INTRODUCCION

La videoconferencia es una tecnología que proporciona un sistema de comunicación bidireccional de audio, video y datos que permite que las sedes receptoras y emisoras mantengan una comunicación simultánea interactiva en tiempo real. Para ello se requiere utilizar equipo especializado que te permita realizar una conexión a cualquier parte del mundo sin la necesidad de trasladarnos a un punto de reunión.

La videoconferencia involucra la preparación de la señal digital, la transmisión digital y el proceso de la señal que se recibe. Cuando la señal es digitalizada esta se transmite vía terrestre o por satélite a grandes velocidades.

Para que la videoconferencia se realice se debe de comprimir la imagen mediante un CODEC. Los datos se comprimen en el equipo de origen, viajan comprimidos a través de algún circuito de comunicación, ya sea terrestre o por satélite y se descomprime en el lugar de destino.

ALGO DE HISTORIA…..

El interés en la comunicación utilizando video ha crecido con la disponibilidad de la televisión comercial iniciada en 1.940. Los adultos de hoy han crecido utilizando al televisor como un medio de información y de entretenimiento, se han acostumbrado a tener un acceso visual a los eventos mundiales más relevantes en el momento en que estos ocurren. Nos hemos convertido rápidamente en comunicadores visuales. Es así, que desde la invención del teléfono, los usuarios han tenido la idea de que el video podría eventualmente ser incorporado a éste.

Videotelefono de AT&T 1964

• AT&T presentó en 1.964 en la feria del comercio mundial de Nueva York un prototipo de videoteléfono el cual requería de líneas de comunicación bastante costosas para transmitir video en movimiento, con costos de cerca de mil dólares por minuto.

• El dilema fue la cantidad y tipo de información requerida para desplegar las imágenes de video.
  Las señales de video incluyen frecuencias mucho más altas que las que la red telefónica podía soportar (particularmente las de los años 60’s). El único método posible para transmitir la señal de video a través de largas distancias fue a través de satélite. La industria del satélite estaba en su infancia entonces, y el costo del equipo terrestre combinado con la renta de tiempo de satélite excedía con mucho los beneficios que podrían obtenerse al tener pequeños grupos de personas comunicados utilizando este medio.

• A través de los años 70’s se realizaron progresos substanciales en muchas áreas claves, los diferentes proveedores de redes telefónicas empezaron una transición hacia métodos de transmisión digitales. La industria de las computadoras también avanzó enormemente en el poder y velocidad de procesamiento de datos y se descubrieron y mejoraron significativamente los métodos de muestreo y conversión de señales analógicas (como las de audio y video) en bits digitales.

• A principios de los 80 requirieron de relaciones de transferencia de 90 megabits por segundo. La señal estándar de video era digitalizada empleando el método común PCM (Modulación por codificación de pulsos) de 8 bits, con 780 pixeles por línea, 480 líneas activas por cuadro de las 525 para NTSC (Netware Transmisión System Codification) y con 30 cuadros por segundo.
  La necesidad de una compresión confiable de datos digitales fue crítica. Los datos de video digital son un candidato natural para comprimir, debido a que existen muchas redundancias inherentes en la señal analógica original; redundancias que resultan de las especificaciones originales para la transmisión de video y las cuales fueron requeridas para que los primeros televisores pudieran recibir y desplegar apropiadamente la imagen.

Entonces a principios de los 80’s algunos métodos de compresión hicieron su debut, estos métodos fueron más allá de la eliminación de la temporización y sincronización de la señal, realizando un análisis del contenido de la imagen para eliminar redundancias. Esta nueva generación de video codecs (COdificador/DECodificador ), no sólo tomó ventajas de la redundancias, si no también del sistema de la visión humana.

