Передача видеоизображений в условиях коммутационной среды. Видеоконференцсвязь

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

КАФЕДРА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

НА ТЕМУ

«ПЕРЕДАЧА ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ КОММУТАЦИОННОЙ СРЕДЫ. ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗЬ»

Минск 2011

АННОТАЦИЯ

В настоящей дипломной работе раскрыты цель, задачи, объект, субъект и основные этапы построения систем видеоконференцсвязи. В работе выполнен обзор основных сфер использования видеоконференцсвязи, также представлены режимы и способы проведения ВКС, приведены стандарты систем видеоконференцсвязи и выявлены наилучшие из них. Также раскрыта суть и возможности видеоконференцсвязи, приведены основные сферы использования, а именно: политика, бизнес, наука и сфера образования, для которых ВКС даёт новые пути развития и становление новых технологий. В дипломной работе основные системы и способы передачи данных на которых была создана и развивается видеоконференцсвязь. Рассматривается инструментальная среда реализации системы взаимодействия клиентов на основе ВКС. Приведено основное направление развития видеоконференцсвязи, такое как IP-телефония. Также рассмотрены возможности проведения ВКС на базе мультисервисных систем. Оценивается технико-экономическая эффективность работы по созданию систем видеоконференцсвязи её окупаемость и затраты на её создание. Определены оптимальные параметры зрительного взаимодействия оператора и видеодисплейного терминала.

Содержание

Условные сокращения

Введение

1. КОНЦЕПТУАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ

1.1 Общая характеристика видеоконференцсвязи

1.2 Основные сферы использования видеоконференцсвязи

1.3 Режимы и способы проведения видеоконференцсвязи

1.4 Средства групповой обработки информации

1.5 Качество аудио и видеосвязи

1.6 Стандарты систем видеоконференцсвязи

1.7 Рекомендации по проведению видеоконференцсвязи и криптозащита

1.8 Системы передачи данных в сети Internet

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СРЕДЫ ПЕРЕСЫЛКИ ВИДЕОСООБЩЕНИЙ

2.1 Характеристика беспроводной среды передачи информации

2.2 Пакетная IP-телефония в системе видеоконференцсвязи

2.3 Мультисервисные системы на базе IP-сетей

2.4 Расчет эффективности излучаемой мощности

2.4.1 Расчет зоны действия сигнала

3. ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

3.1 Себестоимость пакета оборудования для видеоконференции

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1 Оптимизация зрительного взаимодействия оператора с ВДТ

Заключение

Литература

Приложение

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АИС- автоматизированная информационная система

АОН- автоматический определитель номера

АРМ - автоматизированное рабочее место

АТС- автоматическая телефонная станция

БД- база данных

ВК- вычислительный комплекс

BOЛC- волоконно-оптическая линия связи

ВТ- вычислительная техника

ВДТ - видеодисплейный терминал

ВКС - видеоконференцсвязь

ГВ - групповые видеоконференции

ГИВС- глобальная информационно-вычислительная сеть

ГИИВС- гибкая интегрированная информационно-вычислительная сеть

ДКП - дискретное косинус преобразование

ЕИП- единое информационное пространство

ИИВС- интегрированная информационно-вычислительная сеть

ИВС- информационно-вычислительная сеть

ИКМ- импульсно-кодовая модуляция

ИКТ - информационно-коммуникационные технологии

ИО- информационное обеспечение

КАПС - комплекс аппаратно-программных средств

КИВС- корпоративная информационно-вычислительная сеть

КПД - коэффициент полезного действия

КТС- комплекс технических средств

ЛИВС- локальная информационно-вычислительная сеть

НВ - настольные видеоконференции

НТП- научно-технический прогресс

ОЗУ- оперативное запоминающее устройство

ОС- операционная система

ПДУ - предельно-допустимая концентрация

ПИН- персональный идентификационный номер

ПК - персональный компьютер

ПО- программное обеспечение

ППП- пакет прикладных программ

ПЭВМ- персональная электронно-вычислительная машина

РБ- Республика Беларусь

РИВС - распределенная информационно-вычислительная сеть

СВ - студийные видеоконференции

СПД - среда передачи данных

СУБД - система управления базами данных

ТО - техническое обеспечение

ТПР - типовое проектное решение

ТСОП - телефонная сеть общего пользования

ТЭО - технико-экономическое обоснование

УАТС - учережденческая автоматическая телефонная станция

ЦО - центр обслуживания

ЦП - центральный процессор

ЦУУ - центральное управляющее устройство

ЧМК - человеко-машинный комплекс

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

ADPCM - Adaptive Differential Pulse-Code Modulation - адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

AVA - Aviation Vibration Analyzer - кодер аналоговых аудио/видео сигналов

ATV - Agene Target Vehicle - декодер аналоговых аудио/видео сигналов

CIF - Common Intermediate Format - базовый формат передачи видео в ВКС поддерживает формат PAL и NTFS

DSSS - Direct-Sequencing Spread Spectrum - шумоподобный сигнал с широким спектром и малой амплитудой

FRAD - Frame Relay Access Device - устройство доступа к сетям с ретрансляцией кадров

FHSS - Frequency-Hopping Spread Spectrum - сигнал с псевдослучайной переменной рабочей частотой

IVR - Interactive Voice Response - интерактивный голосовой ответчик

LAN - Local Area Network - локальная сеть

MCU - Memory Control Unit - сервер многоточечной связи

NTSC - National Television Standards Committee - формат цветного телевидения с композитным видеосигналом, принятый в США

OLE - Object Linking and Embedding - принцип связывания и встраивания объектов

PAL - Phase Alternation by Line - Формат вещания цветного аналогового телевидения, принятый в странах Европы

PCM - Pulse Code Modulation - импульсно-кодовая модуляция

PVC - Permanent Virtual Circuit - постоянный виртуальный канал

QCIF - Quarter Common Intermediate Format - вариант формата CIF с уменьшенным вчетверо разрешением

RADIUS - Remote Authentication Dial-In User service - сервер для реализации аутентификации, авторизации и сбора сведений об использованных ресурсах

SECAM - Sequentiel Couleur avec Memoire - стандарт аналогового цветного телевидения, разработанный во Франции

SSID - Service set identifier - сетевой идентификатор

VOIP - Voice Over Internet Protocol - технология передачи голоса в IP-сетях

WAN - Wide Area Network - распределенные сети

WEP - Wireless Encryption Protocol - алгоритм для обеспечения безопасности сетей

ВВЕДЕНИЕ

По разным источникам, 80-85% информации человек воспринимает зрительно, поэтому видеоконференцсвязь является важнейшим источником передачи информации. В связи с этим применение видеоконференции в управлении, медицине, дистанционном обучении, системах безопасности и других областях приносит огромную пользу.

Конечно, видеоконференции никогда не заменят личного общения, но они позволяют добиться принципиально нового уровня взаимодействия между людьми, подчас разделёнными тысячами километров. Согласно многочисленным исследованиям, на слух человек воспринимает всего лишь десятую часть информации. А вот в случае, когда есть возможность следить за жестикуляцией и мимикой собеседника, КПД восприятия информации достигает 80-85%. Менеджеры компаний, использующие видеоконференции в повседневной жизни, утверждают, что системы видеоконференций резко сокращают временные и финансовые затраты фирмы на совещания, семинары, командировки их сотрудников и консультации.

Видеоконференцсвязь - это технология, которая позволяет людям видеть и слышать друг друга, обмениваться данными и совместно обрабатывать их в интерактивном режиме, используя возможности привычного всем компьютера, максимально приближая общение на расстоянии к реальному живому общению. Области применения видеоконференции огромны. В связи с бурным развитием сетевых и коммуникационных технологий, возросшей производительностью компьютеров, и, соответственно, с необходимостью обрабатывать все возрастающее количество информации (как локальной, находящейся на одном компьютере, так и сетевой и межсетевой) возросла роль оборудования и программного обеспечения. Виртуальные средства обучения, удаленный доступ, дистанционное обучение и управление, а также средства проведения видеоконференций переживают период бурного расцвета и предназначены для облегчения и увеличения эффективности взаимодействия как человека с компьютером и данными, так и групп людей с компьютерами, объединенными в сеть.

Благодаря тому, что видеоконференции, предоставляют возможность общения в реальном режиме, а также использования разделяемых приложений, интерактивного обмена информацией, их начинают рассматривать не только как нечто экспериментальное, но и как частичное решение проблемы автоматизации деятельности и предприятия, и человека, дающее существенное преимущество по сравнению с традиционными решениями. Первые решения по проведению видеоконференции между людьми, находящимися на значительном расстоянии друг от друга, появились в 60-70-е годы прошлого столетия. Однако тогда они были достаточно дорогим удовольствием, поскольку требовали выделенных высокоскоростных линий связи, специально обученных операторов и оборудованного помещения.

Сегодня работать со средствами видеоконференцсвязи персонального или группового уровня не намного сложнее, чем пользоваться привычными операционными системами ПК и их приложениями. Затраты на организацию видеосвязи стали вполне доступными как для крупных транснациональных компаний, так и для фирм средних. Переход от аналогового телевидения к цифровому, достижения в области сжатия видеоинформации и увеличение пропускной способности каналов связи позволяют сегодня реализовывать системы видеотелефонии и видеоконференцсвязи с высоким качеством изображения и звука.

Средства проведения видеоконференций, бывшие диковинкой несколько лет назад, уже сейчас находят широчайшее применение в большинстве корпоративных, государственных и частных учреждений. Уже к началу 1995 года во всем мире имелось свыше 100 тысяч настольных систем видеоконференций. Причем увеличение установленных систем осуществляется экспоненциально. В начале 1996 года число установленных во всем мире систем превышало 350 тысяч, из которых более двух третей - в США. На данный момент это число перевалило за миллион и продолжает стремительно расти. В США же никого не удивляет тот факт, что в визитных карточках, наряду с телефоном, факсом, адресом электронной почты и адресом в Internet, указываются телефон и адрес, по которым можно осуществить видеоконференцсвязь с хозяином визитной карточки. Удаленная диагностика человека, оборудования, удаленное обучение - еще одно интересное направление применения средств видеоконференций. Даже находясь в сотнях километров от пациента, врач может правильно продиагностировать больного, прибегая к консультации высококлассных специалистов, присутствие которых в данном месте не представляется возможным. Аналогично группа экспертов может провести диагностирование оборудования, находясь в офисе и не тратя время на бесконечные перелеты.

Получившая в последнее время развитие практика постепенного внедрения средств видеоконференций в сферу обучения позволит не просто прослушать и увидеть лекцию известного преподавателя, находящегося в другом полушарии, но осуществлять интерактивное общение с помощью видеоконференций.

В общем, видеоконференция находит применение везде, где необходимы оперативность в анализе ситуации и принятии решений, консультация специалиста или совместная работа в режиме удаленного доступа над проектами и решениями и т.д. Поэтому существует необходимость разработки концептуальных требований и теоретико-методологических основ построения внедрения ВКС на основе IP-сетей, которые будут играть активную роль в повышении эффективности работы субъектов хозяйствования и функционировании производственных процессов.

1. КОНЦЕПТУАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ

1.1 Общая характеристика видеоконференцсвязи

Дальнейшим развитием системы дистанционной пересылки сообщений, обеспечивающей выполнение функций электронной почты, явилось создание инструментальной среды, реализующей видеоконференцсвязь. Этот инструментарий позволяет осуществить информационную технологию проведения дистанционных видеоконференций.

Видеоконференцсвязь - это технология, которая позволяет пользователям видеть и слышать друг друга, обмениваться данными и совместно обрабатывать их в интерактивном режиме, используя возможности привычного всем компьютера, максимально приближая диалог на расстоянии к реальному живому общению. Области применения видеоконференции огромны. На сегодняшний день практически не осталось области жизнедеятельности, в которой не используют видеоконференцсвязь.

В связи с бурным развитием сетевых и коммуникационных технологий, возросшей производительностью компьютеров, и, соответственно, с необходимостью обрабатывать все возрастающее количество информации (как локальной, находящейся на одном компьютере, так и сетевой и межсетевой) выросла роль оборудования и программного обеспечения. Виртуальные средства обучения, удаленный доступ, дистанционное обучение и управление, а также средства проведения видеоконференций переживают период бурного расцвета и предназначены для облегчения и увеличения эффективности взаимодействия как пользователя с компьютером и данными, так и групп пользователей с компьютерами, объединенными в информационно-вычислительную сеть (ИВС).

Благодаря тому, что видеоконференции, предоставляют возможность общения в реальном режиме времени, а также использования разделяемых приложений, интерактивного обмена информацией, их начинают рассматривать

не только как нечто экспериментальное, но и как частичное решение проблемы автоматизации деятельности пользователей и субъектов хозяйствования, дающее существенное преимущество по сравнению с традиционными решениями [1].

Первые решения по проведению видеоконференций между пользователями находящимися на значительном расстоянии друг от друга, появились еще в 70-е годы прошлого столетия. Однако тогда они были достаточно дорогими, поскольку требовали выделенных высокоскоростных линий связи, специально обученных операторов и оборудованного помещения.

Сегодня работать со средствами видеоконференцсвязи персонального или группового уровня не намного сложнее, чем пользоваться привычными операционными системами персональных компьютеров и их приложениями. Затраты на организацию видеосвязи стали вполне доступными как для крупных транснациональных компаний, так для фирм средних размеров.

Переход от аналогового телевидения к цифровому, достижения в области сжатия видеоинформации и увеличение пропускной способности каналов связи позволяют сегодня реализовать системы видеотелефонии и видеоконференцсвязи с высоким качеством изображения и звука.

Средства проведения видеоконференций, бывшие диковинкой несколько лет назад, уже сейчас находят широчайшее применение в большинстве корпоративных, государственных и частных учреждений. К началу 1995 года во всем мире имелось свыше 100 тысяч настольных систем видеоконференций. Причем увеличение установленных систем осуществляется экспоненциально. В начале 1996 года число установленных во всем мире систем превышало 350 тысяч, из которых более двух третей - в США. На данный момент это число перевалило за миллион и продолжает стремительно расти.

Удаленная диагностика человека, систем безопасности, оборудования - еще одно интересное направление применения средств видеоконференций. Даже находясь в сотнях километров от пациента, врач может правильно продиагностировать больного, прибегая к консультации высококлассных специалистов, присутствие которых в данном месте не представляется возможным. Аналогично группа экспертов может провести диагностирование оборудования и систем безопасности, находясь в офисе и не тратя время на бесконечные переезды.

Получившая в последнее время развитие практика постепенного внедрения средств видеоконференций в сферу обучения позволит не просто прослушать и увидеть лекцию известного преподавателя, находящегося в другом полушарии, но и осуществлять интерактивное общение с помощью видеоконференций.

В общем, видеоконференция находит применение везде, где необходимы оперативность в анализе ситуации и принятии решений, консультация специалиста или совместная работа в режиме удаленного доступа над проектами и документами и т.п. Практика селекторных совещаний давно и прочно утвердилась в сознании руководителей всех уровней структур власти.

После соединения вы видите своего собеседника на экране дисплея компьютера так, как если бы он сидел в 3-4 метрах от вас. Не вставая с места, вы можете вести нормальную живую беседу, даже если оппонент находится на расстоянии тысяч километров от вас. Количество участников разговора видеоконференции может быть два или больше, что дает возможность проводить видеосовещания нескольких участников, находящихся в разных городах, странах и даже на разных континентах.

Видеоконференции значительно расширяют возможности общения начальников и подчиненных, выработки и принятия совместных решений, утверждения документов. В последнее время ряд руководителей высокого ранга проявили интерес к видеоконференцсвязи при проведении деловых переговоров. Видеоконференции способны существенно снизить расходы, связанные с оплатой командировочных и с вынужденным отрывом сотрудников от работы на время перелета или переезда к месту деловой встречи [2].

Однако вплоть до недавнего времени видеоконференцсвязи являлась недостаточно качественной и технически полноценной для того, чтобы ее воспринимать серьезно. Сейчас ситуация изменилась в лучшую сторону, причем стоимость даже наиболее сложных решений не превышает 6-7 тысяч у.е., а большинство систем настольных видеоконференций не дороже 2000 у.е. Традиционно видеоконференции характеризовались как комбинация специализированного звука и видео, а также технологии работы с сетями связи для взаимодействия в реальном масштабе времени и часто использовались рабочими группами, которые собирались в определенном месте (обычно зал заседаний, оснащенный специализированным оборудованием), чтобы связаться с другими группами пользователей. Стоимость средств видеоконференций, используемых для этого, была велика из-за необходимости применения специализированного высококачественного оборудования и дорогих арендованных каналов связи.

В течение последних десяти лет индустрия видеоконференцсвязи демонстрирует стремительный рост. Современное оборудование видеосвязи обеспечивает высококачественные изображение и звук, обладает функциональными возможностями, о которых несколько лет назад можно было лишь мечтать.

Построение в рамках ИВС субъектов хозяйствования системы видеоконференции позволяют:

ѕ экономить время и деньги на командировках, обеспечить быструю окупаемость системы;

ѕ спонтанно проводить сеансы связи, заменяющие собрания, совещания и дискуссии;

ѕ совместно работать над документами, сократить сроки их создания и согласования;

ѕ более продуктивно обмениваться информацией, чем при обычном телефонном разговоре;

ѕ получать консультации с визуальным предоставлением документов, видеоматериалов и другой информации;

ѕ контролировать работу подчиненных подразделений и отдельных сотрудников.

Применение видеоконференций для хозяйствующих субъектов и их подразделений дает целый ряд дополнительных возможностей и преимуществ, обеспечивающих:

ѕ сокращение затрат (транспортные и другие расходы) на организацию личных встреч между руководителями, руководителей с подчиненными;

ѕ увеличение оперативности работы подразделений над проектами и бизнес-планами;

ѕ новые широкие возможности по документированию и архивированию результатов коллективной работы;

ѕ более тесный человеческий контакт между участниками совместных удаленных сеансов связи;

ѕ возможность одновременной связи в нескольких местах.

Проведение дистанционных телеконференций оказывается просто незаменимым, когда необходимы срочные контакты сразу с несколькими участниками для обсуждения какого-то вопроса, принятия согласованного решения, проверки и использования инструктажа.

Телеконференции обеспечивают:

ѕ классификацию сообщений и пользователей по предметной тематике переговоров;

ѕ развитый диалоговый интерфейс для оперативного общения пользователей;

ѕ ведение информационно-делового архива данных и гибкий доступ к нему.

Обзор систем и технологий видеоконференцсвязи. Видеоконференция - это экономия времени и денег за счет сокращения командировок, уменьшение сроков создания и согласования документов и проектов, широкие возможности по проведению совещаний, дискуссий и т.д.

На данный момент существует довольно широкий спектр оборудования различных производителей для организации и проведения видеоконференций как в локальных сетях (LAN), так и в распределенных сетях(WAN). Это оборудование отличается, как стоимость, так соответственно и уровнем предоставляемых услуг.

Исторически сложилось так, что кроме разделения по техническим характеристикам и соответствия различным стандартам, средства проведения видеоконференций можно разделить на настольные (индивидуальные), групповые и студийные.

Настольные видеоконференции строятся на базе персональных компьютеров, что позволяет всем участникам находиться на своих рабочих местах и при необходимости устанавливать сеанс связи с удаленным абонентом, как при обычном телефонном звонке. Для НВ требуется персональный компьютер, сконфигурированный для использования в сети, со звуковыми и видео возможностями, кодер-декодер (для сжатия/декомпрессии видео и звуковых сигналов), видео камеры, микрофоны, и подключение к выделенной линии через высокоскоростной модем, к локальной сети или сети ISDN.

Возможность совместно использования приложений - неотъемлемая часть современных настольных систем видеоконференцсвязи. Для обмена информацией уже недостаточно видеть и слышать другого человека. Значительно больший эффект дает совместное общение при помощи аудио и видео информации совместно с возможностью одновременной работы над документами. В настоящее время большинство наиболее популярные НВ системы используют диалоговое окно, при помощи которого можно совместно редактировать документы в дополнение к возможности одновременно видеть и слышать друг друга. Обычно под диалоговым окном понимается программное обеспечение, обеспечивающее возможность совместного создания и редактирования документов всеми участниками конференции, причем сам документ может состоять не только из текстовой информации, но и содержать графику, а также другие элементы оформления такие как, например, выделение участков текста маркером. Преимуществом диалогового окна над другими средствами групповой обработки информации, имеющимися в НВ является более высокое быстродействие (но сравнению с разделяемыми приложениями, речь о которых пойдет чуть ниже).

Также используется разделяемый документ, он подобен диалоговому окну за исключением того, что при использовании разделяемого документа пользователь работает с приложением, пользуясь уже известными ему кнопками и командами. Технически использование разделяемых документов больше необходимо для совместной обработки специализированных документов, таких как лист электронной таблицы, форма базы данных или макет документа, в отличие от доски объявлений, которая больше приспособлена для интерактивного обмена текстовой информацией.

Другая возможность, которая становится все более и более популярной среди пользователей НВ - это так называемое совместное использование приложений. Разница между разделяемым приложением и документом заключается в том, что не все приложения являются документоориентированными, как, например, текстовый процессор, электронная таблица. Практически любое приложение, не использующее недокументированных вызовов, способно использоваться в качестве разделяемого. Преимущества, которое дает данный метод групповой обработки информации, заключается в том, что если у одного из пользователей отсутствует какое-нибудь приложение, то путем его вызова с другого компьютера, становится возможным его использование, причем данный метод работы не нарушает авторские права изготовителя программы.

Групповые видеоконференции подходят для организации эффективного взаимодействия больших и средних групп пользователей, причем благодаря более высокому качеству видеоизображения, становится возможным обмен и просмотр документов, отображение которых в НВ не представляется возможным. Кроме того, ГВ идеально подходят для проведения дискуссий и выступлений.

Студийные видеоконференции оптимальны для решения задач, где требуется максимальное качество и максимум возможностей для организации обработки информации большим числом людей. Для СВ необходимо студийная камера, соответствующее звуковое оборудование, контрольное оборудование и мониторы, доступ к спутниковой связи или оптоволоконной линии связи

Как видно из вышеизложенного анализа, каждый из вариантов видеоконференций четко ориентирован на решение своего круга задач. Наиболее распространенными из-за относительно невысокой стоимости и быстроте окупаемости затрат становятся настольные средства проведения видеоконференций [3].

Основной проблемой профессиональной системы ВКС является цена. Наиболее недорогая и распространенная система видеоконференций базируется на персональном компьютере. Большинство настольных видеоконференций состоит из набора программ и аппаратуры, которое добавляется в компьютер. Цена такого комплекта может колебаться от 1500 до 7000 долларов. Типичный набор состоит из одной-двух периферийных плат, видеокамеры, микрофона, колонок или наушников и программного обеспечения. Для связи используется либо локальная сеть, либо ISDN, либо аналоговые телефонные линии. В связи с тем, что они имеют различные методы передачи, и несмотря на наличие стандартов, пока существуют проблемы в соединении и совместном использовании изделий различных производителей. Другой проблемой является низкое быстродействие при передаче по аналоговым линиям. Самый быстродействующий модем имеет быстродействие 56 кбит/с, что фактически приводит к тому, что передача данных получает больший приоритет и представляется более важным, чем аудио и видео. Поэтому настольные видеоконференции с использованием модемной связи обеспечивают передачу от 4 до 10 видеокадров в секунду, что вряд ли является приемлемым. Кроме того, окно с изображением будет размером всего 176x144 элемента. Если же использовать ISDN, то, получая возможность связи на скоростях 128 кбит/сек, возможна передача видео от 10 до 30 кадров в секунду и получение вдвое большего окна, чем при модемной связи.

Согласно стандартам видеоконференций, разработанным международный союз электросвязи, существует минимальный уровень совместимости со стандартом, который именуется Н.320. Всего существует три уровня совместимости, которые именуются классами. В Н.320 имеется два формата разрешения, это QCIF (Quater Common Intermediate Format) и CIF (Common Intermediate Format). Системы класса 1 поддерживают только QCIF, системы класса 2 могут поддерживать CIF, и системы класса 3 обязаны поддерживать CIF.

Представим систему ВКС на базе технологии ATM. Для передачи разнообразной информации, как в локальных, так и в глобальных сетях с жесткими требованиями к качеству передаваемой аудио и видео информации, на сегодняшний день наиболее целесообразно применение технологии ATM. Эта технология обладает особенностями, которые предлагаются ограниченно или полностью отсутствуют в других технологиях. ATM изначально разрабатывалась как универсальная технология для локальных и глобальных сетей, как технология отвечающая довольно разнообразным требованиям, возникающим при передаче данных, голоса и видео. Кроме того, технология ATM на сегодняшний день является наиболее защищенной и надежной технологией.

Среди всего многообразия поставщиков ATM-оборудования на рынке, на данный момент, только компания Fore Systems предлагает оборудование для преобразования видеосигналов в ячейки ATM для организации систем видеоконференций, дистанционного обучения, охранного наблюдения, видео-телефонии. Это кодировщики AVA-300, ATV-300 и программное обеспечение SVA 5.0. Эти продукты имеют существенные технические преимущества перед аналогичным оборудованием. Выделение приемника и передатчика в отдельные устройства дает экономический эффект при создании систем с большим числом однонаправленных видео-потоков, и предоставляет каждому из устройств полную полосу пропускания в ATM сети. По сравнению с кодировщиками видео для сетей ATM продукты, базирующиеся на использовании ISDN линий имеют принципиальные ограничения, связанные с шириной полосы пропускания в ISDN. В таких системах не достигается частоты более 15 кадров в сек., страдает качество относительной синхронизации звук/голос, имеются значительные задержки при установлении связи, наблюдается относительно низкое качество звука и падение частоты кадров при увеличении числа движущихся объектов на изображении, на обширной территории.

При построении сети видеоконференцсвязи на базе оборудования фирмы Fore Systems необходимо на рабочем месте каждого участника видеоконференции установить мультимедийную видеокамеру, кодировщик аналогового аудио/видео сигнала AVA-300, декодер сигнала ATV-300 и устройства воспроизведения аудио/видео сигнала, в качестве которого успешно может выступать обычный телевизионный приемник. Качество воспроизведения звука и видео соответствует качеству воспроизведения стандартного телевизионного сигнала, получаемого в идеальных условиях с телецентра или по сетям кабельного телевидения. Управление комплектом своего оборудования, переключение между окнами, вызов докладчика и т.д. производит пользователь с помощью инфракрасного пульта управления аналогичного стандартному пульту дистанционного управления телевизионного приемника, путем выбора необходимой пункта из меню, отображаемого по требованию в одном из окон на экране телевизионного приемника.

AVA-300 - производит оцифровку видео и аудио потока от любого существующего источника (VCR, Camera, HiFi, TV) для последующей передачи по сети ATM. AVA-300 предназначено для оцифровки видео-форматов: PAL (50Гц), NTSC (60Гц) и SECAM (50Гц). Видеовходы AVA-300 могут быть мультиплексированы в семь выходных потоков. Устройство поддерживает следующие режимы оцифровки видеоизображения: 24-бит, 16-бит, 8-бит RGB или 8-бит, также поддержан режим оцифровки JPEG.

ATV-300 производит преобразование цифрового потока, получаемого из АТМ- сети, в стандартный низкочастотный сигнал, отображаемый на стандартном телевизионном приемнике.

Редактирование оконных меню и определение режимов многооконной работы ATV-300 производится с помощью программного обеспечения SVA, работающего на одном из серверов ATM сети. Запуск и переключение многооконного режима осуществляется либо с этой же стации, либо при помощи инфракрасного пульта а дистанционного управления. При разработке дизайна экранной формы можно воспользоваться возможностью ATV-300 одновременно выводить несколько изображений. Программное обеспечение SVA разработано в настоящий момент для платформ: Solaris 2.3, SunOS 4.1, IRIX 5.3, Microsoft Windows 7 и Windows XP.

1.2 Основные сферы использования видеоконференцсвязи

Одной из основных сфер использования видеоконференцсвязи является промышленность и бизнес, в данной сфере существуют следующие проблемы управления:

ѕ удаленность некоторых управленцев;

ѕ необходимость постоянного руководства, как бы не была отлажена система управления, что приводит к частым совещаниям и вызовам сотрудников в кабинет;

ѕ у предприятий, как правило, имеются либо представительства в регионах, либо дилеры, с которыми необходимо постоянно обмениваться информацией;

ѕ при комплектации оборудования надо лично контролировать подрядчиков, находящихся в разных городах. контроль нужен постоянно;

ѕ часто возникают внезапные вопросы;

ѕ мобильное видеооборудование позволяет проводить дистанционную диагностику оборудования, решать нестандартные проблемы, подключая к работе лучших экспертов;

ѕ предприятия и филиалы могут быть географически разбросаны по всему миру;

ѕ много времени уходит на поездки (непродуктивно);

ѕ невозможность личных встреч приводит к зависанию серьезных вопросов и торможению бизнеса, либо к непониманию и плохому управлению;

ѕ далеко расположенные предприятия оказываются вне сферы контроля и эффективность их управления падает;

Данные проблемы в сфере промышленности и бизнеса система видеоконференцсвязи решает следующим образом:

ѕ устанавливаете в своем отделе продаж и у стратегических клиентов видеосвязь;

ѕ когда клиент хочет сделать заказ и выбирает поставщика, ему становится намного удобнее общаться с вами при помощи видеоконференцсвязи, чем дозваниваться до конкурентов;

ѕ обеспечивая удобство общения, вы вправе рассчитывать на больший объем заказа или даже на повышение цен;

ѕ устанавливая видеосвязь, вы значительно повышаете оперативность управления предприятием;

ѕ экономите время своих сотрудников

ѕ вы налаживаете отличный канал обмена информацией с торговым домом, представительствами или дилерами;

ѕ возможность в любой момент воочию общаться с филиалами и обсуждать вопросы любой сложности;

ѕ возможность проводить совещания, не встречаясь физически;

ѕ возможность выбора персонала [4].

Другим направление развития систем видеоконференцсвязи является образование в котором практика дистанционного обучения в наше время получила широкое распространение и мало кого удивляет, что, например, студент учится в Оксфорде, даже не выезжая за пределы Минска. Преподаватели, пользуясь видеоконференцсвязью, работают одновременно несколькими аудиториями слушателей, расположенными в различных точках земного шара. При этом установленные камеры предоставляют возможность интерактивного общения (слушатели могут задавать вопросы в режиме реального времени). В свою очередь преподаватели таким же образом принимают зачеты и экзамены. В этом случая необходимо наличие инструментария для совместной работы над документами возможности демонстрировать дополнительные материалы. Внедрение видеоконференцсвязи в качестве способа общения вызвал количественный рост лекций и слушателей, принимающих участие в дистанционном образовании. Техническая подготовка лекции упростилась, но усложнилось её проведение. Лектору приходится переключать по ходу демонстрации вспомогательные технические средства: камеру для документов, сканнер, компьютер с презентацией PowerPoint, демонстратор слайдов. Для этого необходимы более глубокое знакомство аппаратурой и наличие практических навыков работы с ней. Также надо знать определенные условия для успешной передачи материала, например, требования слайдам и печатным иллюстрациям. Немаловажным моментом в пользовании видеоконференцсвязью является определенная психологическая подготовка лектора. Ее необходимость диктует технологии связи. Географические расстояния требовательны к искусству общения. Разработаны особые требования к одежде, украшениям, окраске стен студии, драпировке, освещению. Определенных навыков требуют демонстрация и передача иллюстрационного материала. Принимающая сторона также должна иметь минимум знаний о средствах дистанционно связи, особенностях работы с камерой и микрофоном. Необходимы временная проработка и сценарий проведения лекций.

Также видеоконференцсвязь внесла развитие в некоторые отрасли медицины. Основной плюс - оперативность постановки диагноза, значительно повышающая эффективность лечения. К тому же существенно упрощается проведение научных конференций, консилиумов, демонстраций новейшего оборудования; появляется возможность дистанционного обучения новейшим технологиям в области практической медицины и диагностики местных специалистов, а также тиражирования опыта ведущих медицинских центров.

1.3 Режимы и способы проведения видеоконференцсвязи

Исторически сложилось так, что режимы проведения видеоконференций можно разделить не только по техническим характеристикам и принципам соответствия различным стандартам, на циркулярные, групповые и адресные. Каждый из этих вариантов видеоконференций четко ориентирован на решение своих задач. Передача сообщений и видеоконференцсвязь может осуществляться в следующих режимах:

ѕ циркулярном, при котором информация от одного абонента передается всем пользователям; этот режим обеспечивает студийные видеоконференции. При этом стиль общения формальный и жестко регламентированный. Наиболее рациональное использование циркулярного режима - решение деловых задач, где требуется наилучшее качество подготовки принимаемых решений и максимум возможностей для организации обработки информации большой группой пользователей. Циркулярный режим проведения видеоконференций обеспечивается с помощью студийных камер, соответствующего. звукового оборудования, контрольных аппаратно-программных средств и мониторов. Одним из вариантов видеоконференций в сфере управления является циркулярно-выборочный режим, при котором осуществляется многоадресная связь, и информация от одного абонента передается отдельной, относительно узкой группе пользователей;

ѕ групповом, при котором обеспечивается передача информации и общение одной группы пользователей с другой. Стиль общения практически формальный, ориентирующийся на регламент. Режим наиболее эффективен при совместной интерактивной выработке решений и организации группового взаимодействия между удаленными пользователями субъектов хозяйствования. Групповой режим проведения видеоконференций осуществляется с помощью информационно-инструментальной среды, включающей: специальное оборудование, подключенное к цифровым коммутируемым каналам связи, видео-сервер, подключенный к нескольким цифровым коммутируемым каналам связи (количество каналов определяется числом одновременных участников видеоконференции), контрольные аппаратно-программные средства и мониторы;

ѕ адресном, при котором информация от одного абонента передается только конкретно указанному пользователю и происходит диалог двух лиц. Этот режим характерен для индивидуальных переговоров, проведения консультаций и т.п. При этом стиль общения неформальный, спонтанный. Адресный режим видеоконференций обеспечивает наиболее рациональный совместный интерактивный обмен информацией, использование разделяемых приложений, пересылку файлов с низкими временными и финансовыми затратами. Инструментальную основу адресного режима проведения видеоконференций составляют ПЭВМ с установленной поддержкой аудио- и видеоаппаратуры, микрофон, динамики или наушники, видеокамера, кодер- декодер (для сжатия/декомпрессии видео и звуковых сигналов), высокоскоростной модем для подключения к линиям связи Адресный режим видеоконференций обеспечивает использование автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей, что позволяет им находиться на своих рабочих местах при необходимости установить сеанс связи с удаленным абонентом, как при обычном телефонном разговоре.

Как видно из краткого вышеизложенного анализа, каждый из режимов проведения дистанционных видеоконференций четко ориентирован на решение своего круга деловых и функциональных задач производственно-хозяйственного управления. ВКС может быть организована несколькими способами, среди которых наиболее распространенными являются: технологический, стандартный компьютерный, телекоммуникационно-ориентированный.

Технологический, который предусматривает использование произвольных алгоритмов кодирования видео и звука, реализованных программно или аппаратно и работающих в реальном масштабе времени. На каждом узле устанавливается комплект для сжатия и комплект для декодирования аудио и видео сигналов. Передача сигналов осуществляется по выделенным каналам с помощью соответствующего оборудования связи. Этот способ реализуется в том случае, когда необходимо получить сигнал с заданными характеристиками - разрешающей способностью и количеством кадров.

Стандартный компьютерный, при котором к персональному компьютеру подсоединяется видеокамера, микрофон и звуковая система. Передача информации осуществляется, как правило по протоколу TCP/IP с помощью программы входящей в комплект MS Windows - NetMeeting.

Телекоммуникационно-ориентированный, который является наиболее эффективным способом с точки зрения доступности телекоммуникационного управления. Для кодирования/декодирования используются кодеки видеоконференции, протокол Н320 Н323. Поддержка указанных протоколов позволяет устройствам связи осуществлять приоритет потоков между кодеками, исправлять ошибки каналов, использовать видео-серверы, осуществлять совместный доступ к данным и приложениям [5].

1.4 Средства групповой обработки информации

Возможность совместного использования приложений неотъемлемая часть современных систем видеоконференцсвязи. Для обмена информацией уже недостаточно видеть и слышать. Значительно больший эффект дает общение при помощи аудио- и видеоинформации совместно с возможностью одновременной работы над документами. В настоящее время большинство наиболее популярных адресных систем используют диалоговое окно, при помощи которой можно совместно составлять, редактировать документы в дополнение к возможности одновременно видеть и слышать друг друга.

Под диалоговым окном обычно понимается программное обеспечение, представляющее возможность совместной работы над документами всеми участниками видеоконференции, причем сам документ может состоять не только из текстовой информации, но и содержать графику и другие элементы оформления, такие как выделение текста маркером и т. п. По сравнению с разделяемыми приложениями и другими средствами групповой обработки информации преимуществом диалогового окна является более высокое быстродействие.

Разделяемый документ подобен диалоговому окну за исключением того, что при его применении пользователь работает с приложением. Использование разделяемых документов в наибольшей степени необходимо для современной обработки специализированных документов, таких как лист электронной таблицы или макет документа.

Другая возможность, которая становится все более популярной среди пользователей - это совместное использование приложений. Разница между разделяемым приложением и документом заключается в том, что не все приложения являются документоориентированными, как, например, текстовой процессор или электронная таблица. Практически любое приложение, не использующее недокументированных вызовов, может быть использовано в качестве разделяемого. Преимущество, которое дает данный метод групповой обработки информации, заключается в том, что если у одного из пользователей отсутствует какое-нибудь приложение, то путем его вызова с другого АРМ распределенной ИВС, появляется возможность его применения. При этом не нарушаются авторские права разработчиков программы.

В настоящее время создан довольно широкий спектр оборудования различных производителей для организации проведения, видеоконференции как локальных ИВС, так и в распределенных корпоративных и глобальных ИВС. Это оборудование отличается по техническим показателям, совместимости и уровню предоставляемых услуг. Проведенный технико-экономический анализ по обоснованию и выбору информационно-инструментальной платформы организации и построения системы видеоконференцсвязи для ИВС субъектов хозяйствования показал, что наиболее целесообразно применение оборудования американской фирмы PictureTel. Для этого могут быть использованы выделенные или коммутируемые каналы связи на базе оптоволокна.

Значительное повышение эффективности проведения видеоконференций может быть достигнуто за счет создания и широкого внедрения в производственную систему мультимедийных технологий, которые предусматривают коммуникацию интегрированного трафика, объединяющего одновременную передачу комбинированной информации. Разработка и внедрение мультимедийных информационных технологий в деятельность субъектов хозяйствования в силу их экономичности в последнее время становится весьма распространенным аппаратно- программным решением. По зарубежным данным в настоящее время объем передачи интегрированной мультимедийной информации в ИВС индустриально-развитых стран составил около 70% от общего объема трафика.

Столь масштабное использование мультимедийных технологий связано со снижением цен на оборудованием достаточно высоким качеством передачи смешанного трафика, включающего компьютерные данные, голосовую информацию, видеосигналы. В тоже время существуют две основные проблемы, тормозящие развитие видеоконференцсвязи, решение которых требует значительных материальных затрат:

ѕ первая проблема заключается в пропускной способности каналов связи. Аналоговые телефонные линии вполне подходят для передачи аудиосигнала, но не в состоянии обеспечить качественной трансляции потока видеоинформации. В принципе существуют системы уплотнения каналов, позволяющие решить эту проблему, но область их применения достаточно ограничена. Решить вопрос помогает широкое распространение глобальных IP-сетей. Кроме того, в пределах одного субъекта хозяйствования для проведения видеоконференции вполне может подойти локальная сеть;

ѕ вторая проблема - скорость обработки аудио- и видеопотока, т.е. время кодирования передаваемой и декодирования получаемой информации. Технологии видеоконференцсвязи используют специальные алгоритмы, позволяющие сжимать поток данных в десятки, а в некоторых случаях и в сотни раз. В этом случае фактически передаются не сами аудио- и видеосигналы, а их основные параметры, по которым сигнал на принимающем компьютере восстанавливается с приемлемым качеством изображения и голоса. Если компьютер-приемник не успевает обрабатывать поток информации, то появляются пропущенные кадры, сбои в голосовом канале и т.д. поэтому для организации конференцсвязи на высоком уровне требуется качественное оборудование на каждом АРМ.

Решить проблему обработки информации позволяют два подхода программный и аппаратный. Программный, более дешевый, но ограниченный по возможностям. Он основывается на специализированном программном обеспечении, использующем для реализации алгоритмов кодирования и декодирования центральный процессор компьютера. Это приводит к значительному ухудшению качества передаваемого сигнала и замедляет работу всех других приложений. Второй подход включает использование специализированного аппаратного обеспечения с установленным при его изготовлении программным обеспечением. Эти решения обладают высокими качественными характеристиками, но имеют большую стоимость. Если совместимость два упомянут подхода, то можно получить достаточно гибкий программно-аппаратный комплекс с надлежащим качеством связи и приемлемой ценой. Такие решения и являются наиболее целесообразными.

Резюмируя вышеизложенное следует отметить, что видеоконференцсвязь в настоящее время - это еще относительно новая информационная технология, которая появилась за счет использования лучших свойств других технологий, в том числе и столь популярной сегодня мультимедиа. Пять-шесть лет назад трудно было предугадать, что видеоконференции из забав для профессионалов превратятся в серьезные инструменты для решения проблем, которые постоянно возникают в нашем стремительно меняющемся мире. Сегодня большинство компаний ищут способы использовать эту новую технологию, чтобы остаться конкурентоспособными на своем сегменте рынка.

1.5 Качество аудио и видеосвязи

Основными факторами, определяющими качество изображения, являются качество оборудования (кодека и видео-сервера), а также доступная полоса канала.

Как уже говорилось, видеосвязь основана на дискретизации и компрессии (сжатии) сигналов изображения и звука, которые передаются от одного абонента видеосвязи к другому. Видеосигнал порождает очень большой поток данных, и для большинства приложений нет необходимости передавать весь этот поток в полном объеме. Кодек отправляет дискретные значения видеосигнала, то есть моментальные значения видеосигнала, через определенные интервалы времени, составляющие доли секунды. Кроме того, после дискретизации видео-поток подвергается дальнейшей оптимизации за счет компрессии. Компрессия позволяет устранить ненужную избыточность сигнала. Например, поскольку фоновое изображение в типовом помещении для видеосвязи меняется достаточно редко, то нет необходимости передавать связанную с ним часть видеосигнала снова и снова. Экономя таким образом полосу, не нужную для передачи повторяющейся информации, кодек перераспределяет ее в пользу передачи изменяющихся или движущихся объектов, например людей. Вследствие постоянных движений или перемещений объектов видеосвязи кодеку постоянно приходится производить большой объем вычислений по обработке данных. Кодек лучшего качества лучше передает движение. Кроме того, кодек определяет скорость обновления изображения на мониторе, которая измеряется количеством обновлений экрана (фреймов) в секунду. Оптимальная скорость -- 30 фреймов в секунду. Хорошее качество звука является очень важным фактором успеха видеоконференции. Аудиосистема состоит из различных элементов: микрофон и система эхоподавления, система балансирования полос, выделяемых для аудио- и видеосигналов, громкоговорители.

Как и в видеоконференции в целом, аудиосистемы должны строго соответствовать международным стандартам. Значительное повышение эффективности проведения видеоконференций может быть достигнуто за счёт создания и широкого внедрения в производственную систему мультимедийных технологий, которые предусматривают коммуникацию интегрированного трафика, объединяющего одновременную передачу комбинированной информации. Разработка и внедрение мультимедийных информационных технологий в деятельность субъектов хозяйствования в силу их экономичности в последнее время становится весьма распространённым явлением. По зарубежным данным, в настоящее время объём передачи интегрированной мультимедийной информации составил около 70% от общего объёма трафика.

Столь масштабное использование мультимедийных технологий связано со снижением цен на оборудование и достаточно высоким качеством передачи смешанного трафика, включающего компьютерные данные, речевую информацию, видеосигналы и обеспечение их интеграции. Однако в реализации и практическом применении мультимедийных проектных решений существует много тонкостей и скрыто действующих факторов, которые непосредственно влияют на принятие решения об использовании данной технологии и на выбор конкретного обрабатывающего и сетевого оборудования. Одной из проблем создания инструментальной платформы мультимедийных технологий является передача речевой информации в компьютерных сетях. Решение этой проблемы непосредственно связано с реализацией следующих задач, обеспечивающих: