Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Навчальна дисципліна |
Перспективні досягнення теорії телекомунікацій |
|
Модуль 1 |
|
|
Змістовий модуль № 1 |
Методи формування та обробки сигналів в телекомунікаційних системах |
|
Тема 2 |
Цифрові методи формування, модуляції і демодуляції сигналів |
|
Лекція № 8 |
Перспективи розвитку відеоконференцзв’язку |
ПЛАН ЛЕКЦІЇ
Навчальні питання:
Навчально-матеріальне забезпечення:
Навчальна література:
1. Розвиток систем відеоконференцзв’язку.
Незважаючи на появу перших відеотелефонів ще в 1964 р. (Videophone від Bell Laboratories), початком масового поширення відеокомунікацій, напевно, слід вважати виведення у грудні 1996 р. на ринок спільного продукту фірм 3Com і PictureTel [1]. Розпочавши з відносно простих систем, PictureTel порівняно швидко вийшла на виробництво терміналів групового ВКЗ, що підтримують багатоточкові відеоконференції. Слідом за обладнанням PictureTel з'явилася розробка ProShare Intel, яка не претендувала на вишуканість, однак володіла достатньою функціональністю для організації конференцій «точка - точка». Через деякий час фірма Intel відмовилась від цього сектору ринку. Протягом наступних п'яти років на світовий ринок свою продукцію в області відеоконференцзв'язку вивели фірми Polycom, Sony, VCON, VTEL, Aethra [2]. Дещо пізніше за інших на ринку з'явилася норвезька фірма Tandberg, однак на Європейському ринку вона за короткий час вийшла в лідери як за обсягами поставок, так і за асортиментом запропонованих продуктів [3].
В Україні технології ВКЗ з'явилися дещо пізніше, ніж в країнах Америки і Європи, однак відставання не було фатальним. Останні п'ять-сім років на українському ринку телекомунікаційних послуг можна охарактеризувати як період бурхливого зростання практичного інтересу до систем відеоконференцзв'язку. Досить подивитися публікації на цю тему в Інтернеті, щоб переконатися, що ця технологія з року в рік все ширше впроваджувалася в бізнес і у все нові сфери суспільного життя [6, 7].
Користувачі реальні і потенційні
Будь-яка нова техніка і технологія призначені, на думку розробників і виробників, для використання певним колом осіб. Як же позиціонується ВКЗ сьогоднішнім ринком?
Насамперед – це бізнес. Великі компанії, які мають розгалужену структуру та філії на різних континентах, безумовно, виграють в оперативності управління і економлять кошти при широкому впровадження ВКЗ за рахунок скорочення витрат на відрядження та своєчасності прийняття бізнес-рішень.
Далі – держструктури. По-перше, силові відомства, для яких оперативність управління чи не синонім успішності виконання операцій.
По-друге, служби, які ліквідують наслідки надзвичайних ситуацій.
По-третє, останнім часом значна кількість нарад центр-регіони проводяться вищим керівництвом країни в режимі ВКЗ. Губернатори та інші службовці доповідають президенту або прем'єру про стан справ у регіонах та хід виконання доручень керівництва.
По-четверте, керівництво регіонального рівня також переходить до проведення територіально розподілених нарад, замість виклику підлеглих безпосередньо в регіональний центр.
Дистанційна освіта із застосуванням відеоконференцзв’язку впроваджується багатьма вузами країни. У вищих навчальних закладах, які мають філії в інших містах (регіонах), як правило, спочатку ВКЗ використовується для нарад керівного складу і викладачів, підвищення кваліфікації та тренінгів співробітників, а потім – для читання лекцій, проведення семінарів і навіть для складання заліків та екзаменів.
З численних публікацій в Інтернеті може скластися враження про успішність впровадження технологій ВКЗ у світі і в Україні зокрема. Чи Так це? Для відповіді на це запитання досить відповісти на два інших:
1) Чи є у більшості користувачів телефонного зв'язку бажання бачити співрозмовника при розмові?
2) Яке кількісне співвідношення мобільних телефонів і терміналів відеоконференцзв'язку?
На перше питання можна відповісти коротко – так!
