«Эволюция развития, организация и экономические аспекты внедрения IPTV ...»

1

Узбекское агентство связи и информатизации

Ташкентский университет информационных технологий

На правах рукописи

Кирикчи Василий Павлович

Эволюция развития, организация и экономические

аспекты внедрения IPTV

Специальность: 5А522104 – Цифровое телевидение и радиовещание Диссертация на соискание академической степени магистра

Работа рассмотрена

Научный руководитель и допускается к защите к.т.н., доцент Абдуазизов А.А.

зав. кафедрой ТВ и РВ к.т.н., доцент В.А. Губенко (подпись) (подпись) «» _ 2012 г.

Ташкент -

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СИСТЕМЫ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННЫХ УСЛУГ СВЯЗИ........... 1.1. Системы видеоконференцсвязи

1.2. Схема организации видеоконференцсвязи

1.3. Системы видеотелефонии

1.4.Система биллинга сеансов видеоконференцсвязи

1.5. Системы видеонаблюдения

1.6. Организация IP-вещания телевизионных программ

Выводы

Глава 2. МУЛЬТИМЕДИА В СЕТЯХ НАЗЕМНОЙ И СПУТНИКОВОЙ

СВЯЗИ

2.1. Виды мультимедийных услуг в IP-сетях

2.2. Общая схема организации мультисервисной сети передачи данных....... 2.3. Мультимедиа в абонентской сети xDSL

2.4. Мультимедиа в сети радиодоступа

2.5. Централизованная мультимедийная система

2.6. Распределенная мультимедийная система

2.7. Мультимедиа в сети спутниковой связи

Выводы

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ, ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ IP TV

3.1. Антенный пост

3.2. Головные станции

3.3. Видеосерверы

3.4. Системы условного доступа

3.5. Организация собственной телестудии

3.6. Система управления услугами (middleware)

3.7. Центр управления сетью

3.8. Оценка стоимости создания центра IPTV-инфраструктуры

3.9. Оценка необходимых ресурсов цифровых магистралей для передачи видео через IP-сети

3.10. Возможные сценарии развертывания и предоставления IPTV-услуги 3.10.1. Инвестиции в создание IPTV-сетей

3.10.2. Структура типового бизнес-плана внедрения услуг IP TV................ 3.10.3. Маркетинговый план внедрения услуг IPTV

3.10.4. Анализ рисков при внедрении услуг IPTV

3.10.5. Пример расчета финансового плана

3.10.6. Структура затрат на создание, эксплуатацию, сопровождение и развитие системы IPTV

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Эволюция развития информационных систем её глобализация и конвергенция телекоммуникационных систем, резные увеличение объема информации и количества потребителей информации привело к рождению системы оказания мультисервисных услуг населению и организациям с использованием современных проводных и беспроводных сетей связи.

Мультисервисные видеоинформационные услуги охватывают:

видеоконференцсвязь, видеотелефонию, видеонаблюдения и IP телевещания по спросу абонентов. Качество и своевременность доставки информации потрибителеям зависить от структуры и качества используемой сети телекоммуникации.

Так как в настоящее время в глобальных инфокоммуникационных системах передача видеоинформации осуществляется по сетям передачи данных с использованием IP-протоколов.

Целью настоящей диссертации является изучение эволюции развития, организации и экономического эффекта от внедрения IP-ТВ и разработка рекомендаций по совершенствованию их организации и повышение экономической эффективности путем внедрения различных допольнительных услуг по каналам IP.

Актуальность темы магистрской диссертации подтверждается резким увеличением объема видеоинформации, в том числе программ телевещания которых качественно и своевременно необходимо представить потребителям.

Метод решения поставленной задачи заключается в изучении эвеолюции развития передачи видеоинформации по каналам передачи данных с использованием IP протоколов, сравнение различных структур систем передачи видеоинформации, их анализ с точки зрения требований предъявляемых к ним потребителями. Выбор наиболее оптимальной структуры по структуре, стоимости и экономической эффективности.

Внедрение IP телевидения в некоторых Европейских странах, например в Италии IP-сеть Fast-веб. и ARPU-сеть, в России «Комстар Директ» и компания «Хбюллет Лаккард» установившая 75-видеозалов в различных странах мира обеспечивающие высочайшее качество видеосвязи. Их сайты Web+TV демонстрирует высокую экономическую рентабельность.

В настоящее время в Узбекистане функционирует видеоконференцсвязь между 80-ю вузами и организациями Министерства ВиССОРУз. Кроме этого ряд министерств и ведомств имеют своих локальных IP-сетей для организации видеоконференцсвязи.

Внедрения цифрового телевидения в Узбекистане дает возможность в дальнейшем внедрение различных мультисервисных услуг и интерактивного телевидения по запросу телезрителей.

';

Магистрская диссертации состоит из: введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.

В первой главе рассмотрены системы видеоинформационных услуг связи. Вторая глава посвящена вопросам оказания мультимедийных услуг в наземных и спутниковых сетях связи. Технические. Организационные и экономические вопросы внедрения IP телевидения приведена в главе три.

Глава 1. СИСТЕМЫ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННЫХ УСЛУГ СВЯЗИ

Реализация задач по проведению видеоконференции между людьми, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, путем осуществления видеотелефонной связи, началась решаться еще в 60-70 годы прошлого столетия. Отсутствие протяженных широкополосных каналов связи и невысокие качественные показатели имеющихся тогда ТВ систем не позволили осуществить массовое внедрение таких услуг в повседневную практику.

Переход от аналогового телевидения к цифровому, новые достижения в области сжатия видеоинформации, увеличение пропускной способности каналов связи позволили сегодня реализовать системы видеосвязи (видеотелефонию и видеоконференцсвязь) с требуемым качеством изображения и звука. Мультимедийные решения в большей мере согласуются как с естественными формами человеческого общения, так и с основными тенденциями развития связи. Результаты проведенных исследований специалистами показали, что при обычном телефонном разговоре собеседники воспринимают 10% от общего объема передаваемой информации. Возможность разговаривать и видеть собеседника может, в принципе, увеличить информативность восприятия до 5-6 раз.

В настоящее время известен ряд практических схем организации видеоконференцсвязи (ВКС), которые зависят от числа участников, состава используемого оборудования, решаемых задач и т.д. В качестве каналов связи могут быть использованы обычные телефонные сети общего пользования, локальные сети, сети ISDN. IP-сети, разнородные сети и т. д.

Если рекомендация ITU-T Н.320 определяет стандарты для ВКС в сетях ISDN и им подобных, а рекомендация Н.323 определяет стандарты для ВКС в локальных, корпоративных и глобальных сетях с коммутацией пакетов, то рекомендация Н.324 определяет стандарты для видеоконференцсвязи с использованием обычных телефонных линий (POTS).

Ряд производителей оборудования ВКС учитывают эту особенность, реализуют адаптацию и обеспечивают совместимость аппаратных и программных средств для различных рекомендаций серии Н.32х. Главным изменением стала окончательная переориентация всех ведущих производителей ВКС на протокол IP. Появление на рынке мультимедийных порталов обеспечивает управление ВКС с помощью Web-технологий. Сейчас для обработки видеосигналов используются различные кодеки, выполненные по рекомендациям ITU-T Н.261, Н.262, Н.263 и Н. 264. Использование Н. позволяет обрабатывать изображения высокой четкости.

Существующие средства криптографической защиты информации позволяют сохранить конфиденциальность содержания сеансов видеоконференций, что очень важно в управлении и бизнесе, работе крупных фирм с разветвленной сетью филиалов и в других приложениях. В общем случае системы ВКС позволяют осуществить решения следующих задач:

• проведение ВКС для представительских и корпоративных целей, новый уровень интерактивного общения с партнерами во всем мире;

• проведение важных дистанционных совещаний, дискуссий, экспертиз;

• видеосвязь с посольствами, министерствами и ведомствами, крупными компаниями, а также с субъектами Российской Федерации на уровне государственных и управленческих структур;

• проведение научных симпозиумов, международных научнотехнических конференций, демонстрации новейшего оборудования и современных технологий;

научно-технических, производственных и технологических центров России и других стран мира;

• обеспечение нового уровня делового сотрудничества с партнерами внутри одного города, в рамках отдельной страны или в планетарном масштабе;

• предоставление возможности общения близких людей, находящихся в разных городах или в других странах временно или постоянно.

Рассматриваемые системы ВКС ориентированы на:

• физических и юридических лиц;

• образовательные, научные и медицинские организации;

• деловые структуры, общественные организации и различные центры, гостиничные комплексы, Интернет-кафе, культурно-развлекательные организации и др.;

• представительские организации РФ в странах ближнего и дальнего зарубежья и т.д.;

Конфигурация функциональной модели системы ВКС будет определяться решаемой задачей, типом канала связи и числом пользователей.

ВКС может проходить в различных режимах - "точка-точка", "точка-много точек", а также в многоточечном доступе, когда каждый пользователь может быть активным и главным лицом в этом процессе видеосвязи. На рис. 1. приведена общая классификация систем ВКС.

Различные фирмы - Polycom, Sony, Tandberg и др., известные как лидеры рынка ВКС, предлагают полный спектр оборудования ВКС - начиная от простых настольных устройств и заканчивая системами, обеспечивающими студийное качество изображения и звука.

Классическая схема проведения видеоконференций подразумевала связь между терминалами по линиям ISDN. В последние годы широкое распространение получают системы ВКС использующие IP-сети как локальные, так и территориально распределенные и глобальные.

Рис. 1.1. Общая классификация систем видеоконференцсвязи Обычно для проведения ВКС используются линии с полосой пропускания от 64 Кбит/с до 512 Кбит/с для каналов ISDN и до 1—1,5 Мбит/с для IP-сетей. Существующие системы кодирования сигналов обеспечивают приемлемое качество видеоизображения при скорости порядка 128 Кбит/с, а высококачественное изображение достигается при скорости 256 Кбит/с и выше.

Выбор транспортной среды для организации ВКС определяется многими факторами. Обычно решение определяется не ценой оборудования, а стоимостью эксплуатации. При высоком темпе расширения сети Интернет технология ВКС в IP-сетях имеет особое значение. Этому способствует также и то, что для реализации ВКС в сети Интернет необходим сравнительно недорогой набор дополнительного оборудования: видеокамера, микрофон, видеобластер и звуковая карта.

