Журнал "Мир связи - Connect!", N12, 2001

ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗЬ: ТОЧКИ РОСТА

Андреев Михаил, Мельников Сергей, Пименов Юрий.
"Стэл - Компьютерные Системы", Москва.

В настоящее время слова "видеоконференцсвязь" и "видеоконференция" в России привлекают к себе все большее и большее внимание. Вряд ли стоит говорить о том, что наступает "бум" в этом секторе телекоммуникаций, однако вот сухие цифры: если в декабре 2000 года поисковая машина "Яндекс" на запрос "видеоконференция" давала список из примерно 10 тысяч веб-страниц, то сейчас, год спустя, - их уже более 27 тысяч. И это закономерно, так как интерактивная реальность проникает во многие области нашей жизни.
Цель нашей статьи - дать срез главных, на наш взгляд, тенденций в этой области телекоммуникаций. В первой части мы остановимся на "точках роста" технологии видеоконференцсвязи, а во второй части рассмотрим новые примеры областей применения этой технологии.

1. Технологические аспекты

Ведущими мировыми производителями оконечного оборудования видеоконференцсвязи в течение нескольких последних лет были и остаются шесть производителей: Polycom, PictureTel, Tandberg, Sony, VCON, VTEL. Почти все выпускаемое сейчас оборудование позволяет работать и в ISDN, и в IP сетях. Однако популярность IP- сетей растет, и рынок все явственнее поворачивается в сторону оборудования стандарта H.323.

Диалектика развития H.323

В 1990 году Международным Союзом Электросвязи (ITU) был одобрен первый стандарт в области видеоконференцсвязи - рекомендации H.320 для организации видеоконференций по ISDN. Затем ITU одобрил еще целую серию рекомендаций, относящихся к видеоконференцсвязи. Во второй половине 90-х годов интенсивное развитие получили IP сети. Они превратились в экономичную среду передачи данных и стали практически повсеместными. Стремление использовать сложившуюся структуру IP сетей привело к появлению в 1996 году стандарта H.323 (Visual Telephone Systems and Terminal Equipment for Local Area Networks which Provide a Non-Guaranteed Quality of Service, Видеотелефоны и терминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качеством обслуживания). В 1998 году была одобрена вторая версия этого стандарта H.323 v.2 (Packet-based multimedia communication systems, Мультимедийные системы связи для сетей с коммутаций пакетов), в 1999 - третья, а примерно год назад - четвертая.
Смысл последних изменений стандарта - повышение надежности, мобильности и гибкости систем видеоконференцсвязи. Введена функция ускорения вызова, добавлена возможность аутентификации пользователя, теснее стала интеграция между протоколами передачи аудио- и видео и протоколом передачи данных. Новые версии стандарта предусматривают расширенные возможности мультимедиа шлюзов и устройств многоточечной конференции, направленные на повышение качества организации и проведения конференции с большим и очень большим числом участников.
Однако следует отметить, что производство оборудования не всегда успевает за обновлениями версий стандарта H.323. На сегодняшний день почти все имеющееся на рынке оборудование видеоконференцсвязи этого стандарта поддерживает вторую его версию. Ряд производителей анонсируют поддержку третьей версии в ближайшем будущем.

Борьба за качество передачи аудио- и видео. Проблемы и решения

В реальных IP сетях картина прохождения пакетов далека от идеальной. Ведущие производители оконечного оборудования предлагают свои решения для обеспечения качества передачи аудио- и видео. Перечислим некоторые из них.

Восстановление порядка следования IP пакетов. При передаче мультимедийного трафика в IP сети может нарушиться естественный порядок следования пакетов. Пропущенный или поздно пришедший пакет может вызвать "замораживание" видеокартинки или паузы в аудиосопровождении.

Контроль повтора пакетов. В IP сети может возникнуть ситуация, когда будут принято нескольких копий одного и того же пакета. Это так же, как и пропуск пакета, может вызвать "замораживание" видеокартинки или паузы в аудиосопровождении.

Коррекция сбоев синхронизации. При передаче аудио и видео пакетов от видеотерминала они равномерно распределены по времени. Однако при их прохождении через сеть эта равномерность может нарушаться. Временные интервалы между пакетами могут сокращаться или увеличиваться. Это приводит к сбоям как в аудио, так и в видеопотоках на приемном конце. Для обеспечения равномерности поступления видео и аудио потоков нужно автоматически изменять длительность задержки между пакетами при возникновении в этом необходимости.

Синхронизация пакетов, относящихся к аудио- и видео. При формировании сигнала передающего терминала аудио и видео пакеты синхронизированы по времени. После прохождения через сеть такая синхронизация не должна нарушиться. Исправить это рассогласование можно, используя временные метки протокола RTP, присутствующие в заголовках каждого пакета.

Перечисленные выше искажения мультимедиа потока, вызванные несовершенством организации IP сети, можно скорректировать только на конечном терминале. Эти методы коррекции работают совместно с другими технологиями, направленными на повышение качества обслуживания в сети.
Использование IP Precedence. В стандартном заголовке IP пакета имеется однобайтовое поле Type Of Service. Первые три бита используется для задания величины "IP Precedence" (приоритет IP пакета), которая может принимать 8 значений. Некоторые производители терминального оборудования (в частности, VCON) используют эти биты для расстановки приоритетов пакетов в потоках аудио и видео. Например, представляется логичным, чтобы пакеты трафика видеоконференции имели больший приоритет, чем пакеты трафика электронной почты. Для эффективного использования IP Precedence эта технология должна поддерживаться сетевым оборудованием.

О многоточечной видеоконференцсвязи

Для организации видеоконференций с несколькими (три и более) участниками, необходимы Устройства Многоточечной Видеоконференции (MCU, Multi Control Unit).
Ведущими производителями аппаратных MCU для высококачественных видеоконференций являются компании Accord, Ezenia! (ранее называвшаяся VideoServer), RADVision. Для сетей видеоконференцсвязи, насчитывающих сравнительно небольшое число пользователей, наиболее экономичным решением является использование RADVision MCU-323 или Ezenia! Encounter NetServer. Если конференция объединяет большое количество участников, которым требуется функция "постоянного присутствия" с одновременным отображением участников в разных областях экрана, то оптимальным выбором будет MCU компании ACCORD.
Задача администрирования разветвленной сетью видеоконференцсвязи достаточно сложна. Инструменты для ее решения разрабатываются как производителями MCU, так и производителями терминального оборудования.

Технология Interactive Multicast - альтернатива MCU?

Для снижения расходов при создании небольшой сети видеоконференцсвязи ряд производителей предлагает новую технологию - Interactive Multicast, основанную на групповой адресации IP Multicast.
Главное преимущество широко поддерживаемого стандарта групповой адресации IP Multicast - способность адресовать видео- и аудиопоток практически неограниченному количеству пользователей. Главный недостаток - то, что эти пользователи остаются пассивными зрителями. Иными словами, IP Multicast не имеет встроенного механизма интерактивности, т.е. взаимодействия пользователей. С одной стороны, IP Multicast позволяет расширить аудиторию для видеосвязи, а с другой стороны, теряется одно из ключевых свойств видеоконференции - интерактивность.
Технология Interactive Multicast призвана изменить эту ситуацию. Суть этой технологии состоит в том, что каждый участник конференции может транслировать всем свое видео и/или аудио в режиме IP Multicast. Ситуация напоминает "виртуальный подиум", на который может "взойти" любой участник конференции, а все остальные выступают в роли зрителей.
Пользователь, инициирующий конференцию, считается ее Председателем. Имеется два способа подключения участников к данной конференции. Во-первых, Председатель может подключить к сеансу необходимого абонента. Во-вторых, абонент сети может сам подключится к сеансу, направив вызов Председателю.
В ходе конференции Председатель определяет активного участника, чьи видео и аудио потоки транслируются всем остальным. Участник, который желает стать активным, направляет текстовый запрос Председателю.
Технологии Interactive Multicast от многих производителей совместима с уже ставшей де-факто стандартом технологией Cisco IP/TV. С помощью программного обеспечения Cisco IP/TV можно принимать, декодировать и воспроизводить мультимедиа потоки Interactive Multicast.
Главное достоинство технологии Interactive Multicast состоит в том, что для проведения видеоконференции не требуется аппаратное или программное MCU. Кроме того, по сравнению с программными MCU, эта технология обеспечивает очень высокое качество видео и хорошую динамику аудио- и видеопотоков.

Защита информации в сетях видеоконференцсвязи

Вопросы, связанные с защитой информации в сетях видеоконференцсвязи, для государственных и корпоративных заказчиков часто оказываются очень важными. Согласно законодательству Российской Федерации, в качестве средств защиты информации могут использоваться только сертифицированные средства. Кроме того, организация, которая занимается построением сетей видеоконференцсвязи, должна иметь государственные лицензии на определенные виды деятельности в области защиты информации. При этом организация - заказчик принимает на себя ряд обязательств согласно действующим нормам законодательства.
Технологически построение защищенной IP-сети видеоконференцсвязи заключается в установке криптомаршрутизаторов (шифраторов IP-потоков) на выходах сегментов локальной сети.

СХЕМА построения защищенной сети видеоконференцсвязи

Оборудование, использующееся в таких сетях видеоконференцсвязи, в частности, криптомаршрутизаторы, должно обеспечивать достаточную полосу пропускания и поддерживать режим QoS (Quality of Service).

Видеоконференций становится больше

Области применения видеоконференцсвязи постоянно расширяются. Конечно, главными направлениями были и остаются телемедицина, дистанционное обучение, видеоселекторные совещания. Но в последнее время серьезные проекты появляются и в других областях. Обратим внимание читателя на три крупных проекта, один из них - американский, и два - отечественных.
Многие аналитики в США отмечают, что индустрия видеоконференцсвязи после терактов 11 сентября испытывает значительный подъем. Террористические акты с захватом самолетов вызвали всплеск спроса на услуги проведения видеоконференций у предприятий, частных лиц, разыскивающих родственников и друзей, а также у служб спасения, координирующих свои действия. Кроме того, беспрецедентный двухдневный запрет на полеты вынудил компании искать новые способы проведения совещаний или переговоров с клиентами. Индустрия видеоконференцсвязи переживала подъем и ранее, после крушений рейсов Pan Am 103 (1988) и TWA 800 (1996), а также во время войны в Персидском заливе.

Видеоконференции в ВМФ США

В 1998 году США приступили к осуществлению амбициозного проекта "IT-21" модернизации сети ВМС США. Бюджет проекта, рассчитанного на 5 лет (1998-2003), составляет 2 млрд долларов. Целью проекта является построение сети передачи данных, видео- и аудиоинформации в реальном времени для повышения боеготовности и безопасности сотен тысяч американских моряков по всему миру, в том числе находящихся в плавании на боевом задании. Реализация этого проекта позволит по спутниковым каналам связывать находящиеся на континенте командные пункты с боевыми кораблями по всему земному шару, и не только оперативно передавать и принимать срочную информацию, но и организовывать с их помощью сеансы видеоконференций.
К 2003 году все боевые корабли и подводные лодки ВМС США будут оснащены системами видеоконференцсвязи. Предполагается, что видеоконференции будут использовать оборудование двух стандартов, H.320 и Н.323.
В конечном итоге разработчики проекта IT-21 намереваются подвести сервисы ATM к настольным системам в командных пунктах и на боевых кораблях. Секретные и обычные сообщения доставляются на корабли по шифруемым и открытым спутниковым каналам. Американский военный флот уже использовал видеоконференции в 1996 году для разработки планов действий во время эскалации напряженности между Китаем и Тайванем.

Видеоконференции на крейсере "Петр Великий"

В российском ВМФ тоже прекрасно понимают необходимость использования современных связных технологий.

Развертывающаяся система видеоконференцсвязи основана на стандарте H.323 для IP-сетей. Терминальное оборудование, поставленное компанией "Стэл - Компьютерные Системы", позволяет оптимальным образом приспособиться к особенностям имеющихся спутниковых каналов связи (несимметричность по скоростям передачи). В сети видеоконференцсвязи используются средства защиты информации, имеющие сертификат ФАПСИ.
На первом этапе внедрения систем видеоконференцсвязи охвачено три точки: Главный Штаб ВМФ, Штаб Северного Флота и крейсер "Петр Великий". На рабочих местах береговых комплексов используются терминалы видеоконференций в стационарном исполнении. Для рабочего места на крейсере "Петр Великий" использован терминал, выполненный в специальном мобильном исполнении. Видеосистема работает в штатном режиме и была использована во время операции по подъему АПЛ "КУРСК".
В точках присутствия установлены видеокамеры с возможностью управления как с локального, так и с удаленного терминала. Предусмотрено использование дополнительных выносных видеокамер, управляемых оператором.
Система видеоконференцсвязи, помимо обычных возможностей интерактивного общения, позволяет оцифровывать видео- и аудиопотоки, как с видеокамеры, так и записанные заранее. Полученные видеофрагменты повышенного, по сравнению со стандартами видеоконференцсвязи, качества, могут передаваться в фоновом режиме в виде файлов формата MPEG-2 на береговой комплекс для просмотра, анализа или записи на видеомагнитофон.

Использование видеоконференцсвязи в судебной практике

В зарубежной судебной практике видеоконференцсвязь используются уже давно. Можно вспомнить известный прецедент в практике итальянского суда, когда свидетель давал показания по видеоконференции в целях собственной безопасности. В процессе следствия по делу Моники Левински Биллу Клинтону приходилось давать показания в суде именно по видеоконференцсвязи, которую ФБР специально по такому случаю установило между Белым домом и помещением суда.
Отечественное судопроизводство тоже не чуждо современным технологическим веяниям. Рассмотрение кассационной жалобы по нашумевшему делу "Голден Ада" также проходило с помощью системы видеоконференцсвязи.
Верховный Суд РФ осуществляет построение системы видеоконференцсвязи для дистанционного участия осужденных в кассационных судебных заседаниях. В основу проекта был положен опыт эксплуатации пилотной линии видеоконференцсвязи между Челябинским Областным Судом и челябинским следственным изолятором N1, которая работает с конца 1999 года.
Затем к построению системы видеоконференцсвязи приступил Верховный Суд РФ в Москве. Первое слушание дел в Верховном Суде в режиме удаленного присутствия осужденных было проведено в апреле 2000 года. А в мае состоялось первое в России судебное заседание с использованием видеоконференцсвязи между Верховным Судом Российской Федерации и следственным изолятором в Челябинске. В настоящее время этот опыт начинают использовать и другие региональные суды.
Подробная информация о проекте опубликована на сайте верховного Суда РФ.

Какова эффективность этих проектов видеоконференцсвязи?

Что касается эффективности этих проектов, то в практике войсковых подразделений видеоконференцсвязь позволяет значительно ускорить доставку приказов, повысить боеготовность подразделений, и, самое главное, позволяют командованию "своими глазами" увидеть происходящее на судне, лично оценить обстановку. В судебной практике можно говорить о значительном ускорении процесса рассмотрения кассационных жалоб, об ощутимом сокращении расходов на конвоирование осужденных и, в определенном смысле, об облегчении жизни самих осужденных.

Более полная версия статьи (со схемами и т.д.) опубликована на сайте www.stel.ru в разделе Технологии видеоконференций.