Servicios de VideoConferencia en Redes IP
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SERVICIOS DE VIDEOCONFERENCIA EN REDES IP
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La diferencia de la videoconferencia con otros mecanismos de comunicación larga distancia en tiempo real, es que nos permite tener un encuentro cara a cara con nuestro interlocutor.
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SERVICIOS DE VIDEOCONFERENCIA
EN REDES IP
INTRODUCIÓN:Hoy en día nos vemos obligados a avanzar al ritmo
de la tecnología, o al menos no retrasarnos tanto como para que la corriente no nos arrastre.
El tema de la videoconferencia no es nuevo, pero hay que destacar que en el último período ha pasado a ser un tema frecuente (clases a través de videoconferencias, congresos en los cuales al menos uno de los exponentes utiliza este mecanismo de comunicación).
La diferencia de la videoconferencia con otros mecanismos de comunicación larga distancia en tiempo real, es que nos permite tener un encuentro cara a cara con nuestro interlocutor.
Un nuevo enfoque de la videoconferencia es ofrecer aplicaciones para las comunicaciones multimedia.
¿QUÉ ES UNA VIDEOCONFERENCIA?
Es un sistema de comunicación en tiempo real entre personas localizadas diferentes lugares del planeta para compartir datos, video y audio.
Además de poder ver y oír a otras personas, permite intercambiar datos, fax, información gráfica y documental, vídeo, diapositivas, etc.
HISTORIA DE LA VIDEOCONFERENCIA
Para una videoconferencia antes los equipos eran grandes y requerían de un lugar con ciertas características para instalarlos. Para tal efecto en la actualidad los equipos se han reducido al tamaño de una videocasetera e incluso más pequeños
La historia de la industria de la videoconferencia está ligada a la evolución de:técnicas de compresión la disponibilidad del ancho de bandareducción de costos normatividad en las comunicaciones.
HISTORIA DE LA VIDEOCONFERENCIA
Los equipos actuales pueden soportar sin problema la videoconferencia pero; si se requiere de una alta tasa de digitalización-compresión por segundo, el equipo deberá ser potente para utilizar todas las ventajas del sistema de digitalización.
CARACTERISTICAS DE LA VIDEOCONFERENCIA
Permite el envío de imagen, sonido y datos. Es interactiva, permite una comunicación
bidireccional en todo momento.Tiene alta calidad y definición.Es Sincrónica, se transmite en vivo y en
directo desde un punto a otro o entre varios puntos a la vez.
Reduce los costos de desplazamiento (pasajes de avión, taxis, hoteles y viáticos).
Permite aprovechar mejor los recursos y el tiempo invertido.
DESVENTAJASLa caída en el grado de atención y
participación de los usuarios no localizados en la sala donde se origina la actividad.
La poca visibilidad de los materiales de apoyo en el caso de escritos o gráficos, debido tanto a problemas de diseño de los materiales, como de una apropiada iluminación y enfoque de cámaras.
Una de las principales desventajas es que los equipos dedicados para videoconferencias son extremadamente caros.
FASES DEL ESTABLECIMIENTO DE UNA VIDEOCONFERENCIA
I. Establecimiento de la llamada, señalización fuera de la banda.
II. Iniciación del modo por canal inicialIII. Establecimiento de llamada de canales
adicionalesIV. Inicialización de canales adicionalesV. Establecimiento de los parámetros
comunesVI. Comunicación videotelefónicaVII. Fase de terminaciónVIII.Liberación de la llamada
ELEMENTOS DE UNA VIDEOCONFERENCIA
Los sistemas de videoconferencia suelen dividirse en tres elementos básicos:
La red de comunicacionesLa sala de videoconferenciaEl codec
La red de comunicacionesMedio que transporte la información del
transmisor al receptor y viceversa o paralelamente (en ambas direcciones).
En los sistemas de videoconferencia se requiere que este medio proporcione una conexión digital bidireccional y de alta velocidad entre los dos puntos a conectar.
Es importante hacer notar que el círculo que representa al codec no toca al que representa a la red, de hecho existe una barrera que los separa; esto es para representar el hecho de que la mayoría de los proveedores de redes de comunicación solamente permiten conectar directamente equipo aprobado y hasta hace poco la mayoría de los fabricantes de codecs no incluían interfaces aprobadas en sus equipos.
La sala de videoconferenciaÁrea especialmente acondicionada en la cual se
alojarán los participantes de la videoconferencia, así como también el equipo de control, de audio y de video, que permitirá capturar y controlar las imágenes y los sonidos que habrán de transmitirse hacia el(los) punto(s) remoto(s).
Actualmente se distinguen varios tipos de videoconferencia, las cuales se diferencian entre si por el ámbito físico desde el que se transmiten, el equipamiento que utilizan (cámaras, micrófonos), etc.
El codec(Codificador / Decodificador)
Las señales de audio y video que se desean transmitir se encuentran por lo general en forma de señales analógicas, por lo que para poder transmitir esta información a través de una red digital, esta debe de ser transformada mediante algún método a una señal digital, una vez realizado esto se debe de comprimir y multiplexar estas señales para su transmisión.
El dispositivo que se encarga de este trabajo es el codec que en el otro extremo de la red realiza el trabajo inverso para poder desplegar y reproducir los datos provenientes desde el punto remoto.
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
La videoconferencia es un servicio digital de telecomunicaciones multimedia para el intercambio de información audiovisual entre dos o más grupos de personas, generalmente ubicadas geográficamente en sitios distantes, mediante la transmisión y recepción bidireccional simultánea de imágenes en movimiento de los participantes, conjuntamente con el audio asociado e incluso datos.
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
Existen básicamente dos configuraciones las conexiones entre los equipos terminales de los sistemas de videoconferencia:
Configuración Punto a PuntoConfiguración Multipunto.
Configuración Punto a PuntoSólo participan dos terminales audiovisuales con intercambio simultáneo de señales de audio y vídeo en tiempo real en forma unidireccional.
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
Configuración MultipuntoRequiere el uso de un dispositivo multipuerto
(Unidad de Control Multipunto - MCU).Mediante el cual dos o más terminales
audiovisuales pueden comunicarse con una llamada en conferencia, permitiendo establecer conferencias entre múltiples sitios.
La comunicación es bidireccional y trabaja con la técnica de forward & store.
Este equipo (MCU) debe ser capaz de conmutar entre los participantes a fin de mantener sobre la pantalla la imagen del participante que está hablando (conmutación por control de voz).
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
Configuración MultipuntoCuando se dispone de dos o más MCUs, se
designa a uno como MCU maestro, con la función de control del sistema, y el resto como esclavos.
Con este servicio, existe adicionalmente la posibilidad de compartir información de datos, grabar imágenes y documentos utilizando una cámara.
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
Existen tres tipos de comunicaciones multimedia:RadiodifusiónTipo TV dónde la transmisión es en tiempo real para uno o más receptores.StreamingTipo VCR dónde el almacenamiento y envío es a un solo usuario.ConferenciaTipo teléfono dónde las conversaciones son bidireccionales y multipunto.
COMUNICACIONES MULTIMEDIA
La Figura muestra las diferentes aplicaciones, redes, técnicas en los tres tipos de comunicaciones multimedia.
EL RETO DE LA MULTIMEDIALa transmisión multimedia elimina la necesidad de descargar archivos enormes y asignar espacio para almacenarlos antes de reproducirlos.
Se captura una interpretación con un formato analógico estándar.
El contenido se convierte a formato digital para que se pueda transmitir por Internet.
Se envía el contenido a un usuario, viaja como una secuencia continua de paquetes de datos.
En lugar de esperar a que se descargue todo el archivo antes de empezar a reproducirlo, el equipo del usuario reproduce el vídeo y el audio a medida que lo recibe.
EL RETO DE LA MULTIMEDIA
La transmisión multimedia tiene inconvenientes que limitan su uso:
El bajo rendimiento y alto consumo de ancho de banda.
Llevar tráfico constante a través de arquitecturas basadas en LAN y WAN
PRINCIPALES MERCADOSLos principales mercados que están desarrollándose con esta innovadora forma de comunicarse son:
Educación a distanciaTelemedicina Servicios financieros
EJEMPLOS DE APLICACIÓN Administración de clientes en agencias de publicidad. Juntas de directorio. Servicio al cliente. Educación a distancia. Desarrollo de ingeniería. Reunión de ejecutivos. Estudios financieros. Coordinación de trabajos entre compañías. Control de la manufactura. Diagnósticos y consultas médicas. Gestión y apoyo de compra / ventas. Supervisión. Capacitación. Comunicarse con sus proveedores y socios. Entrevistas
COMPRESION Y DESCOMPRESIONLa información manejada por la
videoconferencia se clasifica en señales de audio, voz, video, datos y control.
Las señales de audio y video son generadas y recibidas por equipos de audio y video. El tráfico es en tiempo real. El codec de audio usa el estándar H.261 y el codec de video usa G.711, G.722 o G.728
Las señales de datos usan el estándar T.126 (imágenes fijas) y T.127 (transferencia de archivos binarios)
Las señales de control son enviadas y recibidas por la unidad de control, tiene señales de acceso a la red por medio de señalización de extremo a red y un control de extremo a extremo.
COMPRESION DE VIDEOSe debe comprimir el video digital para tener la
facilidad de enviar la información con rapidez y efectividad sin ocupar demasiado ancho de banda.
La compresión de video se basa en la eliminación de la Redundancia Espacial (Codificación mediante transformadas y cuantificación) y Redundancia Temporal (Estimación y compensación y movimiento).
Los estándares de compresión de video se dividen en:
1. Broadcast (alta calidad) MPEG-1: Tiene como fuentes de uso el CD-ROM a una
tasa de 1.5 Mbps MPEG-2: Soporta HDTV y velocidades de 2Mbps.
2. Video Conferencia (baja velocidad) H.261: Recomendado por la ITU. Los anchos de
banda utilizados son múltiplos de 56 o 64 Kbps. H.263: Fue diseñado para flujos bajos. Se usa para el
traslado de información en las redes telefónicas actuales.
3. Interactivo (rango completo de velocidades) MPEG-4
COMPRESION DE AUDIO
Una señal digital de audio puede describirse con tres parámetros: frecuencia de muestreo (a mayor frecuencia de muestreo, mayor fidelidad), bits de muestra (a mayor bits de muestra, mayor calidad de sonido) y número de canales (un canal = mono, dos canales = estéreo, etc.)
Principales recomendaciones:G.711: Estándar de codificación de audio para
telefonía y videotelefonía. Se basa en codificar muestras de la señal de audio a 8Khz y asignar a esas muestras un código de 8 bits, con lo que se obtendrán 256 posibles valores con flujos de 64Kbps.
G.722: Se muestrea la señal a 16Khz y se asignan códigos de 4 bits obteniendo 16 posibles valores de la señal.
G.723: Comprime frecuencias comprendidas entre 50Hz y 70KHz en canales de 48, 56 y 64Kbps.
G.728: Este estándar se basa en fórmulas matemáticas. Codifica frecuencias de 3.1Khz a flujos de 16Kbps.
COMPARTICION DE DATOS
Como parte de las actividades de videoconferencia, es posible intercambiar información en formatos diferentes al audio y video. Por ejemplo:
- Pizarras electrónicas - Transferencia de ficheros entre salas o
ordenadores personales- Espacios de trabajo en grupo- Aplicaciones de grupo, etc.
RECOMENDACIÓN T.120Define el transporte multipunto de datos
multimedia. Comparte la información de forma eficaz y fiable en tiempo real.
La ITU-T ha definido una serie de recomendaciones T.120:- T.121: Plantillas de aplicación Genérica.- T.122: Servicio de datos multipunto orientado a conexión.- T.123: Presenta al nivel superior un interfaz común, e independiente del medio de transporte.
- T.124: Control de conferencia genérica.- T.125: Protocolo de servicio de comunicación multipunto.- T.126: Transferencia de imágenes fijas multipunto.- T.127: Transferencia de ficheros multipunto.- T.128: Control audio visual para sistemas multipunto multimedia.
ESTÁNDARES DE ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIAVIDEOCONFERENCIA
En los últimos años, la videoconferencia se ha basado en el estándar H.320. Sin embargo, el desarrollo de las técnicas para la compresión de audio y video está haciendo la videoconferencia de mejor calidad.
Se explican las recomendaciones ITU H.320, H.323 y H.324 y se muestra la relación con las recomendaciones anteriormente mencionadas.
RECOMENDACIÓN H.320RECOMENDACIÓN H.320
Establece los conceptos básicos para el intercambio de audio y vídeo en un sistema de videoconferencia punto a punto o multipunto sobre redes que utilizan un canal con ancho de banda garantizado como RDSI.
Permite videoconferencias de alta calidad. La parte de datos y video van separados, no puede conectarse a un servidor.
La velocidad de la red por la que H.320 interconecta los terminales de vídeo y los sistemas de videoconferencia es de 54 ó 64 Kbps a 2048 Kbps
RECOMENDACIÓN H.323RECOMENDACIÓN H.323
Mas que un estándar es una recomendación, de forma quequeda abierta para que los distintos fabricantes se adapten a ella según sus necesidades.
Se centra en la descripción de las comunicaciones multimedia entre terminales, equipos de redes y servicios en redes LAN.
Gestiona el ancho de banda disponible para evitar que la LAN se colapse con la transmisión de audio y vídeo limitando el número de conexiones simultáneas.
Reducción de los costes de implantación: mientras que H.320 requiere doble cableado para transportar audio y vídeo, H.323 puede utilizar conexiones WAN.
