Раздел: Документация
0 ... 27 28 29 30 31 32 33 ... 55 ливать передачу другого трафика. Это важное свойство устройств доступа к сети FR пока не отражено в международных стандартах, и его реализация полностью зависит от производителей аппаратно-программных средств. Комплексные же решения для передачи видео по сети FR предлагаются сейчас весьма ограниченным кругом производителей (ABL Canada, ACT Networks, Memotec Communications и Motorola). При этом, решающее влияние на качество передачи трафика видеоконференции оказывают характеристики устройств доступа к сети (FRAD), их возможности поддержания приоритета трафика и управления буферами. Немаловажное значение имеет и размер кадра, в который упаковываются видеоданные. По данным испытаний, проведенных в лаборатории журнала Network Computing [111], номинально однотипные системы передачи видео по FR от разных производителей реально демонстрируют совершенно различные характеристики. Тем не менее, сети FR могут стать вполне подходящей транспортной средой для проведения видеоконференций. Спедует отметить, тем не менее, что говорить о глобальности сетей FR сегодня преждевременно. Эта технология в настоящее время сравнительно широко используется для создания сетей масштаба города или региона, но для передачи данных между континентами, по крайней мере в ближайшее время, необходимо использовать Интернет и сети ISDN. Однако заметим, что для сетей FR существуют механизмы сопряжения ее с сетями ATM, Х.25, IP и т. д., что свидетельствует о принципиальной возможности преодоления указанного ограничения. Таблица 4.3 суммирует характеристики сетей, рассмотренных выше. Проведенный анализ показывает, что существуют несколько сетевых технологий, способных обеспечить функционирование систем КВКС. Таблица 4.3.
В наибольшей степени требованиям передачи высококачественного подвижного видео- и синхронизованного с ним аудиопотока соответствует ATM-технология; однако она еще недостаточно стандартизована и не в полной мере реализуется в выпускаемых программно-аппаратных средствах. Рассмотренные технологии по принципу поддержки ими изохронного или пакетного трафика могут быть сгруппированы следующим образом: -группа 1: isoEtherrnet, ISDN, ATM (AAL1) - группа 2: Ethernrt, Fast Ethernet, Frame Relay, ATM (AAL3/4, 5) Имея в виду желательность прозрачности стыка LAN/WAN, можно прийти к выводу, что в первой группе технологий (системы КВКС наилучшим образом поддерживаются именно ими) единственным выбором остается ISDN как территориальная сеть и isoEthernet - как локальная. Отметим также, что и ЛВС может быть построена на ISDN-технологии с использованием У АТС, таких, в частности, как Meridian 1-11 (NorTei). Для обеспечения функционирования мультимедиа-приложений в сетях с пакетным трафиком возможности 2-й группы существенно шире, поскольку к ней относятся все Ethernet-сети, составляющие подавляющее большинство существующих локальных сетей. В силу этого, варианты построения систем КВКС в такой среде представляют особый интерес. Особенности построения систем КВКС в сетях ISDN, IsoEthernet, ATM и IP-сетях будут рассматриваться далее. Однако не только характеристики физического и канального уровней обеспечивают возможность развертывания систем КВКС в сети. В значительной степени функционирование мультимедиа приложений зависит от способности коммуникационных протоколов обеспечить требуемый уровень и стабильность определенного набора параметров соединения в течение сессии. Обсудим эту сторону проблемы подробно 4.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ В МУЛЬТИМЕДИА СЕТЯХ Понятие качества обслуживания QoS сформировалось в службах связи для описания определенного набора технических характеристик систем передачи данных. Например, модель OSI (Open System Inleiconnection) относит к их числу вероятность срыва соединения, пропускную способность канала, время задержки и уровень ошибок в канале передачи. Очевидно, что этот набор параметров связан с физиче- скими и канальными характеристиками сети, которые не подвержены регулированию со стороны приложений. Такая ситуация, являющаяся в определенной степени приемлемой для работы приложений с неизохронным трафиком, становится недопустимой для распределенных мультимедиа приложений. Такие приложения должны уметь определить требуемый уровень качества обслуживания, а протокольный стек должен трансформировать эти требования в набор значений определенных параметров, которые обеспечиваются всеми компонентами сети, участвующими в соединении. Вообще говоря, довольно сложно выделить из всего множества характеристик мультимедиа систем подмножество параметров QoS. Ситуация осложняется и тем, что строгого и общепринятого их определения до сих пор не выработано. Тем не менее, представляется несомненным, что в набор характеристик качества обслуживания должны входить лишь такие, конкретные значения параметров которых могут быть согласованы в результате «переговоров» между приложением, компонентами сети и протоколами на этапе установления соединения. Поскольку само понятие «качество обслуживания» является интегральным, то и система характеристик, включаемая в него, отражает разные аспекты функционирования мультимедиа системы. В этой связи можно выделить несколько категорий (групп) параметров QoS (табл.4.4). Таблица 4.4
Конечно, значимость различных групп этих характеристик изменяется в зависимости от типа мультимедиа систем (напр., «видео по требованию» или КВКС), но коммуникационная система должна гарантировать согласованный уровень качества обслуживания, соответствующий требованиям приложения. Процесс обеспечения требуемого уровня обслуживания можно разделить на несколько взаимосвязанных, но относительно самостоятельных этапов: 1.Формулировка требований к уровню качества обслуживания в терминах субъективного восприятия пользователем. 2.Трансформация (пересчет) этих требований в значения систем параметров QoS для различных компонент сети и стека протоколов. Например, пользователь ормирует требования к видео компоненте КВКС в терминах разрешающей способности и частоты кадров, которые должны быть пересчитаны в параметры пропускной способности канала связи. 3.«Переговоры» между компонентами сети и протоколами разных уровней, имеющие целью резервирование определенных ресурсов для предстоящей сессии, гарантирующие реализацию параметров QoS. 4.Контроль поддержания значения параметров QoS в ходе сессии и их изменение при возникновении такой необходимости. Например, в ходе сессии КВКС между медицинскими специалистами может возникнуть необходимость передачи изображения рентгенограммы. В отличие от передачи видео компоненты сессии КВКС, требующей низкоскоростных каналов, передача рентгенограмм с высоким разрешением требует существенно более широкополосных каналов. Может также возникнуть ситуация, когда поддержание заявленных при установлении соединения параметров QoS становится невозможным, и требуется проведение согласования другого уровня качества обслуживания. Во всех этих ситуациях требуется проведение «регулирующих» переговоров между компонентами сети. Таким образом, определение и обеспечение требуемого уровня обслуживания в мультимедиа сетях является довольно сложной задачей, решение которой достигается специальной настройкой всех составляющих мультимедиа системы. Пользовательский интерфейс. Пользователь является центральным звеном информационной системы и источником требований к характеристикам качества обслуживания. [61]. Поэтому мультимедиа приложение должно располагать интерфейсом, позволяющим пользователю относительно просто сформулировать свои требования к качественным характеристикам функционирования системы. Хороший интерфейс в максимально возможной степени скрывает от пользователя внутреннюю специфику системы параметров QoS (часто просто непонятную неспециалисту) и предоставляет возможность задания их в простых терминах разрешающей способности и числа цветовых компонент изображения, частоты кадров и качества звука (например, телефонное или уровня CD). Естественно, что характеристики QoS в реальных системах не являются независимыми, а некоторые из них могут быть просто противоречивыми (например, размер изображения и время задержки передачи). Поэтому, с одной стороны, пользователь должен представлять основные взаимосвязи системы параметров и, с другой, - интерфейс приложения должен уметь пересчитать требования пользователя в системные параметры, установить их, по крайней мере, принципиальную реализуемость, а в случае необходимости потребовать коррекции исходных требований. В современных системах КВКС такие функции интерфейса реализуются все в большей, хотя еще и в недостаточно полной, степени. Компьютер пользователя. Аппаратная платформа и операционная система (ОС) компьютера играют заметную роль в обеспечении требуемого уровня качества обслуживания. При этом если такие характеристики, как тактовая частота шины и рабочая частота ЦП компьютера очевидны и легко учитываются, то влияние характеристик ОС часто недооценивается. В [62] проведен обзор характеристик современных операционных систем, определяющих их способность поддержки функционирования процессов реального времени. С этих позиций критически