18. Мультимедиа в сети

В ответ на стремление корпоративных и домашних пользователей использовать компьютерные сети как среду передачи аудио- и видеоинформации разработчики приложений и операционных систем предлагают новые продукты и услуги, а производители микросхем и аппаратных средств выпускают все более совершенные и одновременно более дешевые технологии для аудиовизуального общения. В настоящее время можно констатировать, что на этом пути достигнуты значительные успехи. Частично они обусловлены параллельным быстрым развитием технологии асинхронной передачи данных ATM, которая как бы задавала стандарты и служила эталоном сети с высококачественной поддержкой мультимедийного трафика, являясь одним из основных претендентов на роль универсального средства передачи видеоинформации.

Видео представляет собой, грубо говоря, последовательность фотографических изображений, отображаемых одно за другим с высокой скоростью. Так как каждое изображение, с которым имеет дело компьютер, оцифровано, то поток с видеоизображением можно представить как последовательность больших файлов, передаваемых непрерывной чередой с большой скоростью. Как следствие, качество такой передачи очень зависит от полосы пропускания канала связи. Более того, видео чрезвычайно чувствительно к задержкам при передаче и к потерям информации. Если ориентироваться даже на минимально приемлемую скорость воспроизведения видео (10 кадров в секунду), то новое изображение должно выводиться на экран каждые 100 мс. Видеоинформация должна доставляться именно в тот момент, когда она нужна. Если этого не происходит, то можно сказать, что сеть, служащая для передачи видеоданных, не справляется со своей задачей.

Как уже отмечалось, одним очевидным достоинством технологии ATM является возможность поддерживать передачу видео, голоса и данных одновременно.

Однако до полного перехода к этой технологии пройдет немало времени, в течение которого ATM и существующие сети (такие как Ethernet, Token Ring и т. д.) будут сосуществовать вместе. Для того чтобы воспользоваться и преимуществами ATM, и распространенностью существующих сетей, видеоприложения должны поддерживать обе технологии, которые, в свою очередь, должны интегрироваться друг с другом.

Первым набором стандартов, относящимся к передаче мультимедийной информации, применительно к сетям ISDN был стандарт Н.320. С опорой на этот стандарт были созданы несколько систем видеоконференций. Однако довольно посредственные пользовательские качества этих систем не привели к их широкому распространению. Ориентация стандарта Н.320 на сети ISDN, обеспечивающие надежную и качественную передачу аудио- и видеоинформации, как это ни парадоксально, и стала источником всех бед этого стандарта. Основной причиной непопулярности Н.320 было отсутствие у большинства пользователей доступа к сетям ISDN. Но этот набор стандартов сыграл в свое время очень важную роль, предопределившую дальнейшее бурное развитие отрасли. Уже тогда стало ясно, какое значение в ближайшем будущем будут иметь системы аудио-и видеоконференций.

На смену стандарту Н.320 пришел стандарт Н.323, который описывает компоненты и оборудование, поддерживающие мультимедийный трафик в локальных сетях, таких как Ethernet, Token Ring и т. д. Стандарт Н.323, обладая преемственностью по отношению к Н.320, имеет несколько очень важных преимуществ. К ним можно отнести широкое использование существующей сетевой инфраструктуры и более дешевую реализацию. Кроме того, понятие видеоконференции расширяется возможностью совместной работы над документами и проведения аудиоконференций. Стандарт Н.323 определяет режим сжатия и передачи аудио- и видеоинформации в реальном масштабе времени и управляющие протоколы. Важной чертой этого стандарта является то, что в нем предусмотрены и описаны методы взаимодействия с оборудованием, его не поддерживающим. Связь с доминирующим сегодня протоколом IP открывает для этого стандарта достаточно широкие перспективы.

Однако можно отметить и недостатки этого стандарта. Его транспортный механизм реализован на протоколе UDP. А это значит, что Н.323 не обеспечивает целостности видеосигналов при передаче. Стандарт определяет механизм отправки информации, но не определены механизмы реагирования на ее «пропажу». То есть, сам стандарт Н.323 не предусматривает обеспечения качества обслуживания, а полагается на предоставление необходимого качества от сети.

Недостаток стандарта Н.323, касающийся качества обслуживания, восполняют новые протоколы. К ним можно отнести протокол RSVP и его прародителя протокол ST2 (Stream Protocol). Они работают в IP-сетях и обеспечивают резервирование ресурсов и предоставление требуемого качества обслуживания. Недостатком протокола ST2 является довольно высокая стоимость его реализации. В этой связи и был создан коммерческий вариант этого протокола – протокол RSVP.

Одновременно с разработкой и внедрением протоколов, реализующих технологию качества обслуживания, был разработан новый транспортный протокол, обеспечивающий передачу мультимедийного трафика. Этот протокол, называемый RTP, обеспечивает передачу данных между конечными станциями в сети. Протокол RTP применяется в стандарте Н.323 и работает поверх UDP. Такое совместное использование транспортных протоколов позволяет, в частности, обеспечить последовательное поступление данных. Протокол RTP пришел на смену известному протоколу TCP. При всех положительных качествах последнего (гарантия доставки и правильной последовательности поступления пакетов, а также ряда других) суммарные задержки трафика делают его непригодным для передачи видеоинформации. Важной особенностью протокола RTP является его способность распознавать содержимое пакетов (например, различать спецификации кодека) и обнаруживать их потерю. Кроме того, задержки, вносимые механизмами этого протокола, приемлемы для мультимедийного трафика. Совместное использование протоколов RTP и RSVP позволяет резко расширить круг пользователей сетевого видео в реальном масштабе времени.

В дополнение к протоколу RTP разработан протокол RTCP (Real Time Transport Control Protocol, протокол управления транспортом в реальном времени), работающий совместно с TCP по управлению потоками данных. При этом протокол RTCP обеспечивает обратную связь, которая позволяет приложениям «узнавать» текущее состояние сети и учитывать его в своей работе.

Разработан ряд спецификаций Н.323, расширяющих сферу его применения. Спецификация Н.323 Gatekeeper позволяет устройствам Н.323 взаимодействовать с оборудованием, совместимым с Н.320. Благодаря этой спецификации администраторы информационных систем могут регулировать процесс доступа пользователей к ресурсам и управлять пропускной способностью, выделяемой для каждого мультимедийного трафика. При этом шлюз Н.323 становится узлом, дающим возможность различным сетям взаимодействовать на основе прозрачного соединения.

Спецификация Н.323 Multipoint Control Unit (MCU) описывает процесс объединения нескольких пользователей Н.323 в конференцию с несколькими конечными пунктами. Однако можно сказать, что на сегодняшний день внедрение стандарта Н.323 происходит достаточно медленными темпами. В глобальных сетях его нельзя использовать из-за больших задержек. С другой стороны, существуют серьезные технические сложности при его внедрении в корпоративные сети. Удешевление каналов связи ISDN приводит к тому, что стандарт Н.320 как бы рождается заново и получает шансы на совершенствование и дальнейшее развитие.