Одним из важнейших условий использования систем ВКС как средств коллективного общения пользователей является совместимость программноаппаратных средств таких систем с учетом рекомендаций, прежде всего, международных организаций как ITU, ISO и IMTC. Наибольшее распространение в настоящее время получают системы ВКС, соответствующие рекомендациям Н.320, Н.323, Н.324 и ряда других, при широком использовании Т.120-серии рекомендаций ITU-T, определяющих стандарты совместного использования данных в ВКС. Важным результатом такой стандартизации является возможность использования различного оборудования, соответствующего единым и взаимосогласованным стандартам, что исключает многие вопросы при транспортировке информации, работе в различных сетевых средах.

Очевидно, что решение выше перечисленных задач требует передачи высококачественной аудиовизуальной информации при ограниченной полосе пропускания имеющихся каналов связи. Для уменьшения объема передаваемой информации используют различные методы сжатия и передачи сигналов. Существуют стандартизованные версии: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 и др. Стандарт MPEG-4 задает принципы работы с цифровым представлением медиа-данных для трех областей: интерактивных мультимедиа приложений, графических приложений и цифрового телевидения. MPEG-4 одобрен в качестве стандарта для передачи видеоинформации по Интернету. Вариант MPEG—4 AVC, в котором используется протокол Н.264, применяется для обработки и сжатия изображений высокой четкости (1920x1080 пикселей). Известны модели ВКС, которые поддерживают работу по протоколам Н.323 и SIP, а также по другим протоколам.

1.2. Схема организации видеоконференцсвязи На рис. 1.2 приведена схема организации видеоконференции (видеосвязи). Данная схема включает коммуникационный узел (КУ), связывающий локальный узел видеоинформационных услуг с сетью Интернет или другими сетями связи. Основными функциями КУ являются:

маршрутизация, организация связи и оперативное управление доступом абонентов. Кроме того, на него возлагаются задачи по обеспечению безопасности и предотвращения несанкционированного доступа к локальному узлу связи.

Сервер видеоконференцсвязи соединяется с отдельным портом коммуникационного узла с помощью скоростного канала Fast Ethernet, а также отдельным портом соединена локальная сеть, объединяющая сервер мониторинга и персональный компьютер (ПК) для группы технического сопровождения модуля видеоинформационных услуг.

Осуществление сеансов ВКС может быть выполнено по разным технологиям и схемам. На сегодня существует большое число аппаратнопрограммных средств их обеспечения. В качестве каналов связи между пользователями (участниками ВКС) может использоваться публичная сеть Интернет или другие сети передачи данных. Возможны сеансы установления видеосвязи в режимах " точка- точка" и "точка - много точек". При этом, как правило, обеспечивается возможность проведения сеансов аудио и видеоконференцсвязи, с обменом короткими сообщениями, работа над файлами, просмотром презентаций и др.

Если использовать соответствующий программный продукт, например, типа Click То Meet, то с его помощью можно организовать многоточечную аудио и видеоконференцсвязь с обычным компьютером и видеокамерой. При этом обеспечивается совместимость ПО FVC со всеми системами, например Tandberg и Polycom. Клиентская часть интегрируется в браузер Internet Explorer версии 5.5 или выше. Можно настроить расположение на экране всех элементов рабочего пространства. Данный продукт совместим с файлами офисных приложений: MS WORD, MS Exel, JPEG и другими широко распространенными форматами. Имеется возможность каскадирования видеосерверов.

Рис. 1.2. Схема организации видеоконференцсвязи Требования к составу оборудования клиентского окончания могут быть следующими (табл. 1.1).

1. Персональный компьютер Персональный компьютер типа IBM PC типа IBM PC (min PIII- (PIV-2,4GHz, 512 MB RAM, 40 GB HDD, 800MHz, 128 MB RAM, 40 min 32 MB SVGA with overlay, min 4CIF GB HDD, SVGA, audio). video capture with composite jack, audio) 2. Устройство отображения - Устройство отображения -19" LCD 3. Мультимедийная гарнитура Акустическая система и микрофон 4. Видеокамера - типа USB Видеокамера - типа SONY DCR-PC 105 Е Основные технические параметры и требования в таких системах ВКС следующие:

• предлагаемые решения базируются на программном обеспечении, клиентская часть которого устанавливается на существующие ПК, работающие под ОС Windows.

• минимальное дополнительное оснащение рабочего места пользователя (веб-камера и гарнитура);

• клиентская часть использует стандартный WEB-браузер (MS Internet Explorer), который легко устанавливаться и не требует от пользователей специальной подготовки;

• серверная часть устанавливается на компьютер со стандартной конфигурацией, работающий под одной из ОС: Windows 2000, Solaris, Linux и использующих стандартный WEB-сервер (TomCat);

пользователям:

- возможность проведения сеансов аудио - и видеоконференцсвязи;

- обмен короткими сообщениями (текстовый чат);

- совместную работу над файлами (режим whiteboard);

- просмотр презентаций с передачей управления презентацией любому участнику конференции;

- масштабируемость - возможность поддержания многоточечных конференций с числом участников от 10 до 50, а при каскадировании видеосерверов для большего числа абонентов;

- возможность проведения нескольких многоточечных конференций одновременно;

- совместимость с соответствующим международным стандартом Н.323 и SIP системами аудио и ВКС, что обеспечивает интеграцию с существующим оборудованием разных производителей;

- возможность включения в конференцию абонентов, подключенных по различным технологиям (например, голосовых мобильных и абонентов ТФОП);

- совместимость с существующими биллинговыми системами по протоколу RADIUS (Remote Authentication Dial-In Service protocol);

- простое включение в конференцию участников с помощью электронной почты или службы онлайновых сообщений (MS Instant Massenger, ICQ и др.);

- централизованное управление и др.

Результаты испытаний и тестирования вариантов таких систем ВКС в локальной сети с выходом через публичную сеть Интернет и в другие города при различных режимах их работы — "точка-точка" и "точка - много точек" подтвердили их технические характеристики.

На рис. 1.3 приведена фотография, отображающая проведение сеанса видеоконференцсвязи. Качество изображения и звука - достаточно хорошее.

Обеспечивается устойчивая передача изображений в формате CIF (352x288) до 15 кадров/с при требуемой полосе канала связи.

Рис. 1.3. Проведение сеанса видеоконференцсвязи Скорость передачи данных составляла порядка 384 Кбит/с...444 Кбит/с.

Такие системы обеспечивают основные технические характеристики видеосвязи: стандарт цветного телевидения - PAL/SECAM. Формат изображения: CIF (352 х 288) до 15 кадров/сек, при кодеке сжатия видеоинформации согласно рекомендации ITU-T Н 261, версия 3. При этом скорость передачи аудиопотока - не менее 64 Кбит/сек, согласно рекомендации G.722. Средняя скорость передачи данных для обеспечения передачи изображения формата C1F порядка 384 Кбит/сек.

Выбор требуемого фокусного расстояния объектива ТВ камеры Для целей проведения ВКС важное место занимает выбор фокусного расстояния объектива ТВ камеры. Это связано с тем, что число участников ВКС в поле зрения ТВ камеры может быть различным (от одного до нескольких человек) и при этом всегда необходимо обеспечить захват в пространстве по объектам передачи и желательно более крупным планом.

Очевидно, что для обеспечения этого объектив ТВ камеры должен иметь переменное фокусное расстояние. В этой связи определим минимальное и максимальное значение фокусного расстояния объектива Fmi„ и Fmax, которое можно рекомендовать при выборе ТВ камеры для системы видеоконференцсвязи.

При решении данной задачи воспользуемся известным выражением, которое отражает связь между фокусным расстоянием объектива, расстоянием до объекта и его размерами, а также размерами светочувствительной поверхности преобразователя "свет-сигнал":

где R - расстояние от ТВ камеры до участника(ов) видеоконференцсвязи; L линейный размер объекта передачи; X - максимальный размер рабочей поверхности светочувствительной поверхности преобразователя "свет сигнал"; z - число строк или элементов в строке, приходящих на ТВ изображение объекта; Z - общее число активных строк в кадре ТВ изображения. Исходя из формулы (1.1) найдем значение фокусного расстояния объектива При постоянных значениях величин R,X,Z,L минимальное значение фокусного расстояния объектива равно а максимальное значение фокусного расстояния объектива составит Рассмотрим возможные изменения отношения z /Z =А. Очевидно, что при z = Z величина А = 1, а при z =l, А = 1/ Z. Для расчета фокусного расстояния объектива предположим, что величина z изменяется в пределах Z/4, Z/2, Z. Далее примем, что расстояние R между ТВ камерой и участниками видеоконференцсвязи может принимать фиксированные значения 1, 3, метров, что будет определяться размерами помещения, где осуществляются сеансы видеосвязи. Максимальный размер X рабочей светочувствительной поверхности определяется типом используемого преобразователя "светсигнал". Примем, что эта величина равна X = 10 мм. Далее будем считать, что линейный размер объекта передачи L = 1 м. По формуле 1.4 проведем необходимые вычисления. Результаты расчетов сведены в табл. 1.2.

Анализ табл. 1.2 показывает, что выбор объектива с фокусным расстоянием порядка Fmin = 5 мм и Fmax = 50 мм достаточен для ТВ камер используемых в сеансах ВКС. В этой связи, с другой стороны, при заданном фокусном расстоянии объектива ТВ камеры можно задать требования к размерам помещения, где организуются сеансы видеосвязи.

Для организации видеосвязи между двумя пользователями могут быть использованы различные видеотелефоны, например, типа TelePhoSee WVP— 2000, которые разработаны в соответствии с международными стандартами ITU — Т Н.323, что обеспечивает их надежную и качественную работу в сети Интернет. Подключение к IP сети осуществляется через порт Ethernet.

Встроенный аналоговый телефонный порт (POTS) позволяет подключать телефон TelePhoSee к городской телефонной линии или офисной АТС и использовать их в виде обычных телефонных аппаратов.

Расстояние между ТВ Число строк или Фокусное расстояние камерой и участниками элементов в строке, объектива ТВ камеры Немаловажной особенностью видеотелефонов является функция дисплея, которая позволяет управлять их сервисными функциями и настройками с помощью простого прикосновения к изображению пункта меню на дисплее. Кроме того, для более удобного набора имен абонентов, на дисплее отображается мини-клавиатура. Благодаря дисплею "работа" с видеотелефоном превращается в общение с интеллектуальным устройством.

Немаловажной отличительной особенностью всех моделей семейства является, достаточно широкий TFT дисплей (диагональ 14 см) с регулируемым углом наклона.