• El primer codec fue introducido al mercado por la compañía Compression Labs Inc. (CLI) y fue conocido como el VTS 1.5, elVTS significaba Video Teleconference System, y el 1.5 hacia referencia a 1.5 mbps ó T-1. En menos de un año CLI mejoró el VTS 1.5 para obtener una razón de compresión de 117:1 (768 Kbps), y renombró el producto a VTS 1.5E. La corporación británica GEC y la corporación japonesa NEC entraron al mercado lanzando codecs que operaban con un T-1 (y debajo de un T-1 si la imagen no tenia mucho movimiento). Ninguno de estos codecs fueron baratos, el VTS 1.5E era vendido en un promedio de $180.000 dólares, sin incluir el equipo de video y audio necesarios para completar el sistema de conferencia, el cual era adquirido por un costo aproximado de $70.000 dólares, tampoco incluía costos de acceso a redes de transmisión, el costo de utilización de un T-1 era de aproximadamente $1.000 dólares la hora.
  A mediados de los 80’s se observó un mejoramiento dramático en la tecnología empleada en los codecs de manera similar, se
  

  Videotelefono - 2010

  observó una baja substancial en los costos de las medios de transmisión. CLI (Compression Labs Inc) introdujo el sistema de video denominado Rembrandt los cuales utilizaron ya una razón de compresión de 235:1 (384 Kbps). Entonces una nueva compañía, Picture Tel (originalmente PicTel Communications), introdujo un nuevo codec que utilizaba una relación de compresión de 1600:1 (56 Kbps). PictureTel fue el pionero en la utilización de un nuevo método de codificación denominado Cuantificación jerárquica de vectores (abreviado HVQ por su nombre en inglés). CLI lanzó poco después el codec denominado Rembrandt 56 el cual también operó a 56 Kbps utilizando una nueva técnica denominada compensación del movimiento. Al mismo tiempo los proveedores de redes de comunicaciones empleaban nuevas tecnologías que abarataban el costo del acceso a las redes de comunicaciones. El precio de los codecs cayó casi tan rápido como aumentaron los porcentajes de compresión.

APLICACIONES

Hoy en día la videoconferencia es una parte muy importante de las comunicaciones es por esa razón que día con día se van descubriendo nuevas aplicaciones de esta tecnología entre las aplicaciones más comunes dentro de la educación tenemos:

• Educación a distancia
• Investigación y vinculación
• Reuniones de academia
• Formación continua
• Reunión ejecutiva
• Simposium
• Congresos
• Conferencias
• Cursos
• Seminarios
• Otros

TIPOS DE ENLACES Y CLASIFICACIÓN

Los sistemas de videoconferencia operan sobre los mismos principios. Las características esenciales con las que cuentan, es la transmisión y recepción digital.

Estos enlaces pueden establecerse sobre satélite, cable, fibra óptica etc., y sus velocidades de conexión pueden ir desde los 64 Kbps, hasta 2 Mbps de acuerdo con el ancho de banda que se tenga.

A principios de la década pasada se necesitaban 6 Mbps para transmitir la Videoconferencia, requerimiento que a finales de los años 80 pasó a 2 Mbps

Desde principios de la década actual, es posible la transmisión de Videoconferencia sobre líneas digitales conmutadas de 64 Kbps

Los datos se comprimen en el equipo de origen, viajan comprimidos a través del circuito de comunicación y se descomprimen en el destino.

La calidad de las imágenes que percibimos está en función del nivel de compresión y de la capacidad de transmisión de datos.

4.1.- Tipo de enlaces

1. Punto a Punto – Desktop
2. Punto a Punto – Uno a Grupo
3. Punto a Punto – Grupo a Grupo
4. Multipunto – Dos o más sedes enlazadas

• Punto a Punto

Definición Técnica: Conexión directa entre dos sitios, su gestión se realiza mediante la negociación bilateral entre los dos sitios, marcando a una IP o a un número ISDN.

