Перейти к основному содержанию
ИТарктика
УДК 004.773.5
Кабанова Светлана Леонидовна, Гуляева Сабина Тахировна
магистрант, кафедра информационных систем,
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сыктывкарский государственный университет
им. Питирима Сорокина»

старший преподаватель, кафедра информационных систем,
ФГБОУ ВО «СыктГУ им. Питирима Сорокина»

Современные информационные технологии для организации видеоконференции
Аннотация:

Видеоконференция является одним из наиболее эффективных и относительно недорогих способов обмена информацией для принятия важных стратегических решений. В статье выполнен обзор и сравнительный анализ существующих систем видеоконференций, широко известных на рынке информационных продуктов и услуг. Материалы и выводы, представленные в статье, могут быть использованы специалистами в области информационных технологий в качестве обоснования выбора и организации последующего внедрения системы видеоконференции.

Ключевые слова: видеоконференцсвязь, видеоконференция, видеотрансляция, вещание, передача данных, Skype, Vidicor Video System, Polycom, Lifesize, технология VoIP, IP-телефония, аудиокодеки, видеокодеки..

Сегодня под информацией понимают совокупность различных сведений об объектах, процессах или явлениях. В качестве основных свойств информации обычно используют такие понятия, как полнота, актуальность, объективность, полезность и достоверность, без которых невозможно принимать важные решения. Для сохранения основополагающих характеристик информации необходимо участвовать во всевозможных информационных потоках посредством обмена теми или иными сведениями в рамках конкретной предметной области.

Одним из эффективных и быстрых способов обмена информацией является качественное сочетание вербальной и визуальной составляющей. Данное решение помогает не только донести до слушателя необходимые сведения, но и получить обратную связь, оценив реакцию собеседника. Однако физическое присутствие основных участников процесса связано с высокими материальными и временными затратами, что заставляет искать достойное решение данной проблемы.

Наряду с системами электронного документооборота и совместной работы особая роль отводится видеоконференции, поскольку это одно из наиболее эффективных и относительно недорогих способов качественного улучшения процесса принятия решения, проведения деловых встреч, своевременного информирования основных участников того или иного процесса, а также сокращения расходов на деловые поездки.

Целью данной статьи является обзор существующих систем видеоконференций, широко известных на рынке информационных продуктов и услуг.

Специфика систем видеоконференцсвязи

Поскольку в процессе проведения рабочих встреч и переговоров необходимо оперировать речевой и видео информацией, а также вспомогательными материалами, то на техническом уровне задача сводится к обмену голосовой информацией, трансляции видеоизображения участников и медиаданных по сети.

В зависимости от характера мероприятия и преследуемых целей принято выделять несколько режимов работы видеоконференцсвязи (ВКС).

  1. Режим «точка-точка» – характеризуется наличием двух участников, каждый из которых видит и слышит другого одновременно.
  2. Симметричный режим, или режим «с постоянным присутствием» – аналог круглого стола, где количество участников более двух, при этом все участники имеют одинаковые права [1].
  3. Режим «активация по голосу» – сервер отслеживает голосовую активность среди участников, автоматически переключаясь на выступающего, и транслирует его изображение остальным участникам. У данного режима имеются существенные недостатки (ложные срабатывания на посторонние шумы) [1].
  4. Режим «селекторный» или «ролевой» – участники ВКС делятся на докладчиков и слушателей, где каждый из слушателей может стать докладчиком (с разрешения организатора конференции). Организатор конференции сам назначает докладчиков, а также сам может удалить их с видео-трибуны в любой момент. Используется для организации вебинаров [1].
  5. Режим «видеоурок» – все участники видят и слышат только одного выступающего без возможности обратной связи между собой, при этом выступающий видит и слышит всех своих слушателей [1].
  6. Режим «видеотрансляция» или «вещание» – выступающий вещает на широкую аудиторию слушателей, при этом он не видит и не слышит их. Остальные участники видят и слышат только докладчика. Обратная связь возможна только через текстовый чат.

Помимо обмена статическими медиаданными очевидно, что формат «живого» общения использует динамическую информацию. Поэтому при организации видеоконференции необходимо уделить особое внимание технологиям, задействованным в используемом программном обеспечении для организации качественной связи между всеми ее участниками (Рисунок 1).