Среди прочих характеристик видеотелефонов можно выделить режим записи видеосвязи (до 1 минуты), наличие разъемов видео (вход/выход) и аудио (вход/выход) для подключения телефона к видеооборудованию (например, к телевизору для вывода изображения на увеличенный экран).

Наряду с указанной моделью существует версия видеотелефона для сетей ISDN — WVP- 1000.

Основные технические и функциональные возможности различных IРвидеотелефонов следующие:

• полностью самостоятельная система организации видеосвязи по IP - сетям (Ethernet порт);

• скорость передачи кадров: до 25...30 кадров в секунду, в стандарте PAL или NTSC;

• видеокамера типа: 1/3" цветная CCD с автофокусировкой;

• цветной LCD дисплей: 5.6" TFT, с регулируемым углом наклона;

• сетевой интерфейс: 10 Base T(RJ45) Ethernet с возможностью подключения к различным маршрутизаторам, включая ADSL;

. разрешение: форматы FCIF 352x288,QCIF 176x144 и 4C1F 704x пикселов для неподвижных изображений (Н.261 Приложение D);

• полное соответствие международным стандартам ITU-T Н. (видеоконференцсвязь по сетям IP), поддерживаемые стандарты видео: Н.261, Н.263, аудио: G.711, G.722, G.723.1, G.728 ;

• интеграция мультимедиа приложений: (канал данных Proprietary или Т. 120) разделяемая «белая доска», передача файлов данных, сохранение и отправка аудио и видео сообщений;

• встроенный аудио/видео автоответчик;

• запрет на передачу аудио сигнала и видеоизображения;

• встроенная записная книжка и др.

На рис. 1.4 показано изображение, формируемое с помощью видеотелефона Vizufon CIP-5700, при установлении видеосвязи.

Рис. 1.4. Внешний вид видеотелефона и формируемое изображение Эксплуатация видеотелефонов с различными техническими характеристиками показала, что можно достичь приемлемого качества изображения (до 15...25 кадров/сек, CIF) и звука (G.729) при использовании полнодуплексной полосы и скорости в 384 кбит/сек (задается в конфигурации). Дозвон осуществляется в течение 3...5 секунд. При резких перемещениях объектов передачи рассыпания изображения не наблюдалось.

Качество цветопередачи и звука - хорошее.

Исходя из достигаемого качества изображения и звука при использовании сравнительно небольшой полосы пропускания канала передачи данных (384 кбит/сек) можно рекомендовать такой тип IP-видеотелефонов для эксплуатации в различных сетях.

Проведенные испытания видеотелефона типа Vizufon CIP- показали, что он по своим основным техническим характеристикам аналогичен предыдущему. На рис. 1.4 показано изображение, формируемое с помощью видеотелефона Vizufon CIP-5700, при установлении видеосвязи.

1.4.Система биллинга сеансов видеоконференцсвязи видеоконференцсвязи предусматривает в первую очередь обеспечение нового уровня делового сотрудничества с партнерами при проведении дистанционных совещаний, обсуждении важных вопросов и др., когда надо не только слышать, но и видеть собеседника. В последнее время широкое распространение получают системы ВКС, использующие разнородные сети как локальные, так и территориально распределенные и глобальные.

Сеансы ВКС между пользователями данной услуги, могут проводиться в различных режимах - "точка-точка" или "точка - много точек", например, посредством виртуальных комнат, организованных у оператора связи на базовом сервере ВКС. Число виртуальных комнат определяется количеством одновременно проводимых изолированных друг от друга сеансов ВКС.

Пользователи ВКС арендует такую виртуальную комнату и оплачивают сеансы видеосвязи по назначенному тарифу.

Для проведения взаиморасчетов при предоставлении услуг ВКС операторами связи было бы целесообразно использование единой автоматизированной системы расчетов, которая могла бы объединять и осуществлять биллинг как оказываемых традиционных услуг связи (телефонии, передачи данных и др.), так и вновь вводимых услуг ВКС.

Тарификацию услуги ВКС можно осуществить по длительности сеанса или по объему трафика данных, порожденному в процессе сеанса ВКС.

Каждый из подходов имеет свои преимущества. На наш взгляд, для пользователя услуги ВКС тарификация по времени более предпочтительна, поскольку более привычна и наглядна, и в случае необходимости может быть самостоятельно проверена.

автоматизированных расчетов "Niklaus Interbill", а в качестве программного продукта для осуществления сеансов ВКС была выбрана версия Click to Meet Express производства компании First Virtual Communications.

Возможности разработанной автоматизированной системы расчетов (АСР) сеансов ВКС следующие:

• регистрация для клиента технических идентификаторов предоставляемых услуг с указанием соответствующего тарифного плана;

• формирование счёта для клиента, в который включается строка за услуги ВКС;

• предоставление детализации услуг ВКС, в которой перечисляются сеансы для клиента за указанный период;

• подготовка сводных отчётов;

• отслеживание ошибок тарификации, где перечислены сведения о сеансах связи и указаны причины, почему данные строки не могут быть оценены;

• пересчёт данных о сеансах ВКС, для того, что бы можно было полностью или выборочно произвести их переоценку и др.

Особенности построения системы биллинга Компоненты системы биллинга и их информационное взаимодействие приведены на рис.1.5. На базовом сервере ВКС администратором организуется виртуальная комната видеоконференции, к которой подключаются пользователи желающие принять участие в видеоконференции. Число пользователей услуги ВКС может быть равным < j < N. Каждый сеанс участия пользователя в видеоконференции сервер ВКС отражает в двух отдельных строках в текстовом файле BDR (billing data records) по одной на подключение и отключение. Текущий файл закрывается по достижении определённого объёма, переименовывается и открывается новый. В качестве хранилища протоколов достаточно использовать файловую систему сервера ВКС.

Коллектор, который загружает данные из BDR-файла в АСР, целесообразно расположить на сервере АСР. В целях универсальности, коллектор должен забирать файлы протоколов по любому стандартному протоколу файлового обмена публичных сетей. Для этого достаточно использовать http-сервер, встроенный в базовый сервер ВКС. Для выявления обновившихся файлов коллектор должен получать информацию об обработанных ранее файлах, из протокола загрузки файлов хранящегося в АСР.

Коллектор при запуске получает в виде параметров:

• путь к каталогу с файлами на сервере ВКС;

• имя и пароль пользователя для просмотра каталога и доступа к файлам на сервере ВКС;

• имя и пароль пользователя для доступа к БД.

Коллектор выполняется на компьютере под управлением ОС Linux.

Запуск коллектора осуществляется по расписанию внешней программой планировщиком. Коллектор забирает с сервера ВКС BDR-файлы и загружает протоколы работы сервера ВКС в АСР в автоматическом режиме. Список всех доступных BDR-файлов формируется http-сервером с включённой функцией auto index для каталога с BDR-файлами.

Для выявления проблем времени выполнения предусмотрен отладочный режим, в котором выводятся сообщения обо всех стадиях работы коллектора и результатах их завершения.

Рис. 1.5.Компоненты системы биллинга и их информационное Данные из BDR-файлов загружаются в АСР построчно без какой либо обработки коллектором. Для анализа возможных проблем тарификации протоколов есть возможность сохранения в отдельном отладочном файле результатов обработки каждой строки с указанием текста строки и кода возврата процедуры её загрузки в АСР. Сведения о результатах его обработки сохраняются в протоколе обработки файлов в АСР. Если файл увеличился в размере, то обрабатывается только добавленная часть файла, если уменьшился, то файл обрабатывается полностью. Вся логика обработки строк заложена в АСР. Данные о выполненной обработке каждого BDR файла сохраняются в АСР и заносятся в таблицу DATAPROTOCOL, а именно: имя файла, полный размер файла, количество количества строк с ошибкой вставки, количество попыток повторной вставки строк. Коллектор взаимодействует с АСР путём вызова соответствующих процедур, не имея прямого доступа к таблицам БД. Коллектор действует от имени специального пользователя БД с чётко ограниченными для выполнения своих функций правами.

В АСР реализованы функции:

• первичной обработки: разбора строк принятых от коллектора и формирование на их основе строк о соединениях подлежащих оценке;

• оценки строк: оценка строк о соединениях на основе регистрационных данных о предоставляемых услугах и их тарифов;

• итоговые процедуры - формирование счетов и подготовка сводок.

АСР использует для хранения сведений о состоявшихся сеансах В КС таблицу V1DEOCONFERENCE. При вставке строки типа join (начало соединения) создаётся новая строка в таблице с нулевой длительностью. Если строка с таким идентификатором для данного сервера ВКС уже существует, то в коллектор возвращается признак попытки повторной вставки. При вставке строки типа drop (конец соединения) в созданной ранее строке таблицы фиксируется фактическая длительность сеанса.

Соответственно, если такая строка в таблице ранее не была создана, то в коллектор возвращается признак «попытка вставки пакета drop без join, если строка ранее была создана и уже имеет длительность, то в коллектор возвращается признак попытки повторной вставки.

Так же существуют признаки возврата в коллектор «ошибка обработки строки», «ошибка базы данных», «строка не так же содержит drop или join» в случаях, если нарушена структура исходной строки, не удалось вставить данные в БД или в строке не обнаружен признак drop или join соответственно.

Так же следует отметить, что сервер ВКС ведёт протоколы сессий в UTC часовом поясе. АСР корректирует время сессии в часовом поясе MSK после успешного вычисления длительности при вставке пакета drop.

Имя сервера, который обслуживал сессию, берётся из таблицы STANTIONS по данным IP-адреса сервера из строки join. Если сервер не зарегистрирован в таблице STATIONS, то принимается имя сервера, переданное коллектором в отдельном параметре.

Определение клиента и начисления за сессию производятся обычным для АСР образом, в соответствии с тарифным планом зарегистрированной за клиентом услуги. Технические атрибуты (номер арендованной виртуальной комнаты, имя сервера, период аренды) указываются непосредственно в редакторе клиентов. Промежуточные схемы данных редактора станции не используются. Оценка строк происходит автоматически после успешной вставки пакета drop. Последующая переоценка строк может быть осуществлена при необходимости по запросу оператора АСР.

Рассматриваемые услуги видеоконференцсвязи – это сеансы видеоконференцсвязи с виртуальной комнатой на базовом сервере ВКС.

Регистрация аренды производится в редакторе клиентов. На рис. 1.6 приведён пример формирования регистрации подписки на услуги ВКС. При этом, если сервер занесён в таблицу STANTIONS, то имя сервера может быть символьным. В противном случае указывается его IP-адрес.

На рис. 1.7 показан пример формирования тарифного плана для услуг видеоконференцсвязи. Услуги видеоконференцсвязи отнесены к фиксированной зоне 20000. В процессе подготовки счета автоматически формируется позиция под названием «Оплата услуг видеоконференцсвязи», которая равняется сумме услуг видеоконференцсвязи оказанных за формируемый в счёте период. Состав счёта попадают успешно тарифицированные услуги видеоконференцсвязи. Одновременно со счётом формируется «Акт выполненных работ по предоставлению услуг связи».

Детализация содержит в себе перечень оказанных данному клиенту услуг.

Рис. 1.6. Пример формирования регистрации подписки на услуги Ошибки в регистрации клиентам их услуг обнаруживаются просмотром отчёта «Ошибки тарификации видеоконференцсвязи». Возможны следующие ошибки тарификации:

• не найден клиент, это означает что для времени совершения сессии не зарегистрирована аренда соответствующей виртуальной комнаты;

• не найден тариф, это означает, что невозможно найти тариф в назначенном тарифном плане;

• длительность меньше порога тарификации, если длительность сеанса нулевая, то наиболее вероятно, что не поступила строка drop для данного соединения. Возможно, клиент всё ещё находится в данной сессии.

Если таких строк много, следует проверить загрузку протоколов на всех этапах обработки (сервер ВКС, коллектор, АСР).

Сбои загрузки протоколов сервера ВКС проверяются просмотром отчёта «Протокол обработки протоколов видеосервера». Если долгое время не было обработки файла или обработано много строк с нулевым или ошибочным итогом, то необходимо искать проблему в работе коллектора или сервера ВКС. Существуют также ошибки не обнаруживаемые автоматически, например, неверное задание тарифов или регистрация услуги ошибочному клиенту. Такие ошибки обнаруживаются вручную. АСР же позволяет произвести переоценку данных о состоявшихся сессиях за интересующий период. Переоценка может быть как полная, так и частичная, например, по конкретному клиенту и осуществляется вызовом отчётов из группы «Пересчёт видеоконференции...».

Рис. 1.7. Пример формирования тарифного плана для услуг Разработанная автоматизированная система расчетов сеансов ВКС обеспечивает регистрацию клиентов, биллинг видеоуслуг по продолжительности сеансов ВКС, подготовку и предоставление счёта для оплаты видеоуслуг, формирование детализаций и получение необходимых отчётов и сведений. При формировании общего счёта, кроме данных об услугах телефонии, собираются новые данные типа «услуги видеоконференцсвязи», которые выделяются отдельной строкой.

В настоящее время существует широкий класс ТВ систем видеонаблюдения изображений в различных зонах оптического спектра. На рис. 1.8 показана общая классификация ТВ систем видеонаблюдения объектов, которые широко используются для решения научных и практических задач. В приведенной классификации использованы два основные их вида – охранные и специализированные ТВ системы видеонаблюдеиия, которые могут формировать черно-белые, цветные, спектрозональные, объемные и многоракурсные изображения.

В зависимости от условий применения их можно подразделить на наземные, подземные, подводные и надземные системы видеонаблюдения и др. Данную классификацию можно значительно расширить за счет привлечения дополнительных признаков - режима работы систем (автоматический, полуавтоматический, операторный), диапазона регистрации отраженной или излученной лучистости объектов, разрешения на местности, условий наблюдения и т.д.

Системы видеонаблюдения обеспечивают в операторном или автоматическом режимах работы решение многих задач обнаружения, контроля, измерения параметров или селекции заданных объектов. По информации, формируемой системами видеонаблюдения, может быть проведен анализ и распознавание несанкционированного доступа к объектам, контроля изменения их состояния, а также могут решаться другие специальные информационные задачи.

Рис. 1.8. Общая классификация ТВ систем видеонаблюдения Как известно, объектами видеонаблюдения и контроля могут быть различные объекты – офисные помещения, банки, казино, клубы или бензоколонки, автостоянки, гаражи, дома и квартиры, отдельные складские помещения и т.д. Сюда могут входить также протяженные территории, пропускные пункты, объекты специального назначения и многое другое, где требуется интеллектуальная система безопасности, исключающая субъективную оценку состояния объектов. Внедрение систем технического зрения (видеокамера+компьютер) позволит автоматизировать процесс дистанционного контроля состояния объектов, повысит защиту и безопасность объектов пользователя.

Надо отметить, что внедрение видеоинформационных систем для предоставления услуг видеонаблюдения обеспечивает:

• сбор и обработку видеоинформации в задачах удаленного доступа;

• внедрение специализированных и охранных систем с широкими возможностями дистанционного контроля, управления и архивации видеоизображений;

• оперативность в анализе и принятии решения в режиме удаленного контроля объектов и многое другое.

Приведенная схема организации услуги видеонаблюдения в IP-сети (рис. 1.9) включает: объекты наблюдения, несколько ТВ камер, автономный видеорегистратор, каналы связи, среду доступа и обмена информацией, оконечное устройство пользователя.

Рассмотрим простейшую систему охранного видеонаблюдения, в которой имеется автономный видеорегистратор, на примере видеорегистратора EverFocus EDR1600. Он представляет собой современную цифровую систему видеонаблюдения, созданную на основе передовых компьютерных технологий.

Рис. 1.9. Схема организации видеонаблюдения объектов с Основные параметры системы следующие:

• шестнадцать входов для цветных или черно-белых ТВ камер системы NTSC или PAL;

• работа в трех режимах: запись видеосигналов, просмотр ранее записанных изображений и наблюдение в реальном режиме времени;

• встроенные алгоритмы сжатия MPEG-1 и JPEG с возможностью настройки качества;

• обнаружение движения объектов с программируемыми зонами и чувствительностью для каждой ТВ камеры;

• разнообразные форматы вывода на экран: полноэкранный, 4,7,9,10, и 16 окон;

• скорость воспроизведения: до 30 кадров/с для NTSC или до 50 кадров/с для PAL;

• независимая запись и воспроизведение изображений;

• удаленное наблюдение и воспроизведение через Интернет-браузер (IE или Netscape) или через мобильный телефон;

• многоуровневая защита паролями и др.

С помощью видеорегистратора EverFocus EDR1600 оператор может вести наблюдение за объектом, одновременно контролируя изображения от нескольких видеокамер на экране монитора компьютера. В зависимости от ситуации оператор может:

• вывести на экран изображения с нескольких камер;

• вывести изображение с одной камеры на полный экран;

• сделать мгновенный стоп-кадр;

• применить цифровое увеличение изображения и др.

Помимо видео, система поддерживает работу со звуком. Микрофоны могут быть установлены отдельно или встроены в видеокамеры.

Видеорегистратор EverFocus EDR1600 обладает настраиваемым, всепогодным детектором движений. При обнаружении движения в указанных зонах система может:

• подать тревожный сигнал;

• выделить движущиеся объекты на экране;

• включить запись видео, если она выключена, или установить режим максимального качества изображения, если запись уже ведется.

Функциональные возможности таких видеорегистраторов следующие:

• ввод полного кадра;

• поддержка двух режимов отображения видеонаблюдения:

- полноэкранный - изображение с одной камеры выводится на весь экран монитора;

- полиэкранный - на монитор одновременно выводятся изображения с нескольких камер (до S);

• переключение между режимами и камерами одним нажатием кнопки;

• мгновенный стоп - кадр;

• цифровое увеличение изображения;

• настройка параметров отображения каждой камеры - контрастности, яркости, цветовой насыщенности, разрешения (768x564, 768х288, 384x288 или 192x144).

В большинстве видеорегистраторов встроенный в систему детектор движений позволяет осуществить:

• автоматическую адаптацию к изменениям погодных условий;

• выбор неограниченного количества зон детекции движения;

• индивидуальную настройку по яркости и площади перемещающегося объекта для каждой зоны;

• оповещение о тревожной ситуации;

• графическую индикацию движущихся объектов;

• индивидуальную настройку по чувствительности детектора и по скорости перемещающегося объекта для каждой камеры.

Регулируемая скорость записи видеоизображений - от 1 до 25 кадров в секунду. Во многих видеорегистраторах используется эффективный алгоритм компрессии видео с настраиваемым коэффициентом сжатия. Режим записи может быть непрерывным, по сигналу от детектора движений, по расписанию или по событию. Полученные видеоматериалы сохраняются в централизованной базе данных - видеоархиве. В целях экономии места и облегчения просмотра архива можно индивидуально настроить запись видео для каждой камеры в нормальном режиме и в режиме тревожной ситуации.

Видеоархив имеет удобные средства для поиска и просмотра фрагментов, позволяет подготавливать видеоотчеты по заданной дате или промежутку времени. Видеорегистратор позволяет управлять видеокамерами даже в отсутствие оператора. Встроенное расписание работы позволяет задать для каждой камеры время ее включения и выключения и режим работы детектора движений. Расписание работы позволяет задавать как разовые, так и периодические действия, выполняемые в указанные дни недели. С рабочего места оператор может управлять всеми камерами, настраивать контрастность и яркость изображения, определять зоны детекции и чувствительность детектора движений, устанавливать режимы записи видео, комментировать записанные видеофрагменты и работать с видеоархивом. Программный комплекс имеет простой интуитивно понятный интерфейс, работающий под управлением ОС Windows.

Используя локальную сеть, Интранет, Интернет или коммутируемые соединения, пользователи могут с помощью компьютера просматривать текущие видеоизображения, ранее записанные, загружать или скачивать на удаленный компьютер конфигурационный файл и обновлять программное обеспечение данного видеорегистратора. Для этого необходимо знать IP-адрес удаленного ПК и видеорегистратора.

На рис. 1.10 показано изображение охранного наблюдения и контроля состояния внешних объектов на удаленный персональный компьютер.

Рис. 1.10. Отображение видеоинформации охраняемой зоны в режиме Видеоизображения могут выводиться в полноэкранном режиме или в режиме разбиения на несколько окон. В каждом окне выводится номер ТВ камеры, дата и время, отсчитываемое системными часами.

1.6. Организация IP-вещания телевизионных программ IP-сети в нынешней ситуации позволяют интегрировать все виды приложений в единую платформу. Технология VoIP позволяет предоставить не только традиционную услугу просмотра ТВ программ на качественно ином уровне, но и внедрить совершенно новые услуги, реализовать множество различных сервисов.

Применение многоадресной рассылки позволяет значительно сократить расходы на доставку информации до конечного подписчика. Сквозной Quality of Service обеспечит корректную приоретизацию различных видов 1Р-трафика и, несмотря на значительную загрузку сети, создаваемую Интернет пользователями, видеоинформация, равно как и VoIP, будет доставляться без задержек.

Использование технологии ADSL-2 уже позволяет предоставить подписчику два одновременно транслируемых ТВ потока, несколько одновременных телефонных разговоров и высокоскоростной доступ в Интернет по обычной телефонной линии связи. Дальнейшее развитие технологий PON, расширение Ethernet-сетей в масштабе города (MAN) позволит увеличить возможности предоставления таких услуг. Благодаря использованию передачи видеосигнала по IP-сетям появляется целый ряд очевидных преимуществ:

• экономия на кабельной системе, нет необходимости строить и обслуживать дополнительную кабельную инфраструктуру;

• применение технологий QoS и Multicast позволяет обеспечить качественную и недорогую доставку видеоинформации;

• более эффективное использование IP-сети, повышение её рентабельности.

На рис. 1.11 показана схема организации IP- вещания ТВ программ.

Функционально решение задачи передачи телевизионных программ по IP-сети предусматривает осуществление следующих основных операций:

• приём, декодирование и демультиплексирование сигналов со спутника, приём и MPEG-кодирование материалов из аналогового источника и мультиплексирование каналов в IP Multicast-потоки. При этом обеспечивается IP вещание телевизионных программ таким образом, что каждый канал имеет собственный уникальный адрес и порт IP Multicast;

• обеспечения условного доступа к ТВ программам, то есть защиту контента и выдачу прав только для авторизованных пользователей. В качестве средства авторизации могут использоваться как смарт-карты, так и программные ключи, хотя пользователю достаточно воспользоваться паролем;

• передачу сигналов ТВ программ по IP - сети;

• декодирование сигналов ТВ программ с помощью абонентского устройства (IP Set -Top -Box) или персонального компьютера.

Рис. 1.11. Схема организации IP- вещания ТВ программ Организация вещания по сети Интернет является одним из способов расширения географии и рынка в доведении продукции радиовещательных, телевизионных компаний и специальных студий аудио и видеозаписи для различных категорий пользователей. Оно особенно важно для той ее части, которые не имеют доступа к предоставляемому аудио и видеоконтенту по другим каналам связи.

Абонентские устройства пользователей представляют собой небольшие устройства, внешним видом напоминающее спутниковый ресивер, за тем исключением, что в качестве входного интерфейса у него используется не коаксиальный разъём для подключения спутниковой антенны, а стандартный сетевой интерфейс 100BaseT. Фактически это небольшой компьютер со своей операционной системой, Веб-браузером и MPEG-декодером. Именно использование Веб-браузера и IP-канала позволяют реализовать интерактивные сервисы. На рис. 12.12 показано ТВ изображение при IP -вещании художественного фильма и его просмотре.

В феврале 2005 года Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) принято решение о ратификации стандарта эфирного интерфейса IPoS ("IP через спутник").

На сегодня IP-вещание ТВ программ по каналам передачи данных операторов связи находит должное самостоятельное развитие и распространение во многих странах мира как отдельно, так и совместно с предоставлением пользователям дополнительных услуг связи. В целом IPвещание обеспечивает предоставление аудио и видеоинформационных услуг включающих:

• трансляцию требуемого числа программ телевидения отдельных вещательных каналов;

• трансляцию радиопрограмм радиостанций FM-диапазона;

• видео "по запросу";

• музыку "по запросу" и др.

Рис. 1.12. Изображение потокового вещания художественного фильма Техническое качество принимаемой видеоинформации определяется пропускной способностью линии связи конечных пользователей. Первые две услуги для пользователей могут быть как открытыми, так и закрытыми (платными), последние две – платными с использованием широкополосных IP- сетей.

Главной особенностью систем телекоммуникаций является рост количества передаваемой информации. Развитие видеоинформационных технологий и систем в последнее десятилетие прошлого столетия и на начало нового XXI века включает повсеместный переход к цифровому ТВ вещанию.

Становление цифрового телевидения в сочетании с новыми телекоммуникационными технологиями обуславливают новый уровень их развития в глобальной мировой инфраструктуре.

В настоящей монографии сделана попытка в доступной форме отразить принципы построения систем телевидения, состояние и развитие современных видеоинформационных технологий, которые находят вещательное или прикладное применение.

Подводя итоги и делая выводы по разделам книги, дадим интегральную оценку и рассмотрим основные научно-технические направления и их составляющие, которые будут определять пути развития телевидения.

Рассматривая видеоинформационные технологии систем связи в тракте формирования, обработки, передачи и приема сигналов, а также отображения видеоинформации следует выделить три ключевых процесса:

- формирование сигналов ТВ изображений;

- обработку и передачу сигналов телевидения по каналам связи;

- прием и отображение сигналов ТВ изображений.

Данные процессы фактически определяют вид той или иной системы телевидения, ее основные параметры и характеристики. Поэтому совершенствование и дальнейшее развитие систем телевидения связано с этими процессами и требуют нахождения новых эффективных технологий, способов формирования, обработки и передачи сигналов. Что является исходным эталоном и аналогом в этих процессах? Как ни странно, но это углубленный учет, во-первых, особенностей зрительного восприятия оптических изображений человеком и, во-вторых, новых достижений в наук

е, технике и технологии, в первую очередь - микроэлектронной.

Построение видеоинформационных систем исходило из свойств и особенностей зрительного восприятия оптических изображений, где устройства формирования и воспроизведения ТВ изображений учитывали бы эти свойства. Хотя по некоторым параметрам системы телевидения уже превосходят биологическую систему человеческого зрения, тем не менее, главный недостаток современных вещательных систем телевидения - их малая разрешающая способность по сравнению с разрешающей способностью глаза.

Это видно хотя бы, исходя из общего числа светочувствительных и цветочувствительных элементов - палочек и колбочек, которые имеет глаз.

Далее чрезвычайная простота доступных задач по анализу изображений видеосистемами технического зрения по сравнению с задачами, которые может решать сам человек при зрительном восприятии информации.

Поэтому, в первую очередь, будущее развитие видеоинформационных технологий формирования и обработки сигналов вещательного телевидения должны быть направлены хотя бы на частичное устранение этого существенного недостатка, путем перехода к телевидению высокой четкости (ТВЧ) и далее, к телевидению сверхвысокой (ультравысокой) четкости. Это является первым направлением развития систем вещательного телевидения и ближайшие десятилетия XXI века (повышение разрешающей способности ТВ систем).

Второе направление развития систем телевидения непосредственно связано с первым и включает разработку новых методов передачи сигналов телевидения высокой четкости в стандартной полосе частот канала связи (повышение эффективности использования каналов связи).

Становление и развитие вещательного телевидения в прошлом было и большей степени направлено на совершенствование самих ТВ камер, систем передачи видеоинформации по каналам связи и в меньшей степени затрагивало вопросы создания перспективных устройств отображения видеоинформации. Поэтому третье направление развития вещательного телевидения неразрывно связано с созданием эффективных устройств отображения двумерной и трехмерной видеоинформации высокой четкости (повышение качества воспроизведения видеоинформации и его теоретическое приближение по яркости, цветопередаче и объемности к оригиналу передаваемой сцены).

Развитие прикладных систем телевидения, во-первых, будет связано с их массовым использованием для решения задач видеонаблюдения объектов окружающей среды и контроля их состояния. Системы видеонаблюдения найдут свое широкое применение в быту - в квартирах и домах, а также на транспорте, в метро, на улице, в офисах, в местах массового скопления людей и т. д., с возможностью передачи видеоинформации до пунктов оперативного контроля или к ситуационным центрам или к отдельным удаленным пользователям.

Во-вторых, прикладные системы телевидения будут находить широкое применение для решения информационно-измерительных и управляющих задач в различных отраслях науки, техники, промышленности, технологических процессах и в транспортной инфраструктуре.

В-третьих, найдут свое место и более широкое распространение системы объемного и многоракурсного телевидения, системы технического зрения и ТВ автоматики в различных технологических процессах и робототехнике.

В-четвертых, дальнейшее распространение и развитие получат видеоинформационные технологии и системы передачи информации по IPсетям для предоставления услуг видеотелефонии, видеоконференцсвязи и вещания ТВ программ, а также доставка различных видов видеоинформационных услуг мобильным пользователям.

Детализация изложенного показывает, что будущее развитие видеоинформационных технологий, систем вещательного и прикладного телевидения в последующие десятилетия XXI века будет неразрывно связано с решением следующих конкретных научно-технических задач, включающих:

- разработку новых подходов и принципов формирования, передачи и отображения видеоинформации с высоким разрешением, которые предусматривают новый этап развития телевидения по сравнению с классическими решениями в области телевидения прошлого столетия; в первую очередь это связано с новым направлением телевизионной микроэлектроники - систем на кристалле и видеосистемами на кристалле;

- разработку еще более эффективных методов компрессии видеосигналов и их цифровой видеозаписи;

- создание новых методов и устройств канального кодирования и модуляции ТВ сигналов;

- внедрение систем мобильного цифрового телевидения разного формата;

- внедрение систем объемного и многоракурсного вещательного и прикладного цифрового телевидения;

- создание высокоэффективных способов и устройств отображения объемной информации для индивидуального и коллективного пользования;

- создание различных прикладных ТВ систем информационноизмерительного, управляющего и распознавательного характера с высоким разрешением, в том числе для видеонаблюдения объектов в рамках заданной местности, района, региона, отдельной страны или в планетарном масштабе для контроля и мониторинга объектов и др.

Крупнейшей проблемой телевидения является постоянный рост не только количества передаваемой информации, но и ее качества – как технического, так и смыслового.

Глава 2. МУЛЬТИМЕДИА В СЕТЯХ НАЗЕМНОЙ И

СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Широкое распространение в последние годы получает передача разнообразной мультимедийной информации в сетях связи. Все это стала возможным благодаря интеграции информационных сетей и их глобализации развитию средств вычислительной техники. При этом появились потребности со стороны различных организаций и учреждений, деловых и коммерческих структур и отдельных пользователей в получении новых мультимедийных услуг. Такие услуги начинают широко использоваться для информационно познавательной, учебно-образовательной, научной, деловой, управленческой, коммерческой, охранной или иной деятельности людей.

Операторы связи сталкиваются с ситуацией, когда пользователям нужен не просто доступ в Интернет и даже не просто выделенный высокоскоростной канал связи, а целый комплекс услуг. Он должен включать такие услуги телефонию, передачу данных, доступ в Интернет, видеосвязь, просмотр различных телевизионных (ТВ) программ, видео "по запросу" и другие услуги едином пакете телекоммуникационных услуг связи. Полномасштабная реализация вышесказанного зависит от многих факторов и, в первую очередь определяется скоростью внедрения новых технологий и конвергенцией сетей связи за счет трансформирования сетевой инфраструктуры в сети передачи коммутации пакетов. Интегрированные услуги связи при передаче данных образуются за счет предоставления пользователям некоторого числа услуг.

• традиционных услуг телефонии, передачи данных и широкополосный доступа в Интернет;

• видеотелефонии;

• видеоконференцсвязи;

• доступа к программам телевидения вещательного качества;

• доступа к радиовещательным программам;

• видео "по запросу";

• музыки "по запросу";

• видеонаблюдения;

• целевого дистанционного видеомониторинга технологических процессов;

• телеметрического управления производственными объектами, в том числе видеомониторинга " по запросу";

оперативной циркулярно-адресной рассылки служебных данных по заданным спискам, с организацией интерактивного канала с оперативной обработки запросов от удаленных пользователей • дистанционного обучения и видеосвязи из центральных учебных заведений и других организаций для их филиалов;

• телемедицины для лечения, наблюдения и обучения местного медицинского персонала;

различного рода информационных и сервисных услуг и др.

Предоставление операторами связи на рынке сбыта товарной продукции видеоинформационных услуг, совместно с имеющимися услугами связи, обеспечит логическое расширение их спектра и, будет определять новый этап в сфере деятельности передовых телекоммуникационных компаний на ближайшие годы. На рис.2.1 показаны основные виды мультимедийных услуг IP сети.

Рис. 2.1. Основные виды мультимедийных услуг в IP- сети Хотя тактика предоставления новых услуг на данном этапе будет ориентирована только на высокодоходного пользователя, тем не менее, главная цель доведение их до среднего и малого бизнеса и даже до массового пользователя. Такой пользователь IP - услуг значительно быстрее созреет для того по сравнению с имевшим место процессом внедрения ТВ вещания для населения нашей страны в конце 40-годов прошлого столетия.

2.2. Общая схема организации мультисервисной сети передачи Современный этап развития технологий и средств телекоммуникаций предусматривает использование разнородных линий связи для передачи данных на расстояния: спутниковые линии связи, волоконо-оптические линии связи (ВОЛС) и кабельные, радиорелейные линии связи, линии радиодоступа на участке "последней мили". Чтобы пользователь смог воспользоваться какой -либо телекоммуникационной услугой, будь то доступ в Интернет или сервис телефонии, оператор, работающий на рынке услуг связи для кот-чип пользователей, прежде всего, должен решить две ключевые задачи:

- распространить услуги магистрального оператора связи по узловым точкам (задача построения опорной сети связи);

- организовать доставку услуг связи от точки доступа до клиента (решить проблему последней мили).

При выборе технологии доступа решающее значение имеют услуги поддержку которым эта сеть должна обеспечивать. Они будут развиваться из наиболее часто используемых услуг (телефонной услуги, услуг Интернета и передачи данных) и включать в себя относительно новые услуги – видео «по запросу», видеонаблюдение, электронную коммерцию, обучение, видеонаблюдение, видеоконференцсвязь, IP-телевидение и др.

По сравнению с узкополосными услугами (POTS, ISDN) вышеперечисленные услуги требуют наличия большей пропускной способности канала связи. Новые технологии сетей доступа должны отвечать требованиям в отношении большей полосы пропускания и поддержки услуг передачи данных, видео и речи. Выбор оптимальной технологии зависит от роли, позиций и планов оператора на рынке, от существующей инфраструктуры и от числа постоянных пользователей услуг связи.

В настоящее время все большее число запросов от пользователей связано с необходимостью передавать информацию различной природы данные голос, видео по сетям передачи данных (СПД). Поэтому уже сегодня стоит вопрос о построении сетей способных удовлетворять всем этим потребностям. Меняются подходы к построению сетей и на первый план выходят сети нового поколения, так называемые мультисервисные сети.

Главными характеристиками таких сетей являются: возможность с одинаковым качеством передавать любые виды трафика, широкая полоса пропускания, пакетная коммутация в управляемость. Такие сети часто называют сетями передачи данных с интеграцией услуг или мультисервисными сетями связи (MCC), которые должны обеспечивать:

передачу разнородного, мультимедийного трафика (данные, голос, видео);

требуемое качество сервиса при передаче мультимедийного трафика;

предоставление возможности построения виртуальных частных сетей для корпоративных заказчиков;

• высокоскоростной доступ конечных пользователей к сетевым ресурсам;

• надежное функционирование за счет возможности дублирования свои компонентов и возможности их оперативной замены.

Такие высокие требования к мультисервисной СПД предполагает разработку некоторых принципов и методов их построения. Архитектурную структуру мультисервисной сети (рис.2.2) можно представит в виде нескольких основных уровней: магистральный (опорный) уровень, уровень распределения и агрегирования (промежуточный) и уровень доступа (пользовательский).

Исходя из общей практики построения систем передачи данных, сеть включает следующие основные уровни:

1. Опорный уровень - высокопроизводительное ядро сети, предоставляющее транспортные услуги между узлами связи и коммутации.

Опорный уровень проектируется с целью высокоскоростной передачи пакетов. На данном уровне не предполагается каких-либо манипуляций с содержимым пакетов (таких как фильтрация или уровни доступа), которые могут приводить к снижению производительности опорного уровня.

2. Промежуточный уровень - определяющий интеграцию информации различной природы, некоторые параметры адресации, управления трафиком, обеспечения гарантированного качества предоставляемого сервиса (QoS), параметры широковещательных сообщений, политику безопасности, и т.д.

3. Пользовательский уровень - предоставляющий доступ в мультисервисную сеть передачи данных конечным пользователям, под которыми подразумеваются любые категории пользователей.

Магистральный уровень является универсальной высокоскоростной и, по возможности, однородной платформой передачи информации, реализованной на базе цифровых телекоммуникационных каналов. Уровень распределения включает узловое оборудование сети оператора, а уровень агрегирования выполняет задачи агрегации трафика с уровня доступа и подключения к магистральной (транспортной) сети. Уровень доступа включает корпоративные или внутридомовые сети, а также каналы связи, обеспечивающие их подключение к узлу (узлам) распределения сети.

Рис. 2.2. Принцип построения мультисервисной сети Наиболее важным и, в то же время, менее надежным элементом системы передачи данных являются магистральные каналы связи. Это приводит к неработоспособности опорной сети. Если учитывать большую стоимость простоя высокоскоростных каналов и передаваемой по ним информации, то появляется необходимость их дублирования.

В случае построения сети по топологии "звезда" необходимо организовать дополнительные каналы связи между центральным узлом и периферийными узлами. Получившаяся топология позволяет использовать, второй канал как резервный при отказе основного. В случае же, если сетевое оборудование поддерживает технологию оптимизации загрузки каналов связи, получается канал с увеличенной пропускной способностью. Такая схема соединений предполагает значительное увеличение стоимости каналов связи, за счет необходимости их дублирования.

Более эффективная схема, с точки зрения стоимости, является схема, где сетевое оборудование соединено по топологии "сеть". При такой схеме соединения устройства используют "обходные" пути для передачи трафики, если произошел отказ основного канала связи. Сетевая топология имеет ряд преимуществ:

меньшая стоимость (например, для сети из 3-х устройств добавляется стоимость только одного канала связи, а не 2-х как в топологии "звезда");

обеспечивается более быстрая передача информации между "удаленными" объектами, так как трафик передается непосредственно с одного объекта на другой, а не через центр.

На рис.2.3 показан один из вариантов мультисервисной сети передачи данных мультимедийных услуг связи. Данная схема мультисервисной сети включает:

1. Наземную транспортную сеть первого уровня (на основе ВОЛГ) которая имеет стыковку с сетью телефонии общего пользования (ТФОП), Интернет, передачи данных и сетью мобильной связи, а также с сетью спутниковой связи (DVB).

2. Транспортную сеть второго уровня, имеющей стыковку с опорной сетью и последующей сетью абонентского доступа.

3. Абонентскую сеть, с использованием различных технологий доступа пользователей к мультимедийным услугам, которая завершается абонентскими окончаниями (AOj), число которых для каждого случая принимает значения N,S,B,...C.

Построение мультисервисных сетей может осуществляться на базе самых различных технологий как на платформе IP (IP VPN), так и на базе выделенных каналов связи. На магистральном уровне наиболее популярны сегодня технологии IP/MPLS, Packet over SONET/SDH, POS, ATM, xGE, DWDM, CWDM, RPR. Реально большая часть магистральных мультисервисных сен и сегодня строится на основе технологий POS, DWDM, которые получи ни значительное распространение в России, а также IP/MPLS, которые считаются особенно перспективными при значительной широте охвата и большом количестве потребителей.

Распределение задач между узлом соответствующего уровня и локальными узлами связи (ЛУС) обеспечивает равномерную нагрузку на каналы связи. Поскольку источники информации, которые могут циркулировать через систему разнообразны, их можно разделить на несколько отдельных категорий и групп. В распределённой системе легко обеспечивается повышенная надёжность за счёт дублирования функций серверов друг другом. При такой архитектуре построения многофункциональная система интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг имеет оптимальное согласование с существующей инфраструктурой телефонной сети, сети передачи данных, Интернет и сети мобильной связи.

Рис. 2.3. Общая схема организации мультисервисной сети передачи Построение абонентских сетей доступа (в зависимости от категории пользователей и их расположения) предусматривает использование различных типов среды передачи (рис11.3) на участке абонентского доступа:

оптоволокна (FTTH), витой пары категории 5 (UTP cat.5), существующих телефонных линий (используя xDSL), коаксиального кабеля (HFC), технологии беспроводных сетей (IEEE 802.1 la/b/g) и др.

2.3. Мультимедиа в абонентской сети xDSL Наиболее распространенный вид сети доступа - это стационарные фиксированные) сети на основе медных витых пар. В прошлом на этих сетях базировались в первую очередь аналоговые телефонные услуги (POTS), для которых требовалась полоса частот от 300 и до 3400 Гц. Первым расширением сети медных витых пар за пределы этой полосы стала цифровая сен.

интегрированных услуг (ISDN), которая явилась первым представителем технологий цифровой абонентской линии (xDSL).

Технологии цифровой абонентской линии позволяют легко и по приемлемой цене модернизировать существующие инфраструктуры медных витых пар телефонной сети так, что они кроме узкополосного доступа могут обеспечить также широкополосный доступ. В большинстве своем они работают в более высокой полосе частот и поэтому не создают помех для работы телефонных или ISDN-услуг. Исключение составляет лишь технологии симметричной цифровой абонентской линии (SDSL), использующая весь частотный спектр на медной линии.

На рис.2.4 представлена структурная схема локального узла связи (ЛУС) для предоставления мультимедийных услут связи. Основное оборудование ЛУС включает: цифровую АТС, коммутатор Fast Ethernet маршрутизатор протоколов TCP/IP, инкапсулятор DVB/1P, сервера видеонаблюдения и видео "по запросу", сервер доступа (BRAS), электронном почты, обмена файлами (FTP), HTTP, сервера обеспечивающего работу IP телефонии и др.

В составе ЛУС имеется кросс станционный на N - номеров, кросс входящий и выходящий из сплиттера, кросс абонентский на (N+m) - номеров кабель электропитания, розетки и разъемы RJ45 и др. По данной схеме могут предоставляться различные варианты услуг от простой телефонии до всех возможных видов мультимедийных услуг.

Особенности функционирования локального узла связи Сеть передачи данных ЛУС может быть организована по технологии Ethernet, где в качестве сетевого протокола используется протокол TCP/IP. В качестве сетевого оборудования могут быть использованы маршрутизаторы и коммутаторы фирмы Cisco Systems, которые успешно работают в единой сети электросвязи РФ. Сеть передачи данных ЛУС присоединяется к сети передачи данных оператора связи магистральным каналом, с пропускной способностью равной n•Е1. Кроме того, от местного источника спутниковых и наземных систем телевидения на вход ЛУС могут быть поданы цифровые ТВ сигналы различных программ в формате DVB, которые с помощью инкапсулятора DVB/IP преобразуются в IP - сигналы и подаются пользователям.

Для предоставления услуги видео "по запросу" в ЛУС может использоваться сервер, который кроме локального содержимого имеет возможность получить недостающий видеоконтент с сервера базового узла оператора связи (узла связи второго или первого уровней). При этом пользователям предоставляется список видеоконтента доступного в настоящее время, а также отдельное "меню", по которому выбранный видеоконтент может быть предоставлен через некоторое время. Основными функциями локального сервера является хранение и трансляция по запросу абонентов того или иного видеоматериала для его просмотра. Услуга видео "по запросу" предоставляется одноадресной передачей видеоданных зрителю.

Пользователь может смотреть цифровое изображение как на мониторе обычного компьютера (при соответствующем абонентском программном обеспечении), так и на экране телевизора при наличии соответствующей приставки. Эта аппаратура имеет обычный низкочастотный выход для подключения к телевизору и звуковой выход для подключения к домашнему кинотеатру.

Рис. 2.4. Структура локального узла связи для предоставления В представленной схеме доставки видеоинформационных услуг предусматривается сервер для сбора информации о видеонаблюдении за квартирой (или за другим объектом), что позволяет пользователю, находящемуся вне дома, контролировать свои объекты через сеть Интернет.

Для этого он должен иметь доступ в сеть и через интерфейс сервера базового узла оператора связи по запросу всегда получать необходимую информацию об объекте видеонаблюдения. При возникновении нештатной ситуации может осуществляться выдача сигнала "тревоги", автодозвон на телефон пользователя, а также проводиться автоматическая видеозапись данного происшествия, включая его предысторию. Всё это производится в заданном настроенном временном режиме.

Отличительной особенностью приведенной схемы соединений в сети широкополосного доступа является использование высокоскоростной ассиметричной передачи данных по одной витой паре медных проводов со скоростью до 24 Мбит/с в направлении от сети к пользователю и до 1 Мбит/с в восходящем направлении с использованием модема ADSL2+ с функциями маршрутизатора и коммутатора. Это позволяет обеспечить пользователя разнородными видеоинформационными услугами в прямом направлении и обеспечить в обратном направлении предоставление услуги видеосвязи, видеонаблюдения и передачи данных телеметрии. Использование сплиттера позволяет разделить сигнал на две составляющие: обычный телефонный низкочастотный сигнал и высокочастотный модемный сигнал. Он защищает телефонные аппараты от высокочастотных модемных сигналов, передающихся по телефонной линии при использовании ADSL-технологии.

Анализ данной технологии широкополосного доступа показывает, что создание локальных высокоскоростных сетей является одним из эффективных путей по обеспечению доставки интегрированных услуг связи. Данная схема обладает рядом достоинств, которые включают высокую скорость доставки и обмена информации в сети передачи данных, возможность поэтапного масштабирования и дополнения ЛУС другими видеоинформационными источниками. Такая схема организации доставки пользователям услуг связи способствуют минимизации нагрузки на магистральном канале, и позволяет оперативно через ЛУС предоставлять большее их число с обеспечением выхода к различным внешним централизованным информационным службам.

В клиентской части оборудования в качестве ТВ приставки (set-top-box) предпочтительней модель AmiNET 110, модем ADSL2+ с функциями маршрутизатора и коммутатора типа ISK.RATEL Ganymede 822+, а в качестве IP- видеотелефона модель Vizufon CIP - 5500.

На участке "последней мили" альтернативой проводным линиям связи являются технологии беспроводного доступа, техническое развитие которых сейчас достигло столь высокого уровня, что во многих случаях они могут составить достойную конкуренцию известным проводным решениям. В целом, использование технологий радиодоступа всегда рационально и обосновано, когда прокладка кабеля связана со значительными трудностями и не всегда целесообразна. Реалии развития технологий телекоммуникаций и широкополосного радиодоступа, наряду с совершенствованием технологий кодирования и передачи видеоинформации, открывают практическую возможность успешного решения задач участка "последней мили" через сети радиодоступа с доведением до пользователей необходимых мультимедийных услуг связи.

телекоммуникационные операторы стали активно использовать системы абонентского радиодоступа. По сути, система радиодоступа является решением проблемы "последней мили". Термин "последняя миля" весьма условный, реально протяженность "мили" может составлять от нескольких десятков метров до десятков километров. Задача организации линии связи на "последней миле", то есть на участке между клиентом и ближайшей точкой доступа оператора связи, легко решается с помощью оборудования стандарта RadioEthernet. Ее основное преимущество - возможность организовывать услуги в тех местах, где отсутствует традиционная телекоммуникационная инфраструктура. Кроме того, с точки зрения удобства обслуживания клиента такие сети обладают рядом достоинств среди них - оперативность установки и возможность сохранения телефонных номеров при переезде заказчика. В случае организации телефонной линии через радиодоступ ее качество не уступает, а даже превосходит обычную аналоговую линию: современные технологии позволяют гарантировать отсутствие влияния помех, повышенную защиту от прослушивания и т.д.

Основным преимуществом технологии радиодоступа является максимальная зона покрытия территории при минимальных вложениях в сетевую инфраструктуру. Радиодоступ обладает следующими отличительными свойствами:

• возможностью организации сети там, где прокладка кабеля невозможна или экономически нецелесообразна;

• мобильностью, дающей пользователям возможность получать услуги, не привязывая их к стационарным точкам;

• возможностью подключать и объединять в сеть удаленных абонентов и предоставлять им качественные услуги;

• оперативностью организации постоянных или временных коммуникаций;

• возможностью иметь одновременно доступ к передаче данных и голоса;

• сравнительной дешевизной построения сети радиодоступа.

Стандарт IEEE 802.11, разработка которого была завершена в 1997 г., является базовым стандартом и определяет протоколы, необходимые для организации беспроводных локальных сетей (WLAN). Основные из них протокол управления доступом к среде MAC (Medium Access Control - нижний подуровень канального уровня) и протокол PHY передачи сигналов в физической среде. В качестве последней допускается использование радиоволн и инфракрасного излучения. Известные типы оборудования для радиодоступа позволяют быстро развернуть сеть масштаба города/района и предоставить клиентам широкий перечень услуг: телефонную связь, доступ в Интернет, объединение корпоративных ЛВС, организацию VPN, организацию магистральных каналов ATM - 155 и другое.

В соответствии с решением Государственной комиссии по радиочастотам был проведен анализ международного опыта регулирования использования радиочастотного ресурса системами фиксированного беспроводного доступа, основных типов и технических характеристик радиоэлектронных средств (РЭС), применяемых и планируемых к применению на территории РФ. На основе этих исследований и учитывая необходимость повышения эффективности использования радиочастотного спектра РЭС фиксированного беспроводного доступа, а также признавая важность и необходимость целенаправленного внедрения современных радиотехнологий на территории РФ, Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) в своем решении от 28.11.2005 года (протокол № 05-10-01-001) признала возможным использование полос радиочастот 2400-2483,5 МГц, 3400-3450 МГц, 3500- 3550 МГц, 5150-5350 МГц и 5650-6425 МГц для РЭС фиксированного беспроводного доступа и утвердила основные тактико-технические характеристики средств фиксированного беспроводного доступа, использующих данные полосы радиочастот.

Технические характеристики РЭС, с точки зрения обеспечения ЭМС и других параметров в указанных полосах частот, должны удовлетворять определенным требованиям по их эксплуатации на территории РФ. При этом заявляемые параметры РЭС должны соответствовать определенным тактико-техническим характеристикам, которые имеют свои значения для различных категорий (I-IV) заявленной территории (по численности населения), на которой планируется развертывание сети фиксированного беспроводного доступа. Так, например, в полосе частот 5150-5350 МГц максимальный радиус разрешенной зоны обслуживания одной базовой станции составляет от 3 до 8 км, а для полосы частот 5650-6425 МГц – от 3 до 20 км. Также в своем решении ГКРЧ поставила задачу по определению возможности и условий использования РЭС фиксированного беспроводного доступа для полос радиочастот отличных от выше приведенных. Выход в свет данного решения ГКРЧ разрешает многие возникавшие вопросы и определяет правовую и практическую основу для успешного развития и функционирования систем фиксированного беспроводного доступа на территории РФ.

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура, причем сеть может состоять как из одной, так и нескольких ячеек. Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа, которая вместе с находящимися в пределах радиуса ее действия рабочими станциями пользователей образует базовую зону обслуживания. Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему, представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных линий связи.

На рис.2.5 представлена схема организации сети радиодоступа.

Фрагмент представленной сети радиодоступа по основному радиооборудованию, например, SkyPilot включает: 1-базовую станцию (SkyGateway), 2-ретрансляторы (Sky Extender), 3-абонентские станции (SkyConnectors), которые могут быть внутреннего или внешнего исполнения ((SkyConnectors Indoor или SkyConnectors Outdoor), 4- маршрутизатор, 5коммутатор FastEthernet, 6- канал связи FastEthernet, 71- сервер управления сетью радиодоступа, 72,…7D - сервера видеонаблюдения, доступа (BRAS), электронной почты, обмена файлами (FTP), HTTP, сервера обеспечивающие работу IP-видеотелефонии и др., 8-локальный узел связи (включающий оборудование маршрутизации, коммутации, серверной части и др.), 9-узел связи оператора связи сервис провайдера.

Рис. 2.5. Схема организации сети радиодоступа Фактически базовая станция SkyGateway радиодоступа представляет собой шлюз, объединяющий и контролирующий входящий и исходящий трафик сети. К одному шлюзу могут подключаться до 1000 устройств типа SkyExtender и SkyConnector. SkyExtender - база расширения, позволяющая превратить беспроводную сеть в надежную ячейку, что обеспечивает больший охват на местности и повышенную масштабируемость. Базовая станция 1, устанавливаемая на объекте, должна иметь стык через локальный узел связи (ЛУС) 8 с базовым узлом оператора связи 9. Ретрансляторы устанавливаются на объектах, расположенных вокруг базовой станции на определенном расстоянии (в зависимости от географической местности, условий и режима работы системы), где функционируют локальные сети связи клиентов. Ретрансляторы, осуществляя радиосвязь с базовой станцией, обеспечивают доступ локальных сетей пользователей к сети оператора связи.

При наличии в сети только одной базовой станции сервер управления подключается к базовой станции, или непосредственно или удаленно по каналу связи. В системе применяется распределённая серверная инфраструктура, управляемая из одной точки.

Как видно, из рис.2.5, включение оборудования в составе базовой станции 1 и ретранслятора 21 может быть использовано для обеспечения режима работы "точка-точка", а в составе базовой станции 1 и абонентских станций 31 3n в режиме "точка-многоточка", где N - общее число абонентских окончаний (в общем случае составляет величину 3 < N < 1000). При "ячеистой" структуре построения сети, дополнительно подключаются ретрансляторы 22,23, 24 и т.д. Причем каждый ретранслятор (расширитель), в данном случае, обслуживает свои абонентские станции, общее число которых может быть равным K.S....M.

Согласно рис. 2.5, рассмотрим основные режимы работы системы фиксированного беспроводного широкополосного радиодоступа.

Этот режим используется, как пример, для развития сети, когда построение проводных магистральных каналов по каким-либо причинам нецелесообразно. Базовая станция 1 SkyGateway используется как шлюз присоединения к основному сегменту сети, а ретранслятор 21 Sky Extender как шлюз присоединения к удаленному сегменту сети (в том числе и к другому ретранслятору). В данном случае, в зависимости от используемого оборудования радиодоступа можно задействовать максимальную скорость передачи информации (порядка 54 Мбит/с) и максимальную дальность (при прямой видимости - до 20 км) на один пролет.

В этом режиме работы точкой распределения телекоммуникационных услуг является базовая станция 1, вокруг которой в зоне досягаемости располагаются абонентские станции 31,…3N, с помощью которых одновременно можно получить доступ к основному сегменту сети (например, доступ в Интернет). При этом скорость передачи данных на отдельное абонентское окончание может достигать 3 Мбит/с, при максимальной дальности до 16 км в условиях прямой видимости. Точно такой же режим работы доступен и при использовании ретранслятора 23. Связь последнего е базовой станцией I осуществляется в режиме "точка-точка".

Этот режим работы объединяет в себе все преимущества режимом "точка-точка" и режима "точка-многоточка". В этом случае задействованы оба режима работы одновременно. Точкой подключения к основному сегменту сети является базовая станция 1, вокруг которой группируется часть абонентом следующая группа абонентов группируется вокруг ретранслятора 22, 23, 24 и другой части этой же местности и т.д. В свою очередь, цепочки "базовая станция - ретранслятор" и "ретранслятор - ретранслятор", работают в режиме "точка-точка". Причем каждая из цепочек определяется системой автоматически, исходя из наилучших показателей по пропускной способности данных (но не из соображений географической близости). Таким образом, получается так называемая "ячеистая структура". В этом случае система радиодоступа поддерживает высокоскоростное покрытие обширных территорий как в условиях прямой видимости, так и при отражённом сигнале.

Она подходит для обслуживания как районов с большой плотностью конечных пользователей, так и для отдельных участков, требующих точечной доставки беспроводного сервиса.

Таким образом, в режиме "точка-многоточка" может обеспечиваться обслуживание рядовых абонентов и небольших предприятий малого бизнеса, в то время как в конфигурации "точка-точка" возможно предоставление высокоскоростного канала крупным предприятиям или удаленным пользователям. Для дальнейшего увеличения площади покрытия и охвата большего числа абонентов может быть использована "ячеистая" структура сети. Если возникает необходимость в установке дополнительных базовых станций, то тогда они объединяются с помощью имеющейся транспортной или магистральной сети, к которой подключается система управления всем оборудованием. Сотовая топология сети позволяет охватить покрытие территории с любой ее конфигурацией.

Система SkyPilot позволяет организовывать фиксированный беспроводный доступ и в случае нескольких базовых станций. Тогда они объединяются с помощью имеющейся транспортной или магистральной сети, к которой подключается система управления оборудованием SkyPilot. Базовая станция 1 через стандартные интерфейсы и ЛУС 8 подключается к базовому узлу оператора связи 9, обеспечивая пользователям доступ к требуемым услугам (телефонии, передачи данных, видеоинформационным услугам и др.).

Одна базовая станция SkyGateway в заявленном диапазоне частот способна поддерживать связь с ретрансляторами SkyExtender и абонентскими станциями Outdoor SkyConnectors в LOS-режиме в зоне радиусом до 32 км. В режиме близкому к LOS это расстояние уменьшается до величины 6,4 км.

Базовая станция SkyGateway и каждый ретранслятор SkyExtender состоит из восьми секторов (8x45°). Оборудование каждого сектора работает независимо от оборудования других секторов и включает в свой состав базовые блоки, мультиплексор, радиоблок и секторную антенну. Основным элементом станции и ретранслятора является базовый блок, который определяет общую пропускную способность всех абонентских станций.

Основными составляющими базового блока являются модем, интерфейсные карты и модуль промежуточных частот. Все базовые блоки свободно соединяются через мультиплексор. Каждый базовый блок преобразовывает высокочастотный сигнал в низкочастотный сигнал к телекоммуникационному порту и обратно.

Динамическое распределение занятия полосы пропускания, качества услуг (QoS) и передача голоса по IP (VoIP) стало возможным благодаря гибкому алгоритму назначения используемого спектра. Автоматически осуществляется оптимизация маршрута для минимального занятия ресурсов сети. Система SkyPilot показывает устойчивую работу на отражённом сигнале при значительном удалении от базы. В автономном режиме происходит настройка узлов и поддержание работы сети, всех уровней сети, включая абонентские устройства. В системе используются стандартные протоколы (XML, DHCP, FTP/TFTP).

На локальных узлах связи с применением технологии радиодоступа могут быть использованы: SkyGateway в качестве базовой станции сети радиодоступа; SkyExtender в качестве ретранслятора сети радиодоступа;

маршрутизатор Cisco 2651 ХМ и коммутатор 2-го уровня Cisco 2950 для организации локальной сети на узле связи; сервер авторизации и биллинга;

сервер VoIP АТС. В качестве абонентских окончаний - SkyConnectorlndoor в исполнении для помещений и SkyConnectorOutdoor в исполнении для улицы и др.

Видеоинформационные услуги в сети радиодоступа На рис. 2.6 показана логическая схема соединений и возможный состав оборудования клиентского окончания в сети радиодоступа. Как видно из рисунка, в клиентской части абонентского окончания имеется IPвидеотелефон для организации видеосвязи, а также телевизионные камеры (ТК) и датчики телеметрии (ДТ) для оперативного контроля состояния объектов пользователя. Пользователями могут быть востребованы и использованы и другие источники видеосигналов, с их передачей - в направлении от сети к клиенту или наоборот. Подключение к IP сети видеотелефона, устройств видеонаблюдения, контроля объектов и других осуществляется через порт Ethernet.

Для использования видеотелефона от клиента не требуется дополнительных затрат, так как видео передается по той же линии, что и голос. Современные IP- видеотелефоны обеспечивают, как правило, CIF разрешение 352x288 пикселей и QCIF разрешение - 176x144 пикселя. При этом максимальное число передаваемых кадров в секунду может составлять для формата CIF 15-20 кадров/с, а для формата QCIF до 30 кадров/с. Благодаря встроенному аналоговому телефонному порту (POTS), видеотелефон можно использовать как обычный телефонный аппарат, также можно совмещать IP и обычную телефонию.

В случае использования режима передачи данных от систем видеонаблюдения и телеметрии через сеть радиодоступа, в клиентской части предусматривается соответствующий сервер для сбора видеоинформации и данных телеметрии. Это позволяет пользователю, находящемуся вне заданной территории, контролировать состояние тех или иных объектов через Интернет или сеть передачи данных оператора связи. Для этого он должен иметь доступ и сеть и через интерфейс сервера базового узла оператора связи по запросу получать в нужное время необходимую информацию о состоянии объект видеонаблюдения. При возникновении нештатной ситуации можем осуществляться выдача сигнала "тревоги", автодозвон на телефон пользователя а также проводиться автоматическая видеозапись данного происшествия, включая его предысторию.

Рис. 2.6. Логическая схема соединений и возможный состав оборудования клиентского окончания в сети радиодоступа 2.5. Централизованная мультимедийная система Основой системы видеоинформационных услуг должен явиться серверный пул, состоящий из отдельных видеосерверов по видам услуг, а также коммуникационный узел, включая ряд базовых и периферийных компонент. Данная система должна иметь доступ в сеть передачи данных оператора связи и в сеть Интернет. На рис. 2.7 приведена централизованная схема построения системы видеоинформационных услуг. Она включает:

1. Коммуникационный узел (КУ), связывающий сеть системы при помощи сервера доступа с узлом телематических служб оператора связи, имеющего выход на сеть передачи данных и Интернет. Основными функциями КУ являются: маршрутизация, управление трафиком, организация связей и оперативное управление доступом абонентов, а также сотрудников в Интернет и к пулу серверов. Кроме того, на него возлагаются задачи по обеспечению безопасности и предотвращения несанкционированного доступа к локальной сети.

2. Многофункциональный мультимедиа портал, включающий в себя: