winkoialtisomac
RELARN-2006. Тезисы доклада

Новая услуга в RBNET: интеграция в технологию VRVS

Тимакин В.Н.

РосНИИРОС

Сейчас, наверное, трудно найти кого-то, кто не слышал о или не участвовал в видеоконференциях проводимых через Интернет. Впервые мы столкнулись с необходимостью поддерживать видеосвязь с зарубежными коллегами из США в 1998 г. За прошедшие годы мы подготовили и провели десятки видеоконференций по темам связанным с развитием ряда проектов: NAUKANET, GLORIAD и другие. Очевидно преимущество такого способа делового общения: оперативность и наглядность обсуждения вопросов в самой разнообразной аудитории, участники могут находиться в различных точках земного шара, не нужны финансовые затраты на командировки.

Использовалась широко распространённая технология проведения видеоконференций с помощью программного и аппаратного клиента H.323 (Polycom's and Netmeeting).

Уже на начальных стадиях мы сталкивались с проблемами. Это, прежде всего, согласование настроек для разных клиентов, это - необходимость видео сервера (MCU) при проведении многоточечных конференций, проблемы согласования с провайдерами обеспечения мультикастовых рассылок в сегментах сетей, связывающих участников конференций.

Существует множество технологий проведения видеоконференций, при которых используются различные протоколы и схемы взаимодействия участников в процессе обмена аудио/видео информацией, что подчёркивает огромный интерес Интернет-сообщества к данному вопросу. Ряд проблем можно решить, воспользовавшись для проведения конференций технологией VRVS. Для чего и был установлен нами ретранслятор (рефлектор) информационных потоков, сформированных с помощью технологии VRVS.

Цель работы

Предоставить простую и вместе с тем универсальную возможность организации видеоконференцсвязи как внутри российского научно-образовательного сообщества, так и с зарубежными коллегами.

Основные понятия и история

VRVS (The Virtual Room Videoconferencing System) - это web-ориентированная система видеоконференцсвязи через IP сети.

VRVS - совместная разработка CERN (Женева) и Caltech (California Institute of Technology, USA). Её исходная цель была предоставить решение для проведения видеоконференций между учеными, работающими в CERN и сотрудничающими с ним.

В эксплуатацию данный сервис был запущен в 1997 и охватил сотни центров в 28 странах. Около 2-х десятков рефлекторов обеспечивали взаимосвязь и управляли транспортными потоками в лабораториях HENP (High Energy and Nuclear Physics communities) и университетах США и Европы. В июне 1998 г. рефлектор был установлен в Штаб-квартире DoE (Департамент Энергетики) в Вашингтоне. Система управляется Caltech L3/CMS группой, работающей в сотрудничестве с Подразделением IT CERN.

Начиная с октября 2004 г., VRVS был "открыт" для других сообществ и сетей в дополнение к сетям CERN и Caltech. В 2005 году РосНИИРОС (по согласованию с группой поддержки и развития VRVS, CERN - IT Department, VRVS Team - California Institute of Technology) был принят в качестве нового партнера в системе VRVS. Сейчас рефлекторов насчитывается уже около 9-ти десятков. В том числе по нашим данным 3 - в России: JINR (Дубна), RIPN (Москва, RBNET), ROKSON (Санкт-Петербург).

Механизм работы VRVS

Соединение клиентов устанавливается при помощи веб-интерфейса через центральный управляющий сервер www.vrvs.org. Передача видео/аудио/управляющих данных между участниками конференции осуществляется через сеть рефлекторов, расположенных в разных регионах мира. С помощью сети рефлекторов можно контролировать и управлять маршрутом следования пакетов и уменьшать число пакетов следующих из одной локальной сети в другую. Рефлекторы используют для передачи UNICAST'овую или MULTICAST'овую рассылку. Связь между ними осуществляется по UDP протоколу, но может также использоваться и TCP соединение в случаях нахождения рефлектора за файерволом. Рефлектор может быть также установлен для работы за NAT'ом (Network Address Translation).

Поскольку процесс передачи видео и аудио данных предъявляет особые требования к транспортной среде, используется протокол RTP для организации доставки пакетов: определяется тип поля данных, производится нумерация посылок, присвоение временных меток и контроль доставки. Протокол RTP используется поверх протокола UDP. Сам по себе RTP не обеспечивает гарантированной доставки, уровня сервиса, корректного порядка доставки данных. Правильный порядок сборки пакетов обеспечивается принимающей стороной с помощью порядковых номеров пакетов. Это особенно важно при восстановлении передаваемого изображения. Контроль качества передачи и предоставление информации об участниках конференции обеспечивает протокол RTCP (RTP control protocol), используемый совместно с RTP. Аудио и видео данные передаются как два независимых потока с использованием двух пар UDP-портов. Эти параметры, наряду с IP-адресами источников, должны быть известны всем участникам конференции. Управляющие RTCP-пакеты посылаются независимо для каждой из этих двух сессий. В случае необходимости информация и пакеты управления могут быть зашифрованы.

Таким образом, можно резюмировать, что технология VRVS:

работает лишь с клиентами, поддерживающими RTP/RTCP протоколы для транспорта пакетов

способна использовать UNICAST (для связи в формате обычных <виртуальных комнат>) или MULTICAST (для клиентов Acces Grid, так наз. VRVS AG Venues).

