Rambler's Top100
Статьи ИКС № 7 2007
А.Г. САДЧИКОВ  В.Е. ИЛЬИН  А.В. ГОЛОВИН  01 июля 2007

Многоточечная видеоконференцсвязь: есть решение


Кому и для чего это надо?

Основные пользователи систем ВКС с большим числом участников – госучреждения федерального уровня и крупные компании (например, нефтегазового, банковского секторов, электроэнергетики) с развитой филиальной сетью. Когда речь идет о большом числе участников, подразумевается цифра 100, поскольку у таких структур зачастую есть представительства в большинстве или во всех субъектах Федерации (их 89), а иногда и в федеральных округах (их семь), – итого 96.

С помощью видеоконференций проводятся селекторные совещания, т.е. выступает руководитель предприятия и дает слово представителям удаленных подразделений, или производственные совещания, когда необходимо обеспечить дискуссию между несколькими (не всегда всеми) участниками конференции. В том и другом случае выступления могут сопровождаться трансляцией презентационных материалов.

Кроме того, системы ВКС могут применяться для дистанционного обучения. Они поддерживают широковещательную трансляцию выступления преподавателя, передачу презентационных материалов, возможность обратиться к преподавателю в чате и т.п.

Почему?

Однако применение в многоточечных видеоконференциях с большим числом участников традиционных систем ВКС (они достаточно широко представлены на рынке, основные производители Tandberg, Polycom) приводит к неэффективному использованию каналов связи. Такие системы характеризуются постоянной передачей аудио/видеопотоков от удаленных кодеков к серверу многоточечной ВКС (MCU) и от MCU к каждому удаленному кодеку. А для хорошего качества изображения и звука требуется полоса пропускания порядка 384 кбит/с (даже для невысокого качества – не менее 256 кбит/с) в каждой из 100 абонентских точек. Таким образом, суммарная полоса пропускания (и, соответственно, скорость на порту в центре) составит 38,4 Мбит/с, что, конечно, непозволительная роскошь, поскольку конференции проводятся не постоянно (рис. 1). Кроме низкой эффективности использования канального ресурса такие системы отличают и низкие возможности управления. Конечно, можно отключать у удаленных кодеков микрофоны и видеокамеры – это повышает дисциплину конференции, но отнюдь не экономит канальный ресурс. При отключенной камере передается черный экран, не все голосовые кодеки поддерживают режим «подавления молчания» (отключенный микрофон эквивалентен отсутствию звука). При топологии типа «дерево» можно оптимизировать требуемую полосу пропускания за счет установки MCU в узловых точках. Но такой подход значительно повышает первоначальные затраты, поскольку стоимость MCU достаточно высока. Да и топология «дерево» в корпоративных сетях встречается гораздо реже, чем «звезда».

С чего начали?

Решением этой проблемы занялись специалисты компании inCOMa. Поскольку MCU формирует одинаковые видеопотоки ко всем участникам конференции, у них возникла мысль: нельзя ли посылать один видеопоток в широковещательном режиме ко всем периферийным офисам? (Подразумевается проведение конференций по протоколу TCP/IP, поскольку в ISDN ни о какой «широковещательности» речи быть не может.) При этом, естественно, необходимо сохранить всю индивидуальную контрольную информацию.

Стендовые работы показали, что такая схема в принципе работает. В результате получился универсальный вариант, работающий как на симметричных, так и на асимметричных (широковещательный из центра, индивидуальные от периферийных точек к центру) каналах в любой широковещательной транспортной среде (спутниковые каналы Frame Relay и DVB, наземные Metro Ethernet и т.д.).

Первый опыт

Поскольку при проведении многоточечных видеоконференций все происходит очень динамично, необходимо управлять параметрами фильтрации, иметь средства мониторинга и некий интерфейс управления и контроля.

В первую очередь специалисты inCOMa искали решение на базе стандартных средств – и нашли. Оказалось, что программные серверы видеоконференцсвязи (Conference server, некий аналог MCU) производства компании FVC (в настоящее время RADVISION) при каскадировании (объединении серверов между собой для увеличения количества участников) могут поддерживать мультикаст. Все параметры можно задавать на центральном сервере, и они автоматически распространяются на периферийные.

Система была внедрена в одной дружественной стране СНГ и показала неплохие результаты: при семи периферийных точках суммарную полосу пропускания удалось уменьшить более чем вдвое, а качество осталось практически таким же, как и при проведении видеоконференций в обычном режиме. Но в процессе опытной эксплуатации выявились и некоторые недостатки: неустойчивая работа серверов – при управлении с центрального сервера проявлялись периодические «зависания» периферийных серверов, а также недостаточный набор поддерживаемых кодеков. Ну и, конечно, высокая цена решения: в каждую точку помимо терминала ВКС необходимо установить достаточно мощный сервер с весьма дорогим ПО Conference server.

Что делать? Делать!

Поскольку, кроме Conference server, других решений ВКС, хоть как-то поддерживающих мультикаст, на рынке обнаружено не было, перед разработчиками встала необходимость создать программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий возможность промышленного применения технологии. В процессе работы над этим решением, получившим название «Видеоселектор», удалось значительно повысить эффективность использования канальных ресурсов по сравнению с первоначальным вариантом.

В основу было положено следующее соображение: при проведении видеоконференций с действительно большим (более 30) числом участников коллективная дискуссия просто невозможна как технологически (видеоизображение следует за звуком, и если все заговорят одновременно, оно «размоется» за счет постоянного переключения), так и психологически – люди просто перестают воспринимать друг друга. Поэтому обычно используется жесткий регламент, когда ведущий дает слово. В такой ситуации точно известно, чье изображение в каждый момент будет транслироваться всем. Так зачем же передавать аудио/видеопотоки в центр на MCU со всех точек, когда интерес в настоящий момент представляет информация только с одной-двух из них? Так появилась идея разделения участников на пассивных (не имеющих в данный момент возможности передавать аудио/видеопотоки на MCU) и активных, чье изображение и голос передаются на МCU и могут транслироваться всем участникам конференции. Перевод участников из активных в пассивные осуществляет оператор по команде ведущего конференции.

Достаточно часто выступления сопровождаются презентациями, т.е. необходимо передавать всем участникам не только изображение и голос, но и обычные данные, причем так же всем одновременно. Эта задача решается путем широковещательной передачи данных с контролем получения.

Следует отметить некоторое различие в алгоритмах работы в режиме разделения экрана и режиме активации по голосу. В первом режиме экран делится на несколько заранее заданных частей, в каждой из которых передается изображение от одного из активных терминалов ВКС. (Активных терминалов может быть больше, чем окон, в этом случае окна активируются по голосу.) В таком режиме происходит передача одного потока ко всем участникам, и все терминалы конференции получают одинаковое изображение.

В случае активации по голосу все должны видеть изображение с того терминала, с которого идет голос. Но при этом тот, кто говорит и чье изображение транслируется всем, должен видеть не себя, а изображение с того терминала, который передавал всем изображение в предыдущий момент. В таком случае приходится передавать не один, а два видеопотока: один от выступающего для всех и один от предыдущего выступающего к выступающему в настоящий момент.

В случае, если у потребителя уже использовались терминалы ВКС, работающие только с протоколом Н.323, периферийные серверы системы «Видеоселектор» могут выполнять функции SIP-Н.323-шлюзов. В целом система может быть совмещена практически с любыми уже установленными системами ВКС, обеспечивая оптимизацию управления и значительную экономию канальных ресурсов.

***


Технология, лежащая в основе системы «Видеоселектор», защищена патентом РФ, в стадии рассмотрения находятся российский и международный патенты на систему в целом, а в январе 2007 г. заключен первый контракт на ее установку.

Основные технологические принципы работы системы «Видеоселектор»:
  • при передаче от центра к удаленным точкам – широковещательная (мультикаст) передача одного видеопотока (в некоторых случаях двух) ко всем удаленным точкам и его преобразование для передачи конкретным терминалам ВКС в каждой конечной точке;
  • при передаче от удаленных терминалов ВКС в центр – фильтрация аудио/видеопотоков от тех терминалов (условно называемых пассивными), аудио/видеоинформация от которых не требуется в данный момент для формирования общей картинки и звука.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!