Definición por Clase: Es aquella que puede llevarse a cabo los siguientes tipos de sesión:

Un profesor hacia un alumno

Un profesor con un grupo de alumnos

Un grupo hacia otro grupo

• Multipunto

Definición Técnica: Conexión a través de videoconferencia entre tres o más sitios, cada terminal recibe así permanentemente las imágenes de las otras salas y las visualiza simultáneamente en pantallas separadas o en una sola pantalla utilizando la técnica de división de pantalla. Se utiliza un MCU para poder realizar la conexión entre las sedes participantes.

Definición por Clase: Es cuando se establece comunicación entre tres o más lugares distintos realizando una reunión virtual entre:

Un profesor a varios alumnos

Un grupo hacia otros grupos

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA

Para fines de estudio y de diseño los sistemas de videoconferencia suelen subdividirse en tres elementos básicos que son:

• La red de comunicaciones,
• La sala de videoconferencia y
• El CODEC.

A su vez la sala de videoconferencia se subdivide en cuatro componentes esenciales: el ambiente físico, el sistema de video, el sistema de audio y el sistema de control.

A continuación se describe brevemente cada uno de los elementos básicos de que consta un sistema de videoconferencia.

5.1.- La red de comunicaciones.

Para poder realizar cualquier tipo de comunicación es necesario contar primero con un medio que transporte la información del transmisor al receptor y viceversa o paralelamente (en dos direcciones). En los sistemas de videoconferencia se requiere que este medio proporcione una conexión digital bidireccional y de alta velocidad entre los dos puntos a conectar. Las razones por las cuales se requiere que esta conexión sea digital, bidireccional y de alta velocidad se comprenderán más adelante al adentrarnos en el estudio del procesamiento de las señales de audio y video.

El número de posibilidades que existen de redes de comunicación es grande, pero se debe señalar que la opción particular depende enteramente de los requerimientos del usuario.

Es importante hacer notar que, como se observa en la figura 1 el círculo que representa al CODEC no toca al que representa a la red, de hecho existe una barrera que los separa la que podemos denominarle como una interface de comunicación, esto es para representar el hecho de que la mayoría de los proveedores de redes de comunicación solamente permiten conectar directamente equipo aprobado y hasta hace poco la mayoría de los fabricantes de CODECs no incluían interfaces aprobadas en sus equipos.

5.2.- La Sala de Videoconferencia.

La sala de videoconferencia es el área especialmente acondicionada en la cual se alojará el personal de videoconferencia, así como también, el equipo de control, de audio y de video, que permitirá el capturar y controlar las imágenes y los sonidos que habrán de transmitirse hacia el(los) punto(s) remoto(s).

El nivel de confort de la sala determina la calidad de la instalación. La sala de videoconferencia perfecta es la sala que más se asemeja a una sala normal para conferencias; aquellos que hagan uso de esta instalación no deben sentirse intimidados por la tecnología requerida, más bien deben sentirse a gusto en la instalación. La tecnología no debe notarse o debe de ser transparente para el usuario.

Debemos aquí hacer un alto, ya que actualmente se distinguen varios tipos de videoconferencia, las cuales se diferencian entre si por el ámbito físico desde el que se transmiten, el equipamiento que utilizan (cámaras, micrófonos), etc. De acuerdo con estos aspectos existen 3 tipos de videoconferencia:

Configuración de VTC	Esquema físico	Dispositivo de visualización típico	Cámaras	Cantidad de participantes	Micrófonos/ Parlantes
Habitación preparada	Gran sala de conferencia	Proyectores o grandes monitores de TV.	Generalmente muchas cámaras	Gran cantidad de personas	Muchos micrófonos
Rollabout	Módulo autocontenido dentro de una sala de conferencias	Uno o dos TVs incluidos en el módulo rollabout.	Una o dos camaras	Pequeño grupo de personas	Generalmente sólo un micrófono
Escritorio	Cámara/monitor situados en un escritorio (generalmente controlados por un P.C.)	Un perqueño TV o monitor de televisión	Una cámara pequeña	Una sola persona	Pequeño micrófono

5.3.-El Codec

Las señales de audio y video que se desean transmitir se encuentran por lo general en forma de señales analógicas, por lo que para poder transmitir esta información a través de una red digital, ésta debe de ser transformada mediante algún método a una señal digital, una vez realizado esto se debe de comprimir y multiplexar estas señales para su transmisión. El dispositivo que se encarga de este trabajo es el CODEC (Codificador/Decodificador) que en el otro extremo de la red realiza el trabajo inverso para poder desplegar y reproducir los datos provenientes desde el punto remoto.

DATOS TÉCNICOS

6.-1 Codificación de audio.

obre el audio, se obliga a que se cumpla la recomendación G.711. Las recomendaciones G.722 y G.728 son opcionales, pero si el equipo las cumple la calidad de audio será superior (G.722) ó será menor el requerimiento de ancho de banda (G.728).

Como normalmente la codificación de audio es más sencilla que la de vídeo, hay un retardo de canal para sincronizar ambas señales.

6.2.- Codificación de vídeo.

Para poder introducir las señales de video en un sistema de videoconferencia, se normalizaron dos formatos intermedios: CIF y QCIF (Common Intermediate Format y Quarter CIF). CIF posee una resolución de 352×288 y QCIF 176×144.

Pero la transmisión de imágenes planteaba el siguiente problema: si se pretende realizar una videoconferencia a 15 fps, y codificación RGB, con 8 bits por color utilizando el formato CIF, serán necesarios algo mas que 36 Mbps (352 x 288 x 15 x (8+8+8)= 36.495.360 bps.). Por lo que se debe reducir la cantidad de información a transmitir, mediante compresiones y codificaciones

Esta es una recomendación ITU sobre videoconferencia la cual se aplica a medios que ofrecen un caudal garantizado y un retardo constante (por ejemplo RDSI, líneas punto a punto, etc).

Suele ser la que cumplen los equipos o la que deberían cumplir como mínimo. Se compone de lo siguiente:

Empezando con el vídeo, la H.320 obliga a que la codificación de video se haga según la H.261. De esta manera, podremos ver al interlocutor,  es una codificación de video para velocidades entre 40 Kbps y 2 Mbps. Un equipo que cumpla H.261 ha de soportar QCIF de forma obligada, CIF de forma opcional y la estimación de movimiento también opcionalmente.

Poniendo un poco de orden está la H.242, que establece la coordinación (‘handshaking’) entre terminales, durante el establecimiento de la sesión de videoconferencia. Como las características y recomendaciones que soporta cada terminal son distintas, se encarga de negociar las mejores características que se deben mantener durante la videoconferencia.

Si tenemos una multivideoconferencia, quien pone orden es H.230, que establece la manera de realizar el refresco de las imágenes, la conmutación entre audio y video, etc.

Los datos de usuario, como compartición de aplicaciones, pizarra electronica, etc., van de acuerdo a la recomendación T.120.

Todos estos flujos de información (audio, video, control, datos de usuario, etc.) entran en la H.221, que la encargada del interfaz con la red. Establece la multiplexación de los distintos flujos de información sobre la trama de salida, que pueden ser 1 o varios (hasta 30) canales de datos (usualmente de RDSI) de 64 Kbps.

Recomendación H.320.

Para videoconferencias sobre LAN o Internet, que son medios que no garantizan un ancho de banda ni un retardo fijo, la recomendación H.320 no es válida.

Por eso surge la H.323, que se diferencia de la H.320 en que se implementan nuevas codificaciones de audio y video, y las correspondientes al control de llamada (pasan a ser H.245 y H.225) y medio de transporte (H.225 frente a la H.221).

Como nuevas recomendaciones de vídeo, está la H.263, que es un superconjunto de la H.261. Contempla más formatos de imagen, a saber: 16CIF (1408×1152), 4CIF (704×506), CIF y QCIF, y Sub-QCIF que es de 128×64. Además, la reducción de la redundancia temporal tiene en cuenta no sólo los fotogramas pasados si no también los futuros (los llamados cuadros B, mediante el uso de un buffer). También aumenta el tamaño de la región a explorar para encontrar el macrobloque de un fotograma a otro, pasando a ser de 32 puntos frente a los 16 anteriores, contando entonces con mayor posibilidad de éxito.

En audio, aparece la G.723, que es codificación adaptativa como la G.722, pero quedando en 4.3 o 5.3 Kbps, y la G.729, equivalente a la G.728 pero reduciendo el régimen binario de 16 a 8 Kbps.

Recomendación H.323

El estándar H.323 proporciona una base para las comunicaciones de audio, video y datos a través de una red IP como Internet. Los productos que cumplen con el estándar H.323 pueden ínteroperar con los productos de otros, permitiendo de esta manera que los usuarios puedan comunicarse sin preocuparse con problemas de compatibilidad.

H.323 es un estándar bajo el amparo de la ITU, es un conjunto de estándares para la comunicación multimedia sobre redes que no proporcionan calidad de servicio (QoS). Estas redes son las que predominan hoy en todos los lugares, como redes de paquetes conmutadas TCP/IP e IP sobre Ethernet, Fast Ethernet y Token Ring. Por esto, los estándares H.323 son bloques importantes de construcción para un amplio rango de aplicaciones basadas en redes de paquetes para la comunicación multimedia y el trabajo colaborativo.

El estándar tiene amplitud e incluye desde dispositivos específicos hasta tecnologías embebidas en ordenadores personales, además de servir para comunicación punto-punto o conferencias multi-punto. H.323 habla también sobre control de llamadas, gestión multimedia y gestión de ancho de banda, además de los interfaces entre redes de paquetes y otras redes (RTC p.e.)

H.323 forma parte de una gran serie de estándares que permiten la videoconferencia a través de redes. Conocidos como H.32X, esta serie incluye H.320 y H.324, que permiten las comunicaciones RDSI y RTC respectivamente.

Operacion CODEC H 323

Si se utiliza T.120 los datos pueden ser distribuidos en tiempo real a cada uno de los participantes, existiendo interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes, asegurandose la integridad de los datos. Además este estándar es independiente de la red (RTC, LAN, RDSI, etc.) y de la plataforma ( Unix, PC, Macintosh, etc.).

En este tipo de conferencias siempre hay uno que manda (es el ‘proveedor principal’), que es el que ofrece los servicios de MCS (Multipoint Conference Services). La conexión de los terminales a este puede ser en estrella, en cadena, en cascada, etc. Si el proveedor se cae, la conferencia (de datos) se interrumpe.

En las conferencias de datos hay un ‘dominio’, que basicamnte es la conferencia en sí, y ‘canales’ dentro del dominio, que pueden ser públicos (para difusión, broadcast) o privados entre usuarios.

Estos canales son los siguientes:

• Canal de errores de control. Prioridad máxima.
• Canal de anotaciones. Prioridad alta.
• Canal de Imagenes de Mapa de bits. Prioridad media.
• Canal de transferencia de ficheros. Prioridad baja.

FICHA TÉCNICA

Protocolos de audio

G.711
G.722
G.728
G.729

Protocolos de video

H.261
H.263
H.263+
H.263++
H.264

Número de cuadros por segundo (fps)

7.5
15
30
60

Tamaño de ventana (resolución)

QCIF
CIF
4CIF

El sistema de audio se conforma por:

•  Microfonía

Inalámbrica y/o Alámbrica

•  Bocinas

Plafón o base

•  Mezcladoras

•  Ecualización de la sala

•  Amplificador

El sistema de video se conforma por:

•  Cámara robótica

•  Videoproyector

•  Televisor (s)

•  Pantalla

•  Cámara de documentos

Iluminación Fría y/o cálida

•  Fluorescente

•  Dicroicas

Enlaces

•  Internet

•  I2

•  ISDN

•  Dedicados

Velocidad de transmisión

•  128 kbps

•  256 kbps

•  384 kbps

•  512 kbps o más

La velocidad estandar de transmisión es de 384 kbps.