Система видеоконференцсвязи
Полезная модель относится к области связи и может быть использована для организации работы систем связи с большим количеством абонентов, например, для проведения многоточечной видеоконференцсвязи.
Система видеоконференцсвязи содержит сервер и терминалы, каждый терминал содержит блок приема и декодирования, а так же блок кодирования и передачи, блок кодирования и передачи каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через индивидуальный канал для передачи пакетов видеопотока, блок приема и декодирования каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через вещательный канал для приема пакетов видео-потока, преобразованных сервером в вещательный формат, каждый терминал дополнительно содержит соединенный с блоком кодирования и передачи блок управления потоком передаваемых пакетов, а так же связанный с ним блок обнаружения потерь пакетов и измерения времени прохождения уцелевших пакетов через индивидуальный канал, сервер и вещательный канал, соединенный с блоком приема и декодирования, а так же с блоком кодирования и передачи для измерения запаздывания принятых из вещательного канала преобразованных сервером пакетов относительно переданных пакетов в индивидуальный канал.
Полезная модель относится к области многоточечной видеоконференцсвязи и может быть использована для организации видео селекторных совещаний, видеомостов, круглых столов, пресс-конференций, видеоинтерактивных трансляций, дистанционного обучения, дистанционной диагностики, экспертных совещаний, лечения, тренингов, и других подобных мероприятий.
В настоящее время все более широкое распространение находят системы многоточечной видеоконференцсвязи. Известна система вещательной асимметричной видеоконференцсвязи, содержащая сервер и терминалы, каждый терминал имеет возможность соединения с сервером через индивидуальный Интернет канал (Unicast) для передачи пакетов видео-потока и возможность соединения через вещательный спутниковый канал (Multicast) для приема пакетов видео-потока, преобразованных сервером в вещательный формат, (см. Система видеоконференцсвязи, опубликованная 24 июня 2004 года на сайте http://imk-publication.fatal.ru) - наиболее близкий аналог. Эта система для увеличения качества изображения и звука использует стандартные, быстро развивающиеся компьютеры и новые, обновляемые через Интернет программные кодеки, реализующие лучшие достижения в области компрессии и совместимость терминалов между собой.
Недостаток известной системы состоит в том, что скорость передачи пакетов видео-потока от терминала к серверу по Интернет каналу, не адаптируется к его загрузке другими пользователями. Это приводит к потерям пакетов, искажению видео и звука или к недогрузке свободных ресурсов индивидуального канала Интернет. И в том и в другом случае имеются существенные потери качества относительно потенциальных возможностей.
Так при увеличении скорости передачи пакетов видео - потока в сервер или при начинающейся перегрузке канала Интернет сторонними пользователями на этом же маршруте увеличиваются очереди в буферах маршрутизаторов Интернет. Следствием роста очередей является увеличение задержек пакетов и их нестабильностей. Дальнейший рост очередей приводит к переполнению буферов.
Когда буферы оказываются переполненными и пакеты некуда записать, то они теряются.
Имеются предпосылки для создания механизма адаптации скорости передачи пакетов и других параметров потока к серверу по каналу Интернет с целью минимизации потерь видео и звука в Интернет каналах. В вещательном канале можно получить гарантии по доставке пакетов и стабильности их задержки. Это значит, что в этом случае потерями и нестабильностью задержек пакетов в вещательном канале можно пренебречь, а потери и флуктуации задержки определяются в основном каналами Интернет.
Для адаптации необходим доступ к измерению параметров цепочки каналов Интернет от терминала активного участника до сервера. Потенциальная точность измерения состояния системы наибольшая, если доступны для измерения процессы на ее входе и на выходе одновременно. В терминале активного участника известной системы можно наблюдать и Unicast поток пакетов на выходе блока кодирования и передачи - на входе измеряемой системы и поток соответствующих пакетов Multicast потока на входе блока приема и декодирования этого же терминала, то есть на выходе этой же измеряемой системы.
Адаптация должна минимизировать прерывания звука и остановку кадров видео. Это значит, что она должна минимизировать и потери пакетов. Адаптация может быть основана на измерениях задержек Multicast пакетов принятых блоком приема и декодирования терминала от сервера относительно соответствующих Unicast пакетов переданных блоком кодирования и передачи этого же терминала через Интернет в сервер. Такая адаптация скорости потока позволит не доводить до потерь пакетов потока в Интернет с большой вероятностью.
Если все же потеря пакета произошла, то это может быть использовано для уменьшения скорости потока пакетов или адаптации других параметров потока. Например, при потере пакетов может генерироваться новый опорный кадр в компрессированном видео-потоке.
Возможен вариант решения этой же проблемы путем измерения джиттера приходящих пакетов только на выходе измеряемой системы, однако он обладает низкой точностью из-за неравномерной скорости передачи пакетов самим блоком кодирования и передачи, обусловленной динамикой входного изображения,
загрузкой процессора и другими факторами. Например, в кодере Windows Media неравномерность скорости передаваемого потока составляет примерно 25%. Эта неравномерность приводит к большим ошибкам измерений, а значит к большим ошибкам и задержкам в управлении скоростью передаваемого потока пакетов.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа, а именно использование в системе видеоконференцсвязи механизмов быстрой и точной адаптации параметров потока пакетов (генерации внеочередных опорных кадров, повторов передачи пакетов, их длины и скорости их потока) к загрузке и специфическим настройкам каналов и роутеров Интернет.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в системе видеоконференцсвязи содержащей сервер и терминалы, каждый терминал содержит блок приема и декодирования, а так же блок кодирования и передачи, блок кодирования и передачи каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через индивидуальный канал для передачи пакетов видео-потока, блок приема и декодирования каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через вещательный канал для приема пакетов видео-потока, преобразованных сервером в вещательный формат, новым является то, что каждый терминал дополнительно содержит соединенный с блоком кодирования и передачи блок управления потоком передаваемых пакетов, а так же связанный с ним блок обнаружения потерь пакетов и измерения времени прохождения уцелевших пакетов через индивидуальный канал, сервер и вещательный канал, соединенный с блоком приема и декодирования, а так же с блоком кодирования и передачи для измерения запаздывания принимаемого модифицированного сервером пакета из вещательного канала относительно его оригинала передаваемого блоком кодирования и передачи.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Считаю, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для осуществления монтажа и эксплуатации системы.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема системы видеоконференцсвязи.
Все конструктивные элементы системы и их связи, а также условия осуществления действий являются известными, они не составляют предмета патентной охраны и поэтому в материалах настоящей заявки не раскрыты.
Система видеоконференцсвязи содержит терминалы 1 и сервер 2, каждый терминал содержит блок приема и декодирования 3 и блок кодирования и передачи 4, блок кодирования и передачи каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через индивидуальный канал 5 для передачи пакетов видео-потока, блок приема и декодирования каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через вещательный канал 6 для приема пакетов видео-потока, преобразованных сервером в вещательный формат, терминал так же содержит блок управления параметрами потока передаваемых пакетов 7 (формированием опорных кадров, повторами передаваемых в сервер пакетов, скоростью их передачи и их размером), а так же связанный с ним блок 8 обнаружения потерь пакетов и измерения времени прохождения уцелевших пакетов через индивидуальный канал до сервера, через сервер и через вещательный канал от сервера 2.
Вещательный канал 6 может быть выполнен в виде спутникового канала IP/DVB. Индивидуальные каналы могут быть организованы на базе Интернет или услуги типа IP-VPN. Индивидуальные каналы и вещательный канал могут быть выполнены на основе технологии типа DVB-RCS с использованием приемно-передающих станций и хаба спутниковой связи.
Система видеоконференцсвязи работает следующим образом. Работу системы рассмотрим на примере сеанса многоточечной видеоконференцсвязи. Блок кодирования и передачи 4 терминала 1, активного участника, передает пакеты снимаемого с монитора (не показан) потока через индивидуальный канал 5 серверу 2, в сервере 2 пакеты преобразуются в вещательный формат и передаются через вещательный канал 6 в терминалы 1, в том числе и в терминал который передает пакеты. Блок 8 по данным из блока 3 обнаруживает потери пакетов и измеряет разность времен прихода исходного пакета из блока 4 и модифицированной сервером его уцелевшей копии принятой со спутника блоком 3. Если потерянные в пакеты обнаружены блоком 8, то блок управления 7 уменьшает скорость потока пакетов передаваемых блоком 4, если задержка пакетов меньше нижней пороговой величины, то блок управления 7 увеличивает скорость
потока, если задержка пакетов больше верхней пороговой величины, то блок управления 7 уменьшает скорость потока пакетов передаваемых блоком 4.
Несомненным достоинством заявленной системы является возможность быстрой и точной адаптации скорости видео-потока и его характеристик к реальной загрузке Интернет каналов и более эффективное использование его ресурсов для сокращения вероятности брака в эфире и повышения качества видеоконференцсвязи. Данная система может быть также использована для осуществления включений удаленных студий в прямом эфире вещательных телекомпаний.
Система видеоконференцсвязи, содержащая сервер и терминалы, каждый терминал содержит блок приема и декодирования, а также блок кодирования и передачи, блок кодирования и передачи каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через индивидуальный канал для передачи пакетов видеопотока, блок приема и декодирования каждого терминала имеет возможность соединения с сервером через вещательный канал для приема пакетов видеопотока, преобразованных сервером в вещательный формат, отличающаяся тем, что каждый терминал дополнительно содержит соединенный с блоком кодирования и передачи блок управления потоком передаваемых пакетов, а также связанный с ним блок обнаружения потерь пакетов и измерения времени прохождения уцелевших пакетов через индивидуальный канал, сервер и вещательный канал, соединенный с блоком приема и декодирования, а также с блоком кодирования и передачи для измерения запаздывания принимаемого модифицированного сервером пакета из вещательного канала относительно его оригинала, передаваемого блоком кодирования и передачи.
