Патент на изобретение №2271074

(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ИНТЕГРАЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННЫХ УСЛУГ

(57) Реферат:

Изобретение относится к сетям передачи данных и может быть использовано для передачи и получения аудио- и видеосигналов. Технический результат заключается в достижении высокой скорости обслуживания при меньшей пропускной способности магистральных каналов связи. Для этого вместо централизованной архитектуры построения центра видеоинформационных услуг (ЦВУ) в заявленном изобретении применен принцип построения распределенной системы, состоящей из одного базового ЦВУ и нескольких локальных ЦВУ, связанных с базовым ЦВУ по магистральным каналам связи. Дополнительно базовый ЦВУ имеет выход на телефонную сеть общего пользования, сеть Internet, сеть мобильной связи. Дополнительно локальные ЦВУ и базовый ЦВУ имеют в своем составе цифровые АТС, абоненты локальных ЦВУ имеют дополнительное подключение к этим цифровым АТС. Для соединения абонентов локальных ЦВУ с серверами применяются технологии локальных сетей (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(56) (продолжение):

CLASS=”b560m”Транкинговые системы радиосвязи. М.: Связь и Бизнес, 1997, с.8, рис.1.3. ОЛИФЕР В.Г., ОЛИФЕР Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 2002.

Настоящее изобретение относится к области передачи изображений и может быть использовано для формирования, объединения и передачи информации по различным каналам связи в едином пакете телекоммуникационных услуг, включающих видеотелефонию, видеоконференцсвязь, видео “по запрос”, трансляцию программ телевидения и радиовещания, дистанционного обучения, телемедицины, видеонаблюдение и передачу телеметрических данных о состоянии объектов с возможностью контроля и их дистанционного управления. Источником информации являются сигналы, формируемые, например, с помощью телевизионных камер или других источников сигналов цветных, объемных или иных изображений, сигналы источников телевизионных и радиовещательных программ, сигналы источников текстовой, графической и аудиоинформации, сигналов датчиков телеметрической информации и охранной сигнализации. Предоставление самими операторами связи на рынке сбыта товарной продукции совместно с имеющимися услугами связи – телефонии, Интернет, передачи данных, относительно новых нетрадиционных видеоуслуг, обеспечит логическое расширение их возможного спектра и определяет новый этап в сфере деятельности телекоммуникационных компаний при использовании технических решений данного изобретения.

Известны способы и системы для передачи аудио- и видеоинформации в реальном масштабе времени, которые востребованы в разных областях. Так, например, системы однонаправленной передачи радиотелевизионных сигналов для целей организации радиотелевизионного вещания (Телевидение /Под ред. В.Е.Джакония. М.: Радио и связь, 1997, 640 с. Цифровое телевидение /Под ред. Н.С.Мамаева. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 180 с., Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 224 с.: ил.).

Известны применения автономных систем видеонаблюдения, телевизионных систем технического зрения, спектрозональных ТВ систем селекции объектов, автоматизированных самообучающихся систем распознавания образов (см. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Спектральная селекция оптических изображений. Изд-во ФАН АН РУз. Ташкент,1987 – 108 с. Распознавание оптических изображений./Под общ. ред. Ю.С.Сагдуллаева, B.C.Титова, Ташкент, 2000-315 с.)

Известны как отдельные системы, системы видеоконференцсвязи и видеотелефонии, а также системы видеопередачи по пакетным (IP) сетям в реальном масштабе времени (см. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений/ Под ред. Ю.Б.Зубарева и В.П.Дворковича. – М.: Международный Центр научной и технической информации, 1997. – 212 с.).

Известны отдельные решения по реализации видео “по требованию”, например, (см. патент США 6571390 от 27.05.2003 года), где описываются три связанных между собой изобретения: “сетевая развлекательная система”, “метод настройки программ в соответствии с предпочтениями клиента” и “интерфейсное устройство”, с помощью которого пользователь взаимодействует с системой. Запатентованная Microsoft система призвана обеспечить возможность создания индивидуальных списков видеопрограмм, таких как фильмы, игры, разнообразные шоу, которые будут доставлять клиенту из хранилища данных провайдера по различным каналам связи: кабельным, беспроводным или спутниковым. Для приема этих программ должна использоваться специальная телевизионная приставка.

Известны модели структуры и взаимодействия в интерактивных системах цифрового телевизионного (ТВ) вещания, а также структурная схема модели интерактивной системы цифрового телевизионного вещания (см. Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. – М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2001. – 568 с.: ил). Интерактивный режим в системах вещания рассматривается как дополнительное средство, способствующее получению зрителями большего числа услуг и их вовлечению в число непосредственных участников передаваемой программы. Эталонная модель интерактивной системы наземного вещания предусматривает в первую очередь и включает однонаправленный вещательный канал для доставки ТВ программ и обратный интерактивный канал для передачи запросов к провайдеру интерактивных служб. В ряде случаев обратный канал может быть дуплексным. В качестве среды доставки вещательных программ могут использоваться широкополосные цифровые сети, каналы наземного вещания и кабельного распределения, спутниковые системы непосредственного и коллективного приема и др. Обратные каналы могут быть самой различной природы – коммутируемые каналы телефонной сети общего пользования, асимметричные цифровые абонентские линии ADSL, гибридные волоконно-коаксиальные линии, Интернет и др.

Анализ известных источников показывает, что формирование и передача данных видеоинформационных услуг по каналам связи существует в виде отдельных систем и отсутствует в виде единого многофункционального источника в целостном пакете телекоммуникационных услуг связи.

На рисунке указанного источника (№6, стр.80) представлена общая схема формирования и доставки видеоинформационных услуг (фиг.1). Основой для решения поставленных задач является Центр видеоинформационных услуг, предназначенный для формирования и предоставления нижеследующих услуг:

– видеотелефонии и видеоконференцсвязи;

– передачи программ вещательного телевидения;

– интерактивного телевидения и трансляции видеофильмов по запросу;

– видеонаблюдения и контроля состояния объектов;

– дистанционного обучения и образования;

– телемедицины;

– передачи программ радиовещательных станций FM- диапазона;

– музыки “по запросу” и др.

В своем составе Центр видеоинформационных услуг (ЦВУ) имеет:

1. Коммуникационный узел (КУ), имеющий выход на сеть передачи данных и Интернет. Основными функциями КУ являются: маршрутизация, управление графиком, организация связей и оперативное управление доступом абонентов к пулу серверов. Кроме того, на него возлагаются задачи по обеспечению безопасности и предотвращения несанкционированного доступа к локальной сети Центра.

2. Многофункциональный видеопортал, включающий в себя: серверы ТВ вещания, интерактивного телевидения и трансляции видеофильмов, радиовещания, видеоконференцсвязи и видеотелефонии, видеоконтроля состояния удаленных объектов, дистанционного обучения и образования, телемедицины, сервер приложений, сервер мониторинга, каждый из которых может иметь свою определенную базу данных. Данный серверный пул формирует услуги видеопортала: справочные, познавательные, образовательные, контрольно-охранные и др. Каждый сервер соединен с отдельным портом коммуникационного узла с помощью скоростного канала Fast Ethernet.

3. Сервер доступа, который служит для подключения абонентов Центра видеоинформационных услуг через коммутируемые или выделенные каналы связи, осуществляет их авторизацию и аутентификацию.

4. Локальную сеть, объединяющую сервер мониторинга и персональные компьютеры (ПК) служб Центра видеоинформационных услуг (групп технического и программного сопровождения).

5. Периферийную часть, включающую источники сигналов программ телевидения и радиовещания, видеонаблюдения и др., а также соответствующее оборудование для приема и передачи сигналов в серверный пул Центра.

Ядром системы является специализированный видеопортал (серверный пул), осуществляющий прием, формирование, хранение, коммутацию и одновременную передачу данных большому числу пользователей по их запросу.

Все виды видеоинформационных услуг, которые может формировать и передавать рассмотренный ЦВУ при увеличении числа одновременных потенциальных пользователей, требуют высокой производительности базового коммуникационного узла и наличия широкой пропускной способности, в первую очередь, магистральных каналов связи от ЦВУ, а также каналов связи, доходящих до рядового пользователя. Это является основным недостатком рассматриваемой системы, использующей принцип централизованной архитектуры построения ЦВУ. При такой схеме построения системы качество видеопотоков зависит от загрузки сети, что крайне неблагоприятно влияет на передачу и прием видеоинформации пользователями в реальном масштабе времени.