Это слияние рефлекторов в мощную серверную сетевую инфраструктуру

имеет в качестве надстройки административный интерфейс, позволяющий настраивать любые параметры системы лёгким и эффективным способом

способна управлять сотнями <виртуальных комнат> (видеоконференций) параллельно и объединять несколько тысяч пользователей, разбросанных по всему миру

использует систему Mon А Lisa для мониторинга рефлекторов и загрузки сервиса видеоконференций в режиме реального времени

Клиенты VRVS

Разработчиками декларируется, что в конференции могут участвовать различные видео клиенты, используя один и тот же интерфейс VRVS (предполагается наличие в качестве основного оборудования PC со звуковой платой и колонками):

  • VIC/RAT приложения (называемые также 'Mbone applications') - программное обеспечение (ПО), разработанное VRVS Team, которое можно свободно скачать на www.vrvs.org после регистрации; используется как базовое ПО при связи через VRVS, позволяет принимать видео и аудио потоки и передавать их со своей стороны при наличии видеокамеры и микрофона; существуют версии для различных операционных систем - Windows, Linux, Mac OS X.
  • аппаратные H.323 клиенты такие, как линейка продуктов Polycom, Tandberg и другие специализированные системы захвата и передачи изображения и звука, оснащенные видеокамерой и средствами подключения к IP-сети; не требуют дополнительного оборудования, не зависят от операционной системы.
  • программные H.323 клиенты - ПО, использующее протокол H.323 для передачи видео и аудио данных, получаемых от подключенных к компьютеру видеокамер и микрофонов (например, NetMeeting - популярный клиент Microsoft; Gnomemeeting - приложение для GNOME, совместимое с H/323 видеоконференционным и VoIP технологиями; ohpone; PVX и др.).
  • PocketVRVS - ПО для карманных компьютеров, аналогичное Mbone, доступно на www.vrvs.org после регистрации.
  • QuickTime Player - ПО компании Apple (www.apple.com), которое можно использовать для пассивного участия в конференции (приём звука и видео через VRVS); существуют версии для различных ОС (Windows, Mac OS X).
  • видеокамеры iSight - аппаратно-программные средства для Mac Os X, совместимы с пакетом VRVS Mac без дополнительных драйверов.
  • SIP клиенты, включая SIP Communicator (находится в стадии разработки), и Windows Messenger (свободнораспространяемый продукт Microsoft, который используется как замена NetMeeting).
  • Java Media FrameWork - свободнораспространяемое ПО компании Sun (java.sun.com), совместимое с VRVS; существуют версии для Windows, Linux и др.

и различные другие клиенты.

Отдельно надо сказать про интеграцию с технологией Access Grid. В VRVS разработан рефлектор VRVS-AG и специализированный Web интерфейс, который позволяет конечным пользователям присоединиться к любой Access Grid (AG) сессии.

Соединение с клиентами осуществляется только по UDP протоколу.

Если участник конференции находятся за NAT, то данные передаются, используя приложение Proxy VRVS (только для MBone tools). Небольшой апплет загружается пользователю после того, как он укажет в профиле на сервере VRVS, что работает за NAT'ом.

Рекомендации пользователям

Для подключения к VRVS и организации видеоконференции надо зарегистрироваться на сайте www.vrvs.org и после подтверждения от VRVS и активации вашего вновь созданного профиля вы сможете войти в свой раздел на сайте VRVS, где можно почитать документацию, изменить настройки своего профиля и заказать виртуальную комнату для конференции.

Для проведения конференции необходимо располагать дополнительным оборудованием:

- микрофоном, подключенным к звуковой плате или специализированному оборудованию;
- видеокамерой (веб-камерой), подключенной к компьютеру с соответствующим входным интерфейсом, позволяющим захватить с неё сигнал; либо специализированным оборудованием (например, станция POLYCOM) или иным аппаратным H.323-клиентом.

Возможно участие в видеоконференции без дополнительной аппаратуры: получать звук и видео, передавая со своей стороны отображение рабочего стола Windows (в частности, презентации в формате PowerPoint). Для этого есть опция "desktop capture mode" (только для Mbone tools клиента, VIC), которая позволяет сделать часть вашего рабочего стола видимой для других участников. В выделенной части стола можно демонстрировать любые документы, фотографии и презентации, которые смогут увидеть ваши коллеги.

Для других клиентов возможность участвовать в конференции в режиме наблюдателя даёт опция Share desktop. Чтобы открыть доступ на свой рабочий стол для других участников, необходимо запустить на своей машине VNC-server, предварительно установив свободно-распространяемое ПО.

За консультациями по вопросам регистрации и конфигурирования профиля пользователя на сайте www.vrvs.org, а также по общим вопросам организации видеоконференции, можно обращаться в РОСНИИРОС по адресу vrvs@ripn.net.

Для получения более детальной технической информации следует обращаться в группу поддержки VRVS с письменными запросами через интерфейс сайта www.vrvs.org.

Заключение

Последние разработки предполагают включить поддержку MPEG2/MPEG4 и HDTV форматов видеоконференций; поддержку QoS при передаче через сети.

Основная цель ускорить обмен данными и высокий уровень интерактивности в крупномасштабном научном сотрудничестве и международных образовательных программах.