H.320 es un estándar orientado a terminal mientras que H.323 tiene sus capacidades distribuidas a través de la red lo que le permite disponer de funciones de comunicacióncomplementarias.
Los componentes definidos dentro de H.323 son: Terminal, Gatekeeper, Gateway, MCU.
RECOMENDACIÓN H.324RECOMENDACIÓN H.324
Este estándar define una terminal multimedia para la comunicación de voz, datos y vídeo sobre la red telefónica conmutada pública. Para ello utiliza módems sin detección ni corrección de errores para evitar los retrasos debidos a retransmisiones.
La calidad de audio y vídeo es peor que la ofrecida por H.320 pero tiene los beneficios de ser una tecnología de bajo coste y que aprovecha red telefónica.
El estándar H.324 está diseñado para mejorar la calidad de la transmisión de videoconferencia sobre los enlaces de baja velocidad asociados con los POTS, (rango de 28.8 Kbps a 56 Kbps)
ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA EN ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA EN RELACIÓN CON LOS ESTÁNDARES ANTERIORESRELACIÓN CON LOS ESTÁNDARES ANTERIORES
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS
SERVICIOS DE VIDEOCONFERENCIA EN REDES IP
Componentes de un sistema H.323
Terminales H.323 Pasarelas (“Gateways”)Controlador H.323 (“Gatekeeper”) Unidades de control multipunto (“MCU -
Multipoint Control Units”)
Componentes de un sistema H.323
Terminales H.323 Puntos finales de la comunicación.Teléfonos multimedia IP.Para trabajar necesariamente debe soportar
voz con un codec G.711; opcional: video y datos.
Tipos de codificación de audio admitidos:G.711, G.722, G.723, G.728 y G.729.
La codificación de video es opcional; pero de existir se debe de trabajar con:H.261 y H.263.
Terminales H.323El tipo de codec para establecer la
comunicacion, la velocidad de transmisión, el formato de la imagen y las opciones de los algoritmos utilizados, son negociados según la recomendación H.323.
Los terminales pueden abrir canales de datos (bidireccionales o unidireccionales).
T.120 provee un estándar de interoperabilidad para el intercambio de datos entre terminales H.323 y otros tipos Ej.: H.324, H.320, H.310.
Gateways Interconectan dos terminales que se encuentran en
diferentes redes.Traduce los codecs y procesa la llamada y liberación
en ambos lados de la comunicación.Adaptan audio, video, datos y señalización entre los
formatos propios de H.323 y otras redes.Si los terminales se encuentran en la misma red no son
necesarios.Puede ser un equipo independiente o residir en el
Gatekeeper.
Gateways
GatekeeperElemento centralizador de control y servicios
telefónicos.Elemento más importante de la red H.323.Actúa como un conmutador virtual; es el punto central
de todas la llamadas.
GatekeeperPara soportar conferencias multipunto, los usuarios
podrían emplear un Gatekeeper para recibir los canales de control H.245 desde dos terminales en una conferencia punto-punto. Cuando la conferencia cambia a multipunto, el Gatekeeper puede redireccionar el Canal de Control H.245 a un controlador multipunto, el MC. El Gatekeeper no necesita procesar la señalización H.245, solo necesita pasarla entre los terminales o entre los terminales y el MC.
GatekeeperFunciones obligatorias:
Traducción de Direcciones: Traducción de alias a direcciones de transporte, usando para ello una tabla que es modificada con mensajes de Registration.
Control de Admisión: autoriza o niega el acceso (registro) a la red H.323, utilizando mensajes descritos en la recomendación H.225.
Control de Ancho de Banda: debe soportar la mensajería H.225.0 respecto a la asignación de ancho de banda.
Gestión de Zona: suministra la funciones anteriores a todos los terminales, MCU's y Gateways que se encuentren registrados en su Zona de control.
GatekeeperFunciones opcionales:
Señalización de control de llamada: puede elegir completar la señalización de llamada con los extremos y procesar la señalización de llamada el mismo. Alternativamente, puede elegir que los extremos conecten directamente sus señalizaciones de llamada.
Autorización de llamada: puede rechazar una llamada desde un terminal basándose en la especificación Q.931. (H.225.0) Las razones para rechazar la llamada pueden ser acceso restringido desde o hacia un terminal particular o Gateway, y acceso restringido durante un periodo de tiempo. El criterio está fuera del alcance de H.323.
GatekeeperFunciones opcionales:
Gestión de llamada: El Gatekeeper puede mantener una lista de las llamadas en curso, esta información puede ser usada para indicar si un terminal está ocupado o para dar información a la función de gestión de ancho de banda.
MCU – Multipoint Control Unit El “MCU” provee soporte para realizar
conferencias, entre 3 o más terminales:Controladoras Multipunto (MC – Multipoint
Controller).Procesadores Multipunto (MP – Multipoint
Processor).
MCU – Multipoint Control Unit Controladoras Multipunto (MC)
proveen las funciones de control necesarias para la implementación de conferencias de 3 o más terminales.
Los terminales se conectan a un MC utilizando el canal de control H.245.
Procesadores Multipunto (MP)se encarga exclusivamente del control de las conferencias,
los MP reciben los canales de audio, video y/o datos de los terminales, los procesan, y los redistribuyen nuevamente a los terminales.
El criterio utilizado para realizar las mezclas o la conmutación es determinado por el MC.
COMUNICACIONES
SERVICIOS DE VIDEOCONFERENCIA EN REDES IP
Los canales más habituales a través de los que se envían y reciben las señales de audio, video y datos son de dos tipos: Conmutación de circuitos y Conmutación de paquetes.
Los primeros ofrecen un ancho de banda constante entre dos lugares distantes, por lo que el rendimiento del canal es predecible. Pero, la comunicación multipunto requiere equipamiento muy costoso (MCU) y la tarifa es costosa si el ancho de banda contratado es usado con poca frecuencia.
La conmutación de paquetes implica que el ancho de banda de la red se comparte con otros usuarios y aplicaciones. Al ser compartida es difícil saber el rendimiento que se tendrá durante la videoconferencia.
La división de la información en paquetes y el proceso de su enrutamiento desde origen a destino pueden provocar pérdidas, retrasos y recepción de paquetes desordenados en condiciones de alta carga
Entre las ventajas cabe citar que es mucho más fácil la realización de conferencias multipunto y a bajo costo.
La comunicación entre sistemas de videoconferencia de escritorio varía entre:POTS (Plain Old Telephone Service)RDSI.LAN.Internet.Mbone (Videoconferencias Multicast Por
Internet).
POTS.POTS es el servicio telefónico básico que
llega a todos los hogares y empresas. La principal dificultad de utilizar la red telefónica conmutada para videoconferencia es el pequeño ancho de banda disponible (normalmente 28.8 Kbps). La gran ventaja es el bajo costo tanto del equipamiento como de las tarifas telefónicas en relación a otras alternativas.
RDSI.La Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)
es un servicio de comunicación digital que ofrece dos canales de 64 Kbps y uno de 16 Kbps. La mayor parte de productos en el mercado están orientados a este sistema, ofrece mayor ancho de banda y mejor calidad que la anterior. El único detalle es que aún no es muy popular
LANNormalmente se utilizan redes Ethernet (10
Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps o Token Ring (4 o 16 Mbps). Sobre estas redes existen productos de videoconferencia que utilizan protocolos de red TCP/IP, IPX/SPX, AppleTalk, etc.
INTERNET. La Internet es el resultado de la interconexión de redes de
área local en redes de área amplia. El conjunto de protocolos TCP/IP y un espacio único de direccionamiento proporciona conectividad global a redes disimilares. Sobre el protocolo Internet (IP) se utilizan dos protocolos de transporte: TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol). El primero fue diseñado y es adecuado para la transmisión de datos, en la que la fiabilidad es esencial, ya que posee un mecanismo de corrección de errores (los paquetes son comprobados en destino y si se han corrompido son retransmitidos de nuevo, si llegan desordenados debido al enrutamiento, son reordenados). El segundo (UDP) no proporciona este servicio y, por tanto, es el utilizado en las videoconferencias en las que lo primordial no es tanto la fidelidad o perder algunos paquetes sino la rapidez con la que deben llegar a su destino.
MBONE MBone es una red virtual que comprende algunos
segmentos de la Internet. La característica fundamental de los paquetes de datos que se utilizan en la Internet es que son unicast (contienen la dirección de origen y la de destino y están diseñados para la comunicación punto-a-punto) o son broadcast (van de un origen a todos los posibles destinos dentro del rango de red o subred correspondiente). Los paquetes multicast en cambio contienen la dirección de un grupo dinámico de destinos; De este modo es posible que localizaciones diversas puedan participar en una videoconferencia (conferencia multipunto). Para ello se utilizan diversas técnicas (encapsular paquetes multicast dentro de paquetes unicast, túneles creados por enrutadores especializados (mrouted) corriendo en estaciones de trabajo, etc.) y se han desarrollado protocolos ad hoc (IGMP Internet Group Management Protocol, DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol, MOSPF Multicast Open Shortest Path First, PIM Protocol Independent Multicast, RTP Real Time Protocol, etc.).