На друге відповісти складніше, оскільки реальні цифри щодо продажу терміналів ВКЗ знайти не так просто. В той же час, очевидно, що якщо ми скажемо, що це співвідношення визначається порядками, то ми не помилимося. Навіть якщо віднести до користувачів ВКЗ всіх, хто користується «Скайпом» і аналогічними програмами, все одно мова буде йти про мільйони. Користувачів же мобільного зв'язку – мільярди. Якщо ж враховувати тільки користувачів стандартних апаратно-програмних і програмних терміналів ВКЗ, то співвідношення буде не менш ніж з п’ятьма нулями.
Окремо слід сказати про два напрямки потенційно широкого впровадження технологій відеоконференцзв’язку.
По-перше, це – дистанційна освіта. Не секрет, що в нашій країні вузи з сильним викладацьким складом розподілені вкрай нерівномірно. А бажання юних громадян з будь-якого населеного пункту отримати освіту високої якості цілком законне і має тільки вітатися. Але не можуть престижні вузи розмістити всіх бажаючих, та й не всі студенти можуть платити за проживання у великих містах. Найбільш простий вихід бачиться тільки в поширенні дистанційного навчання із застосуванням технологій ВКЗ.
По-друге, це – домашня телемедицина. Відомо, що у розвинених країнах триває старіння націй. З кожним роком відносна кількість громадян похилого віку з безліччю хронічних захворювань зростає, а відносна кількість медичних працівників залишається тою ж або зменшується. При збереженні такої тенденції незабаром поліклінічна ланка охорони здоров'я буде просто паралізована. І знову – вихід у впровадженні технологій ВКЗ. Як показує світовий досвід, регулярне спілкування по відеозв'язку медичного працівника середньої ланки з літніми пацієнтами (телепатронаж) суттєво збільшує їх прихильність до виконання призначень і ефективність лікування. При цьому медпрацівник витрачає на кожного пацієнта в середньому не більше п'яти хвилин на день, а навантаження на поліклініку скорочується в рази (за різними даними від 2 до 5 разів).
Отже, начебто у ринку відеоконференцзв'язку блискавичні перспективи. Але чому ж потенційні користувачі ВКЗ не стають реальними?
2. Структура технічних засобів відеоконференцзв’язку.
Мінімальне обладнання, необхідне для використання відеоконференцзв'язку, це:
Для того, щоб у відеоконференції могли брати участь три людини і більше, вже необхідно використовувати сервер багатоточкового ВКЗ (англ. Multipoint Control Unit – MCU), який працює в рамках тих же рекомендацій H.320 або H.323.
Багато виробників технічних засобів ВКЗ заявляють про підтримку їх обладнанням перспективного протоколу SIP, який іде на зміну H.323.
Термінали ВКЗ, представлені на сучасному ринку, це, як правило, моноблоковий або модульний комплект з відеокамери, дисплея і кодуючо-декодуючого пристрою (кодека), що виконують багато корисних функцій:
Для реалізації такого розмаїття в кодеках вбудовані спеціалізовані процесори і «зашиті» фірмові програмні засоби.
Більшість терміналів ВКЗ оснащені спеціальними PTZ-камерами (PTZ (англ.) – pan-tilt-zoom), дозволяють оператору (і/або віддаленому абоненту) обирати і збільшувати об'єкт для відображення з навколишнього середовища.
У ряді терміналів реалізована функція автоматичного наведення камери по голосу на того, хто говорить.
Багато терміналів мають можливість передавати та/або приймати два відеопотоки, причому другий з них – у форматах персональних комп'ютерів (відповідно до рекомендацій МСЕ H.239).
Деякі термінали мають можливість працювати з локальної мережі крізь NAT і FireWall у відповідності з рекомендаціями МСЕ H.460.18, H.460.19.
До названих базових функцій виробники додають певну кількість сервісних можливостей, які збільшують привабливість дорогих виробів.
Модеми, які використовуються в ВКЗ, це пристрої, які здійснюють функцію кінцевого обладнання лінії зв'язку, тобто перетворювача сигналів між терміналом ВКЗ і канальним обладнанням провайдера.
Найбільш часто в Україні використовуються модеми двох типів:
ISDN – модеми для цифрових комутованих телефонних ліній;
DSL – застосовуються для організації виділених (некомутованих) ліній, використовуючи звичайну телефонну мережу.