важными признаются алгоритмы диспетчеризации процессов (решение задачи приоритетности процессов) и методы резервирования ресурсов компьютера. Традиционные операционные системы (UNIX, Windows), не предполагавшие поддержку процессов реального времени, в настоящее время активно адаптируются к требованиям мультимедиа приложений. Значительные успехи в этой области достигла IBM с операционными системами AIX (версия UNIX) и OS/2. В секторе PC сохраняют лидирующие позиции Intel (технологии ММХ) и Microsoft. Проявления свойств операционной системы можно идентифицировать на разных уровнях. Так, низкоуровневыми характеристиками могут служить вычислительная производительность системы, размер адресуемой памяти, возможность приоритизации процессов. На более высоком уровне свойства операционной системы проявляются в качественных характеристиках определенных приложений, например, в способности воспроизведения компрессированной аудио- или видеоинформации. Очевидно, что с позиций конечного пользователя высокоуровневая оценка свойств ОС является более доступной и информативной. Метод кодирования. Применяемые в мультимедиа системах алгоритмы кодирования аудио/видеоинформации оказывают существенное влияние на возможность регулирования значений параметров качества обслуживания. Эти алгоритмы могут быть отнесены к одной из трех групп: -алгоритмы, использующие только внутрикадровое кодирование -алгоритмы, использующие внутри- и междукадровое кодирование -алгоритмы уровневого кодирования. Алгоритмы первой группы, к которым относится, например, MJPEG, позволяют варьировать значения параметров QoS только уменьшением частоты кадров (отбрасыванием некоторых из них). Вторая группа алгоритмов, в которую входят MPEG и Н.261, позволяют более гибко регулировать параметры качества обслуживания, в частности, посредством взаимодействия с транспортным механизмом системы передачи данных. Например, в [63] предложено для передачи I, Р и В-кадров использовать потоки с разным уровнем приоритета. При этом 1~кадрам, содержащим внутрикадровую информацию, присваивается высший приоритет, и они передаются по каналу с гарантированным уровнем качества обслуживания. В свою очередь, В- и Р-кадры передаются по каналу с максимально реализуемым, в данных условиях, уровнем QoS. Третья группа алгоритмов использует идею многоуровнего кодирования, при котором низший (базисный) уровень содержит лишь минимальную информацию об изображении (например, яркость) Более высокие уровни дополняют ее информацией о цветности или (и) используют более длинную кодовую последовательность для увеличения разрешающей способности и т.п. Эта схема позволяет оптимизировать объем передаваемых данных по критерию максимального качества при ограничивающих условиях пропускной способности канала, характеристик приемной системы и т.п. Алгоритмы уровневого кодирования находяг широкое применение в системах «видео по требованию». Коммуникационные протоколы. С позиций качества обслуживания составляющие протокольного стека можно объединить в три группы: -низкоуровневые протоколы (физический и канальный уровни) -сетевые, транспортные и сессионные протоколы -протоколы уровня приложений. Протоколы первой группы определяют возможные значения таких параметров, как пропускная способность канала и задержка передачи данных. Вторая группа протоколов содержит механизмы управления параметрами качества обслуживания в гетерогенных сетевых средах, транслируя QoS-параметры протоколов уровня приложений в параметры, обеспечиваемые низкоуровневыми протоколами. Протоколы третьей группы решают проблему общего согласования и распределения ответственности за качество обслуживания между всеми компонентами распределенного мультимедиа приложения. Характеристика возможностей низкоуровневых протоколов с позиций пропускной способности и величин задержки доставки данных приведена выше (раздел 4.2). Обеспечение функционирования мультимедиа систем с их потоковым характером трафика предъявляет к протоколам сетевого и транспортного уровней ряд требований, удовлетворение которых в рамках широко используеддых стеков TCP/IP и OSI оказывается невозможным. Управление установлением соединения и реализация функций контроля сессии для мультимедийных систем существенно сложнее и не обеспечиваются в достаточной степени указанными стеками протоколов. Таким образом, несмотря на то, чю требования к механизмам контроля ошибок и надежности передачи данных в мультимедийных системах несколько ниже, чем в традиционных сетях передачи данных (испорченные пакеты не восстанавлива- 0 ... 27 28 29 30 31 32 33 ... 55
|
