Мультисервисные сети: видеоконференц-связь в сетях с коммутацией пакетов

Алексей Шереметьев

Мультисервисные сети: видеоконференц-связь в сетях с коммутацией пакетов

Характеристика стандарта H.323

Описание мультимедийных возможностей устройств Cisco

Использование прокси для улучшения качества обслуживания (QoS)

Повышение степени интеграции приводит к снижению стоимости владения

Пример построения сети H.323

Предложения по конфигурированию сети

В последнее время все большее внимание потребителей привлекают системы видеоконференц-связи (ВК), работающие в IP-сетях. Глобальная связь практически с любой точкой мира и одновременно сравнительно низкая стоимость соединения являются мощными стимулами развития технологии ВК.

Развитие сетей с коммутацией пакетов и утверждение рекомендаций H.323 привели к тому, что все ведущие компании, в том числе VTEL, представили на рынок совместимое с международными стандартами оборудование ВК для сетей с коммутацией пакетов.

Кроме того, для обеспечения легкости конвергенции оборудования в мир IP-коммуникаций, предоставления гарантий качества и надежности VTEL объединила свои усилия с компанией Cisco — ведущим производителем IP-оборудования.

В статье представлена краткая информация о стандарте H.323, являющемся основой организации ВК в сетях с коммутацией пакетов, средствах управления в H.323, использовании прокси-серверов, обеспечивающих качество обслуживания (QoS) в IP-сетях. На примере типовой схемы сети показано применение продуктов видеоконференц-связи VTEL SmartStation и WG500 в IP-сети с использованием многофункциональных концентраторов Cisco MC3810. Кроме того, даются некоторые рекомендации по развертыванию ВК в IP-сети.

Стандарт H. 323, принятый в 1996 году, определяет основные требования к оборудованию и программному обеспечению систем для обмена аудио-, видеоинформацией и данными в IP-сетях и обеспечивает совместимость продуктов разных производителей. Рекомендации H.323 специально разработаны для поддержки технологий мультимедиа в сетях с негарантируемым качеством обслуживания (QoS).

Важность этого стандарта состоит в том, что он позволяет интегрировать голос, видео и данные как в совместно используемой локальной вычислительной сети (ЛВС), так и в распределенной глобальной вычислительной сети (ГВС). H.323 разработан для обеспечения совместимости сетевого оборудования и может использоваться везде, где поддерживается IP-протокол, независимо от физической топологии сети. IP-пакеты могут транспортироваться по сетям Ethernet или Token Ring, ATM-сетям, арендованным линиям или сетям Frame Relay.

Стандарт H.323 не зависит ни от аппаратных средств компьютеров, ни от операционных систем, что дает возможность разработки оборудования, функционирующего в разнообразных средах.

В H.323 определены четыре основных компонента сети и правила их взаимодействия друг с другом. Этими четырьмя компонентами являются терминал, шлюз, программный контроллер управления (Gatekeeper), устройство многоточечной видеоконференц-связи (MCU, Multi Conference Unit), которое часто называют видеосервером. H.323 определяет топологии ВК типа «точка-точка» и многоточечная конференц-связь.

Компания VTEL в настоящее время предлагает терминалы ВК, программные контроллеры управления, шлюзы и видеосерверы, которые соответствуют стандарту H.323. Большинство терминалов VTEL поддерживает два стандарта: H.320 — для работы в сетях с коммутацией каналов, например ISDN, и H.323 — для работы в сетях с коммутацией пакетов. Основанная на ПК открытая архитектура оборудования VTEL позволяет пользователям осуществлять выбор необходимого режима работы. Более детальная информация о продуктах VTEL находится на сервере компании www.vtel.com.

На рис. 1 представлены ключевые компоненты стандарта H.323.

Программный контроллер управления (Gatekeeper) в H.323 обеспечивает трансляцию имен терминалов и шлюзов в IP-адреса в соответствии со спецификацией RAS и управляет полосой пропускания канала видеоконференц-связи в пределах H.323-зоны. Зона состоит по крайней мере из одного терминала и может содержать шлюзы или видеосерверы. Зона независима от топологии сети и может быть составлена из множества сегментов, которые соединяются с помощью маршрутизаторов или других устройств. Часто программный контроллер управления является логически отдельным устройством, в большинстве же реальных систем он интегрируется с терминалом, шлюзом или видеосервером. Пример зоны H.323 представлен на рис. 2.

В соответствии со стандартом H.323 каждая зона может иметь только одно активное средство управления; при наличии множества зон в пределах организации возможно применение множества управляющих устройств. Собственно, для IP-сети нет необходимости в средстве управления ВК. Однако если применяется программный контроллер управления, то требуется его поддержка всеми терминалами сети. Управление ВК обычно осуществляется программным обеспечением шлюза, маршрутизатора или видеосервера.

Шлюз H.323 (GW) является оконечной точкой, обеспечивающей в реальном масштабе времени двустороннюю связь между H.323-терминалами и терминалами других основанных на стандартах ITU серии H систем. Реализация такой функции требует трансляции H.323-протоколов IP-сетей в протоколы стандарта H.320 сетей с коммутацией каналов.

Компоненты шлюза представлены на рис. 3.

Видеосервер (MCU) поддерживает конференции между тремя или более терминалами и управляет процессом соединения между всеми терминалами при определении параметров обработки аудио- и видеопередачи. ВК может также микшировать, коммутировать и обрабатывать поступающие видео- и звуковые сигналы и решать, каким путем эти потоки будут направлены каждому участнику конференции.

Более детальная информация о семействе устройств стандарта H.323 представлена на Web-сервере VTEL.

Менеджер конференц-связи Cisco (Multimedia Conference Manager, MCM) предоставляет администратору сети возможности идентификации потока H.323, управления доступом, аутентификации, QoS и безопасности. MCM — часть программного обеспечения Cisco IOS — поддерживается широким спектром оборудования, включая Cisco 2500, 2600, 3600 и MC3810. MCM позволяет администратору сети ограничивать трафик H.323 в ЛВС или ГВС, собирать необходимую статистику по использованию ресурсов сети, назначать уровни обслуживания (QoS) для пакетов H.323, генерируемых оборудованием ВК, и обеспечивать необходимую степень безопасности для соединений H.323.

MCM состоит из двух подсистем. Подсистема управления обеспечивает авторизацию пользователя, адресацию, ведение учетной базы данных в стиле RADIUS или TACACS+, назначение полосы пропускания в пределах зоны путем ограничения числа сессий H.323, исходя из реальной загрузки канала в зоне, маршрутизацию вызовов.

Прокси-подсистема MCM позволяет администратору сети осуществлять управление всеми потоками H.323-трафика. Администраторы сети могут направить весь поток вызовов H.323 через прокси и строго контролировать использование трафиком H.323 полосы пропускания ГВС. Всему трафику H.323, проходящему через прокси, может назначаться определенный уровень QoS путем использования IP Precedence или протокола резервирования ресурса (RSVP). Прокси работает с программным контроллером и обеспечивает разрешение проблем адресации H.323, а также механизм безопасных коммуникаций H.323 по Extranet.

Для получения дополнительной информации об особенностях программного обеспечения MCM обратитесь на Web-сервер Cisco по адресу:http://www.cisco.com/warp/public/732/net_enabled/mcm/index.shtml.

Когда два IP-видеотерминала связываются непосредственно между собой, качество вызова не гарантируется. При наличии значительной полосы пропускания коммутируемой ЛВС качество вызова может оказаться приемлемым. Однако при соединении по медленному каналу ГВС или по сети общего пользования качество вызова в H.323 может быть недостаточным или даже недопустимым из-за задержек и джиттера во время перегрузок сети.

Успешная передача видео по IP-сети через ГВС возможна только в случае низких задержек, незначительных потерь пакетов и осуществляется, как правило, не по IP-сети общего пользования, а поверх частной IP-сети как дополнительный сервис с адекватными QoS-механизмами на местах.

Существует два основных способа достижения требуемого QoS при использовании ГВС:

• использование RSVP для резервирования потоков с соответствующим QoS;

• использование битов IP Precedence для назначения более высокого приоритета для пакетов IP-видео.

Если оконечная точка H.323 непосредственно не поддерживает RSVP или IP Precedence, то администраторы сети могут компенсировать этот недостаток путем использования прокси между сегментами сети (обычно через ряд маршрутизаторов) для улучшения качества вызова. Даже когда терминалы способны взаимодействовать на основе RSVP или IP Precedence, сетевые администраторы могут не разрешить оконечным видеоточкам резервировать полосу пропускания сети или устанавливать необходимые приоритеты. Программное обеспечение Cisco MCM может блокировать запросы предоставления требуемого качества обслуживания (QoS) от неавторизованных терминалов. Администраторы могут сконфигурировать прокси MCM для использования возможностей RSVP и IP Precedence.

Дополнительную информацию о способах предоставления нужного уровня QoS можно получить по адресу:http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/qos.htm.

Совместное использование данных, голоса и видео в сетях с коммутацией пакетов — ключевая тенденция развития как корпоративных сетей, так и сетей провайдеров услуг.

MC3810, работающее в среде Cisco IOS, является естественным выбором при развитии сети на базе оборудования Cisco.

MC3810 комбинирует следующие функции:

• доступ T1/E1 ATM;

• H.320-видео через ATM;

• H.323-видео через ATM, Frame Relay или выделенные линии;

• функции программного контроллера управления H.323;

• управление безопасностью, трафиком и статистикой H.323 на основе прокси;

• поддержка голоса через ATM, Frame Relay, IP;

• поддержка протоколов Cisco IOS.

Объединение MC3810 с оборудованием VTEL позволяет сетевым администраторам установить мостик между сетями с коммутацией каналов на основе H.320 и сетями с коммутацией пакетов для передачи видео по IP, а также осуществить передачу видео через общую инфраструктуру ATM. Объединяя возможности передачи видео с полным набором функций маршрутизации и передачи голоса по ATM, имеющихся в IOS, MC3810 может обеспечить экономически эффективный способ доступа в ATM-сеть общего пользования.

Более полная информация о MC3810 находится по адресу:http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/pcat/mc3810.htm.

На рис. 4 представлен простой пример сети, обеспечивающей передачу высококачественного видео по H.323-сети между тремя отдаленными офисами.

В каждом офисе установлен Cisco MC3810 для интеграции голоса, видео и данных и передачи совокупного трафика по одному соединению Frame Relay или ATM T1.

Коммутаторы Cisco Catalyst в каждом офисе гарантируют пользователям предоставление необходимой полосы пропускания для мультимедиа-трафика. Возможности, имеющиеся в программном обеспечении IOS и MC3810, предоставляют функции управления H.323 и прокси для обеспечения соответствующего уровня QoS для вызовов H.323 через глобальную сеть.

Каждая сеть уникальна, то есть зависит от требований заказчика и используемых приложений. Существует ряд правил, которым желательно следовать при совместном использовании оборудования VTEL и Cisco MC3810:

1. Убедитесь, что имеется только один контроллер управления (gatekeeper) в зоне. При использовании контроллера управления Cisco MCM закройте все программные контроллеры, существующие в этой зоне. Проанализируйте настройки маршрутизаторов, видеосерверов H.323 и шлюзов в этой зоне и убедитесь, что функции контроллера управления отключены.

2. Программному контроллеру управления MCM в каждой зоне обычно назначается фиксированный IP-адрес. При монтаже и конфигурировании оборудования VTEL SmartStation или WG500 вручную введите IP-адрес MCM контроллера для той зоны, в которую будет входить оборудование VTEL.

3. Установите в локальной сети коммутаторы 10/100 Mбит/с Уровня 3 для обеспечения достаточной для передачи мультимедиа полосы пропускания. Если возможно, выделите каждому терминалу H.323 отдельный сегмент ЛВС.

4. Для того чтобы разрешить поддержку QoS по ГВС, убедитесь, что функция MCM активизирована на всех устройствах MC3810. Убедитесь также, что все маршрутизаторы, обрабатывающие IP-видеотрафик, имеют программное обеспечение Cisco IOS версии не ниже 12.0(3) T. Эта версия поддерживает MCM с протоколом RSVP.

5. При использовании глобальных каналов связи Frame Relay подсчитайте необходимую скорость CIR, способную удовлетворить требованиям передачи как видео, так и данных ЛВС. Недостаточная скорость CIR приведет к низкому качеству видео или низкой скорости передачи данных. Если возникают проблемы с качеством вызовов H.323 при передаче по каналам Frame Relay через глобальную сеть, попробуйте постепенно увеличивать значение CIR до тех пор, пока требуемое качество не будет достигнуто.

6. Используйте анализаторы трафика LAN/WAN для идентификации «узких мест» сети.

7. Используйте статистические данные о работе сети, предоставляемые программным обеспечением System Monitor оборудования SmartStation или WG500 компании VTEL, для помощи в идентификации проблем сети. Это позволит контролировать передачу видеовызовов от одного абонента к другому и отображать состояние IP-сети.

КомпьютерПресс 5'2000