Совместная передача речи, видеоизображений и данных

объяснить принципы дискретизации 24124g617y аудио- и видеосигналов;

Voice over IP

тьи вы познакомитесь с аналоговыми и цифровыми видеотехнологиями, поc Будет рассказано о дискретизации 24124g617y аудио- и видеосигналов, а также о спосо IP VIP

Audio Video Interleave AVI Motion Pictures Experts Group MPEG

В начале 1950-х годов телевидение стало быстро развиваться, возник большой интерес к трансляции 24124g617y цветных телевизионных сигналов. Для созданиям National Television Standards Committee NTSC NTSC

Стандарт NTSC c po scan line

NTSC Phase Alternation Line PAL Systems Electronic Couleur Avec Memiore SECAM PAL SECAM SECAM используется другой источник опорных синхросигналов подмагничивания. Эти сигналы выполняют те же функции 24124g617y , что и идентификаторы при передаче фреймов данных. SECAM применяется во Франции 24124g617y , в России и некоторых странах Африки.

FCC) работает над тем, чтобы большинство коммерческих телекомпаний перешли с аналогового вещания на цифровое приблизительно к 2006 году. Цифровое изображение можно передавать на большее расстояние, при этом картинка получается четче. Это стало возможным благодаря тому, что ошибки передачи, вызванные радио и электромагнитными помехами, можно скорректировать с помощью контрольной информации 24124g617y , передаваемой вместе с цифровым сигналом. Коды исправления ошибок позволяют телевизору мгновенно обнаруживать и исправлять искажения, вызванные перекрестными помехами. Сигнал может передаваться (без необходимости преобразования из аналогового представления в цифровое) со скоростью 20 Мбит/с и выше.

FCC www fcc gov dtv

MPEG

Audio Video Interleave (AVI);

Motion Pictures Experts Group (MPEG);

Audio Video Interleave AVI

Audio Video Interleave AVI Microsoft Windows AVI Resource Interchange File Format RIFF Microsoft AVI ce

Motion Pictures Experts Group MPEG

Motion Pictures Experts Group - это группа в составе ISO Motion Pictures Experts Group MPEG MPEG

MPEG MPEG

MPEG

1920 х 1080 пикселов с чересстрочной разверткой (также обозначается I

pixel progressive interlaced High definition digital TV HDTV MPEG

JPEG

lossy compression ния цветов не заметны для человеческого глаза. Недостаток сжатия с по приблизительно равный 24:1.

MPEG Joint Photographic Experts Group JPEG ISO ITUT JPEG MPEG JPEG с прогностическим кодированием и двунаправленной интерполяцией. При такой комбинации 24124g617y методов достигается больший коэффициент сжатия, чем тот, который возможен при использовании одного сжатия JPEG

predicted encoding JPEG

bidirectional interpolation MPEG тодов сжатия кадров видеоизображения позволяет достигнуть скорости передачи 1,5 Мбит/с. Это довольно впечатляющая скорость, если учесть сложность передаваемой информации 24124g617y и сложность математических алго

a MPEG

MPEG

fractal image compression pattern MPEG JPEG

MPEG

MPEG MPEG

MPEG streaming ковое воспроизведение особенно удобно при организации 24124g617y видеоконферен MPEG

ной из причин реализации 24124g617y QoS ATM

ACELP

MPEG

WAV PCM U law

Дискретизация аудио- и видеосигналов

Во многих аудио- и видеотехнологиях для преобразования аналогового сигнала в цифровой используются методы дискретизации 24124g617y (sampling мени снимаются значения амплитуды аналогового сигнала, частота которого изменяется в герцах. Чем выше частота дискретизации 24124g617y , тем выше будет качество воспроизведения звука, полученного из цифрового сигнала. Таким образом, качество звука при частоте дискретизации 24124g617y , равной 8 кГц, будет выше, чем при дискретизации 24124g617y с частотой 2 кГц. Кроме того, реальная частота дискретизации 24124g617y для многоканального сигнала будет равна количеству каналов, умноженному на частоту дискретизации 24124g617y . Например, для одноканального монофонического аудио-сигнала, оцифрованного с частотой 2 кГц, общая частота дискретизации 24124g617y будет равна 2 кГц, однако для двухканального стерео сигнала общая частота дискретизации 24124g617y составит 4 кГц.

