеоконференцсвязи, такие как Intel, PictureTel, Vcon, уже выпустили соответствующие им продукты. Судя по публикациям в специализированной прессе, системы видеоконференций в IP-сетях, базирующиеся на стандарте Н.323, пока не нашли широкого применения — организации только присматриваются к результатам их тестирования. А они, в частности, свидетельствуют о том, что поддержка спецификаций Н.323 не является гарантией беспроблемного взаимодействия систем различных производителей. Однако "процесс пошел", эти продукты будут совершенствоваться, и вряд ли стоит сомневаться в том, что видеоконференцсвязь найдет свою нишу в столь популярных сейчас сетях IP.

Системы DiViSy, возможно, более близки к реалиям российского рынка и российского заказчика, чем продукты PictureTel или Intel. Но пользователь системы DiViSy, скорее всего, не сможет общаться с пользователем iBVS или LiveLAN. И в дальнейшем ему придется опираться только на оборудование однажды выбранного производителя.

ОБ АВТОРЕ

Наталья Дубова — научный редактор журнала "Открытые системы". С ней можно связаться по тел. 253-9229.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями