Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Пятница, 24 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Цифровая обработка сигналов - средство улучшения анализа видеоданных

В статье подробно рассматриваются требования к системам видеонаблюдений.

Цифровая обработка сигналов — средство для улучшения анализа видеоданных

В статье подробно рассматриваются требования к системам видеонаблюдений, отмечаются их отличия от традиционных телевизионных систем. Достаточно подробно проведен сравнительный анализ алгоритмов сжатия данных MPEG-2, MPEG-4 и H.264. Приведен пример использования цифровых сигнальных процессоров в системах видеонаблюдений и предложен вариант построения такой системы.

Основы обработки звука во встраиваемых системах. Часть 2

В статье рассматривается алгоритм цифровой обработки аудиосигналов в процессорах, используемых во встраиваемых системах. В первой части статьи был представлен краткий обзор аудиопреобразователей и рассматривались наиболее распространенные способы цифрового представления аудиосигналов. Во второй части рассказывается о способах представления данных в процессоре и методах обработки звука.

 

15 сентября

Повышение качества обслуживания в сетях для передачи видео и тройного назначения

В статье описывается сетевое решение, позволяющее значительно увеличить производительность и управляемость существующих сетевых инфраструктур при повышении качества обслуживания в управлении IP-данными и видеосигналом. В результате повышения быстродействия и управляемости сети снижаются капитальные и текущие расходы. Описываемое решение сочетает доступ к информации по экономичной сети Ethernet и самые передовые технологии передачи данных по оптическим сетям.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
88
м
у
ль
тиме
диа
и
те
лек
о
м
www. elcp.ru
В статье описывается сетевое решение, позволяющее значительно уве-
личить производительность и управляемость существующих сетевых
инфраструктур при повышении качества обслуживания в управлении
IP-данными и видеосигналом. В результате повышения быстродействия
и управляемости сети снижаются капитальные и текущие расходы.
Описываемое решение сочетает доступ к информации по экономичной
сети Ethernet и самые передовые технологии передачи данных по оптиче-
ским сетям.
Повышение качества обслуживания
в сетях для Передачи видео
и тройного назначения
Кристер Бом (Christer Bohm), главный технический директор, Net Insight
В настоящее время изучается воз-
можность удовлетворить растущую
потребность рынка в службах тройного
назначения (передача голоса, интер-
нет, видеовещание, VoD, NVoD и т.д.)
по xDSL. Кроме того, операторы сетей
кабельного ТВ переходят на цифровой
формат и совершенствуют их до воз-
можности работы с ТВЧ, также пред-
лагая услуги передачи данных и теле-
фонии. В исследовании IPTV Bandwidth
Study отделения Bell Labs Research
(март 2006 г.) заявлено, что предлагае-
мый пакет сетевых услуг существенно
изменяется. Благодаря быстрому росту
видеоуслуг ожидается, что общая про-
пускная способность увеличится деся-
тикратно за период с 2005 по 2009 гг.,
и к 2009 г. более 90% трафика составят
видеоданные. Например, поставщики
контента UPC и Time Warner использу-
ют оптоволоконные, а не спутниковые
сети передачи данных.
Рис. 1. Нынешнее состояние рынка операторских
услуг
Рис. 2. Одновременная передача голоса, данных и
видео — следующий уровень эволюции сетей
Более того, профессиональная
медиа-индустрия, представленая веща-
тельными станциями, центрами про-
изводства ТВ-программ, владельцами
контента, кинопроизводителями и
затрачивающая около 8 млрд долл. еже-
годно на спутниковые каналы, начинает
пользоваться оптическими сетями и
интернет-службами для передачи дан-
ных в модели «бизнес-бизнес», напри-
мер для подключения студий и даже
спортивных арен. Очевидно, что видео
в реальном времени станет основной
частью контента будущих сетей.
Однако сближение медиа-со об щест-
ва с телекоммуникационной индустри-
ей сдерживается в силу недостатка
соответствующих сетевых решений,
которые могли бы удовлетворить тре-
бованиям по обеспечению качества
услуг передачи данных, гибкости и
надежности при невысокой стоимости.
По всеобщему убеждению, задача по
обеспечению качества обслуживания с
использованием современных сетей с
коммутацией пакетов решится благода-
ря избыточному выделению ресурсов.
Однако по мнению исследовательской
компании Datamonitor, избыточное
выделение ресурсов является одним
из самых больших зол с точки зрения
возврата инвестиций, поскольку капи-
тальные затраты вырастают не толь-
ко на оборудование, но и на базовую
инфраструктуру.
В статье обсуждается, как благода-
ря сетевому решению компании Net
Insight, в котором используются усовер-
шенствованные методы управления и
новые динамические технологии Optical
Transport Network, можно радикальным
образом снизить капитальные и текущие
затраты на оказание услуг по передаче
видео и услуг тройного назначения по
существующим сетям общего пользова-
ния. С помощью автоматической панели
управления в соответствии со специфи-
кацией GMPLS можно получить единое
представление о сети начиная с уровня
пакетов, ширины полосы пропускания
каналов, длин волн и заканчивая инфор-
мацией о канале связи. Формирование
каналов и четкое разделение служб
гарантирует высокое качество обслужи-
вания даже при большом коэффициенте
нагрузки сети (>95%).
Предыстория
В современных рыночных условиях
операторы сталкиваются с уменьше-
нием доходов от традиционных услуг
телефонной связи в сочетании с моде-
лью единообразной ставки на интернет-
услуги (см .рис. 1). У операторов имеются
следующие три возможности сохране-
ния прибыли и ее увеличения:
– увеличить клиентскую базу;
– снизить стоимость операций;
– предложить новые привлекатель-
ные услуги.
Для того чтобы добиться высоких
доходов и таким образом увеличить
ценность компании, операторы связи
должны обратить внимание на новые
услуги. Появление сетей тройного
назначения и медиауслуг сдержива-
лись дороговизной сетевых решений
и доступа. Недавно цены на серверы и
оборудование для доступа значитель-
но снизились, однако нынешние сете-
вые решения не приспособлены для
управления большим количеством кри-
тических данных в реальном времени и
видеотрафиком. Решения компании Net
Insight сочетают эффективный доступ
к Ethernet и технологии передачи дан-
ных следующего поколения (см. рис. 2),
что позволяет предлагать эти решения
быстрорастущему рынку медиа- и IPTV-
сетей. В противоположность другим
поставщикам, пытающимся адаптиро-
вать свои устаревшие платформы таким
образом, чтобы управлять видео- и кри-
тическими данными, разработанная Net
background image
background image
90
м
у
ль
тиме
диа
и
те
лек
о
м
www. elcp.ru
Рис. 4. Место технологии TDM в иерархии переда-
чи/коммутации данных
Insight платформа отвечает как новым,
так и прежним требованиям рынка.
Сетевое решение Net Insight, оборудо-
вание для доступа к новым сетям и сер-
верное оборудование, экономическое
обоснование услуг тройного назначе-
ния, а также предлагаемые цены чрез-
вычайно привлекательны для конечных
потребителей комплексных услуг.
Поддержка и техническое обслужи-
вание сетей являются главной стать-
ей расходов операторов телекома,
т.к. зачас тую превышают капитальные
инвестиции. Благодаря методу автома-
тического управления с использовани-
ем нового стандарта GMPLS, функции
обнаружения соседей, автоматическому
востановлению, управлению качеством
обслуживания и сквозной передаче сиг-
нала можно существвенно снизить теку-
щие расходы операторов.
медиа- и развлеКательные
услуги По интернету
Совершенствуя технологии, постав-
щики и операторы долгое время пре-
следовали цель обеспечить сеть с ком-
плексными услугами возможностью
передавать данные, голос, видео и т.д.
по одной и той же инфраструктуре.
Эта идея стала воплощаться с появ-
лением протокола ATM (Asynchronous
Transfer Mode — асинхронный режим
передачи) и получила дальнейшее раз-
витие благодаря протоколу IP. В насто-
ящее время с этой целью исполь-
зуется протокол MPLS (Multiprotocol
Label Switching — многопротоколь-
ная коммутация на основе признаков).
Развитие технологий связи в послед-
нее десятилетие сосредоточилось на
методе пакетной коммутации.
Технология пакетной коммутации
обеспечивает динамический эффектив-
ный интерфейс и оптимизирована под
динамическое агрегирование оптималь-
ного трафика. В этой технологии пакеты
передаются с использованием ресурсов
(например, каналов связи и буферно-
го пространства переключателей или
маршрутизаторов), которые статисти-
чески объединены с трафиком других
источников сети, что позволяет гибко
использовать сетевые ресурсы. Однако
из-за того, что эти ресурсы общие, очень
трудно гарантировать требуемые харак-
теристики передачи данных.
Задача построения сети с комплекс-
ными услугами была вовсе не простой,
главным образом из-за недооценен-
ной сложности обеспечения полной
поддержки качества обслуживания в
сетях на основе коммутации пакетов.
Однако схемы с приоритетом Stateless
(без учета состояния соединений) реа-
лизовать довольно-таки просто, и это
уже происходит. Присваивание прио-
ритета вполне оправданно, например
для небольшого количества звонков с
IP-телефонов перед большим объемом
оптимизированного трафика. Однако
фундаментальный недостаток этого
метода становится очевидным, когда
мультимедийный трафик выходит за
пределы полосы пропускания. Схемы
приоритетов, предложенные для реше-
ния задачи по обеспечению качества
обслуживания (например DiffServ и
IEEE 802.3p) не подходят, поскольку они
работают только в тех случаях, когда
трафик с требуемым уровнем качества
мал по сравнению с другими потоками
данных сети. Требования к передаче
мультимедийных данных интернета до
сих пор в большей или меньшей мере
игнорируются.
Приводились также доводы в поль-
зу того, что избыточность выделения
ресурсов может решить проблему каче-
ства в сетях с коммутацией пакетов.
Однако на практике оказывается, что
такой метод очень дорого обходится,
т.к. существенная часть стоимости сети
приходится на оптоволоконную инфра-
структуру, а невысокий уровень загруз-
ки сети означает сравнительно большую
потребность в волоконно-оптических
каналах. Кроме того, исследование
показало, что задача обеспечения гаран-
тированного качества обслуживания
решается хуже, чем ожидалось, и обыч-
но усложняется с увеличением числа
транзитных участков и портов [Bennet
et al] [1]. Не накладывая ограничения на
сеть, например на количество транзит-
ных участков, топологию и т.д., можно
загрузить ее лишь на 10—20%, чтобы
обеспечить для видеослужб требуемое
качество обслуживания (см. рис. 3).
оБесПечение Качества
оБслуживания
С эволюцией оптических сетей и
общей структуры MPLS (GMPLS) поя-
вилась возможность разделять полосу
частот на каналы и использовать оптиче-
ский слой для резервирования ресур-
сов и обеспечения прямой связи.
Каналы, созданные на основе мето-
да временного мультиплексирования
(Time Division Multiplexing, TDM), в отли-
чие от технологии пакетной коммута-
ции, позволяют гарантированно переда-
вать данные благодаря тому, что трафик,
принадлежащий одному потоку, совер-
шенно отличается от другого трафика
и потому в сети не происходит заторов
или задержек. Таким образом, качество
обслуживания гарантируется благодаря
высокому коэффициенту использования
сети.
Технология TDM работает на уровне
между пакетной передачей данных и
технологией WDM (Wavelength Division
Multiplexing — уплотнение с разделени-
ем по длине волны) (см. рис. 4), привнося
следующие функциональные возможно-
сти в сеть.
1. разделение полосы частот на
каналы. Метод WDM слишком плох для
применения во многих приложениях,
например в выделенных линиях, межсе-
тевых соединениях с помощью маршру-
тизаторов, в абонентских пунктах интер-
нета. Служебные каналы обычно имеют
размеры, отличные от длины волны, и
чаще всего экономически не оправдан-
но передавать один сигнал с использо-
ванием определенной длины волны.
2. качество обслуживания. Пакетные
сети позволяют только назначать прио-
ритеты и никогда не обеспечивают твер-
дых гарантий обслуживания. Для тех
приложений, которые требуют твердой
Рис. 3. Коэффициент использования сети уменьшается с ростом числа портов и транзитных участков
background image
м
у
ль
тиме
диа
и
те
лек
о
м
91
электронные компоненты №9 2008
гарантии качества обслуживания, например для выделен-
ных линий, профессиональных сетей передачи видеоданных,
сетей стандарта PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy — пле-
зиохронная цифровая иерархия, европейский стандарт для
волоконно-оптических сетей) и для кабельного телевидения
TDM обеспечивает стопроцентное качество обслуживания.
3. мониторинг и техническое обслуживание сети.
Технология TDM облегчает использование таких функций как
мониторинг быстродействия, защитное переключение, форми-
рование кадров и т.д.
4. Простота реализации. Технология TDM очень проста
по своей структуре и потому надежна и удобна в использова-
нии.
Однако несмотря на свои преимущества, традицион-
ная технология TDM, используемая в стандарте SDH/SONET
(Synchronous Digital Hierarchy — синхронная цифровая иерар-
хия, международный стандарт телекоммуникационной сети;
европейский вариант SONET), имеет ряд недостатков, которые
ограничивают применимость SDH/SONET в сетях передачи
данных и видео. К числу технических проблем главным обра-
зом относятся трудоемкий процесс определения сигнала
SDH/SONET, неэффективное преобразование данных в сигнал
SDH/SONET и неспособность гибко изменять пропускную
способность в сетях SDH/SONET, что обусловливает их низкий
коэффициент использования. Для преодоления этих труд-
ностей был задействован стандарт NG-SDH/SONET. Эта вер-
сия следующего поколения включает протокол GFP (Generic
Framing Protocol — обобщенный протокол формирования
кадров) для преобразования данных в формат SDH/SONET и
их виртуальное соединение, чтобы сделать SDH/SONET более
гибким. Однако обеспечение групповой передачи и эффек-
тивных услуг по-прежнему остаются главными задачами для
сетей NG-SDH/SONET, а иерархическая инфраструктура зача-
стую ограничивает возможность их использования.
технология Net iNsight
Net Insight уникальна тем, что сочетает в себе возможно-
сти эффективной передачи данных и экономичной Ethernet-
технологии. В обоих каналах — SDH/SONET и PDH — выпол-
няется уплотнение и преобразование данных. Кроме того, в
Net Insight усовершенствованы функция коммутации с раз-
биением на 0,5-Мбит/с каналы и поддержка широковещания,
обеспечивающая сквозное выделение ресурсов для сетей с
большим количеством транзитных участков и с передачей
данных по каналам широковещания. В результате достигается
огромная экономия денежных средств, например при исполь-
зовании сетей тройного назначения.
Технология Net Insight применяется в системе, полностью
основанной на существующих стандартах, и сочетает лучшие
возможности доступа к данным по Ethernet и транспортные
технологии следующего поколения. Видео передается через
интерфейсы IP/Ethernet, DVB-ASI, SDI и HD-SDI. Для IP-данных
10/100/1000 используются Ethernet-интерфейсы; для передачи
голоса — интерфейсы E1/T1 и SDH/SONET; для цифрового
аудио — AES/EBU. Система может функционировать непосред-
ственно на оптоволокне, используя оптические каналы Gigabit
Ethernet, или на основе стандартов SDH/SONET (OC-3/STM-1,
OC-12/STM-4, OC-48/STM-16, STM-64/OC-192), или используя
PDH-каналы (E3, DS3).
Панель оптического контроля обеспечивает такие службы
как передача данных, видео, аудио или голоса. Комитет IETF
(Internet Engineering Task Force — Комитет по инжнерным
вопросам) и ITU (International Telecommunications Union —
Меж ду народный союз электросвязи) разрабатывают специфи-
кацию GMPLS на базе MPLS, чтобы создать способы контро-
ля уровня производительности. Специалисты компании Net
Insight уже давно осознали преимущества использования
оптоволокна при построении сквозных каналов. Панель для
background image
92
м
у
ль
тиме
диа
и
те
лек
о
м
www. elcp.ru
контроля передачи данных с усовершен-
ствованной GMPLS-функциональностью
для выравнивания нагрузки, защиты
ячеек и организации широковещания
была интегрирована во всю продукцию
компании. В настоящее время Net Insight
использует модель наложенной сети, но
перейдет на полностью интегрирован-
ную контрольную панель GMPLS, когда
стандарты будут окончательно приняты.
Используя динамическое разделе-
ние полосы пропускания на каналы со
сквозной передачей сигнала, Net Insight
гарантирует стопроцентное качество
обслуживания видеотрафика IP, даже
если сеть загружена более чем на 95%.
Это позволяет чрезвычайно высоко
использовать инвестиции в инфраструк-
туру, за счет чего снижаются совокуп-
ные капитальные расходы на решение.
Структура динамического разбиения на
каналы обладает тем преимуществом по
сравнению с традиционной технологи-
ей TDM, что каналы переменного разме-
ра задаются с намного большим разбие-
нием — как в режиме одноадресных,
так и многоадресных передач. При этом
используется неиерархический и обоб-
щенный уровень мультиплексирования.
Это означает, что система мультиплекси-
рует не только трафик в существующих
каналах SDH/SONET и PDH, но и темное
оптоволокно и СВЧ-каналы (см. рису-
нок 5). Сочетание динамического раз-
деления полосы пропускания на каналы,
эффективного доступа к Ethernet и авто-
матизированной контрольной панели
позволяет одновременно передавать
данные, видео, аудио и голос. Это реше-
ние обеспечивает высокую надежность
и гарантирует высокое качество наря-
ду с намного большим коэффициентом
использования базовой инфраструкту-
ры и простым прямым управлением.
техничесКие Преимущества
Таким образом, наиболее важными
преимуществами интегрированного
решения Net Insight с поддержкой стан-
дарта GMPLS по сравнению с традици-
онными системами SDH/SONET являют-
ся следующие:
1. настраиваемый размер канала.
Размер каналов изменяется, они допу-
скают высокую частоту разбиения и в
зависимости от решаемой задачи могут
быть симметричными или асимметрич-
ными, что позволяет значительно увели-
чить коэффициент использования поло-
сы пропускания.
2. гибкие топологии. Используются
следующие топологии каналов пере-
дачи: кольцо, магистраль, точка–точка и
ячейки.
3. Пошаговая масштабируемость.
Для модернизации ячейки сети или сег-
мента в кольцевой топологии исполь-
зуется группирование каналов. Это
позволяет добавить еще один канал
между любыми двумя узлами, увеличив
пропускную способность сети. Система
будет использовать протокол о состоя-
нии канала, считая, например, два парал-
лельных канала со скоростью 1 Гбит/с
единым каналом на 2 Гбит/с. В результате
появляется возможность эффективного
обновления и расширения системы по
мере необходимости.
4. неиерархическая коммутация.
Каналы можно переключать между
любыми звеньями сети, не считаясь
с иерархией. Звенья располагаются в
соответствии с потребностями, образуя
большие сетевые структуры и не влияя
на характеристики передаваемых дан-
ных. Ограничения на размер коммути-
руемых каналов отсутствуют.
5. сквозная передача сигнала.
Каналы автоматически определяют свои
маршруты в сети при передаче сигна-
ла — требуется лишь задать конечные
точки пути. Процессом установки в сети
управляет внутренний протокол сигнали-
зации. Таким образом, упрощается пере-
дача данных конечному абоненту при
редком использовании медиа-служб.
6. многоадресная передача. Каналы
можно использовать и в многоточечном
соединении, что особенно важно в слу-
чае предоставления медиа-служб высо-
кого качества большому числу абонентов.
В качестве примера такой службы можно
привести кабельное IP-телевидение.
7. групповая передача данных. Может
осуществляться по оптическим каналам
SDH/SONET и Gigabit Ethernet, а также по
каналам PDH и темному оптоволокну.
Во 2-й части этой статьи мы подроб-
нее рассмотрим и объясним эти преиму-
щества.
Рис. 5. Модель протокола Net Insight для совместной передачи видео, аудио, данных и голоса
Оцените материал:

Автор: Кристер Бом (Christer Bohm), главный технический директор, Net Insight



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2017 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты