Видеоконференц-связь для развития бизнеса
Основные требования, предъявляемые к современной видеоконференц-связи
«Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать» — эта поговорка во многом объясняет, почему появившаяся около 10 лет назад технология видеоконференц-связи стремительно набирает обороты, становясь одним из самых перспективных направлений телекоммуникаций. Ее привлекательность объясняется еще и тем, что видеоконференция — именно тот продукт, который видит конечный пользователь, не задумывающийся и не имеющий представления о каналах, маршрутизаторах, модемах, технологиях передачи, «последней миле» и других понятных только сетевым инженерам вещах. Для потребителя главное — услышать и увидеть нужного человека в нужное время, и крайне желательно, чтобы их видеовстреча не прерывалась из-за отказа коммутатора или неожиданных задержек в сети.
Что же необходимо для успешного проведения видеоконференций? Каким образом живое изображение и звук, для передачи которых в реальном масштабе времени требуется теоретическая полоса пропускания около 100 Мбит/с, передается по существующим каналам связи на скорости от 128 и даже 64 Кбит/с? Как провести сеанс связи с большим числом пользователей одновременно, используя всего один канал передачи данных? И главное, насколько видеоконференция может заменить реальное общение? Попробуем в этом разобраться.
К современной видеоконференц-связи предъявляются совершенно конкретные требования — как к качеству передаваемого изображения и звука, так и к каналам, по которым они передаются. Естественно, применяется компрессия как видео-, так и аудиоинформации, определенная несколькими основными стандартами.
Указанные во врезке стандарты разрабатывались производителями для передачи именно видеоинформации через глобальные сети, и, как следствие, их применение гарантирует практически 100-процентную совместимость оборудования видеоконференц-связи различных изготовителей. Естественно, каждая компания, производящая подобное оборудование, как правило, добавляет в него некоторые дополнительные возможности, не поддерживаемые оборудованием другого производителя при совместной работе, но в общем случае две различные системы, поддерживающие вышеуказанные стандарты, успешно работают друг с другом.
Разумеется, чем сложнее и масштабнее задача, тем более функциональное оборудование и более скоростные каналы используются. Если необходимо провести видеовстречу с «глазу на глаз» или получить персональную консультацию, применяются простые персональные системы видеоконференц-связи на базе обычного компьютера. Для организации совещаний с небольшим числом участников или между кабинетами руководителей используются компактные системы, подключаемые к телевизору. Если необходимо в реальном масштабе времени передавать конференцию-тренинг, используются мощные групповые системы, которые помимо собственно устройств видеоконференц-связи включают в себя большое число дополнительных камер и микрофонов.
Основной областью применения видеоконференц-связи является проведение совещаний, встреч, переговоров, то есть создание некоей альтернативы (естественно, неполной) командировкам и деловым поездкам. С не меньшим успехом видеоконференции применяются для проведения удаленных презентаций, обеспечения консультаций и экспертиз по выполняемым проектам. Необходимость таких приложений в управлении бизнесом не вызывает сомнений — сокращаются расходы на командировки, не теряется время на утомительные перелеты и переезды, нет проблемы мучительной адаптации человека к другому часовому поясу, а следовательно, совещания проходят более эффективно и продуктивно. В последние годы видеоконференц-связь активно применяется также в медицине и дистанционном обучении. В самом деле, пациент из Владивостока может, не тратя времени, сил и средств на поездку, получить консультацию у медицинского светила, работающего в Москве, и в этом случае эффективность и необходимость видеоконференц-связи не вызывает сомнений. Тем более что общение не ограничено только видеоизображением и речью участников — можно просматривать и совместно редактировать файлы, слайды, графики, изображения, видеозаписи и т.д. При дистанционном обучении речь и материалы лектора могут транслироваться одновременно для большого числа слушателей, сидящих за экранами обычных компьютеров.
Общий обзор существующих систем видеоконференц-связи приведен в таблице. На российском рынке представлены почти все ведущие разработчики технологий и производители таких систем. В число компаний — мировых лидеров в решениях для видеоконференц-связи входят американские PictureTel, Polycom и Tandberg, израильские Vcon и Vtel. Кроме того, оборудование видеоконференций производят такие крупные концерны, как японский Sony и китайский Huawei.
Не вдаваясь подробно в технические детали, проанализируем наиболее типичные возможности систем видеоконференц-связи различного уровня.