Значно рідше використовують бездротові модеми:
Супутникові – модеми для мереж INMARSAT і VSAT.
3G – модеми стільникових мереж (наприклад, SkyLink).
4G – модеми бездротових мереж WiMax (наприклад, YOTA).
Ще рідше використовуються модеми телевізійних (коаксіальних) кабельних мереж стандарту DOCSIS.
Передача аудіо/відео між абонентами вимагає використання каналів з набагато більшою пропускною здатністю, ніж звичайні телефонні.
На початкових етапах впровадження ВКЗ такими каналами служили лінії цифрової телефонії ISDN, які об'єднуються в паралельний канал необхідної пропускної здатності відповідно до рекомендацій МСЕ H.320. Так для обміну потоками з роздільною здатністю CIF (Common Intermediate Format – стандарт розміру зображення графічних і відеофайлів рівний 352×288 пікселів) при частоті до 25 кадрів за секунду зазвичай використовувалися 3 канали BRI (англ. BRI – Basic Rate Interface – забезпечує користувачу надання двох цифрових B-каналів по 64 кбіт/с і односмуговий канал сигналізації D зі швидкістю передачі даних 16 кбіт/с). При цьому користувач фактично монопольно займав 6 телефонних каналів на час сеансу зв'язку.
В міру підвищення доступності широкосмугового доступу до публічного Інтернету все частіше застосовується відеоконференцзв'язок по IP-каналах відповідно до рекомендаціяй МСЕ H.323. Поки обидва варіанти співіснують, але, враховуючи тенденції розвитку IP-мереж і нерозвиненість мереж ISDN в Україні, можна припустити перехід в найближчому майбутньому до абсолютного домінування IP варіанту.
Деякі виробники обладнання для ВКЗ останнім часом заявляють, що дні «звичайного» відеоконференцзв'язку закінчені, і найближчим часом вони планують поставляти тільки устаткування для HD відеозв'язку.
Якщо у сеансах звичайного ВКЗ (352×288 пікселів при 25 кадрах в секунду) часто не вистачає пропускної здатності каналів зв'язку (з урахуванням реального завантаження маршрутизаторів по шляху проходження сигналу), то як має транспортуватися відеопотік з роздільною здатністю 1940×1080 при тих же 25 кадрах в секунду?
Сервер, як правило, являє собою складний і дорогий апаратно-програмний комплекс, який виконує наступні функції:
Крім цього, сервери деяких виробників можуть варіювати розкладку зображень на одному або двох екранах, підключати до відеоконференції аудіоабонентів і т.п.
Існує альтернативна ідеологія побудови серверів ВКЗ, коли сервер виступає в ролі інтелектуального маршрутизатора. При цьому різко знижуються вимоги до продуктивності процесора сервера, оскільки до всіх учасників конференції просто перенаправляються два потоки від тих абонентів, які ведуть діалог зараз.
Природно, що в цьому випадку в автоматичному або ручному варіанті визначається послідовність участі в дискусії, а вимоги до пропускної здатності вхідного до сервера каналу зростають пропорційно числу учасників конференції.
3. Апаратні та програмні рішення.
Все вищесказане щодо терміналів ВКЗ стосувалось технічних рішень на базі спеціалізованих процесорів (апаратних кодеків). В той же час, на сучасному телекомунікаційному ринку достатньо пропозицій стосовно «програмних» терміналів ВКЗ. Лапки вжиті, тому що реально, ці термінали працюють на базі персональних ЕОМ, тобто використовують апаратні засоби комп'ютерів і їх операційне середовище. Серед таких рішень можна назвати продукцію фірм Polycom, Tandberg, VCON, Microsoft.
