Etäopetus Multimediaverkoissa (ETÄKAMU) -tavoitetutkimushanke
Kokemuksia Videoneuvottelusta eri ympäristöissä
Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto SeuraavaTEKES

2.4.4 Internet-pohjainen videoneuvottelu - voiko halpa olla hyvää?

Internet-kuvapuhelinta voidaan pitää uutena tekniikkana, vaikka alan uranuurtajasovellus, CU-SeeMe (http://cu-seeme.cornell.edu), näki päivänvalon jo 1992. Kuitenkin vasta parin viime vuoden aikana kehitys on lähtenyt voimakkaasti liikkeelle myös Internet-videoneuvotteluohjelmistoissa. Tämän ovat mahdollistaneet tietoverkkojen kehittyminen, tietokoneiden suorituskyvyn huima kasvu ja tarvittavien laitteiden, ääni- ja videokorttien, yleistyminen.

Internet-videoneuvottelun yhteyskustannukset ovat alhaiset, mikäli käytetään jo valmiina olevia Internet-yhteyksiä. Parhaimmassa tapauksessa ei synny yhtään ylimääräisiä kuluja, kun kiinteästä Internet-yhteydestä on kertaalleen maksettu. Tilanne muuttuu, jos halutaan varata tietty tiedonsiirtokapasiteetti paikkakunnalta toiselle. Tällöin yhteyskustannukset voivat kasvaa melkoisiksi, varsinkin kansainvälisissä yhteyksissä.

Pitkään kaikki Internet-puhelimet toimivat yhteen ainoastaan toisen samanlaisen sovelluksen kanssa, mistään yhteensopivuudesta eri toimittajien sovellusten välillä ei voinut puhua. Tilanne on onneksi muuttunut. Standardointityö alkaa tuottaa tulosta ja ITU:n H.323-stardardi alkaa olla laajasti tuettu eri ohjelmistotoimittajien keskuudessa. Ongelmia tosin esiintyy edelleen.

H.323-videoneuvottelu

H.323 on ITU-standardi pakettikytkentäisiin verkkoympäristöihin: LAN, Intranet, Internet. H.323 on sateenvarjostandardi, joka pitää sisällään useita alistandardeja mm. äänen ja videon pakkaamistavoista, yhteyden muodostamisesta jne. H.323 vahvistettiin 1996 ja sitä tukevat nyt mm. Intel, Microsoft, PictureTel ja WhitePine omissa tuotteissaan.

H.323:n mukainen videoneuvotteluyhteys vie lähiverkossa tai vastaavassa nopeassa verkossa kaistaa 100 - 300 kbit/s. Tämä riittää kohtuulliseen kuvan ja äänen laatuun, joka on vertailukelpoinen ISDN-videoneuvottelun kanssa. H.323-videoneuvottelussa kuvan ja äänen pakkaaminen tehdään usein ohjelmallisesti, mikä antaa tasoitusta koodekkeja käyttäville H.320-laitteille.

LAN- ja ISDN-videoneuvottelujärjestelmät eivät ole täysin irrallisia toisistaan, sillä on olemassa yhdyskäytäviä (gateway), jotka mahdollistavat videoneuvottelun ISDN-laitteesta (H.320) LAN-työasemaan (H.323) eli ne muuttavat pakettipohjaisen yhteyden piirikytkentäiseksi ja päinvastoin. Nämä yhdyskäytävät ovat valitettavasti vielä toimittajariippuvia H.323-yhteensopivuuksiltaan, sillä ne toimivat ainoastaan saman valmistajan H.323-sovellusten kanssa.

H.323-stardardi tukee periaatteessa monipisteneuvottelua ilman erillistä palvelinta. Käytännössä mikään täysin H.323-yhteensopiva sovellus ei pysty siihen. WhitePinen kaupallinen versio CU-SeeMe:stä sallii jopa kahdeksan yhtäaikaista osallistujaa, mutta CU-SeeMe ei olekaan aito H.323-ohjelmisto, vaan se toimii yhteen muiden H.323-ohjelmien kanssa ainoastaan WhitePinen MeetingPoint-palvelimen (MCU) kautta. MCU:n käyttö monipisteneuvotteluissa on siten välttämätöntä.

H-323-videoneuvotteluun tarvittava varustus

H.323-videoneuvotteluun riittää tietoverkkoyhteydeksi jopa nopea modeemiyhteys, jolla tosin päästään vain kerran sekunnissa päivittyvään videokuvaan. Jos halutaan välittää laadukkaampaa videokuvaa, tarvitaan ISDN- tai lähiverkkoyhteys. Videokuvan ja äänen pakkaaminen voidaan toteuttaa joko puhtaasti ohjelmallisesti tai käyttämällä erillistä koodekkikortia kuten ISDN-laitteissa.

1) Ohjelmistopohjainen kuvan ja äänen pakkaus

Ohjelmistopohjainen H.323-videoneuvottelu vaatii tehokkaan PC:n (Pentium II) tai Mac:in, jossa on multimediavarustus (äänikortti, kaiuttimet, mikrofoni). Videokuvan lähettämistä varten tarvitaan kamera + videodigitointikortti tai vaihtoehtoisesti rinnakkaisporttiin tai USB-liittimeen kytkettävä kamera. Lisäksi tarvitaan luonnollisesti itse videoneuvottelusovellus.

Kuvanlaatu riippuu paljon videokuvalähteestä ja tietokoneen suorituskyvystä. Rajoittavana tekijänä voi olla myös itse sovellus, sillä useat halvat järjestelmät on optimoitu yleisimmin käytetyille yhteysnopeuksille eli modeeminopeuksille. Tämän takia sovellukset eivät edes pysty lähettämään hyvälaatuista ja suurikokoista kuvaa, vaikka tietokoneen ja tietoverkon resurssit sen sallisivatkin.

Halvimmillaan tietokoneesta saa Internet-pohjaisen videoneuvottelulaitteen alle tuhannella markalla, jolla saa rinnakkaisporttiin tai USB-väylään liitettävän kameran. Kohtuullinen kuvanlaatu vaatii kuitenkin oman videodigitointikortin ja kunnollisen kameran, jolloin tarvittavien lisälaitteiden hinta nousee vähintään kaksinkertaiseksi.

2) Koodekkipohjainen kuvan ja äänen pakkaus

Koodekkipohjainen videoneuvottelu vaatii Pentium-tasoisen PC:n, johon on hankittu H.323-videoneuvottelupaketti. Paketti pitää yleensä sisällään koodekkikortin äänelle ja videolle, mikrofonin, kaiuttimet, kameran ja videoneuvottelusovelluksen.

Hintaa laitteistolle kertyy alle 10000mk:sta ylöspäin ja lisäksi tarvitaan PC. Etuina kohdan 1 ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin verrattuina ovat parempi kuvanlaatu ja tietokoneelta vaadittava pienempi suorituskyky.

Sovelluksia ja käyttökokemuksia

Seuraavassa tarkastellaan ETÄKAMUssa käytettyjä tai kokeiltuja H.323-sovelluksia, joita olivat CU-SeeMe, Microsoft Netmeeting, PictureTel LiveLan ja XtoX, sekä niistä saatuja kokemuksia.

CU-SeeMe

CU-SeeMe oli ensimmäinen oikea ja toimiva Internet-kuvapuhelin. Sen kehittäminen aloitettiin Cornellin yliopistossa 1992 ja siitä on edelleen saatavilla ilmainen versio sekä PC- että Mac-ympäristöön. Ilmaisen version kehittäminen on kuitenkin pysäytetty ja kaupallisen version kehittäminen on siirretty WhitePine-yritykselle (http://www.wpine.com).

Maksullinen versio CU-SeeMe:stä (CU-SeeMe 3.1.1) tukee 12 yhtäaikaista video- ja audioyhteyttä, jotka voivat olla suoria yhteyksiä toisiin CU-SeeMe-sovelluksiin tai monipistesiltojen kautta tulevia yhteyksiä. CU-SeeMe:n ominaisuuksiin kuuluvat tekstipohjainen chat-toiminto, jaettu liitutaulu sekä multicast-tuki. CU-SeeMe ei ole oikea H.323-sovellus, mutta sillä pystyy osallistumaan samaan neuvotteluun oikeiden H.323-sovellusten kanssa MeetingPoint-palvelimen kautta. T.120-standardin tukea ei ole.

WhitePine:n MeetingPoint oli markkinoiden ensimmäinen H.323-monipistepalvelin. Se on täysin ohjelmistopohjainen, joten se voidaan asentaa mille tahansa suhteellisen suorituskykyiselle NT- tai Solaris-palvelimelle. MeetingPoint lupaa tukevansa kaikkia H.323-videneuvottelusovelluksia, joita ovat mm. CU-SeeMe, MS NetMeeting, PictureTel LiveLAN, Intel VideoPhone ja Intel ProShare. T.120-dataneuvottelustandardista MeetingPoint toteuttaa ainoastaan liitutaulun ja tiedostojen siirron.