Так, если рассматривать предоставление данной системой только одной услуги видео “по запросу” и учитывать, что общепринятым методом сжатия информации для целей вещательного телевидения и видео “по запросу” является в настоящее время стандарт MPEG-2, то можно снизить скорость битов кодированного сигнала до 5-10 Мбит/с. При этом для получения студийного качества принятого изображения можно сжимать видеоинформацию до скорости ее передачи порядка 10 Мбит/с, а для обеспечения качества изображения, сравнимого с обычным изображением по системе цветного телевидения PAL – до 5 Мбит/с. (См. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 224 с.: ил.). Если даже принять, что число пользователей услуги видео ” по запросу” равно 100…300, то магистральный канал связи должен быть рассчитан на обеспечение гарантированной пропускной способности не менее 500…1500 Мбит/с.

При предоставлении услуги видеотелефонии, видеоконференцсвязи (ВКС) следует отметить следующее. Классическая схема проведения видеоконференций подразумевает связь между терминалами по линиям ISDN. Но вместе с этим широкое распространение получают системы ВКС, использующие IP-сети. Обычно для проведения ВКС используются линии с полосой пропускания до 512 Кбит/с для каналов ISDN и до 1-1,5 Мбит/с для IP-сетей. Поэтому увеличение числа пользователей данных услуг также требует наличия высокоскоростных магистральных каналов от ЦВУ.

Тенденция увеличения скорости передачи данных в сетях мобильной связи за счет планомерного перехода к системам мобильной связи второго поколения – GPRS и третьего поколения – 3G, откроет в ближайшие годы возможность реальной передачи и приема видеоинформации сравнительно хорошего качества. Это позволит использовать сотовые телефоны для приема различного рода видеоинформации, например осуществления оперативного видеонаблюдения состояния квартиры и других объектов. Данная услуга видеонаблюдения и контроля объектов найдет широкое распространение среди пользователей, имеющих не только стационарные терминальные устройства, но и радиотелефоны сети мобильной связи нового поколения, что также потребует широкой пропускной способности магистральных каналов у оператора связи, имеющего в своем составе ЦВУ.

Таким образом, реализация рассмотренной системы ЦВУ при увеличении числа их пользователей потребует наличия у оператора связи широкополосных магистральных каналов связи, обеспечивающих высокую скорость передачи данных.

Технический результат – обеспечение высокой скорости одновременной передачи данных для нескольких видеоинформационных услуг в телекоммуникационной сети оператора связи при меньшей пропускной способности магистральных каналов связи.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известной системы интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг, использующей централизованную архитектуру построения Центра видеоинформационных услуг, в заявленном изобретении применен принцип построения распределенной системы, состоящей из одного базового и нескольких локальных узлов связи (ЛУС) с предоставлением всего возможного спектра телекоммуникационных услуг, в частности для достижения технического результата предлагается многофункциональная система интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг, содержащая базовый узел связи, включающий высокоскоростной коммуникационный узел, серверный узел, содержащий F серверов и S источников аудиовизуальной, текстовой или иной информации, и где каждый сервер и источник информации соединен с отдельным портом высокоскоростного коммуникационного узла с помощью скоростного канала Fast Ethernet, причем базовый узел связи соединен с сетью передачи данных, сетью Интернет и/или сетью мобильной связи, причем каждая сеть содержит абонентские терминальные устройства, при этом высокоскоростной коммуникационный узел системы через N цепей из последовательно соединенных маршрутизатора, инвертора и мультиплексора соединен при помощи N магистральных каналов связи с N локальными узлами связи, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой мультиплексора, конвертора, маршрутизатора, первого коммутатора, а также G серверов и Y источников телевизионных и иных сигналов, где каждый сервер и источник информации соединен с отдельным портом первого коммутатора с помощью скоростного канала Fast Ethernet, второго коммутатора, соединенного как с первым коммутатором, так и с коммутаторами узлов распределения и доставки информации, где все маршрутизирующие и коммутирующие устройства сети передачи данных локального узла связи соединены между собой каналами с пропускной способностью 1000 Мбит/с с использованием как витой пары, так и оптических кабелей между вторым коммутатором и коммутаторами узлов распределения и доставки информации, имеющими соединение с абонентскими терминальными устройствами, подключение которых осуществляется по витой паре со скоростью передачи 100 Мбит/с, при этом второй выход мультиплексора локального узла связи соединен с входом цифровой АТС, которая через шлюз соединена с первым коммутатором, остальные выходы АТС, через станционный и абонентский кросс на m номеров, соединены со вторым входом абонентских терминальных устройств, кроме этого, дополнительно в базовый узел связи введена цифровая АТС, соединенная через шлюз с высокоскоростным коммуникационным узлом и со вторым мультиплексором, имеющим через магистральный канал связи выход на телефонную сеть общего пользования с W абонентскими терминальными устройствами.

Кроме того, абонентские терминальные устройства имеют в своем составе z телевизионных камер для видеонаблюдения объектов, h датчиков безопасности и охранной сигнализации, q исполнительных механизмов, соединенных сервером локального узла связи, имеющих через абонентское терминальное устройство соединение с третьим коммутатором локального узла связи, кроме того, абонентское терминальное устройство имеет отдельные соединения с IP- телефоном, персональным компьютером, а через телевизионную приставку с телевизионным приемником, а также в состав P_J абонентских терминальных устройств включен телефон, соединенный через распределительную коробку с абонентской частью кросса цифровой АТС локального узла связи.

На фиг.2 представлена структурная схема заявленной многофункциональной системы интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг. Многофункциональная система интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг содержит на одной стороне: базовый узел связи 1, имеющий в своем составе: коммуникационный узел 5, F базовых серверов 6, S источников сигналов 7, N блоков обработки сигналов 2, каждый из которых включает: маршрутизатор протоколов TCP/IP 8, конвертор 9, мультиплексор 10, а также базовую автоматическую телефонную станцию (АТС) 11, шлюз 24, второй мультиплексор 12, N+j магистральных каналов связи 13, на другой стороне: N локальных узлов связи 3, каждый из которых имеет в своем составе: мультиплексор 14, конвертор 15, маршрутизатор 16, первый коммутатор 17, G локальных серверов 18, Y источников информации 19, второй коммутатор 25, локальную АТС 20, станционный и абонентский кросс 21, L устройств распределения и доставки информации 4, состоящих из: L коммутаторов 22 и Р абонентских терминальных устройств 23, на третьей стороне: телефонную сеть общего пользования 26 и абонентских окончаний 27, на четвертой стороне: сеть Интернет 28 и D терминальных устройств 29, на пятой стороне: сеть мобильной связи 30 и С видеорадиотелефонов 31. P_J абонентские терминальные устройства (фиг.3) имеют в своем составе z телевизионных камер для видеонаблюдения объектов, h датчиков безопасности и охранной сигнализации, q исполнительных механизмов, местный j – сервер 37, j – абонентское оконечное устройство (СРЕ) 32, IP-телефон 33, персональный компьютер 34, телевизионную приставку (STB) 35, телевизионный приемник 36, телефонный аппарат 38, распределительную коробку 39 (где все буквы латинского алфавита – целые числа).

Данная система предназначается для предоставления видеоуслуг

– видеосвязи (видеотелефонии и видеоконференцсвязи);

– видео “по запросу”;

– видеонаблюдения, контроля и управления объектами;

– передачи программ вещательного телевидения и интерактивного телевидения;

– дистанционного обучения и образования;

– телемедицины;

– передачи программ радиовещательных станций FM-диапазона;

– музыки “по запросу” и др.

Данная система также имеет возможность предоставления традиционных услуг связи – телефонии, Интернет, передачи данных как для пользователей базового, так и локальных узлов связи.

Взаимодействие блоков и узлов и работа многофункциональной системы интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг осуществляется следующим образом. Базовый узел связи 1 имеет в своем составе коммуникационный узел 5, соединенный с серверами 6, S источниками сигналов 7 и маршрутизаторами 8. Сеть передачи данных в базовом узле связи 1 представляет единую шину Ethernet, построенную на коммутаторе 5. Схема построения базового узла связи 1 для оказания телекоммуникационных услуг по передаче данных выполняется по технологии Ethernet и имеет соединеннее каждым локальным узлом связи 3j магистральным каналом 13_J, а также отдельное соединение с сетью мобильной связи 30 и сетью Интернет 28 через магистральные каналы связи 13_N+1 и 13_N+2. Кроме этого, базовый узел связи 1 имеет через магистральный канал связи 13_N+3 соединение с телефонной сетью общего пользования 26. Схема построения локального узла связи 3₁ для передачи данных и оказания телекоммуникационных услуг выполняется по технологии Ethernet и имеет соединение с базовым узлом оператора связи 1 магистральным каналом 13₁, имеющего пропускную способность, равную к·Е1. Отличительной особенностью построения данного локального узла связи (ЛУС) является введение в его состав G-m серверов 18 для предоставления видеоинформационных услуг. Сеть передачи данных представляет единую шину Ethernet, построенную на коммутаторах Ethernet 17, 25 и 22, где к одному коммутатору 17 подключен локальный серверный пул 18, Y источников сигналов 19 и коммутатор 25, к которому соединены L коммутаторов 22, имеющими соединение с Р абонентскими терминальными устройствами 23. Организация данной архитектуры транспортной сети телекоммуникационных услуг позволяет организовать VLAN-объединение пользователей в группы и обеспечить необходимый класс обслуживания, в том числе и для передачи мультимедийной информации. В качестве сетевого протокола используется протокол TCP/IP. Подключение абонентских терминальных устройств 23_J осуществляется со скоростью 100 Мбит/с от коммутатора 22_J по витой паре пятой категории. P_J абонентские терминальные устройства 23 имеют в своем составе z телевизионных камер для видеонаблюдения объектов, h датчиков безопасности и охранной сигнализации, q исполнительных механизмов, каждый из которых соединен с местным j-сервером 37, который через j-абонентское оконечное устройство 32 (СРЕ) соединен с третьим L_J коммутатором N_J локального узла связи, кроме того, j-абонентское оконечное устройство 32 имеет также отдельные соединения с IP-телефоном 33, персональным компьютером 34, а через телевизионную приставку 35 (STB) с телевизионным приемником 36. Кроме этого, P_J абонентские терминальные устройства имеют в своем составе телефонный аппарат 38, соединенный через распределительную коробку 39 со станционным и абонентским кроссом 21 ЛУС. Для обеспечения высокой пропускной способности сети передачи данных внутри ЛУС все маршрутизирующие и коммутирующие устройства 16, 17, 25 (типа Cisco Catalyst) соединены между собой каналами с пропускной способностью 1000 Мбит/с с использованием витой пары шестой категории. Коммутаторы 25 и 22_J соединены между собой оптическими кабелями. Для развертывания Ethernet сети ЛУС с производительностью, требуемой для предоставления потокового аудио/видео и других видеоинформационных услуг, высокоскоростного доступа к сети Интернет, услуг IP-телефонии, может быть использована технология LRE – Long-Reach Ethernet, или Ethernet большой дальности. Технология LRE предоставляет симметричную передачу входящей и исходящей информации и широкополосные услуги на той же телефонной паре, которой пользуется традиционная и цифровая телефония, а также ISDN. LRE обеспечивает качество обслуживания (QoS) уровня 2, безопасность и управление сетью через веб-интерфейс по Cisco Switch Clustering. Решение Cisco LRE включает коммутатор Cisco Catalyst^R 2900 LRE XL, абонентское оконечное оборудование (Customer Premise Equipment – CPE) Cisco 575 LRE и телефонный разветвитель Cisco LRE 48. Все компоненты LRE-решения обеспечивают производительность, достаточную для одновременной передачи голоса, видео и данных, высокоскоростного доступа в Интернет, видео “по запросу” и IP-телефонии. Базовый серверный пул (совокупность серверов 6), содержащий F серверов, состоит из F-n серверов для видеоинформационных услуг, а n серверов используются как сервера доступа (BRAS), электронной почты, обмена файлами (FTP), HTTP, сервера, обеспечивающие работу Интернет-телефонии и др. То же самое относится и к локальному серверному пулу(совокупность серверов 18), содержащего G серверов, где только G-m серверов используется под видеоинформационные услуги.

В данной системе передачи данных видеоинформационных услуг выделяются четыре категории пользователей, использующих: сеть передачи данных оператора связи, имеющей в своем составе базовый серверный пул (серверный узел) 6 и локальные серверные пулы 18, сеть Интернет 28, сеть мобильной связи 30 и телефонную сеть общего пользования 26. Основные виды видеоинформационных услуг и возможные варианты прохождения информации в системе следующие:

1. Услуга видео “по запросу”, интерактивного телевидения, радиовещания, дистанционного обучения:

a) локальный серверный пул видеоуслуг – локальная сеть передачи данных – пользователь (К);

b) базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть Интернет – пользователь (R);

c) базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть оператора мобильной связи – пользователь (V).

Основным преимуществом, например, услуги видео “по запросу” является использование интерактивного канала для заказа тех или иных видеофильмов, программ вещательного телевидения или ее какой-то части, пробудившей определенную заинтересованность у пользователей. Показ может осуществляться в определенное время и в требуемом виде.

Возможности услуги видео “по запросу” следующие:

– трансляция по требованию видео- и кинофильмов как общеизвестных, так и специализированных, посвященных определенной области знаний;

– повторная передача видеофильмов и отдельных ранее прошедших в прямом эфире ТВ передач и видеосюжетов по заблаговременному запросу абонентов;

– передача по запросу расписаний программ ТВ вещания и основных сведений об их содержании;

– другие виды услуг, связанные с наличием обратного канала между пользователями и провайдером видеоинформационных услуг.

Для предоставления услуги видео “по запросу” в ЛУС используется видеосервер 18_J, который кроме локального содержимого видеоинформации имеет возможность получить недостающий видеоконтент с видеосервера 6_J базового узла связи. При этом пользователям предоставляется список видеоконтента, который доступен в настоящее время, а также отдельный список видеоконтента, который может быть предоставлен через некоторое время. Основными функциями локального видеосервера является хранение и трансляция по запросу абонентов того или иного видеоконтента для его просмотра. Услуга видео “по запросу” предоставляется одноадресной передачей видеоданных пользователю. Пользователь может смотреть цифровое ТВ изображение как на мониторе обычного компьютера (при соответствующем абонентском программном обеспечении), так и на экране кинескопа ТВ приемника при наличии соответствующей ТВ приставки, клиентского устройства (set-top-box), преобразующего цифровой видеопоток в аналоговый видеосигнал (фиг.3) Приставка имеет обычный низкочастотный выход для подключения к телевизору и звуковой выход для подключения к домашнему кинотеатру.

2. Услуга видеосвязи (видеоконференцсвязи и видеотелефонии):

a) пользователь (А) – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – локальная сеть передачи данных – пользователь (В);

b) пользователь (С) – сеть Интернет – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть Интернет – пользователь (D);

c) пользователь (F) – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – базовый серверный пул – магистральный канал связи – сеть Интернет – пользователь (N);

d) пользователь (L) – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть оператора мобильной связи – пользователь (Z);

f) пользователь (С) – сеть Интернет – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть оператора мобильной связи – пользователь (Р);

g) пользователь (J) – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг (А) – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – локальный серверный пул видеоуслуг (В) – локальная сеть передачи данных – пользователь (W).

Для предоставления данного вида видеоуслуг могут быть использованы различные отечественные и зарубежные аппаратно-программные средства, например система телеконференцсвязи/видеотелефонии (разработка НИИР, Москва), программный продукт для проведения ВКС в многоточечном режиме Click to meet.

3. Услуга видеонаблюдения, контроля и управления объектами:

a) J – источник сигналов видеонаблюдения – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – локальная сеть передачи данных – пользователь (F);

b) J – источник сигналов видеонаблюдения – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть Интернет – пользователь (М);

c) J – источник сигналов видеонаблюдения – локальная сеть передачи данных – локальный серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – базовый серверный пул видеоуслуг – магистральный канал связи – сеть мобильной связи – пользователь (L);

d) J – источник сигналов безопасности и охранной сигнализации – локальная сеть передачи данных – локальная АТС – магистральный канал связи – базовая АТС – магистральный канал связи – телефонная сеть общего пользования – пользователь (М);

e) J – источник сигналов безопасности и охранной сигнализации – локальная сеть передачи данных – магистральный канал связи – базовый коммуникационный узел – магистральный канал связи – сеть Интернет – пользователь (Y);

f) J – источник сигналов безопасности и охранной сигнализации – локальная сеть передачи данных – магистральный канал связи – базовый коммуникационный узел – магистральный канал связи – сеть мобильной связи – пользователь (U);

g) пользователь (D) – телефонная сеть общего пользования – магистральный канал связи – базовая АТС – магистральный канал связи – локальная АТС – локальная сеть передачи данных – исполнительное устройство управления объектами;

