Hội nghị bằng video, các giải pháp, chuẩn, truyền video

Chuẩn giao thức về âm thanh Hội nghị truyền hình Video conference là một bước phát triển đột phá của công nghệ thông tin cho phép những người tham dự tại nhiều địa điểm từ những quốc g

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

- -Đề tài:

Hội nghị bằng video, các giải pháp, chuẩn, truyền video.

GV: PGS.TS Nguyễn Linh GiangMôn: Công nghệ truyền thông Multimedia

Hà Nội, 10/2011

MỤC LỤC

4 Các chuẩn7

4.1 Các chuẩn hình ảnh và giao thức7

4.2 Độ phân giải hình ảnh con người7

4.3 Độ phân giải cho hình ảnh phông nền18

4.4 Chuẩn đầu thu hình

4.5 Chuẩn giao thức về âm thanh

Hội nghị truyền hình ( Video conference ) là một bước phát triển đột phá của công nghệ thông tin cho phép những người tham dự tại nhiều địa điểm từ những quốc gia khác nhau có thể nhìn thấy và trao đổi trực tiếp với nhau qua màn hình tivi như đang họp trong cùng một căn phòng Công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong hội họp và hội thảo Bên cạnh đó Hội nghị truyền hình còn được ứng dụng phổ biến trong giáo dục đào tạo, an ninh quốc phòng, y tế - chăm sóc sức khỏe

Bài tiểu luận cũng sẽ giúp chúng ta có cách nhìn khái quát nhất về Hội nghị bằng video, các giải pháp, chuẩn, truyền video

Do thời gian tìm hiểu còn hạn hẹp và kiến thức còn hạn chế nên bài viết không tránh khỏi những thiếu sót Nhóm thực hiện mong ý kiến đóng góp của PGS.TS Nguyễn Linh Giang và các bạn.

Xin cảm ơn !

Nhóm thực hiên

1. Giới thiệu về hội nghị bằng video

1.1. Hội nghị bằng video:

Hội nghị bằng video hay còn gọi là hội nghị truyền hình có tên tiếng anh

VideoConference: là hệ thống thiết bị (bao gồm cả phần cứng và phần mềm)

truyền tải hình ảnh và âm thanh giữa hai hoặc nhiều địa điểm từ xa kết nối qua đường truyền mạng Internet, WAN hay LAN, để đưa tín hiệu âm thanh và hình ảnh của các phòng họp đến với nhau như đang ngồi họp cùng một phòng họp Hệ thống thiết bị này cho phép hai hoặc nhiều địa điểm cùng đồng thời liên lạc hai chiều thông qua video và truyền âm thanh

Nói cách khác, Hội nghị truyền hình là hệ thống thông tin đa phương tiện thời gian thực (Real time) Hệ thống này cho phép người sử dụng ở những nơi khác nhau trao đổi thông tin, hình ảnh, âm thanh, dữ liệu, tổ chức họp hành, hội thảo, hội nghị, đào tạo từ xa, tư vấn y học, v.v

1.2. Lịch sự phát triển:

Vào những năm 80 của thế kỷ XX, Hội nghị truyền hình đã mở ra một hướng mới cho thế giới trong việc trao đổi thông tin khi các đối tượng cần giao lưu ở các vị trí khác nhau mà không có khái niệm về mặt địa lý Khác với các phương tiện trao đổi thông tin khác như điện thoại, dữ liệu, Hội nghị truyền hình cho phép mọi người tiếp xúc với nhau, nói chuyện với nhau thông qua tiếng nói và hình ảnh bằng hình ảnh trực quan Việc sử dụng công nghệ hội nghị truyền hình, cho thấy hiệu quả sử dụng của nó đã đem lại lợi ích hiệu quả kinh tế rõ rệt, ứng dụng truyền hình cho việc giao lưu, gặp gỡ, hội nghị, hội thảo, đào tạo, chăm sóc sức khỏe từ

xa trong ngành y tế, các lĩnh vực khác trong nền kinh tế là sự hợp tác, nghiên cứu

và phát triển không ngừng đã đem lại lợi ích và hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn cho xã hội

1.3. Các hình thức của hội nghị bằng video

 Hội nghị truyền hình cá nhân (personal)

- Có quy mô nhỏ sử dụng cho một người

- Thường được tích hợp sử dụng ngay PC của cá nhân, có thể là Desktop hoặc Laptop

- Bao gồm một software cho HNTH và các tài nguyên như Webcam, Handphone

 Hội nghị truyền hình studio (Middle Class)

- Có quy mô trung bình, phù hợp với các cuộc họp nhóm

- Là các dòng sản phẩm chuyên dụng cho HNTH

- Phạm vi sử dụng cho các cơ quan doanh nghiệp có văn phòng đại diện trải trên diện rộng

 Hội nghị truyền hình quy mô rộng (Classroom)

- Là giải pháp chuyên dụng, phục vụ cho các HNTH quy mô lớn

- Các dòng sản phẩm này vô cùng đa dạng, đáp ứng cho mọi nhu cầu của HNTH trong các lĩnh vực

- Thường được thiết kế đồng bộ với các thiết bị phụ trợ cho HNTH

 Hội nghị truyền hình điểm – điểm (point – to – point)

- Là dạng HNTH tương đối phổ biến

- Chỉ có 2 điểm trực tiếp tham gia

- Có thể tổ chức với mọi quy mô khác nhau

- Quá trình kết nối do một đầu chủ động quay số

- Các thông số kết nối được quy định trước tại 2 đầu hoặc một đầu đặt chế độ Auto Accept

 Hội nghị truyền hình điểm – đa điểm (point – to – Multi point)

- Có nhiều điểm trực tiếp tham gia

- Có một điểm đóng vai trò trung tâm giữ quyền chủ tọa

- Các điểm tham gia vào mạng dưới sự kiểm soát của điểm chủ tọa

 Hội nghị truyền hình đa điểm (Multi point):

- Là dạng HNTH có quy mô tổ chức phức tạp.

- Có ít nhất nhiều hơn 3 điểm cùng tham gia

- Bao gồm MCU, Gateway, Gatekeper, v.v đóng vai trò làm trung tâm

xử lý cho HNTH đa điểm

- Có thể liên lạc bằng Voice hoặc Video, mục đích là tiết kiệm chi phí

2. Công nghệ

2.1. Các thiết bị cần thiết cho hội nghị truyền hình

Hệ thống thiết bị hội nghị truyền hình là một hệ thống thiết bị điện tử (bao gồm cả phần cứng và phần mềm) sử dụng công nghệ kỹ thuật số, nén (coder/decoder) âm thanh và video trong thời gian thực Giải pháp hội nghị truyền hình dựa trên công nghệ IP với sự hỗ trợ nhiều giao thức (H.320, H.323, SIP, SCCP) cho phép triển khai hệ thống Hội nghị truyền hình tiên tiến nhưng vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng có sẵn

Các thiết bị cần thiết cho một hệ thống hội nghị truyền hình bao gồm:

 Video đầu vào: video camera hoặc webcam;

 Video đầu ra: màn hình máy tính, truyền hình hoặc máy chiếu;

 Âm thanh đầu vào: micro, CD/DVD, cassette player, hoặc bất kỳ nguồn nào của ổ cắm âm thanh preamp;

 Âm thanh đầu ra: loa phóng thanh đi kèm với các thiết bị hiển thị hoặc điện thoại;

 Truyền dữ liệu: số điện thoại mạng hoặc tương tự, LAN hoặc Internet.Thiết bị cơ bản bao gồm:

1. Camera - Thu tín hiệu hình ảnh

2. Micro - Thu tín hiệu âm thanh

3. DECODE - Xử lý mã hóa nhận và truyền tín hiệu âm thanh và hình ảnh

và truyền qua đường truyền

4. Màn hình hiển thị - Hiển thị hình ảnh của các phòng họp từ xa

5. Loa - Phát tín hiệu âm thanh của các phòng họp từ xa

6. MCU - Thiết bị quản lý và xử lý đa điểm

7. Lưu Trữ - Ghi lại nội dung cuộc họp

8. Show Present - Thường là phần mềm có chức năng trình chiếu tài liệu tại một máy tính lên hình ảnh của hội nghị

Tùy theo từng hãng sản xuất sử dụng công nghệ khác nhau nhưng đều đi qua một

số chuẩn giao thức bắt tay nhau như H:323, H:264 nên các sản phẩm của các hãng khác nhau vẫn bắt tay được với nhau