Аудио- и видеоконференции 24124g617y являются еще одной областью применения,

Microsoft www microsoft com technet treeview default asp url technet itcommunity chats default asp www microsoft com technet treeview default asp url technet tcevents olseminars default asp Network World Network World Fusion www nwnetsmart com ns webcast index html Red Hat Linux www redhat com solutions info webcasts

сот килобайт ОЗУ и 10 -20-мегабайтного диска). В настоящее время компьютерам необходимо 64, 128 и более мегабайт памяти, несколько гигабайт диско CD ROM кой, создаваемой при передаче голоса, видео и данных.

Тенденции 24124g617y развития аудио- и видеотехнологий

NetMeeting Microsoft позволяет проводить интерактивные конференции 24124g617y нескольких человек, находящихся на удалении друг от друга. В процессе конференции 24124g617y может передаваться звук и изображение или только звук Другим средством для организации 24124g617y конференций является технология IP TV Cisco IP TV координации 24124g617y коммуникаций между группами устройств с помощью процеду

NetMeeting IP TV www microsoft com NetMeeting www cisco com IPTV

сти для обучения врачей и распространения информации 24124g617y о своей продукции 24124g617y (например, о том, как применять новые лекарства или вживлять имплантаты), при этом обучение будет осуществляться исключительно через Интернет с использованием аудио- и видеотехнологий;

ними, для ориентации 24124g617y на местности, для поиска знакомых и визуального общения с ними.

ACELP MPEG MPEG Red Hat Linux x

MPEG MPEG MPEG

IP Voice over IP VoIP

Voice over IP VoIP - елефонные коммуникации 24124g617y по IP IP VoIP

VoIP IP орый может выполнять следующие функции 24124g617y :

устанавливать и разрывать телефонные соединения;

управлять телефонными соединениями;

IP

Телефонная система на базе VoIP IP VoIP PAX

IP ITU E

VoIP

ITU H

Session Initiation Protocol SIP

Media Gateway Control Protocol (MGCP)/MENAGO/H.248.

ITU H

ITU H мы для реализации 24124g617y VoIP IP IP IP

ITU H compression decompression codec - это программный алгоритм для сжатия речи, видео или комбинированной информации 24124g617y и записи в файл, а также для выполнения обратного MPEG ITU H

G -

G a - G ACELP

G - G a

G - G a G

ITU H

-

-

- (на самом деле представляет собой набор протоколов от Н.45 до Н.450.9) обеспечивает дополнительные функции 24124g617y (например, ожидание

Совет

ITU www itu int

Session Initiation Protocol SIP

Session Initialization Protocol SIP (Протокол инициализации 24124g617y сеансов) представ IETF щий на Прикладном уровне. Он служит для инициализации 24124g617y и завершения VoIP SIP HTTP. Для адресации 24124g617y используется формат URL SIP VoIP IP

SIP

сервер размещения, связывающий IP

один или несколько прокси-серверов, позволяющих определить, какие VoIP

один или несколько серверов переназначения, которые позволяют агент пользователя, иниции 24124g617y ровавшему вызов, определить IP

SIP на веб-сайте www.sipcenter com

Media Gateway Control Protocol (MGCP)/MENAGO/H.248

Media Gateway Control Protocol MGCP VoIP VoIP MGCP использует сравнительно мало служебной информации 24124g617y , поскольку ра UDP IP MGCP SIP

MGCP RFC

MENAGO MGCP MENAGO MGCP ITU MGCP

bandwidth щими частотами. Таким образом, полоса пропускания определяет скорость throughput

Ethernet

количество однонаправленных, широковещательных или групповых по

енить текущую производительность сети, определите тестовые показатели также называемые базовыми нагрузками, baseline Тестовый показатель benchmark

ч, типичных для вашей организации 24124g617y ;

типовая сетевая активность сервера, обеспечивающего работу ау

сетевая активность в то время, когда максимальное количество рабочим

Нет точной формулы для определения полосы пропускания, достаточной для обеспечения требуемой производительности, поскольку конфигурации 24124g617y сетей различаются. В какой-то сети серверы могут быть плохо настроенны

Проверьте, чтобы рабочие станции 24124g617y были настроены должным образом

Windows Red Hat Linux x

мощность и быстродействие клиентских рабочих станций, включая скорость шины и сетевых адаптеров;

специальные требования к каналам связи (например, возможность создания групп, транков, из двух или нескольких каналов);

параметры межсетевых устройств (например, возможности буферизации 24124g617y и VLAN

полосы пропускания подключения к Интернету, а также каналов связи VPN ISDN DSL frame relay SONET ATM

MPEG файла * 10 / Скорость соединения в бит/с j в байтах MPEG

(4697620) * (10 / 44736000)

синхронизация;

джиттер.

file compression (например, при помощи сжатия с потерями или двунаправленной интерполяции 24124g617y ). Методы сжатия важны потому, что при уменьшении размера файла уменьшается время передачи файла в точку назначения, что влияет на про MPEG JPEG GIF GIF Graphics Interchange Format CompuServe

MPEG этому существует вероятность того, что мультимедийные коммуникации 24124g617y могут прерываться или отдельные фрагменты данных могут теряться при MPEG речи, видео и данных делают чрезвычайно важным требование наличия дос

Примечание

MPEG MPEG MPEG

мации 24124g617y становится еще сложнее, если часть информации 24124g617y или все данные

получении информации 24124g617y . Иногда аудиосигналы смешиваются из разных источников, и получаемый сигнал требует дополнительной синхронизации 24124g617y .

На рис. 10.3 показаны операции 24124g617y , которые выполняются у получателя мультимедийной информации 24124g617y при потоковом воспроизведении.

Интефированные приложения (например, аудио- и видеоконференция предполагают равномерную скорость доставки данных по сети, чтобы движения и звук были синхронизированы и не было бы подергиваний и при воспроизведении. Время, необходимое для передачи информации 24124g617y передающего устройства к принимающему, называется временем ожидания (latency - обеспечить минимальное время ожидания и минимальное его изменение. Например, глобальные сети на основе телекоммуникационных каналов должны иметь время ожидания не более 400 мс. Большинство локальных сетей рассчитаны на такое же время ожидания

transmission delay BaseT с максимальной скоростью передачи 10 Мбит/с или в кабеле 100BaseTX с мак

propagation delay

задержка на обработку (processing delay

задержка store and forward delay ка коммутации 24124g617y switching delay

jitter - флуктуации 24124g617y (разброс значений) времени ожидания в сети, вызывающие заметные ошибки в доставке мультимедийного сигнала (например, щелчки и треск при воспроизведении аудиосигнала или подер

- 520 мс, то вели

Передача мультимедийной информации 24124g617y в локальных и глобальных сетях

Мультимедийные коммуникации 24124g617y (т. е. передача речи и видеоизображений) ствуют различные способы доставки мультимедийной информации 24124g617y в сети

Методы пересылки информации 24124g617y

фик однонаправленным, широковещательным и/или многоадресным (групповым). Некоторые приложения могут использовать только один тип пересылки информации 24124g617y , а другие программы могут работать в нескольких ре

Рис. 10.4 служит в качестве иллюстрации 24124g617y .

MPEG

имеются четыре маршрутизатора. Две станции 24124g617y , подключенные к одному кет достигает об - для второго).

Наличие средств для многоадресной групповой адресации 24124g617y на Уровнях 2 и 3 OSI точно МАС-адресации 24124g617y Уровня 2. Если в сети используются несколько сегментов, маршрутизация и подключения к глобальным сетям, то адресация Уровня 3 позволит задействовать все преимущества маршрутизации 24124g617y . Это особенно важно в развитых интрасетях, VPN-сетях и при наличии подключений к Интернету, при этом могут использоваться любые комбинации 24124g617y тех Ethernet Token Ring FDDI ATM

IGMP

Internet Group Management Protocol IGMP редачи этой информации 24124g617y сетевым маршрутизаторам.

IGMP HostMembership Report IGMP стандарту IPv4, это сообщение имеет IP D влияет на текущие передачи информации 24124g617y другим клиентам, относящимся к IGMP

IGMP используют один из трех других протоколов маршрутизации 24124g617y :

Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP);

Multicast Open Shortest Path First Protocol (MOSPF);

Protocol Independent Multicast PIM

Distance Vector Multicast Routing Protocol DVMRP ционной маршрутизации 24124g617y сообщений с использованием векторной многоканальной трансляции 24124g617y ) работает вместе с протоколами IGMP RIP группе мультивещания. Сначала он предполагает, что все станции 24124g617y подписа

DVMRP также выполняет следующие операции 24124g617y :

каждые 60 секунд проверяет наличие новых подписчиков;

с помощью алгоритма Бельмана-Форда (Bellman Ford

позволяет маршрутизатору определить, в каком направлении (назы

Multicast Open Shortest Path First Protocol MOSPF OSPF IGMP между сервером и подписанным клиентом, он определяет, какие рабочие станции 24124g617y являются членами группы многоадресной рас MOSPF RIP маршрутизации 24124g617y используется OSPF

Protocol Independent Multicast PIM Dense mode PIM Sparse mode PIM IGMP

Dense mode PIM PIM в "плотном" режиме) совместим как с RIP OSPF DVMRP, он собирает информацию о подписанных рабочих станциях, опрашивая все сетевые станции 24124g617y и посте Dense mode PIM

Sparse mode PIM PIM в "разряженном" режиме) рассматривает маршрутизаторы как промежуточные точки для определения кратчайших маршрутов между сервером мультимедиа и членами группы. Затем он посы писанным рабочим станциям. Sparse mode PIM

IGMP IGMP IGMP

что фильтры для многоадресных рассылок нужно будет строить вручную. Если в коммутаторе нет возможности фильтрации 24124g617y , то многоадресные пакеты будут

RFC Real Time Protocol RTP RTP UDP TCP, входящего в стек TCP/IP).