h) пользователь (L) – сеть Интернет – магистральный канал связи – базовый коммуникационный узел – магистральный канал связи – локальный коммуникационный узел – локальная сеть передачи данных – исполнительное устройство управления объектами;

i) пользователь (С) – сеть мобильной связи – магистральный канал связи – базовый коммуникационный узел – магистральный канал связи – локальный коммуникационный узел – локальная сеть передачи данных – исполнительное устройство управления объектами;

j) пользователь (Н) – локальная сеть передачи данных – локальный коммуникационный узел – локальная сеть передачи данных – исполнительное устройство управления объектами пользователя (F);

k) J – источник сигналов безопасности и охранной сигнализации – локальная сеть передачи данных – локальная АТС – локальная сеть передачи данных – пользователь (М) и т.д.

Предлагаемая многофункциональная система интеграции передачи данных видеоинформационных услуг включает базовый и локальный аппаратно-программный комплекс для формирования, хранения, обработки и передачи видео- и телеметрической информации. Для предоставления услуг видеонаблюдения, контроля и управления объектами система включает несколько логических подсистем: безопасности и охраны, мониторинга и видеонаблюдения, управления (фиг.3). Функциональные особенности этих подсистем следующие:

а) Подсистема безопасности и охраны обеспечивает оперативный контроль

– несанкционированного доступа в охраняемые зоны;

– открывания дверей, окон, ворот;

– разбитых стекол, возможных ударов и пр.;

– температуры и загазованности;

– влажности и возможного затопления и др.

б) Подсистема управления осуществляет

– открывание по команде дверей, ворот и т.д.;

– управление системой отопления и вентиляции;

– управление шторами и жалюзи;

– регулирование степени освещенности;

– включение и выключение различных приборов;

– ведение протокола событий;

– текущее управление объектами с местного пульта управления;

– дистанционное управление объектами по телефону и др.

в) Подсистема мониторинга и видеонаблюдения обеспечивает

– круглосуточное видеонаблюдение состояния объектов охраны;

– видеоконтроль несанкционированного доступа, открывания дверей, окон;

– ворот и др.;

– ведение видеозаписи событий;

– передачу изображений с камер видеонаблюдения на местный телевизор или по запросу – удаленному пользователю и др.

В ЛУС 3_J передачи данных видеоинформационных услуг предусмотрен j-сервер для сбора информации о видеонаблюдении, например, квартиры (или другого объекта), что позволяет пользователю данной услуги, находящемуся вне квартиры, осуществлять текущее наблюдение и контроль состояния объектов через сеть Интернет. Для этого пользователь должен иметь доступ в Интернет и через интерфейс j-сервера доступа базового узла связи по запросу получать необходимую информацию об объекте видеонаблюдения. При возникновении нештатной ситуации может осуществляться с ЛУС 3_J выдача сигнала “тревоги”, автодозвон на телефон пользователя, а также проводится автоматическая видеозапись состояния ситуации, включая ее предысторию с заданной длительностью воспроизведения.

Данные подсистемы позволяют передавать по каналам связи

– информацию о состоянии объектов на стационарные и мобильные телефоны пользователей;

– видеоинформацию на удаленный компьютер;

– сообщения в службы спасения, милицию и др. (по необходимости).

Для обеспечения телефонной связью используется типовая цифровая АТС 20. Кабельное хозяйство телефонии разводится от абонентской части станционного и абонентского кросса 21 парными кабелями, и через распределительные коробки подаются непосредственно к абонентским терминальным устройствам 23_J. Телефонная сеть рассчитана на m аналоговых абонентских портов с возможностью их расширения. Цифровая АТС 21 локального узла связи 3_J по протоколу EDSS1 соединена с телефонной сетью базового узла связи 1 магистральным каналом связи 13_J, с пропускной способностью, равной r·Е1.

Перераспределение задач между базовым узлом и локальными узлами связи в данной системе обеспечивает равномерную нагрузку на магистральные каналы связи. Поскольку источники информации, которые могут циркулировать через систему видеоинформационных услуг, разнообразны, их можно разделить на несколько отдельных категорий и групп. В распределенной системе легко обеспечивается повышенная надежность за счет дублирования в узлах связи функций серверов друг другом. При такой архитектуре построения многофункциональная система интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг имеет оптимальное согласование с существующей инфраструктурой телефонной сети, сети передачи данных, Интернет и сети мобильной связи. Данная схема обладает рядом достоинств, которые включают высокую скорость передачи и обмена информации в сети передачи данных, возможность поэтапного масштабирования и дополнения ЛУС видеоинформационными и другими источниками. Такая схема организации доставки пользователям услуг связи определяет надежность и гибкость функционирования системы, способствует минимизации нагрузки на магистральном канале. Позволяет через ЛУС осуществлять передачу данных с более высокой скоростью, обеспечивает оперативный выход к различным централизованным информационным службам.

Принцип действия и подробное описание работы отдельных блоков и устройств данной системы, связанных с обработкой сигналов в аналоговой и цифровой форме, передачей видеоинформации и цифровых данных по разнородным каналам связи, в том числе и по JP-сетям, можно найти в соответствующих разделах книг:

1. Телевидение: Учебник для вузов/ В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Я.В.Друзин и др.; Под ред. В.Е.Джаконии. – М.: Радио и связь, 2000, 640 с.: ил.

2. Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. – М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2001. – 568 с.: ил.

3. Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В. IP-телефония. – М.: Эко-Трендз, 2001, 250 с.

4. Лихтциндер Б.Я., Кузякин М.А., Росляков А.В., Фомичев С.М. Интеллектуальные сети связи – М.: Эко-Трендз, 2000, 207 с.

5. Современные принципы построения систем эксплуатации/ Пособие для операторов, системных интеграторов и проектных организаций. Издание компании METROTEX. – М., 2002, 327 с.

Формула изобретения

1. Многофункциональная система интеграции и передачи данных видеоинформационных услуг, содержащая базовый узел связи, включающий высокоскоростной коммуникационный узел, серверный узел, содержащий F серверов и S источников аудиовизуальной, текстовой или иной информации, и где каждый сервер и источник информации соединен с отдельным портом высокоскоростного коммуникационного узла с помощью скоростного канала Fast Ethernet, причем базовый узел связи соединен с сетью передачи данных, сетью Интернет и/или сетью мобильной связи, причем каждая сеть содержит абонентские терминальные устройства, отличающаяся тем, что высокоскоростной коммуникационный узел системы через N цепей из последовательно соединенных маршрутизатора, инвертора и мультиплексора соединен при помощи N магистральных каналов связи с N локальными узлами связи, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой мультиплексора, конвертора, маршрутизатора, первого коммутатора, а также G серверов и Y источников телевизионных и иных сигналов, где каждый сервер и источник информации соединен с отдельным портом первого коммутатора с помощью скоростного канала Fast Ethernet, второго коммутатора, соединенного как с первым коммутатором, так и с L коммутаторами узлов распределения и доставки информации, где все маршрутизирующие и коммутирующие устройства сети передачи данных локального узла связи соединены между собой каналами с пропускной способностью 1000 Мбит/с с использованием как витой пары, так и оптических кабелей между вторым коммутатором и L коммутаторами узлов распределения и доставки информации, имеющими соединение с Р абонентскими терминальными устройствами, подключение которых осуществляется по витой паре со скоростью передачи 100 Мбит/с, при этом второй выход мультиплексора локального узла связи соединен с входом цифровой АТС, которая через шлюз соединена с первым коммутатором, остальные выходы АТС через станционный и абонентский кросс на m номеров соединены со вторым входом Р абонентских терминальных устройств, кроме этого, дополнительно в базовый узел связи введена цифровая АТС, соединенная через шлюз с высокоскоростным коммуникационным узлом и со вторым мультиплексором, имеющим через магистральный канал связи выход на телефонную сеть общего пользования с W абонентскими терминальными устройствами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что P_j абонентские терминальные устройства имеют в своем составе z телевизионных камер для видеонаблюдения объектов, h датчиков безопасности и охранной сигнализации, q исполнительных механизмов, соединенных сервером локального узла связи, имеющих через абонентское терминальное устройство соединение с третьим коммутатором локального узла связи, кроме того, абонентское терминальное устройство имеет отдельные соединения с IP-телефоном, персональным компьютером, а через телевизионную приставку – с телевизионным приемником, а также в состав P_j абонентских терминальных устройств включен телефон, соединенный через распределительную коробку с абонентской частью кросса цифровой АТС локального узла связи.

РИСУНКИ