способ и система осуществления видеоконференций

Формула изобретения

1. Способ осуществления видеоконференций между центральным устройством и, по меньшей мере, двумя оконечными устройствами бродкастной транспортной сети, с использованием сервера организации многоточечных видеоконференций, включающий передачу от оконечных устройств и обработку аудио/видеоинформации на сервере, и передачу потока аудио/видеоинформации от сервера к оконечным устройствам, в котором передача информации осуществляется при помощи маршрутизаторов, подключенных к каждому из устройств, через приемопередающие каналообразующие устройства, а на центральном маршрутизаторе устанавливается фильтр, запрещающий все потоки аудио/видеоинформации от сервера, кроме одного, с заданным адресом, который поступает на все оконечные маршрутизаторы, и передается оконечным устройствам таким образом, что когда поток информации поступает на маршрутизаторы, подключенные к оконечным устройствам, адреса которых не совпадают с заданным адресом, этот заданный адрес, присвоенный центральным маршрутизатором, подменяется адресом установленного за маршрутизатором абонентского устройства, участвующего в видеоконференции, а на одном, конкретном оконечном маршрутезаторе, для которого поток аудио/видеоинформации не блокируется центральным маршрутизатором, поток аудио/видеоинформации проходит без преобразования.

2. Способ по п.1, в котором центральный маршрутизатор, к которому подключен сервер видеоконференции, настраивается таким образом, что все потоки, кроме потоков, содержащих передаваемую аудио/видеоинформацию видеоконференции, включая служебную информацию видеоконференции, маршрутизируются стандартным способом.

3. Способ по п.1 или 2, в котором абонентские маршрутизаторы, к которым подключены устройства видеоконференцсвязи, участвующие в видеоконференции, обрабатывают принимаемые потоки аудио/видеоинформации таким образом, что в результате они имеют IP-адрес получателя, эквивалентный IP-адресу подключенного к данному маршрутизатору устройства видеоконференцсвязи.

4. Способ по п.1 или 2, в котором потоки аудио/видеоинформации доставляются устройству видеоконференцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

5. Способ по п.3, в котором потоки аудио/видеоинформации доставляются устройству видеоконференцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

6. Способ по любому из пп.1, 2, 5, в котором бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

7. Способ по п.3, в котором бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

8. Способ по п.4, в котором бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

9. Система для осуществления видеоконференций между центральным устройством и, по меньшей мере, двумя оконечными устройствами бродкастной транспортной сети, с использованием сервера организации многоточечных видеоконференций, подключенного к центральному устройству, содержащая маршрутизаторы и приемопередающие каналообразующие устройства, подключенные к каждому из оконечных устройств, в которой на центральном маршрутизаторе, подключенному к центральному устройству, установлен фильтр, запрещающий все потоки аудио/видеоинформации, кроме одного, с заданным адресом, который поступает на все оконечные маршрутизаторы, в которых когда поток информации поступает на маршрутизаторы, адреса которых не совпадают с заданным адресом, присвоенным центральным маршрутизатором, подменяется на адрес установленного за маршрутизатором абонентского устройства, участвующего в видеоконференции, а на одном, конкретном оконечном маршрутезаторе, для которого поток аудио/видеоинформации не блокируется центральным маршрутизатором, поток аудио/видеоинформации проходит без преобразования.

10. Система по п.9, в которой центральный маршрутизатор, к которому подключен сервер видеоконференции, настроен таким образом, что все потоки, кроме потоков, содержащих передаваемую аудио/видеоинформацию, включая служебную информацию видеоконференции, маршрутизируются стандартным способом.

11. Система по п.9 или 10, в которой абонентские маршрутизаторы, к которым подключены устройства видеоконференцсвязи, участвующие в видеоконференции, настроены таким образом, что принимают переданные центральным маршрутизатором потоки аудио/видеоинформации независимо от того, предназначались они или нет изначально для обслуживаемых ими устройств видеоконференцсвязи,

12. Система по п.9 или 10, в которой абонентские маршрутизаторы обрабатывают принимаемые потоки аудио/видеоинформации таким образом, что в результате они имеют IP-адрес получателя, эквивалентный IP-адресу подключенного к данному маршрутизатору устройства видеоконференцсвязи.

13. Система по п.11, в которой абонентские маршрутизаторы обрабатывают принимаемые потоки аудио/видеоинформации таким образом, что в результате они имеют IP-адрес получателя, эквивалентный IP-адресу подключенного к данному маршрутизатору устройства видеоконференцсвязи.

14. Система по любому из пп. 9, 10, 13, в которой потоки информации доставляются устройству видеоконференцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

15. Система по п.11, в которой потоки информации доставляются устройству видеоконференцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

16. Система по п.12, в которой потоки информации доставляются устройству видеоконфренцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

17. Система по любому из пп.9, 10, 13, 15, 16, в которой бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

18. Система по п.11, в которой бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

19. Система по п.12, в которой бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

20. Система по п.14, в которой бродкастной транспортной сетью может быть спутниковая сеть или сеть передачи данных на основе сети кабельного телевидения, или городская широкополосная сеть доступа, построенная с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к способу и системе осуществления многоточечных Н323 видео/аудио конференций при использовании протокола TCP/IP в схеме звезда (точка-многоточка) в широковещательных (бродкастных) сетях.

В настоящее время известно много различных систем телеконференции (конференц-связи), реализующих соответствующие способы. Однако в каждом из них непременным условием является использование видеокодека для преобразования сигнала изображения в цифровой сигнал.

Например, в патенте ЕР0353945, класс H 04 N 7/15 от 07.02.1990, “Способ установления мультилокальной аудио/видео связи”, рассматривается специализированная система, рассчитанная на работу с конкретной спутниковой системой AT&T SKYNET или с аналогичными системами, предусматривающая прямое включение оконечных устройств (кодеков) в спутниковый модем (с возможностью установки промежуточного шифрующего устройства).

Однако эти известные решения не позволяют организовывать многоточечные видеоконференции, используя стандартное оборудование видеокоференцсвязи, использующее транспортный протокол TCP/IP и протокол управления Н323 или SIP. Кроме того, они не позволяют располагать оборудование видеоконференцсвязи в любой из IP-сетей, обслуживаемых спутниковой станцией, на значительном удалении от спутниковой станции. При этом одновременно при наличии достаточной пропускной способности бродкастного спутникового канала не могут одновременно обслуживать несколько различных видоеконференций, в которых участвуют различные головные и оконечные устройства (кодеки).

Известны решения, осуществляющие многоточечное вещание по стандартной технологии мультикаст, например, как описано в патенте Франции FR2780229, класс H 04 N 7/15 от 24.12.1999, “Многоточечная система для осуществления речевых видеоконференций”. При организации многоточечных видеоконференций с использованием серверов организации многоточечных видеоконференций (в дальнейшем MCU - Multipoint Control Unit), что в данном патенте называется server assembly, происходит передача аудио/видеоинформации от оконечных устройств (терминалов, или кодеков) участников конференции к MCU, обработка информации на MCU и передача интегрированного потока аудио/видео данных от MCU к оконечным терминалам.

Под мультикастом понимается - (RFC1112) адреса для многоадресной рассылки (точка-многоточка), при использовании данного типа адресов один и тот же пакет данных могут принимать несколько устройств. При этом пакеты данных отправляются по направлению к тем устройствам-получателям, которые подтверждают их получение. В сетях сложной топологии пакеты с мультикастовыми адресами могут дублироваться (размножаться) маршрутизаторами при наличии получателей. Использует протоколы маршрутизации, отличные от протоколов маршрутизации юникастовых адресов - индивидуальных адресов, присваиваемых конкретным сетевым устройствам и/или их интерфейсам (позволяют осуществлять связь типа точка-точка).

При этом интегрированный поток данных, идущий к каждому терминалу, идентичен по содержанию и отличается только идентификатором получателя (в сетях TCP/IP таким идентификатором является IP-адрес). В результате в транспортных сетях (например, спутниковых с головной станцией или в сетях кабельного телевидения с поддержкой протокола TCP/IP) полоса пропускания в направлении от MCU используется крайне неэффективно, поскольку MCU (1) отправляет несколько (по числу участников конференции) идентичных потоков данных (2) в широковещательную сеть (6) для каждого из участника конференции (терминала 5), при этом все потоки доходят до каждого из оконечных терминалов (3), а реально каждым терминалом принимается только один (4) (Фиг.1).

Данная ситуация не очень критична для современных высокоскоростных локальных сетей, но весьма существенна при использовании, например, достаточно дорогостоящих спутниковых каналов. Для видеоконференции среднего качества требуется пропускная способность 512К на абонента, при организации видеоконференции из 10 участников потребуется пропускная полоса в направлении от MCU в 5 Мб/с, которая к тому же реально будет заниматься на достаточно небольшие промежутки времени проведения видеоконференций, а в остальное время простаивать.

Другим существенным недостатком таких систем является использование многоточечного вещания по стандартной технологии мультикаст, что не позволяет организовывать широковещательные конференции с использованием MCU, не поддерживающих мультикаст, и не позволяет использовать в данной топологии другой класс устройств (Н323 или SIP MCU), не поддерживающих мультикаст.

Таким образом, одним из возможных решений вопроса экономии пропускной способности при организации многоточечных видеоконференций в бродкастной среде является использование IP-мультикаста, эффективно решающего проблему широковещательного распространения пакетов в режиме точка-многоточка (IP-мультикаст предусматривает возможность приема одного отправленного пакета несколькими устройствами, для которых он предназначен). Однако далеко не все MCU поддерживают мультикаст, тем более что данный протокол не описан как поддерживаемый в стандарте Н323.

Под бродкастом понимаются специальные адреса, означающие “всем членам данной сети”, применяются как правило в локальных сетях, могут применятся для группы локальных сетей.

Задачей, на которое направлено заявленное изобретение, является создание способа и системы осуществления видеоконференций, которые не содержали бы указанных недостатков.

При решении данной задачи достигается технический результат, заключающийся в значительном снижении пропускной способности канала передачи данных от сервера организации многоточечных видеоконференций до абонентских устройств (кодеков) в бродкастных сетях, используя оборудование видеоконференцсвязи, использующее транспортный протокол TCP/IP и протокол управления Н323 или SIP.

Другим техническим результатом, достигаемым заявленным изобретением, является возможность одновременно обслуживать несколько различных видеоконференций, в которых участвуют различные центральные (головные) (MCU) и оконечные устройства (кодеки), что достигается благодаря достаточной пропускной способности бродкастного канала.

Еще одним техническим результатом, достигаемым заявленным изобретением, является возможность расположения оборудования видеоконференцсвязи в любой из IP-сетей, обслуживаемых спутниковой станцией, на значительном удалении от спутниковой станции.

Указанные технические результаты достигаются предложенным способом и системой для осуществления видеоконференции согласно независимым пунктам формулы и подчиненным им зависимым пунктам во всех областях альтернатив, содержащихся в формуле изобретения.

Основным принципом, используемым в предлагаемой технологии, является принудительная фильтрация всех отправляемых MCU в бродкастную сеть потоков аудио/видеоданных к абонентским устройствам (кодекам), кроме одного, и преобразование адресов на принимающей стороне таким образом, чтобы в дальнейшем каждый абонентский кодек воспринимал данный поток данных как предназначенный ему. Обратные каналы, используемые для передачи данных от абонентских кодеков к MCU, могут быть организованы любым образом, для предложенной технологии это не существенно, поскольку передаваемая информация уникальна для каждого абонентского кодека.

