Применение локальных вычислительных сетей

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного трафика, а за время соединения, то при трафике с большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров.

Тем не менее при подключении массовых абонентов к корпоративной сети, например сотрудников предприятия, работающих дома, телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений доступности и стоимости (при небольшом времени связи удаленного сотрудника с корпоративной сетью).

Глобальные сети с коммутацией пакетов

В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как frame relay, SMDS и АТМ. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP, которые доступны сегодня как в виде недорогой и очень распространенной сети Internet, качество транспортных услуг которой пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так и в виде коммерческих глобальных сетей TCP/IP, изолированных от Internet и предоставляемых в аренду телекоммуникационными компаниями.

В табл. 5.1 приводятся характеристики этих сетей, причем в графе «Трафик» указывается тип трафика, который наиболее подходит для данного типа сетей, а в графе «Скорость доступа» - наиболее типичный диапазон скоростей, предоставляемых поставщиками услуг этих сетей.

Таблица 5.1. Характеристики сетей с коммутацией пакетов

Принципы работы сетей TCP/IP уже были подробно рассмотрены в главе 5. Эти принципы остаются неизменными и при включении в состав этих сетей глобальных сетей различных технологий. Для остальных технологий, кроме SMDS, будут рассмотрены принципы доставки пакетов, пользовательский интерфейс и типы оборудования доступа к сетям данных технологий.

Технология SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) была разработана в США для объединения локальных сетей в масштабах мегаполиса, а также предоставления высокоскоростного выхода в глобальные сети. Эта технология поддерживает скорости доступа до 45 Мбит/с и сегментирует кадры МАС - уровня в ячейки фиксированного размера 53 байт, имеющие, как и ячейки технологии АТМ, поле данных в 48 байт. Технология SMDS основана на стандарте IEEE 802.6, который описывает несколько более широкий набор функций, чем SMDS. Стандарты SMDS приняты компанией Bellcore, но международного статуса не имеют. Сети SMDS были реализованы во многих крупных городах США, однако в других странах эта технология распространения не получила. Сегодня сети SMDS вытесняются сетями АТМ, имеющими более широкие функциональные возможности, поэтому в данной книге технология SMDS подробно не рассматривается.

Магистральные сети и сети доступа

Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории:

* магистральные сети;

* сети доступа.

Магистральные территориальные сети (backbone wide-area networks) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициентом готовности, так как по ним передается трафик многих критически важных для успешной работы предприятия приложений (business-critical applications). Ввиду особой важности магистральных средств им может «прощаться» высокая стоимость. Так как у предприятия обычно имеется не так уж много крупных сетей, то к магистральным сетям не предъявляются требования поддержания разветвленной инфраструктуры доступа.

Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. При наличии выделенных каналов для обеспечения высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология связей, как это показано на рис. 5.5.



Рис. 5.5. Структура глобальной сети предприятия

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

К сетям доступа предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к магистральным сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, которая может использоваться сотрудниками предприятия как при работе дома, так и в командировках. Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит в секунду (если такая скорость и не вполне удовлетворяет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия).

В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного доступа. Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением.

Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет ту или иную функцию в зависимости от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN.

Показанная на рис. 5.5. структура глобальной сети, используемой для объединения в корпоративную сеть отдельных локальных сетей и удаленных пользователей, достаточно типична. Она имеет ярко выраженную иерархию территориальных транспортных средств, включающую высокоскоростную магистраль (например, каналы SDH 155-622 Мбит/с), более медленные территориальные сети доступа для подключения локальных сетей средних размеров (например, frame relay) и телефонную сеть общего назначения для удаленного доступа сотрудников.

Цифровые каналы связи

Поскольку цифровые сигналы можно более эффективно и гибко обрабатывать и передавать, чем аналоговые, стали развиваться цифровые каналы связи.

Перед вводом в такой канал аналогового сигнала он оцифровывается -- преобразуется в цифровую форму: каждые 125 мкс (частота оцифровки обычно равна 8 кГц) текущее значение аналогового сигнала отображается 8-разрядным двоичным кодом. Скорость передачи данных по базовому цифровому каналу, таким образом, составляет 64 кбит/с; но путем некоторых технических ухищрений несколько цифровых каналов можно объединять в один (мультиплексировать), то есть создавать более скоростные каналы. Простейшим мультиплексированным цифровым каналом является канал со скоростью передачи 128 кбит/с. Более сложные каналы, мультиплексирующие, например 32 базовых канала, обеспечивают пропускную способность 2048 Мбит/с. Цифровые каналы, базовые или мультиплексированные используются повсеместно в современных магистральных системах, а также для подсоединения к ним офисных цифровых АТС.

В последние годы за рубежом стал весьма популярным цифровой абонентский доступ, при котором оцифровка (дискретизация) звукового сигнала выполняется уже в абонентской телефонной системе, содержащей интерфейсный цифровой адаптер.

Наиболее распространенной и активно развивающейся в настоящее время является цифровая сеть с интеграцией услуг -- ISDN (Integrated Serviced Digital Network), использующая цифровые абонентские каналы.

Цифровые коммуникации более надежны, нежели аналоговые, обеспечивают большую целостность каналов связи, позволяют более эффективно внедрять механизмы защиты данных, основанные на их шифровании. Важным является и то, что для создания ISDN можно использовать уже имеющуюся инфраструктуру телефонных сетей, правда, из-за установки дополнительного оборудования и сложности его настройки возрастают затраты на организацию системы связи. Но, учитывая высокую пропускную способность сетей ISDN, они достаточно быстро окупаются.

На исходе XX века родилась новая технология -- персональная радиосвязь с любым абонентом, находящимся в любой точке нашей планеты. Эта технология обеспечивается системами персональной спутниковой радиосвязи (СПСР), использующими комплексы космических ретрансляторов и абонентских радиотерминалов.

Варианты систем персональной спутниковой связи

В общем случае любая спутниковая система связи состоит из трех сегментов: космического (группы космических спутников-ретрансляторов), наземного (наземные станции обслуживания, станции сопряжения) и пользовательского (терминалы, находящиеся у потребителя). И если для сотовой связи важным параметром является высота подъема антенны базовой станции, то для систем спутниковой связи подобным параметром является высота орбиты спутников-ретрансляторов (GP).

В настоящее время все системы спутниковой связи по высоте орбиты можно подразделить на:

геостационарные орбиты (GEO -- Geostacionary Earth Orbit, спутник-ретранслятор как бы висит над одной точкой поверхности земли): высота орбиты 36 000 км; количество СР, необходимых для охвата всей территории земного шара, -- 3, один спутник-ретранслятор перекрывает 34 % земной поверхности, временная задержка передачи сигнала примерно 600 мс;

средневысокие круговые или эллиптические орбиты (МЕО -- Mean Eath Orbit): высота орбиты в диапазоне от 5000 до 15 000 км, количество необходимых СР -- 8-12, зона перекрытия одним спутником -- 25-28 %, временная задержка передачи сигнала -- 250-400 мс;

низкие круговые или близкие к круговым орбиты (LEO -- Low Earth Orbit): высота орбиты в диапазоне от 500 до 2000 км, количество необходимых СР -- 48-66; зона перекрытия одним спутником -- 3-7 %; временная задержка передачи сигнала -- 170-300 мс.

Первая, широко известная система спутниковых телекоммуникаций с мобильными абонентами «Инмарсат» (Inmarsat) и ей подобные обеспечивали обслуживание по принципу «следование абонента за терминалом»: видеотерминал с приемопередающей аппаратурой и мощной антенной устанавливался на подвижном объекте (автомобиле, поезде, корабле, самолете), и абонент был привязан к этому объекту, следовал за ним. Видеотерминал через спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите, получал связь с радиотерминалами других абонентов.

Более поздние системы (Inmarsat 3, EMSS, MSAT, «Марафон») позволили реализовать принцип «терминал следует за абонентом», поскольку при использовании более эффективных узконаправленных антенн мощность сигнала в локальных зонах обслуживания увеличилась и радиотерминал абонента стал более портативным (в виде небольшого чемоданчика, «кейса», и т. п.).

Возможность дальнейшего увеличения мощности радиосигнала и уменьшения размеров абонентских радиотерминалов обеспечивается путем приближения спутников-ретрансляторов к абонентам, то есть переводу их с геостационарных на более низкие орбиты LEO и МЕО, но при этом для охвата той же территории приходится использовать большее количество СР. Имеется определенная аналогия СПРС с системами сотовой телефонии -- зоны обзора земной поверхности многолучевыми антеннами СР формируют сотовую (макросотовую) структуру покрытия зоны обслуживания. Низкие орбиты уже давно рассматривались как основа для организации систем спутниковой связи, но их использование тормозилось определенной инерцией мышления, настроенного на то, что спутник-ретранслятор должен быть виден долго и непрерывно, а лучше всего быть неподвижным для наблюдателя (то есть находиться на геостационарной орбите).

И только в последние годы появилось ряд систем спутниковой связи, использующих низкие орбиты и более портативные абонентские радиотерминалы, вплоть до карманных радиотелефонных трубок.

В настоящее время имеется уже несколько десятков различных СПРС, характеристики некоторых из них приведены в табл. 17.2.

Таблица 17.2. Основные характеристики некоторых СПРС

ТипСР	Класс СР	Число СР	Высота орбиты, км	Масса СР, кг	Диапазон частот, ГГц	Скорость передачи, кбит/с
					Прием	Передача
Орбита	GEO		36 000		5,98-6,28	3,65-3,95	9,6
Горизонт		8		2200
Экспресс		2		2500
Горизонт	GEO	2	36 000	2200	5,88-6,38	3,55-4,05	9,6-64
Ямал-100	GEO	3	36 000	1300	3,46-3,79	5,76-6,12	9,6
ICO	МЕО	10	10 300
Odissey	МЕО	12	10 400	2500
Indium	LEO	66	780	700	1,616-1,625	1,616-1,625	9,6
Globalstar	LEO	48	1414	426	6-7	6-7	9,6
Гонец	LEO	45	1400	250	0,312-0,315	0,387-0,390	2,4-19,2
Сигнал	LEO	48	1500	310	0,3-0,4	1,5-1,6	9,6

Большинство существующих спутниковых систем связи имеют геостационарные спутниковые группировки, что легко объяснимо: небольшое количество спутников, охват всей поверхности земли. Однако большая задержка сигнала делает их применимыми, как правило, только для радио- и телевещания. Для систем радиотелефонной связи большая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к плохому качеству связи и повышению стоимости обслуживания.

Низкоорбиталъные СПРС. Iridium имеет 66 спутников-ретрансляторов (5 мая 1997 года запущены первые пять из них) на орбитах высотой 780 км, a Globstar -- 48 на высоте 1400 км. Такое количество СР необходимо для поддержания непрерывного канала связи, предоставляемого любому абоненту на территории земного шара, ибо каждый из низкоскоростных спутников-ретрансляторов находится в зоне видимости абонентского радиотелефона всего несколько минут за время каждого оборота спутника на орбите. Благодаря движению спутников друг за другом, их расположению в разных орбитальных плоскостях и автоматическому переключению связи с одного СР на другой обеспечивается полное перекрытие земной поверхности зонами обзора и непрерывная связь с абонентом. Число обеспечиваемых системами каналов связи достигает 60-70 тыс.

Система Iridium

Разработчик -- международный консорциум Iridium ltd., Вашингтон. Система глобальной подвижной персональной спутниковой связи предназначалась для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенными на всей территории земного шара. Космический сегмент системы состоял из 66 основных (высота орбиты 780 км над поверхностью Земли) и 6 резервных спутников (645 км). Система предоставляла абонентам следующие услуги: передача речи (2,4 кбит/с), передача данных и телефакс со скоростью до 9600 кбит/с, персональный вызов и определение местоположения.

Будучи очень дорогостоящим проектом (более $5 млрд), Iridium в начальной стадии развития установил сверхвысокие цены на терминалы и трафик, ошибочно ориентируясь только на очень богатых потребителей услуг. Кроме того, в процессе эксплуатации возникли непредусмотренные проектом технические и финансовые проблемы, что привело консорциум к банкротству. В настоящее время обслуживание абонентов России не производится.

Система Globalstar

Система глобальной подвижной персональной спутниковой связи Globalstar (компания Globalstar ltd., Сан-Хосе, шт. Калифорния) предназначена для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами, расположенными на территории земного шара между 70° северной широты и 70° южной широты.

Портативные терминалы системы Globalstar выпускаются в нескольких модификациях для обеспечения возможности их использования как для организации связи в системе Globalstar, так и в сетях наземной сотовой связи стандартов GSM, DAMPS, CDMA.

Для примера приведем параметры некоторых имеющихся на российском рынке моделей спутниковых портативных мобильных терминалов системы Globalstar:

портативный мобильный абонентский терминал Qualcomm. Трехрежимный терминал -- Globalstar/AMPS/CDMA. Размеры -- 178 х 57 х 44 мм, вес -- 357 г. Имеет дисплей на 4 х 16 символов, записную книжку на 99 номеров, ускоренный автодозвон, голосовую почту, определитель номера;

портативный абонентский мобильный терминал Ericsson. Режимы работы -- Globalstar/GSM. Размеры -- 160 х 60 х 37 мм, вес -- 350 г;

портативный абонентский мобильный терминал Telit. Режимы работы -- Globalstar/GSM. Размеры - 220 х 65 х 45 мм; вес - 300 г.

Космический сегмент системы представляет собой группировку из 48 основных и 8 резервных спутников, весом менее 450 кг, размещенных на круговых орбитах на высоте 1414 км над поверхностью Земли. Спутники первого поколения рассчитаны на работу в режиме полной нагрузки не менее 7,5 лет.

Для охвата большей территории земного шара планируется построить порядка 50 станций сопряжения, обеспечивающих максимальное покрытие (до 85 %) земной поверхности. На первом этапе развития системы построено 38 станций сопряжения. В России находятся в эксплуатации три такие станции: в Московской области (Павлов Посад), в Новосибирске и Хабаровске. Эти станции обеспечивают предоставление услуг подвижной связи с высоким качеством обслуживания практически на. всей территории России южнее 70° северной широты. Каждая из этих станций связана с сетью общего пользования России. Система Globalstar эксплуатируется в России с мая 2000 года. Предполагается, что в 2002 году Globalstar сможет обслуживать более 150 тыс. абонентов России.

Среднеорбитальные системы Odyssey и ICO с высотой орбиты порядка 10 000 км, ввиду большего обзора территории с одного спутника-ретранслятора позволяют сократить количество последних до 10-12 штук (время видимости одного СР доходит до нескольких часов). Число обеспечиваемых системами каналов связи достигает 25-30 тыс.

Весьма перспективной обещает быть среднеорбитальная система подвижной персональной спутниковой связи ICO (международная компания ICO Global Communications), предназначенная для предоставления услуг связи с подвижными и фиксированными объектами на всей территории земного шара, включая приполярные районы. Система будет содержать 10 основных и 2 резервных спутника на МЕО-орбите на высоте примерно 10 390 км над поверхностью Земли.

Согласно проекту, большую часть абонентских терминалов системы составят персональные телефонные аппараты, способные работать в двух режимах (спутниковый/наземный сотовый).

Особенностью данной системы будет специально сформированная сеть IcoNet, которая соединит между собой «интеллектуальными» линиями связи двенадцать узлов спутникового доступа (УСД), расположенных по всему миру, и обеспечит \ быстрое соединение сетей общего пользования с мобильными терминалами и мобильных терминалов между собой вне зависимости от их местонахождения. На территории России предполагается строительство одного УСД.

Система ICO планирует предоставить пользователям следующие виды услуг: телеслужбы, услуги транспортной среды, услуги, предоставляемые в системе GSM, услуги по передаче сообщений и роумингу.

Телеслужбы будут предоставлять такие услуги, как цифровая телефония, экстренные вызовы, передача факса группы 3 на скоростях до 14,4 кбит/с и услуги по передаче коротких сообщений. При этом цифровая телефония будет обеспечивать качество передачи речи, подобное тому, которое обеспечивается существующими стандартами наземной подвижной радиосвязи.

Ожидается, что на территории России системой ICO будут пользоваться в 2003 году 450 тыс. абонентов.

СПРС имеют ряд особенностей в технических аспектах их организации, но в сфере пользовательских характеристик и предоставляемых абонентам услуг они имеют много общего с наземными сотовыми системами. Это часто позволяет с одного радиотелефона, в зависимости от местонахождения абонента, поочередно осуществлять спутниковую и наземную сотовую связь (роуминг между соответствующими сетями). Передача информации в спутниковых системах ведется в цифровой форме со скоростями 9600-64 000 бит/с.

Помимо дуплексной телефонной связи, СПРС обеспечивают предоставление целого ряда сервисных услуг, таких как:

организация факсимильной связи;

организация электронной почты;

организация голосовой почты;

организация пейджинговой связи;

режим приоритетного обслуживания;

режим персонального радиовызова;

возможность подключения к радиотелефону портативного компьютера;

защита информации от несанкционированного доступа;

определение местоположения мобильного абонента и т. д.

Современные системы подвижной спутниковой связи совместимы с традиционными наземными системами подвижной связи (в первую очередь -- с цифровыми сотовыми). При этом взаимодействие сетей подвижной спутниковой радиосвязи с телефонной сетью общего пользования возможно на любом уровне (местном, внутризонном, междугородном).

В перспективе СПРС призваны развивать и дополнять сотовую радиотелефонную связь там, где последняя невозможна или недостаточно эффективна -- при передаче информации на большие расстояния, в районах с малой плотностью населения, в морских акваториях и т. п.

Отдельно стоит сказать о видеоконференциях.

Видеоконференция (англ. videoconference) -- область информационной технологии, обеспечивающая одновременно двустороннюю передачу, обработку, преобразование и представление интерактивной информации на расстояние в режиме реального времени с помощью аппаратно-программных средств вычислительной техники.

Взаимодействие в режиме видеоконференций также называют сеансом видеоконференцсвязи.

Видеоконференцсвязь[1] (сокращенное название ВКС) -- это телекоммуникационная технология интерактивного взаимодействия двух и более удаленных абонентов, при которой между ними возможен обмен аудио- и видеоинформацией в реальном масштабе времени с учетом передачи управляющих данных.

Цели внедрения видеоконференцсвязи

Видеоконференция применяется как средство оперативного принятия решения в той или иной ситуации; при чрезвычайных ситуациях; для сокращения командировочных расходов в территориально распределенных организациях; повышения эффективности; проведения судебных процессов с дистанционным участием осужденных[2], а также как один из элементов технологий телемедицины и дистанционного обучения.

Во многих государственных и коммерческих организациях видеоконференция приносит большие результаты и максимальную эффективность, а именно:

снижает время на переезды и связанные с ними расходы;

ускоряет процессы принятия решений в чрезвычайных ситуациях[3];

сокращает время рассмотрения дел в судах общей юрисдикции[4];

увеличивает производительность труда[5];

решает кадровые вопросы и социально-экономические ситуации[6][7];

дает возможность принимать более обоснованные решения за счёт привлечения при необходимости дополнительных экспертов[8];

быстро и эффективно распределяет ресурсы[9], и так далее.

Для общения в режиме видеоконференции абонент должен иметь терминальное устройство (кодек) видеоконференцсвязи, видеотелефон или иное средство вычислительной техники. Как правило, в комплекс устройств для видеоконференцсвязи входит:

центральное устройство -- кодек с видеокамерой и микрофоном, обеспечивающего кодирование/декодирование аудио- и видео- информации, захват и отображение контента;

устройство отображения информации и воспроизведения звука.

В качестве кодека может использоваться персональный компьютер с программным обеспечением для видеоконференций.

Большую роль в видеоконференции играют каналы связи, то есть транспортная сеть передачи данных. Для подключения к каналам связи используются сетевые протоколы IP или ISDN.

Существует два режима работы ВКС, которые позволяют проводить двусторонние (режим «точка-точка») и многосторонние (режим «многоточка») видеоконференции.

Как правило, видеоконференцсвязь в режиме «точка-точка» удовлетворяет потребности только на начальном этапе внедрения технологии, и довольно скоро возникает необходимость одновременного взаимодействия между несколькими абонентами. Такой режим работы называется «многоточечный» или многоточечной видеоконференцсвязью. Для реализации данного режима требуется наличие активации многоточечной лицензии в кодеке при условии, если устройство поддерживает данную функцию, либо специального видеосервера MCU (англ. Multipoint Control Unit), или программно-аппаратной системы управления.

Задачи внедрения видеоконференцсвязи

Для внедрения видеоконференцсвязи руководителю (лицу, принимающему решения) организации необходимо определить главную цель применения[10]: проведение совещаний, подбор персонала, оперативность при принятии решений, осуществление контроля, дистанционное обучение, консультация врачей, проведение судебных заседаний, допрос свидетелей и так далее. При этом необходимо учитывать основные правила видеоконференцсвязи:

гарантированная высокоскоростная услуга связи или выделенные каналы связи только для сеансов видеоконференций;

стабильное и надёжное электропитание телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи;

оптимальные шумо- и эхо- поглощающие особенности помещения в котором будет установлено оборудование видеоконференцсвязи;

правильное расположение оборудования видеоконференцсвязи по отношению к световому фону помещения;

корректная настройка телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи по обслуживанию качества услуги связи с приоритезацией передачи данных;

компетентный обслуживающий технический персонал;

техническое сопровождение и подписка на обновление оборудования через сертифицированного производителем поставщика;

Основные категории и классы видеоконференцсвязи

Учитывая функции и цели применения, оборудование видеоконференцсвязи систематизируется на категории и классы[11].

Категории видеоконференцсвязи

Персональные системы

Персональные системы обеспечивают возможность индивидуального видеообщения пользователя в режиме реального времени, не покидая своего рабочего места. Конструктивно индивидуальные системы обычно выполняются в виде настольных терминалов либо в виде программных решений.

Групповые системы

Групповые системы предназначены для проведения групповых сеансов видеоконференцсвязи в переговорных (совещательных) комнатах. Групповая система способна превратить помещение любого размера в видеоконференц-студию для проведения интерактивных совещаний. К групповым системам относятся приставки видеоконференцсвязи (set-top) стандартного разрешения и с поддержкой высокой чёткости (High Definition). К этой же категории относятся и системы класса TelePresence[12](телеприсутствие), которые предоставляют собой комплекс средств, обеспечивающий максимальный эффект присутствия удалённых собеседников в одной комнате.

Отраслевые системы

Отраслевые системы -- это системы, которые применяются непосредственно в определенной отрасли. Например, в медицинской отрасли очень часто применяют системы для проведения операций (телемедицина), в судебной системе -- для проведения дистанционных кассационных и надзорных судебных процессов, в нефтегазовой, энергетической, строительной области для оперативности представления информации.

Мобильные системы

Мобильные системы[13] -- это компактные переносные системы видеоконференцсвязи для использования в удалённых районах и экстремальных условиях. Мобильные системы позволяют за короткое время организовать сеанс видеоконференцсвязи в нестандартных условиях. Данные системы обычно используются государственными органами, принимающими оперативные решения (военные, спасатели, врачи, службы экстренного реагирования). Типичный пример использования мобильных систем -- организация ситуационного центра.

К инфраструктуре сети видеоконференцсвязи относится совокупность аппаратно-программных средств администрирования/управления с использованием различного оконечного оборудования и программного обеспечения -- сервера многоточечной видеоконференцсвязи (Multipoint Control Unit), интеграция с Унифицированные коммуникации, системы управления видеоконференциями (учёт, управления конфигурацией, безопасностью, производительностью и ошибками узлов, линий и оконечного оборудования видеоконференцсвязи), системы распределения нагрузки распределенных серверов, шлюзы для прохождения трафика через межсетевые экраны, шлюзы с мобильными сетями и абонентами H.320.

Классы видеоконференцсвязи

Категории подразделяются на классы, которые включают в себя пять различных классов.

Программные решения (англ. Software solution) устанавливаются на компьютер, оснащённый веб-камерой и головной гарнитурой.

Платные решения в отличие от бесплатных обычно обеспечивают более широкие функциональные возможности при проведении конференций (например, поддерживается большое число участников) и совместимость с аппаратными решениями видеоконференцсвязи различных производителей (благодаря использованию открытых стандартов SIP и H.323).

Общие ограничения программных решений:

предназначены в основном для индивидуального использования (практически невозможно применять для проведения групповых сеансов видеоконференцсвязи, например, в переговорных комнатах);

высокая нагрузка на центральный процессор ПК.

Видеоконференции стандартного качества

Видеоконференции стандартного качества (англ. Standard Definition) подразумевают поддержку четырёх стандартных видеоразрешений: SQCIF (128x96), QCIF (176x144), CIF (352х288) и 4CIF (704x576) на скоростях передачи данных от 64 Кбит/с до 768 Кбит/с.

Разрешения SQCIF и QCIF изначально были введены для медленных каналов связи (от 64 Кбит/с) и в настоящее время практически не используются. Разрешение CIF поддерживается на скоростях от 256 Кбит/с. Самое высокое стандартное разрешение 4CIF доступно на скоростях от 384 Кбит/с.

Минимальные значения скоростей передачи данных для того или иного разрешения могут варьироваться в зависимости от производителя оборудования.

Видеоконференции высокой чёткости

Класс высокой четкости (англ. High Definition или англ. HD) появился в связи с выпуском на рынок систем ВКС с более высоким разрешением, чем 4CIF, то есть разрешение HD (1280х720), которое требует в несколько раз больше пикселей для построения изображения по сравнению со стандартной видеоконференцсвязью, и, соответственно, для её передачи необходима более высокая скорость.

Появлению видеоконференции высокой чёткости способствовало несколько факторов:

в западных странах начался массовый переход на цифровое телевидение, в результате которого мониторы, фотоаппараты, камеры стали поддерживать технологии высокой четкости;

в дополнение к H.323 был ратифицирован стандарт сжатия видео H.264, обеспечивающий более эффективный алгоритм сжатия громоздких файлов для передачи видео по сети, в том числе беспроводной;

одновременно с этим на рынок было выпущено новое поколение высокопроизводительных специализированных процессоров для обработки видео.

Термин «High Definition» никаким стандартом не определяется. Он появился как маркетинговое понятие, подразумевающее передачу видеоизображения с разрешением выше 4CIF и его сопровождение более качественным звуком. Качество изображения уровня HD может быть получено при ширине канала от 512 Кбит/с [14] [15] и выше. При отсутствии необходимой полосы пропускания технология HD позволяет адаптироваться под существующий канал связи, то есть если полосы пропускания недостаточно для поддержки качества HD, то система видеоконференцсвязи не откажется работать, а просто автоматически подберёт соответствующую скорость работы стандартного качества.

Телеприсутствие

Телеприсутствие (англ. TelePresence) -- технология проведения сеансов видеоконференцсвязи, обеспечивающая максимально возможный эффект присутствия.

Отличия от оборудования видеоконференцсвязи высокой чёткости:

Простота использования;

позиция и размер собеседника;

линия взгляда -- глаза в глаза;

качество связи;

качество многоточечной видеоконференции;

наименьшая задержка, плавность передачи движения;

инструменты для совместной работы;

акустическое окружение и улучшенное качество передачи звука;

освещение;

отделка помещения.

Благодаря технологии телеприсутствия стали доступными следующие возможности:

ощущение погружения в разговор на расстоянии, так если бы собеседники присутствовали в одной переговорной комнате;

передача малейших эмоциональных проявлений собеседника -- мимика, жесты, позы и зрительный контакт;

существенное сокращение расходов на командировки и времени для мультинациональных компаний и холдингов.

Ситуационные и диспетчерские центры

Ситуационные/диспетчерские центры (англ. Situation and Control Centers) или комнаты предназначены для лиц, принимающих решения и могут быть использованы в различных областях деятельности. В общем случае ситуационный центр состоит из ситуационной комнаты, оснащенной всеми коммуникациями, включая средства видеоконференцсвязи или телеприсутствия и диспетчерского центра, осуществляющего сбор, анализ и подготовку информации для передачи в ситуационную комнату для принятия решения. Также диспетчерская ситуационной комнаты, обеспечивает связь ситуационной комнаты с внешним миром.

Ситуационные и диспетчерские центры предоставляют возможность:

экспресс-анализа текущего положения[16];

моделирования сценариев возможных событий[17];

экспертной оценки принимаемых решений и их оптимизации;

выбора наиболее эффективного управленческого воздействия на ту или иную ситуацию и так далее.

Организация каналов связи

Основную роль в видеоконференции играют каналы связи между абонентами. Рассмотрим несколько методов организации каналов связи для видеоконференций.

В сети Интернет

Самый простой и дешёвый метод организации видеоконференцсвязи -- через Интернет. Однако качество сеанса связи в данном случае может быть низким, так как интернет не является гарантированным каналом передачи аудио- и видео- данных. К этому добавляется проблема безопасности видеоконференции, то есть она может стать «общественным достоянием». Для организации видеоконференцсвязи через Интернет требуется иметь статические IP-адреса и каналы связи с пропускной способностью не менее 384 кБит/с в обе стороны (для исходящего и входящего трафика.

Немного сложнее настраивается связь по протоколу инкапсуляции видовой маршрутизации GRE (англ. Generic Routing Encapsulation). Протокол принадлежит к сетевому уровню. Он может инкапсулировать другие протоколы, а затем осуществлять маршрутизацию всего набора до места назначения. В данном случае обеспечивается минимальная защита видеотрафика в сети интернет, что позволяет предотвратить основное число «неопытных» вторжений в информационное облако видеоконференцсвязи. Тот же принцип заложен и в протоколе IPsec.

По протоколу ISDN

Аббревиатура ISDN (англ. Integrated Services Digital Network) расшифровывается как цифровая сеть с интеграцией услуг. Цифровые сети с интегральными услугами относятся к сетям, в которых основным режимом связи является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Данная услуга не очень распространена в России. Один из самых крупных реализованных проектов развития сети ISDN является сеть ОАО «Ростелеком», которая объединяет более 500 городов в РФ и СНГ.

ISDN имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными аналоговыми сетями, однако, по сравнению с новыми телекоммуникационными технологиями передачи данных имеет ряд критичных недостатков:

тяжело отследить, на каком участке произошел сбой связи;

низкая оперативность восстановления каналов связи;

небольшая распространенность на территории РФ;

всего несколько операторов связи поддерживают данную технологию;

сравнительно высокая стоимость применения услуги связи при межрегиональном соединении.

По технологии IP VPN MPLS

Услуга связи по технологии IP VPN MPLS в настоящее время является одной из самых надежных и дешевых для организации видеоконференций. Этому способствует:

VPN (англ. Virtual Private Network) -- виртуальная частная сеть, то есть обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети.

MPLS (англ. Multiprotocol Label Switching) -- мультипротокольная коммутация по меткам, то есть механизм передачи данных, который эмулирует различные свойства сетей с коммутацией каналов поверх сетей с коммутацией пакетов.

Технология IP VPN MPLS по степени защищенности используемой среды относится к доверительной зоне. Она используется в случаях, когда передающую среду можно считать надёжной и необходимо решить лишь задачу создания виртуальной подсети в рамках большей сети.

Размещено на Allbest.ru