hledat:

10   Virtuální prostředí pro spolupráci

Aktivita Virtuální prostředí pro spolupráci zahrnuje celou řadu dílčích aktivit se společným základem multimediálních přenosů, které se dají rozdělit do dvou základních oblastí: synchronní komunikační infrastruktura, která je určena k interaktivní komunikaci (např. videokonferenční prostředí), a asynchronní nástroje, kde jsou volnější požadavky na minimalizaci zpoždění a často se jedná o jednosměrné přenosy dat.

10.1   Synchronní komunikační infrastruktura

10.1.1   Reflektor

Výzkum v oblasti synchronní komunikační infrastruktury navázal na výsledky v oblasti uživatelem řízeného reflektoru - nástroje, který umožňuje replikovat data skupině uživatelů bez ohledu na podporu multicastu v dané síti [ICN04]. Návrh reflektoru vychází z architektury směrovače pro aktivní (programovatelné) sítě a je navržen modulárně tak, aby jeho funkcionalitu bylo možno rozšiřovat pomocí připojitelných modulů. Díky skutečnosti, že reflektor operuje pouze v uživatelském prostoru operačního systému, může být provozován uživatelem sítě bez potřeby administrativního přístupu k počítači nebo síťovým prvkům. Díky modularitě lze reflektor používat nejen pro prostou replikaci dat, ale také pro jejich zpracování.

Nedostatkem samostatného reflektoru je škálovatelnost - limitujícím parametrem se ukázal být počet výstupních proudů, který roste kvadraticky vzhledem k počtu připojených klientů. Zde narážíme na hranice současné běžně dostupné výpočetní techniky a síťových prvků, zejména při použití videoformátů náročných na šířku přenášených dat, jako je například Digital Video (DV) [ECUMN04]. Dalším směrem vývoje proto byly sítě reflektorů, které poskytují lepší škálovatelnost a navíc umožňují zajistit lepší odolnost (robustnost) celého systému proti výpadku ať už síťových spojů nebo samotného reflektoru. Vyvinuli a ověřili jsme řadu různých modelů, které poskytují různý poměr redundance, robustnosti a škálovatelnosti [ICN05]. Z důvodu maximální robustnosti je nyní rozpracována implementace sítě reflektorů využívající samoorganizující se peer-to-peer architekturu JXTA pro out-of-band řídicí kanály.

10.1.2   Aktivní sítě

Jako teoretický základ pro vývoj reflektoru jsme dále rozpracovávali koncept programovatelného směrovače. V letošním roce byl navržen a implementován protokol Active Router Transport Protocol (ARTP) [ARTP] pro nezajištěný přenos dat se zajištěným pořadím doručení a řízením toku podobnému mechanismu AIMD v TCP. Ačkoliv se jedná o referenční implementaci bez detailních optimalizací, byl výkon implementace navrženého protokolu protokolu zajímavý i pro gigabitová síťová spojení, přestože je zcela nesaturuje. Předpokládáme využití protokolu pro přenosy rozsáhlých proudů multimediálních dat.

10.1.3   H.323

V oblasti podpory videokonferencí H.323 jsme se zaměřili zejména na vybudování dostatečně škálující infrastruktury provozovatelné v produkčním režimu. Základ této infrastruktury je tvořen multi-point connection unit (MCU) pro vícebodové konference a na podporu zařízení na straně koncových uživatelů. Vybrali a realizovali jsme nákup zařízení MCU Polycom MGC-25, oživili jsme tento systém a v základním režimu jej nasadili do ověřovacího provozu. Po ukončení ověřovacího provozu začátkem roku 2005 bude integrován do stávající H.323 infrastruktury a doplněn o podporu SIP signalizace. Dokončením plánovaných změn v H.323 a SIP infrastruktuře bude systém plně začleněn do souboru poskytovaných videokonferenčních služeb a bude předán k provoznímu využívání akademické komunitě.

Dále jsme také rozšířili vlastní videokonferenční testbed o výkonné videokonferenční klienty přinášející zejména možnost experimentů se SIP signalizací a interakci nad sdíleným obsahem. Rozšířili a prohloubili jsme spolupráci s aktivitou IP telefonie, v jejímž rámci společně připravujeme nasazení nových služeb pro IP klienty s H.323 a SIP signalizací.

