Понятие AVoIP (сокр. от AV over IP) возникло как революционная концепция, существенно меняющая подход профессионалов к построению аудио-видео (AV) систем. И сегодня AVoIP — больше чем просто технический термин, поскольку открывающиеся возможности значительно шире просто передачи аудиовизуальной информации. Понятие охватывает целый спектр сервисов, раздвигая существующие рамки, повышая эффективность и адаптивность AV-систем.
Что такое AV over IP?
В основе технологии лежит принцип создания отдельных IP-пакетов для каждого аудио/видеосигнала и передача их по локальной сети через стандартный кабель витой пары и cетевые коммутаторы. Передача может осуществляться по схеме point-to-point (точка-точка) или point-to-multipoint (точка-многоточка), что позволяет строить сети распределения различной конфигурации и сложности.
Отметим, что возможности AVoIP значительно шире, чем передача только аудио и видео, так как внутри той же технологии можно отправлять и различные команды управления, а также USB-сигналы. И это важный «штрих к портрету», ведь бурное развитие цифровых технологий превратило USB в полноценный высокоскоростной мультимедийный интерфейс.
Работает AVoIP следующим образом — сигналы от источников (например, HDMI) при помощи кодеров преобразуются в IP-пакеты, после чего передаются по локальной сети в направлении удаленных декодеров, преобразующих принятые цифровые пакеты в исходные сигналы. Далее те поступают на различные элементы оборудования, подключенные к декодерам — будь то видеопанели и другие средства отображения либо периферийные USB-устройства.
Таким образом, можно создать гибкую, масштабируемую систему передачи аудио-видео и других сигналов, обслуживающую любые объекты — от домохозяйств до публичных пространств в корпоративном и госсекторе, здравоохранении и образовании, а также в других отраслях экономики.
Различия между системами AVoIP и AV
Понимание различий между системой AVoIP и традиционной AV-системой позволяет принимать обоснованные решения относительно того, какая именно инфраструктура лучше всего подходит для вашей организации. Под традиционной AV-системой мы понимаем систему, не использующую локальную IP-cеть в качестве среды для передачи AV-сигналов.
Инфраструктура
Традиционные AV-системы в качестве среды для передачи аудио-видео сигналов используют кабели и усилители-распределители. Если требуется увеличить расстояние передачи с нескольких метров до нескольких десятков метров, применяется технология HDBaseT, главными элементами которой являются передатчики и приемники по кабелю витой пары. Несмотря на ту же, по сути, витую пару, HDBaseT несовместима с IP-cетью, а сетевые коммутаторы нельзя задействовать для коммутации AV-сигналов, передаваемых посредством HDBaseT. Если ваша инфраструктура в основном «заточена» под традиционную AV-систему, скорее всего, имеет смысл оставаться в ее рамках.
Если в вашей организации уже имеется локальная IP-cеть, осуществляющая связь между компьютерами, в нее можно безболезненно и эффективно интегрировать систему AVoIP. Задача решается задействованием необходимого числа дополнительных портов и при необходимости подключением к сети дополнительных коммутаторов.
Также вполне реален сценарий параллельного функционирования двух отдельных сетей: IP — для передачи данных, AV — для передачи аудио и видео. Такой вариант может быть выбран, к примеру, в случае особых требований к безопасности передачи данных или при недостаточной полосе пропускания, действующей IP-cети для развертывания в ней системы AVoIP (о чем мы поговорим ниже).
Сжатие данных
Видеосигналы высокого и ультравысокого разрешения, передаваемые в системе AVoIP, характеризуются высокой скоростью передачи — от 18 до 48 Гбит/с, что, в свою очередь, требует существенной полосы пропускания. Однако полоса пропускания типовых IP-сетей рассчитана на скорость передачи сигнала 1-10 Гбит/с, поэтому при адаптации таких сетей для систем AVoIP широко используется технология цифрового сжатия (компрессии), позволяющая уменьшить ширину спектра аудио-видеосигнала, а, следовательно, и необходимую полосу пропускания.
Если же компрессия не позволяет выделить достаточный сетевой ресурс для системы AVoIP, целесообразно организовать для нее отдельную IP-cеть. Явным плюсом такого подхода является возможность передачи видеосигнала с очень невысокой степенью компрессии, а значит, практически нулевой задержкой, что необходимо для функционирования в режиме реального времени.
Отметим, что в традиционных AV системах на основе HDBaseT также используется компрессия, для того чтобы увеличить дальность передачи сигналов высокого разрешения по кабелю витой пары.
Дальность передачи сигнала
Если в традиционных AV-системах, например, на основе HDBaseT, дальность передачи сигнала 4K ограничена примерно сотней метров, то в системе AVoIP вы ограничены лишь физическими размерами того объекта, на котором развернута cеть Ethernet.
Вызовы при внедрении AVoIP
Одной из главных проблем, которые необходимо решить при организации системы AVoIP, является обеспечение качества обслуживания (Quality of Service — сокращенно QoS). Речь идет о специальных механизмах или технологиях управления сетевым трафиком, которые обеспечивают оптимальную работу наиболее приоритетных приложений в условиях ограниченной пропускной способности сети. Например, часто требуется обеспечить приоритет голосового трафика IP-телефонии над передачей видео.
В рамках QoS также решается вопрос о том, что важнее — наиболее эффективно передать трафик в максимально сжатом виде, экономя таким образом сетевой ресурс, или наоборот — обеспечить передачу высококачественного видео и аудио в режиме, максимально близком к реальному времени, вне зависимости от используемой полосы пропускания. От решения этого вопроса зависит выбор аудио-видео кодека, а на аппаратном уровне — того или иного типа кодеров и декодеров.
Еще одной важной задачей, стоящей перед интегратором, является обеспечение безопасности канала трафика, включая уменьшение последствий DDoS-атак, обеспечение различных уровней аутентификации и т.д. На практике, решение вышеуказанных и целого ряда других проблем значительно упрощает добавление в проект специализированных сетевых коммутаторов Netgear, оптимизированных для использования в сетях AVoIP.
Преимущества AVoIP
При этом внедрение системы AVoIP обладает настолько важными и очевидными всем преимуществами, что может менять устоявшиеся подходы к построению AV-систем и управлению ими. Перечислим основные из них.
1. Увеличенное расстояние
В системе AVoIP отсутствуют ограничения, связанные с длиной кабеля, характерные для традиционных AV-систем. Иными словами, сигналы, переданные от источника, доступны в самых удаленных точках вашей локальной сети.
2. Качество без видимых потерь
Да, во время прохождения тракта AVoIP применяются определенные алгоритмы цифровой компрессии, приводящие к некоторому снижению качества изображения. Однако технология совершенствуется, и это снижение может быть визуально некритичным. Уже сегодня доступны такие кодеки, как SDVoE, позволяющие передавать сигнал 4K@60Hz (4:4:4) без видимых потерь и практически с нулевой задержкой.
3. Масштабируемость
Система AVoIP легко масштабируется благодаря наличию в IP-инфраструктуре свободных Ethernet-портов. При необходимости количество портов, а значит, количество кодеров, декодеров и различных конечных AV-устройств в сети может быть значительно увеличено путем включения в сеть дополнительных сетевых коммутаторов, а также их стекированию (объединению).
4. Гибкость
Система AVoIP основывается на широко распространенных технологиях и инфраструктуре IP, включающей линию витой пары и Ethernet-коммутаторы, и не требует установки специализированного ProAV оборудования. Как результат, организация конечных точек подключения AV-оборудования чрезвычайно упрощается — они могут быть организованы везде, где есть свободные порты Ethernet.
5. Экономичность
Работая в стандартных сетях Ethernet, система AVoIP существенно сокращает нагрузку на бюджет и улучшает показатели ROI (возврата инвестиций), по крайней мере, для инфраструктуры, напрямую связанной с распределением AV-сигналов.
6. IT-совместимость
Постоянно меняющийся ландшафт информационных технологий оказывает влияние на рынок AVoIP. Большинство клиентов сегодня стремится получить AV-решения, которыми легко управлять, конфигурировать и поддерживать силами штатных ИТ-специалистов, интегрируя опыт работы с AV-технологиями в область ИТ. Системы AVoIP полностью соответствует этим требованиям, обеспечивая управление, мониторинг и информационную безопасность на уровне, соответствующем практике ИТ-администрирования.
Области применения AVoIP
Технология AVoIP находит применение в самых разных отраслях, предлагая уникальные решения, учитывающие специфические требования каждой сферы.
Центры оперативного управления и контроля, использующие сотни экранов и источников AV-сигналов, в связи с чем требующие точечного изменения конфигурации, используют AVoIP в качестве удобного и надежного инструмента.
Системы Digital Signage на витринах города и в торговых центрах с большим количеством демонстрационных дисплеев и информационных киосков на разных уровнях и этажах — еще одна ниша, где преимущества AVoIP раскрываются в полной мере.
Такие крупные объекты, как стадионы и спортивные комплексы с их многочисленными видеоэкранами, информационными табло и рекламными панелями также являются вполне естественной средой применения AVoIP. При использовании ВОЛС (волоконно-оптических линий связи) система AVoIP может охватывать спортивные объекты, находящиеся друг от друга на расстоянии нескольких километров. И это чрезвычайно важный аспект, который нужно учитывать при проведении крупных спортивных мероприятий, таких как олимпиады, чемпионаты мира и т.д.
Находит свое применение AVoIP и в шоу-бизнесе, при организации концертов и живых выступлений на театральных и концертных площадках.
Наконец, следует упомянуть использование AVoIP в промышленности, где на предприятиях, складах и производственных цехах требуется из единого диспетчерского центра осуществлять видеоконтроль за работой многочисленных конвейеров, погрузчиков, роботов автоматической сборки изделий и т.д.
Подведение итогов. Современные тенденции и будущее AVoIP
На наших с вами глазах тенденция к активному внедрению AVoIP в AV-индустрию становится все более устойчивой и очевидной. Бурное развитие ИТ-технологий, совершенствование протоколов и алгоритмов компрессии способствует дальнейшему повышению качества видео и аудио, передаваемых по IP-сетям. А упрощение требований к инфраструктуре вкупе с уменьшением временных задержек при обработке и передаче сигналов делают этот процесс более прозрачным и понятным специалистам самого широкого профиля.
В этой связи можно смело утверждать, что AVoIP является чрезвычайно перспективным подходом к созданию масштабируемых многофункциональных AV-cистем, а также прекрасной основой для разработки новых высокоэффективных комплексных решений.
