Мультимедиа в корпоративной среде

Сегодня имеется все необходимое для широкого распространения технологии мультимедиа: постепенно складывается консенсус относительно того, в какие формы следует облекать данные мультимедиа, выпущенные продукты согласованы с предложенными стандартами, и не надо долго искать работающие бизнес- приложения - подойдет все, начиная с программ корпоративного обучения и кончая средствами коллективного пользования. Однако удастся ли вам в организации развернуть средства мультимедиа так, чтобы охватить ими всех сотрудников? Вряд ли. Еще не решены некоторые технические вопросы, и к тому же приобретенные компоненты следует интегрировать таким образом, чтобы результат оказался больше простой суммы отдельных частей, как пища для гурмана не есть механическая смесь отдельных ингредиентов. Например, для жизнеспособности новой технологии критическое значение имеют алгоритмы сжатия, поскольку объекты мультимедиа обычно довольно велики в размерах. Для несжатого цифрового ТВ-сигнала необходима полоса пропускания от 140 до 270 Мбит/с. К счастью, видеосигналы всегда обладают немалой избыточностью информации, поэтому сжатие позволяет сократить ширину полосы в 200, 100 или по крайней мере в 10 раз.

Необходимы стандарты, чтобы средства сжатия можно было покупать, комбинировать и интегрировать, не идя при этом на значительные расходы. Такие стандарты стали появляться в последнее время, и рынок постепенно наполняется отвечающими им аппаратными и программными разработками. К числу спецификаций сжатия относятся H.261 комитета ITU-T, JPEG, MPEG-1 и MPEG-2. Стандарт MPEG-1 гарантирует приемлемое качество видеосигнала при скорости передачи данных 1,544 Мбит/с, MPEG-2 поддерживает передачу видео с качеством на уровне игровых приложений при скорости 6 Мбит/с, а H.261 обеспечивает качество уровня видеоконференц- связи на скоростях 112, 384, 768 и 1544 Кбит/с. Для процветания индустрии мультимедиа продукты должны соответствовать таким стандартам, как MPEG-1 или MPEG-2, а оборудование - стоить не более 350 долл. (на одно рабочее место).

Если говорить о требованиях к памяти, для файлов мультимедиа обычно приходится использовать диски CD-ROM, вмещающие до 680 Мбайт. Этого достаточно для хранения 15-минутного видеофрагмента, записанного на скорости 6 Мбит/с, часового видеофильма при 1,544 Мбит/с или четырех часов видео при скорости 384 Кбит/с. Необходимо пользоваться быстрыми дисками CD-ROM с пропускной способностью не менее 300 Кбит/с и временем выборки не более 300 мкс. Развертывание автономных настольных систем мультимедиа - довольно рутинное занятие, однако все меняется, как только речь заходит о сети.

Сетевая среда способствует совместному использованию ресурсов - средств программирования мультимедиа, устройств с автоматически сменяемыми накопителями, видеосерверов, архивов и периферийного оборудования. Для обеспечения функционирования мультимедиа-приложений во всей сети масштаба предприятия нужны ЛС с достаточно широкой полосой пропускания, соответствующие сетевые операционные системы (СОС), а также дополнительные программные продукты и видеосерверы.

Локальные сети: богатый улов Существует несколько типов ЛС, которые способны сделать былью применение мультимедиа в масштабе подразделения или предприятия. Однако ни один из них не является идеальным вариантом.

Неадекватность современных ЛС с разделяемым носителем, таких как Ethernet, Token Ring или FDDI, объясняется ограниченностью эффективной полосы пропускания в расчете на одного пользователя, а также наличием задержек при передаче данных по сети и, что самое неприятное, возможными вариациями времени задержки. Некоторые приложения, например видеоконференции и средства коллективной работы, могут привлекать к участию множество пользователей, а это еще больше усугубляет проблемы взаимоотношения полосы пропускания и качества сервиса. Как отмечалось выше, для функционирования средств мультимедиа требуется полоса пропускания от 1,5 до 6 Мбит/с на одного пользователя в случае приложений образовательного и игрового характера и от 0,4 до 0,7 Мбит/с для приложений видеоконференц-связи.

Даже если забыть о накладных расходах, связанных с форматами протоколов, это означает, что используемая на 50% локальная сеть с пропускной способностью 10 Мбит/с, в которой запускаются приложения образовательного и игрового типов, могла бы поддерживать от одного до четырех пользователей, а в случае приложений видеоконференц-связи - 10 - 15 пользователей. Следовательно, сегодняшние ЛС придется подвергать микросегментации.

В ЛС Fast Ethernet или FDDI число пользователей можно увеличить соответственно до 10 - 40 и 100 - 150, но и этого недостаточно для полного удовлетворения потребностей, возникающих в сети масштаба предприятия средних размеров. Новая технология ЛС - режим асинхронной передачи (ATM) - обещает предоставить каждому пользователю полосу шириной 52, 100 или 155 Мбит/с. Подобные параметры уже ближе к тому, что нужно для поддержки мультимедиа в масштабе предприятия. Например, концентратор с пропускной способностью 2 Гбит/с сумеет обслужить 1333 пользователя, ведущих передачу в стандарте MPEG-1 на скорости 1,5 Мбит/с, или 333 пользователя, применяющих формат MPEG-2 с полосой пропускания 6 Мбит/с, или 5200 участников видеоконференции в полосе 384 Кбит/с. Изменение величины задержки Даже если предположить наличие достаточной полосы пропускания, многие технологии ЛС все равно окажутся непригодными для работы с мультимедиа, поскольку в них величина задержки подвержена колебаниям. В результате доставка визуальной информации в режиме реального времени становится проблемой из-за появления ложных изображений. Одним из способов уменьшения нестабильности времени задержки в ЛС с общим носителем является наделение видеотрафика более высоким приоритетом. Данный метод используется в целом ряде продуктов видео/мультимедиа для систем клиент/сервер на базе ЛС. Однако и в этом случае получаемое качество оставляет желать лучшего - именно поэтому практически все проводимые демонстрации мультимедиа на ПК базируются на локальном диске CD-ROM.