Якщо спочатку програмні рішення в області ВКЗ суттєво поступалися апаратним (наприклад, програма NetMeeting від Microsoft мала дуже скромні можливості у порівнянні з апаратними терміналами Polycom FX), то сьогоднішні рішення стирають грань відмінностей в їх можливостях з точки зору користувача. Так HD4000 від VCON вже дозволяє передавати відео високої чіткості і використовувати протокол H.239 для передачі двох відеопотоків, що зовсім недавно було прерогативою дорогих групових апаратних систем ВКЗ високого рівня. До теперішнього часу, мабуть, єдиною серйозною перевагою апаратних рішень є опрацювання акустичної частини систем:
В іншому програмні системи з точки зору користувача стають дедалі привабливішими:
Альтернативні сервіси
Користувач хоче користуватися певним набором функцій ВКЗ і зовсім не хоче багато платити за це. Йдучи назустріч його побажанням, був розроблений і впроваджений у вересні 2003 року мережний комплект сервісів Skype. Комплект включає можливості:
Програма терміналу надається безкоштовно, а частина сервісів, які є платними, коштують дешево.
Проте, як відомо, «безкоштовний сир буває тільки в мишоловці», та й то тільки для другої мишки...
По-перше, Skype не підтримує протоколу H.323, а, отже, несумісний з серверами і мережами стандартних систем ВКЗ.
По-друге, на відміну від багатьох інших програм IP-телефонії, для передачі даних Skype використовує P2P-архітектуру. Каталог користувачів Skype розділений на комп'ютерах користувачів мережі Skype, що дозволяє мережі легко масштабуватися до дуже великих розмірів (в даний момент більш ніж 100 мільйонів користувачів, 15-20 мільйонів онлайн) без дорогої інфраструктури централізованих серверів. Крім того, Skype може маршрутизувати дзвінки через комп'ютери інших користувачів. Це дозволяє з'єднуватися один з одним користувачам, що знаходяться за NAT або брандмауером, проте створює додаткове навантаження на комп'ютери і канали користувачів, підключених до Інтернету напряму.
По-третє, незважаючи на запевнення розробників щодо конфіденційності зв'язку, існують дані про можливості перехоплення повідомлень, а використання протоколу шифрування AES-256, який не сертифікований на території України, ставить українських користувачів поза законом.
По-четверте, Skype є комунікаційним середовищем для перенесення вірусів, оскільки має вбудовані ефективні алгоритми проходження крізь NAT і брандмауери.
По-п'яте, Skype використовується для крадіжки конфіденційної інформації з комп'ютерів користувачів, включаючи паролі для різних сервісів (наприклад, входу в систему «електронний банк»).
Ціна питання
Коли мова заходить про широту охоплення ринку, то багато що визначається двома факторами. На першому місці, звичайно, ціна виробу. Як би споживачеві не хотілося мати якусь річ, але якщо в гаманці немає необхідної суми і заробити її в найближчому майбутньому не представляється можливим, він її не купить. Аналогічно і з апаратними терміналами ВКЗ. Викласти від шести до двадцяти тисяч доларів (тобто ціну тих самих масових автомобілів!) за можливість бачити, а не тільки чути співрозмовника, готовий далеко не кожен споживач послуг зв'язку.
Програмні термінали набагато доступніші за цінами.
Отже, спочатку про термінали.
Переважній більшості потенційних користувачів потрібні дешеві рішення при обмеженій функціональності. Частина потенційних користувачів готова доплачувати за розширення функціональності, але їх вже набагато менше. І лише дуже мала кількість потенційних користувачів готова багато платити за іміджеві апаратні рішення, та й то, як правило, не своїми, а державними або корпоративними грошима.
Тепер про сервери.
Покупців дорогих апаратних серверів багатоточкового зв'язку на ринку мізерно мало. Більшість обмежується серверами багатоточки, вбудованими в термінал. Обмеження в кількості від 3-х до 9-ти одночасно підключених віддалених абонентів (що забезпечують вбудовані MCU), як правило, відповідають реальним запитам споживача. Однак при широкому впровадженні дистанційної освіти і домашньої телемедицини питання про сервери стане вузьким місцем проектів з малим бюджетом. І саме тоді на перший план повинні вийти програмні сервери. Безумовно, програмний сервер на велику кількість підключень, побудований за комутованим принципом, вимагає апаратної платформи у вигляді комп’ютера дуже високої продуктивності. В той же час, його вартість все одно буде нижчою, ніж у апаратних рішень.
Контрольні запитання
Розробив:
доцент кафедри КІ
к.т.н., с.н.с. Волошко С.В.