Zlepšili jsme také kvalitu poskytovaných videokonferenčních služeb v lokalitě CESNETu. Připravili jsme dvě plně vybavená videokonferenční pracoviště. Technologické řešení je modulární, videokonferenční pracoviště pracují buď nezávisle nebo mohou být vzájemně spojena a nabídnou tak rozšířené možnosti pro sdílení obsahu a interaktivní spolupráci i větší skupině uživatelů. Reagujeme tím na stále se zvyšující poptávku po stabilních videokonferenčních službách z řad řešitelů i akademické obce.

Připravili jsme několik nových variant personálních videokonferenčních řešení, které průběžně distribuujeme řešitelům podle jejich konkrétních požadavků. Jako první distribuujeme plně mobilní personální řešení videokonferenčního pracoviště s podporou H.264, šifrováním (AES), stereo zvukem a interaktivitou nad sdíleným obsahem.

10.1.4   AccessGrid a velké komunikační celky

V letošním roce byl na Fakultě informatiky Masarykovy univerzity v Brně vytvořen v rámci projektu Fondu rozvoje sdružení CESNET unikátní mobilní uzel vhodný pro použití s technologií AccessGrid (AG). V rámci aktivity tento uzel dále rozvíjíme - na závěr letošního roku jsme zvukovou část uzlu experimentálně převedli na balancovanou kabeláž za účelem odstranění ruchů kumulujících se na zvukových trasách v důsledku velmi kompaktního vedení všech kabelů.

Rovněž jsme v letošním roce začali s budováním třetího uzlu AG v sídle sdružení CESNET, který by měl sloužit jako další referenční pracoviště AG v České republice. V příštím roce plánujeme dobudování tohoto uzlu a dále budeme rozvíjet nástroje pro řízení těchto velkých videokonferenčních celků pomocí běžně dostupných klientských nástrojů (web, Java aplety, atd.).

10.1.5   Přenos DV po IP síti

Přenos DV v IP sítích je specifikován v RFC 3189 a RFC 3190 a probíhá nad UDP datagramy prostřednictvím protokolu RTP. Čistě softwarová implementace přenosu DV v IP sítích byla realizována v rámci projektu DVTS. Vzhledem k absenci klientského zobrazovacího nástroje pro unixové platformy jsme zcela přepracovali dlouhou dobu neudržovaný nástroj xdvshow, který umožňuje zobrazování přijímaného DV proudu ve formátu PAL nebo NTSC pomocí rozhraní X11 a SDL. V případě použití SDL je možné přehrávat video také v celoobrazovkovém režimu, a to buď škálovaně interpolací na vyšší rozlišení nebo neškálovaně s přepnutím obrazovky do nižšího rozlišení a vyplněním zbytku obrazovky černým rámem při nedostatečném výpočetním výkonu použitého hardware. V rámci spolupráce s americkým sdružením Internet2 bylo nové xdvshow začleněno také na oficiální CD s nástroji pro přenos DV distribuované při příležitosti podzimní konference sdružení Internet2. Další rozvoj nástrojů pro přenos DV nad IP sítí je prováděn konsorciem DVTS a Masarykova univerzita jako jeden z akademických členů sdružení CESNET se také ke konsorciu DVTS připojila.

Nástroje DVTS a xdvshow byly také využity pro úspěšnou implementaci prototypu stereoskopického (3D) snímání, přenosu a zobrazovaní videa (obrázek 10.1). Ke snímání jsou použity kamery umístěné na stereoskopické stativové hlavě, které produkují obraz pro pravé a levé oko zvlášť. DV video je potom přeneseno do vysílacích počítačů pomocí rozhraní IEEE-1394 (FireWire) a odesláno pomocí DVTS nástrojů. Na zobrazovacím stroji jsou oba proudy přijaty a zobrazeny na dvouhlavé grafické kartě opět pro každé oko na jedné hlavě zvlášť. Pro projekci se využívá dvou projektorů s předřazenými polarizačními filtry s vzájemně kolmou rovinou polarizace, odrazu na nedepolarizujícím plátně a pasivních brýlí obsahujících opět pouze polarizační filtry s vzájemně kolmými rovinami polarizace.

10.2   Asynchronní infrastruktura pro zpracování a distribuci multimediálních materiálů

10.2.1   Indexování

Vyhledávač v metadatech multimediálních souborů jsme rozšířili o podporu dalších formátů, což nám umožnilo rozšířit počet indexovaných souborů na více než 100 000, přičemž prozatím indexujeme pouze český Internet. Metadata jsou ukládána ve vlastním proprietárním formátu, během příštího roku plánujeme přechod na formát specifikovaný standardem MPEG-7. Přes oznámené aktivity globálních portálů zůstává náš vyhledávač způsobem vyhledávání unikátní.

10.2.2   Streamování

Základem všech našich aktivit je proudovací platforma sdružení, kterou jsme vybudovali v předchozích letech. Tato platforma je sestavena z několika komponent, které dohromady zajišťují funkčnost systému. Systém jsme rozšířili o servery poskytující proudování formátů MPEG-1/2/4 (včetně ISMA profilů) a QuickTime. Spolu s dříve provozovanými servery Real Video a Windows Media umožňujeme akademické komunitě využívat prakticky veškerých multimediálních formátů. Pokud to servery podporují, umožňujeme vysílání síťovými protokoly IPv4 i IPv6.

V rámci rozšíření aktivit jsme ověřovali možnost přechodu na diskové systémy pracující s protokolem iSCSI v prostředí WAN. Testování ukázalo, že zpoždění v paketovém prostředí WAN nasazení takových systémů prozatím znemožňuje.

V prosinci jsme spolupracovali na přenosu Megaconference, což je celosvětová videokonference, pořádaná Ohio State University za podpory projektu Internet2. Náš podíl spočíval v realizaci proudování přímého přenosu konference technologií Windows Media prostřednictvím protokolů IPv4 a IPv6. V průběhu roku 2004 jsme sestavili tři ad-hoc sítě pro distribuci obsahu (CDN, Content Delivery Network). Tyto sítě sloužily k distribuci přímého přenosu konferencí RIPE 47, RIPE 48 a RIPE 49.

10.2.3   Oznamovací portál

Pokračovali jsme v účasti na projektu TF-Netcast, organizovaném pod patronací sdružení TERENA. V rámci projektu TF-Netcast jsme pokračovali v rozvoji portálu prenosy.cesnet.cz. Projekt TF-Netcast byl úspěšně ukončen na jaře roku 2004, proto pokračujeme ve spolupráci s jeho následníkem TF-VVC (Task Force - Voice, video and collaboration), kde vedeme aktivitu E: Academic Netcasting Channel (Live Streaming Infrastructure) a účastníme se práce na dalších aktivitách, především v oblasti metadat. Rozšířili jsme funkčnost oznamovacího portálu o získávání informací pomocí protokolu RSS. V rámci rozšíření dostupnosti dat jsme začali pracovat na vytvoření EPG (electronic programming guide) a oddělení formy portálu od obsahu (aby byla jeho databáze snadno využitelná i ostatními NREN). Oznamovací portál jsme také rozšířili o další jazyk, čímž počet podporovaných jazyků vzrostl na deset. Prostřednictvím oznamovacího portálu bylo v roce 2004 oznámeno více než 150 přenosů.

10.2.4   Streamování audia ve vysoké kvalitě

Věnovali jsme se rozvoji experimentálního systému [TR16/04] využívajícího technologii vysílání audio signálu v kompresních formátech Ogg a MPEG v šířce pásma 128, 192 a 224 kb/s. Vysílání MP3 streamů jsme ukončili, k čemuž nás vedla především skutečnost, že formát MP3 je zatížen patentovými nároky a licencemi a také lepší kvalita dosahovaná formátem Ogg. Zvýšení kvality přenášeného zvuku jsme dosáhli změnou vstupního signálu. Analogové tunery jsme nahradili DVB-S kartou a vysílání stanic ČRo 1, 2, 3 a nově Čro 6 a Region přebíráme přímo ze satelitu Eurobird 1. Výsledný zvuk je v porovnání se signálem přebíraným z analogových tunerů čistější, detailnější a má lépe separované kanály. V současnosti je pokryto vysílání stanic ČRo 1, 2, 3, 6 a Region, BBC, ČRo Plzeň a ČRo Regina.

Vzhledem k tomu, že potřebujeme zpracovávat několik DVB-S programů rozhlasových stanic současně, použili jsme pro příjem programů aplikační server vls. Ten dokáže přijímat všechny programy najednou, oddělit je od sebe a pak je v nezměněném formátu (MPEG-TS) poskytnout k dalšímu zpracování - např. vysílat na určené multicastové nebo unicastové adresy. Každý MPEG-TS stream vysílaný aplikací vls zachytáváme na témže serveru klientem vlc, který stream dekóduje do podoby čistého PCM signálu. Ten následně kóduje aplikace Ices do Ogg streamů a vysílá je na streamovací server. Primární kódovací servery jsou umístěny na Západočeské univerzitě v Plzni a v lokalitě sdružení CESNET v Praze. Všechny vysílané Ogg streamy jsou dostupné z WWW stránky serveru na adrese radio.cesnet.cz a také na stránkách živého vysílání Českého rozhlasu. Server vysílá tytéž streamy v IPv4 i v IPv6.

V rámci další práce bychom se chtěli zaměřit na robustnost systému a jeho odolnost proti případným výpadkům. Předpokládáme proto zprovoznění redundantního kódovacího i vysílacího serveru s podporou automatického přepojování.

10.3   Přímá podpora a poradenství

Pokračuje spolupráce se studentskými skupinami, které zajišťují obsahovou náplň pro oblast streamingu. Prověřili jsme na realizovaných akcích některé varianty našich sestav akviziční techniky. Na základě těchto zkušeností jsme navrhli a sestavili mobilní, plně digitální režijní a odbavovací pracoviště pro podporu získávání obsahu. Sestava obsahuje vše co je třeba pro realizaci akvizice malých až středně velkých akcí, a to včetně samotné podpory prezentace audio a video. Oživení a první prověření v reálném provozu plánujeme na leden 2005.

Formou konzultací jsme se podíleli na využití audiovizuálního vybavení dvou rekonstruovaných a jedné nově vybudované posluchárny na Fakultě informatiky MU v Brně [ITHET04]. Jejich vybavení se již od podzimního semestru využívá k automatickému zaznamenávání přednášek, které jsou následně automaticky zpracovávány pomocí Distribuovaného kódovacího prostředí za využití úložné kapacity projektu DiDaS (jedná se v obou případech o výsledky projektů Fondu rozvoje sdružení CESNET a Masarykovy univerzity v Brně) a výpočetní kapacity udržované v rámci spolupráce MetaCentra a FI MU.

Rovněž formou konzultací a pomoci při tvorbě projektové přípravy rekonstrukcí dvou velkokapacitních poslucháren FEL ČVUT v komplexu monobloku Dejvice se nám podařilo vytvořit podmínky pro nasazení našich prezentačních a konferenčních technologií a celá koncepce řešení místností je s nimi plně v souladu.

Podporou rozvoje využití moderních teleprezenčních systémů v oblasti distančního vzdělávání jsme připravili hostování několika akcí tohoto typu v našich videokonferenčních místnostech. Z úspěšných a opakovaných akcí lze zmínit např. přednášky doc. Koláře (katedra počítačů FEL, ČVUT v Praze) pro virtuální univerzitu Tecnológico de Monterrey, Universidad Virtual, Mexico.

Průběžně také plníme cíle podpory a poradenství našim řešitelům a členům sdružení. Distribuujeme personální videokonferenční soupravy, konzultujeme nákupy souvisejících technologií, řešíme problémy s konfiguracemi v lokálních sítích, zajišťujeme podporu při pravidelných zahraničních videokonferencích našich řešitelů.

předchozí

obsah

následující