поиск: 
ENGLISH VERSION      
Главная Направления работы О компании Наши публикации Документы Выполненные проекты Контакты
НАШИ РЕШЕНИЯ
Программная платформа „Спринтмонитор”
Мониторинг уровня воды в водоемах (гидропост)
Мониторинг уровня снега
Мониторинг метеорологических параметров
Мониторинг сейсмической активности
Мониторинг оползневой и селевой опасности
Мониторинг объектов тепло-, энергоснабжения
Оснащение ТЦМП ЧС
Мобильный комплекс мониторинга
Контроллер RECON-SX
 Наши публикации:
 

Журнал "Технологии и средства связи" // Видеоконференц-связь и видеодокументальный обмен в ситуационных центрах.

Сегодня практически невозможно представить ситуационный центр, в котором отсутствует возможность провести сеансы видеоконференц-связи. Ээксперты ситуационного центра должны также иметь возможность вести работу над графическими и мультимедийными материалами вместе с коллегами, находящимися на месте событий или в другом уголке земного шара. Для этого также используются технологии видеоконференц-связи и видеодокументальной связи.
Основная особенность работы ситуационного центра – принятие оперативных решений в крайне сжатые сроки. Поэтому к аппаратно-программному комплексу видеоконференц-связи СЦ предъявляется несколько специфических требований.
Во-первых, время подготовки сеанса не должно превышать 1-2 минут. Эти минуты включают организационную подготовку, а также установление соединения между терминалами видеоконференц-связи. На практике это означает, что на техническую фазу остается не более 20-30 секунд. К счастью, как показывает опыт, если скорость передачи данных в канале связи не ниже 64 кбит/с, этому требованию удовлетворяют практически все системы видеоконференц-связи, представленные сегодня на рынке. Разумеется, при условии готовности сервера многостороннего обмена, если таковой потребуется.
Во-вторых, качество изображения и звука должно быть на «президентском» уровне – пришедшие в СЦ руководители высшего звена должны фокусировать внимание на целевой задаче сеанса, а не вглядываться в неясные образы на экране. Для этого необходимо решить две ключевые задачи – оптимально выбрать технологию сжатия видеопотока, а также обеспечить передачу видеотрафика с гарантированными параметрами качества обслуживания.
В-третьих, видеоконференц-связь должна быть хорошо интегрирована в аудиовизуальную систему ситуационного центра. В отличие от «кабинетных» решений, терминал видеоконференц-связи СЦ не устанавливается на телевизор в качестве приставки. Как правило, он подключается к системам звукоусиления, видеоотображения, автоматизированного управления, а также к конгресс-системе. Как показывает опыт, сопряжению с каждой из систем необходимо уделить не меньше внимания, чем обеспечению гарантий качества обслуживания в транспортной сети.

Выбор оптимальной технологии сжатия видеопотоков
На сегодняшний день на российском рынке представлены решения, поддерживающие рекомендации H.320 (для работы в сетях с гарантиями качества обслуживания), H.323 (для работы в сетях без гарантий качества обслуживания), а также решения, основанные на технологии Motion JPEG.
Если для видеоконференц-связи используются решения на базе рекомендаций H.320 или H.323 (и видеокодеков H.261, H.263), необходимо работать на скорости 384 кбит/с и выше. Это связано с тем, что перечисленные видеокодеки оптимизированы для передачи изображений типа «говорящая голова». Алгоритмы сжатия этих кодеков используют периодическую передачу т.н. ключевых кадров, после которых передается уточняющая информация. Это означает, что при передаче неподвижного изображения качество восстановленного на приемной стороне образа будет постоянно расти, пока не приблизится к качеству оригинала.
Любые заметные изменения в кадре (перемещающиеся люди и т.п.) резко ухудшают качество изображения, если скорость передачи видеотрафика ниже 256 кбит/с. Это может выразиться в резкой смене плавных движений в кадре на скачкообразные (с увеличением интервала смены кадров до 0,5-2 с), сопровождаемой временным снижением четкости. Кроме того, в некоторых реализациях наблюдается сильное искажение наиболее динамичных элементов изображения - а это, как правило, лица людей. Для ситуационного центра это абсолютно неприемлемо.
В то же время, при работе на скорости 384-768 кбит/с этот недостаток проявляется значительно слабее, а на скорости выше 768 кбит/с практически незаметен. Поэтому оборудование, реализованное на базе H.320/H.323 и разворачиваемое в ситуационном центре, должно поддерживать обмен со скоростью 384-768 кбит/с или выше.
Рекомендации H.320/H.323 нашли аппаратное (без использования персонального компьютера), программно-аппаратное (на персональный компьютер возлагаются функции сетевого контроллера, сжатие изображения осуществляется в отдельном устройстве) и программное (все функции исполняются персональным компьютером) воплощение. Наиболее известная программная реализация H.323 – пакет NetMeeting, включенный компанией Microsoft во все типы пользовательских ОС. Вместе с тем, опыт эксплуатации этого пакета показывает, что качество изображения в нем оставляет желать лучшего, и для ситуационных центров необходимо использовать другие решения. В частности, наиболее оптимально для СЦ применение законченного аппаратного решения. К ним относятся некоторые терминалы компаний Polycom, Tandberg, Sony, Aethra, Huawei, ZTE и др.

Существуют также системы видеоконференц-связи, использующие иные способы сжатия изображения. В частности, в серии продуктов VC21 компании DiViSy используется алгоритм сжатия Motion JPEG. Качество восстановленного изображения не зависит для Motion JPEG от динамичности транслируемой сцены, будь то «говорящие головы» или репортаж с места событий. Как показывает опыт, при использовании алгоритмов сжатия Motion JPEG объекты естественного происхождения (люди, ландшафт и т.п.) передаются несколько лучше, чем искусственные. Это объясняется принципом сжатия Motion JPEG: каждый кадр сжимается по отдельности методом JPEG, информация о взаимной корреляции кадров не обрабатывается. Это означает, что пропадание одного кадра в сети не приведет к какому-либо заметному ухудшению качества восстановленного изображения. В то же время, если в потоке, генерируемом кодеком H.261 или H.263 будет потерян ключевой кадр, изображение на приемной стороне будет сильно искажено.

Сравнивая качественные показатели H.320/H.323 и Motion JPEG, можно сказать, что в условиях равной полосы пропускания качество статичных изображений лучше для H.320/H.323, а движущихся – лучше для Motion JPEG. Вместе с тем, качество статичных кадров, сжимаемых по алгоритму Motion JPEG, легко поднять и сделать выше, чем в H.320/H.323, ценой некоторого снижения частоты кадров (например, до 7-8 полей в секунду). Это обстоятельство играет решающую роль, если эксперты ситуационного центра используют видеоконференц-связь не только для того, чтобы вглядеться в лица коллег, но и для трансляции обстановки с места событий, для показа карт, документов и т.д.

Таблица. Некоторые характеристики терминалов видеоконференц-связи

Терминал

Скорость передачи данных

Сетевые интерфейсы

Входы видеоинформации

 

Tandberg 8000

до 2 Мбит/с ( ISDN );

до 3 Мбит/с ( IP )

6 x ISDN BRI ;

2 x G .703 (для ISDN PRI или канала E 1/ T 1);

1 x V.35;

1 x Fast Ethernet

2 x S-Video;

2 x Composite;

1 x VGA

Tandberg 6000

до 2 Мбит/с ( ISDN );

до 3 Мбит/с ( IP )

6 x ISDN BRI ;

2 x G .703 (для ISDN PRI или канала E 1/ T 1);

1 x V.35;

1 x Fast Ethernet

2 x S-Video;

2 x Composite;

1 x VGA

Tandberg 2500

до 384 кбит/с ( ISDN );

до 768 кбит/с ( IP )

3 x ISDN BRI;

1 x V.35;

1 x Fast Ethernet

DiViSy VS21SP

до 8 Мбит / с

1 x Fast Ethernet

1 x S-Video;

1 x Composite

DiViSy VS21SP Pro

до 8 Мбит / с

1 x Fast Ethernet

2 x S-Video;

2 x Composite

Sony PCS -1600

128 кбит/с;

до 384 кбит/с (дополнительная возможность, ISDN );

до 1024 кбит/с (дополнительная возможность, IP )

1 x ISDN BRI;

2 x ISDN BRI (дополнительная возможность);

1 x V .35 (дополнительная возможность);

1 x Fast Ethernet (дополнительная возможность)

2 x S-Video;

2 x Composite

Aethra Vega Star

до 768 кбит/с ( IP );

до 512 кбит/с ( ISDN )

1 x ISDN BRI;

2 x Fast Ethernet ;

3 x ISDN BRI или 1 x ISDN PRI , или 1 x V .35 (дополнительная возможность)

2 x S-Video;

1 x Composite

Aethra Vega Star Gold

до 2 Мбит/с ( ISDN );

до 2 Мбит/с ( IP )

3 x ISDN BRI ;

2 x Fast Ethernet

3 x ISDN BRI или 1 x ISDN PRI , или 1 x V .35 (дополнительная возможность)

2 x S-Video;

1 x Composite;

1 x VGA

Huawei ViewPoint 8030 mBox

до 384 кбит/с ( ISDN );

до 2 Мбит/с ( IP )

1 x ISDN BRI;

1 x G.703;

1 x Fast Ethernet;

1 x V.35

2 x S-Video;

2 x Composite

Polycom iPower 9000

до 768 кбит/с ( IP );

до 512 кбит/с ( ISDN )

4 x ISDN BRI;

1 x Fast Ethernet

 

2 x S-Video;

1 x Composite;

1 x VGA

Polycom VS 4000

до 2 Мбит/с ( ISDN );

до 2 Мбит/с ( IP )

1 x G .703 (для ISDN PRI или канала E 1/ T 1);

1 x V.35;

4 x ISDN BRI

3 x S-Video;

4 x Composite

Интеграция с комплексом оборудования СЦ
Следует отметить, что видеоконференц-связь и видеодокументальная связь – очень «капризные» приложения, чувствительные к качеству работы окружающего оборудования. Как правило, в ситуационном центре это - конгресс-система, система видеоотображения (обычно это видеостена и несколько плазменных панелей), система звукоусиления. Даже небольшие ошибки в работе «обрамления» (обратная связь в акустическом тракте, «зашумленное» изображение на видеостене и т.д.) могут свести к нулю всю работу по оптимальному выбору кодека и обеспечению гарантированной полосы пропускания.
Как правило, в СЦ устанавливается «распределенный» терминал видеоконференцсвязи. Его центральный модуль, выполняющий функции кодека и сетевого контроллера, устанавливается в серверном помещении. В зал выносятся 3-4 видеокамеры, а управление осуществляется с помощью универсального сенсорного пульта (например, AMX, Crestron и т.д.). Вместе с тем, некоторые производители (например, Sony, DiViSy) предлагают в качестве терминала управления компьютер класса PDA.

Как обеспечить гарантии качества обслуживания?
Механизмы обеспечения гарантированного качества обслуживания в сетях передачи данных хорошо известны. Прежде всего, это использование режима коммутации каналов. Яркий пример этого подхода – сети ISDN. Кроме того, можно использовать ATM-подключение (в частности, PVC-соединение). В действительности системный интегратор, создающий ситуационный центр, сталкивается с тем, что в его распоряжении – только ведомственная (корпоративная) IP-сеть. В таких условиях остается немного способов обеспечить заданные параметры качества обслуживания.
Во-первых, можно подключить терминал видеоконференцсвязи к отдельному порту канального мультиплексора – т.е. по сути организовать отдельный канал передачи данных, единственным видом трафика в котором будет видеоконференц-связь. Но этот способ эффективен только в том случае, если сеансы видеоконференц-связи будут проводиться регулярно и достаточно часто.
Во-вторых, можно передавать трафик видеоконференц-связи совместно с другими видами трафика (электронная почта, SQL-обмен, файловый доступ и т.п.) при условии, что загрузка канала связи не будет превышать 30-40% от его пропускной способности. Поскольку скорость потока видеоконференц-связи составляет около 768 кбит/с, речь идет о каналах E1 или аналогичных по пропускной способности. Но такая ситуация встречается нечасто. Кроме того, постоянная недозагрузка канала связи характеризует этот способ не самым лучшим образом.
В-третьих, трафик видеоконференц-связи можно вывести на отдельный порт IP-маршрутизатора, поддерживающего технологию MPLS. Разумеется, это решение имеет смысл, когда практически все маршрутизаторы сети, обслуживающие терминалы и сервер многостороннего обмена, также поддерживают эту технологию. Это решение – безусловно, наиболее оптимальное по критерию максимального использования пропускной способности сети.
Следует отметить, что с появлением оборудования, поддерживающего технологию MPLS, некоторые операторы сетей связи (например, «Транстелеком», «Сонера Рус») предлагают услуги, предусматривающие передачу IP-трафика с заданными параметрами качества обслуживания на основе MPLS.

Передача речи
Отдельно следует сказать о передаче звуковых сигналов. Так же как изображение, речь должна передаваться на «президентском» уровне качества. Практически все системы видеоконференцсвязи позволяют передавать поток звука как в исходном (64 кбит/с или даже 128 кбит/с), так и в сжатом виде (до 6-8 кбит/с). Для «кабинетных» решений вполне приемлемо качество передачи речи, обеспечиваемое кодеками-липредерами (6-16 кбит/с). В то же время в ситуационном центре речь в видеоконференции, как правило, воспроизводится через высококачественную и мощную (100-500 Вт) систему звукоусиления. В таких условиях качество телефонной связи не всегда приемлемо. По мере возможности в СЦ рекомендуется использовать речевые кодеки G.711 (передача несжатого потока в полосе около 3 кГц) или G.722 (передача сжатого потока в полосе около 7 кГц) со скоростью 48 кбит/с, 56 кбит/с или 64 кбит/с.

От видеоконференц-связи – к видеодокументальному обмену
Появившись в конце восьмидесятых годов прошлого века, видеоконференц-связь длительное время была исключительно представительским приложением. Она была ориентирована на обслуживание высшего руководящего состава крупных компаний и правительственных структур. В них видекоференц-связь была и остается средством дистанционного вызова «на ковер», а также эффективным инструментом проведения видеоселекторных совещаний. Именно поэтому видеокодеки, включенные в рекомендации H.320/H.323, оптимизированы для высококачественной передачи изображений типа «говорящая голова».
Массовое проникновение средств широкополосного доступа на рынок услуг связи, а также активное развитие технологий сжатия видеопотоков сделали возможным и необходимым применение видеоконференций для профессиональной работы.
Но экспертам и специалистам, в отличие от руководителей, нужно видеть на экране не только лица коллег, но и рабочие материалы. Более того, им требуются механизмы совместной работы над документами. Для этих целей используются различные технологии, которые можно было бы объединить терминами «видеодокументальная связь» или «видеодокументальный обмен».
Следует сказать, что профессиональная работа не требует «президентского» качества показа «говорящих голов». В то же время передача документальных изображений (например, трансляция с места событий) предусматривает высокое пространственное разрешение. Кроме того, экспертная работа часто ведется в условиях дефицита полосы пропускания. Значительная часть этой полосы может быть отдана видеоконференции руководителей. А при соединении с мобильной группой, работающей на месте событий, скорость ограничена пропускной способностью спутникового канала (для одного терминала Inmarsat M4 - не более 64 кбит/с) или канала сети профессиональной подвижной связи (для системы стандарта TETRA – не более 28,8 кбит/с). Передачу речи в таких случаях ведут по отдельному каналу.
Таким образом, при выборе технологии видеодокументального обмена для СЦ следует выбрать такую, которая позволяет вести устойчивую работу по каналам с низкой пропускной способностью и с высокой вероятностью ошибки (10-3-10-4).
Сравнивая технологии H.261/H.263 и Motion JPEG с позиций видеодокументального обмена, следует отметить, что именно Motion JPEG позволяет обеспечить передачу изображений высокого разрешения. Это достигается ценой снижения частоты кадров.
Еще одна особенность видеодокументального обмена – одновременная передача нескольких видеопотоков. В одном из них может быть «говорящая голова», во втором – изображение с места событий. Кроме того, необходимо поддерживать работу сетевого рабочего стола, на который помещается обсуждаемый объект (документ).
Наибольшее распространение получили два варианта реализации сетевого рабочего стола: совместный доступ к приложениям и многосторонняя работа над растровыми изображениями.
Пожалуй, самая известная реализация принципа совместного доступа к приложениям – пакет NetMeeting компании Microsoft. Его применение как средства совместной работы оправдано, когда нужно работать с несложными тексто-графическими документами в приложениях Microsoft Office. NetMeeting требует достаточно интенсивного обмена данными между терминалами.
Для ситуационного центра в большей степени подходит модель рабочего стола с растровым представлением документов. Такой подход обеспечивает абсолютное единообразие представления документа на всех рабочих местах, устраняя какое-либо влияние ошибок объектного представления в операционной системе терминала.
В том случае, если документ – это видеозапись на ленте, достаточно подключить видеомагнитофон к терминалу видеоконференцсвязи - как дополнительную видеокамеру. Для работы с изображениями бумажных документов (как. правило, не превосходящих формата A4) или небольших предметов используются т.н. документ-камеры – настольные устройства, оснащенные собственной лампой подсветки и подставкой. Документ-камера также подключается к терминалу на правах дополнительной видеокамеры. Возможность подключения докумен-камеры и видеомагнитофона есть в терминалах высшей ценовой группы практически у всех производителей – Tandberg, Polycom, DiViSy, Sony, Aethra, Huawei.
Терминал видеодокументального обмена выполняет большое число взаимосвязанных функций, связанных с параллельной обработкой потоков мультимедийной информации в реальном масштабе времени. Для этого терминал должен обладать высокой гибкостью и быть глубоко интегрированным с приложениями подготовки документов. Поэтому в последнее время наметилась тенденция создания терминалов видеодокументальной связи на платформе ПК. Например, такие разные решения, как VC21SP Pro компании DiViSy и iPower 9000 компании Polycom используют платформу Intel / MS Windows 2000 Professional.
Часто обсуждаемый документ имеет электронное происхождение – это может быть презентация в формате PowerPoint, чертеж AutoCAD, карта ArcGIS и т.д. Поместить его на сетевой рабочий стол можно, загрузив на ПК и подключив видеовыход компьютера к видеовходу терминала. Такое подключение осуществляется обычно через специальный адаптер. Этот метод применен, например, в терминале iPower 9000. В то же время, можно запустить приложение, в котором подготовлен документ, прямо на терминале, получить на уровне ОС «фотографию» обсуждаемого объекта и отправить ее на сетевой рабочий стол, минуя преобразование через видеосигнал. Такой принцип использован в VC21SP Pro.
Следует сказать, что видеодокументальный обмен, в отличие от видеоконференц-связи, предусматривает тесную интеграцию терминала с вычислительным комплексом СЦ. Этот комплекс выполняет роль хранилища исходных документов, а также результатов совместной работы. Кроме того, в ряде случаев требуется вести документирование видеопотоков – архив цифровых видеозаписей также хранится на дисковых носителях вычислительного комплекса. Поэтому создание сетевой системы видеодокументального обмена – процесс, требующий тщательного анализа алгоритмов и сценариев работы СЦ, доступных каналов связи и источников видео- и графической информации. В некоторых случаях может потребоваться разработка дополнительного программного обеспечения.
Таким образом, реализация системы видеодокументального обмена сложнее, чем комплекса видеоконференц-связи. Видеодокументальный обмен предусматривает заметно больший объем работ на этапе проектирования, а продолжительность процесса ввода в эксплуатацию дольше. Но в результате СЦ получит мощную и эффективную систему поддержки принятия решений, основанную на сплаве технологий визуализации данных и совместной работы.

Заключение
Создание комплекса видеоконференц-связи и видеодокументального обмена для СЦ – достаточно сложная и интересная задача. Разрабатывая схему построения этого комплекса и выбирая оборудование, прежде всего, нужно исходить из целевой задачи СЦ. Если для принятия решений достаточно провести видеоселекторное совещание, можно ограничиться установкой терминала видеоконференцсвязи. Но если логика работы СЦ требует многостороннего экспертного анализа обстановки, необходимо использовать технологии видеодокументального обмена.

 
 Главная
¤ архив вопросов  ¤ задать вопрос
©2004 СОЮЗТЕХНОПРОЕКТ