Внедрение - самое сложное

Вопросы оптимизации топологии, полосы пропускания и обеспечения QoS остаются нерешенными.

Потоковое видео и видеоконференц-связь (ВКС) улучшают взаимодействие и облегчают сотрудничество между географически разбросанными служащими, партнерами и клиентами, сокращая временные и материальные затраты на организацию традиционных «личных встреч».

Но перестройка корпоративной IP-сети для поддержки этих новых технологий, требующих высокой пропускной способности, является довольно длительным процессом.

Прежде чем приступить к внедрению интерактивного видео в масштабе реального времени, вам как руководителю сети нужно как следует подготовиться, чтобы все прошло гладко. Например, необходимо организовать тестирование потокового видео в вашей сети, которое поможет понять что к чему; слегка «перетряхнув» ее, добиться увеличения пропускной способности, требуемой для доставки видео хорошего качества; внедрить стандарты качества обслуживания (QoS), предоставляющие приоритет синхронизированному аудио- и видеотрафику, не ущемляя возможностей программ передачи данных.

Начните с потоковой технологии

В наше время наберется не больше 15 процентов корпоративных сетей, по-дилетантски имеющих дело с видео поверх IP, причем ответственные сотрудники сферы информационных технологий сообщают, что они занимаются этим для улучшения внутрикорпоративного взаимодействия. В таких случаях потоковая информация направляется на отдельные настольные ПК с целью усовершенствования оперативного обучения и расширения виртуальной аудитории корпоративных инструктивных совещаний (брифингов).

Чтобы организовать это, вам прежде всего потребуется коммутируемая локальная сеть Ethernet 10/100 и пользовательское оборудование с программным обеспечением, способным воспроизводить видео- и аудиофайлы. Теперь вы готовы к отправке цифрового информационного содержимого UDP-потоками (User Datagram Protocol) по ЛВС, WAN или общегородской сети в соответствии с доступной полосой пропускания и приоритетами.

При использовании потоковых средств содержимое, как правило, редактируется и формируется перед самой его передачей. Затем видеосерверы либо осуществляют прямую передачу потоковой информации, либо хранят ее для пользователей, которые получают доступ к ним по требованию.

Хитрость в наращивании системы до уровня поддержки интерактивной ВКС состоит в том, чтобы приспособить инфраструктуру для трафика в масштабе реального времени. Для партнеров, чьи локальные сети имеют доступ к общей магистральной линии связи организации или поставщика услуг, основной целью является сокращение нагрузки сети. В идеальном случае для предотвращения перегрузки и обеспечения предсказуемого качества видеосигнала в реальном времени сетевой инженер использует трехступенчатый подход:

• переделку топологии сети для обеспечения максимально возможной пропускной способности;
• внедрение в сеть QoS-стандартов с гарантией того, что ваши WAN-операторы поступают так же;
• принятие необходимых мер по формированию трафика в случае перегрузки сети.

Переделка топологии и увеличение пропускной способности

Оптимальная пропускная способность для корпоративной видеосвязи находится в пределах 300—400 кбит/с. Вследствие того, что потоки аудио- и видеосигналов двунаправлены, совокупная потребность в сетевых ресурсах составляет по меньшей мере от 600 до 800 кбит/с для каждого активного сеанса.

Стандарты ВКС поверх IP не требуют, чтобы два или несколько абонентских узлов, участвующих в сеансе, использовали же скорость передачи данных, с которой они их получали. Маломощное абонентское оборудование, вероятно, сможет осуществлять кодирование со скоростью 100 кбит/с, но в связи с тем что при декодировании загрузка процессора оказывается менее интенсивной, оно может декодировать видеопоток, передаваемый со скоростью 300 кбит/с.

Следует также принимать во внимание издержки на передачу заголовков IP-пакетов. Например, двунаправленная ВКС со скоростью 384 кбит/с будет потреблять приблизительно 425 кбит/с в каждом направлении, или всего 850 кбит/с пропускной способности локальной сети. Там, где для удаленных соединений используются сети с коммутацией каналов, передача данных, как правило, является дуплексной. Другими словами, линия Т-1 обеспечивает скорость 1,5 Мбит/с в каждом направлении, чего вполне достаточно для одной видеоконференц-связи. Соответственно, три BRI ISDN-линии могут поддерживать ВКС при скорости 384 кбит/с.

