Аудио- и видеосвязь в Интернет

 

В недавнем прошлом вычислительные сети использовались в основном для передачи цифровых данных: электронной почты, текстовых сообщений, файлов и т.д. В последнее время все более широкое распространение стала приобретать передача мультимедийного трафика – речи, графических и видеоизображений – по компьютерным сетям передачи данных с помощью дополнительных аппаратных и программных средств. Другой тенденцией в развитии коммуникаций является все более активное взаимодействие сети Internet и телефонных сетей общего пользования (ТСОП), позволяющее организовать телефонную связь между абонентами ТСОП и Internet, а также между абонентами ТСОП через Internet. Такой вид связи называют Internet-телефонией.

IP–телефонией называется телефонная голосовая связь в сети Интернет. В более широком смысле IP-телефония подразумевает множество новых технологий, обеспечивающих передачу мультимедийных сообщений (речи, данных, видео) через ВС, построенные на базе протокола IP (локальные, корпоративные и глобальные сети, в том числе сеть Internet).

IP-телефония выгодна, прежде всего, конечным пользователям: они получают телефонную связь по довольно низким ценам за единицу времени. В обычной телефонии используется метод коммутации каналов, при котором канал связи выделяется и монопольно используется абонентом в течение всего сеанса связи, независимо от того, передается им в данный момент информация или нет. Телефонный разговор – это, как правило, диалог: когда говорит один человек, другой обычно молчит. Бывают также отрезки времени, когда молчат оба собеседника.

Кроме того, в речи человека имеются паузы. Таким образом, только на протяжении приблизительно 1/3 времени сеанса связи коммутируемый телефонный канал занят передачей информации. В случае коммутации пакетов, положенной в основу протокола IP, пакеты от множества различных абонентов одновременно передаются по одной и той же линии связи, обеспечивая более эффективное ее использование. Кроме того, человеческая речь имеет огромный объем избыточной информации, что позволяет производить ее сжатие в десятки раз.

Другое достоинство IP-телефонии особенно важно для корпоративных пользователей. Компаниям, имеющим удаленные филиалы, IP-технология дает возможность использовать существующие корпоративные IP-сети для передачи голоса. Вместо нескольких сетей связи может использоваться одна. Речь, видео и данные могут передаваться по одним и тем же линиям связи за счет использования для любого типа трафика единого протокола передачи IP.

Безусловным преимуществом IP-телефонии перед обычным телефоном является возможность предоставления дополнительных услуг. Например, с помощью IP-телефонии можно осуществлять звонки непосредственно с Web-браузера: просматривая какой-нибудь корпоративный Web-узел, пользователь щелкает мышью на кнопке Call и получает возможность поговорить с представителем соответствующей фирмы, задать дополнительные вопросы, уточнить что-либо.

Возможные приложения для IP-телефонии включают совместную работу над документами в реальном масштабе времени, дистанционное обучение, видеоконференцсвязь, видеопочту, “видео по запросу” и т.д.

С каждым днем расширяется ассортимент выпускаемого коммуникационного оборудования и прикладного программного обеспечения. Но для того, чтобы оно могло широко применяться, необходимо определить, как эти постоянно усложняющиеся аппаратные и программные средства будут взаимодействовать между собой. Для того чтобы обеспечить создателям приложений возможность работы с разными системами и гарантировать, что приложения будут работать и в будущем, было разработано TAPI – мощное универсальное средство, позволяющее создавать совершенно новое поколение приложений для телефонии.

Windows Telephony API (TAPI) является частью Microsoft Windows Open Services Architecture (WOSA). В состав WOSA входит ряд API, предоставляющих разработчикам открытый набор интерфейсов для создания приложений. TAPI 3.0 – архитектура, которая обеспечивает простые и универсальные методы создания соединений между двумя и более коммуникационными системами и методы доступа к информации любого типа, передаваемой по этим соединениям. Он стандартизирует управление вызовом, позволяя различным и даже несовместимым протоколам иметь общий интерфейс с разными приложениями.

TAPI представляет собой мощный полнофункциональный набор средств разработки приложений для мультимедийной связи, в том числе интерфейсы, обеспечивающие аппаратную независимость при работе с модемами и коммуникационными устройствами. TAPI используется приложениями при конфигурировании модемов и выполнении операций ввода/вывода. С помощью TAPI приложения могут стандартным способом управлять модемами и другими устройствами телефонии при наборе номера, ответе на звонок или разрыве соединения.

IP-телефония и TAPI отвечают реальным требованиям времени, поскольку ведущие телекоммуникационные компании начинают миграцию от дорогих и негибких телефонных сетей общего пользования с коммутацией каналов к интеллектуальным, гибким и недорогим IP-сетям. Появившаяся третья улучшенная версия TAPI подходит для быстрой и простой разработки приложений IP-телефонии.