На сегодняшний день имеется множество специализированных программных продуктов для организации видеоконференций, однако каждый из продуктов по-своему специфичен и преследует конкретные цели. Выбор в пользу того или иного программного продукта делается исходя из следующих характеристик:

  • устойчивость и актуальность используемых технологий передачи информации;
  • наличие и качество аппаратной составляющей;
  • поддерживаемые режимы организации ВКС;
  • место расположения серверного оборудования и сервисов ВКС: локальное (on-premise) или в «облаке» (cloud);
  • стоимость решения, которая складывается из стоимости первоначального внедрения и стоимости дальнейшей эксплуатации.

yj

Рис. 1. Бизнес-процесс организации ВКС на примере ФГБОУ ВО «СГУ им. Питирима Сорокина»

 

Технологии и стандарты передачи информации

  1. Технология VoIP

VoIP (Voice over IP; IP-телефония) – система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается с тем, чтобы удалить избыточность [2].

Следует отметить следующие VoIP-протоколы:

  • SIP – протокол установления сеанса связи, обеспечивает передачу голоса, видео, мгновенный обмен сообщений, поддерживает контроль присутствия;
  • H.323 – набор стандартов для передачи мультимедиа-данных по сетям с пакетной передачей;
  • MGCP (Media Gateway Control Protocol) – протокол управления медиашлюзами;
  • Megaco/H.248 – протокол управления медиашлюзами, развитие MGCP;
  • SIGTRAN – протокол тунеллирования PSTN-сигнализации ОКС-7 через IP на программный коммутатор (SoftSwitch);
  • SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол для организации гарантированной доставки пакетов в IP-сетях;
  • SCCP (Skinny Call Control Protocol) – закрытый протокол управления терминалами (IP-телефонами и медиашлюзами) в продуктах компании Cisco.
  1. Стандарты Н.263, Н.264 и Н.265

Полноценная передача видео невозможна без поддержки стандартов видеокодирования Н.263 и Н.264.

Разработка стандарта H.263 велась с 1995 по 2005 год, и сейчас он уже признан устаревшим, однако его поддержка необходима для совместимости с более ранним оборудованием. Поскольку стандарт Н.263 менее требователен к аппаратной составляющей, его целесообразно использовать при организации групповых видеоконференций с большим количеством участников.

H.264 – самый распространённый стандарт высокой чёткости, представляющий собой дальнейшее развитие формата MPEG-4. Обеспечивает более высокое качество изображения, чем Н.263. Требует лицензионных отчислений при коммерческом использовании [3].

Разработан видеокодек следующего поколения HEVC (H.265), позволяющий передавать видео ультравысокой чёткости, но пока не получивший широкого распространения. К тому же, лицензионные отчисления за его использование значительно выше, чем у Н.264, поэтому многие разработчики ищут возможные альтернативы.

Следует отметить, что стандарты, поддержка которых заявлена производителями групповых систем ВКС, нужны как для совместимости с более ранним оборудованием, так и для обеспечения максимально эффективной работы оборудования одной марки.

  1. Стандарты G.711 и G.729

G.711 – распространенный ITU-T стандарт, поддерживается почти всеми устройствами IP-телефонии, в том числе устройствами ISDN. Имеются два логарифмических алгоритма для реализации данного стандарта – это a-law и µ-law. G.711 потребляет минимальное количество аппаратных ресурсов, однако нуждается в относительно большой пропускной способности – 64 кбит/сек.

Остальные стандарты используют алгоритмы, основанные на сжатии информации с потерями, что, в свою очередь, в основном не отражается на качестве звука, но пропускная способность канала снижается в несколько раз. Очевидно, что при сильном сжатии звука потеря пакетов неизбежна, а обработка информации подобного качества требует повышенной нагрузки на оборудование за счет сложности применяемых алгоритмов обработки звука.

H.239 – стандарт, обеспечивающий двойной видео поток. Известен как «DuoVideo» и «People + Content». Разработан в 2003 г. компаниями Tandberg и Polycom. Без данного стандарта применение ВКС бессмысленно, поэтому H.239 поддерживается большинством производителей оборудования для ВКС [4].

Обзор популярных систем ВКС

  1. Skype

Разработанно шведской компанией Skype Technologies в конце 2003 года. Приобретена Microsoft в 2011 году. Система постоянно совершенствовалась и интегрировалась со сторонними программными продуктами, что в значительной мере расширяло ее функционал. Позже появились мобильные клиенты под такие операционные системы, как MacOS, iOS, Android, Windows Phone, BlackBerry. К концу 2010 г. было зафиксировано свыше 500 млн. пользователей, благодаря чему система вышла на мировой уровень и стала общепризнанным брендом [5].

Skype позволяет осуществлять:

  • передачу текстовых сообщений;
  • передачу медиаданных;
  • передачу информации с экрана монитора;
  • создание и передачу видеосообщений (для настольных версий).

К достоинствам системы можно отнести следующие пункты:

  • эргономичность интерфейса и, как следствие, простота использования программного продукта, которая во многом способствовала развитию популярности системы;
  • редкие сбои – за всю историю функционирования Skype зафиксировано около 6 сбоев системы, при этом проблемы устранялись в сжатые сроки. Сбой системы по вине протокола был зафиксирован только один раз;
  • широкий функционал – лидер в части обеспечения ВКС по возможностям системы;
  • низкое потребление ресурсов дискового пространства.

К недостаткам системы стоит отнести следующие пункты:

  • низкая скорость передачи медиаданных;
  • высокая загрузка центрального процессора и оперативной памяти (ОЗУ);
  • пользователи мобильных устройств на текущий момент не могут инициировать групповые видеозвонки, однако эта возможность уже анонсирована;
  • информационная безопасность – неоднократно подвергалась критике со стороны специалистов в области защиты объектов информатизации.
  1. Vidicor Video System

Программно-аппаратный комплекс для организации ВКС на основе видеопроцессора, разработанный НПЦ «Видикор» в начале 2000 гг. Разработка системы находится в постоянном развитии – выпускаются новые версии и обновления, расширяется функционал. Разработчики программного продукта неоднократно заявляют о соответствии системы с заявленными требованиями по сравнению с существующими конкурентными программно-аппаратными решениями.

К возможностям и преимуществам системы можно отнести:

  • поддержка нескольких режимов работы ВКС между участниками;
  • функция «Звонок в студию»;
  • отсутствие задержек и заявленная синхронность видеоизображения со звуком;
  • многоракурсное синхронное вещание с нескольких камер;
  • наличие обратной аудиовидеосвязи от любого зрителя трансляции.

К недостаткам системы можно отнести следующие:

  • средняя рыночная стоимость;
  • непростой пользовательский интерфейс;
  • ощущение незавершенности системы за счет использования web-технологий и сложности пользовательского интерфейса.
  1. Продукты компании Polycom

Polycom Inc. – общепризнанный мировой лидер в области видеоконференций, основана в 1990 г. Ведут разработки как программной, так и аппаратной составляющей. Является флагманом рынка аппаратных MCU. Polycom находится в стратегическом альянсе с Microsoft, поэтому её решения ВКС могут быть тесно интегрированы с программным продуктом последней – Skype for Business (бывший MS Lync).

Выпускает решения под следующими торговыми марками:

  • серия HDX – системы видеоконференцсвязи высокого разрешения (High Definition);
  • RMX – сетевое оборудование для организации и записи многоточечных видеоконференций;
  • SoundStation, SoundPoint – конференц-телефоны для проведения аудиоконференций (в частности, для работы в IP-сетях);
  • Global Management System, WebCommander, PathNavigator – программное обеспечение для управления и организации аудио и видеоконференций [6].

К недостаткам решений Polycom следует отнести следующие:

  • небольшая непродуманность решений в инженерном плане (некоторые решения имеют глянцевый экран, невпечатляющие материалы корпуса (обычно это пластик), местами проявляется хлипкость конструкции) [8];
  • поддержка фирменного аудиокодека Polycom StereoSurround при этом решении не выделяется ни высокими скоростями соединения по IP, ни большим числом видеовходов;
  • нестабильная работа программной части некоторых решений;
  • непродолжительный жизненный цикл изделий аппаратной составляющей (маловероятное расширение возможностей изделий при обновлении ПО);
  • качество продуктов компании Polycom прямо пропорционально его стоимости – далеко не каждая организация может себе позволить закупку такого решения.
  1. Продукты компании Lifesize

Компания Lifesize основа в 2003 г. Крейгом Маллойем, выходцем из Polycom Inc. Сейчас является подразделением Logitech. Продукты компании в качестве фундамента всегда использовали нетривиальные идеи по сравнению со сторонними производителями, что вызывало еще больший интерес к разработанным решениям и сочетаниям интересных технологий.

Решения Lifesize принято подразделять на несколько типов:

  • полностью облачное решение – позволяет формировать единую ВКС-платформу, полностью поддерживает концепцию BYOD (bring your own device);
  • облачно-аппаратное решение – поддержка аппаратной составляющей для организации конференц-залов и переговорных кабинетов;
  • облачное или облачно-аппаратное решение с поддержкой публичных средств видеообщения;
  • программное серверное решение – это либо наличие собственного сервера у заказчика, куда можно установить программной части для ВКС (на основе виртуальной машины), либо покупка серверных виртуальных ресурсов у провайдера и размещение там виртуальной машины, или установка собственного сервера в дата-центре провайдера [7];
  • полностью аппаратное решение (классическая инфраструктура).

Основными преимуществами решений Lifesize являются:

  • приемлемое сочетание «цена-качество»;
  • небольшие размеры аппаратной составляющей;
  • низкие требования к каналам связи при плавной автоматической настройке качества картинки до максимального исходя из параметров канала связи [7];
  • интеграция оборудования с терминалами сторонних производителей.

Большинство производителей заявляет, что все оборудование совместимо на уровне протоколов. На самом деле совместимость оборудования осуществляется на уровне «общение по видео в HD-качестве». Однако для реализации множества важных дополнительных опций лучше подбирать комплексное решение от одного производителя [7].

Результаты сравнения рассмотренных ранее систем ВКС представлены далее (таблица 1).

Таблица 1 - Сравнение популярных систем ВКС

Признак сравнения

Стоимость

Режим работы ВКС

Требования к аппаратному обеспечению

Skype

  • бесплатная;
  • подписка от 125 руб./мес. на пользователя для бизнес-версии в зависимости от тарифного плана.
  • «точка-точка»;
  • «с постоянным присутствием»;
  • «активация по голосу».

Компьютер с веб камерой и микрофоном.

Мобильное устройство с поддерживаемой ОС.

Vidicor Video System

Зависит от решения

  • «точка-точка»;
  • «с постоянным присутствием»;
  • «активация по голосу».

Набор видеопроцессоров «Vidicor Video System»,  пользовательские компьютеры.

Polycom

Зависит от решения

  • «точка-точка»;
  • «с постоянным присутствием»;
  • «активация по голосу».

Оборудование Polycom и Tandberg а также IP-телефония с использованием IBM Sametime

Lifesize

Зависит от решения:
Подписка от 11 долл./мес. на пользователя для облачной версии в зависимости от количества пользователей.

 

Оборудование Lifesize для локальной версии
Компьютер с веб-камерой и микрофоном или мобильное устройство с поддерживаемой ОС для облачной версии.

 

Признак сравнения

VoIP-протоколы

Количество подключаемых участников

Наличие обратной видеосвязи

Передача данных (файлы мультимедиа)

Skype

MSNP24 (протокол Microsoft)

Аудиоконференции (до 25 голосовых участников)

Видеоконференции (до 10 участников)

Видеоконференции до 250 участников для бизнес-версии

Есть

Поддерживается

Vidicor Video System

H.323 или SIP

Возможность передачи многоканального (до 8 каналов) звука

Есть

Поддерживается

Polycom

H.323 и SIP

 

Есть

Поддерживается

Lifesize

H.323 и SIP

До 50 участников

(До 40 для облачной версии)

Есть

Поддерживается

 

Признак сравнения

Аудиокодеки

Видеокодеки

Информационная безопасность

Skype

SILK (8-24 кГц), G.729(8кГц),  G.711

H.264 для видео 720p и 1080p

При регистрации пользователя используется ключ открытого шифрования RSA, соединение с сервером через 256-битовый протокол AES. Система подписи (стандарт ISO 9796-2). Хэширование (алгоритм SHA-1) и потоковый шифр (RC4)

Vidicor Video System

 

 

Передача ведется с применением «туннелей», обеспечивающих защиту информации.

Polycom

Звук в полосе до 22 kHz (Polycom Siren 22)

Звук в полосе до 14 kHz (Polycom Siren 14, G.722.1C)

Звук в полосе до 7 kHz (G.722, G.722.1)

Звук в полосе 3.4 kHz (G.711, G728, G.729 A) [9].

H.264, H.264 High Profile, H.263++, H.261

H.239 / Polycom People+Content

H.263 & H.264 маскирование видео ошибок [9].

Встроенный AES FIPS 197, H.235V3 и H.233/234

FIPS 140-2 Validation Certificate (#918)

IPv6 (DISA)

Защищенная паролем идентификация

Lifesize

G.711, G.722, G.722.1 (Polycom Siren14), G.728,

G.729, MPEG-4 -AAC-LC

H.261, H.263, H.263+, H.264 и H.239

Зависит от решения

Поддержка уровней администратора и

пользователя

Уведомление безопасности по протоколу SNMP

Возможность блокировки сервисов HTTP, SSH и

Telnet

Поддержка TLS/RTSP

Поддержка IEEE 802.1x

Заключение

Рынок информационных продуктов и услуг сегодня сочетает в себе достаточно большое количество решений в части качественной организации ВКС, что говорит о многогранности решения данного вопроса с профессиональной точки зрения. Среди общего перечня ведущих производителей подобных программно-аппаратных комплексов отдельно стоит отметить конкурентоспособность российских компаний, имеющих достаточно внушительный потенциал. Следует также отметить тенденцию постепенного увеличения доли облачных решений в связи с ростом качества и удобства предоставляемых ими услуг.

Активно разрабатываются и внедряются новые технологические решения – новейшие алгоритмы сжатия и передачи информации позволяют использовать в среднем меньшую полосу пропускания канала связи, что позволяет разгрузить канал или увеличить количество участников конференции при той же ширине канала.

Современные системы ВКС доступны для всех основных операционных систем, в том числе мобильных. Таким образом, наличие в организации какой-то определённой операционной системы уже не является искусственно определяющим фактором при выборе системы ВКС. В ближайшие несколько лет данное направление деятельности будет находиться не только в постоянном развитии, но и привлекать к себе внимание со стороны потенциальных заказчиков, занимая тем самым определенную нишу на рынке информационных продуктов и услуг РФ.

 

 

Список литературы

  1. Видеоконференцсвязь. [Электронный ресурс]. / Компания TrueConf. URL: http://trueconf.ru/videokonferentssvyaz/#070. (Дата просмотра: 20.02.2016).
  2. Что такое VoIP? [Электронный ресурс]. / AVER.ru. URL: http://aver.ru/all/chto-takoe-voip/. (Дата просмотра: 20.02.2016).
  3. Оборудование для проведения видеоконференций. [Электронный ресурс]. / Инсотел. URL: http://www.insotel.ru/article.php?id=31. (Дата просмотра: 23.02.2016).
  4. Обзор стандартов передачи данных используемых в видеоконференцсвязи. [Электронный ресурс]. / IP VIDEO SYSTEMS. URL: http://www.ipvs.ru/information/videoconferencing/113-protocols-videoconferencing-data.html. (Дата просмотра: 23.02.2016).
  5. Skype – Википедия. [Электронный ресурс]. / Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Skype. (Дата просмотра: 23.02.2016).
  6. Системы ВКС Polycom. [Электронный ресурс]. / Навигатор. URL: http://www.nav-it.ru/services/system-integration/videokonferentssvyaz/sistemy-vks-polycom/. (Дата просмотра: 23.02.2016).
  7. О компании Lifesize. [Электронный ресурс]. / Audio Visual Professional Equipment. URL: http://av-pro.com.ua/taxonomy/term/15/0. (Дата просмотра: 17.04.2016).
  8. Видеоконференцсвязь. Часть 1: Введение в предмет. [Электронный ресурс]. / Network-Lab. URL: http://network-lab.ru/videokonferentssvyaz-chast-1-vvedenie/. (Дата просмотра: 17.04.2016).
  9. Продажа оборудования Polycom [Электронный ресурс]. / Polycom. URL: http://www.polycom-spb.ru/Polycom_HDX_7000-1080. (Дата просмотра: 26.04.2016).

References

  1. Videoconference. [Electronic resource]. / TrueConf Company. URL: http://trueconf.ru/videokonferentssvyaz/#070. (accessed: 20.02.2016).
  2. What is VoIP? [Electronic resource]. / AVER.ru. URL: http://aver.ru/all/chto-takoe-voip/. (accessed: 20.02.2016).
  3. Equipment for video conferencing. [Electronic resource]. / Insotel. URL: http://www.insotel.ru/article.php?id=31. (accessed: 23.02.2016).
  4. Review of the data standards used in videoconferencing. [Electronic resource]. / IP VIDEO SYSTEMS. URL: http://www.ipvs.ru/information/videoconferencing/113-protocols-videoconferencing-data.html. (accessed: 23.02.2016).
  5. Skype. [Electronic resource]. / Wikipedia. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Skype. (accessed: 23.02.2016).
  6. . Polycom videoconference systems. [Electronic resource]. / Company Navigator. URL: http://www.nav-it.ru/services/system-integration/videokonferentssvyaz/sistemy-vks-polycom/. (accessed: 23.02.2016).
  7. About Lifesize Company. [Electronic resource]. / Audio Visual Professional Equipment. URL: http://av-pro.com.ua/taxonomy/term/15/0. (accessed: 17.04.2016).
  8. Videoconference. Part 1: Introduction to the subject. [Electronic resource]. / Network-Lab. URL: http://network-lab.ru/videokonferentssvyaz-chast-1-vvedenie/. (accessed: 17.04.2016).
  9. Polycom Equipment Sale. [Electronic resource]. / Polycom. URL: http://www.polycom-spb.ru/Polycom_HDX_7000-1080. (accessed: 26.04.2016).