Executive Summary

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’
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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 elearning, 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
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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 1964. 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
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numero di bit campionati. In termini pratici, un CD musicale campionato a 44.000 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 99.999%,
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.
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Bibliografia
Gartner Group, www.gartner.com
H.323, Multimedia Communication Services for Real-time Audio, Video and Data Communications,
ITU-T, www.itu.int
IETF, Internet Engineering Task Force (SIP, MMUSIC), www.ieft.org
In-Stat/MDR, (March 2003), www.instat.com
MPEG, Motion Pictures Experts Group, www.mpeg.org
The Siemon Company
The Americas
Watertown, CT USA
Phone (1) 860 945 4200
Europe/Middle East/Africa
Surrey, England
Phone (44) 0 1483 480040
Italy
Via Senigallia, 18/2 – 20161 Milano
Tel (39) 02-6467.2209