Microsoft NetMeeting

Microsoft NetMeeting (http://www.microsoft.com/netmeeting/) on tällä hetkellä yleisimmin käytetty konferenssiohjelma Internetissä. Suurimmat syyt ovat tähän sen ilmaisuus ja jakelu yhdessä MS Internet Explorer -selaimen kanssa.

NetMeeting toimii vain Microsoft Windows 95/98- ja NT4.0-ympäristöissä. Ohjelmisto tukee monipistedataneuvottelua eli yhdessä NetMeeting-istunnossa voi olla samanaikaisesti maksimissaan kahdeksan osallistujaa. Ääni- ja videoyhteys toimii kuitenkin vain kahden istunnon osallistujan välillä kerrallaan, vastapuolta voi tosin vaihtaa kesken istunnon aivan vapaasti. NetMeetingin ominaisuuksiin kuuluvat sovelluksen jako, jaettu liitutaulu ja leikepöytä, tiedoston siirto, jaettu liitutaulu sekä tekstipohjainen chat-toiminto. Hakemistopalveluna NetMeeting käyttää MicroSoftin Internet Locator Server:iä (ILS).

ETÄKAMUn aikana NetMeetingiä käytettiin sekä testimielessä että kahden etäkurssin välittämiseen Tampereen ja Porin välillä. NetMeetingin dataominaisuuksia ei käytetty lainkaan, vaan luentomateriaali välitettiin erillisen dokumenttikameran avulla.

Toinen etäkursseista oli Rakenteiset dokumentit -kurssi, jonka luennoitsija oli TTKK:n Porin yksiköstä. Luentojen pitäminen etänä poisti luennoitsijalta tarpeen matkustaa Tampereen ja Porin väliä. Lähetyslaitteisto kurssilla oli seuraavanlainen:

Porissa ei ollut paikallista opiskelijayleisöä, joten luennoija piti luennot omasta työhuoneestaan. Erillistä teknistä tukea ei tarvittu, vaan luennoija huolehti itse myös tekniikasta.

Tampereen vastaanottopäässä oli lähes samanlainen laitteisto kuin Porissa paria poikkeusta lukuun ottamatta. Digitointikorttina käytettiin Winnov Videum-korttia, joka huolehti myös äänen digitoinnista. Tilana oli käytössä n. 20 hengen seminaarihuone, jossa luentoa seurattiin dataprojektorin avulla. Opiskelijat pystyivät esittämään kysymyksiä parin lankamikrofonin avulla. Teknisestä toimivuudesta Tampereella vastasi yksi TTKK:n henkilökunnan jäsen.

Kokemukset olivat varsin rohkaisevia, vaikka kurssin aktiivinen osallistujamäärä jäikin pieneksi, alle kymmeneen TTKK:n opiskelijaan. Kuvan- ja äänenlaatu olivat riittäviä, jopa dokumenttikameralla kuvatuista kalvoista sai selvää, kunhan niissä käytettiin riittävän suurta kirjasinkokoa. Parempi lopputulos olisi saavutettu esimerkiksi jakamalla MS PowerPoint-sovellusta verkon yli. Luennoitsija piti kuitenkin kalvojen käyttöä luontevampana esitysmuotona.

Tietoliikenneyhteydet eivät aiheuttaneet ongelmia, sillä TTKK:n ja Porin yksikön välillä on nopea 25 Mbit/s ATM-yhteys ja PC:t olivat molemmissa päissä kytketty nopeaan lähiverkkoon.

PictureTel LiveLAN

PictureTel (http://www.picturetel.com) on markkinajohtaja ISDN-videoneuvottelulaitteissa. Myös LAN-puolelle yritys on panostanut paljon kokonaisen tuoteperheen verran. PictureTel LiveLAN on koodekkipohjainen client-ratkaisu, jossa äänen ja kuvan pakkaaminen on toteutettu omalla kortilla ISDN-laitteiden tapaan. LiveLAN ei toimi tavallisen videokortin kanssa, eikä se ole Video for Windows -yhteensopiva, joten koodekkikorttia ei voi käyttää mihinkään muuhun videokuvan käsittelyyn kuin videoneuvotteluun. LiveLAN on täysin H.323-yhteensopiva, mikä takaa melko hyvän yhteensopivuuden mm. NetMeetingin kanssa. Koodekkikortin avulla päästään NetMeetingiä parempaan kuvan päivitysnopeuteen (frame rate) pienemmällä prosessorin kuormituksella.

LiveManager on verkonhallintaohjelmisto LiveLAN-clienteille. LiveManager:in avulla voidaan rajoittaa lähiverkon tiedonsiirtokaistan käyttöä videoneuvotteluun, kerätä loki-tietoja ja monitoroida videoneuvotteluyhteyksiä. LiveManager toimii myös yksinkertaisena nimipalveluna, joka voi olla myös linkkinä Microsoftin ILS-palvelimeen.

LiveGateway toimii yhdyskäytävänä LiveLAN-laitteiden ja H.320-laitteiden (ISDN) välillä eli LiveLAN-clientilta voidaan avata videoneuvotteluyhteys mihin tahansa ISDN-liittymään ja päinvastoin. LiveGateway-kortti asennetaan NT-palvelimelle ja yksi gateway-kortti mahdollistaa yhden LAN-ISDN -yhteyden kerrallaan. Hallinnointi hoidetaan LiveManager-ohjelmiston kautta (SNMP).

PictureTel 330 NetConference on PictureTel:in H.323-monipistesilta (MCU), joka tukee maksimissaan 24 yhtäaikaista käyttäjää. Erona WhitePinen MeetingPoint-palvelimeen verrattuna NetConference tukee myös T.120-standardin mukaista dataneuvottelua.

XtoX

XtoX on suomalaisen Xenex Oy:n (http://www.xenex.fi) PC-pohjainen videoneuvottelulaitteisto. XtoX oli alunperin puhdas ISDN-videoneuvottelulaitteisto, mutta nyt se tukee myös H.323-yhteyksiä. Äänen ja kuvan pakkaus hoidetaan israelilaisella VCON-koodekilla, jota käyttää mm. Sony omissa videoneuvottelulaitteissaan. Mallista riippuen samassa kortissa voi olla liitännät 1-3 ISDN-liittymälle, joten samaa laitteistoa voidaan käyttää sekä lähiverkkopohjaiseen että ISDN-videoneuvotteluun.

XtoX-kokoonpano muodostuu PC:stä, koodekkikortista, VGA-PAL-muuntimesta, 1-2 kamerasta ja 1-2 mikrofonista käyttötarpeista riippuen. Jos kameraksi valitaan kääntyvä kamera, sitä voidaan ohjata suoraan videoneuvottelusovelluksesta hiiren avulla. Sama kamera voi toimia myös dokumenttikamerana, jolloin ei tarvita erillistä dokumenttikameraa alustoineen. VGA-PAL-muuntimen avulla lähetettäväksi kuvaksi voidaan valita PC:n näyttö. XtoX käyttää dataneuvotteluominaisuuksiin Microsoft NetMeeting:iä, joka on integroitu käyttöliittymään.

XtoX on ollut ETÄKAMUssa käytössä mm. TTKK:n Hypermedialaboratoriossa ja Jyväskylän yliopiston Tietotekniikan tutkimusinstituutissa (TITU). TTKK:lla käytössä ollut XtoX oli vielä syksyllä 1998 eli tämän artikkelin kirjoitushetkellä ensimmäisen sukupolven versio, jossa koodekkikorttina oli Bitfieldin Mediamaster ja ISDN-kortti oli erillisenä korttina. Alkuvaikeuksien ja ohjelmistopäivitysten jälkeen laitteisto toimi lähes moitteetta. H.323-ominaisuuksien lisäämisen takia laitteisto päivitettiin uuteen versioon, jossa on VCON:in koodekki.

Käyttöliittymältään ja ominaisuuksiltaan XtoX erottuu selvästi edukseen muista PC-laitteistoratkaisuista. Useimmista PC-laitteistoista poiketen XtoX on tarkoitettu ryhmäneuvottelukäyttöön, joten se painii eri sarjassa kuin henkilökohtaiseen käyttöön suunnitellut laitteet.

MBONE

MBONE tarkoittaa IP Multicast Backbone:a, joka mahdollistaa äänen, kuvan ja datan multicast-lähetyksen. Jos monipisteneuvottelussa käytetään normaalia unicast- eli point-to-point -lähetystä sama ääni- ja videodata kopioidaan lähetyspäässä ja lähetetään kullekin vastaanottajalle erikseen. Jos vastaanottajia on paljon, verkkoa kuormitetaan turhaan usealla identtisellä lähetyksellä. Multicast-lähetyksen ideana on tehdä tarpeettomaksi datan kopioiminen lähetyspäässä ja antaa reitittimien huolehtia siitä, että data välittyy kaikille vastaanottajille. Näin sama data kulkee ainoastaan kerran kunkin reitittimen välin. (Hardman ym. 1998.)

MBONE-ympäristöön on kehitetty joukko perustyökaluja videoneuvottelua varten. Sdr (Session Directory Tool) lähettää ja vastaanottaa mainoksia käynnissä olevista tai tulevista MBONE-lähetyksistä. Vat (Visual Audio Tool) ja rat (Robust Audio Tool) välittävät äänen itse konferenssissa. Vic (Video Conferencing Tool) lähettää ja vastaanottaa videokuvaa. Liitutaulusovellukseksi MBONE-ympäristöön on tehty wb (whiteboard). MBONE-lähetysten nauhoittamista ja uudelleenlähettämistä varten on olemassa wrtp-sovellus.

Työkalut on kehitetty alunperin Unix-ympäristössä. Niitä on käännetty myös PC-ympäristöön sopiviksi, mutta PC-versiot ovat melko epäluotettavia. Yksi kaupallinen versiokin on olemassa PC-puolella (Percept IPTV), mutta se on suunniteltu TV-tyyppiseen vastaanottoon, eikä sovellu siten videoneuvotteluun.

MBONEn käyttö vaatii verkolta multicast-tuen. Yleensä multicast ei ole kytketty päälle yritysten ja oppilaitosten verkoissa, koska sille ei ole toistaiseksi kovin paljon käyttöä. MBONE-sovellusten käyttö on kuitenkin mahdollista tällaisissakin ympäristöissä, kun unohdetaan multicast ja käytetään normaalia unicast-lähetystä. Monipisteneuvotteluissa äänen ja kuvan jakaminen osallistujien kesken hoidetaan erillisellä reflektori-ohjelmalla, joka monistaa lähettävän pisteen kuvan ja äänen muille osallistujille.

MBONE:n käyttö on lisääntymässä varsinkin yliopistoympäristöissä. Etäluentojen välittäminen reaaliaikaisesti multicastina on suhteellisen helppoa ja kustannuksiltaan edullista korkeakouluverkoissa. Hyvä esimerkki tämän kaltaisesta toiminnasta on ETÄKAMUn Web University -pilotti, josta on oma artikkelinsa tässä julkaisussa (Rinta-Filppula & Penttilä).

Kokemuksia ATM:n käytöstä videoneuvottelussa

Pelkästään ATM-yhteyttä käyttävää videoneuvottelua kokeiltiin TTKK:n sisäisessä ATM-verkossa. Laitteistona käytettiin PC-tietokoneita, joissa oli ATM-verkkokortti, suomalaisen Bitfieldin videokoodekki ja ohjelmistona saman yrityksen BVCS-ohjelmisto. Videokoodekki ja ohjelmisto tukivat sekä ISDN- että lähiverkkovideoneuvottelua.

ATM-yhteyden yli voitiin käyttää lähetysnopeuksia aina 2Mbit/s:iin asti. Kokeiluissa havaittiin, että suurin kuvalaadun parannus tapahtui välillä 100 - 500 kbit/s. Maksimilähetysnopeuksista alkoi olla hyötyä vasta, kun kuvassa oli paljon liikettä. Äänen laatuun lähetysnopeuden kasvattamisella ei ollut vaikutusta, sillä äänen pakkaava äänikoodekki käyttää vakiolähetysnopeutta.

Kokeilujen perusteella todettiin, että ATM tarjoaa huomattavasti luotettavamman siirtomedian kuin normaali jaettu Ethernet-lähiverkko puhumattakaan Internetistä. Samaa laitteistoa kokeiltiin Ethernet-verkkokortin kanssa, jolloin esiintyi pahojakin katkoksia äänessä ja kuvan päivittymisessä. Tämä johtui käytetyn 10Mbit/s-yhteysnopeuksisen lähiverkon ruuhkaisuudesta. (Isokangas 1998.)


Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava