Audio i video konferencija u raèunarskim mrežama

Transcription

1 Audio i video konferencija u raèunarskim mrežama Audio and Video conferencing incorporated in data processing network Vladimir Jakovljeviæ VUCOMm Novi Beograd, Jugoslavija (011) , vucomm@absolutok.net SAŽETAK Modernizacija poslovanja u svetu podrazumeva uvoðenje i audio i video konferencija. Oba servisa podležu pažljivom planiranju na podruèju propusnog opsega i kvaliteta servisa uz uvažavanje prihvaæenih standarda u pomenutim oblastima. Posebna pažnja je okrenuta IP tipu saobraæaja zahvaljujuæi njegovoj opštoj zastupljenosti u savremenim komunikacionim mrežama. ABSTRACT West World trends in modern business assume implementation of audio and video conferencing. Both services are liable to cautious planning in bandwidth and quality of services issues with implementation according to accepted standards in that area. IP based services give widespread attention due to its global use in contemporary networks. I. UVOD Potrebno je da se zapitamo za razloge sve brojnijeg uvoðenja govornih i video servisa u poslovanje širom sveta. Prenos govora preko Intraneta kompanijama je doneo znatno smanjenje troškova telefoniranja geografski dislociranih službi, odnosno, centrale firme sa svojim filijalama. Smanjeni su i troškovi putovanja rukovodstva i osoblja kompanije, jer su poslovni sastanci omoguæeni audio i video konferencijama. Planeri mreža u svetu pažljivo osluškuju reakcije tržišta na poplavu novih servisa. Tu su pre svega audio i video konferencije. Potrebno je jasno odvojiti odlike konferencija zavisno od tipa korišæenih protokola, koji mogu biti: ISDN, Frame Relay, ATM i IP. Efikasnost konferencije je uslovljena i razlièitim infrastrukturnim arhitekturama komunikacija u smislu tipa konekcije: 1. Konferencije na javnim, komutiranim mrežama sa komutacijom vodova i komutacijom paketa 2. Konferencije na privatnim mrežama, odnosno iznajmljenim vodovima 3. Konferencije koje ukljuèuju prenos govora i/ili videa preko Interneta. Najteži zadatak svakako leži pred dizajnerima konferencija preko Intereneta. To stoga što za Internet umesto rezervacije propusnog opsega i kvaliteta servisa još uvek važi princip best effort tip saobraæaja. Standardi [1] koji vode raèuna o prioritizaciji saobraæaja, rezervaciji propusnog opsega, kvalitetu servisa su od kljuènog znaèaja u dobijanju profesionalnog nivoa govora i slike. Dakle, biæe govora o mehanizmima za obezbeðenje neophodnog propusnog opsega i kvaliteta servisa (QoS), kao neophodnim atributima tako projektovanog okruženja u cilju obezbeðenja uspešne konferencije. Ne sme se zanemariti èinjenica da uvoðenje novih servisa podrazumeva kvalitetno izgraðenu i dizajniranu mrežu. To podrazumeva korišæenje brzog pristupa resursima i kvalitetno uraðenu zaštitu resursa koji su po pravilu neprekidno online dostupni. Korišæenje direktori servisa na Enterprise nivou svakako donosi visok kvalitet u dostupnosti servisima poput tekstom razmatranih.

2 Main Office INTERNET PBX VoIP Gateway Private IP Network VoIP Gateway PSTN Off-net Voice Slika 1: Poziv korisnika banèinoj centralnoj lokaciji: PBX (Private Branch Exchange), odnosno privatna centrala, radi kao da je spojena na normalni telefonski interfejs tipa E1; Off-net Voice: u sluèaju meðunarodnih poziva preko javne centrale, pristup na IP mrežu ide preko VoIP gateway-a II. Analiza mrežnih protokola i tipova linkova za audio i video konferencije Zahtevi savremenog poslovanja i prirode komunikacionih mreža diktiraju razvoj audio i video konferencija. Sa stanovišta dizajna mrežnih resursa ATM (Asinhronous Transfer Mode) protokol je idealan izbor za objedinjavanje data processing i multimedia saobraæaja na ATM raèunarskim mrežama. Takvu tvrdnju zaslužuje zahvaljujuæi svojim proslavljenim odlikama u komunikacionoj industriji: reliability, survivability, scalability, manageability, predictability, network efficiency, traffic management, QoS i SLA. Pojednostavljeno reèeno ATM ima sve tehnološke preduslove za ostvarenje multimedialnog rada mreže: opseg brzina od 2 Mbps do 40 Gbps (OC-768), moguænost korisæenja na LAN i WAN mrežama, do perfekcije ostvarivih prioritizacija saobraæaja, kvaliteta servisa (QoS) tako neophodnih kod visokih zahteva profesionalnih kvaliteta u realtime radu. No, stvarna upotrebna vrednost u realnom životu je drastièno smanjena usled nedovoljne zastupljenosti ovog protokola na našim prostorima.

3 Kod nas NIS Jugopetrol ima ATM backbone implementiran u svojoj poslovnoj zgradi u Beogradu, te bi uvoðenje audio i video konferencija u Jugopetrolu bilo izvodljivo na nivou LAN platforme, uz minimalna dodatna ulaganja u veæ postojeæu aktivnu mrežnu opremu. Dizajn i implementaciju Jugopetrolovog ATM backbone-a je uradila kompanija VUCOMm [2] poèetkom 1999 god. Frame Relay protocol je po svojoj prirodi slièan ATM protokolu jer oba rade po principu paketske komutacije. On popunjava segment brzina od 128 Kbps ISDN-a do 2 Mbps odakle zapoèinje dijapazon brzina ATM protokola. Zbog moguænosti prioritizacije prenosa nekih paketa u odnosu na ostale pakete upotrebljiv je i za voice aplikacije. ISDN (Integrated Services Digital Network) protokol je svakako najmanje prihvatljiva solucija za audio i video konferencije prvenstveno iz razloga sporosti. Nije samo brzina ogranièavajuæi faktor (ISDN BRI postiže maksimalno do 128 Kbps), veæ i zbog drugih nedostataka protokola. ISDN end-user oprema je skupa u odnosu na IP end-user opremu, a o prenosivosti ISDN opreme nema ni govora. Globalna zastupljenost Interneta i TCP/IP protokola na savremenim mrežama nas dovodi do najvažnijeg pitanja: da li je TCP/IP protocol dovoljno dobar da zadovolji profesionalne potrebe za audio i video konferencije? Odgovor je na sreæu miliona korisnika modernih komunikacija potvrdan! Stoga æe posebno biti reèi o digitalnom prenosu glasa i video zapisa na IP protokolu. Prepreka široj primeni multi-site konferencije je cena multi-channel conferencing unit-a (MCU). Npr, White Pine i NetMeeting su point-to-point rešenja (takva rešenja daju moguænost konferencije samo za dve osobe), uz to da obe osobe moraju biti uz svoje raèunare dok traje razgovor. MCU omoguæava da je više ljudi istovremeno u sesiji i meðusobno razgovaraju. U prošlosti je MCU bio skup hardverski ureðaj. Danas su na tržištu dostupna softverska MCU rešenja sa server - klijent arhitekturom. Savremeni trendovi na podruèju video konferencija su: A. Poslovni trend: Globalizacija poslovanja zahteva moguænost saradnje licem u lice na zajednièkom projektu B. Princip rada Interneta (IP protocol) i razvoj softvera ukljuèuju sledeæe promene: Migracija sa sporog ISDN-a na IPbazirane konekcije prenosnim protokolima veæih brzina. Protokoli sa boljom kompresijom, kombinovani sa brzim CPU-ovima. Svakako da treba obratiti posebnu pažnju na opštu pojavu migracije sa sporog ISDN BRI baziranog saobraæaja na IP saobraæaj prenosnim protokolima veæih brzina. Zastupljenost na globalnom nivou u gotovo svim segmentima implementacija mreža je nastala munjevitim podržavanjem Internet koncepcije. TCP/IP je nezaobilazan protokol na svim nivoima korporacijskih mreža. Multipurpose priroda IP protokola (data access, Internet access, audio i video) takoðe predstavlja znaèajnu prednost IP u odnosu na ISDN BRI. Dodatni razlog migracije ISDN BRI-a na IP za video konferencije je cena. Multimedijalni sobni sistemi za ISDN se kupuju po ceni ne višoj od US$ 5,000 ( 5,500), dok se PC-based units kupuju za samo US$ 500 ( 550). Radi uporeðenja, sobni video konferencijski sistemi su pre pet godina koštali svih US$ 45,000 [3]. Kad smo veæ kod finansijske strane uporeðenja ISDN-a sa IP-om, treba primetiti da se ISDN BRI konekcija uspostavlja po potrebi i plaæa za vreme trajanja sesije, a IP je stalno on-line i plaæanje je u principu paušalno za brže xdsl, cable, optièke E1, E3 ili druge veze. III. Prenos govora IP protokolom (VoIP) Klasièan naèin prenosa govora podrazumeva korisæenje tradicionalnih analognih komutiranih vodova javnih telefonskih centrala. Korišæenje digitalnih paketskih mreža za prenos govora daje moguænost korišæenja data processing mreža za prenos govora kao dodatnog servisa. Voice over IP (VoIP) je glas prenesen Internet Protocol-om

4 (IP). Termin se koristi u IP telefoniji kao skup objekata za upravljanje prenosom govorne informacije upotrebom IP protokola. Uspešnost VoIP je direktno zavisna od mehanizama prioritizacije saobraæaja i kvaliteta servisa - quality of service (QoS). Razmotrimo situaciju gde je kompanijska mreža odjednom optereæena velikim file transferom ili video konferencijom visoke rezolucije. Ukoliko nemamo mehanizme za rezervisanje propusnog opsega i obezbeðenje QoS za govor svojstvene ATM protokolu ili novom IPv6, korisnik konferencijskih servisa æe imati neprijatno iskustvo sa glasom na svom telefonu iskazano u kašnjenju ili èak povremenim prekidima.. Jedanput izgubljeno poverenje u poslovni nivo kompanije, èak i na sitnim detaljima kao što je kašnjenje glasa izgubljeno je poverenje zauvek. Standardi na koje treba obratiti pažnju pri dizajniranju mreže u cilju uspešne primene VoIP su sledeæi: MPLS (Multi Protocol Label Switching), SIP (Session Initiation Protocol), MGCP (Media Gateway Control Protocol), SS7 (Signaling System 7), 802.1p, DiffServ (Differentiated Services), RSVP (Resource Reservation Protocol), IPS7 IETF Signaling Transport (SIGTRAN), Bez ulaženja u detalje pomenutih standarda, treba dati naglasak na obazrivost pri proceni kojih se standarda treba pridržavati pre svega iz razloga što su neki od standarda upotrebljivi na Layer 2 OSI modela, a drugi na Layer 3 nivou. Svakako da je kompleksniji zadatak implementirati VoIP na WAN-u, nego na LAN komunikacionom okruženju. Glavni nedostatak u korišæenju javnih komunikacionih mreža je teškoæa u garantovanju kvaliteta servisa (QoS). Bolji servis je moguæ na privatnoj mreži upravljanoj od strane Enterprise nivoa kompanije odnosno centralne raèunarske mreže opremljene softverskim paketima za upravljanje mrežnim resursima. Zadovoljavajuæa rešenja u IP okruženju se primenom standarda za govor najadekvatnije implementiraju. Standardi za VoIP su propisani od meðunarodnih organizacija IETF i ITU-T, dok njihovo iniciranje podstièe VoIP Forum. Tako se ispravno rešavaju problemi prioritizacije saobraæaja, dodeljivanje garantovanog propusnog opsega i QoS na LAN-u i WAN-u. Slika 3: Grafièki prikaz raspodele tržišta provider-a VoIP servisa. Izvor: ITU, preuzeto od TeleGraphy Inc i Company annual reports [4]. IV. Telefoniranje preko Interneta (Internet telephony) Slika 2: Tabelarni prikaz rasta VoIP tržišta u periodu godine. Izvor: ITU, preuzeto od TeleGraphy Inc i Company annual reports [4]. Internet radi pod IP version 4 (IPv4) protokolom. Predviðanja u network literaturi kažu da æe nova verzija IP protokola IPv6 biti primenjena na Internetu 2005 godine jer æe zahtevi za novim IP adresama i servisima iscrpsti sadašnjih èetiri milijardi adresa moguæih u IPv4 header-u IP datagrama. IPv6 uvodi prioritizaciju saobraæaja i QoS. U meðuvremenu, treba obratiti posebnu pažnju na standard H.323, koji vodi raèuna o QoS na mreži.

5 U stvari ITU-T H.323 standard definiše call control, channel setup i codec [5] specifikacije za prenos VoIP i video signala preko mreža koje ne garantuju QoS. Takva mreža je i sadašnji Int ernet. WAN, a delimièno i LAN Codec specifikacije su inkorporirane standardom H.323, koji sadrži: 1. G.711, kodira glas brzinom od 64 kbps pulse code modulacijom encoder/decoder za glas bez kompresije 2. G.728, kodira glas na 16 kbps sa kompresijom. Audio kvalitet je niži od G G.729a, kodira glas na 8 kbps sa kompresijom nudeæi glasovni kvalitet niži od G.711 i G G.723, kodira glas na 6.3 kbps (u nekim sluèajevima 5.3 kbps). Audio kvalitet je približno isti kao G.729a Medjutim, H.323 standard ima probleme sa skalabilnošæu. Skalabilnost [6] je atribut bez ikakvog znaèaja ukoliko se radi o LAN-ovima, no od kljuène važnosti je za IP telefoniju na WAN-u. Takoðe, interoperabilnost ostaje znaèajan faktor kod povezivanja opreme razlièitih proizvoðaèa kako bi mreža radila zadovoljavajuæe kao celina. H.323 je primenljiv na Layer 2 i radi na LAN nivou p header-i su uklonjeni pre ulaska na WAN, a potom umetnuti pri ponovnom ulasku u novi LAN, po napuštanju WAN okruženja. Praktièno, QoS je efektivniji na LAN-u, no na WAN-u, te dodatno nema precizne kontrole skalabilnosti na WAN-u. Dakle, zadaci postavljeni pred dizajnere mreže su znatno kompleksniji u WAN okruženju, nego ukoliko su ogranièeni na LAN komunikacionu strukturu. Integracijom privatne (digitalne) centrale (PBX) sa sopstvenom raèunarskom mrežom upotrebom H.323 gateway-a, mogu se kompjuterski i telefonski korisnici naæi u istoj konferencijskoj seansi. V. Video konferencije (Video Conferencing) Video konferencija predstavlja komunikaciju uèesnika smeštenih u odvojenim geografskim lokacijama, pri èemu oni mogu da vode video poslovne diskusije u realnom vremenu. Prodor u business aplikacije se uveliko dogaða, a video conferencing se danas najèesæe koristi u edukativne svrhe, za bibliotekarstvo, telemedicinu i studente koji uèe na udaljenosti. Iako su veæ godinama dostupni softverski paketi za video conferencing poput Microsoft NetMeeting-a i White Pine softvera, postavlja se pitanje šta je razlog skromnoj zastupljenosti video i audio konferencija? Glavni razlog tome je prvenstveno nedostatak network infrastrukture veæih brzina. Potreban je znatan propusni opseg da se prenese 8 okvira u sekundi (eight-frame-per-second) dovoljnih za sliku velièine poštanske marke na ekranu. Za filmski nivo kvaliteta potrebno je 30 okvira u sekundi. Problem kvaliteta prenesene slike rešava se uvoðenjem komunikacionih infrastruktura velikih brzina i poveæanjem propusnih opsega.. U sluèaju nedostupnosti komunikacionih veza velikih brzina, preostaje dovoljno dobra opcija za poslovnu sveprisutnost manje zahtevna audio konferencija. Desktop video conferencing je precizniji naziv za preovlaðujuæi vid video konferencije obraðen u radu. PC-jevi su opremljeni brzim Internet vezama, mikrofonima, i video kamerama. Podržani su two -way ili multi-way audio i video, uz document sharing. Standard koji reguliše rad video konferencija pod ISDN-om je H.320, dok se na IP protokolu, VoIP pridržava H.323 standarda. Generalno, H.323 je ITU standard koji specificira naèin komunikacije terminala (PC-ova), opreme, i servisa za multimedia preko mreža koje ne daju garantovani quality of service (tipièno za Internet). H.323 terminali i oprema mogu prenositi real-time video, glas, i data, ili bilo koju kombinaciju pomenutih elemenata. Osnovne karakteristike H.323 standarda smo veæ razmotrili u poglavlju IV - Telefoniranje preko Interneta. Treba imati u vidu da su komponente H.323 standarda specifiène za video sledeæe: A. H.261 standard specificira format i algoritam za default video codec korišæen za send i receive video slika na higher bandwidth network konekcijama B. H.263 standard specificira format i algoritam za default video codec korišæen za send i receive video slika na lowbandwidth network konekcijama.

6 VI. Doprinos kompanije VUCOMm prodoru audio i video konferencija Pravilno planiranje i digitalizacija mrežnih resursa olakšava prelaz na nove servise kao što su audio i video konferencije. Stoga je saradnja sa telekomunikacionim firmama sa iskustvom u modernim tehnologijama poput VUCOMm -a pri dizajniranju mreža od znaèajne koristi za kompanije sa namerama da modernizuju svoje poslovanje. Inace, firma VUCOMm je pionir u digitalizaciji mreža i brzim komunikacionim tehnologijama na našim prostorima. Posebnu pažnju pomenuta firma posveæuje xdsl tehnologiji prenosa podataka na bakarnim paricama velikim brzinama i širokim propusnim opsegom na 2 Mbps-a. U okviru nastojanja da se Broadband [7] prenos informacije približi Enterprise nivou korisnika VUCOMm je plasirao na naše tržište Cross Connect uredjaje, ukljuèujuæi i optièku infrastrukturu korisnika. U poslednje vreme ponuda VUCOMm-a obuhvata i kablovske modeme, te bežièni prenos podataka na WAN-u velikim brzinama ( Mbps) u cilju približenja audio i video konferencija našim korisnicima. U saradnji sa svojim poslovnim partnerima VUCOMm nudi izradu projekata sa dizajnom mreža, u koje ukljuèenjem opreme iz svoje ponude rešava zahteve korisnika za audio i video konferencije. VII. ZAKLJUÈAK Tehnološki razvoj telekomunikacija neminovno postavlja zadatak modernizacije poslovanja. Audio i video konferencije su tehnološki zrele da se upotrebe na komunikacionoj infrastrukturi savremene kompanije. Posebnu pogodnost daju moguænosti kombinovanja razlièitih tipova komunikacija u novim softverskim rešenjima. Tako, na primer, izvesna VoIP rešenja predviðaju automatsko uspostavljanje ISDN konekcija za govor kad saobraæaj po IP mreži premaši treshold od 80% optereæenosti saobraæajem. Dakle, moguæe je iæi na nova tehnološka rešenja uz zadržavanje pouzdanosti i oprobane sigurnosti prethodnih solucija. To svakako èini migraciju na nove tehnologije gotovo bezbolnim procesom. U sluèaju da se novo tehnološko rešenje ne pokaže adekvatnim, staro rešenje ostaje u punoj upotrebi. REFERENCE [1] Obzirom da je tržište preplavljeno proprietary VoIP rešenjima, korisno je znati gde treba potražiti informacije o standardima: International Multimedia Teleconferencing Consortium European Telecommunications Standards Institute [2] [3] Ken Wieland, Let s see what IP can do, Telecommunications Magazine International edition, August 2001, pp [4] Matthew Secker, IP telephony adolescence, Telecommunications Magazine International edition, June 2001, pp [5] codec je u ovom tekstu akronim za "compression/decompression." codec je algoritam ili specijalizovani kompjuterski program, namenjen redukciji broja bajtova upotrebljenih u velikim datotekama i programima [6] Skalabilnost je termin koji u tekstu oznaèava dinamièku raspodelu prenosnog opsega [7] Broadband se odnosi na telekomunikacije u kojima je široki opseg frekvencija dostupan za prenos informacija i sinonim je za wideband. Namera uvedenog termina je da oznaèi razliku u odnosu na baseband ( opseg od samo jednog kanala) i narrowband (dovoljan tek za prenos glasa, tj. od 50 cps do 64 Kbps)