Видеотелефон (рис. 1) — небольшое устройство для простейших задач видеоконференц-связи, представляющее собой телефонный аппарат с цветным экраном диагональю 4-5 дюймов и ПЗС-видеокамерой. Он может передавать изображение в форматах FCIF 352×288 пикселов (Full Common Intermediate Format) и QCIF 176×144 пикселов (Quarter Common Intermediate Format) с частотой 15 кадров/с через ISDN на скорости 128 Кбит/с. Некоторые модели видеотелефонов работают также и по стандарту H.324 через обычную двухпроводную телефонную линию на скорости 28 800 или 33 600 бит/с. Конечно, таким образом можно передать только статическую картинку (например, изображение участника встречи) — при возникновении движения в кадре качество изображения резко ухудшается. Поэтому такие аппараты пригодны только для видеовстреч в режиме «один на один». Их средняя стоимость обычно составляет около 1-2 тыс. долл.
Персональная система (рис. 2) — одна или две платы PCI для персонального компьютера под управлением Windows 95/98/2000/NT. Как правило, одна из этих плат отвечает за обработку и преобразование аудио- и видеосигнала, а вторая является интерфейсной к сети IP и ISDN. К плате обработки сигнала подключается цветная видеокамера типа 1/4” color CCD (цветная ПЗС-матрица 1/4 дюйма) с разрешением по горизонтали — 310-330 линий, эффективным числом пикселов около 500×500, углом обзора по горизонтали 40-60°, возможностью вручную управлять фокусировкой, углом поворота и наклона. Также к плате подключаются стандартные микрофон и колонки. На интерфейсной плате находятся блоки, отвечающие за подключение к Ethernet (система может использовать и обычную сетевую плату), а также один или три ISDN-модема с интерфейсами BRI типа S/T. Система обеспечивает максимальную скорость по IP и ISDN до 384 Кбит/с, на которой передает изображение в форматах FCIF и QCIF с разрешением 30 кадров/с. Обеспечивается совместная работа с документами, хранящимися на компьютере (текстовыми, графическими и т.д.); кроме того, к большинству систем такого класса может подключаться вторая видеокамера или документ-камера — специальное устройство, позволяющее передавать по видеоконференц-связи изображение бумажных документов с разрешением, достаточным для их прочтения всеми участниками сеанса. Средняя цена персональных систем наиболее популярных производителей в России может составлять от 2 до 5 тыс. долл.
Компактная система (рис. 3) — небольшое устройство со стильным дизайном, включающее в себя все необходимое для проведения сеанса видеоконференц-связи. В едином модуле объединяются процессорный блок управления и цифровые сигнальные процессоры для обработки кодирования и декодирования видеоизображения и звука, интерфейсы к сетям ISDN и IP, телевизору, видеомагнитофону и компьютеру, чувствительный микрофон и видеокамера с автоматическим управлением. Стандартная внутренняя начинка такой системы — управляющий блок на базе процессора Pentium и собственная операционная система с удобным для пользователя и интуитивно понятным графическим интерфейсом. Видеоизображение в формате CIF или 4CIF выводится непосредственно на телевизор, большинство компактных систем могут подключаться также к компьютеру через последовательный порт и передавать слайды, текстовые и графические документы для совместной работы над ними всех участников конференции. Компактные системы, как правило, оснащены высококачественной камерой типа PTZ (Pan-Tilt-Zoom — панорамное увеличение) с сервоприводом и горизонтальным разрешением 400-500 линий. Системы обладают функциями, позволяющими в ходе видеоконференции автоматически наводить камеру на говорящего в данный момент участника, причем если он передвигается по комнате, камера может поворачиваться вслед за ним на 100-120о. Кроме того, такая камера имеет возможность просто отслеживать передвижение участника конференции — вначале осуществляется захват изображения участника, после чего камера следит за его перемещением. Существуют специальные дополнительные алгоритмы (H.281) удаленного управления видеокамерой, то есть при установленном соединении участники конференции могут поворачивать, приближать и удалять камеру не только на своей системе, но и на той, с которой производится связь (если, конечно, это функция разрешена администратором). Компактные системы работают на скоростях 400 Кбит/с — 2 Мбит/с по IP и 128-384 Кбит/с по ISDN; их стоимость обычно колеблется в пределах от 7 до 20 тыс. долл., в зависимости от производителя и возможностей устройства.
Групповые системы (рис. 4) являются самыми мощными, высококачественными и высокопроизводительными системами для больших конференц-залов и студий видеоконференц-связи. Они представляют собой целый комплекс, включающий в себя собственно устройство с интерфейсами IP Ethernet, ISDN S/T (от 1 BRI (128 Кбит/с) до 6 BRI (768 Кбит/с)), V.35 (до 2 Мбит/с), комплект PTZ-видеокамер с сервоприводом, высокочувствительные микрофоны (позволяющие определять направление на говорящего в данный момент участника встречи и заглушать посторонние звуки, чтобы они не передавались на удаленную систему), широкоэкранные телевизоры и мониторы, а также вспомогательные устройства для облегчения проведения конференции в больших залах типа LAMB (Look-At-Me-Button — небольшое устройство с клавишей, нажатие на которую передает системе специальный сигнал по инфракрасному каналу, по получении которого камера поворачивается в нужном направлении вслед за участником). Стоимость таких систем в зависимости от комплектации может составлять от 20 до 50 тыс. долл. (очень сильно зависит от дополнительных функций и периферийного оборудования). Управление этими системами осуществляется дистанционно: пользователями — со специальных ИК-пультов, администраторами — по протоколу SNMP или через Web-интерфейс. Системы, как правило, довольно просты в подключении и использовании, единственную сложность может составлять необходимость протягивания и соединения большого количества различных кабелей для удаленного выноса камер и микрофонов.
Но видеовстречи в режиме «один на один» и связи между собой двух конференц-залов не исчерпывают всех возможностей. Часто бывает необходимо провести совещание для трех и более участников, каждый из которых находится в другом городе. Такой режим называется многоточечная видеоконференция, и для ее проведения необходим специальный сервер MCU (Multipoint-Conferencing Unit). Принцип его работы довольно прост (рис. 5): принимая от каждого из участников видеопоток с изображением, он осуществляет их взаимное преобразование и объединение, передавая каждому из участников комбинированный видеопоток, содержащий изображение остальных участников встречи. При этом абоненты видят экран, разделенный на 2, 3, 4, 9 и т.д. частей, на каждой из которых выводится изображение одного из участников встречи, активного в данный момент. Такой режим называется Continuous Presence — постоянное присутствие, а число и виды вариантов разделения экрана зависят от применяемого сервера (рис. 6). Сервер также выбирает, чью речь передавать участникам в данный момент. Существуют два основных режима: Lecture Mode — все слушают только одного говорящего (лектора) и Voice Activated (активация голосом) — когда один из участников начинает говорить, сервер передает только его речь, отключая при этом звук, идущий от остальных. Кроме того, стандартные MCU поддерживают протокол T.120, что позволяет всем участниками совместно просматривать и редактировать текстовые и графические файлы, а также слайды и базы данных.
Число одновременных участников (точек) конференции с применением MCU может достигать 100. Для многоточечных конференций в сетях IP в качестве сервера применяется программное обеспечение для Windows NT, при этом для каждого участника необходима полоса пропускания как минимум 200-400 Кбит/с. В сетях ISDN в качестве сервера применяется аппаратное решение — высокопроизводительный модульный коммутатор с ISDN-портами, подключаемый к сети на скорости 3 BRI — PRI (384-2048 Кбит/с). Кроме того, существуют комбинированные решения. Так, один из самых мощных серверов компании Accord — MGS-100 — позволяет подключать участников многоточечной конференции по протоколам ISDN, IP и ATM, осуществляя при этом взаимную конвертацию данных, преобразование протоколов и объединение всех видеопотоков. Более простые серверы могут служить в качестве дополнительной функции групповой или даже компактной системы видеоконференц-связи (например, такую функцию поддерживает система ViewStation фирмы Polycom).
Дальше — больше…
А что делать, если необходимо провести дистанционное обучение или корпоративный тренинг с несколькими сотнями или даже тысячами участников? Системы для реализации таких задач только начали появляться на рынке. В них реализована совершенно иная идеология использования видео в сетях — переход от обычной видеоконференц-связи, в которой несколько человек могут через сеть видеть друг друга и общаться между собой, к визуальному сотрудничеству (visual collaboration), позволяющему группам людей, находящихся в разных концах земного шара, продуктивно работать над совместными проектами. Концепция визуального сотрудничества базируется на использовании последних достижений в области потокового видео и широких возможностей Internet. Продукты, основанные на новой концепции, позволяют в режиме реального времени проводить в сетях IP презентации для большого числа клиентов, включающие видеоизображение, звук, слайды, презентации PowerPoint и прочую информацию, а также создавать хранилища записей проведенных презентаций, открытые для общего доступа. Они представляют собой программное обеспечение Web-сервера, запускаемое под управлением операционной системы Windows NT. Подключившись к такому серверу через сеть Internet или Intranet, пользователь, имеющий имя (login) и пароль, сможет посмотреть проводимую в данный момент либо записанную ранее презентацию, задать вопросы в текстовом виде и сразу же получить на них ответ. При этом на экране одновременно он будет видеть и лектора, и презентацию, которую он проводит, и прочитать вопросы, задаваемые аудиторией. Презентации сохраняются на диске сервера в едином формате, объединяющем видео, речь, слайды, текст и прочую информацию, и могут быть в любой момент просмотрены пользователем (режим Video-on-Demand). Видеоизображение и речь лектора, проводящего презентацию, могут транслироваться как из локальной, так и из удаленной студии по стандартным каналам связи, таким как ISDN и IP (рис. 7). Для их передачи можно использовать оборудование видеоконференц-связи различных производителей и видов — от групповых систем до видеотелефонов. К Web-серверу изображение и звук подводятся с использованием обычной платы видеозахвата стандарта MPEG. Общее число пользователей, одновременно участвующих в видеоконференции с применением таких систем, может составлять от 100 до 5000.
 |
|
Что завтра?
Какими же мы увидим системы видеоконференц-связи в скором будущем? Существует несколько базовых концепций, которые будут определять возможности таких систем уже в ближайшие 2-3 года. Они касаются как достижения максимально высокого качества изображения и звука на любых доступных пользователю каналах связи, так и появления у систем новых возможностей, делающих видеоконференции более удобными, способными полностью заменить дальние командировки. При этом эффективность применения таких систем будет неуклонно возрастать.
Итак, назовем несколько характерных особенностей будущих систем видеоконференц-связи:
- Поддержка технологии People+ Content, заключающейся в том, что участники видеовстречи (People) и ее содержание (Content) представляют собой различные виды информации и одновременно передаются в общем видеопотоке. Под термином «содержание» понимаются рабочие материалы встречи: электронные документы, изображение с документ-камеры, дополнительной камеры, видеомагнитофона и т.п. Во время конференции технология People+Content будет автоматически поддерживать максимальную частоту кадров для передачи изображения участников и обеспечивать наилучшее для материалов качество передачи. В идеальном случае изображение People выводится на телевизор, а Content — на монитор, причем как при видеоконференции «точка-точка», так и с применением MCU. Системы с поддержкой такой технологии уже существуют на рынке, например PictureTel 900 Series.
- Обеспечение естественной атмосферы встречи (качество лучше, чем в современном кинотеатре!): передача высококачественного изображения 4CIF 704×576 пикселов с частотой 60 кадров/с, документов с разрешением до ХGA 1600×1200, 16 млн. цветов и звука с частотой до 20 кГц.
- Встроенная идеология визуального сотрудничества — возможность с помощью функций системы совместно работать над групповыми проектами с использованием общих данных, файлов, материалов и видеоинформации.
- Обеспечение контроля надежности соединения и эффективного управления полосой пропускания — система сама осуществляет распределение доступной пропускной способности канала между передаваемой информацией и отслеживает ошибки и задержки в сети, отправляя корректирующие блоки данных, чтобы конечный пользователь даже не заметил ухудшений в качестве видео или звука.
- Встроенный сервер многоточечных конференций, к которому клиенты могут подключаться по ISDN или по IP.
- Широкие возможности управления, допускающие сетевого администратора ко всем функциям удаленной системы через Web-интерфейс или по протоколу SNMP.
На рынке уже появилось несколько интересных моделей систем видеоконференц-связи с поддержкой некоторых из указанных функций, о которых мы расскажем в ближайших номерах журнала. В целом российский рынок подобных решений переживает рост, хотя и не очень активный. Среднее отставание рынка видеоконференц-связи России от стран Европы и США составляет 2-3 года, если принимать во внимание число установленных систем. Пока вероятность взрывного роста сдерживает относительно большая стоимость высокоскоростных каналов связи и оборудования видеоконференц-связи (особенно наиболее качественных групповых систем). На рынке России присутствуют все наиболее популярные западные поставщики и самое современное оборудование видеоконференций, однако число цифровых телефонных линий (ISDN) и пропускная способность каналов IP значительно ниже, чем на Западе. К примеру, телемедицинское оборудование и видеопереговорные пункты, используемые в США в любой больнице небольшого городка и даже в фермерских хозяйствах, в России установлены только в крупных региональных медицинских центрах. Аналогичная ситуация с дистанционным обучением — если в колледжах и учебных центрах США видеоконференц-связь используется постоянно, то в России применение этой технологии еще только делает первые шаги. Изменение ситуации в пользу видеоконференц-связи зависит как от операторов, так и от производителей оборудования. Потенциальные пользователи уже готовы к применению видеоконференций в своих сетях.
КомпьютерПресс 5'2001