Согласно предложенному способу осуществления видеоконференций между центральным (головным) устройством и, по меньшей мере, двумя оконечными устройствами бродкастной транспортной сети, с использованием сервера организации многоточечных видеоконференций, включающему передачу от оконечных устройств и обработку аудио-видео-информации на сервере, и передачу потока аудио-видео информации от сервера к оконечным устройствам, в котором передача информации осуществляется при помощи маршрутизаторов, подключенных к каждому из устройств, через приемопередающие канолообразующие устройства. При этом на центральном маршрутизаторе устанавливается фильтр, запрещающий все потоки аудио-видео-информации, кроме одного с заданным адресом, который поступает на все оконечные маршрутизаторы и передается оконечным устройствам таким образом, что когда поток информации поступает на маршрутизаторы, подключенные к оконечным устройствам, адреса которых не совпадают с заданным адресом, этот заданный адрес, присвоенный центральным маршрутизатором, подменяется адресом установленного за маршрутизатором абонентского устройства, участвующего в видеоконференции, а на одном, конкретном оконечном маршрутезаторе, для которого поток аудио/видео информации не блокируется центральным маршрутизатором, поток аудио/видео информации проходит без преобразования. Таким образом, один поток аудио/видео информации от MCU передается ко всем участникам видеоконференции.

Центральный маршрутизатор настраивается таким образом, что все потоки содержащие аудио/видео информацию видеоконференции обрабатываются (фильтруются) таким образом, что в бродкастную сеть передаются только потоки, предназначенные для одного из абонентских кодеков, остальные отбрасываются. За счет чего собственно достигается экономия полосы пропускания.

В одном из предпочтительных вариантах осуществления изобретения данный способ применим в любых типах бродкастных (широковещательных) сетей, например в спутниковых сетях, сетях передачи данных на основе сетей кабельного телевидения, городских широкополосных сетях доступа построенных с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3 и других.

Также предпочтительно, чтобы центральный маршрутизатор, к которому подключен сервер видеоконференции (MCU) настраивается таким образом, что все потоки, кроме потоков, содержащих передаваемую аудио-видео-информацию видеоконференции, включая служебную информацию видеоконференции, маршрутизируются стандартным способом.

В другом предпочтительном варианте абонентские маршрутизаторы, к которым подключены устройства видеоконфренцсвязи, участвующие в видеоконференции, настраиваются таким образом, что принимают переданные центральным маршрутизатором потоки аудио/видео информации видеоконференции независимо от того, предназначались они или нет изначально для обслуживаемых ими устройств видеоконфренцсвязи. При этом абонентские маршрутизаторы обрабатывают принимаемые потоки аудио/видео информации таким образом, что в результате они имеют IP-адрес получателя, эквивалентный IP-адресу подключенного к данному маршрутизатору устройства видеоконфренцсвязи.

Также предпочтительно, чтобы потоки информации доставлялись устройству видеоконфренцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

Предложенная система для осуществления видеоконференций между центральным устройством и, по меньшей мере, двумя оконечными устройствами бродкастной транспортной сети, с использованием сервера организации многоточечных видеоконференций, подключенного к центральному устройству, содержит маршрутизаторы и приемопередающие каналообразующие устройства, подключенные к каждому из оконечных устройств. При этом на центральном маршрутизаторе, подключенном к центральному устройству, установлен фильтр, запрещающий все потоки аудио-видео информации, кроме одного с заданным адресом, который поступает на все оконечные маршрутизаторы, в которых, когда поток информации поступает на маршрутизаторы, адреса которые не совпадают с заданным адресом, присвоенным центральным маршрутизатором, подменяется на адрес установленного за маршрутизатором абонентского устройства, участвующего в видеоконференции, а на одном, конкретном оконечном маршрутезаторе, для которого поток аудио-видео информации не блокируется центральным маршрутизатором, поток аудио-видео информации проходит без преобразования.

В одном из предпочтительных вариантах в качестве бродкастных (широковещательных) сетей, применяются, например, спутниковые сети или сети передачи данных на основе сетей кабельного телевидения, или городские широкополосные сети доступа построенных с использованием технологии Ethernet IEEE 802.3, а также заявленное изобретение не ограничивает принадлежность бродкастных сетей.

В другом предпочтительном варианте центральный маршрутизатор, к которому подключен сервер видеоконференции (MCU), настроен таким образом, что все потоки, кроме потоков, содержащих передаваемую аудио/видео информацию видеоконференции, включая служебную информацию видеоконференции, маршрутизируются стандартным способом.

В другом предпочтительном варианте абонентские маршрутизаторы, к которым подключены устройства видеоконфренцсвязи, участвующие в видеоконференции, настроены таким образом, что принимают переданные центральным маршрутизатором потоки аудио/видео информации видеоконференции независимо от того, предназначались они или нет изначально для обслуживаемых ими устройств видеоконфренцсвязи. При этом абонентские маршрутизаторы обрабатывают принимаемые потоки аудио/видео информации таким образом, что в результате они имеют IP-адрес получателя, эквивалентный IP-адресу подключенного к данному маршрутизатору устройства видеоконфренцсвязи.

Также предпочтительно, что потоки информации доставляются устройству видеоконфренцсвязи, подключенному к абонентскому маршрутизатору, стандартным образом.

Изобретение раскрыто со ссылкой на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - традиционная система для осуществления многоточечных видеоконференций с использованием серверов организации многоточечных видеоконференций;

фиг.2 - заявленная система для осуществления многоточечных видеоконференций с использованием серверов организации многоточечных видеоконференций;

фиг.3 - алгоритм осуществления видеоконференций.

В сетях TCP/IP конечное оборудование связанно между собой с использованием достаточно высокоинтеллектуальных устройств -маршрутизаторов. В функции маршрутизаторов входят (RFC1812): составление таблиц маршрутизации, фильтрация пакетов, управление приоритетами и очередями, преобразование адресов и т.п., и, в конечном счете, передачу пакетов в соответствии с вышеизложенными правилами между интерфейсами маршрутизатора. Интерфейсы маршрутизаторов подключаются как к локальным сетям, в которых установлено конечное оборудование, так и к каналообразующей аппаратуре, обеспечивающей передачу данных на большие расстояния. При этом, при передаче IP-датаграм по различным средам используются дополнительные протоколы транспортного уровня.

Маршрутизатор (2) на фиг.2 (в дальнейшем центральный или головной маршрутизатор), к которому подключается MCU (1) (может быть и не непосредственно, а в одну из сетей, обслуживаемых данным маршрутизатором), подключен одним из интерфейсов к передающей каналообразующей аппаратуре широковещательного канала (3) (спутниковый модем, головная станция сети кабельного телевидения и т.п.). Маршрутизаторы (5) (в дальнейшем “абонентские маршрутизаторы”), к которым подключаются абонентские устройства - кодеки (также может быть и не непосредственно, а в одну из сетей, обслуживаемых данным маршрутизатором), одним из интерфейсов подключаются к принимающей каналообразующей аппаратуре (4). “Обратные” каналы от абонентских кодеков к MCU (6) могут быть организованны произвольным способом, для данной технологии это не существенно.

На головном маршрутизаторе, устанавливаются фильтры (блок фильтров 7), запрещающие все потоки аудио/видео данных к терминалам видеоконференций (8), кроме одного (9) (основного). При этом, поскольку информация стека протоколов Н323, требующаяся для установления соединения и передачи контрольной информации, передается к терминалам видеоконференции по протоколу и портам, отличным от тех, по которым передаются собственно аудио/видео данные, она не фильтруется и соединение MCU со всеми терминалами видеоконференции устанавливается в нормальном режиме.

Соответственно, на маршрутизаторах, обслуживающих абонентские кодеки, устанавливаются правила, по которым поступающие на них пакеты аудио/видео данных от MCU, предназначенные для “основного” терминала (т.е. не предназначенные для данного маршрутизатора), не сбрасываются. А в соответствии с установленными правилами, согласно заявленному изобретению, адрес получателя подменяется на адрес установленного за маршрутизатором абонентского кодека (блок преобразования адреса 10), участвующего в видеоконференции, и передается данному кодеку. Таким образом, один поток аудио/видео информации от MCU передается ко всем участникам видеоконференции (11).

Естественно, на одном, “основном”, оконечном маршрутизаторе, для которого поток аудио/видео данных не блокируется головным маршрутизатором, никаких преобразований пакетов данных не производится.

