H.320 является обобщающим стандартом, состоящим из спецификаций, определенных для видеоконференций через сервисы с коммутацией каналов, такие как ISDN и Коммутируемая сеть 56. H.320 определяет аудио- и видеосвязь посредством рекомендательных требований по обработке аудио- и видеопотоков, форматы для совместимых аудио- и видеовводов и выводов, а также протоколы связи и синхронизацию аудио- и видеосигналов.
Три типа информации (включая видео- и аудиоданные) могут комбинироваться, а затем передаваться на удаленные участки. Для передачи каждый из этих типов данных кодируется уникальным образом, комбинируется с необходимой управляющей информацией, компрессируется, а затем отправляется в сеть.
Аудио задерживается исходя из того, что аудиопоток относится к видеопотоку, и, так как компрессия видео занимает больше времени, чем компрессия аудио, в процесс обработки аудио должна быть введена задержка для поддержания синхронизации аудио и видео.
На приемном конце линии комбинированные данные декомпрессируются, декодируются и перед представлением видео- и аудиоданных к потоку аудиоданных применяется задержка.
H.233 и H.234 определяют конфиденциальность передачи между терминалами H.320. H.233 описывает требования к шифрованию и относится ко множеству возможных алгоритмов (Стандарт кодирования данных (DES), быстрый алгоритм шифрования данных (FEAL) и Криптографическая хэш-функция (BCRYPT)), а H.234 описывает методы аутентификации и управления кодировкой.
На рисунке 1 демонстрируется взаимосвязь компонентов Рекомендации H.320 и показана связь терминала H.320 с внешними устройствами.
![]() Рисунок 1 - Терминал H.320
Сами по себе Рекомендации H.320 не определяют то, как данные должны кодироваться, но может применяться передача собственных данных. Этот недостаток был учтен в стандарте T.120, но T.120 является необязательным в H.320 и может не включаться в оборудование телездравоохранения.
H.320 определяет коэффициент использования полосы частот в диапазоне от 64 кбит/с до 1920 кбит/с. В пределах этого диапазона допускаются только определенные специфические полосы частот, а они ограничены для определенных групп различных каналов ISDN (т.е. для групп по 64 кбит/с для диапазона 64 - 384 кбит/с, для групп по 384 кбит/с для диапазона 284 - 1920 кбит/с).
Рекомендации H.231 и H.243 определяют многоточечные соединения между терминалами H.320, в то время как H.231 определяет БМУ, которое служит в качестве моста в многоточечных (трех- или более) соединениях и предоставляет возможности сведения аудио и коммутации видео, H.243 определяет протокол связи между терминалом H.320 и БМУ. Два или более БМУ могут быть последовательно подключены, как показано на рисунке 2.
![]() Рисунок 2 - Многоточечная конфигурация
В таблице 2 представлены возможности системы по стандарту H.320.
Таблица 2
Сводная информация по рекомендациям H.320
Кодеки H.320 работают на постоянной скорости, чтобы приспособиться к тому, как работают сети с коммутацией каналов, несмотря на безусловно меняющееся содержание информации последовательности движущегося видеоизображения, зависящей от меняющейся сложности изображения, степени подвижности и частоты смены кадров. Меняющийся внутри уровень в этих кодеках сглаживается буферизацией и динамическим контролем параметров кодека, таких как частота кадров и размер шага шифратора, чтобы гарантировать то, что буфер не становится пустым и не переполняется. Такие кодеки работают на фиксированной скорости, но с различным качеством.
Рекомендации H.321 описывают технические спецификации для адаптации узкополосных терминалов, соответствующих H.320, к B-ISDN. В то время как ISDN работает на скорости, равной или меньшей, чем базовая скорость (например, 1,544 Мбайт/с), B-ISDN работает на скоростях выше базовой.
Как описано в I.121, тип передачи - ATM, при котором данные передаются в виде нескольких блоков фиксированного размера, которые называются ячейки.
ATM работает в режиме с установлением соединения и обеспечивает QoS. При установлении соединения пользователь уровня ATM оговаривает требования к QoS трафика. Примерами этих требований может быть скорость или верхние границы изменения времени задержки, или же потеря ячеек. Сеть распределяет ресурсы в начале сеанса связи для соответствия требованиям QoS. Сеть может не принять соединение, если невозможно поддерживать QoS существующих соединений. В течение всей длительности соединения сеть ограничивает трафик так, чтобы обеспечивалось QoS. В конце соединения ресурсы сети освобождаются.
Рисунок 3 отображает обобщенный терминал H.321.
![]() Рисунок 3 - Терминал H.321
AAL (уровень адаптации ATM) улучшает уровень ATM для поддержки функций, требуемых для предоставления QoS для мультимедийных потоков, включая:
1) контроль ошибок передачи;
2) сегментация и повторная сборка информации верхнего уровня в ячейках ATM;
3) регулирование потери ячеек;
4) регулирование дрожания при задержке при передаче ячеек;
5) передача информации о синхронизации.
Терминал H.321 соответствует требованиям H.320. Необязательный видеокодек H.263, предназначенный для низкоскоростных терминалов, также является частью некоторых терминалов H.321, так как предоставляет видео высокого разрешения, например, 4CIF и 16CIF, которые являются привлекательными для широкополосных терминалов H.321.
Рекомендации H.310 были разработаны для предоставления терминалов высокого разрешения, способных обрабатывать H.262/MPEG-2 видео и MPEG-1 аудио. Совместная работа терминалов H.310 и H.321/H.320 является обязательным требованием. Она достигается посредством общего комплекса функций H.320/H.321, определенных в Рекомендациях H.310.
Сети ATM поддерживают видео, закодированные с переменной битовой скоростью (VBR), позволяющие переданной скорости динамически отражать информационное содержание видеосигнала. Таким образом, кодек VBR может поддерживать постоянное качество передачи потоков мультимедийных данных.
Как показано в таблице 1, Рекомендации H.310 включают в себя функциональность H.321. Поэтому нет необходимости в шлюзах между терминалами H.310 и H.321 в B-ISDN.
В 1996 году МСЭ опубликовал набор стандартов H.323 посредством объединения возможностей коммуникаций и конференций в пакетных сетях, ЛВС и сети Интернет/Интранет. H.323 является комплексным стандартом, который охватывает выбор аудио- и видеокодеков, совместно используемых приложений, управление соединениями и управление системой, обеспечивая функциональную совместимость продуктов H.323 и H.320.
Компоненты H.323 включают в себя:
a) терминалы для того, чтобы обеспечивать связь в реальном времени и действовать в качестве клиентов в компьютерной сети;
b) шлюзы для предоставления услуг клиентам H.323, чтобы те могли осуществлять связь с сетями, не относящимся к H.323. Услуги, предоставляемые шлюзами, включают в себя:
1) преобразование между форматами передачи, например, между H.225 и H.221,
2) преобразование между процедурами связи, например, между H.245 и H.242, и
3) установление и завершение соединения для ЛВС и телефонных сетей с коммутацией каналов;
c) контроллеры шлюза для предоставления услуг терминалам в сети, в частности:
1) управление полосой пропускания для того, чтобы выделять, управлять и контролировать доступную полосу пропускания для зарегистрированных конечных точек,
2) преобразование символьного имени в IP-адрес и наоборот, и
3) сервисы управления для зарегистрированных конечных точек H.323;
d) БМУ для предоставления возможности сведения аудио и коммутации видео между тремя и более терминалами и поддержки других функций управления, требуемых в многоточечной конференции, таких как переговоры H.245 между терминалами для установления их способностей по обработке аудио и видео.
H.323 поддерживает многие типы многоточечных конференций, включая централизованные, децентрализованные и гибридные многоточечные конференции. Использование шлюзов, контроллеров шлюзов и БМУ зависит от числа и типа систем терминалов, участвующих в конференции, типа многоточечной конференции и типа сетей, через которые связываются терминалы.
5.4.1 Терминалы H.323
Обязательные характеристики терминала H.323 схожи с обязательными характеристиками терминала H.320. Таким образом, минимальный уровень связи между H.323 и H.320 обеспечивается без необходимости в использовании перекодирующих шлюзов. Задержка в приемном тракте обеспечивается для синхронизации аудио и видео и буферизации дрожания.
Рисунок 4 демонстрирует взаимосвязь между компонентами Рекомендаций H.323 и показывает связи терминала H.323 с внешними устройствами.
![]() В таблице 3 представлены Рекомендации H.323 и T.120 для модели взаимодействия открытых систем (ВОС).
