מסך ה- IP שלי: טכנולוגיית ה- AVoIP משנה את התמונה

טכנולוגית AV over IP , לשינוע אותות וידאו ושמע על רשתות IP יכולה להיות מותאמת לצרכים שונים ברזולוציות שונות, מחדרי ישיבות ועד שדות תעופה

טכנולוגיית AVoIP או בשמה הנוסף השגור בארץ (MoIP (Multimedia over iP) היא טכנולוגיה לשינוע וניתוב אותות וידאו ושמע באמצעות תקשורת IP סטנדרטית. היום, ובעתיד הנראה לעין, אותות HDMI ו-DisplayPort הם הסטנדרט עבור אותות וידאו ושמע. תקן HDMI  העדכני הנו 2.0 וכבר הוכרז על תקן 2.1. הרזולוציות הנתמכות עולות עם התקדמות התקן וכך גם רוחב הפס הנדרש, על מנת לתמוך ברזולוציות הגדלות.

תקן HDMI 2.0 הנו בעל רוחב פס של כ-18 גיגהבייט בשנייה, והתקן העתידי של HDMI 2.1 יהיה בעל רוחב פס של כ-48 גיגבייט בשנייה. רוחב פס זה נדרש לשם תמיכה ברזולוציות 8K ואף 10K , אך עם העלייה ברזולוציות וברוחב הפס, כך גם מתקצרת הכבילה התומכת בכך. לדוגמה, אות HDMI ברזולוציית 4K  ייתמך בכבילת HDMI באורך 7.6 מטר בלבד. באותה רזולוציה, אות DisplayPort 1.4 ייתמך בכבילת DisplayPort באורך שלושה מטרים בלבד. אי לכך נדרשות טכנולוגיות הרחקה על מנת להתמודד עם מגבלות אלו.

טכנולוגיית AVoIP עושה שימוש במתגי תקשורת סטנדרטיים על מנת להרחיק מקורות תצוגה, כגון יציאות תצוגה של מחשבים, נגני וידיאו, שילוט דיגיטלי ועוד, ליעדי תצוגה שונים. באמצעות הטכנולוגיה אפשר להעביר מקור אחד או יותר ליעד אחד או יותר. היא מאפשרת להקים מערכות בגדלים שונים בצורה גמישה. למשל, להפיץ חמישה מקורות למאות מסכים או למתג עשרות מחשבים לקיר וידיאו יחיד.

איתן טל, ארכיטקט פתרונות מולטימדיה,
בינת תקשורת מחשבים.
צלם: אילון יחיאל

מרכיבי המערכת

מערכות AVoIP בנויות משלושה רכיבים עיקריים:

  1. אמצעי קצה המשמשים להמרת אותות הווידיאו והשמע לתקשורת IP , ולהמרת תקשורת ה-IP חזרה לאותות וידיאו ושמע;
  2. רשת תקשורת IP
  3. מערכת שליטה וניטור של אמצעי הקצה.

אפשר לחלק את אמצעי הקצה, המבצעים את ההמרה של אות הוידאו לתקשורת IP לשלושה סוגים:

  1. המרה באמצעות דחיסה בקצב נמוך. דחיסה זאת מבוססת לרוב על Codec מסוג264 או H.265 אשר מיועדים בעיקר לדחיסת וידיאו. דחיסה זאת מאפשרת שימוש בקצב תקשורת נמוך ואף מאפשרת שימוש ברשת האינטרנט. שימוש בדחיסה מבוססת H.264 או H.265 מאפשרת בנוסף הקלטה פשוטה של התוכן המשודר, בשל השימוש בקצב קידוד נמוך אשר אינו דורש נפחי אחסון גדולים לכל שעת הקלטה. המגבלה של שימוש בדחיסה מסוג זה היא שיהוי (Delay). החל מכמה מאיות שנייה ועד לכמה עשרות שניות. רוחב הפס הנדרש עבור מערכות מסוג זה הוא החל מ-1 מגבייט בשנייה ועד לכמה עשרות מגבייט בשנייה.

דוגמאות למערכות שבהן מתאים שימוש בהמרה באמצעות דחיסה בקצב נמוך: הפצה של שילוט דיגיטלי; הפצה של ערוצי טלוויזיה למספר מסכים רב; שידור הרצאות מעל גבי האינטרנט או רשת WAN.