Все остальные IP-пакеты маршрутизируются стандартным образом и, таким образом, применение данной технологии не препятствует нормальному взаимодействию других устройств обслуживаемых данными маршрутизаторами.

Все функциональные блоки являются частью маршрутизаторов.

Блок преобразования адресов - функция для маршрутизаторов (NAT, network address translation), описана в RFC-request for comment 3022 (см. http://www.ietf.org/rfc/rfc3022), является де-факто стандартами протокола TCP/IP, разрабатывается, как правило, в рамках IETF. IETF - internet ingeneering task force. NAT применяется, как правило, для повышения безопасности внутренней сети и экономии легальных IP-адресов, позволяя использовать во внутренней сети приватные IP-адреса (RFC 1918) и небольшое количество легальных адресов для выхода в Интернет. Различают статический и динамический NAT. При статическом NAT между внутренним и легальным адресом (в некоторых случаях только для определенных протоколов и портов, protocol address translation PAT) устанавливается взаимно однозначное соответствие как для доступа из внутренней сети в Интернет, так и для доступа во внутреннюю сеть из Интернет. Применяется, как правило, для серверов приложений (электронная почта, WWW, FTP и др.) установленных во внутренних сетях, доступ к которым из Интернет должен быть обеспечен. При динамическом NAT соответствие между внутренним адресом/портом и внешним адресом/портом создается при создании сессии с компьютера внутренней сети, при этом в один легальный адрес может преобразовываться много внутренних за счет преобразования портов (применяется для рабочих станций).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения применяется статический NAT/PAT, при этом преобразование производится только для протокола UDP (по которому передается собственно аудио-видео информация (контрольная информация передается по протоколу TCP) и только для двух портов, один из которых предназначен для передачи голоса, а второй -изображения. При этом модификации подвергается только IP-адрес получателя, порты остаются неизменными. Все остальные пакеты передаются стандартным способом без преобразования, т.о. не нарушается работа сети в целом. Особенностью является преобразование не для адресов из приватных в легальные и обратно на одном маршрутизаторе (что собственно подразумевается стандартом), а преобразование нелегального адреса в легальный, но в нескольких маршрутизаторах параллельно, причем только для одного направления, обратный поток идет без преобразования. С точки зрения работы NAT система преобразования строится таким образом, что для маршрутизатора интерфейс, получающий данный класс пакетов, эквивалентен интерфейсу, подключенному к Интернет, а отправляющий -подключенному к внутренней сети. Таким образом производиться преобразование именно адреса получателя.

Блок маршрутизации отвечает за построение таблиц маршрутизации передачу пакетов между интерфейсами маршрутизатора в соответствии с этими таблицами. Для ускорения процесса передачи пакетов на основании таблиц маршрутизации строятся оптимизированные таблицы (FIB - forvarding information base, у разных производителей могут называться по разному). Таблицы маршрутизации для юникастных и мультикастных адресов строятся независимо различными протоколами маршрутизации.

Для юникаста это OSPF, RIP (V1, V2), IGRP/EIGRP, BGP4, статическая. Принципы работы протоколов маршрутизации несущественны, важно то, что все они создают таблицу маршрутизации на основании юникастных адресов получателя, определяя в какой интерфейс отправить пакет с данным адресом получателя.

Для мультикаста это PIM, MOSPF, MBGP, MDP, IGMP. Принципы работы данных протоколов также несущественны, важно что они также создают таблицы маршрутизации на основании мультикастных адресов, стоящих на месте адреса получателя, и в результате отправляют полученный мультикастный пакет в соответствующий(ие) интерфейсы. Очень важно отметить ту особенность, что если получатели находятся за несколькими интерфейсами, пакет может размножаться по количеству таких интерфейсов, но не по количеству получателей за данным интерфейсом.

Блок фильтрации состоит из двух частей - блока анализа пакетов и блока принятия решений на основании результатов анализа. Блок анализа пакетов позволяет анализировать адрес отправителя, адрес получателя, протокол, другие поля заголовка (например, тип сервиса TOS), порт (в случае наличия функций сетевого экрана - и уровень приложений) и сопоставлять их со списками доступа. В зависимости от совпадения/несовпадения со списком доступа блок принятия решений может: разрешить дальнейшую маршрутизацию пакета в соответствии с таблицей маршрутизации, запретить дальнейшую маршрутизацию пакета (сбросить пакет), отправить пакет в заранее выбранный интерфейс в обход таблиц маршрутизации, запретить/разрешить преобразование пакета, присвоить определенный приоритет, поставить в определенную очередь и т.п.

Стандарт Н323 не подразумевает поддержки мультикаста (который как раз эффективен при многоточечных конференциях), при этом большинство аппаратных кодеков (да и многие программные, например Микрософт NetMeeting) именно в этом стандарте.

Спутниковая сеть приведена в качестве примера бродкастной сети для простоты понимания. Аналогичная ситуация имеется, например, при предоставлении доступа в Интернет по сетям кабельного телевидения, имеется та же самая ситуация. Там от головной станции (headend) пакеты по широкополосному каналу идут всем клиентам, у которых установлено специальное оборудование (set top box или кабельный модем), принимающее пакеты предназначенные только данному клиенту. В некоторых кабельных модемах есть встроенный маршрутизатор с необходимой функциональностью. В целом главное - среда должна быть такой, чтобы в обеспечивала доставку пакетов в направлении от центральной станции к оконечному оборудованию таким образом, чтобы любой отправляемый пакет доходил до всех оконечных устройств. Обратный канал может быть любым, это несущественно, важно чтобы пакеты от оконечных кодеков доходили (маршрутизировались) до MCU.

Поскольку в заголовке передаваемых IP пакетов имеется информация об адресе отправителя, получателя, протокола (сетевого), номера порта, который собственно и определяет приложение, для которого предназначен пакет. В заявленном решении имеются как бы три приложения (сессии), для которых предназначены пакеты - управляющая сессия (транспортный протокол TCP), передача видео и передача голоса (транспортный протокол UDP). Контрольные сессии устанавливаются стандартным образом между MCU и всеми абонентским кодеками, передача голоса и видео от абонентских кодеков также осуществляется стандартным образом. Следует отметить, что порты для передачи голоса и видео определяются в контрольной сессии и в принципе могут меняться от кодека к кодеку. Схема применима только для тех кодеков которые в силу аппаратной реализации для передачи голоса и видео всегда используют одни и те же порты, или в которых можно их жестко преконфигурировать. А для передачи видео и голоса от MCU к абонентским кодекам используется приведенная выше схема. То есть все пакеты, приходящие на головной маршрутизатор не от MCU, передаются стандартным образом.

Приходящие на головной маршрутизатор от MCU пакеты анализируются. Определяется какого типа пакет. Если голос или видео к любому кодеку из списка, кроме того, который выбран основным, сбрасывается пакет и не отправляется дальше, если управляющий маршрутизируется стандартным способом. Если голос или видео к абонентскому кодеку, выбранному “основным”, маршрутизируется стандартным образом. Фильтр работает как “входной” (т.е. обрабатывает получаемые в интерфейс пакеты) для интерфейса, к которому подключено MCU.

Блок маршрутизации, соответственно, должен быть настроен таким образом, чтобы оставшиеся аудио-видео потоки отправлялись в интерфейс, подключенный к бродкастной сети.

На маршрутизаторе, к которому подключен “основной” кодек, все приходящие пакеты маршрутизируются стандартным образом.

На маршрутизаторах, к которым подключены все остальные абонентские кодеки, происходит следующее.

Анализируются пакеты, приходящие в интерфейс, подключенный к бродкастной сети. Все пакеты, предназначенные для устройств, подключенных к данному маршрутизатору (если говорить сложно, то для всех IP адресов, для которых в соответствии с таблицей маршрутизации данного маршрутизатора есть запись, указывающая что пакет с данным адресом получателя должен быть отправлен в один из интерфейсов, кроме того, который подключен к бродкастному сегменту), маршрутизируются стандартным образом. Если адрес получателя - “основной” кодек, протокол UDP, а порт - голос или видео, - заменить адрес получателя на адрес подключенного кодека и далее маршрутизировать стандартным образом, т.е. отправить в тот интерфейс, к которому подключен (через который доступен) данный кодек. Все остальные пакеты сбросить. Здесь используется функция статического NAT.

В сетях TCP/IP каждый поток данных состоит из отдельных пакетов - датаграмм, характеризующихся уникальным IP-адресом получателя и отправителя, протоколом (для передачи пользовательской информации это TCP или UDP), портом (являющимся идентификатором приложения, для которого предназначен данный пакет), другой служебной информацией и собственно передаваемыми данными. Протокол TCP используется для передачи информации в режиме “с установлением соединения”, при этом имеется служебная последовательность обмена пакетами при установлении и разрыве сессии (связи между приложениями). Кроме того, в протоколе TCP используется режим “подтверждения получения”, при котором устройство-приемник посылает подтверждение устройству-отправителю на каждый пакет данных, при получении сбойного пакета посылает запрос на перепосылку данного пакета, при отсутствии подтверждения получения пакета устройством-отправителем пакет передается заново. Таким образом гарантируется 100% гарантия достоверности передаваемой информации. Протокол UDP используется для передачи данных в режиме “без установления соединения”, то есть не предусматривает обмена пакетами для установления/разрыва сессии и подтверждения принятия пакетов. Таким образом данный протокол может применяться только в случае передачи такой информации, где 100% достоверность не является критичной. С другой стороны, поскольку отсутствуют подтверждения и перезапросы на сбойные пакеты, данный протокол позволяет осуществлять передачу информации без дополнительных задержек, то есть в реальном масштабе времени.

В Н323 конференциях протокол TCP используется для организации контрольных сессий между устройствами, управляющих установлением соединений при организации конференций и установления параметров передачи аудио/видео информации с использованием передачи данных по протоколу UDP. Поскольку посредством управляющей сессии передается незначительное количество данных служебной информации между MCU и абонентскими кодеками, в предлагаемом способе данное соединение устанавливается стандартным способом без какого-либо преобразования пакетов.

Соответственно, при организации видеоконференций для передачи аудио/видеоинформации используется протокол UDP, позволяющий передавать изображение и голос в реальном масштабе времени с минимальными задержками. Используемые алгоритмы обработки видеоизображения и голоса, с учетом незначительного объема данных, передаваемых в каждом пакете, позволяют достигать достаточно высокого качества изображения и хорошей разборчивости речи даже при наличии небольшого количества недоставленных или сбойных пакетов. Основой предлагаемой технологии является особенность протокола UDP передавать информацию в режиме “без установления соединения” что позволяет использовать один поток передаваемых данных для приема несколькими устройствами. Абонентские устройства принимают последовательность пакетов “как они приходят” и преобразуют их в аудио/видео информацию согласно используемым алгоритмам. При использовании для передачи информации протокола TCP данная технология не могла бы быть применимой ввиду необходимости обработки MCU пакетов подтверждения для сессий с каждым из абонентских кодеков.

Алгоритм работы данной системы приведен на фиг.3.

Приведенные выше схема организации многоточечных видеоконференций и алгоритм ее работы рассчитаны на транспортную сеть, работающую в безадресном режиме. Для применения данной системы с использованием широковещательной сети с адресацией на транспортном уровне потребует дополнительных преобразований, чтобы принимаемые абонентскими маршрутизаторами пакеты, предназначенные основному абонентскому маршрутизатору, не сбрасывались из-за несовпадения адресов транспортного уровня. Способы решения этой проблемы зависят от типа транспортной сети. В некоторых случаях может быть использована подмена адресов транспортной сети на приемных интерфейсах абонентских маршрутизаторов. Например, в случае frame-relay может быть использован один номер виртуального канала. В других случаях может быть использовано дополнительное преобразование адресов транспортного уровня передаваемого потока аудио/видео данных. Например в мультикастные, в этом случае автоматически используются специальные мультикастные адреса транспортного уровня, которые будут восприниматься абонентскими маршрутизаторами.