Video su IP. Executive Summary
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- Arnoldo Gatto
- 8 anni fa
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1 Video su IP Executive Summary Le aziende di oggi, in un mercato cosi ricco di nuove sfide, si focalizzano spesso sulla riduzione dei costi. Nel caso di un azienda con 10 filiali che abbia necessita di organizzare una riunione a livello corporate, i costi per spostare 2 persone da ciascuna filiale, partendo da una spesa di 250 a persona, arrivano ad un totale di 5.000, vitto e alloggio esclusi. Si comprende quindi facilmente come le alternative economiche debbano essere tenute in seria considerazione. Le recenti soluzioni tecnologiche hanno fatto diventare la videoconferenza una soluzione affidabile e matura, con l integrazione di servizi ad elevato valore aggiunto, quali il Video on Demand (VOD), il video digitale, il video interattivo, lo streaming ed i serivzi audio-video in tempo reale. L onere imposto da queste nuove tecnologie alle infrastrutture varia con la frequenza di utilizzo, ma nessuno potra negare la necessita di un incremento di banda. Molte aziende hanno aggiunto nuove applicazioni sulle proprie reti per arrivare a scoprire di avere una larghezza di banda insufficiente. Un infrastruttura di rete affidabile, ben progettata e installata quale 10G ip puo fornire una banda sufficiente per questi servizi ed alla successiva implementazione di nuove applicazioni nel prossimo futuro. Nel seguito si intende fornire una panoramica dei sistemi Video su IP e della soluzione 10G ip, che consente di risolvere le problematiche relative a queste nuove richieste di banda passante. La tecnologia Video su IP e le tendenze di mercato I segnali video classici si basano su una tecnologia analogica, che richiede costosi circuiti trasmissivi. L attuale era digitale ha portato segnali audio e video compressi sui tipici circuiti di rete a livello di LAN, di WAN e persino su Internet. Il Video su IP o lo Streaming Video su IP sono le moderne tecnologie che consentono ai segnali video di essere acquisiti, digitalizzati, gestiti e trasmessi su reti IP. Il primo passo risulta essere l acquisizione del contenuto video e puo essere realizzato in vari modi. In seguito questo viene processato, compresso, immagazzinato ed editato su un video server. Il contenuto puo essere anche di tipo live (con acquisizione e processamento in tempo reale) oppure pre-registrato e immagazzinato. Queste trasmissioni possono quindi essere inviate attraverso la rete a una o piu postazioni per una visione singola o simultanea. La postazione ricevente sara 1
2 quindi dotata di un visualizzatore hardware e/o software. Le applicazioni emergenti forniscono un visualizzatore video basato su tecnologia Java senza requisiti speciali per la postazione ricevente. Le presentazioni video possono essere suddivise in tre categorie: Video Broadcasting, Video on Demand e Videoconferenza. Solo l ultima di queste e di tipo full duplex, le altre sono essenzialmente di tipo unidirezionale. Queste soluzioni video su IP sono scalabili, economiche e molto flessibili, consentono infatti di mettere in contatto strutture aziendali distanti tra loro in maniera semplice e rapida. Secondo The Gartner Group, le applicazioni video su IP verranno utilizzate entro l anno 2006 dall 80% delle 2000 aziende ai primi posti dell elenco di Fortune. Questi servizi stanno rapidamente rimpiazzando le applicazioni classiche di video conferenza su ISDN. Secondo In-Stat/MDR (Marzo 2003) la vendita di postazioni per videoconferenza raggiungeranno nel 2007 il valore di 875 M$ ed i servizi relativi raggiungeranno per quel periodo un totale di 5.5 Mld$. Video Broadcast su IP Si tratta di una trasmissione unidirezionale di un file video su rete IP. La postazione terminale e costituita di un puro visualizzatore passivo, senza alcun controllo sulla sessione. La diffusione video puo essere di tipo Unicast o Multicast da parte del server. Nel primo caso la trasmissione viene replicata dal server per ciascun visualizzatore terminale, mentre nel secondo lo stesso segnale viene inviato in rete verso piu terminali o semplicemente verso un gruppo di utenti. Questa tecnologia viene implementata nelle aziende di una certa dimensione per la diffusione di presentazioni, annunci, resoconti di riunione o per effettuare training al personale. Viene utilizzata anche dalle universita, da societa operanti nell education, da fornitori di contenuti su web, eccetera. Tre fattori determineranno la quantita di banda richiesta da questa tecnologia: il numero di utenti, la banda del server, le dimensioni delle presentazioni e dei pacchetti video. Il video broadcast viene tipicamente considerato un canale aperto. Video on Demand (VOD) su IP In generale, il VOD permette ad un utente di richiedere l invio di un video memorizzato su server. Questa tecnologia si differenzia dal broadcast in quanto il servizio e di tipo interattivo, l utente ha infatti la possibilita di arrestare il video, riavviarlo, avanzare o retrocedere. Un altra funzionalita di questo servizio e la presenza di dati relativi all utilizzo da parte dell utente, con possibilita di conseguente fatturazione. Il VOD puo essere utilizzato per una visione in tempo reale, ma viene tipicamente utilizzato per file video immagazzinati su server. Viene utilizzato per e- learning, addestramento, marketing, divertimento, videodiffusione e comunque in tutti i casi in cui l utente finale richiede una visione con tempistiche soggettive, non predeterminate dal fornitore di contenuti. In una rete VOD su IP tipica vengono implementati i seguenti componenti: Un video server (in configurazione di server d archiviazione o cluster) L Application Control Server, destinato a iniziare la trasmissione in base alla richiesta (puo essere incluso nel server d archiviazione) Un terminale con un convertitore per gestire la richiesta di visione ed i controlli interattivi Il software di gestione e/o di billing Un apparato di tipo PC o comunque un apparato di rete in grado di registrare/convertire i file video 2
3 Videoconferenza su IP La videoconferenza e una combinazione di trasmissioni audio e video full duplex che permette la visione e l ascolto tra persone che si trovano in localita distanti tra loro come se si trovassero in una stessa stanza. In ciascun sito viene posta una telecamera per acquisire ed inviare i segnali video, identicamente un microfono consente l acquisizione e l invio dei segnali audio, riprodotti da altoparlanti, con una comunicazione tipicamente realizzata in tempo reale e non memorizzata. La prima tecnologia per videoconferenza venne presentata da AT&T nel Lo standard di riferimento per la comunicazione e ITU H.320, caratterizzata dalle limitazioni derivanti dai costi di un apparecchiatura dedicata in ciascun sito. I nuovi standard H323 (1996) consentono la videoconferenza su IP, con un servizio che puo essere attivato da qualunque PC sulla rete (che sia ovviamente dotato dell equipaggiamento necessario) e con un segnale che viene trasmesso sulla rete dati, eliminando cosi la necessita di linee dedicate e i conseguenti costi di utilizzo. Questi servizi consentono applicazioni quali comunicazione a livello aziendale, telemedicina, training, e-learning, telelavoro e servizio assistenza clienti. La videoconferenza puo essere di tipo punto-punto o multipunto, con piu utenti nella stessa sessione e visione su piu finestre separate. E stato infine introdotto il nuovo concetto di collaborazione, con la possibilita di includere in conferenza una lavagna elettronica per la stesura di note/appunti e la visione condivisa di presentazioni da parte di tutti gli utenti. Una MCU (Multipoint Conference Unit = Unita di Conferenza Multipunto) viene tipicamente posta in un sito centralizzato, per la visione simultanea dei diversi flussi video. Un Gatekeeper viene normalmente utilizzato nelle conferenze multipunto per controllare la banda, l indirizzamento, l identificazione e le istanze di sicurezza della conferenza. Si tratta di applicazioni software che risiedono su un PC separato; negli apparati piu recenti tale funzionalita e incorporata. Gli Standard per Video su IP Le specifiche dei sistemi aperti impongono che la comunicazione avvenga con strutture di pacchetto IP predefinite e con caratteristiche di interoperabilita nell ambito di soluzioni non proprietarie. I due protocolli piu importanti sono definiti all interno degli standard H.323 e SIP (Session Initiation Protocol). H.323 ed i relativi addendum definisce i quattro elementi principali: terminali, gateway, gatekeeper, unita di controllo multipunto. SIP e stato sviluppato da IETF (Internet Engineering Task Force) a meta degli anni 90 ed e un protocollo di segnalazione per conferenza su Internet, telefonia, notifica di presenza e di eventi e instant messaging. Le applicazioni video odierne utilizzano una compressione video ed una tecnologia di codifica per trasportare il segnale con un limitato consumo di banda. L ente preposto allo sviluppo degli standard di compressione per flussi video si chiama MPEG (Motion Picture Experts Group) ed MPEG-4 e l ultimo standard definito. Banda: Bit e Byte Quando un segnale analogico viene convertito in digitale (come avviene nella trasmissione video o voce) il processo viene completato attraverso un campionamento. Come dice il nome, si tratta di selezionare campioni del segnale a determinati intervalli di tempo (passo di campionamento) con una certa profondita di campionamento (bit per campione). Maggiore e il campionamento, maggiori dimensioni avra il file che si otterra, con un numero di valori pari al numero di campioni elevato al 3
4 numero di bit campionati. In termini pratici, un CD musicale campionato a campioni al secondo equivale a 5MB per ciascun minuto di ascolto. La medesima tecnica, sebbene piu complessa, viene utilizzata nel video; la differenza consiste nel fatto che cio che viene trasmesso e un immagine costituita di elementi noti come pixel. Lo standard MPEG utilizza una compressione di tipo lossy, ovvero una parte dell immagine viene scartata, ma trasmettendo quanto basta perche l occhio umano possa ricostruire l insieme. Il video viene campionato in segmenti, il primo frame (index) viene trasmesso per intero ed i rimanenti trasmettono le variazioni rispetto al primo. Maggiore la compressione, maggiore sara il grado di perdita del frame. In una rete satura, alcuni campioni possono essere ricevuti fuori sequenza (pixillazione). I pixel appaiono fuori posizione rispetto al frame originale e l immagine appare distorta. Un flusso video non compresso campionato richiede 165Mbps per una qualita di tipo D1 (risoluzione 720x480 NTSC e 720x576 PAL). Esistono due modi per comprimere il flusso video, il primo tramite un abbassamento della risoluzione, l altro tramite campionamento. Una volta compresso, il flusso consumera ovviamente meno risorse, ma esiste un punto di equilibrio tra compressione e qualita video. Colli di bottiglia e ostacoli Per poter implementare video real-time sulla rete, questa deve essere in un eccellente stato operativo. Apparati di tipo traffic-shaper possono dare diverse priorita al traffico video e voce utilizzando un bit relativo alla qualita del servizio. Tutti gli header IP hanno una sezione denominata ToS (Type of Service), inserito nel protocollo parecchi anni fa. QoS e un termine riferito ad un insieme di parametri per trasmissioni sia di tipo TCP (connection-mode) sia di tipo IP (connectionlessmode), per determinare le prestazioni in termini di qualita di trasmissione e di disponibilita di servizio. Comprende il massimo ritardo, il throughput, la priorita dei pacchetti trasmessi. I primi bit del byte ToS vengono sostituiti dall informazione relativa al QoS; la definizione di priorita nel traffico di rete permette di anteporre i pacchetti in cui il tempo e un fattore critico rispetto ai pacchetti contenenti dati classici. Lo stesso metodo viene adottato nelle reti VoIP (Voice over IP). Cosi come e stato per la posta elettronica, le aziende si affideranno sempre piu pesantemente a questi servizi nel prossimo futuro. Ogni amministratore di rete e ben consapevole di quanto sia disastroso un crash di rete, e le aziende mirano a raggiungere un affidabilita di servizio del %, pari ai service provider pubblici. I fuori servizio sono costosi ma difficili da eliminare in una rete che trasporti carichi supplementari con un aumentata sensibilita alla qualita del servizio. Esiste un denominatore comune a tutte le applicazioni: l infrastruttura di rete. Un infrastruttura con un ampia capacita, margini di espansione, e una banda sufficientemente larga risultera un fattore determinante per qualunque installazione per servizi IP convergenti. 10G ip Siemon e stato sviluppato per rispondere a queste esigenze. Ogni giorno nuovi standard definiscono nuove applicazioni; cinque anni fa, nessuno avrebbe previsto la richiesta di trasmissioni a 10G. Al giorno d oggi, il 10G esiste e viene utilizzato. E quindi ragionevole realizzare un infrastruttura con uno spazio di crescita adeguato. 10G ip Siemon risponde a questi requisiti, fornendo la migliore tecnologia al mondo per un sistema di cablaggio che potra supportare le applicazioni di domani. 4
5 Bibliografia Gartner Group, H.323, Multimedia Communication Services for Real-time Audio, Video and Data Communications, ITU-T, IETF, Internet Engineering Task Force (SIP, MMUSIC), In-Stat/MDR, (March 2003), MPEG, Motion Pictures Experts Group, The Siemon Company The Americas Europe/Middle East/Africa Italy Watertown, CT USA Surrey, England Via Senigallia, 18/ Milano Phone (1) Phone (44) Tel (39)
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