Поставщики услуг телефонии (TSP — Telephony Service Provider) отвечают за разрешение независимой от протокола модели вызова в TAPI в зависимых от протокола механизмах управления вызовом. TAPI 3.0 обеспечивает совместимость сверху вниз с поставщиками услуг телефонии TAPI 2.1. В TAPI 3.0 (по умолчанию) обеспечиваются два вида поставщиков услуг IP-телефонии (и соответствующие поставщики потоков информации): это поставщики услуг H.323 и групповой конференц-связи IP, которые рассмотрены ниже. Они могут быть cконфигурированы вручную пользователем или программно – приложением.

Мультивещание с использованием протокола IP (IPM — IP Multicast) — это расширение протокола IP, которое обеспечивает эффективную связь одновременно для группы пользователей. IPM – простое, масштабируемое решение для телеконференц-связи, решающее проблемы, связанные с передачей дейтаграмм трафика в реальном масштабе времени. IPM имеет много достоинств: масштабируемость, отказоустойчивость, ошибкоустойчивость и легкость установки.

Модель конференц-связи IPM имеет следующие особенности:

· для добавления или удаления участников телеконференции не требуется глобальной координации совершаемых действий;

· для работы с группой абонентов пользователь посылает данные по единственному групповому адресу IP. Причем никакой информации о составе группы не требуется;

· для получения данных пользователи регистрируются в особом групповом адресе IP с информацией о маршрутизации для группы;

· маршрутизаторы скрывают от пользователя детали, связанные с организацией работы в группе.

При организации обычной конференцсвязи ширина общей полосы пропускания растет как квадрат числа участников, что затрудняет масштабируемость. IPM пользуется знаниями фактической топологии сети и не использует передачу данных по одним и тем же линиям связи.

IPM оптимизирует потоки данных от одного пользователя ко многим, создавая дерево переходов, в котором от каждого маршрутизатора к любому другому имеется только один путь. Копии потока создаются лишь тогда, когда пути расходятся.

Протоколом транспортного уровня для IPM является протокол реального времени RTP, который имеет стандартный мультимедийный заголовок, содержащий временную метку, номер и информацию о формате передаваемых данных.

Приложения, использующие IPM, – это видео- и аудиоконференцсвязь, телекоммуникации, репликация баз данных и Web-сайтов, дистанционное обучение и т.д. В настоящее время для демонстрации возможностей IPM используется магистраль мультивещания Internet MBONE (Multicast Backbone).

MBONE – это экспериментальная глобальная мультивещательная сеть, построенная на базе физической сети Internet. Она существует уже приблизительно шесть лет и в настоящее время служит для обеспечения совещаний IETF (Internet Engineering Task Force – консорциум, разработавший процедуры для новой технологии в Internet), трансляции концертов и многого другого (см. http://www.mbone.com).

Поставщик услуг телефонии для телеконференции с использованием IPM в основном отвечает за соответствие имен участников телеконференции и групповых IP-адресов при использовании дескрипторов конференции в соответствии с протоколом SDP, хранящихся в динамическом каталоге на сервере конференции. Он дополняется средствами управления конференции Rendezvous Controls, описанными ниже.

Поставщик потоков информации для групповой конференц-связи с использованием IP отвечает за построение соответствующего графа фильтров DirectShow для соединений IPM (включая RTP, обработчик полезной нагрузки RTP, кодек, фильтры воспроизведения).

В отличие от традиционного трафика данных, мультимедийные потоки, подобные используемым в IP-телефонии или видеоконференц-связи, могут быть чрезвычайно чувствительны к пропускной способности линий связи и к величине задержки, предъявляя уникальные требования в области качества обслуживания (QoS – quality of service) к сетям передачи данных. К сожалению, протокол IP со своей моделью передачи дейтаграмм без установления соединения не гарантирует их доставку в нужном порядке, своевременную доставку и доставку вообще.

Для развертывания приложений реального времени в IP-сетях с допустимым уровнем качества должны быть выполнены некоторые требования к полосе пропускания, времени задержки и неравномерностям задержки, причем таким образом, чтобы позволить мультимедийному трафику сосуществовать с традиционным трафиком в одной и той же сети. Рассмотрим эти требования подробнее.

Полоса пропускания. Мультимедийные данные, и в частности видеоизображения, могут требовать большей полосы пропускания, чем обеспечивали традиционные сети. Несжатый поток видеосигнала стандарта NTSC, например, может требовать для передачи свыше 220 Мбайт/с. Даже в сжатом виде несколько мультимедийных потоков могут полностью заблокировать любой другой трафик в сети.

Время задержки. Количество времени, которое мультимедийный пакет затрачивает на перемещение от источника до адресата (время задержки), наносит главный удар по воспринимаемому качеству вызова. Имеется много составляющих времени задержки, в том числе задержки передачи, ожидание в очередях на обслуживание в оборудовании сети и задержки в стеках протоколов. Для сохранения приемлемого уровня взаимодействия и избежания неестественных пауз в диалоге время задержки должно быть минимизировано.

Неравномерности задержки. В отличие от трафика данных, мультимедийные пакеты реального времени должны прибывать в определенном порядке и своевременно. Вариации по времени поступления пакетов (джиттер) должны быть ниже некоторого порога во избежание разрежения, пауз между пакетами (и, следовательно, раздражающих звуков и провалов во время сеанса связи). Неравномерности задержки определяют размеры используемых буферов и также влияют на время задержки.

Сосуществование. В отличие от мультимедийного трафика, данные передаются, как правило, с неравномерной плотностью потока, пачками и прибывают в случайные моменты (например, когда кто-то открывает Web-страницу или загружает файл из сайта FTP). Совокупности таких пачек могут заблокировать маршрутизаторы и вызвать паузы в мультимедийных конференциях, ставя качество сеанса связи в зависимость от работы каждого из пользователей сети (включая других пользователей IP-телефонии). Полоса пропускания, используемая для мультимедийного трафика, должна быть отделена от трафика данных, и наоборот.

Телефонные сети общего пользования гарантируют минимальное качество обслуживания, распределяя коммутируемые каналы для каждого телефонного вызова. Такой подход прост в реализации, но бесполезно расточает полосу пропускания, снижает отказоустойчивость и затрудняет интеграцию речи, видеосигнала и данных. Кроме того, пути данных с коммутацией каналов невозможно создать при использовании сетей без установления логического соединения, таких как IP-сети.

Обеспечение качества обслуживания в IP-сетях позволяет:

· поддерживать мультимедийные приложения реального времени;

· своевременно передавать большие объемы данных;

· разделять сетевые ресурсы и избегать дефицита полосы пропускания для приложения.

Протокол RSVP (Resource Reservation Protocol) – это стандарт IETF, разработанный для обеспечения резервирования ресурсов (например, полосы пропускания) сети. Через протокол RSVP запросы качества обслуживания от пользователя распространяются ко всем маршрутизаторам по пути данных, позволяя сети обеспечить желаемый уровень обслуживания.

TAPI 3.0 способен поддерживать сети различных масштабов и при этом использовать преимущества, предоставляемые Active Directory Windows NT для развертывания IP-телефонии в сети масштаба предприятия.

В сети масштаба предприятия (например, для типового предприятия с двумя сайтами, соединенными через Internet) динамические каталоги серверов и сервера конференции обеспечивают работу двухточечной и групповой (мультивещательной) конференцсвязи. Клиенты IP-телефонии могут использовать компьютерное видео- и аудиооборудование, а также обычные телефонные аппараты в комплекте с помещаемыми в компьютер печатными платами PSTN.

Передача файлов

 

В Windows 95 предусмотрено несколько TCP/IР-утилит для копирования файлов, инициализации сеансов хоста с другими серверами и проверки состояния IP-конфигурации.

FTP – это протокол передачи файлов, позволяющий передавать текстовые и двоичные файлы между хостом и компьютером. FTP требует, чтобы вы зарегистрировались на удаленном хосте для аутентификации. Но чтобы получить через Internet бесплатное программное обеспечение и документы, можно зарегистрироваться анонимно. Некоторые FTP-серверы имеют ограничение на число анонимных пользователей, с которыми они могут одновременно взаимодействовать, и не исключено, что вам придется сделать несколько попыток установить соединение.

Можно, например, использовать FTP и для того, чтобы обращаться на сервер Microsoft FTP за помощью по устранению возникших проблем или за другой информацией. Эта служба поддержки, применяя анонимный FTP, предоставляет документацию, утилиты, обновленные драйверы и сведения о системных продуктах Microsoft.

Чтобы получить поддержку Microsoft через Internet, необходимо:

1. Убедиться, что есть соединение с поставщиком доступа в Internet.

2. Для запуска FTP нажать кнопку Start (пуск), выбрать команду Run (Выполнить), ввестиftp и нажать кнопку ОК.

3. В командной строке набрать open ftp.microsoft.com.

4. Когда появится запрос на ввод имени пользователя, набрать anonymous.

5. Ввести в качестве пароля название учетной записи в Internet (адрес электронной почты), используя формат код_пользователя@хост_имя. домен.

При перекачке файлов из Internet надо указать, являются ли файлы текстовыми (ASCII) или двоичными. По умолчанию после начала работы с FTP принимается режим ASCII. Для перекачки текстовых файлов режим менять не требуется. Однако в этом режиме нельзя передать двоичный файл.

Чтобы перекачать файл на свой компьютер, в командной строке с приглашением ftp> введите get имя_файла.

Например, чтобы узнать структуру каталогов на сервере Microsoft FTP, наберите get dirmap.txt.

Чтобы перекачать на компьютер файл под именем, отличным от оригинала, введите get имя_файла новое_имя.

Программное обеспечение FTP чувствительно к регистру символов, поэтому слово dirmap.txt надо набирать именно в таком виде – иначе возникнет ошибка.

Когда на экране вновь появится строка приглашения ftp>, с помощью Windows Explorer (проводник) найдите файл DIRMAP.TXT и откройте его в каком-нибудь текстовом редакторе, например WordPad.

Чтобы отсоединиться от хоста, в командной строке с приглашением ftp> введите disconnect. Чтобы завершить работу с FTP, в командной строке с приглашением ftp> введите quit.