Некоторое время назад считалось, что сервер многоточечных видеоконференций, или MCU (Multipoint Control Unit), является необязательным элементом для систем ВКС. В самом деле, два клиентских терминала, подключенных к сети ISDN, могли взаимодействовать друг с другом, передавая голос и изображение своих абонентов на сколь угодно большие расстояния. Однако это были сеансы обычной видеосвязи, которые отличаются от видеоконференций так же, как отличается простой телефонный вызов через городскую АТС от коллективных дискуссий, организуемых с помощью продвинутой УАТС.

Терминалы могли непосредственно «понимать» друг друга лишь в том случае, если они подключались на одинаковых скоростях по одинаковым протоколам. О возможностях гибкого конфигурирования структуры конференции, одновременном представлении на экране всех участвующих в общении сторон, а тем более об интерактивном управлении таким представлением не могло быть и речи. Эти функции стали доступны, только когда появились встроенные в терминалы контроллеры многоточечных сессий, прообразы сегодняшних серверов MCU.

Классические компоненты

В оборудовании, используемом для организации ВКС, следует выделить три типа устройств. Во-первых, это упомянутый сервер многоточечной связи MCU, предназначенный для поддержки сеанса связи между тремя и более сторонами. Во-вторых, групповые системы ВКС, устанавливаемые у клиентов. Они отвечают за формирование видеоизображения и звука, отправку сигналов по сети, прием и аудиовизуальное представление аналогичной информации от других терминалов. В-третьих, системы аудиоконференц-связи, которые способны транслировать только голоса участников сеанса связи.

Таков был «классический» набор компонентов для организации ВКС до перехода этой технологии коммуникаций в IP-среду. Первыми облик традиционной видеоконференции стали менять Web-приложения, служащие для удаленного взаимодействия пользователей через Internet.

IP-технологии проникали в сферу видеоконференц-связи гораздо быстрее, чем в область телефонии. Перед глазами пользователей уже был яркий пример революционного скачка в телекоммуникациях, главным следствием которого стало радикальное снижение затрат на организацию связи. Появились видеотерминалы, подключающиеся к сети поверх IP, возникло и целое семейство протоколов кодирования изображения Н.261—H.264. Отныне многоточечные серверы MCU должны были не только обеспечивать микширование аудио- и видеопотоков, многосторонний обмен файлами, но и согласовывать текущие параметры соединения для каждого подключенного терминала с целью поддержки прозрачной передачи информации абонентам по каналам разных типов с различной пропускной способностью.

«Организация взаимодействия множества пользователей — основная задача серверов многоточечной конференц-связи. Вместе с тем абонентское оборудование и характеристики подключения редко бывают однородными, — говорит Сергей Капцов, генеральный директор компании Avicon, представляющей в России интересы Polycom, Tandberg и Radvision. По мнению Капцова, которое разделяют и другие игроки рынка, в современной конференции необходима возможность участия аудио- и видеоабонентов, а также пользователей персональных компьютеров, оснащенных специальным Web-приложением. Таким образом, «идеальный» сервер ВКС должен сочетать в себе функции всех типов абонентских устройств или иметь интерфейсы с ними.

Несколько иную точку зрения высказывают системные интеграторы, которые занимаются масштабными проектами внедрения систем видеоконференц-связи. Инженер отдела системно-технического проектирования компании «Микротест» Андрей Раков считает, что MCU в общем случае представляет собой совокупность двух функциональных блоков — контроллера соединений (Multipoint Controller, MC) и многоточечного процессора (Multipoint Processor, MP).

Контроллер MC предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами по протоколу H.245. Процессоры занимаются коммутацией, микшированием и обработкой этих потоков. Поскольку последние не всегда присутствуют в составе MCU, их функции, вероятно, передаются выделенному устройству, которым может быть аппаратный или программный коммутатор (Softswitch).

Думаю, стоит отдельно рассмотреть перечень «классических» функций MCU, связанных с управлением многоточечными сеансами ВКС. Сегодня корпоративные заказчики предъявляют к серверному оборудованию ВКС следующие требования.

  • Число поддерживаемых абонентов — от 20 до 90 при скорости соединения 768 Кбит/с по каналам IP и 384 Кбит/с по ISDN. Такая пропускная способность обеспечивает «бизнес-качество» изображения.
  • Встроенный аппаратный режим continuous presence, обеспечивающий одновременный вывод на экран группового терминала до 16 изображений абонентов.
  • Транскодирование, то есть автоматическое перекодирование потоков в тех случаях, когда терминальное оборудование использует отличные друг от друга протоколы аудио- и видеокомпрессии, частоту обновления кадров, разрешение и скорость передачи данных.
  • Активация по голосу, или возможность настройки оборудования таким образом, чтобы на экранах участников ВКС появлялось изображение того абонента, от которого в данный момент поступает аудиоинформация.
  • Поддержка совместной работы с приложениями. Эта возможность, как правило, реализуется с помощью отдельного модуля MCU, который пересылает файловые документы или презентации по тем же каналам, что и аудио- и видеопотоки.
  • Управление конференцией в режиме реального времени (подключение/отключение участников без прерывания сеанса, изменение раскладок представления видеоизображения, каскадирование групп и т. д.).
  • Прозрачная трансляция возможностей, предусмотренных в абонентском оборудовании для режимов «точка—точка».

Число одновременно показываемых участников и варианты компоновки экрана зависят от возможностей MCU.

Неотъемлемой чертой устройств MCU должна быть поддержка широкой гаммы протоколов голосового кодирования — G.711, G.722, G.728, G.729. При этом каждый групповой терминал, подключаемый к MCU, должен «понимать» по крайней мере один аудиокодек.

Ко всему сказанному представители Avicon добавляют обязательную поддержку оборудованием MCU стандартного видеокодека H.264 — в связи с реализацией данного протокола в оконечных терминалах начиная с 2003 года. Этот протокол воссоздает изображение в два раза лучше, чем его предшественник Н.263. Иными словами, для достижения одинакового качества видеоизображения оборудованию на основе Н.264 требуется вдвое меньшая полоса пропускания каналов IP, чем системам, использующим протокол Н.263.

QoS в видеоконференциях

Аренда дорогостоящих выделенных линий долгое время являлась сдерживающим фактором развития технологий ВКС, ведь изначально услуги видеоконференц-связи были доступны в сетях ISDN. При использовании стандартных протоколов кодирования видеосигнала (H.263) приемлемое качество передачи изображения по цифровым линиям достигается на скорости не ниже 384 Кбит/с. Если же параллельно нужно вести совместную работу с файлами (по протоколу T.120), то потребность в полосе пропускания увеличивается до 512 Кбит/с. Разумеется, речь идет о выделенном соединении до каждого пользователя, поэтому стоимость развертывания и эксплуатации сетей ВКС становится непомерно большой для любого предприятия, не имеющего собственной инфраструктуры линий связи. Средний тариф на аренду одной линии BRI (2B+D) и сейчас колеблется в пределах 200—250 долл.

К концу 90-х годов IP-среду стали рассматривать как реальную альтернативу ISDN-сетям для передачи мультимедийного трафика. Это стало возможным благодаря появлению технологий, обеспечивающих резервирование полосы пропускания для критичного к задержкам пакетов (и к вариациям задержки) трафика, а также механизмов приоритизации данных разных типов. На авансцену провайдерского бизнеса выдвинулись понятия качества обслуживания (QoS) и контрактов об уровне обслуживания (SLA).

Тем не менее, несмотря на явные преимущества IP-протокола как фундамента универсальной мультисервисной среды, пользователям и провайдерам услуг приходится сталкиваться со многими трудностями на пути обеспечения должного QoS.

Недостатки протокола IP давно известны: эта технология не так надежна, как АТМ, и не дает стопроцентной гарантии доставки пакетов. «Минусы» IP-сетей можно разделить на три категории: потери пакетов, доставка с опозданием и флуктуация величины задержки пакетов («джиттер»).

Кроме того, неизбежный недостаток передачи мультимедийного трафика по IP-сетям — высокие «накладные расходы» полосы пропускания, возникающие за счет пересылки служебной информации (заголовки пакетов, команды H.323). Внедрение механизмов обеспечения QoS только добавляет лишние биты в заголовки IP-пакетов. Как расценивают специалисты московского офиса Huawei, для организации видеоконференций поверх IP с контролируемыми параметрами потери пакетов и задержек потребуется полоса пропускания, минимум на 20—30% большая, чем при использовании линий ISDN. К тому же понадобятся определенные финансовые и технические усилия по обеспечению сквозных механизмов QoS и совместимости оборудования ВКС с системами FireWall и NAT-серверами.

На проблемах обеспечения гарантированного качества обслуживания в операторских сетях мы подробно останавливались в статье «Надежность и QoS: от слов к действию» (см. Сети, 2003, № 20-21). И хотя она была посвящена в основном задачам развертывания высоконадежных служб IP-телефонии, все описанные в ней хитросплетения технологических стимулов и коммерческих интересов «имеют место быть» и в сфере предоставления услуг видеоконференц-связи. Вывод самих поставщиков оборудования ВКС прост и очевиден: IP-решения остаются оптимальными для организации видеоконференций в корпоративных сетях, но выход во «внешний мир» следует осуществлять только по ISDN.

«Трудности с обеспечением качества сервиса могут возникнуть при установлении сеанса ВКС между географически удаленными объектами, например между Москвой и Сахалином, — отмечают специалисты «Микротеста», построившие одну из крупнейших систем ВКС для нужд МПС России. — Особенно большие проблемы возникают, если в процессе доставки пакеты преодолевают несколько операторских сетей, в которых не все оборудование настроено на поддержку заданных уровней обслуживания».

Такое положение дел накладывает отпечаток на технические требования к серверам MCU. Они должны одинаково хорошо поддерживать работу терминалов ISDN и IP, а также обеспечивать сопряжение сигнализаций, чтобы устанавливать соединения между абонентами сетей IP и ТфОП. Для разных сетей специфицированы соответствующие стандарты проведения видеоконференций — H.323 и H.320. И чтобы абоненты H.323 могли общаться с абонентами H.320, необходим так называемый видеошлюз. «Он может представлять собой отдельное устройство, но зачастую его функции реализованы на сервере многоточечной конференц-связи», — объясняет Сергей Капцов.

Оборудование операторского класса

Необходимость в предоставлении услуг видеоконференц-связи разным типам абонентов (аналоговым, цифровым и IP) породила относительно новый класс решений для ВКС — оборудование операторского класса. Собственно говоря, под этим термином подразумеваются серверы MCU с расширенными функциями управления соединениями и повышенной производительностью, позволяющей одновременно обрабатывать сотни видео- и аудиопотоков.

Как ни странно, первенство в развитии идеологии систем ВКС операторского класса захватила китайская компания Huawei. Возможно, ее маркетологи немного перестарались, но весной 2003 года российские пользователи узнали, что благодаря инженерам Huawei «впервые на рынке появилось решение операторского класса, предназначенное для построения коммерческих сетей видеоконференц-связи». В данном случае речь идет о серверах ВКС семейства ViewPoint серии 8620/8620E. Первая модель в максимальной конфигурации позволяет организовать одновременно до 64 видеоконференций и 64 конференций данных.

Все оборудование ВКС от Huawei соответствует стандартам ITU H.323, H.320 и T.120, что гарантирует его совместимость с аналогичными продуктами других компаний. Поставками систем ViewPoint в нашу страну занимается дистрибьюторская фирма North-West Group, которая, впрочем, более известна заказчикам как партнер корпорации Polycom.

Кстати, разработанные компанией Accord Networks мультиплатформенные видеосерверы MGC-100 и MGC-50 (перешедшие ныне в собственность Polycom) сочетают в себе «классические» функции MCU и H.3хх-шлюза. Они работают в сетях с пакетной коммутацией (поддержка H.323 для IP-сессий и H.321 для ATM-соединений) и с канальной коммутацией (H.320 для ISDN). Скорость абонентских подключений варьируются от 56 Кбит/с до 2 Мбит/с. Модели MGC-100 и MGC-50 рассчитаны, соответственно, на 384 и 192 пользователей, подключаемых по каналам IP на скорости 384 Кбит/с. Такое оборудование с полным основанием можно причислить к операторскому классу.

Среди других разработок MCU, претендующих на «операторское сословие», стоит упомянуть сервер Radvision ViaIP400. Он способен одновременно работать с 400 абонентами путем каскадирования конференций и имеет встроенный контроллер зоны H.323. Очевидным недостатком этой мощной платформы является отсутствие в базовом комплекте поставки модулей транскодирования аудио- и видеопотоков, а также механизма шлюзования H.323/H.320.

Надо добавить, что к появлению продукции Huawei в нашей стране относятся с особым трепетом. Для заказчика название этой торговой марки означает невиданную доселе дешевизну изделия, обладающего примерно равными функциональными возможностями с конкурирующими продуктами. А для остальных игроков рынка появление данного брэнда означает ужесточение конкуренции и почти неизбежный отток малобюджетных клиентов.

Случается, что китайский вендор добавляет к типичному перечню функциональных возможностей того или иного класса устройств собственные опции, которые положительно воспринимаются заказчиками. Например, в системе ViewPoint8000 дополнительно предусмотрены механизмы управления полосой пропускания с помощью системы динамического контроля скорости передачи, включая изменение симметрии в направлениях приема и передачи, а также средства перемежения пакетов и компенсации их потерь.

Миграция архитектур

Опросив производителей, пользователей и консультантов по внедрению систем видеоконференц-связи, независимое исследовательское агентство Wainhouse Research выявило ряд эволюционных тенденций оборудования ВКС. Эти сведения были опубликованы в отчете Rich Media Conferencing 2002, вот некоторые из них.

  1. Производители устройств аудиоконференц-связи медленно, но верно двигаются в сторону IP-совместимых архитектур, добавляя в свои изделия поддержку VoIP. Вместе с тем рынок серверов многоточечных IP-аудиоконференций еще не сложился.
  2. Производители систем Web-конференций ожидают выгоду от предстоящего перехода корпоративных заказчиков к развертыванию внутренних сетей ВКС. Отказ от услуг внешних провайдеров мотивируется желанием клиентов получить более полный контроль над сервисами, обеспечить легкую интеграцию приложений в существующую ИТ-инфраструктуру и повысить уровень информационной безопасности.
  3. Рынок оборудования для видеоконференц-связи испытывает тягу к консолидации, которая началась с поглощения компанией Polycom в 2001 году самостоятельных фирм PictureTel и Accord. Теперь три ведущих вендора (Polycom, Tandberg и Sony) занимают более 90% мирового рынка групповых систем ВКС, причем корпорация Polycom лидирует с огромным отрывом (64%).
  4. Услуги IP-видеоконференций наконец-то вышли из тени в провайдерском сегменте. В то время как крупные телекоммуникационные операторы (типа Verizon, Worldcom, Sprint, AT&T) по-прежнему концентрируются на бизнесе ISDN и испытывают слабый интерес к технологиям IP-видеоконференций, новички вроде Masergy, Internap, V-SPAN, IVCi и Wire One активно внедряют сетевые услуги видеоконференц-связи, стимулируя рынок оборудования IP-MCU и видеошлюзов.
  5. Настольные терминалы ВКС найдут свое законное место в качестве дополнений к системам Instant Messaging и Web-конференций, вместо того чтобы существовать как отдельные решения. Это также подстегнет спрос на инфраструктурное оборудование ВКС (MCU, шлюзы, контроллеры зон).
  6. Автономные видеошлюзы быстро уступят место интегрированным серверам MCU, которые включают в себя механизмы транскодирования потоков и шлюзования сетей IP и TDM.
  7. Ожидается рост числа продуктов категории «супер-гейткиппер», которые привнесут в среду IP-видеоконференций расширенные возможности управления вызовами, легкость использования и стабильность работы систем. В связи с постоянным усложнением контроллеров зон для IP-ВКС предполагается небольшое повышение их стоимости в течение всего прогнозируемого периода (до 2006 года).

Резюмируя эти положения, можно сделать следующий вывод. Аналитики прогнозируют миграцию технологий в сторону платформ для построения универсальной системы ВКС, основанной на IP. Она способна предоставлять требуемые возможности конференц-связи любым категориям пользователей — заинтересованным в обмене мгновенными текстовыми и аудиосообщениями, видеоизображениями и в совместной работе над документами.

Мнения отечественных экспертов по этому поводу существенно разнятся. В российском офисе Huawei предположили, что развитие концепции сетей нового поколения окажет на системы ВКС такое же влияние, какое оно оказывает в данный момент на архитектуру систем телефонии. В частности, будет повышаться специализация устройств по функциональному назначению — коммутация потоков, обеспечение доступности услуг, подключение абонентов и т. д.

Другие респонденты импровизированного опроса считают, что пока не видно признаков изменения архитектуры сетей ВКС. Все инновации будут касаться лишь внедрения протоколов, позволяющих повысить качество передачи изображения и голоса. При этом уровень сети, то есть кодеки, терминалы, шлюзы и MCU, в ближайшее время останется неизменным.