Videokonferenca

Aspekte të përgjithshme të videokonferencave

Me videokonference do të kuptojmë aftësinë e komunikimit në distancë, ku përveç zërit është i mundur edhe transmetimi i figurës. Me zhvillimin dhe evoluimin e rrjetave të telekomunikacioneve dhe teknologjisë IP shumë shërbime të ndryshme komunikimi u integruan brenda stakut të protokolleve TCP/IP, pra dhe të internetit, të cilat bëhen akoma e më shumë të besueshme dhe më të thjeshta në menaxhim duke bërë të mundur transmetimin e informacioneve të ndryshme si tekst, zë, fotografi dhe video të enkapsuluara brenda këtij formati transmetimi.

Historiku i videokonferencës

Deri më sot, kur flitej për videokonferencë, nënkuptoheshin pajisje të mëdha, të dedikuara dhe të shtrenjta, që lejonin komunikimin audio dhe video të dy personave që nuk ndodheshin në të njëjtin vend. Termi që i përmbledh të gjitha këto është videokonferencë në grup, pra një grup personash që, për të biseduar në videokonferencë, linin tavolinën e tyre të punës në zyrë për t’u vendosur në një dhomë të veçantë ku ishin të vendosura disa pajisje të montuara për këtë qëllim. Sot koncepti i videokonferencës ka ndryshuar në mënyrë rrënjësore dhe në vend të dhomës “room”, flitet për videokonferencë në desktop, pra videokonferencë në tavolinën e punës. Me këtë term nuk synohet vetëm komoditeti i të ndenjurit ulur në zyrën tuaj për të komunikuar me persona të tjerë, por edhe për të lejuar përdoruesin të kryejë një videokonferencë duke përdorur kompjuterin e tij, tamam sikur do të kryente një telefonatë. Ky përafrim i ri, e zgjeron problematikën e videokonferencës në tre koncepte themelore :

Lloji i rrjetës që do të përdoret,
Specifikimet standard që lejojnë ndërveprimin,
Nevojat hardware dhe softuer që nevojiten për të realizuar dy pikat e para.

Duke folur për tipin e rrjetit që do të përdoret, rrethi ngushtohet në dy topologji themelore :

ISDN (me komutim me qark)
Ethernet (me komutim me paketë)

Në një të ardhme të afërt, falë zgjerimit të shërbimit të internetit me brez të gjerë (broadband), videokomunikimi do të jetë për të gjithë një mënyrë e përhapur për të komunikuar, duke kontribuuar në përmirësimin e cilësisë së punës dhe të jetës sonë. Përdoruesit fundorë komunikojnë me anë të kompjuterëve të thjeshtë multimedialë të pajisur me webcamera dhe mikrofon pa përdorur hardware të dedikuar, duke lejuar kështu një ndërveprim me elementet e Sistemit Operativ (Microsoft Windows ose Apple Macintosh), programeve të zyrës ose shkrimit (Office) dhe me skedarët personalë për të kërkuar gjithmonë një cilësi më të mirë dhe një konsum të reduktuar të brezit. Mund të shihet qartë që mund ndeshen të papritura në përdorimin e një videokonference, në sensin që, në qoftë se rrjeti do të ishte i mbingarkuar, në videokonferencën tonë do të rezultonte një humbje e cilësisë audio ose video (humbje paketash informacioni), pra një ulje e cilësisë së shërbimit (QoS). Në këtë pikë, evoluimi i videokonferencës nga kompjuteri personal, duhet të drejtohet akoma e më shumë në evoluimin e kodimeve audio ose video, në mënyrë që të transmetohet gjithmonë me një efiçensë të mirë edhe në momentet në të cilat brezi i vënë në dispozicion nga rrjeti ynë është më ulët nga kërkesat tona.

Standardi H. 323

Standardet i ITU (International Telecommunications Union) për videokonferencat mbi protokollin e internetit IP janë : H.320 për rrjetat ISDN (64 kbps) dhe H.323 për të gjithë rrjetat e tjera IP. Në punën time të diplomës është trajtuar standardi H.323, staku i protokolleve të të cilit është përdorur dhe analizuar pjesërisht pasi ky standard përdoret në një rang akoma më të gjerë ku, midis të tjerave, përfshihet telefonia mbi internet (VoIP – Voice oler IP) dhe ndërveprimi me sisteme të tjerë. Këto shërbime si autentikimi, menaxhimi i thirrjeve dhe tarifimi i tyre nuk janë përdorur në implementimin e videokonferencës në një WLAN me një zonë të kufizuar pasi jam kufizuar në synimin testues dhe eksperimentues të këtij sistemi komunikimi. Një pamje e përgjithshme e infrastrukturës së standardit H.323 jepet nga bllokskema e mëposhtme:

Elementet bazë të H.323 Terminalet

Të gjithë kompjuterat apo pajisjet e përdoruesve të cilat kanë aftësi të komunikojnë në videokonferencë quhen terminale bashkëbisedues. MCU – Bëhet fjalë për sistemin që lejon zgjerimin e komunikimeve nga pikë më pikë (point-to-point) në pikë-shumë pika (point-to-multpoint). Gatekeeper – Në aplikimin tonë mund të përdoret një gatekeeper (opsional) i cili ka për qëllim kryesor vendosjen e politikave të shfrytëzimit të trafikut në rrjet si:

Call Control Signalling (Sinjalizimi i kontrollit të thirrjeve) – në një konferencë pikë-pikë, gatekeeper-i mund të përpunojë sinjalet e kontrollit ose t’i lejojë ato të shkëmbehen direkt nga terminalet (End Point –EP) * Autorizimi i Thirrjeve – Me disa teknika software, gatekeeper mund të konfigurohet për autorizimin paraprak të të gjitha thirrjeve
Menaxhimi i Thirrjeve – Gatekeeper mund të mbajë një listë të të gjithë përdoruesve që janë duke folur.
Menaxhimi i Brezit – Gatekeeper-i bën kufizimin e thirrjeve të reja në mungesë të një brezi të lirë.

Një pamje e stakut të të gjithë protokolleve është :

Duket qartë që kolona e mesit ka rolin kryesor për të zbatuar qëllimin tonë, pa i hequr asnjë vlerë protokolleve të tjerë. Protokollet dhe kodimet bazë të transmetimit të videos dhe të zërit janë paraqitur në paragrafët vazhdues. Standardet e kodimit të zërit dhe videos në rrjetat H.323 janë përkatësisht familjet e kodimeve G.7XX dhe H261/H.263 Shihet qartë se për të kryer transmetimin nuk janë të mjaftueshme vetëm metodat e kodimit, por edhe përkthimi i tyre në shtresat aplikative për t’u përdorur nga përdoruesit e thjeshtë. Kjo arrihet nëpërmjet shtresave të transportit në kohë reale si RTP (Real-Time Transport Protocol) dhe RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) për të cilat do të flasim më poshtë. Në aplikimin e projektit tonë, kemi marrë për bazë një shpejtësi minimale transmetimi prej 1Mbps i cili duhet të jetë edhe limiti minimal i bit rate të videokonferencës.

Kodimi i zërit

Siç u pa më lart, të gjithë terminalet e konferencës duhet të kenë të paktën suport për kodimin e zërit. Llojet e kodimit të përdorur janë të shumtë, pjesa më e madhe janë përcaktuar nga vetë ITU në serinë G.7XX, kurse kodime të tjerë janë importuar për shkak të popullaritetit të tyre. Ja disa prej tyre:

G.711: kodimi PCM me 64 kbps e përdorur nga telefonia fikse PSTN (Public Switched Telephony Network) që është edhe kodimi bazë në telekomunikacione.
G.722: kodimi ADPCM në 7 kHz me bit rate 48, 56 dhe 64 kbps. • G.723: teknikë kompresimi që arrin në një bit rate prej 5.3 dhe 6.3 kbps duke u mbështetur mbi MP-MLQ (Multipurpose, Multilevel Quantization).
G.728/9: kodim me vonesë të ulët CELP (Code Excited Linear Prediction) me një bit rate prej 8 dhe 16 kbps.
GSM: kodim i përdorur në standardin e telefonisë celulare me 13 kbps.

Kodimi i videos

Kodimet bazë të transmetimit të videos në një rrjet IP janë H.261 dhe H.263 ku kodimi H.261 duhet të jetë detyrimisht i suportuar nga rrjeti. Kodimi H.263 suporton një transmetim me një bit rate më të ulët pa humbje cilësie, por që nga ana tjetër kërkon një përpunim më të madh të të dhënave. H.263 përfshin kodimin H.261 duke i shtuar disa teknika të parashikimit të framave të figurës. Standardi i transmetimit të pamjeve në lëvizje H.261 rezulton në shumë aspekte i ngjashëm me MPEG, me ndryshimin domethënës që është menduar me një vëmendje të veçantë mundësa për t’u përdorur në aplikime telekomunikacionesh dydrejtimëshe, në të cilat e meta qëndron në faktin e kodimit dhe dekodimit të informacionit gjatë transmetimit dhe nevojës për të ulur në minimum vonesat nga këto veprime. Rezultati i këtij vështrimi është një standard më fleksibël në krahasim me MPEG, i cili lejon transmetimin e të dhënave me një brez që mund të zvogëlohet deri në shpejtësinë minimale prej 64 kbps, pra një kanal ISDN. Këto karakteristika e bëjnë standardin H.261 shumë të përdorur në videokonferenca ku kapaciteti i linjës nuk është në nivelin e duhur të suportojë cilësi të mirë video, pra me një rezolucion të lartë. Formatet e figurës për standardin H.261 janë CIF (Common Intermediate Format, 352x288 piksel) dhe QCIF (Quarter CIF, 176x144 piksel).

Strukturimi i rrjedhës së të dhënave në standardin H.261 është në njëfarë mënyre i ngjashëm me rastin e MPEG dhe konsiston në një hierarki :

Figura (Picture)
Grupe Blloqesh (Group of Blocks - GOB)
Makro-Bllok (Macro Block - MB)

Çdo framë figure ndahet në Makro-Blloqe me 16x16 piksel për t’u kompresuar më vonë në formate si JPEG, JPEG2000, etj. Rezolucioni horizontal reduktohet nga 360 në 352 për të prodhuar një numër të plotë prej 22 MB. Në figurën më poshtë jepet një paraqitje skematike e rrjedhës së të dhënave në standardin video H.261 dhe metodën e inkapsulimit të të dhënave që do të transmetohen.

Protokollet RTP/RTCP

Në momentin që duam të përdorim një rrjetë me paketë për aplikimet në kohë reale, menjëherë bindemi që protokolli i shtresës së transportit më i përshtatshëm për t’u përdorur është UDP. Në qoftë se nga njëra anë kjo lejon një komunikim më të shpejtë, nga ana tjetër transmetimi bëhet plotësisht i pabesueshëm në nivel privatësie nga persona të tretë, pra informacioni kalon i pakoduar dhe mund të përgjohet shumë thjesht. Real-Time transport Protocol (RTP) dhe Real-Time Transport Control Protocol (RTCP) janë protokolle të shtresës së aplikimit të zhvilluar nga IETF (RFC 1889-1890) të cilët synojnë të shtojnë funksione shtesë protokolleve të shtresës së transportit. Shpesh prezantohen si protokolle transporti pasi realizojnë funksione fund-më-fund (end-to-end) për aplikimet e ndryshme multimediale mbi ta në mënyre të pavarur nga këto të fundit. Në shumicën e rasteve, RTP/RTCP bazohen mbi shërbimet e protokollit UDP, por megjithatë zhvilluesit e standardit kanë dashur t’i bëjnë të pavarur nga ky protokoll, kështu që mund të përdoren edhe nga protokolle të tjerë si CLNP (ConnectionLess Network Protocol), IPX (Internet Packet Exchange), AAL5/ATM dhe të tjerë. Objektivat për një transparencë dhe besueshmëri më të madhe në transmetimin në kohë reale arrihen detyrimisht me koston e një overhead-i më të madh të paketës. Në brendësi të payload-it të segmentit UDP, ndodhet një header RTP, që përmban informacionet që i lejojnë njësive të punës në shtresën RTP të kryejnë funksionet e tyre. Përveç header-it RTP, në brendësi të segmentit UDP ndodhet gjithashtu payload i informacioneve të përdoruesve që vijnë nga shtresat aplikative. Funksionet e protokollit RTP janë kryesisht ato të njoftimit të shtresave të tjera aplikative. Në fakt, funksionet që përmirësojnë cilësinë e komunikimit nga humbja e paketave si : përdorimi i teknikave të interpolimit ose të ndryshimit të kodimit të zërit apo videos apo sinkronizimi dhe asemblimi i flukseve të ndryshme, kryhen nga aplikimet në bazë të informacioneve të marra nga header-i RTP. Për të nisur një sesion RTP, aplikimi përcakton një kopje të veçantë adresash destinacioni transporti (adresa plus numri i portës për RTP dhe RTCP). Shkëmbimi i adresave midis pjesëmarrësve në bashkëbisedim kryhet me anë të protokolleve të sinjalizimit. Në një sesion multimedial, zëri dhe video lidhen me sesione të ndryshme RTP me paketat e tyre vetjake RTCP të cilat informojnë mbi cilësinë e marrjes së informacionit për çdo sesion. Në një komunikim pikë-pikë me audio dhe video janë 4 sesione RTP, dy për zërin, nga një për çdo drejtim, dhe në të njëjtën mënyrë edhe dy sesione për videon. Çdo sesion ka paketat e veta RTCP për të pasur një kontroll mbi cilësinë e paketave të dërguara. Në RFC 1889 përcaktohen pesë paketa RTCP të përdorura për të shkëmbyer informacion kontrolli :

RR (Receiver Report) : Gjenerohen nga pjesëmarrësit aktivë në konferencë. Kanë informacion mbi cilësinë e marrjes si: numrin e paketave të marra apo të humbura, vlerësimin e kohës së vonesës midis bashkëbiseduesve etj.
SR (Sender Report) : Gjenerohen nga pjesëmarrësit në konferencë që janë marrës apo dhënës aktivë. Përveç informacioneve rreth cilësisë si RR, përmbajnë një hapësirë për dërguesin që dërgon informacione rreth sinkronizimit, me anë të një numëruesi paketash dhe numrit të bitëve të dërguar.
SDES (Source Description Items).
BYE : Tregon fundin e një seksioni RTP.
APP (Application Specific Function) : për përdorim eksperimental.

Me shkëmbimin e këtyre paketave informacioni për kontroll, RTCP ka rol kryesor në shërbimin për monitorimin e QoS dhe kontrollin e përplasjeve të paketave. Funksionet përmirësimit të cilësisë së imazhit apo zërit kërkohen gjithmonë në shtresat e sipërme.