Для разрешения указанной проблемы проектировщики ЛС разработали новые технологии, предусматривающие возможность обслуживания изохронных каналов (т. е. совместно используемых линий передачи данных, которые выступают в роли выделенных каналов с определенной полосой пропускания). ЛС таких типов, как IsoEnet (спецификация 802.9/802.9а института IEEE) и FDDI-II, предоставляют соответственно от одного до 16 каналов с пропускной способностью 6 Мбит/с, причем между ними отсутствует соперничество, и режим мультимедиа можно поддерживать в его естественном виде - как сигналы с постоянной скоростью передачи битов. Однако ограничения на полосу пропускания и численность пользователей остаются. К тому же для FDDI-II пока еще разработано слишком мало продуктов, а продукты для IsoEnet пока довольно дороги - около 1 тыс. долл. в расчете на одного пользователя.

В лучшем случае IsoEnet следует воспринимать как промежуточный вариант на пути к технологии ATM, появление которой снимет практически все проблемы, связанные с полосой пропускания и вариациями времени задержки. В пользу этой сети говорит тот факт, что она базируется на концепциях настройки, резервирования и освобождения полосы пропускания, аналогичных принятым в сетях ISDN. Они согласуются с соответствующими концепциями, используемыми в режиме ATM, который также разрабатывался на базе ISDN. Консорциум ATM Forum планирует выпустить спецификации службы AudioVisual Multimedia Service. Данная работа завершится описанием сервиса мультимедиа-конференц-связи и передачи видеосигнала, оптимизированных для эксплуатации в среде асинхронной передачи.

Новые службы должны пользоваться имеющимися в ATM полосой пропускания и возможностями динамического распределения и управления трафиком. Они будут реализованы путем передачи данных в формате MPEG-2 на адаптационном уровне ATM. Наличие изохронного канала в IsoEnet и FDDI-II, а также собственных возможностей коммутации линий связи в среде ATM учитывается в первую очередь при выборе средств объединения в глобальную среду локальных сетей, поддерживающих мультимедиа, и удаленных ЛС. Например, сети IsoEnet прекрасно подходят для глобальных линий типа ISDN, а ЛС асинхронной передачи могли бы воспользоваться службами ретрансляции ячеек данных. Необходимо отметить, что аппаратные средства межсетевых объединений (мосты, маршрутизаторы, серверы) и соответствующие протоколы уже в течение ряда лет оптимизируются для достижения более полной совместимости с приложениями пакетной передачи данных. Функции управления буферами, шинами и нагрузками каналов связи в их современном виде способствуют, скорее, еще большей неустойчивости задержки в межсетевом объединении.

Среди других ключевых проблем, относящихся к инфраструктуре мультимедиа, следует выделить поддержку со стороны СОС и применение видеосерверов.

Что касается СОС, налицо необходимость разработки API- интерфейсов, дистанционных вызовов процедур и других программных средств, оптимизированных для видео- и мультимедиа-приложений.

Столь же важной является технология видеосерверов, поддерживающая функции мультимедиа, особенно в контексте деятельности рабочих групп и автоматизации делопроизводства. Для обеспечения эффективных средств совместного использования информации, ее передачи (в том числе с помощью СОС) и назначения приоритетов потокам данных требуются механизмы хранения и выборки данных мультимедиа. Сейчас создаются большие видеосерверы для коммерческих служб предоставления видеоинформации по запросу. В корпоративной сети потребуются аналогичные видеосерверы, а возможно, и более сложные, поскольку они с самого начала должны будут поддерживать интерактивные возможности, тогда как для многих продуктов коммерческих видеослужб в обозримом будущем планируется обеспечить только односторонние широковещательные передачи.

Видеосерверы выпускаются компаниями IBM, Hewlett-Packard и Network Connection. Последняя, например, в прошлом году представила рабочую станцию Video Compression Station и сервер Symmetric Multiprocessing M2V Multimedia Video Superserver, использующий в качестве операционной системы Windows NT Advanced Server от Microsoft. Обрабатываемые файлы подвергаются сжатию и передаются со скоростью 30 кадр/с; при этом применяются средства сжатия MPEG-2 в диапазоне от 1 до 5 Мбит/с. Сервер MV2 поддерживает узлы- клиенты Unix, Macintosh и IBM-совместимые ПК; он может сохранять и извлекать файлы форматов Production Level Video корпорации Intel, Digital Video Interactive, JPEG и Wavelet, обеспечивая разрешающую способность до 1024х768 пикселов. Вот так, понемногу - щепотку того, капельку этого, немного прокипятить - блюдо под названием "мультимедиа" будет готово для сетей масштаба предприятия.