Архитектура системы ВКС — это сложная, многоуровневая структура, включающая в себя различные компоненты, такие как аппаратное и программное обеспечение, коммуникационные каналы, устройства ввода-вывода и другие элементы.
Любая система видеоконференцсвязи состоит из:
- Сервер ВКС (видеоконференцсвязи) — это централизованное устройство или программное обеспечение, которое управляет подключениями, передачей данных и мультимедийными потоками в процессе видеоконференций.
- Терминал ВКС — это специализированные устройства для проведения видеоконференций, поддерживающие передачу видео и аудио: аппаратные, мобильные, программные, сложные системы телеприсутствия.
- Инфраструктураканалы связи и применяемые протоколы для передачи данных, устройства и вспомогательное оборудование, например для трансляции и записи видеоконференции.
- Периферийное оборудование – спикерфоны, микшеры, микрофоны, PTZ-камеры.
Содержание
Разновидности архитектур сервера ВКС
Архитектура сервера ВКС (видеоконференцсвязи) относится к структуре и организации серверов, которые обрабатывают и управляют видеовызовами. В зависимости от требований к производительности, масштабируемости, безопасности и стоимости, компании могут выбрать различные архитектуры серверов ВКС. Вот некоторые из наиболее распространенных:
- Централизованная архитектура: В этом случае все операции ВКС управляются центральным сервером. Это может быть эффективным решением для небольших и средних компаний, где все участники находятся в одной географической области.
- Децентрализованная архитектура: Здесь сервера ВКС разбросаны по различным местам и работают вместе, чтобы обеспечивать видеоконференцсвязь. Это может быть полезно для больших организаций с географически разбросанными отделами или командами.
- Гибридная архитектура: Этот тип архитектуры сочетает в себе элементы централизованных и распределенных систем. Он может использоваться, когда организации хотят сочетать преимущества обоих подходов.
- Облачная архитектура: При использовании облачной архитектуры сервера ВКС размещаются на удаленных серверах, обслуживаемых поставщиками облачных услуг. Это может повысить доступность и масштабируемость, а также снизить стоимость владения и управления собственными серверами.
Все архитектуры делятся на две группы:
- Аппаратные решения – обычно перекодируют видеопотоки для каждого из участников конференции, что требует много процессорных ресурсов. Для реализации большого количества вычислений Аппаратные ВКС-решения часто строят на основе модулей с DSP-процессорами, причем решения позволяют наращивать мощность за счет увеличения количества модулей. Такие решения более дорогостоящие.
- Программные решения – не перекодируют видеопотоки, ресурсы процессора расходуются только на передачу данных. Программные ВКС-решения могут быть построены на базе процессоров общего назначения, устроены намного проще и, следовательно, более доступны.
Модели внедрения ВКС системы TrueConf
- Выделенное решение. Вся инфраструктура принадлежит и обслуживается заказчиком самостоятельно.
- Облачное решение. Сервер ВКС принадлежащий другому вендору, который может находится в любой точке мира. Терминалы ВКС в сети заказчика.
- Удаленное управление. Сервера и терминалы заказчика находятся под контролем сервис-провайдера.
Архитектура аппаратного сервера ВКС
Аппаратные серверы для систем видеоконференцсвязи делятся на две категории: стандартные (классический MCU) и упрощенные.
1. Стандартный тип MCU работает следующим образом: принимает видеопотоки от каждого терминала, декодирует, преобразует видеопотоки и адаптирует битрейт, осуществляют микширование сигналов в один поток, затем каждому терминалу кодирует этот поток и отсылает.
Применение полноценных MCU обеспечивает возможность интеграции сервисов видеоконференцсвязи в корпоративные системы. Установка нескольких централизованных серверов и их объединение в кластер может минимизировать вероятность сбоя в системе. К тому же, такой подход помогает уменьшить нагрузку на терминалы и коммуникационные каналы.
Схема работы классического сервера TrueConf MCU
2. Упрощенный тип MCU выполняет лишь одну задачу – действует как прокси, перенаправляя видеопотоки между терминалами. В результате, основная ответственность за обработку и создание изображений переходит на конечные терминалы.
Прокси-серверы могут быть полезными в определенных обстоятельствах, однако они не являются оптимальным решением для постоянного проведения масштабных многоточечных видеоконференций. Упрощенные MCU требуют наличия мощных терминалов. Кроме того, они создают значительную нагрузку на коммуникационные каналы, вызывают сложности при интеграции в корпоративные системы и представляют проблемы в управлении.