Что касается топологии, задача заключается в том, чтобы сократить общее время ожидания и снизить вероятность коллизий пакетов. Вопрос, какая топология является наилучшей для достижения этой цели, остается спорным. Фрик Стрекер, директор Intergrated Internet Video Application Services (отдела интегрированных Internet-услуг видеоприложений) компании FVC.COM из г. Санта-Клары, предлагает объединить абонентское видеооборудование на общих Ethernet-коммутаторах и подсоединить каждый из них к Gigabit Ethernet.

В соответствии с этим предложением оконечные устройства обработки данных отсоединяются от коммутаторов, обслуживающих видеотерминалы, и подключаются к Ethernet-коммутаторам, не используемым для обработки видеоданных. Для этого нужно развернуть параллельные сети — такой ход может оказаться дорогостоящим, зато полностью исключит риск того, что видео и данные окажутся в одной полосе пропускания локальной сети. Возможно, потребуется минимальная IP-переадресация, если Dynamic Host Configuration Protocol (протокол динамического выбора конфигурации) или BOOTP (протокол начальной загрузки) не используется для определения IP-адресов.

Для работы с прикладными программами реального времени видеокоммутаторы должны иметь неблокируемую архитектуру и по возможности высокоскоростные внутренние шины, обеспечивающие минимальную буферизацию и задержку. Чтобы предотвратить одновременное прохождение через коммутатор слишком большого числа видеовызовов, можно принять меры предосторожности на уровне контроллера зоны видеосети. Звонящий абонент, который превысит пропускную способность коммутатора, услышит сигнал, равнозначный сигналу «занято».

В качестве альтернативы можно подключить несколько оконечных систем видеооборудования и добавить к коммутатору абонентское оборудование, предназначенное только для передачи данных, — в этом случае вы уменьшите вероятность прохождения через коммутатор слишком большого количества видеоконференций и избежите перегрузки. Смысл состоит в том, что общие прикладные программы передачи данных, как, например, программы поиска и просмотра информации в Internet или электронная почта, создают только нерегулярный, «благопристойный» TCP/IP-трафик, который без помех может быть объединен с непрерывным UDP-трафиком, формируемым видеоприложениями.

Когда сеть перегружается и удаляются пакеты, прикладные программы передачи данных начинают повторную их передачу. Чем больше удаляемых пакетов, тем больший интервал между ними устанавливают TCP/IP-приложения, уменьшая тем самым их относительное влияние на интерактивный видеосеанс. Главный риск в этом случае состоит в том, что по мере увеличения трафика на коммутаторе задержка передачи данных от TCP/IP-приложений может превысить значения тайм-аута и в конечном счете передача будет прервана.

Ресурсоемкие сетевые приложения, которые управляют большими базами данных или графическими изображениями (например, CAD/CAM), более восприимчивы к перегрузкам. Серверы потокового видео, подобно интерактивным видеоприложениям использующие для передачи UDP, не замедляют трафик при перегрузке, потому что не обнаруживают потерю пакетов. Поэтому потоковые приложения, как правило, сильно влияют на качество интерактивных видеоприложений.

Важно также не допускать перегрузку межсетевых маршрутизаторов. С помощью инструментальных средств анализа сети, таких как Chariot компании Ganymed, можно подавить возникающие проблемы в зародыше. Начав сеанс, администратор сети будет контролировать трафик во всех сегментах сети между отправителем и получателем. Анализатор быстро обнаружит участок, где полоса пропускания ограничена или где настройка буферов не соответствует потребностям передачи данных в масштабе реального времени. В этом случае инженерно-технический персонал может предпринять необходимые меры по обновлению программного обеспечения либо по увеличению емкости памяти до требуемого объема.

Но если перегрузка возникает в часы «пик» или является результатом неравномерности трафика, с которой невозможно справиться путем увеличения исходной пропускной способности, вам придется внедрять QoS и технологии управления адаптацией трафика.

Положения QoS: локальный и глобальный уровень

Differentiated Services (Diff-Serv) и IP Precedence — это два IETF-протокола, с помощью которых маршрутизатор или коммутатор обеспечивают QoS, считывая информацию, содержащуюся в ToS-байте (тип сервиса) заголовка пакета.

IP Precedence использует приоритеты для включения коммутаторов и маршрутизаторов с целью сортировки пакетов. Для каждого конкретного приложения в терминале абонента может быть установлено восемь различных значений приоритетности.

Со своей стороны, Diff-Serv назначает категории QoS трафику различных приложений на основе соглашения между пользователями и поставщиками услуг об уровне обслуживания.

В настоящее время определены два уровня обслуживания: гарантированный и высококачественный (срочный). В связи с тем что протокол Diff-Serv агрегирует потоки по этим категориям, многие считают, что он лучше масштабируется, чем Resource Reservation Protocol (RSVP), обеспечивающий QoS на основе анализа потока.

Для поддержки приложений видеосвязи не обязательно, чтобы во всех промежуточных маршрутизаторах были IP Precedence и Diff-Serve. Любые маршрутизаторы вашей сети, поддерживающие протокол IP Precedence, будут использовать приоритетность пакетов, которая определена абонентским оборудованием как высшая.

Если маршрутизатор не сконфигурирован для IP Precedence, то все пакеты он будет воспринимать как требующие наилучшего обслуживания. Ожидается, что производители сетевых устройств полностью внедрят эти протоколы в течение двух лет. В настоящее время компания VCON является единственным производителем ВКС-аппаратуры, реализующим протоколы IP Precedence и Diff-Serv в прикладных программах своего оконечного оборудования. Однако Windows 2000 также позволяет сконфигурировать клиентское ПО, выступающее как абонентское оборудование, таким образом, чтобы его IP-адресам присваивался ToS-класс.

Но для того чтобы обеспечить приложения и маршрутизаторы своей сети QoS-интеллектуальными функциональными возможностями, вы должны будете получить такую же поддержку и со стороны операторов, обслуживающих ваши линии глобальной связи. И хотя крупные поставщики услуг уже давно обещают QoS-поддержку в своих сетях, в настоящее время мало кто из них использует необходимые протоколы на базе маршрутизаторов.

При тестировании маршрутизаторов компании Nortel Networks мы применяли методику назначения приоритетов на базе серверов. И хотя лишь немногие корпоративные сети внедрили у себя эту методику, мы с ее помощью получили узел, в котором трафик будет обработан в соответствии с классом обслуживания, предоставляемого конкретному адресу. Именно этот метод может оказаться приемлемым решением для поставщиков сетевых услуг.

Но какие бы усилия вы ни предпринимали во избежание перегрузок, конечно же вы захотите иметь план решения проблемы перегрузки на абонентском ВКС-оборудовании. Для того чтобы сформировать трафик в IP-среде, производители видеокодеров будут во все возрастающей степени использовать преимущества сжатия видеосигнала. Алгоритмы сжатия в значительной степени зависят от сходства и различия кодируемых данных как между последовательными видеокадрами, так и в них самих. Сжатые данные направляются в сеть со скоростью, допускаемой сетевым адаптером абонентского оборудования. Весьма вероятно, что в таком случае будет возникать с периодичностью один или два раза в секунду пиковая нагрузка UDP/IP-трафика на канал с номинальной скоростью передачи, и это создаст перегрузку в направлении основного трафика.

Проблема усложняется тем, что если меняется время, в течение которого полный или частичный видеокадр проходит по сети, появляется риск джиттера (дрожания изображения вследствие неравномерности задержек между пакетами и кадрами). При перегрузке сети это время увеличивается и уровень возникающего джиттера превосходит приемлемый. Для устранения джиттера на принимающем абонентском видеооборудовании необходимы буферы, также вводящие задержку. Сильный джиттер требует большого буфера, приводящего к большей задержке, и чтобы компенсировать ее, нужно более мощное и дорогое абонентское видеооборудование.

При выборе абонентского видеооборудования для использования в IP-среде мы советуем поинтересоваться алгоритмами управления адаптацией трафика. Способно ли абонентское оборудование осуществлять мониторинг состояния и регулировку сети? Действительно ли кодеры уменьшают скорость ввода данных, когда они обнаруживают возрастающую перегрузку сети? Каким образом приложения управляют скоростью ввода видео в сеть? Может ли кодер скорректировать сетевой джиттер? Каким образом приемное абонентское оборудование обрабатывает принимаемые им неисправные или дублированные пакеты, прежде чем декодировать их?

Диспетчеризация пакетов является функцией передающей стороны, которая буферизует аудио- и видеопакеты после их сжатия и затем направляет в сеть в установившемся режиме. Это уменьшает перегрузку, но обратная сторона диспетчеризации заключается в том, что для ее применения предъявляются высокие требования к компьютерному оборудованию. Видеокодек абонентского терминала должен включать в себя по крайней мере 400-МГц процессор в качестве ЦП либо использовать цифровые сигнальные процессоры для обработки видеосигнала.

Вследствие характера IP-сетей, не ориентированных на установление соединения, во время видеоконференции на сетевой интерфейс абонентского оборудования поступают неупорядоченные пакеты. Не имея программного обеспечения для их упорядочивания с целью сортировки и удаления нестандартных пакетов, конечный пользователь будет обнаруживать визуальные искажения, например группы неправильно расположенных цветов на видео или щелчки в аудио. Мы выяснили, что различные системы абонентского оборудования по-разному справляются с неравномерным прибытием пакетов. Некоторые приложения предназначены для того, чтобы полностью заблокировать видео до тех пор, пока не будет создан свободный от помех кадр. Другие системы выводят на экран кадр с «калькой» предыдущего кадра (наподобие следа, производимого быстрым движением проблескового света). Нестандартные пакеты вносят свой вклад в нарушение синхронной привязки звука к движению губ на экране. Единственными высококачественными системами абонентского оборудования, которые мы протестировали и которые имели «IP-интеллектуальные» функциональные возможности, отмеченные в данной статье, оказались продукты, разработанные компанией VCON.

И наконец, последняя рекомендация по внедрению ВКС: найдите системного интегратора, имеющего опыт в использовании видео в IP-сетях.

ОБ АВТОРЕ

Новинки видеоконференц-связи

Компания Cisco Systems, анонсировавшая осенью прошлого года стратегию AVVID (Architecture for Voice, Video and Integrated Data), представила на рынке очередной компонент этой архитектуры. Новое семейство продуктов Cisco IP/VC 3500 представляет собой решение для видеоконференц-связи по IP-сети. Большое значение в этой серии уделяется безболезненному переходу от систем ВКС, отвечающих рекомендации Н.320, к системам на основе Н.323.

В состав линейки Cisco IP/VC 3500 включены устройства, базирующиеся на RISC-процессорах (Reduced Instruction Set Computer).

Сервер многосторонних конференций (MCU) Cisco IP/VC 3510 может одновременно поддерживать до 15 пользователей. Проведение сеансов конференций с большим числом участников обеспечивается путем каскадного включения устройств. Для подсоединения к конференции абоненту достаточно набрать номер, присвоенный текущей сессии. В небольших сетях MCU способен выполнять функции контроллера зоны (gatekeeper) в соответствии с Н.323.

Для поддержки взаимодействия систем Н.320 и Н.323 выпущены два специализированных шлюза — Cisco IP/VC 3520 и IP/VC 3525. Первый поддерживает до четырех интерфейсов BRI и/или V.35, обеспечивая одновременную трансляцию до четырех сеансов ВКС 128 кбит/с для BRI или со скоростью 384 кбит/с для V.35. Порт каждого типа интерфейса имеет перекодировщик звуковых сигналов, позволяющий применять в IP-сети те стандарты сжатия, которые обеспечивают наименьшую полосу пропускания. Второй шлюз — Cisco IP/VC 3525 — предназначен для подключения к телефонным сетям общего пользования (ТфОП) и имеет один интерфейс PRI. Предлагаются модификации для линий Е1 и Т1. Устройство поддерживает до восьми сеансов со скоростью 128 кбит/с или до трех соединений на скорости 384 кбит/с для Т1 и четырех для Е1. Аналогично MCU шлюзы имеют встроенные контроллеры зоны.

В серию Cisco IP/VC не входят абонентские устройства, что вполне понятно: на рынке имеется довольно широкий выбор такого оборудования на все вкусы и любые финансовые возможности. И даже такой мощной компании, как Cisco Systems, нет никакого смысла выходить на этот пока довольно узкий рынок со специально разработанной продукцией. Компания заявляет, что оборудование IP/VC без проблем поддерживает абонентские устройства Н.323 фирм PictureTel, Intel, Polycom, VCON, VTEL, Zydacron, а также приложение Microsoft NetMeeting.

Для непосредственного (т. е. минуя шлюз) подключения к сети оконечного оборудования Н.320 используется терминальный адаптер Cisco IP/VC 3530. Он позволяет присоединять любые системы видеоконференц-связи через интерфейс V.35 и использует интерфейс RS-366 для передачи сигнальной информации (набор номера в сетях ISDN).

Всем этим «оркестром» дирижирует MCM (Multimedia Conference Manager), который входит в состав операционной системы Cisco IOS. Он представляет собой контроллер зоны Н.323 и proxy-сервер, позволяющий администратору сети управлять полосой пропускания и приоритетами для сеансов ВКС. Кроме того, МСМ поддерживает IP-телефоны и шлюзы IP-телефонии.

Любопытно, как скажется на востребованности ВКС появление на этом рынке лидера сетевых технологий.

**********

Компания Zydacron входит в шестерку ведущих фирм, выпускающих системы видеоконференц-связи, и не может позволить себе отказаться от разработок нового оборудования. В начале года она представила очередное пополнение семейства comConnex — комплексную инфраструктуру, поддерживающую проведение сеансов ВКС через различные локальные и глобальные сети. В нее входят MCU, шлюзы, контроллеры зон различных производителей, сертифицированные компанией на совместимость с ее оконечными устройствами.

Такой подход очень рационален: зачем фирме Zydacron участвовать в заведомо проигрышном состязании с Cisco на ее «сетевой поляне», когда она специализируется на выпуске клиентского оборудования? А подтверждением высокого качества этого оборудования является то, что компания PictureTel, признанный лидер рынка ВКС, включила его в свой прайс-лист.

Из последних новинок Zydacron стоит отметить два универсальных офисных комплекса — comCenter и comCenter Exec. Комплекс comCenter представляет собой систему видеоконференц-связи и терминал поддержки совместной деятельности. Он включает интегрированный Microsoft NetMeeting, программное обеспечение совместной работы, средство доступа к сетям Internet и intranet, поддержку сканера, факса и копировального оборудования. Сеансы ВКС могут проходить по стандартам Н.320 и Н.323 со скоростью до 384 кбит/с. В состав комплекса входит 29-дюймовый монитор, что позволяет отнести его к разряду кабинетных систем.

comCenter Exec можно рассматривать как систему ВКС более высокого класса. Дополняя возможности comCenter, она поддерживает два 35-дюймовых монитора. Один из них предназначен для воспроизведения видеоизображения, а на другом (SVGA-монитор) представляются результаты совместной работы с графическими и текстовыми материалами.

Буквально на днях компания объявила о выпуске новой версии ПО для comCenter.

Для клиентов, предпочитающих создавать рабочие места ВКС в соответствии с индивидуальными проектами, компания Zydacron предлагает «конструкторы» OnWAN340 и OnWAN Ensemble. С их помощью можно оборудовать абонентское место для ISDN- и IP-сетей на базе компьютера с ОС Windows.

**********

Из новинок, предлагаемых компанией VTEL, хотелось бы отметить бета-версию системы видеоэлектронной почты Pixelgram. Этот сервис предназначен для корпоративного использования, его также могут предоставлять провайдеры Internet (ISP) и сервисных приложений (ASP). Клиенты с его помощью могут посылать и принимать видеосообщения столь же легко, сколь сегодня обмениваются обычной электронной почтой.

Фирма надеется, что через пару лет корпоративные пользователи будут достаточно широко применять в своей повседневной деятельности видеопочту. А к 2005 г., по прогнозу, более трети всех бизнес-процессов перейдет в область мультимедийного сервиса.

Приложение Pixelgram предоставляет пользователям следующие преимущества:

• вместо передачи прикрепленных видеофайлов поддерживается потоковая технология и тем самым исключается необходимость загрузки на рабочее место довольно объемных файлов и дополнительных действий по их просмотру;
• для создания, пересылки и просмотра не требуется дополнительное ПО, все операции выполняются с помощью стандартных Web-браузеров;
• уведомление о получении видеосообщения поступает в приемный ящик обычной электронной почты.

Корпорация VTEL приглашает компании, ISP и ASP, заинтересованных во внедрении видеопочты, принять участие в бета-тестировании ее продукта. Подробности можно узнать на Web-узле http://www.pixelgram.com.

Ведущее место на рынке

За первые девять месяцев 1999 г. (период, по которому имеются данные) компания Polycom завоевала около 40% общего рынка групповых систем ВКС.

Компактные системы занимают ведущее место

Компактные системы, устанавливаемые на любые телевизионные мониторы, представляют собой самый быстро развивающийся компонент ВКС-рынка, доход от которого к 2003 году превысит 450 млн долл. В настоящее время на компанию Polycom приходится около 80% этого сегмента.

Видео на подъеме

В течение последующих трех лет поставки ВКС-систем увеличатся с 90 тыс. в 1999 году до 205 тыс. в 2002-м. В 1999 году во всем мире было инсталлировано 230 тыс. систем абонентского ВКС-оборудования.