Таблица 3
Пакет протоколов H.323 и T.120
Так как аудио- и видеопотоки допускают наличие ошибок, но не допускают задержек, они используют RTP, работающий на более эффективном, но ненадежном транспорте UDP. Большая часть функций по контролю и управлению терминалом и электронные конференции используют надежный транспорт TCP с расширенными механизмами проверки ошибок и проверки доставки данных.
В таблице 4 представлена сводная информация по возможностям системы стандарта H.323.
Таблица 4
Сводная информация по Рекомендациям H.323
5.4.2 Шлюзы
Шлюз, в соответствии с Рекомендациями H.246, предоставляет все виды электрического и логического преобразования, требуемые для предоставления связи между Терминалом H.323 в сети с коммутацией пакетов и Терминалом H.320 в сети с коммутацией каналов. Некоторые шлюзы могут предоставлять функциональную совместимость с другими типами терминалов, включая H.324 и H.310.
Шлюз работает как Терминал H.323 или БМУ в сети с коммутацией пакетов и Терминал H.320 в сети с коммутацией каналов, с функциями преобразования протоколов между ними.
Методы реализации шлюза H.323 варьируются от обычного устройства, способного обрабатывать одно соединение между сетью с коммутацией пакетов и сетью с коммутацией каналов до очень сложного устройства, способного обрабатывать множественные соединения, осуществляя перекодирование аудио и видео, сопряжение нескольких различных сетей и выполняя другие функции, например, контроллера шлюза или БМУ. Эти различия вносят свой вклад в проблемы функциональной совместимости в сетях телездравоохранения.
5.4.3 Контроллер шлюза
Контроллер шлюза предоставляет функции управления сетью для систем H.323. Он устанавливает политики в отношении использования ресурсов сети и осуществляет эти политики, например, предоставление Терминалам H.323 разрешения на осуществление вызова с использованием полосы пропускания сети определенной емкости.
Другой функцией контроллера шлюза является предоставление службы доступа к каталогам и трансляция адреса. Она позволяет пользователям вводить адреса-псевдонимы (например, имена ресурсов, номера телефонов), которые транслируются в сетевые IP-адреса для использования Терминалами H.323. Контроллер шлюза также осуществляет множество служебных функций, например, регистрация вызовов, хранение учетной информации, отправка отчетов и формирование счетов.
Контроллер шлюза является необязательным компонентом системы H.323. Однако если он включен в сеть, Терминал H.323 должен его использовать.
5.4.4 Блок многоточечного управления
БМУ состоит из двух частей: МК и МП. МК отвечает за общие режимы работы переговоров H.245 между всеми терминалами, а также открытие и закрытие логических каналов для распределения потока данных. МП осуществляет функции обработки потока данных, такие как сведение аудио и коммутация видео, переход от одних кодеков и скоростей к другим, а также многоадресная передача.
H.323 поддерживает централизованные, децентрализованные и гибридные многоточечные конференции. Централизованные конференции должны использовать БМУ, состоящее из МК и МП аудио- и видеоданных. Все терминалы отправляют потоки аудио, видеоданных и управления на БМУ с использованием двухточечной связи. МК централизованно управляет конференцией с использованием функций управления H.245, а МК осуществляет сведение аудио-, коммутацию видео и распределение данных, и отправляет потоки обработанных данных участникам.
Децентрализованные многоточечные конференции используют многоадресную передачу вместо БМУ, тем самым, участвующие терминалы осуществляют многоадресную передачу аудио и видео без использования БМУ. Однако если в многоточечную конференцию вовлечена электронная конференц-связь, тогда для обеспечения функциональности H.245 используется МК, а для централизованной обработки совместно используемых данных используется МП. Гибридные многоточечные конференции используют комбинацию централизованных и децентрализованных характеристик. Некоторые терминалы могут работать в централизованном режиме, другие - в децентрализованном, а БМУ используется для соединения этих двух режимов.
Методы реализации БМУ варьируются от простой системы, предоставляющей возможности для проведения многоточечной конференции для однородных терминалов до сложной системы, способной поддерживать различные типы конференций с неоднородными терминалами и сетями, участвующими в этих конференциях, и предоставляющие современный комплекс функций представления (например, функция продолжительного присутствия) и возможностей для управления конференцией (например, речевое управление, управление ведущим). Эти различия вносят свой вклад в проблемы функциональной совместимости в сетях телездравоохранения.
Рекомендация H.324 рассматривает и характеризует общий метод одновременного совместного использования видео, голоса и данных с использованием соединения через модем, осуществляемого посредством одной аналоговой телефонной линии (ПТТЛ). Она также характеризует функциональную совместимость в этих условиях так, чтобы видеотелефоны, например те, что работают по H.324, смогли подключаться и осуществлять мультимедийный сеанс. Поддержка каждого типа данных не обязательна, но если она обеспечивается, то требуется возможность использовать определенный общий режим, чтобы все терминалы, поддерживающие этот тип данных, могли быть совместимыми.
Рисунок 4 демонстрирует взаимосвязь между компонентами Рекомендаций H.323 и показывает связи терминала H.323 с внешними устройствами.
Терминалы H.324 обычно применяются в отдельных устройствах, таких как видеотелефоны. Они также могут быть интегрированы в персональные компьютеры.
![]() Рисунок 5 - Терминал H.324
5.6.1 Обзор T.120
Рекомендации T.120 содержат ряд протоколов связи и приложений, а также сервисы, которые предоставляют поддержку многоточечных электронных конференций в реальном времени. Эти многоточечные средства являются важными структурными элементами для целого ряда совместных приложений, включая конференции с использованием настольных компьютеров и многопользовательские приложения.
Обобщенный обзор стандарта T.120 представлен на рисунке 6.
![]() 5.6.2 Состав уровня T.120
T.120 состоит из нескольких уровней:
a) уровень транспортного протокола поддерживает характерный для сети стек транспорта для каждой поддерживаемой сети, такой как ISDN, ПТТЛ, ЛВС и Интернет;
b) Сервисы многоточечной конференции (MCS, T.122/T.125) предоставляют транспортные соединения, ориентированные на многоточечные подключения;
c) Универсальное управление конференцией (GCC, T.124) предоставляет сервисы для установления и завершения конференций, управления конференциями, работы с реестрами приложений и общего проведения конференции. GCC также осуществляет согласование между совместным использованием данных и аудио/видео в многоточечных конференциях;
d) Универсальный шаблон приложения предоставляет руководство для развития протоколов приложения T.120 и отвечает за управление событиями уровня сети, включая управление подключениями, участниками конференций, а также данными конференции;
e) Подуровень протокола может включать в себя:
1) многоточечный протокол T.126 для статического изображения и аннотации для совместного использования данных,
2) многоточечный протокол передачи двоичных файлов T.127 для передачи файлов в многоточечной конференции или
3) протокол совместного использования приложения T.Share для разрешения совместного использования приложений участниками конференции T.120.
Контроллер узлов, показанный на рисунке 6, является объектом управления и контроля для T.120 и отвечает за руководство событиями уровня сети, включая управление подключениями, участниками конференций, а также данными конференции. Этот контроллер принимает управление другими уровнями T.120, в частности транспортным уровнем, и использует GCC, MCS и другие сервисы протокола для управления всей конференцией. Контроллер узлов действует как транслятор, обеспечивая то, что события правильно упорядочены и интерпретированы. Сам по себе контроллер узлов не входит в область применения Рекомендаций T.120.
5.6.3 Функциональная совместимость T.120
Одной из главных черт инфраструктуры T.120 является функциональная совместимость продуктов и сервисов, поддерживающих стандарт. Системы T.120 могут согласовать работу нескольких независимых приложений, одновременно использующих многоточечную среду сети. Системы в конечных точках могут быть в сетях с коммутацией каналов, в сетях с коммутацией пакетов или ЛВС, использующих множество общих топологий, включая соединения в виде каскада, в виде звезды и гирляндные соединения.
Функциональная совместимость продуктов T.120 измеряется на двух уровнях: на уровне сети и на уровне приложений. Стандарты T.122, T.123, T.124 и T.125 составляют уровень сети T.120. Изделия и сервисы, соответствующие этим стандартам, имеют необходимую инфраструктуру для того, чтобы:
a) устанавливать и поддерживать конференции независимо от платформы;
b) управлять множественными участниками и программами и
c) точно и безопасно отправлять и получать данные через различные поддерживаемые сетевые подключения.
Стандарты T.126 и T.127 составляют уровень приложений T.120. Эти стандарты гарантируют, что электронная доска и приложения, разработанные по T.120, могут взаимодействовать на разных платформах и в разных сетях, а также в ходе многоточечных конференций.
T.120 решает проблему недостатка стандартизации для сервисов данных H.320/H.323. С использованием Рекомендаций T.120 возможно спроектировать сервисы для электронных конференций, которые будут совместимы с оборудованием от различных поставщиков через неоднородные сети (с коммутацией каналов, с коммутацией пакетов, с сотовой коммутацией и ЛВС).
Однако реализации, основанные на T.120, до сих пор не могут предоставить сервисы высокого качества для аудио- и видеоконференций вместе с сервисами электронных конференций. Разделение аудио, видео и данных на отдельные сервисы, при котором аудио и видео рассматриваются совершенно по-разному, не оправдано с точки зрения приложений телездравоохранения.
Системы телездравоохранения, как определено в настоящем стандарте, способны обрабатывать различные типы данных, включая:
a) аудио - обычно представлен как одномерный массив, например, речь, звуки сердцебиения при различных уровнях напряжения;
b) видео - обычно представлен как ряд двумерных массивов, например, видео, снятое при помощи камеры, или видеосигналы, снятые при проведении ультразвукового обследования сердца, эндоскопии язвенной болезни желудка, или коронарной ангиографии;
c) числовые значения - целые числа или числа с плавающей точкой, полученные при прямых измерениях, например систолическое и диастолическое давление, объем крови, или расчеты, например, средний вес;
d) векторы (форма колебания) - представлены в виде одномерных массивов значений, полученных при прямом измерении, например, в электрокардиограммах, или при расчетах, например, кривая объема левого желудочка, гистограмма;
e) изображения - двумерный массив целых чисел, иногда чисел с плавающей точкой, например, цифровые рентгенограммы и МРТ-изображения;
f) динамические ряды - ряд многомерных массивов, синхронизированных по времени, например, анимации ангиографии и анимации МРТ;
g) графические данные - набор координат вершин, созданных в ходе обработки изображения ("область исследования") или эскиз, демонстрирующий анатомическую структуру определенного органа;
h) текст - свободный текст, состоящий из строк, целых чисел или чисел с плавающей точкой, например, индивидуальные данные пациента, метки и аннотации; и
i) документы - структурированный текст, подходящий для компьютерной обработки, например, записи врача и отчеты об интерпретации данных. Документ, содержащий структурированный текст, может иметь пометку с указанием его порядка, структуры, схемы и формата. Примеры включают в себя документы в формате HTML или XML.
Системы телездравоохранения могут обмениваться любым сочетанием вышеуказанных типов данных в виде асинхронного или синхронного трафика.
Системы телездравоохранения спроектированы таким образом, чтобы предоставлять различные услуги здравоохранения на расстоянии. Такие системы телездравоохранения обозначены приставкой "теле-", за которой следует название дисциплины здравоохранения, например, телеобучение, телепсихиатрия, телерентгенология и телекардиология. Приставка "теле-" происходит от древнегреческого слова, означающего "находящийся на расстоянии".
Системы телездравоохранения и их функциональные возможности для работы с различными типами данных наряду с информацией, обозначающей источник типов данных, их приблизительный размер и стандарты кодирования указаны ниже.
Система телеобучения упрощает предоставление услуг по обучению и подготовке для работников здравоохранения или пациентов. Обычно это система видеоконференции, установленная в помещении, с определенными дополнениями, такими как сканер, видеомагнитофон, документ-камера или компьютер.
В таблице 5 представлены функции, осуществляемые системой телеобучения, наряду с информацией, относящейся к работе с данными, размеру типа данных или требуемой полосе пропускания, а также стандарты, используемые для включения этих данных.
Таблица 5
Сводная информация о функциональности системы телеобучения
Система телеконсультации упрощает предоставление специальных услуг (например, психическое здоровье, кардиология или дерматология) работниками здравоохранения, пациентам и/или участковым врачам. Обычно система предоставляет возможности проведения мультимедийных конференций в реальном времени наряду с возможностью работы с медицинскими специализированными потоками данных (например, тоны сердца и легких, ЭКГ, видео и неподвижные изображения, полученные с использованием специализированных приборов).
В таблице 6 представлены функции, осуществляемые системой телеконсультации наряду с информацией, относящейся к работе с данными, размеру типа данных или требуемой полосе пропускания, а также стандарты, используемые для включения этих данных.
Таблица 6
Сводная информация
о функциональности системы телеконсультации
Данный раздел рассматривает аспект функциональной совместимости стандартов мультимедийной конференции в реальном времени и оборудования телездравоохранения, описывает проблемные вопросы с точки зрения функциональной совместимости, а также определяет вопросы функциональной совместимости.
Отношения между сторонами, вносящими вклад в вопросы функциональной совместимости, показаны на рисунке 7.
![]() Рисунок 7 - Стороны, вносящие вклад
в вопросы функциональной совместимости
Рекомендации T.3xx и T.120, разработанные МСЭ-Т, переработаны в набор технологий реализации. Разработчики используют эти технологии для разработки изделий мультимедийных конференций. Так как стандарты предоставляют только платформу разработки и не определяют конкретные реализации, разработчики используют технологии реализации для создания изделий, соответствующих T.3xx/T.120 и обладающих уникальными дополнительными характеристиками. Разработчики сетей, системные интеграторы и поставщики услуг выбирают из множества этих изделий такие, которые для реализации системы телездравоохранения способны предоставлять услуги мультимедийной связи.
Так как каждая из этих сторон имеет различные взгляды на функциональную совместимость, они вносят свой вклад в список вопросов функциональной совместимости в системах и сетях телездравоохранения.
Настоящий стандарт рассматривает три источника проблем функциональной совместимости в сетях телездравоохранения:
1) стандарты или рекомендации, разработанные МСЭ-Т и другими стандартизующими организациями;
2) технологии реализации и изделия телездравоохранения;
3) технологии телездравоохранения, которые фактически реализованы изделиями телездравоохранения, связанными через коммуникационные сети.
Завершенные и полностью реализованные рекомендации T.3xx и T.120 помогут при достижении функциональной совместимости между оборудованием телездравоохранения от различных поставщиков, работающим в цифровых сетях. Однако до сих пор существует недостаток в стандартных спецификациях и/их реализации производителями изделий телездравоохранения. Ниже приведены некоторые примеры таких проблем.
7.2.1 Свободная адаптация предыдущих протоколов
Одним из требований к новым спецификациям является совместимость с более ранними и общепризнанными стандартами, например, Рекомендации H.323 должны быть совместимы с Рекомендациями H.320. однако новые спецификации должны учитывать уникальные требования новой предметной области, например, H.323 должен включать в себя требования пакетных сетей. Достаточно часто составляющие более ранних спецификаций модифицируются с целью включения характеристик новой среды в свободной манере.
Пример - Q.931.
Данный протокол сигнализации для управления вызовами был позаимствован из ISDN и впоследствии изменен для использования в изделиях H.323. При использовании в H.323 сохранялась схема оригинального протокола Q.931, но были переопределены значения многих полей для H.323. Кроме того, многие поля в оригинальном протоколе Q.931 остаются неопределенными для H.323. Тем не менее, существуют попытки использования этих полей именно в том виде, в котором они используются в ISDN. Разработчики, работающие над H.323, невольно интерпретируют и настраивают Q.931, потому что пакетные сети по определению являются сетями без маршрутизации информации и опираются на разные архитектуры с использованием совершенно разных компонентов и процедур. Когда изделия используют оригинальную реализацию Q.931 и запускают ее, как часть реализации H.323, они не могут соответствовать H.323 в строгом понимании стандарта.
7.2.2 Свободно определенные методы кодирования и декодирования
Часть существующих проблем функциональной совместимости можно было найти еще и в том, как стандарт H.323 был определен. H.323 объединяет H.225, RTP и RTCP. Каждый из этих протоколов должен быть закодирован в соответствии с согласованной формулой.
Пример - H.225 в сравнении с RTP/RTCP.
H.225 основывается на языке ASN.1 для кодирования и декодирования. При этом RTP и RTCP, взятые из IETF, основаны на формуле TLV (тип-длина-значение). Это ведет к проблемам функциональной совместимости среди изделий мультимедийных конференций, использующих эти разные формулы кодирования и декодирования.
7.2.3 Противоречивое определение обязательных/необязательных требований
В то время как спецификации для необязательных компонентов являются полными, определение того, как и когда их использовать, является гораздо менее точным. Это ведет к реализации различных поднаборов Рекомендаций H.32x/T.120 и, как следствие, к проблемам с функциональной совместимостью систем телездравоохранения.
Примеры
1 RTP/RTCP.
Эти протоколы одобрены IETF перед разработкой H.323. RTP/RTCP является продуманным протоколом с большим количеством элементов и полей для обязательных и дополнительных процедур (особенно RTCP), которые частично накладываются на другие протоколы, определенные в рамках Рекомендаций H.323. Некоторые разработчики придерживаются руководств RTCP, другие же придерживаются H.323 и могут выбрать пропустить определенные поля при реализации стандарта. Поэтому, одна реализация может отличаться и не соответствовать другим реализациям, что ведет к проблемам функциональной совместимости. Например, в RTCP поле "cname" присваивает уникальное имя потоку данных и является обязательным. В Рекомендациях H.323 это поле является излишним. В H.323 идентификация и ассоциация потока осуществляется посредством H.225 (с использованием H.245). Некоторые совместимые с H.323 изделия не используют поле "cname". Другие изделия, придерживающиеся оригинальных RTP/RTCP, ожидают использования этого поля в сообщении. Это препятствует функционально совместимой работе систем.
2 Выбор аудиокодеков.
H.323 предписывает, что, если доступная скорость выше 64 кбит/с, главным (основным) кодеком является G.711. С другой стороны, если доступная скорость ниже 64 кбит/с, то правила меняются. В частности, если это голосовой вызов, то аудиокодеком должен быть G.729, а если при соединении используется аудио и видео, то кодеком является G.723 (G.723 сильнее сжимает голос и использует меньшую полосу пропускания, чем G.729 или G.711, оставляя больше места видео части соединения).
Для того, чтобы выбрать правильный аудиокодек, две конечные точки должны быть осведомлены о доступной полосе пропускания, при этом способность определять скорость данных не является непосредственным требованием к терминалу, соответствующему H.323.
7.2.4 Пробелы в рекомендациях
Полнота стандартов является широко известной проблемой, при этом последующие выпуски Рекомендаций H.323/T.120 имеют пробелы в определении важных характеристик.
Примеры
1 Безопасность.
H.323 версии 1, исправленная в 1996 году, не в полной мере рассматривала безопасность. Ранее разработчики рассматривали возможность использования характеристик безопасности, определенные на уровне IP. Впоследствии был разработан новый стандарт H.235, как часть H.323 версии 2 стандарта. Аспекты безопасности изделий, соответствующие H.323 версии 1, вероятно, не являются функционально совместимыми с характеристиками безопасности изделий, соответствующих H.323 версии 2.
2 Мультиплексная передача.
В настоящее время нет определений функционально совместимой мультиплексной передачи потоков данных в Рекомендациях H.323 или в RTP/RTCP. Хотя некоторые предложения обсуждались и на форуме VoIP, и в IETF, на настоящий момент определенного решения не существует. Пока не будет оговорена стандартная методика, такая ситуация будет источником проблем для функциональной совместимости в будущем.
7.2.5 Отсутствие спецификаций для кодирования данных в Рекомендациях H.320/H.323
Аудио- и видеопотоки постоянны и синхронизированы. Данные, с другой стороны, считаются требуемыми только периодически, и поэтому считаются необязательными.
Пример - H.32x и T.120.
В Рекомендациях H.320/H.323 не даны спецификации для кодирования данных, поэтому часто применяется способ передачи данных собственной разработки. Спецификации для кодирования данных включены в Рекомендацию T.120, но T.120 не является частью H.320/H.323 и не обязательно реализуются в системах телездравоохранения.
7.2.6 Совершенствование Рекомендаций T.120
Рекомендации T.120 рассматривают недочеты в рекомендациях H.320 и H.323, а именно отсутствие стандартизации сервисов электронных конференций и недостаток надежного и универсального протокола передачи данных, не зависимого от базовой сетевой инфраструктуры и передаваемых данных. Назначением Рекомендации T.120 не является обозначение интерфейса программирования приложений для разработки приложений или определение конкретных функций на уровне приложений. Акцент делается на стандартизацию уровня протокола передачи данных, т.е. информации, передаваемой и принимаемой по сети.
При осторожном использовании рекомендаций T.120, можно проектировать сервисы для аудио-, видеоконференций и электронных конференций, которые будут взаимодействовать между различными поставщиками оборудования в сетях с коммутацией каналов (например, ISDN) или сетях с коммутацией пакетов (например, технология ретрансляции кадров Frame Relay). Тем не менее, есть еще несколько областей, где проблема функциональной совместимости для стандартов, совместимых с T.120 (и последующих совместимых с T.120 продуктов), должна быть тщательно изучена. Они включают в себя спецификации для:
- T.Sound - передача аудиообъектов;
- T.MPTV - передача визуальных объектов в формате MPEG;
- T.PRIV - сервисы шифрования связи приложений и
- T.RDC - удаленное управление устройством. Предоставляются механизмы для управления удаленными камерами и аудиоустройствами (например, громкость звука). Спецификации для контроля и управления другими устройствами (например, видеомагнитофонами и сканерами) все еще находятся в разработке. Кроме того, в стадии рассмотрения находятся управление и контроль сетевых устройств, таких как БМУ, шлюзы и коммутаторы.
7.2.7 Свободно определенные спецификации для БМУ
Большинство БМУ обеспечивают поддержку видео, аудио и данных T.120. Однако некоторые из них поддерживают только поднабор аудиокодеков (например, G.711 и G.722), обеспечивая в качестве замены перекодирование. Этот подход может привести к некоторой задержке или потере качества. Некоторые из них могут сводить звуковые данные только в форме полудуплекса.
7.2.8 Совершенствующиеся/неопределенные спецификации для шлюзов и контроллеров шлюзов
Характеристики H.323 для шлюзов и контроллеров шлюзов по-прежнему совершенствуются, поэтому их реализации существенно различаются. Ситуацию усложняет то, что некоторые сервисы шлюзов/контроллеров шлюзов, указанные в стандартах H.323, являются обязательными, некоторые из них не являются обязательными, а некоторые являются обязательными только тогда, когда шлюз или контроллеры шлюзов присутствуют в сети H.323. Это приводит к развитию собственных изделий и существенных различий в функциональности изделий, выпускаемых различными поставщиками.
Примеры
1 Различные возможности.
Шлюз может быть очень простым и обрабатывать только одно соединение между сетью с коммутацией пакетов и сетью с коммутацией каналов. Он также может быть очень сложным, обрабатывая множество одновременных соединений, выполняя перекодирование видео- и аудиопотоков и взаимодействуя с несколькими различными сетями с коммутацией каналов. Он может также включать в себя другие функции, такие как функции контроллера шлюза или БМУ.
2 Неопределенные соединения между контроллерами шлюзов.
Разрешение адреса для конкретных топологий определено в H.323. В H.323 v.2 концепция псевдонимов была расширена для поддержки различных схем адресации. Список H.323 v.1 был расширен новыми форматами H.323 v.2. Тем не менее, четко определенного способа взаимодействия контроллеров шлюзов с обоими из этих схем нет, а также в стандарте не указано, должны ли они быть объединены при связи с другим контроллером шлюза. Это приводит к проблемам с функциональной совместимостью.
7.2.9 Свободно определенное управление полосой пропускания
И H.320, и H.323 поддерживают функции совместного использования полосы пропускания, т.е. доступная полоса пропускания делится между видео, аудио и данными. Тем не менее, распределение полосы пропускания и управление полосой пропускания в изделиях H.320 и H.323 различаются. Для H.320 изделий допускаются только некоторые определенные полосы, и они ограничены конкретным числом типов каналов ISDN. Изделия H.323 используют контроллер шлюза, который был определен для обеспечения функции управления полосой пропускания. Контроллер шлюза может ограничить число пользователей или размер полосы пропускания, доступной для одновременных подключений H.323 в сети, чтобы убедиться, что может обслуживаться другой трафик. В то время как стандарты H.323 определяют то, как происходит общение с контроллером шлюза, они не определяют, как контроллер шлюза должен предоставлять свои услуги.
7.2.10 Плохая стандартизация медиаконференций
Рекомендации T.120 для сервисов многоточечной связи (MCS), общего соединения для конференции (GCC), и обобщенного шаблона приложений (GAT) плохо стандартизированы, поэтому многие детали реализации оставлены для интерпретации.
Пример - Определение MCS через множество коммуникационных стеков.
MCS сосредоточены только на передаче данных и игнорирует передачу аудио и видео. Разделение видео, аудио и данных в различных сервисах, учитывая, что аудио и видео не являются частью спецификации, не приемлемо с точки зрения приложений. Кроме того, жесткая модель управления вызовами GCC может также отражать важный стиль конференций, но, вероятно, будет являться ограничителем для приложений телездравоохранения.
Поставщики телездравоохранения стремятся к разработке изделий, которые совместимы с соответствующими стандартами. Тем не менее, существует множество факторов, которые приводят к проблемам функциональной совместимости. Ниже приведены некоторые примеры подобных проблем.
7.3.1 Задержка между появлением стандартов (постоянно развивающихся) и изделий
Обратная совместимость требуется МСЭ-Т. В то время как каждая новая версия рекомендаций представляет собой значительное улучшение в плане возможностей и функциональности, она также стремится "починить сломанные части" предыдущего варианта. Некоторые поставщики телездравоохранения, реализовавшие расширенные функции, включенные в старую версию стандартов, столкнулись с трудностями в плавном переходе к новой версии стандартов.
Пример - Ассоциация между протоколами H.323.
Вопрос связывания (или ассоциации) сообщений и протоколов H.323 в рамках того же вызова в H.323 и H.323 v.1 v.2 решается по-разному. В H.323 v.1 исполнители могут выбрать один из двух вариантов при осуществлении ассоциации между различными сообщениями в различных протоколах. Они могут использовать:
a) оригинальные поля Q.931 - ConferenceID и CRV и
b) поля для управления вызовами источника и назначения Address и AnswerCall, определенные в сервере удаленного доступа (RAS) и Q.931.
В H.323 v.2, ассоциация сообщений различных протоколов определяется гораздо точнее с использованием CallIdentifier. Поле CallIdentifier было добавлено во все протоколы H.323, в результате чего каждое сообщение, принадлежащее тому же вызову, является идентифицируемым и очевидным. Наборы сообщений легко "ассоциируются" со своими партнерами. Еще одно преимущество перехода к CallIdentifier заключается в том, что новая методика охватывает все топологии, что в перспективе упрощает жизнь разработчикам и исполнителям.
Этот подход легко упрощает реализацию совместимых с H.323 изделий, но для того, чтобы быть совместим с протоколом H.323 m.1, все последующие реализации изделия должны поддерживать все три метода ассоциации вызова, определенных на сегодняшний день.
7.3.2 Реализация различных поднаборов стандартов
Большинство поставщиков телездравоохранения реализуют только поднабор стандартных рекомендаций по многочисленным причинам (например, из-за стоимости, сложности, или соответствия с предыдущей версией их изделий). В то время как эти изделия отвечают соответствующим стандартам (или поднабору этих стандартов), их функциональная совместимость в среде нескольких поставщиков вызывает сомнение.
Пример - Ускоренная реализация.
Некоторые изделия H.323 могут не поддерживать некоторые из характеристик, зависящих от пропускной способности сети, H.323, таких как видеокодек H.263, и аудиокодек G.723.1. Кроме того, в H.263 есть несколько различных "вариантов" H.263, а именно: H.263 (проект), H.263 (окончательный) и H.263 +. Внедрение только обязательного видеокодека H.261 на основе ISDN и аудиокодека G.711 или другой версии кодека H.263 приводит к проблемам с функциональной совместимостью.
7.3.3 Собственные разработки
Поставщики телездравоохранения заявляют о соответствии своих систем стандартам H.3xx, но дополнительно поддерживают кодеки собственной разработки, особенно аудиокодеки, чтобы достичь более высокого качества конференций. Эти системы хорошо работают только при подключении к системам, которые поддерживают такие же собственные разработки. При работе в среде нескольких поставщиков, они полагаются на параметр обсуждения задач, чтобы установить набор часто используемых параметров/алгоритмов в системах. Если задача не выполнена, системы, как правило, не в состоянии установить успешное соединение или предоставить сервисы видеоконференций плохого качества.
Разработчики сети, системные интеграторы и поставщики услуг, участвующие в реализации решений телездравоохранения, также способствуют возникновению проблем с функциональной совместимостью. Ниже приведены некоторые примеры подобных проблем.
7.4.1 Неопределенные спецификации для связи с контроллером шлюза
Как указано выше, связь между контроллерами шлюзов не определена в H.323 v.2.
Пример - Разрешение адреса.
Разрешение адреса определяется в H.323 для конкретных топологий. В H.323 v.2 концепция псевдонимов была расширена для поддержки различных схем адресации. Список H.323 v.1 был расширен новыми форматами H.323 v.2. Тем не менее, нет четко определенного способа работы контроллеров шлюзов с обоими из этих схем, а стандарт не указывает, должны ли они быть скомбинированы при осуществлении связи с другим контроллером шлюза. Сетевые разработчики ищут общие решения для решения этой проблемы. Тем не менее, когда реализуются различные схемы разрешения адресов, это приведет к проблемам с функциональной совместимостью.
7.4.2 Связь шлюза с контроллером шлюза
Связь контроллера шлюза со шлюзом, которая осуществляется на уровне приложений, является еще одним источником проблем функциональной совместимости. В случае, когда один сегмент определяется терминалом и контроллером шлюза (см. (b) ниже), а другой сегмент от контроллера шлюза к нескольким возможным шлюзам (см. (a) ниже), контроллер шлюза должен иметь возможность передавать информацию (например, разрешение адреса и информацию о маршрутизации) туда и обратно между шлюзом и терминалом. В этом случае применяется следующее:
a) сообщения между шлюзом и контроллером определяются с помощью RAS. Шлюз сообщает, какую он имеет полосу пропускания, какие интерфейсы в сети с коммутацией каналов может предоставить для связи/пользователей, и то, какие префиксы необходимо набрать, чтобы получить доступ к конкретному сервису;
b) когда вызывающий терминал хочет пройти через шлюз, то явным образом запрашивает у контроллера шлюза доступ к шлюзу. Это необходимо, чтобы терминал знал, какие услуги он хочет получить в рамках разрешения адреса и полосы пропускания/качества обслуживания. Запрос передается из пользовательского интерфейса сетевым объектам с использованием RAS и сигнализации вызова Q.931.
Из-за несоответствия в определении RAS и Q.931, сетевые приложения могут по-разному интерпретировать сообщения, что ведет к проблемам с функциональной совместимостью.
7.4.3 Децентрализованная многоточечная конференция
В этом случае терминалы отвечают за выбор одного или более из полученных видеопотоков для отображения, а также за сведение аудиопотоков. Тем не менее, существует ряд неопределенных ситуаций, которые появляются во время многоточечного сеанса. Примеры включают в себя:
a) в Q.931, H.245 или в обоих из них нет спецификаций о том, кто должен давать команды;
b) нет спецификаций для терминалов, как определять, какие многоточечные режимы поддерживаются.
Разработчики решений в области телездравоохранения реализовали различные решения для решения этих проблем. Однако это ведет к проблемам функциональной совместимости.
Функциональная совместимость имеет различные значения в зависимости от того, какой уровень в архитектурной модели рассматривается:
- взаимосвязанность - неразрывное соединение различных сетей в глобальной инфраструктуре;
- взаимодействие - неразрывное соединение, преобразование, конвертация и конфигурация сервисов, полностью прозрачное для приложения;
- взаимообмен и интерпретация - поддержка взаимозаменяемой информации и интерпретация этой информации, зависящая от бизнес-контекста, между различными приложениями.
С точки зрения поставщиков сетей и поставщиков изделий, совместимость охватывает взаимосвязанность и взаимодействие соответственно, в то время как с точки зрения пользователей функциональная совместимость, прежде всего, означает правильный обмен и использование бизнес-данных.
Функциональная совместимость может быть достигнута множеством способов, включая:
- внедрение системных и сетевых компонентов, которые взаимодействуют на желаемом уровне;
- внедрение шлюзов, трансляторов или мостов, позволяющих достигнуть функциональной совместимости несопоставимых систем;
- внедрение взаимодействующих структурных элементов, из которых могут быть составлены решения в области телездравоохранения.
Данный раздел описывает требования к взаимодействующим решениям, использующим первые два подхода.
На рисунке 8 представлены примеры служб телездравоохранения и связанных с ними типов медиаданных. Строки представляют системы телездравоохранения, выделенные для предоставления определенных услуг телездравоохранения. Столбцы представляют различные типы данных мультимедиа, которые необходимы для обеспечения этих услуг. Плоскости представляют различные типы сетей, в которых осуществляется предоставление этих услуг телездравоохранения.
![]() Рисунок 8 - Аспекты функциональной совместимости
для сервисов телездравоохранения реального времени
Системы телездравоохранения предоставляют различные медицинские услуги, такие как радиология, кардиология и медицинское образование. В зависимости от их назначения эти системы оснащены устройствами, которые способны обрабатывать различные типы данных (например, аудио, видео, данные колебаний) и выполнять различные функции (например, приобретение, хранение и управление, кодирование, сжатие и передачу на месте получения или отправка, распаковка, декодирование и представление на месте получения).
Системы телездравоохранения соединены между собой через различные каналы связи или сети (например, сети с коммутацией каналов, с коммутацией пакетов, телефонные сети или беспроводные сети).
Задача состоит в определении требований функциональной совместимости для целостных решений телездравоохранения, состоящих из систем телездравоохранения, способных обеспечивать различные функции и обрабатывать различные типы данных, и взаимодействующих в неоднородных сетях.
Эти требования охватывают несколько функций, выполняемых с помощью систем телездравоохранения реального времени, в том числе:
a) установление вызова;
b) получение, обработка и передача мультимедийного контента в режиме полного дуплекса или полудуплекса;
c) управление ближними и удаленными устройствами и
d) завершение вызова.
Эти функции обсуждаются ниже, наряду с кратким описанием аспектов функциональной совместимости, в зависимости от которых реализация этих функций меняется. Эти различия в реализации являются причинами проблем функциональной совместимости в области систем и сетей телездравоохранения.
Реализации этой функции меняются в зависимости от типов систем и сетей телездравоохранения, связывающих между собой участвующие системы телездравоохранения.
В самом деле, в сетевой среде ISDN вызов устанавливается с помощью D-канала. Впоследствии один B-канал открыт для двунаправленной связи для передачи структуры данных о кадре H.221. Это позволяет понимать значение битов посредством отношения каждого их положения в кадре. В этот момент запускается терминал для работы в аудиорежиме. На следующем этапе терминалы меняются своими возможностями, в ходе чего каждый терминал определяет режимы, которые он способен поддерживать. Если необходимо использовать дополнительные каналы, то терминал, который установил начальное соединение, настраивает дополнительные каналы. После установления каналов, которые необходимо использовать, терминалы переходят на обычный режим работы, оговоренный ранее (согласно H.242) и каналы синхронизированы для компенсации разницы в задержке между участвующими каналами.
Системы телездравоохранения, работающие в сетях на основе IP, используют эту функцию совершенно по-разному. Они используют IP-адреса вместо телефонных номеров и передают параметры управления конференции с помощью TCP/IP. Они используют формат передачи H.225 и процедуру связи H.245 для передачи сигналов, регистрации, допуска, пакетирования, мультиплексирования/демультиплексирования и синхронизации мультимедийных потоков.
Для обеспечения функциональной совместимости между различными системами и типами сетей телездравоохранения, системы телездравоохранения должны быть в состоянии:
a) устанавливать вызов посредством различных поддерживаемых сетевых подключений;
b) определять, могут ли продукты телездравоохранения открывать каналы и передавать данные после установления вызова;
c) принимать вызов посредством предустановленных кодеков и оговаривать подходящий набор кодеков; и
d) обеспечивать правильную работу всей последовательности управления.
Функциональная совместимость, достигнутая с помощью функции установление вызова, находится на уровне взаимосвязанности и взаимодействия.
Как указано в таблице 1, поддержка аудио-, видеокодеков и кодеков данных значительно различается в системах телездравоохранения, совместимых с различными Рекомендациями H.3xx. Реализации этой функции существенно различаются во всех трех аспектах: системах телездравоохранения, типах мультимедийных данных и типах сетей.
С точки зрения пользователя, это самая важная функция, так как на данном этапе системы занимаются обменом потоков данных. В ходе этой фазы допустимо менять режимы, например изменить аудиокодек или ввести возможность совместного использования данных в ходе конференции.
Для обеспечения функциональной совместимости между различными системами телездравоохранения, типами мультимедийных данных и типами сетей, изделия телездравоохранения должны быть в состоянии:
a) поддерживать получение, кодирование/конвертацию, компрессию и передачу различных типов медиаданных, определенных в стандартных рекомендациях (например, H.323) в месте отправки;
b) поддерживать получение, декомпрессию, декодирование/конвертацию и представление типов медиаданных, определенных в стандартных рекомендациях (например, H.323) в месте получения;
c) адаптироваться к различным скоростям передачи в случае, когда системы взаимосвязаны посредством различных сетей, например, ISDN и коммутируемой сети 56 (согласование скоростей);
d) адаптироваться к различиям в режиме кодека (например, аудиорежиме) для
и А-закона в G.711;e) поддерживать выбор источников аудио, видео и данных;
f) комбинировать (мультиплексировать) и разделять (демультиплексировать) управляющую информацию и различные типы данных (например, аудио, видео и данные) в месте отправки и получения соответственно;
g) поддерживать электронные конференции с использованием стандартов МСЭ-Т серии T.120 совместно с режим видеоконференции, включая:
1) передачу данных,
2) обмен текстовыми сообщениями,
3) обмен через доску сообщений,
4) совместное использование приложений;
h) увеличить доступную полосу пропускания (например, через соединение нескольких каналов в сетях с коммутацией каналов) в целях оптимизации качества передаваемых данных.
Функциональная совместимость, достигнутая при помощи функции получения, обработки и передачи, включает в себя все три уровня, т.е. взаимосвязанность, взаимодействие и обмен данными.
Эта функция включает в себя:
a) способность выбирать локальные или удаленные аудио- или видеоисточники;
b) способность контролировать локальные или удаленные видеокамеры в рамках осуществления функций "панорама/наклон/зум" (PTZ);
c) способность контролировать локальные или удаленные аудиоустройства, такие как колонки (контроль громкости звука), устройства аудиофильтрации (подавление эха), микрофоны (контроль отключения звука, регулировка усиления) и видеомагнитофон (запись).
Функциональная совместимость, достигнутая с помощью этой функции, находится на уровне взаимодействия.
Как и в случае установления вызова, фактическая реализация этой функции зависит от типа сети, используемой для связи участвующих систем телездравоохранения. В среде ISDN, терминал, который инициирует завершение вызова, отправляет сообщение о разъединении через D-канал, а затем переводит в режим ожидания все каналы так, что информация больше не передается. Фактическое отключение и освобождение сетевых каналов происходят после получения сообщения об отключении. IP-сети обрабатывают функцию завершения вызова посредством отправления параметров управления через TCP/IP.
Эта функция включает в себя:
a) запуск отключения терминалом, участвующим в сеансе телездравоохранения;
b) завершение соединения и освобождение сетевых ресурсов.
Функциональная совместимость, достигнутая при помощи этой функции, находится на уровне взаимодействия.
В данном разделе показано, как функциональная совместимость систем телездравоохранения может быть достигнута в неоднородной среде. Два примера, представленные ниже, включают совместимые с H.320 системы, работающие в сети с коммутацией каналов, и более обобщенную конфигурацию совместимых с H.32x систем, предоставляющих мультимедийные сервисы в сетях с коммутацией пакетов и в сетях с коммутацией каналов.
Совместимые с H.320 устройства были разработаны для работы в сервисах с коммутацией каналов, таких как ISDN или соединение по выделенной линии. Однако, иногда есть необходимость в интеграции видеосервисов, основанных на H.320, в существующие решения по передаче данных и голоса по сети типа Frame Relay. На рисунке 9 изображены сети, состоящие из совместимых с H.320 терминалов, встроенных в существующие услуги передачи данных и голоса.
![]() Рисунок 9 - Видеосервисы H.320, встроенные в существующие
сети передачи данных и голоса по технологии Frame Relay
Для предоставления видеосервисов по сети типа Frame Relay, требуется несколько дополнительных компонентов, а именно блок формирования видеокадров и переключатель доступа. Блок формирования видеокадров предоставляет возможность конвертировать непрерывные потоки данных H.320 в пакеты Frame Relay. Переключатель доступа обеспечивает локальную связность и возможности переключения для нескольких потоков данных. В то время как вышеуказанное обеспечивает функциональную совместимость на уровнях связности и передачи данных, существует два возможных технических вопроса, которые могут повлиять на качество пакетированного оцифрованного видео:
- дрожание или
- пропущенные кадры.
В приложениях по выделенной линии с использованием мультиплексирования с временным разделением (TDM), фазовое дрожание не является проблемой, так как видеокадры поступают в известные, предсказуемые интервалы. Тем не менее, сети типа Frame Relay позволяют использовать кадры переменной длины, приводящие к переменным и непредсказуемым вариантам задержки или дрожания. Если это дрожание превышает способность приемного устройства его компенсировать при помощи буферизации, то качество видео ухудшается.
Пропущенные кадры потенциально являются более серьезной проблемой. Стандарт Frame Relay позволяет поставщику услуг контролировать заторы простым удалением каких-либо кадров, которые превышают гарантированную пользователем скорость передачи данных (CIR). Другими словами, если сервис Frame Relay настроен на CIR со скоростью 128 кбит/с, но фактический пакет данных передается при 192 кбит/с, то кадры, которые превышают CIR в 128 кбит/с, будут отбрасывать набор битов. Если какой-то промежуточный коммутатор в сети становится перегруженным, то эти кадры могут быть отброшены. В то время как случайный пропуск кадра может вызвать щелчки или треск в аудио и некоторую пикселизацию видео, слишком много пропущенных кадров вызовет заметные потери в качестве видео.
Существует несколько методов обеспечения качества видео в сетях типа Frame Relay. Один из них заключается в настройке размера кадра для оптимальной производительности сети. Другой способ заключается в использовании механизмов QoS, таких как схема упорядочивания трафика для любых каналов, передающих видео через устройство доступа к сети с ретрансляцией кадров (FRAD) на определенном идентификаторе канала передачи данных (DLCI). Этот способ, однако, требует детального анализа и контроля трафика, за которым следует тщательная настройка работы сети типа Frame Relay.
Для обеспечения функциональной совместимости различных конечных устройств и сетей передачи данных необходимо несколько основных устройств: шлюз, контроллер шлюза и БМУ. На рисунке 10 изображены сети телездравоохранения, состоящие из терминалов, совместимых с T.120, и различных H.3xx Рекомендаций, соединенных между собой различными сетями.
![]() Рисунок 10 - Взаимосвязанность в среде неоднородных
систем и сетей
Шлюз и контроллер шлюза играют важную роль в обеспечении неразрывности взаимосвязанности терминалов. Шлюз соединяет конференции на основе H.323 с другими сетями, протоколами связи и мультимедийным форматом. В этом случае он объединяет терминалы H.323 с терминалами H.320 по ISDN, терминалы H.324 по ПТТЛ и терминалы H.310 по B-ISDN/ATM. Услуги, предоставляемые шлюзом, включают в себя:
a) установление вызова для участвующих терминалов;
b) трансляцию между процедурами связи (например, H.245 и H.242);
c) трансляцию между форматами передачи (например, H.225 и H.221);
d) трансляцию между аудио- и видеокодеками;
e) завершение вызова.
9.3.1 Функции контроллера шлюза
Контроллер шлюза осуществляет следующие важные функции:
a) трансляция адреса, а именно перевод адреса-псевдонима в транспортный адрес. Это способствует развитию каталога адресов участка телездравоохранения и функций автоматизации входящего коммутируемого соединения;
b) авторизация участвующих терминалов контролем допуска к использованию сетевых ресурсов. Это облегчает реализацию политик в зависимости от приоритетов сервисов телездравоохранения (например, сервиса чрезвычайной конференции);
c) управление полосой пропускания, при котором запросы на сетевые ресурсы, отправляемые участвующими терминалами, будут приняты или отклонены. Это облегчает реализацию политик в отношении требований к сетевым ресурсам для конкретных сервисов телездравоохранения; и
d) управление зонами для облегчения регистрации терминалов, шлюзов и БМУ в зоне контроллера шлюза. Это облегчает реализацию политик в отношении группирования участков телездравоохранения.
9.3.2 Функции БМУ
БМУ поддерживает конференции между тремя и более терминалами. Он предоставляет следующие функции:
a) хранение и управление спецификациями участка телездравоохранения, включая скорость передачи, доступ к сети, параметры конференции и поддержку режимов видео/аудио/данных (H.323/H.320, T.120);
b) хранение и управление требованиями сервисов телездравоохранения, включая обязательные и необязательные устройства, приоритеты сервисов, требования к полосе пропускания, наличие определенных режимов/кодеков медиаконференций и желаемый уровень качества аудио/видео для этих сервисов;
c) планирование и возможность управления календарными событиями, включая обнаружение и разрешение конфликтов;
d) установление вызова для облегчения автоматизации создания конференции, включая:
1) набор номера участников,
2) способность принимать вызовы участников, имеющих коммутируемый доступ к БМУ, и
3) смешанный коммутируемый доступ и набор номера;
e) поддержка следующих режимов/кодеков аудио- и видеоконференций для облегчения процесса получения, обработки и передачи характерных для сервиса типов данных телездравоохранения. К ним относятся:
1) видеоконференции H.32x и
2) аудиоконференции G.7xx;
f) поддержка электронных конференций с использованием Рекомендаций T.120, включая:
1) передачу файлов,
2) обмен сообщениями,
3) обмен через доску сообщений и
4) совместное использование приложений;
g) перекодирование, позволяющее терминалам, поддерживающим различные кодеки, участвовать в конференциях и обмене потоками данных, а также поддерживать, связанный с этим, уровень качества видео/аудио;
h) возможности согласования скоростей, позволяющие терминалам с различными скоростями передачи (например, 256, 384 и 448 Кбит/с) участвовать в конференции и поддерживать свои собственные скорости и связанный с ними уровень качества видео/аудио;
i) функции управления медиаданными для облегчения предоставления услуг телездравоохранения на нескольких участках. Перечень этих функций включает в себя:
1) контроль медиаданных и маршрутизация (например, контроль одноадресной и многоадресной передачи),
2) коммутация и сведение медиаданных (например, коммутация видео и сведение аудио), и
3) отсечение медиаданных на основе требований сервисов телездравоохранения (например, присваивания приоритетов);
j) функции контроля медиапрезентаций и конференций для облегчения предоставления сервисов телездравоохранения. К ним относятся:
1) непрерывное присутствие, позволяющее всем участникам в полной мере участвовать в конференции с помощью видео и/или аудио,
2) контроль голосового управления, при помощи которого система переключает отображаемое видео при смене говорящего,
3) председательский контроль, при помощи которого оператор выполняет функцию переключения видео,
4) переключение презентации, позволяющее участникам в любое время увидеть говорящего, а говорящему увидеть всех/некоторых участников, и
5) режим принудительного включения видео (трансляция) и смешанное управление (некоторые участники пользуются голосовым управлением, а некоторые председательским контролем);
k) интеграция мультимедиа, позволяющая интегрировать аудио- и видеоконференции с электронными конференциями, включая передачу файлов, обмен сообщениями, обмен через доску сообщений и совместное использование приложений, при котором участники конференции могут обмениваться данными в сочетании с режимами аудио/видеоконференций;
l) поддержка различных типов конференций для облегчения предоставления услуг телездравоохранения. К ним относятся:
1) централизованная многоточечная конференция, в ходе которой потоки аудио, видео и данных от отдельных терминалов отправляются на БМУ, который централизованно выполняет сведение аудио, коммутацию видео и распределение данных, а также отправляет обработанные потоки на участвующие терминалы,
2) децентрализованная многоточечная конференция, в ходе которой участвующие терминалы осуществляют групповую передачу аудио и видео на другие участвующие терминалы без использования БМУ. Однако если в многоточечной конференции используется совместное использование данных, то для централизованной обработки и распределения данных на участвующие терминалы необходимо БМУ,
3) гибридная многоточечная конференция, в ходе которой некоторые терминалы работают в централизованном режиме, а некоторые в распределенном режиме;
m) функции учета, отчетности и выставления счетов, в том числе:
- отчеты использования БМУ (дата, время, продолжительность, участники),
- отслеживание неудачных конференций,
- выставление счетов, в том числе:
количество и продолжительность двухточечных соединений, осуществленных участником,
количество и продолжительность многоточечных соединений, осуществленных участником,
количество неудачных соединений, осуществленных участником, и причины неудач,
количество и продолжительность соединений в зависимости от полосы пропускания и скорости передачи и итоги на основе ежемесячного подсчета и подсчета с начала года до настоящего момента.
9.3.3 Требования к проектированию. Решения в области телездравоохранения
С точки зрения общего проекта решений в области телездравоохранения, обычно учитываются следующие требования:
a) возможности системы безопасности, включая межсетевые экраны и проксисерверы, установленные в целях защиты систем и сетей телездравоохранения от несанкционированного доступа и/или преднамеренной или непреднамеренной утраты или повреждения данных;
b) возможности QoS, реализованные в целях обеспечения оптимальной производительности и желаемого уровня качества для конкретных сервисов телездравоохранения. Это может быть достигнуто путем надлежащего проектирования решений в области телездравоохранения, в том числе:
1) правильно определенные и реализованные сетевые зоны и сегменты, например, с помощью коммутируемых сегментов ЛВС вместо ЛВС с общим доступом в IP-сетях,
2) правильный выбор оборудования для выбора маршрута и коммутации, что вводит минимальную задержку и способно присваивать приоритеты трафику, а также применять соответствующие механизмы для обеспечения желаемого уровня QoS,
3) правильный выбор кодеков и других аппаратных компонентов, которые обладают хорошо подобранными спецификациями в таких областях, как циклы процессора, объем памяти, параметры буферизации, и
4) оптимальная конфигурация контроллера шлюза, шлюза, и БМУ для типов терминалов и ожидаемые сервисы телездравоохранения (например, выбор соответствующих кодеков, полосы пропускания и режимов работы для предоставления сервисов телекардиологии).
При планировании или реализации возможностей безопасности и QoS, описанных выше, должны быть приняты во внимание аспекты функциональной совместимости общих решений в области телездравоохранения.
Данный раздел описывает новый подход для функционально совместимой архитектуры телездравоохранения, которая состоит из стандартизированных "строительных блоков" или компонентов, из которых могут быть собраны функциональные системы телездравоохранения. Этими компонентами могут быть аппаратные средства, программное обеспечение, или и то и другое. Данный подход основан на новой вычислительной парадигме, которая позволяет компонентам динамически оповещать о своих возможностях, искать другие компоненты в сети, а затем ссылаться на свои услуги без предварительного проектирования или согласования. Процесс сборки этих компонентов и взаимодействий между компонентами стандартизирован и полностью согласован.
Компоненты слабо связаны и взаимодействуют между собой посредством передачи друг другу сообщений. Они обладают следующими характеристиками:
a) каждый компонент способен выполнять специализированные услуги, которые объявлены через опубликованный интерфейс и зарегистрированы. Эта регистрация позволяет другим компонентам (потребителям услуг) найти услуги, которые соответствуют их потребностям;
b) после размещения компонент становится доступным в сети и призывается с помощью стандартизованного, не зависящего от платформы, протокола для выполнения заявленных услуг; и
c) компоненты, задействованные в сети, могут быть собраны и собраны повторно для предоставления более значимых услуг для достижения конкретной цели.
Чтобы определить границы между компонентами, функциональность решений телездравоохранения разделена на зоны обслуживания, включая:
10.2.1 Пользовательский интерфейс
Пользовательский интерфейс представляет собой аппаратные средства и/или программное обеспечение, с которым пользователь взаимодействует при доступе к системе, и включает в себя:
a) средства управления, которые бы ознакомили пользователя с использованием системы (например, как запустить, провести измерения, осуществить калибровку устройства и выполнить его остановку);
b) механизмы, которые отвечают на действия пользователя, посылая сообщения другим компонентам, чтобы те осуществили намеченную функцию. Эти механизмы поддерживают взаимодействие со службами в других компонентах системы, такими как менеджер данных или медицинские приборы и
c) механизмы, которые обеспечивают обратную связь с пользователем по результату услуг, предоставленных другими компонентами.
Например, монитор кровяного давления может включать в себя устройства управления дисплеем, которые предоставляют результаты измерения кровяного давления, управление дисплеем для отображения инструкций по эксплуатации, а также один или несколько элементов управления для запуска, остановки и калибровки прибора.
10.2.2 Медицинские приборы
Медицинские приборы могут предоставить следующие возможности:
a) получение данных;
b) аналогово-цифровые преобразования;
c) обработка и фильтрация сигналов;
d) анализ и представление полученных данных;
e) предоставление консультаций по уходу;
f) прогнозирование неблагоприятных эффектов;
g) предоставление подходящих вариантов помощи пациентам; и
h) передача данных пациента на другие приборы или в компьютерную систему.
Например, датчики, способные собирать физиологические данные пациентов (например, жизненные показатели, уровень глюкозы в крови или венозная вместимость и отток) или методы визуализации, способные получать и передать результаты этих измерений в телефонный центр для интерпретации.
Эти устройства, оснащенные "медицинским интеллектом" и разработанные с учетом электрической безопасности и устойчивости к электромагнитным полям и другим внешним помехам, реализуют свои возможности в автономном режиме или будучи соединенными с другими компонентами системы телездравоохранения через стандартизированный интерфейс.
10.2.3 Диспетчер данных
Диспетчер данных реализует возможности управления базами данных, включая:
a) хранение и поиск данных;
b) обслуживание данных (добавление, изменение и удаление);
c) поддержание целостности и безопасности данных;
d) хранение и поддержание информации касательно самих компонентов системы, например, их работоспособности, емкости и состояния;
e) хранение и управление метаданными, например, информацией об элементах данных, хранящихся в базе данных;
f) хранение и управление информацией о данных, хранящихся по определенному предмету, и то, как можно получить доступ к этим данным независимо от типа носителя (диска или смарт-карты), управления хранением данных (например, реляционная база данных или объектная база данных), или местоположения прибора (локальное или удаленное); и
g) управление данными и метаданными.
Например, хранение и управление электронными медицинскими картами, состоящими из мультимедийных данных, управление доступом к группам данных и элементам данных, а также осуществление запросов.
10.2.4 Диспетчер обработки
Диспетчер обработки осуществляет специализированные функции обработки мультимедийных данных, включая:
a) кодирование и декодирование;
b) компрессия и декомпрессия;
c) преобразование и форматирование;
d) фильтрация и интеграция данных; и
e) получение данных из сигналов измерений.
Например, диспетчер обработки может включать в себя обработку статических изображений, в том числе улучшение изображения, сегментацию, количественный анализ, регистрацию, визуализацию и сжатие.
10.2.5 Диспетчер связей
Диспетчер связей поддерживает работу в сети и передачу данных через различные телекоммуникационные технологии и протоколы, включая:
a) согласование и запросы возможностей;
b) распределение полосы пропускания и других сетевых ресурсов;
c) создание сетевых соединений;
d) передача данных;
e) закрытие сетевых соединений; и
f) освобождение сетевых ресурсов.
Например, набор протоколов МСЭ-Т или технологию Bluetooth для беспроводной связи.
10.2.6 Диспетчер ресурсов
Снабженный "знаниями" о медицинских данных (содержание, представление и значение), клинической обработке и коммуникациях, диспетчер ресурсов способен осуществлять:
a) преобразование целей, ориентированных на предметную область (например, медицинских целей) в "знания", выраженные в технических терминах;
b) достижение конкретных целей путем приобретения ресурсов в свое распоряжение (например, услуг, предоставляемых конкретным компонентам), их использования (например, связывание между собой и использование их сервисов) и высвобождения; и
c) управление объединением системы и ресурсов данных.
10.2.7 Диспетчер интеграции
Это "операционная система" системы телездравоохранения, способная осуществлять:
a) интеграцию компонентов системы, доступных в сети;
b) облегчение взаимодействия между этими компонентами;
c) интеграцию данных и информации, доступной в сети, такой, как:
1) клиническая терминология для поддержки задач интеграции данных или
2) медицинские знания (например, клинические рекомендации) и данные (например, медицинская карта пациента) для принятия клинических решений;
d) интерпретацию медицинских данных и информации, такой как:
1) информация, полученная от медицинских приборов, или
2) информация, полученная из исходных данных.
Эти компоненты работают в сетях связи и осуществляют соответствующие механизмы безопасности. Они "знают" о своих собственных сервисах, могут оповещать о своих возможностях, и способны искать сервисы, необходимые для удовлетворения своих потребностей, и взаимодействовать с другими компонентами для достижения конкретных целей.
(справочное)
И МЕЖДУНАРОДНЫХ ДОКУМЕНТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ
Таблица ДА.1
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/32/gost_81659.html
На правах рекламы:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||