2.2. Xu hướng phát triển công nghệ HNTH

Hội nghị truyền hình, là hệ thống thông tin đa phương tiện thời gian thực Hệ thống này cho phép các người sử dụng ở những nơi khác nhau trao đổi thông tin, hình ảnh, âm thanh, dữ liệu, … để tổ chức họp hành, hội thảo, hội nghị, đào tạo từ

xa, tư vấn y học, v.v

Thế hệ đầu tiên của truyền hình hội nghị được thực hiện qua mạng số đa dịch vụ ISDN dựa trên tiêu chuẩn H.320 của ITU, thế hệ 2 của truyền hình hội nghị ứng dụng cho các máy tính và CNTT, tuy nhiên vẫn phụ thuộc nhiều vào mạng ISDN

và các thiết bị CODEC (mã hoá/giải mã, nén/giải nén) đắt tiền Vào giữa những

năm 90, thế hệ truyền hình hội nghị thứ ba ra đời trên cơ sở mạng cục bộ (LAN) phát triển rất nhanh và có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới, nhưng vẫn tồn tại nhiều khó khăn trong việc triển khai ứng dụng công nghệ truyền hình cho các nước đang phát triển chưa được triển khai phổ cập

Ngày nay với công nghệ truyền hình có chất lượng cao đang sử dụng chuẩn H.323 hoặc chuẩn SIP với tính ưu việt của công nghệ nó đã và đang thay thế dần các phương tiện thông tin khác nó được ứng dụng vào tất các các ngành kinh tế quốc dân từ quốc phòng y tế đào tạo nghiên cứu khoa học.v.v Nó sẽ là một công nghệ truyền thông không thể thiếu được trong ngành kinh tế quốc dân Theo tiêu

chuẩn công nghệ H.323 và SIP thực hiện hội nghị truyền hình qua giao thức IP là

một trong nghệ truyền hình hiện đại nhất hiện nay bởi vì:

Tiêu chuẩn H.323 và SIP ra đời làm nền tảng cho các dịch vụ thông tin ứng dụng thời gian thực như âm thanh, hình ảnh và số liệu qua mạng chuyển mạch gói Nó quy định rõ các thiết bị, các giao thức cũng như các thủ tục để trao đổi những thông tin này Mạng gói ở đây bao gồm mạng sử dụng giao thức IPX như mạng cục bộ (LAN), mạng thành phố (MAN), mạng diện rộng (WAN), hay mạng sử dụng giao thức IP như Intranet, Ethernet, Internet…

Chuẩn này phát triển còn cho phép hội tụ các ứng dụng và tích hợp đa dịch vụ các sản phẩm từ nhiều nhà sản xuất thiết bị khác nhau (muitimedia) H.323 là một trong những chuẩn mà do ITU- T quy định và khuyến nghị dùng cho truyền hình

và ứng dụng nó trên các công nghệ khác như IP, ATM, ISDN, ADSL để tham gia cung cấp mạng dịch vụ đa phương tiện (muitimedia) qua các mạng khác nhau bao gồm:

 H.320 cho mạng số đa dịch vụ (ISDN)

 H.324 cho mạng điện thoại truyền thống (PSTN)

 H.321 và H.310 cho mạng ISDN băng rộng

 H.323/SIP cho mạng cục bộ LAN, MAN,WAN bảo đảm chất lượng dịch

vụ cao trên nền tảng công nghệ đóng gói IP

Trong bộ chuẩn H.323/SIP ITU-T cũng quy định rõ các chuẩn hỗ trợ cho HNTH như sau:

 Các chuẩn mã hoá video: H.261, H.263, H.263+, H.263 ++, H.264, H.264 Hight Profile.

 Các chuẩn mã hóa audio: G.711, G.722, G.723, G.728, G.729

Ngoài các chuẩn quy định về mã hóa hình ảnh và âm thanh, ITU cũng đưa ra các khuyến nghị cho các chuẩn kết nối, báo hiệu, truyền data Hiện nay với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ xử lý số và công nghệ xử lý hình ảnh chất lượng cao Các thế hệ thiết bị Hội nghị truyền hình mới nhất hiện nay có thể đạt được chất lượng hình ảnh và âm thanh tiệm cận rất gần với Live Video Độ sắc néc của hình ảnh đã đạt tới chuẩn phân dải cao cho truyền hình (HD TV) Song song với

nó là xu hướng chuẩn hóa mới trong hội nghị truyền hình, xu hướng HNTH HD

hỗ trợ độ phân giải cao

3.1. Giải pháp HNTH theo chuẩn H.323 trên mạng IP

Với những bước tiến nhảy vọt trong công nghệ mạng và Internet, phương thức truyền dẫn cho hệ thống HNTH dựa trên nền tảng của giao thức IP cũng nhanh chóng phát triển và có xu hướng chiếm thị phần lớn trong tương lai Hệ thống HNTH theo chuẩn H.323 hoạt động hoàn toàn dựa trên mô hình mạng IP

Dựa trên nền hệ thống mạng IP, mô hình triển khai cho dịch vụ HNTH gồm khá nhiều các thiết bị tích hợp Mỗi thiết bị đều có các chức năng riêng biệt và không những có thể phục vụ dịch vụ HNTH mà còn có thể phục vụ các dịch

vụ khác trên mạng, các thiết bị tích hợp có thể là các thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau nhưng cùng tuân thủ các chuẩn dành cho dịch vụ HNTH thời gian thực

Phương thức kết nối trên IP có đặc điểm :

- Phù hợp cho các yêu cầu cần hội nghị rất thường xuyên, hệ thống gồm nhiều điểm

- Yêu cầu băng thông lớn vì đường truyền không chỉ phục vụ cho dịch

vụ hội nghị truyền hình mà còn phải phục vụ cho nhiều các dịch vụ mạng khác nữa

- Phù hợp cho các doanh nghiệp, đơn vị có hạ tầng viễn thông hoàn chỉnh

3.2. Giải pháp băng thông đường truyền

Với hạ tầng mạng viễn thông hiện tại của Việt Nam đã có nhiều đường truyền

có thể đáp ứng được yêu cầu băng thông cho HNTH qua mạng IP Trong dự án này sử dụng đường truyền VPN dựa trên công nghệ MPLS/VPN của nhà cung cấp dịch vụ VTN

Như vậy, tại mỗi điểm xa cần đăng ký dịch vụ MegaWan (tốc độ 256Kbps) Tại trạm chủ phải đăng ký đường truyền VPN tốc độ (8 x 256Kbps = 2048Kbps =2MB) để đảm bảo băng thông khi cần thiết lập một cuộc hội nghị cho 9 điểm cùng một lúc

Các thiết bị đầu cuối đường truyền do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp miễn phí cho khách hàng Nhà cung cấp sẽ khảo sát trước vị trí lắp đặt khi chọn loại thiết bị đầu cuối cho phù hợp

Thực tế cho thấy sử dụng dịch vụ VPN để kết nối WAN bằng công nghệ

MPLS-VPN có nhiều ưu điểm:

- Tính bảo mật cao, khả năng nâng cấp thay đổi dễ dàng

- Linh hoạt trong việc thay đổi tốc độ, bổ sung các nút mạng

- Việc lắp đặt và triển khai được thực hiện một cách nhanh chóng và thuận tiện

Với những ưu điểm nổi bật này, dịch vụ VPN sẽ trở thành giải pháp tối ưu và công nghệ MPLS-VPN là xu hướng công nghệ tất yếu để kết nối mạng WAN trong nước và quốc tế cho các đơn vị, tổ chức trên cả nước

3.3. Giải pháp sử dụng thiết bị

Với hệ thống kết nối đến 9 điểm HNTHthì phương án sử dụng bộ điều khiển

đa điểm MCU tích hợp trên thiết bị tại trạm chủ VegaX5 /MCU 9 IP Trong phương thức này, tất cả các điểm xa (8 điểm) được trang bị thiết bị đầu cuối HNTH của hãng Aethra VegaX1 Khi có nhu cầu thực hiện các cuộc hội nghị

đa điểm (3 điểm trở lên) lúc này toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi phần mềm MCU được cài đặt trên thiết bị VegaX5 tại trạm chủ

Để đáp ứng khả năng cung cấp chất lượng hình ảnh, âm thanh trung thực và yêu cầu cụ thể của khách hàng với trạm chủ sử dụng cho phòng họp từ 15-20 người, còn các trạm xa sử dụng cho phòng họp dưới 5 người

Đề xuất sử dụng các thiết bị như sau:

• Tại trạm chủ: Sử dụng thiết bị đầu cuối HNTH Vega X5 của Aethra

• Tại các trạm xa: Sử dụng thiết bị đầu cuối HNTH Vega X1 của Aethra

Thiết bị dầu cuối HNTH VegaX5 với MCU 9 điểm IP

• Kết nối trên IP băng thông tối đa đạt 2MB, có khả năng nâng cấp lên 4Mb/IP và 2Mb/PRI

• Tích hợp phần mềm MCU (quản lý đa điểm) 9 điểm Khi đó hệ thống HNTH không cần phải trang bị thêm MCU ngoài.

• Khả năng nâng cấp tính năng truyền đồng thời hai luồng tín hiệu âm thanh

và hình ảnh

• Khả năng trình chiếu với hơn 3 màn hình (Tivi hoặc Projector)

• Camera tích hợp có khả năng tự hướng theo tiếng nói hoặc định vị trí bằng remote và điều khiển qua Web

• Điều khiển thiết bị Vega X5 bằng remote hoặc qua giao diện website

• Tuân thủ đầy đủ các chuẩn của ITU-T và IETF về HNTH

Thiết bị đầu cuối HNTH VegaX1

Thiết bị phục vụ mạng nội bộ: Hub/Switch

Thiết bị này được sử dụng để kết nối các máy tính tạo ra mạng máy tính nội bộ LAN (Local Area Network) và có thể kết nối thiết bị đầu cuối truyền hình đến

thiết bị này khi không kết nối trực tiếp đến Modem/Router Việc kết nối này tạo ra một mạng LAN linh hoạt cho các mục đích chia sẻ dữ liệu và giám sát

và điều khiển hệ thống từ các máy trong mạng

Thiết bị trình chiếu

Thiết bị trình chiếu có thể là Tivi, monitor hoặc máy chiếu đa năng đi kèm màn chiếu Nếu phòng hội nghị có diện tích lớn thì nên trang bị thêm máy chiếu đa năng và màn chiếu để các thành viên tham gia hội nghị có thể nhìn được những hình ảnh rõ nét ở mọi vị trí trong phòng, còn với những phòng họp nhỏ dưới 5 người thì chỉ cần dùng màn hình LCD trên 30 inch

Thiết bị âm thanh và ánh sáng

Các thiết bị âm thanh bao gồm các bộ khuếch đại, loa ngoài và micro Với các phòng hội nghị lớn nên trang bị thêm một bộ khuếch đại và các loa ngoài treo trên tường để mang lại âm thanh rõ nét cho toàn bộ các thành viên tham gia hội nghị

Ngoài ra cần trang bị thêm hệ thống đèn chiếu để có được hình ảnh rõ nét nhất trong mỗi phòng hội nghị

Thiết bị nguồn

Thiết bị nguồn cho mỗi hệ thống là vô cùngquan trọng Nó đảm bảo mang lại

sự ổn định và liên tục cho mỗi hệ thống Để đảm bảo tính liên tục cho mỗi cuộc hội nghị là rất quan trọng Trong dự án này sử dụng các thiết bị ổn định nguồn và duy trì nguồn tức thời UPS cho hệ thống Bao gồm một thiết bị ổn áp LIOA và một bộ lưu điện UPS Powerware

3.4. Khả năng mở rộng của hệ thống

Để nâng cấp hệ thống HNTH đa điểm được trang bị MCU 9 điểm tích hợp trên thiết bị VegaX5 tại trạm chủ và các trạm xa sử dụng thiết bị VegaX1 Do đó, việc mở rộng hệ thống sẽ rất linh hoạt tuỳ thuộc vào số lượng điểm xa cần lắp đặt

Nếu tổng số điểm xa trên hệ thống mà nhỏ hơn hoặc bằng 13 điểm thì ta có thể trang bị một phần mềm điều khiển đa điểm MCU 4 trên một thiết bị X3 hoặc X5 và các thiết bị đầu cuối VegaX1 hoặc X3 nữa Nếu tổng số điểm trên hệ thống nhỏ hơn hoặc bằng 17 điểm Thì cần trang bị thêm một thiết bị VegaX5 với MCU 9 điểm nữa và các thiết bị đầu cuối truyền hình VegaX1 hoặc X3.Trong việc mở rộng hệ thống bằng cách này ta sẽ xây dựng cấu hình Cascading với các điểm được trang bị MCU sẽ lần lượt được thiết lập là Master và Slave Cùng với đó là đăng ký đường truyền cho các điểm mới và nâng cấp đường truyền trên các trạm chủ (có trang bị MCU) để đảm bảo băng thông khi thực hiện hội nghị đa điểm

Sơ đồ hệ thống HNTH đa điểm trên mạng IP sử dụng MCU tích hợp trên thiết bị VegaX5