Плюсы и минусы аппаратных решений ВКС
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Экономия каналов связи | Требует квалифицированной поддержки, так как все современные аппаратные решения достаточно сложны и нуждаются в обслуживании высококвалифицированных и сертифицированных специалистов. |
| Отсутствие проблемы «слабого оборудования» за счет использования MCU и технологии масштабируемого видеокодирования (SVC). | Сложности с масштабированием. Они возникают при обслуживании аппаратной системы, когда появляется потребность в увеличении количества серверов и пользователей. |
| Стандартизированные протоколы. Все аппаратные решения создавались по общим стандартам и спецификациям – за счет этого они глубоко совместимы между собой. Как минимум – аудио и видео между различными устройствами всегда совместимы. | Сложности с расширением функционала – инструменты совместной работы, запись видеоконференций. Для этого также необходимы дополнительные модули (“железо”), что сказывается на стоимости системы ВКС. |
| Централизованное управление. |
Архитектура программных решений ВКС
Программные решения бывают различных типов:
- Клиент-серверные: Связь между терминалами осуществляется через единый сервер. Это централизованная система, обладает хорошей управляемостью, высокая надежность достигается дублированием серверов. Недостатки – все данные идут через единую точку (сервер) и качество связи зависит от того, где расположен сервер.
- P2P решения (peer-to-peer, P2P — равный к равному): Децентрализованная система, обладает высокой надежностью, но низкой управляемостью. Трафик проходит по различным узлам сети и различные точки связи (обычно терминалы). Недостаток – качество связи может меняться от пути прохождения данных и зависит также от мощности узлов.
- Гибридные: Объединяет достоинства обоих систем. Трафик между терминалами идет либо напрямую между терминалами, либо через сервер, в зависимости от анализа каналов связи.
Классическая архитектура ВКС на основе ПО
Программная платформа коммутирует входящие потоки от участников, размножает их согласно количеству принимающих участников и отсылает каждому пользователю.
То есть, в симметричной групповой конференции с 4 участниками пользователь, который отправляет видео c разрешением 640х360 (SD – стандартное разрешение), получит в итоге видео с разрешением 4* (640х360) = 1280х720 (HD – высокой четкости).
Пользователь получает максимальное значение – сумму всех разрешений участников групповой ВКС.
Улучшенная архитектура ВКС без перекодирования на основе ПО
За счет использования технологии масштабируемого видеокодирования (SVC), каждый участник сможет получить картинку, адаптированную под его терминал. Так например, если терминал – это телефон с разрешением экрана 800х480, то разрешение 1280х720 уже избыточно для него и сервер уменьшает разрешения отсылаемых потоков видео.
Такие решения выпускают уже сегодня, принцип их работы заключается в том, что терминалы ВКС кодируют видео специальным образом, так, что сжатый поток можно разделить на несколько подпотоков различного разрешения или различной частоты кадров без декодирования видео. ВКС сервер выступает в роли распределителя качества – “прореживает” потоки под изменяющиеся условия канала или мощности терминала выбирая оптимальный на данный момент подпоток таким образом, чтобы ни у вас, ни у ваших собеседников не возникало проблем в общении. В идеале, все это позволяет на основе программного решения построить полную эмуляцию аппаратного MCU, только здесь вместо перекодирования используется прорежение пакетов, что гораздо эффективнее с точки зрения процессорных ресурсов.
Плюсы и минусы программных решений ВКС
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Возможно построение сервера на базе процессоров общего назначения и стандартных серверов | |
|
В качестве терминалов ВКС используются обычные ПК. |
| Отсутствие проблемы «слабого оборудования» – за счет использования SVC. | Периферийное оборудование нужно приобретать отдельно. |
| Легко масштабируется – все зависит от ширины канала на сервере. | |
| Весь функционал уже на борту. |
Ключевые выводы по архитектуре систем видеоконференцсвязи
В заключение, стоит отметить, что архитектура систем видеоконференцсвязи играет решающую роль в качестве и эффективности видеоконференций. Выбор между централизованной, распределенной или гибридной архитектурой зависит от конкретных нужд и условий организации, включая масштабы, требования к надежности, доступные ресурсы и прочее.
Полноценные MCU могут обеспечить высокую производительность и интеграцию с корпоративными системами, в то время как упрощенные серверы могут быть более подходящим решением в ситуациях с ограниченными ресурсами, но они не подойдут для масштабных многоточечных видеоконференций.
Важно помнить, что выбор подходящей архитектуры и модели внедрения является ключевым фактором успешного использования систем видеоконференцсвязи. Изучение и понимание различий между различными архитектурами и их преимуществами и недостатками помогут вам принять правильное решение.
