Что представляет собой AV over IP?

AV over IP расшифровывается как "Audio-Visual over Internet Protocol". По сути, это передача аудиовизуальных данных по сети, такой как LAN, WAN или Интернет. В отличие от традиционных аудиовизуальных сред, AV over IP (также известная как AV/IP или AVoIP) подразумевает использование стандартного сетевого оборудования для передачи и коммутации видео и аудио.

Концепция " Video over IP" существует уже давно. Она включает в себя все: от интернет-вещания в прямом эфире или видео по требованию до профессиональных инфраструктур дистрибуции видео в продакшен и эфирных студиях. Что обсуждается в профессиональном AV-пространстве (facilities AV) в последние несколько лет, так это постепенная замена традиционных AV-инфраструктур структурами на базе IP - отсюда и термин AV over IP. Для некоторых людей идея использования IP в AV-пространстве является совершенно новой, в то время как для других это знакомая территория.

Сходства между традиционными AV и AV over IP установками

В основе своей, элементы AV-среды остаются неизменными. Традиционные AV-инфраструктуры в основном занимаются вопросами раздачи и коммутации аудио- и видеоматериалов. Цель AV-инфраструктуры - предоставить пользователям возможность видеть и/или слышать видео- и звуковые исходники на своих станциях просмотра и на звуковых системах или колонках. Для этого источники необходимо захватывать, перемещать, переключать и отображать. Пользовательский интерфейс для переключения источников может представлять собой как кнопки на аппаратном оборудовании, так и цифровые интерфейсы на базе компьютерных технологий.

В этих системах AV элементы очень похожи. В системе AV over IP " A/V Transmitters" становятся "Encoders", "A/V Receivers" - "Decoders", а "A/V Switcher" (также известный как матричный видеокоммутатор) превращается в стандартный "IP Switch", такой же, к которому подключаются компьютеры в офисе.

Современные AV-технологии

Многие устройства и услуги AV предназначены для сохранения максимального качества изображения и/или звука при перемещении и переключении источников. Другие элементы производительности включают в себя быстрое переключение и низкую задержку по всему каналу. Кроме того, некоторые AV-устройства способны выполнять операции обработки, например, мультиплицировать источники и делать их одновременно доступными в нескольких местах использования.

Более сложная обработка предполагает внесение изменений в источники в режиме реального времени. Это может включать изменение видеосигнала с одного типа на другой (например, с DisplayPort на HDMI), кадрирование, масштабирование вверх или вниз (например, переход с HD на 4K или с 4K на HD), композитинг (наложение текста или объединение нескольких видео) и многое другое.

Все, что было описано выше для традиционной AV, сохраняется и при реализации AV over IP. Единственное отличие заключается в том, что видео и аудио, проходящие через ряд коробок и кабелей, меняются с контурных на пакетные, как в компьютерных сетях передачи данных и телефонной связи по IP. По сути, интернет-протокол (IP) - это набор правил, определяющих формат данных, передаваемых через интернет или другие видео- и аудиосети. Технология AV-over-IP организует аудиовизуальные данные таким образом, чтобы они соответствовали этим правилам. Данные, передаваемые по IP, делятся на пакеты. Каждый пакет содержит часть исходного файла, а также дополнительную контрольную информацию, такую как источник, пункт назначения и последовательность.

Различия между традиционными AV и AV over IP

AV over IP отличается от традиционного AV следующими ключевыми аспектами: масштабируемая коммутация (гораздо больше портов и легче добавить только то, что вам нужно), преодоление барьеров расстояния, улучшенное соотношение входов и выходов, видеостандарты, выходящие за пределы локального объекта, конвергенция с данными и коммуникациями, а также новые возможности в обработке видео.

Коммутация

Возможно, краеугольным камнем того, почему организации постепенно заменяют традиционные AV-инфраструктуры на IP-инфраструктуры, является коммутатор.

Проводная коммутация на основе контуров - это, по сути, технология "точка-точка". Матричные видеокоммутаторы являются одновременно "местом назначения" (относительно блока AV-передатчиков) и "источником" (относительно блока AV-приемников). Все комбинации передатчиков и приемников решаются внутри матричного коммутатора, и можно использовать любой источник в любом месте назначения в соответствии с количеством портов, доступных на матричном видеокоммутаторе. Например, матричный коммутатор 8x8 позволяет использовать восемь источников в любом из восьми пунктов назначения.

Более продвинутые устройства могут выполнять операции обработки. Например, вместо того чтобы просто сделать любой вход доступным на любом выходе, можно показать любой вход на любом - и даже на многих - выходах. Так, презентация PowerPoint с ПК может быть источником, который направляется с AV-передатчика на матричный видеокоммутатор, а затем коммутатор может быть подключен к нескольким AV-приемникам, которые могут одновременно показывать презентацию PowerPoint в режиме реального времени.

Отличие IP (и коммутации на основе пакетов) в том, что количество источников, подключенных к IP-коммутатору, больше не ограничено. Когда физические порты заканчиваются, можно подключить несколько IP-коммутаторов для расширения. Это означает, что вы можете гораздо легче масштабировать количество портов в соответствии с вашими потребностями. Можно продолжать добавлять источники и пункты назначения, не прибегая к существенной модернизации центральной части матричного видеокоммутатора, что является основным ограничивающим фактором.

Соотношение входов и выходов также может быть гораздо более гибким в AV over IP по сравнению с традиционным матричным видеокоммутатором с жесткой проводкой. Например, можно иметь много входов, но всего несколько выходов, или всего несколько входов, но много выходов.

Расстояние

Еще одно ограничение традиционной AV - расстояние между устройствами. Все проводные цифровые технологии имеют практический предел расстояния. На короткие расстояния можно проложить кабель дешево. Когда расстояние достигает нескольких метров, стоимость удлинительных кабелей возрастает. А когда провода прокладываются по объектам на сотни метров, стоимость установки и увеличения длины кабелей становится еще выше.

AV на базе IP можно передавать как по медному ("Category") кабелю, так и по оптоволокну. Кабель категории (CAT-5, CAT-6 и т. д.) имеет максимальную длину 100 метров. Но есть возможность коммутации и серийного повторения. Видео, которое вы смотрите у себя дома на Netflix или YouTube, преодолело довольно большое расстояние, используя именно эту технологию пакетной коммутации.

Таким образом, AV over IP значительно повышает гибкость за счет преодоления ограничений на количество источников и пунктов назначения, а также за счет преодоления ограничений на расстояние. Переход с традиционной AV на AV по IP не влечет за собой никаких последствий для производительности, поскольку все элементы сохраняются в решениях на базе IP.

На приведенной ниже схеме это показано с помощью трех основных архитектур. Первая основана на традиционной коммутации AV, а две последующие - на AV over IP.

Стандарты

Некоторые решения, предназначенные для AV-over-IP, используют стандартные схемы пакетизации для передачи данных в IP-сетях и совместимости с IP-коммутаторами, а некоторые используют собственные схемы пакетизации, которые также работают в IP-сетях и стандартных IP-коммутаторах, но не работают с другими устройствами, представленными на рынке.

В целом, схемы, базирующиеся на стандартах, обеспечивают возможность взаимодействия между устройствами разных производителей. Однако гораздо важнее то, что стандарты возникают в результате работы многих заинтересованных сторон, балансирующих потребности с разных технологических точек зрения. Стандартизированные устройства, как правило, имеют "дорожную карту" и эволюцию, которая обеспечивает гораздо больше преимуществ при переносе инфраструктуры, чем устройства, созданные одним поставщиком.

Совместимость

То, основана ли схема пакетирования на стандартах или является проприетарной (собственной), вовсе не определяет совместимость, а также не устанавливает, является ли продукт более или менее безопасным. Она лишь указывает на возможность работы потоков с широкой базой технологий или на их неспособность к этому.

Некоторые производители предлагают энкодеры и декодеры AV-over-IP, которые жестко связаны между собой. Другими словами, энкодеры и декодеры должны быть от одного и того же производителя. Причиной такого тесного соединения обычно является стремление производителей обеспечить своим клиентам гарантированные технические характеристики и производительность. Это также позволяет обеспечить простоту настройки и удобство использования.

Другие производители обеспечивают широкую совместимость. Другими словами, они либо делают энкодеры, которые работают с декодерами других производителей, либо делают декодеры, которые работают с энкодерами других производителей, либо делают и то, и другое. В этих продуктах большое внимание уделяется совместимости и возможности использовать функции и возможности огромного числа поставщиков аппаратного и программного обеспечения.

Некоторые производители предлагают решения, поддерживающие как "жесткую связь", так и совместимость. Они предоставляют все возможности и преимущества тесной связи, когда вы получаете энкодеры и декодеры от одного и того же производителя. Однако они также предлагают режимы работы, позволяющие в значительной степени использовать функции и возможности широкого спектра сторонних поставщиков аппаратного и программного обеспечения.

Сфокусировавшись на лидирующих на рынке решениях AV over IP, которые основаны на стандартах пакетной передачи данных (включая во многих случаях хорошо зарекомендовавшие себя кодеки), мы перейдем к следующей теме - шифрованию и безопасности.

Насколько безопасен AV over IP?

Распространенное заблуждение относительно перехода от проводных AV к AV over IP заключается в том, что последние создают больше рисков для безопасности, чем традиционные AV. С учетом большей гибкости и новых вариантов внедрения образование - лучший союзник AV администраторов. Технологии шифрования существуют для ряда аспектов решений AV-over-IP, и они касаются множества компонентов конструкции AV-системы.

Некоторые решения предусматривают шифрование командно-управляющих сигналов, поступающих на устройства кодирования и декодирования. Это обеспечивает защиту от взлома действий устройств, в том числе включения или выключения потокового вещания или переключения источника. Еще один аспект безопасности - возможность шифрования самих видеопотоков. Это гарантирует, что если видеопоток будет перехвачен, его нельзя будет просто декодировать и просмотреть.

Защита цифрового контента

Если говорить о совместимости, то некоторые продукты обеспечивают поддержку устройств сторонних производителей с помощью цифрового обмена ключами или шифрования. Например, подавляющее большинство покупателей аудио-видеотехники озабочены наиболее простым случаем - HDCP. Цель HDCP - защитить цифровой контент, защищенный авторским правом, при его передаче между устройствами. Например, кабельный или спутниковый ресивер или медиаплеер с HDMI-выходами может воспроизводить контент в формате HD или 4K, который является защищенным. Такой контент заблокирован и может быть просмотрен только HDCP-совместимыми устройствами после соответствующей аутентификации. Существуют ограничения на распространение, копирование, изменение или просмотр защищенного контента.

Шифровальные технологии

Хотя некоторые технологии шифрования создаются специально для того, чтобы предложить профессионалам в области аудиовизуальных технологий варианты обеспечения безопасности, иногда они используются и для того, чтобы просто уменьшить открытость. Поставщики, стремящиеся обеспечить гарантированный уровень безопасности для клиентов, могут ограничить совместимость своих энкодеров и декодеров только своим брендом

Синие линии отображают поток аудио- и видеоконтента. Желтые линии представляют командно-управляющую коммуникацию.

На этой схеме показаны основные элементы AV-over-IP энкодеров и декодеров.

• Аудио/видео порт ("HDMI" в примере)

• Сетевой разъем для передачи пакетного видео в или из 

• Порт управления

(Хотя здесь приведено соединение RS-232, его часто совмещают с сетевым портом, используемым для отправки и получения пакетного видео. Также можно использовать отдельный порт RJ-45 для подключения к отдельной сети для управления и контроля).

Ключевые проблемы безопасности в AV-индустрии

Управление и контроль

В традиционной AV-системе есть оборудование с кнопочным управлением, где такие действия, как переключение источника, могут выполняться только вручную на самом оборудовании. Это, конечно, защищает от удаленного взлома, но, несомненно, ограничивает удобство и функциональность.

Большинство используемых AV-устройств, будь то традиционные или основанные на технологии AV over IP, оснащены портами команд и управления, которые позволяют дистанционно управлять работой устройств, в том числе включением и выключением или переключением источников. Например, при наличии сенсорной панели или AV-процессора используется та или иная форма удаленного управления.

Командный и управляющий уровни могут быть защищены с помощью разрешений, паролей и шифрования.

Защита видео- и аудиоконтента

Могут ли злоумышленники перехватить частную информацию, например потоковую трансляцию с камер? Конечно. Но это относится к любому видео- или аудиоматериалу. Будь то видео- или аудиосигнал в виде схемы на аналоговой или цифровой проводке, или видео- или аудиосигнал в виде пакетов в IP-сетях, в обоих случаях видео- и аудиосигнал можно взломать и получить к нему доступ.

Когда речь идет о защите видео- и аудиоданных, никто не заменит знаний и ответственного подхода к внедрению. Более того, некоторые полагают, что возможность шифрования пакетного видео и аудио превосходит традиционное базовое видео, если есть опасения, что кто-то может попытаться взломать и подслушать передаваемые данные. Не забывайте, что IP-безопасность существует уже давно. И передача данных, и телефонная связь по IP уже пережили несколько поколений постоянных итеративных улучшений в этой области. Помимо информации о безопасности IP-сетей и шифровании контента, существует множество хорошо зарекомендовавших себя консультантов и экспертов в области безопасности, которые могут помочь вам - независимо от того, насколько сложными или стандартными являются ваши требования.

Безопасность сети

Как применять AV over IP - это вопрос специфики. AV over IP может быть развернуто в полностью изолированных сетях, которые никогда не будут сосуществовать с пакетами данных из сети организации или коммуникационной сети. Как вариант, существующая инфраструктура сетевых кабелей и коммутации может быть использована и зачастую уже используется для задач AV-over-IP. Внедрение AV-over-IP, будь то на отдельной или существующей инфраструктуре, может быть осуществлено без ущерба для безопасности ИТ-сети. Во многих организациях возможность совместного использования данных, коммуникаций и AV (также известная как "конвергенция") является движущей силой и ключевым преимуществом при переоборудовании или новом внедрении AV.

Максимальная отдача от видео- и аудиоактивов

Нет никаких сомнений в том, что опыт работы с IP-сетями, накопленный специалистами в области компьютерных сетей, имеет ценность и в сфере AV. Старые стены, которые когда-то существовали между AV и IT, исчезают. Тем не менее, глубокое понимание технологий AV-over-IP и сетевых требований по-прежнему остается областью компетенции, сосредоточенной только на одном: предоставлении заказчикам максимальной отдачи от их аудио- и видеоактивов.

Переход от централизованной коммутации A/V к дистрибутивной технологии кодирования и декодирования, AV over IP переносит акцент на ценность самих аудио-видео активов. Это возможно благодаря тому, что IP позволяет лучше распределить возможности обработки данных и легко масштабировать их в зависимости от потребностей пользователей.

Благодаря универсальным способам развертывания, возможностям использования AV на больших расстояниях и новым функциям, которые лучше отражают развитие технологий и изменяющиеся привычки работников, переход к использованию AV over IP идет полным ходом.