ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ 7

1.1.Общие положения 7

1.2. Режимы и способы проведения видеоконференцсвязи 10

1.3. Средства групповой обработки информации 12

1.4. Качество аудио и видеосвязи 13

1.5. Стандарты и протоколы видеосвязи 15

2.ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ДОРОЖНОЙ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ 22

2.1. Требования заказчика 22

2.2. Выбор оборудования 22

2.3. Технические характеристики используемого оборудования 23

2.4. Размещение студийного оборудования 36

2.5. Расчет электропотребления. 37

3.ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЕЗДНОЙ ТОЧКИ 40

ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ 40

3.1. Принцип организации выездной точки. 40

3.2. Выбор оборудования выездной точки ВКС. 41

3.3. Схема подключения оборудования выездной точки. 46

3.4. Расчет электропотребления оборудования выездной точки. 47

4.НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ 49

3.1. Расчет надежности системы 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 62

Приложение А 63

Приложение Б 64

ВВЕДЕНИЕ

Видеоконференцсвязь (ВКС) — это технология взаимодействия двух и более абонентов, находящихся на значительных расстояниях друг от друга, при которой между ними возможен обмен аудио и видеоинформацией в режиме реального времени. Эта технология позволяет так же передавать практически любые данные (контент). Поддержка открытых стандартов и протоколов, предоставляет возможность использования оборудования широкого спектра производителей, с возможностью бесшовной интеграции в уже существующую телекоммуникационную инфраструктуру.

Благодаря широкому использованию ВКС появляется возможность решать многие задачи за короткие сроки, при этом отсутствует необходимость сбора людей в одном месте.

В результате, ВКС способна не только предоставить визуальный контакт между сотрудниками территориально распределённой компании, но так же является:

• Экономически выгодным, ввиду сокращения расходов на командировки для сотрудников. Это позволяет полностью окупить все расходы, связанные с внедрением ВКС за несколько лет.

• Фактором, повышающим эффективность  работы руководителей, обеспечивая их оперативное взаимодействие, тем самым уменьшается время принятия для решения неотложных задач.

Целью дипломного проекта является проектирование системы дорожной видеоконференцсвязи по управлениям регионами Дальневосточной железной дороге (ДВЖД).

По требованию заказчика необходимо спроектировать систему видеоконференции между Владивостокским, Сахалинским, Тындинским, Комсомольским и Хабаровским регионами и управлением ДВЖД в Хабаровске, разработать технический проект для возможности подключения к сети ВКС с любой точки железнодорожного перегона, имеющего сеть РЖД или ТТК-ДВ.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ
ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ

1.1.Общие положения

При малом количестве участников, или когда большинство участников находятся на сравнительно больших расстояниях, для видеоконференции применяют специализированные услуги телефонии с одновременной передачей видеосигнала между участниками сеанса связи. Данные видеоконференции называются многоточечными, но в данном случае не может быть гарантировано высокое качество аудио и видео контента, так как качество в такой системе в основном зависит от скорости интернет канала, который может не обладать высокой надежностью.

В случае, если встреча проходит между двумя или несколькими компаниями или отделами, в каждом из которых находится группа людей, тогда целесообразнее использовать комплексные (программно-аппаратные) решения для видеоконференций.

Программно-аппаратные решения включают в себя:

• мультимедийное оборудование для воспроизведения звука и видео, полученных из удаленного офиса (мониторы, проекторы, телевизионные экраны, динамики и др.);

• периферийное оборудование для передачи звука и видео (камеры, микрофоны);

• кодек - аппаратура для компрессии, декомпрессии, приема и передачи аудио-/видео- сигнала;

Важную роль в организации видеоконференций выполняют каналы связи. Для передачи сигнала и подключения к каналам связи используются сетевые протоколы IP или ISDN.

Проведение ВКС осуществляется в одном из двух режимов: «точка-точка» - режим, используемый для проведения двусторонних видеоконференций, и «многоточечный» режим для проведения многосторонних видеоконференций.

В связи с выросшей потребностью одновременного взаимодействия между группой абонентов, видеоконференцсвязь в режиме «точка-точка» достаточно быстро стала несостоятельной. Для этих целей применяется «многоточечный» режим видеоконференцсвязи. Для возможности реализации ВКС в данном режиме необходимо наличие многоточечной лицензии в кодеке, если устройство поддерживает данную функцию, либо применение специального видеосервера MCU(англ. Multipoint Control Unit), или программно-аппаратной системы управления.

Для организации видеоконференцсвязи необходимо выполнение ряда правил как на этапе подбора оборудования, так и на этапе использования системы:

• использование оборудования одного производителя со стороны приема и со стороны передачи;

• гарантированная высокая скорость и надежность связи (возможен вариант организации видеоконференцсвязи по выделенным каналам связи, отведенным только под видеоконференцсвязь);

• бесперебойное электропитание телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи;

• оптимальные шумо- и эхопоглощающие параметры помещения для проведения видео совещаний;

• правильное освещение в помещении для проведения сеансов видеоконференцсвязи;

• корректная настройка телекоммуникационного оборудования и видеоконференцсвязи;

• наличие высококвалифицированного обслуживающего технического персонала.

Видеоконференции появились в середине 70-х годов. Первые видеоконференции требовали очень широкополосных (а значит, и очень дорогостоящих!) каналов; общепризнанных стандартов на крайне дорогое оборудование не существовало вовсе. Поэтому в то время только большие транснациональные компании или правительственные организации могли позволить себе использование видеосвязи. С тех пор в технологии и индустрии произошли революционные изменения. В наше время ситуация значительно изменилась:

В настоящее время оборудование видеосвязи обладает целым набором дополнительных опций, таких как встроенный видеосервер, возможность включения аудио абонентов, несложное подключение персонального компьютера и возможность проведения интерактивных презентаций. С развитием сетевых технологий появилась возможность организации широкополосных видеоконференций на IP.

Около 80% мирового объема оконечного оборудования видеоконференции поставляется двумя компаниями: POLYCOM и TANDBERG. Постоянная конкуренция между этими компаниями заставляет их непрерывно улучшать качество поставляемого оборудования и, в то же время, приводит к неуклонному снижению цен. Обе компании ориентированы на поставку аппаратно реализованных видеоконференций, поскольку при современных быстродействии персональных компьютеров и надежности работы их операционных систем, программно-реализованные кодеки не могут обеспечить ни требуемого качества, ни надежности видеосвязи. Являясь признанными лидерами видеосвязи, компании POLYCOM и TANDBERG поставляют целые линейки оконечного оборудования: от персонального аппарата для рабочего кабинета, до самых мощных систем конференц-залов.

Индустрия видеосвязи, обеспечивающая высокие стандарты делового общения, энергично развивается. Ежегодно количество вновь устанавливаемых систем растет более чем на 40% и все большее количество пользователей получают возможность в полной мере насладиться всеми достоинствами, привносимыми видеосвязью в их бизнес.

1.2. Режимы и способы проведения видеоконференцсвязи

Режимы проведения видеоконференций делятся на циркулярные, групповые и адресные. Каждый из этих режимов видеоконференций ориентирован на решение своих задач. Передачу сообщений и проведение видеоконференций можно осуществлять в следующих режимах:

При использовании циркулярного режима информация от одного абонента передается всем пользователям и используется в студийных ВКС. Данный режим используется для решение деловых задач, где требуется наилучшее качество подготовки принимаемых решений и максимум возможностей для организации обработки информации большой группой людей и обеспечивается с помощью студийных камер с возможностью панорамирования, профессионального звукового оборудования и мониторов. Одним из вариантов видеоконференций является циркулярно-выборочный режим. При использовании такого режима осуществляется многоадресная связь, и информация от одного абонента передается только малой группе людей.

В групповом режиме информация передается от одной группы пользователей к другой. Режим наиболее эффективен при совместной интерактивной разработке решений и используется для организации взаимодействия между удаленными группами абонентов. Групповой режим проведения ВКС осуществляется при помощи специального видео-сервера, подключенного к нескольким цифровым коммутируемым каналам связи, при этом количество каналов определяется числом одновременных участников видеоконференции.

При использовании адресного режима информация от одного абонента передается только конкретно указанному пользователю и обеспечивается диалог двух лиц. Этот режим характерен для индивидуальных переговоров, проведения консультаций и т.п. Основу адресного режима проведения видеоконференций составляют ПЭВМ с установленной аудио- и видеоаппаратуры, такой как микрофон, динамики, видеокамера, монитор и кодек для компрессии/декомпрессии видео и звуковых сигналов. Адресный режим видеоконференций позволяет использовать автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей, что делает возможным нахождение на своих рабочих местах при необходимости установить сеанс связи с удаленным абонентом, как и при телефонном разговоре.

Из краткого анализа можно понять, что каждый из режимов организации видеоконференций ориентирован на решение определенных задач управления. ВКС может быть организована несколькими способами, среди которых наиболее распространенными являются: технологический, стандартный компьютерный, телекоммуникационно-ориентированный.

Технологический способ предусматривает использование произвольных алгоритмов кодирования видео и звука, реализованных программно или аппаратно и работающих в реальном масштабе времени. На каждом узле устанавливается комплект для кодирования и комплект для декодирования аудио и видео сигналов. Этот способ реализуется в том случае, когда необходимо получить сигнал с заданными характеристиками - разрешающей способностью и количеством кадров.

Стандартный компьютерный, при котором к персональному компьютеру подсоединяется видеокамера, микрофон и звуковая система. Передача информации осуществляется, как правило по протоколу TCP/IP с помощью специального программного обеспечения.

Телекоммуникационно-ориентированный, который является наиболее эффективным способом с точки зрения доступности телекоммуникационного управления. Для кодирования/декодирования используются кодеки видеоконференции, передача осуществляется по стандарту Н320 Н323. Поддержка указанных стандартов позволяет устройствам связи устанавливать приоритет потоков между кодеками, исправлять ошибки каналов и использовать видео-серверы.

1.3. Средства групповой обработки информации

В настоящее время большинство адресных систем используют диалоговое окно, которое позволяет совместно составлять и редактировать документы в дополнение к основным функциям систем ВКС.

Под диалоговым окном обычно понимается программное обеспечение, дающее возможность совместной работы над документами всеми участниками видеоконференции, когда сом документ может содержать графику и другие элементы оформления, такие как выделение текста маркером и т. п.

Другая возможность, которая становится все более популярной среди пользователей - это одновременное совместное использование приложений из различных точек, находящихся на расстоянии. Разница между разделяемым приложением и документом заключается в том, что не все приложения являются документо ориентированными, как, например, текстовой процессор или электронная таблица. Практически любое приложение, не использующее недокументированных вызовов, может быть использовано в качестве разделяемого. Основное преимущество данного метода групповой обработки информации, заключается в том, что если у одного из пользователей отсутствует какое-нибудь приложение, то путем его вызова с другого АРМ появляется возможность его применения. При этом не нарушаются авторские права разработчиков программы.

В настоящее время существует довольно широкий спектр оборудования

для организации видеоконференции как локальных ИВС, так и в распределенных корпоративных ИВС. Это оборудование отличается по техническим показателям, совместимости и уровню предоставляемых услуг. Для этого могут быть использованы выделенные или коммутируемые каналы связи на базе оптоволокна.

Повышения уровня эффективности проведения видеоконференций можно достигнуть за счет внедрения в производственную систему мультимедийных технологий, которые предусматривают коммуникацию интегрированного трафика, объединяющего одновременную передачу комбинированной информации.

Стоит отметить, что ВКС еще достаточно новая технология, которая появилась благодаря совмещению лучших свойств других технологий и довольно популярной сегодня мультимедийной частью. Сейчас эта технология позволяет более оперативно решать различные задачи экономя при этом значительные средства.

1.4. Качество аудио и видеосвязи

Главными факторами, определяющими качество изображения, являются качество кодека и видео-сервера, а также доступная полоса канала.

Видеосвязь основана на дискретизации и компрессии сигналов изображения и звука, которые передаются от одного абонента другому. Видеосигнал создает большой поток данных, но для многих приложений нет необходимости передавать весь этот поток в полном объеме. Кодек отправляет дискретные значения видеосигнала через определенные интервалы времени, составляющие доли секунды. Помимо этого, после дискретизации видео-поток подвергается дальнейшей оптимизации за счет компрессии, которая устраняет ненужную избыточность сигнала. Например, поскольку фоновое изображение в типовом помещении для видеосвязи меняется достаточно редко, то нет необходимости постоянно передавать связанную с ним часть видеосигнала, что позволяет экономить полосу, которую кодек перераспределяет в пользу передачи изменяющихся или движущихся объектов, например людей. При постоянных изменениях изображения кодеку постоянно приходится производить большой объем вычислений по обработке данных, поэтому кодек лучшего качества лучше передает видеосигнал. Так же кодек определяет скорость обновления изображения на мониторе, которая измеряется количеством кадров (фреймов) в секунду. Оптимальной скоростью для видеоконференции считается 30 фреймов в секунду.

Качество звука так же является важным условием проведения видеоконференции. Аудиосистема для ВКС состоит из нескольких элементов: микрофон, система эхо подавления, система балансирования полос, выделяемых для аудио- и видеосигналов, динамики.

Достаточно эффективным кодированием и декодированием речевой информации общепринятым стандартом кодирования речи является импульсно-кодовая модуляция (Pulse Code Modulation - PCM) со скоростью потока 64 кбит/с. Но для передачи речевой информации с более низкими скоростями требуется более дорогостоящее оборудование. Хотя все методы кодирования информации связаны с потерей качества речевого сигнала, более низкая скорость не является показателем плохого качества речевой информации. При выборе оборудования, поддерживающего определенный метод кодирования, необходимо учитывать пропускную способность канала и количество одновременных сеансов связи.