  1. המרה באמצעות דחיסה בקצב גבוה. דחיסה זאת מבוססת לרוב על Codec מסוג Jpeg2000, Mjpeg או TICO. דחיסה מסוג זה דוחסת כל פריים בנפרד (בשונה מדחיסה המיועדת לווידיאו). דחיסה זאת פחות יעילה ומאפשרת יחס דחיסה של 1:4 עד 1:15, אך מאפשרת איכות תמונה גבוהה (Visually Lossless) ושיהוי נמוך מאוד של החל מכמה מילישניות בודדות ועד עשרות בודדות של מילישניות. רוחב הפס הנדרש עבור מערכות מסוג זה הינו מ-200 מגבייט בשנייה ועד 1 גיגבייט בשנייה. שימוש בדחיסה זו לרוב גם גורר שימוש ברשת ייעודית עבור מערכת ה-AVoIP, בשל רוחבי הפס הגבוהים הקבועים.

דוגמאות למערכות שבהן מתאים שימוש בהמרה באמצעות דחיסה בקצב גבוה: מערכות שבהן המשתמש רואה את התצוגה באופן ישיר עבור תפעול עכבר (שיהוי של יותר מכמה עשרות מילישניות מפריע לתפעול עכבר באופן טבעי); KVMoIP, מערכות שבהן המקורות הם מחשבים מרוחקים, והמשתמש מתפעל את המחשב באמצעות מקלדת ועכבר המרוחקים מהמחשב, על גבי רשת התקשורת.

  1. המרה ללא דחיסה. המרה המעבירה את הווידיאו כמו שהוא, ללא כל דחיסה. שיטה זאת מחייבת שימוש ברשת תקשורת ברוחב פס של 10 גיגבייט בשנייה לכל אמצעי קצה. בשיטה זאת, איכות התמונה זהה למקור והשיהוי הינו מינימלי. דוגמאות למערכות שבהן ייעשה שימוש בהמרה ללא דחיסה הן מערכות קריטיות, המחייבות העברת תמונה ללא שינוי כלשהו, לדוגמה בתחום הרפואה או בתחום התמונה האווירית במגדל פיקוח.

ניהול, שליטה וניטור

אלמנט חשוב, אשר פעמים רבות אינו נלקח בחשבון הוא דרישות הניהול, השליטה והניטור של מערכת ה-AvoIP. מערכת AVoIP היא מערכת מבוזרת, בניגוד למערכות AV סטנדרטיות אשר מבוססות על ממתג או מטריצה מרכזית. כלומר, במקום לנהל ולשלוט על מוצר יחיד, יש לנהל ולתפעל מספר גדול של יחידות קצה. יש להגדיר כל יחידת קצה בנפרד: כתובת IP של היחידה; כתובת IP של שידור Multicast, כאשר ייתכן כי יידרשו כמה כתובות IP, כאשר למשל משודרות כמה רמות איכות וידיאו או שידור וידיאו ושידור אודיו בנפרד עבור ניתוב וידיאו ואודיו בנפרד; יש להגדיר את הדחיסה של כל יחידת קצה בהתאם לסוג האות המחובר לדוחס, ולהגדיר את אות היציאה בהתאם לתצוגה המחוברת לפורס. לדוגמה, מקרן ברזולוציה 1280 על 800 ביחס תצוגה של 16:10 או מסך אישי ברזולוציה 2560 על 1080ביחס תצוגה של 21:9.

מה נכון לעשות?

בחירת אמצעי הקצה הנה קריטית להתאמה לצורך, הואיל ולא כל אמצעי קצה מתאים לכל צורך. שימוש במוצר לא מתאים יכול לדוגמה לגרום לאיכות תמונה ירודה ולשיהוי גבוה אשר יפריעו למשתמשי הקצה, כאשר משתמשים בדחיסה בקצב נמוך עבור העברת אות ממחשב בשולחן בחדר ישיבות למסך באותו החדר. דוגמה נוספת היא שימוש בדחיסה בקצב גבוה עבור רזולוציות 4K (800 עד 900 מגה ביט לשנייה) וקישורה לרשת הארגונית הסטנדרטית בקצב 1 גיגביט בשנייה, ולא לרשת ייעודית. מצב זה יגרום לפגיעה בשאר היישומים על הרשת.

הואיל ותחום ה- AVoIP הוא תחום צעיר, אין אחידות ותאימות בין היצרנים. כל יצרן עושה שימוש ב-Codec  שונה ובשיטות המרה שונות. לעתים אין תאימות אף בין סדרות שונות של מוצרים מאותו היצרן. כמה מהיצרנים מייצרים רק אמצעי קצה ויצרנים אחרים מייצרים גם מערכת ניהול וניטור עבור מוצריהם. וכל זאת מבלי להיכנס לעולם אבטחת המידע והרשאות הצפייה למשתמשי המערכות, שהופך את הנושא למורכב ומסובך משמעותית.

מתוך ניסיון מצטבר בעולמות ה-AV וה-IP  יחדיו, אנו מציעים להיוועץ בשלב התכנון ובשלב הביצוע במומחי בינת, שלהם ידע רב בעולמות תוכן אלו.

איתן טל, בינת תקשורת מחשבים

תגובות סגורות