VÍDEO sobre IP

Introducción para el Ejecutivo

Pensando como un ejecutivo, existen presiones para mantener los costos bajos y ayudar a la compañía a sobrevivir en este mercado de retos. Supongamos que la compañía “A” tiene diez establecimientos diferentes y desea tener una junta corporativa. El costo del viaje en avión para dos personas desde cada uno de los diez establecimientos tiene un costo promedio de $250.00 dólares por boleto, lo cual nos da un total de $5,000.00 dólares. Si agregamos hospedaje y comidas para 20 personas, uno puede ver fácilmente que las alternativas menos costosas se vuelven imperiosas. Avances recientes en la tecnología han sacado a la videoconferencia de su incipiente infancia para convertirla en un producto viable y maduro. Otros desarrollos en la industria del vídeo, tales como Video on Demand (VOD), vídeo digitalizado, vídeo interactivo, streaming video y audio/vídeo en tiempo real están dotando a las compañías de habilidades que no eran posibles uno o dos años atrás.

La sobrecarga que estas tecnologías pueden colocar en una infraestructura varía con la cantidad de su utilización; empero, nadie puede discutir que el ancho de banda tendrá que incrementarse. Las compañías han ido incorporando aplicaciones a sus redes sólo para descubrir que un mayor ancho de banda no se obtiene de esa manera. Un sistema de infraestructura robusta, bien planeada y bien instalada, tal como 10G ip ™, puede proporcionar suficiente ancho de banda para que estas aplicaciones funcionen de manera óptima y ofrecer al mismo tiempo la tranquilidad de poder implementar otras aplicaciones en el futuro. En los párrafos siguientes se explicará lo que son los sistemas de Vídeo sobre IP y cómo 10G ip ™ puede satisfacer las necesidades de esta aplicación devoradora de ancho de banda.

Las Tecnologías de Vídeo sobre IP y las Tendencias de Mercado

Las señales de vídeo tradicionales se basan en tecnología analógica. Para su transporte se requieren costosos circuitos de transmisión; afortunadamente, vivimos ahora en un mundo digital. Gracias a los avances en técnicas de compresión, podemos transportar ahora las señales compuestas de vídeo y audio sobre circuitos de redes típicas de LAN y WAN, e incluso sobre Internet. Vídeo sobre IP o IP Streaming Video son las tecnologías más recientes que permiten que las señales de vídeo sean capturadas, digitalizadas, secuenciadas y administradas sobre redes IP.

El primer paso es la captura del contenido de vídeo; lo cual puede realizarse de diferentes maneras. El contenido es procesado, comprimido, almacenado y editado en un servidor de vídeo. El contenido puede ser “en vivo” (capturado y procesado en tiempo real) o prerregistrado y almacenado. Estas transmisiones pueden luego ser enviadas a través de la red a una o varias estaciones para visualizarse en forma individual o simultáneamente. La estación de visualización requerirá de un hardware o software de visualización o, en algunos casos, de ambos. Las aplicaciones emergentes proporcionan el visualizador y el vídeo sobre Java sin ninguna aplicación especial en la estación terminal.

Las presentaciones de vídeo pueden agruparse en tres categorías: Video Broadcasting, Video on Demand, y Videoconferencia. De las tres, solo la videoconferencia es full duplex, las otras son esencialmente transmisiones unidireccionales. Estas transmisiones de vídeo sobre IP son escalables, costoeficientes y muy flexibles. Estas nuevas herramientas de negocio integran oficinas distintas en una sola empresa y se están expandiendo rápidamente. De acuerdo con Gartner Group, las aplicaciones de vídeo IP se utilizarán en el 80% de las compañías Fortune 2000 para el año 2006. Estas aplicaciones están rápidamente reemplazando las aplicaciones tradicionales de videoconferencia sobre ISDN. De acuerdo con In-Stat/MDR (marzo del 2003), la venta de puntos de videoconferencia se espera que alcance $875 millones de dólares en el 2007, y la venta total de servicios de videoconferencia se espera que alcance $5.5 billones de dólares en el mismo año.

Video Broadcast sobre IP

Video broadcast sobre IP es una transmisión unidireccional de red de un archivo con contenido de vídeo. Los puntos terminales son meramente visualizadores pasivos sin control sobre la sesión. Video broadcast puede ser Unicast o Multicast desde el servidor. En una configuración Unicast, el servidor hace un replica de la transmisión para cada visualizador terminal. En una configuración Multicast, la misma señal es enviada sobre la red como una sola transmisión, pero hacia varios puntos terminales o, simplemente, hacia un grupo de usuarios. Esta tecnología está siendo implementada en ambientes corporativos como un medio de distribuir capacitación, presentaciones, minutas de reuniones y discursos; también está siendo utilizada por universidades, centros de educación técnica o educación continua, emisoras, proveedores de webcast, solo por nombrar algunos. Hay tres factores para determinar cuánto ancho de banda requerirá esta tecnología: el número de usuarios, su ancho de banda al servidor, y la longitud de la presentación o vídeo. Video broadcast se considera típicamente como una “tubería abierta”.

Video on Demand (VOD) sobre IP

Generalmente, VOD permite a un usuario pedir una determinada secuencia de vídeo almacenada en un servidor. Esta tecnología difiere de Video broadcast en que el usuario tiene las opciones de parar, iniciar, adelantar o regresar el vídeo ya que el servicio es interactivo. VOD tiene también otra característica en la que generalmente se acompaña del uso de datos para la visualización y la tarifación de los servicios o tiempo de vídeo. Aunque VOD se puede usar para visualización en tiempo real, generalmente se utiliza para archivos almacenados de vídeo. Esta tecnología se usa para e-learning, capacitación, mercadeo, entretenimiento, broadcasting, y otras áreas donde el usuario final requiere visualizar los archivos con base en su propio itinerario y no en el horario del proveedor de vídeos.

Una aplicación típica de VOD sobre una red IP, contiene los siguientes elementos:

  • El Servidor de Vídeo (puede ser un servidor de archivos o un cluster de servidores)
  • El Servidor Controlador de Aplicaciones el cual inicia la transmisión (puede estar incluido en un servidor de archivos)
  • Un punto terminal con un convertidor para responder a la petición de visualización y control de reproducción
  • Software de Administración y/o software de tarifación
  • PC o Dispositivo de Red para registrar/convertir los archivos de vídeo.

Videoconferencia sobre IP

Videoconferencia (VC) es una combinación de transmisiones full duplex de audio y vídeo los cuales permiten a usuarios ubicados en distintos lugares verse y oírse el uno al otro tal como si estuvieran en una conversación cara a cara. Se utiliza una cámara en cada uno de los puntos terminales para capturar y enviar las señales de vídeo. Se usan micrófonos en cada punto terminal para capturar y transmitir la voz la cual es luego reproducida en altoparlantes. Las comunicaciones son en tiempo real y generalmente no se almacenan.

La primera tecnología de videoconferencia fue introducida en el Mercado por AT&T en 1964. La norma tradicional para comunicaciones es ITU H.320. Esta norma tiene restricciones en los costos de utilización y los usuarios tienen que mantener el equipo dedicado en una sola ubicación. Las nuevas normas liberadas en 1996 (H323) permiten VC basado en IP. Los servicios basados en IP son mucho mejores ya que la conferencia puede iniciarse desde cualquier PC en una red apropiadamente equipada, y las señales viajan sobre la infraestructura y equipo regular de la red, eliminando la necesidad de líneas dedicadas y cargos de utilización.

Estos servicios pueden usarse para diversas aplicaciones incluyendo comunicaciones corporativas, telemedicina, telehealth, capacitación, e-learning, tele-conmutación y servicio a usuarios. La videoconferencia puede ser punto a punto (un usuario a un usuario), o multipunto (varios usuarios participando en la misma sesión). Los usuarios pueden posteriormente ser visualizados en ventanas separadas. La videoconferencia ha también introducido un nuevo concepto en comunicaciones por medio de la colaboración. Un tablero electrónico puede ser incluido en la conferencia permitiendo a los usuarios escribir notas en el mismo tablero y/o visualizar las presentaciones y notas de los otros mientras se conversa.

Un MCU (Multipoint Conference Unit) se mantiene generalmente en una ubicación central. Esta unidad permite que varias alimentaciones de vídeo sean visualizadas simultáneamente. Una caja llamada Gatekeeper se incluye normalmente para conferencias multipunto. Esta caja controla el ancho de banda, direccionamiento, identificación y medidas de seguridad para las conferencias. Aunque el Gatekeeper es generalmente una aplicación de software que reside en una PC separada, los modelos de equipo más reciente tienen esta funcionalidad integrada.

Normas para Vídeo sobre IP

Los requisitos de sistemas abiertos especifican que las comunicaciones deben ocurrir dentro de una estructura predefinida de paquetes IP y que cualquier equipo interactúe con cualquier otro sin importar la marca y de una manera no propietaria. Los dos principales protocolos de componentes son H.323 y SIP (Session Initiation Protocol). Los cuatro principales componentes – terminales, gateways, gatekeepers, y unidades de control multipunto – están definidos en la norma H.323 y sus adendas. SIP fue desarrollado por la IETF (Internet Engineering Task Force) a mediados de los 90’s y es un protocolo de señalización para conferencias en Internet, telefonía, presencia, notificación de eventos y mensajería instantánea. SIP se desarrolló dentro del grupo de trabajo IETF MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), con trabajos posteriores desde septiembre del 1999 en el grupo de trabajo IETF SIP. Las aplicaciones de vídeo actuales utilizan compresión de vídeo y tecnología de codificación de vídeo para transportar la porción de vídeo con un consumo reducido de ancho de banda atribuible al esquema de compresión. MPEG (Motion Picture Experts Group) es el desarrollador predominante de las normas de compresión para alimentaciones de vídeo, con MPEG-4 como la última tecnología.

Bits y Bytes de Ancho de Banda

Cuando una señal análoga se convierte a una señal digital (como en el caso de transmisiones de vídeo o voz), el proceso se completa por lo que se conoce como muestreo. El muestreo, tal como su nombre lo indica, se refiere a la toma de muestras de la señal varias veces por segundo (la tasa de muestreo) con una profundidad de muestreo (bits por muestra). A mayor tasa de muestreo, mayor tamaño del archivo. El número de valores es igual al número de valores de muestra (on u off) elevado a la potencia del número de bits muestreados. En términos más simples, un CD de música se hace un muestreo a una tasa de 44,000 muestras por segundo o generalmente 5 MB de muestras (datos) por minuto de música.

La misma técnica se usa para vídeo, aunque de manera algo más compleja. La diferencia consiste en que lo que está siendo ahora transmitido es una imagen construida en elementos pictográficos conocidos como pixels. La norma MPEG utiliza lo que se conoce como compresión “lossy”, que significa que mucho de la imagen se pierde pero no lo suficiente como para disminuir la comprensión del ojo humano ya que el cerebro humano tiende a llenar los vacíos. El vídeo se muestrea en segmentos del vídeo. El primer cuadro (el cuadro índice) se transmite entero y los cuadros restantes transmiten cambios con respecto al cuadro índice inicial. A mayor compresión, mayor pérdida de cuadros. En una red congestionada, las muestras pueden recibirse fuera de secuencia y un fenómeno conocido como pixelación ocurre. La pixelación es cuando los pixels parecen fuera de lugar al compararlos con el cuadro índice original y la imagen se sesga. Una alimentación en bruto de vídeo (no comprimida) totalmente muestreada requiere 165 Mbps para una calidad D1. La resolución D1 es una pantalla completa de 720 x 480 de TV para NTSC (National Television System Committee) y 720 x 576 para PAL (Phase Alternating Line). Existen dos formas de comprimir la alimentación: una es bajando la resolución y la otra es a través de la tasa de muestreo. Ya comprimida, la alimentación consumirá obviamente menos recursos pero a cambio se perderá calidad de vídeo.

Cuellos de Botella y Obstáculos

Con el fin de implementar vídeo en tiempo real en la red, dicha red debe estar en excelentes condiciones de funcionamiento. Moldeadores de tráfico pueden contribuir con la prioritización de tráfico de vídeo y tráfico de voz utilizando el bit de Calidad de Servicio. Todos los encabezados IP tienen una sección denominada TOS o byte de Tipo de Servicio. Este fue introducido dentro del protocolo varios años atrás. Calidad de Servicio es un término que se refiere a un conjunto de parámetros tanto para transmisiones en modo de aseguramiento de conexión (TCP) y sin aseguramiento de conexión (UDP), los cuales proporcionan el desempeño en términos de calidad de transmisión y de disponibilidad de servicio. Éste abarca demora máxima, rendimiento y prioridad de paquetes transmitidos. Los primeros bits del byte ToS se reconfiguran con la información QoS. El tráfico prioritizado de la red coloca los paquetes sensibles al tiempo al principio de la transmisión de paquetes de datos. Este mismo método se usa en redes de VoIP (Voz sobre IP).

Tal como ocurre con el e-mail, las compañías comenzarán a depender enormemente de estos servicios en un futuro cercano. Cada administrador está consciente de los desastres que resultan cuando los sistemas críticos se “caen”. Las compañías están luchando para alcanzar, al igual que los proveedores de servicios, un porcentaje de disponibilidad de la red del 99.999%. Las caídas de red son muy costosas. La disponibilidad de la red se vuelve muy difícil de alcanzar en la medida en que las redes transportan cargas adicionales de alta sensibilidad y mayor calidad de servicio. Hay un solo denominador común para todas las aplicaciones: la infraestructura.

Una infraestructura robusta con amplio margen adicional, ancho de banda y capacidad será el más importante factor en cualquier instalación de servicios de convergencia IP. 10G ip ™ se ha desarrollado para solucionar esta necesidad. ¿Porqué? La tecnología no se queda quieta. La habilidad alimenta la ingenuidad. Cada día se desarrollan nuevas normas para soportar nuevas aplicaciones. Hace cinco años, nadie pensaba que se daría la necesidad de transmisiones 10G. La realidad es que actualmente 10G existe y está siendo utilizada. Tiene mucho sentido dotar a su infraestructura con el margen necesario para crecimiento. 10G ip ™ puede hacerlo ya al ser la mejor tecnología de cableado disponible en la actualidad y soportará sus aplicaciones del mañana.

Bibliografía

  • 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

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