UDP UDP RTP лезную нагрузку. В заголовке находится информация о последовательных пакетах, данные для синхронизации 24124g617y видео- и аудиофреймов, а также указа

RFC co

Real Time Transport Control Protocol RTCP пенсации 24124g617y искажений в тех случаях, когда сетевые проблемы влияют на качество работы мультимедийных приложений реального времени.

RTCP QoS RTP RTCP RTCP нического аудиосигнала. Также этот протокол позволяет сетевым админист

и межсетевые устройства

Resource Reservation Protocol RSVP

RSVP RSVP RSVP (т. е. не менять распределение ресурсов). Более того, отдельные клиентские рабочие станции 24124g617y , входящие в группу, могут запросить другие ресурсы. Например, клиент может пожелать отключить звук или изображение в передаваемом потоке.

RSVP выделяет ресурсы по мере увеличения или

Ethernet

для развертывания мультимедийных приложений

как средства организации 24124g617y видеоконференций или интерактивные мультимедийные классы. Зачастую проблема заключается не в самой коммуникационной среде, а в неэффективной реализации 24124g617y и сегментации 24124g617y локальной сети. Например, в существующей локальной сети можно значительно расширить полосу пропускания, заменив концентраторы (рис. 10.6) на коммутаторы (рис. 10.7) и заменив старый "тонкий" коаксиал и повторители на витую пару Категории 5 и коммутаторы 100BaseTX. Маршрутизатор, помещенный бочие станции 24124g617y , также является эффективным средством сегментации 24124g617y трафи рировать различные протоколы, используемые для многоадресного вещания.

ции 24124g617y и буферизации 24124g617y , а также обеспечивающие малое время ожидания (на ASIC) и коммутация без буферизации 24124g617y пакетов). Наличие многоадресной фильтрации 24124g617y особенно важно, т. к. без нее многоадресные пакеты м должны иметь настройки для организации 24124g617y виртуальных ло VLAN

дресной (групповой) маршрутизации 24124g617y . Маршрутизаторы можно использо ать для сегментации 24124g617y трафика и для изолирования областей коллизий. В тех VLAN

Fast Ethernet Gigabit Ethernet

Fast Ethernet Gigabit Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet

FDDI Fast Ethernet

Fast Ethernet UTP

Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet лексные коммуникации 24124g617y .

Fast Ethernet Gigabit Ethernet никации 24124g617y (отсутствие конфликтов), что фактически удваивает полосу пропус

Gigabit Ethernet пользуются быстродействующие серверы с быстрыми шинами, например, на RISC Itanium Gigabit Ethernet - зависит от процессора этого сервера и архитектуры Gigabit Ethernet RISC Itanium UNIX Windows

реализации 24124g617y мультимедийных коммуникаций можно выбрать каналы Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet станций - каналы Fast Ethernet ры и сетевые адаптеры, обеспечивающие дуплексные коммуникации 24124g617y . Структура такой сети показана на рис. 10.9. (Более подробно об общих принципах

Существуют и другие топологии, альтернативные комбинации 24124g617y Fast Ethernet Gigabit Ethernet ATM ции 24124g617y . Например, можно вместо Gigabit Ethernet ATM ATM SONET ATM

ATM SONET www atmforum com www atis org

выбирайте службу глобальной связи, пригодную для передачи речи, ви

ищите поставщика услуг, который может предоставить вам соглашение service level agreement SLA ствие глобальной сети потребностям вашей организации 24124g617y ;

QoS

ATM SONET ISDN Optical Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet DSL

ATM QoS высокоскоростные коммуникации 24124g617y , реализованы с использованием технологий коммутации 24124g617y каналов (коммутируемые каналы 56 Кбит/с, коммутируемые ли B ISDN). Другая альтернатива - сеть frame relay

QoS SONET

Другим решением является размещение нескольких серверов видеоинформации 24124g617y в разных точках локальной или глобальной сети (рис. 10.11). В тече дийной информацией, а по ночам (когда трафик в глобальной сети меньше) Windows Server Distributed File System DPS

ность глобальной сети, для чего в них реализуются специальные функции 24124g617y , в т. ч. "моментальная" маршрутизация, спуфинг IPX SPX по запросу. "Моментальная" маршрутизация (маршрутизация с вызовом по требованию) представляет собой технологию, при использовании которой интерфейсы маршрутизатора фактически находятся в выключенном со вении трафика маршрутизатор обращается к удаленным маршрутизаторам (или дозванивается до них) и обновляет свои таблицы маршрутизации 24124g617y , после чего передает пакеты на линию связи. Такой способ маршрутизации 24124g617y

заны между собой коммутируемыми линиями и модемами, маршрутизатор иниции 24124g617y рует процесс установление связи.

IPX SPX NetWare watchdogs IPX SPX

Windows Windows Windows XP IPX

NetWare, которые поддерживают протокол TCP/IP и делают ненужным использование протокола IPX SPX

требованиями приложения или трафика. Эта функция называется "полоса пропускания по запросу". Например, некоторые поставщики услуг могут располагать оборудованием, которое может увеличивать или уменьшать количество используемых ресурсов в зависимости от текущего трафика. Другие поставщики услуг могут использовать маршрутизаторы, поддерживающие списки доступа, согласно которым ресурсы глобальной сети выделяются в

Другим механизмом, напоминающим функцию "полоса пропускания по запросу", является маршрутизация на основе политик, используемая в тех случаях, когда имеется несколько линий (в том числе резервные линии). ATM SONET Помимо оптимизации 24124g617y полосы пропускания, политики можно также при SONET

Active Directory ный трафик в глобальной сети при репликации 24124g617y данных каталога между серверами Windows Windows Server Active Directory проверьте настройку периодов репликации 24124g617y и выберите связи сайтов для репликации 24124g617y так, чтобы минимизировать излишний трафик, возникающий при репликации 24124g617y .

Мультимедийные коммуникации 24124g617y стали значительно сложнее, они посте Red Hat Linux 7.x Windows XP

аудио- и видеоконференции 24124g617y ;

цифровое и интерактивное телевидение;

промышленное роботостроение и управление механизмами;

компьютерные киоски для информационных служб;

интерактивные игры.

воры превратятся в небольшие видеоконференции 24124g617y , проводимые с помощью, PC TV IP TV

дования и организации 24124g617y по стандартам должны предпринимать следующие

разрабатывать новые протоколы для передачи информации 24124g617y и управления ею;

совершенствовать методы сжатия и синхронизации 24124g617y ;

продолжать разработку новых межсетевых устройств и физических пере

создавать простые в использовании комбинированные устройства (а также "прозрачные" для пользователя программные средства), соединяющие

обучать монтажников, эксплуатационников и пользователей.

Видеотехнологии (в т. ч. и используемые на компьютерах) берут свое на логии являются привычными в компьютерах и компьютерных сетях, с их венному цифровому. Широко распространена передача неподвижных JPEG MPEG стал одним из самых важных форматов сжатия файлов при передаче мультимедийной информации 24124g617y (включая видео- и аудиосигналы) по компьютерным сетям и в системах цифрового телевидения.

ACELP MPEG WAV

Методы дискретизации 24124g617y применяются во многих аудио- и видеотехнологиях, выбранный метод заметно влияет на качество сигнала.

Технология Voice over IP VoIP

Для передачи информации 24124g617y в локальных и глобальных сетях используются однонаправленные, широковещательные и групповые пакеты. Производительность сети для некоторых приложений, нуждающихся в большой полосе пропускания, можно увеличить, если разрешить этим приложениям использовать многоадресное (групповое) вещание.

Устаревшие и существующие локальные сети можно модернизировать, увеличив их полосу пропускания для развертывания мультимедийных приложений (например, добавив коммутаторы и маршрутизаторы). Для сетей, предназначенных для передачи мультимедийного трафика, многие сетевые администраторы в настоящее время выбирают комбинированную архитектуру Gigabit Ethernet Fast Ethernet

В ближайшие годы у мультимедийных средств и интегрированных сетевых служб появится множество новых привлекательных возможностей. Эти возможности можно уже сейчас наблюдать в таких областях, как компьютерная профессиональная подготовка, проведение видеоконференций и потоковое воспроизведение информации 24124g617y .. Мультимедийные приложения лишь только сейчас позволили в полной мере увидеть потенциал персональных компьютеров и сетей в области коммуникаций, стимулируя общение людей, находящихся на больших расстояниях, реализуя возможности удаленного обучения и предоставляя средства коллективной работы при решении задач