Tento článek je dalším z volné série o videokonferencích a videokonferenční komunikační nadstavbou souvisí s gridovým počítáním zmíněným v [1] a v článku o projektu Gridlab uvedeném v tomto čísle.
Gridy neboli výpočetní mřížky svým potenciálním výkonem představují vhodné výpočetní kapacity pro velké vědecké kolektivy a jsou využívány týmy složenými z vědců a výzkumníků dislokovaných v různých městech, případně zemích. Přitom pro práci na společném projektu je nezbytná dostatečně rychlá a plnohodnotná komunikace. Čas strávený cestováním spojený s nemalými finančními náklady může negativně ovlivnit úspěch výzkumu. Stejnou infrastrukturu jako pro výpočty, navíc doplněnou odpovídajícími koncovými zařízeními, lze použít i pro virtuální (videokonferenční) pracovní schůzky. Této skutečnosti si byli zakladatelé gridových projektů vědomi a zároveň s gridovou infrastrukturou začala vznikat síť tzv. AccessGrid Pointů1, speciálních videokonferenčních místností vybavených pro podporu plnohodnotné spolupráce na dálku.
Na rozdíl od videokonferenčních technologií popsaných v [2], [3] a [4] jsou videokonferenční místa s technologií AccessGrid Point určena větším skupinám (od 3 do 20 účastníků na jednom místě) a důraz je kladen na sdílení prezentací, případně vizualizací výsledků a diskusi nad nimi. AccessGrid podporuje distribuované mítinky, semináře a výuku ve velkém měřítku. Klade důraz především na skupinovou komunikaci a poskytuje jedinečné prostředí, kde mohou lidé současně komunikovat se skupinami lidí z celého světa, kde se všichni zúčastnění navzájem vidí a slyší a všichni mohou sledovat prezentační materiály, o nichž přednášející hovoří. Dnes existuje celosvětová síť těchto pracovišť a rozvíjí se současně s rozvojem Gridů. Aktuální situace s rozvojem gridové infrastruktury v ČR je provázena i snahou o budování takovýchto videokonferenčních míst.
AccessGrid je integrovaná sada softwarových a hardwarových zdrojů, které podporují lidskou interakci s využitím gridu. Hlavním cílem je, aby interakce byla co nejpřirozenější. Přiblížit se tomuto cíli pomáhají nástroje pro přenos videa a zvuku, sdílení prezentací, vizualizační nástroje a programy, které celou interakci řídí. Větší množství účastníků v jedné videokonferenční místnosti a důraz na prezentace, případně i sdílení vizualizovaných výsledků vyžaduje více projekční techniky, kamer, náročnější zpracování zvuku, a tedy i větší množství výpočetní techniky sloužící ke kódování/dekódování zvuku a obrazu. Typickou architekturu AG je možno vidět na obrázku 1.
Obrázek 1: architektura AG
Síťová infrastruktura a hlavně její průchodnost a adaptace na multicastové vysílání je základní podmínkou pro provoz uzlu AccessGridu. Ve výše citovaných článcích a v [6] bylo nemálo místa věnováno multicastové síti Mbone, jejím kladům i záporům. Z požadované funkcionality AG je jasné, že množství dat vyměňovaných po síti během komunikace bude značné a že minimální akceptované připojení je 100Mbps a propojení jednotlivých komponent AG je plně přepínaných 100Mbps. AG využívají služby sítě Mbone tam, kde je dostupná. Nedostupnost této sítě je řešena přemostěním k nejbližšímu dostupnému Mbone uzlu a tam, kde nelze využít přemostění, je používáno zrcadlo (UDP Packet Reflektor) velmi podobné zrcadlu popsanému v [7]. Pro sledování multicastového spojení je využíván Multicast Beacon software.
Pro audio a video jsou v AG používány již několikrát ve Zpravodaji zmíněné Mbone nástroje
předchozí článek
vic: Video je tedy
budováno na nástrojích s protokolem H.261 a kvantitativně je nutno mít možnost
přijmout, zpracovat a prezentovat nejméně QCIF ( bodů) a CIF
( bodů) a grabovat, zakódovat a přenést CIF. Přenosy jsou realizovány
protokolem RTP.rat: Audio se musí vyrovnat s příjmem, dekódováním
a prezentací nejméně šesti 16bitových 16KHz audiostreamů a naopak s příjmem,
zakódováním a odesláním jednoho stejně kvalitního zvukového streamu. Je třeba si
uvědomit, že v podmínkách ozvučené místnosti je nezbytné se vyrovnat se vznikem
ozvěny
a jinými nechtěnými zvukovými efekty, a volbou zařízení počínaje mikrofony a
konče zařízením na odečet ozvěny (Echo-cancellation) zajistit kvalitní odchozí zvuk.dppt:
Prezentace lze sdílet pomocí distribuovaného PowerPointu [8], který umožňuje
z jednoho místa řídit aplikaci PowerPoint na více vzdálených počítačích v režimu
server klient.vnc:
Průběh výpočtu anebo dynamickou vizualizaci je možné sdílet pomocí vnc [9].
VNC neboli Virtual Network Computing je systém, který umožňuje zobrazit si
pracovní plochu vzdáleného počítače, popř. sdílet tuto pracovní plochu s více
uživateli nezávisle na operačním systému a architektuře, ať už vzdáleného nebo
vlastního počítače. VNC se skládá ze dvou komponent - serveru, který generuje
obraz,
a vieweru (prohlížeče), který obraz vykresluje na vzdálenou obrazovku. Server může
být spuštěn na zcela jiné architektuře než prohlížeč. Protokol, který spojuje server
a viewer, je jednoduchý a nezávislý na platformě. V prohlížeči není ukládán žádný
stav, přerušení spojení nemá tedy za následek žádnou ztrátu dat a může být kdykoliv
znovu navázáno.Ve výše uvedeném výčtu jsou zahrnuty pouze ty nejviditelnější softwarové komponenty. K dalšímu softwaru nutnému pro chod AccessGridového uzlu patří Virtual Venues software pro plánování virtuálních schůzek, software pro podporu řízení celé videokonferenční místnosti, software pro chatování a další. Podstatným rysem programového vybavení je, že se jedná o volně šířené programy a nic z toho, co je k provozu potřeba, vyjma operačního systému MS Windows a MS Office, nemá komerční charakter.
V prvé řadě je třeba si uvědomit, že uzel AG je náročný na prostor, a pokud není k dispozici místnost nejméně pro 3 účastníky, počítače a projekční techniku, nemá smysl o vytvoření AG uzlu uvažovat. Plná instalace AG uzlu rovněž není právě snadnou a časově nenáročnou záležitostí, a proto se bez pevného umístění nelze obejít. Bez pevného místa je možné postavit mobilní AccessGrid Point s veškerou technikou koncentrovanou v převozitelném racku, ale toto řešení nemůže být plnohodnotným uzlem (možnosti rozmístění plátna, kamer a mikrofonů jsou vždy omezené) a instalační doba nebude nejkratší.
Alokovanou místnost pro AG uzel je třeba rovněž vybavit nábytkem. Vybavení nelze podceňovat už z toho důvodu, že AG uzly slouží i ke komunikaci skupin lidí v různých časových pásmech. To je typicky problém Japonska, se kterým nalézt vhodnou dobu pro komunikaci zahrnující i kolegy z USA je prakticky nemožné. Nepohodlí zvyšuje únavu účastníků, a proto je doporučeno brát zřetel i na tuto zdánlivě "přízemní" záležitost.
Obrázek 2: místnost pro AG uzel
Technologie videokonferencí prostřednictvím AG uzlů nediskriminuje ani účastníky-jednotlivce, přestože z předchozího je jasné zaměření na skupiny a tomu odpovídající nákladnou techniku. Pro zapojení účastníků-jednotlivců slouží tzv. osobní rozhraní do AG uzlu (Personal Interface to the AccessGrid - PIG). PIG je tvořeno dostatečně výkonným počítačem připojeným nejméně 100Mbps k počítačové síti včetně Mbone. Pro jednu osobu není potřeba videovýstup pomocí velkých projekcí, ale povinné jsou 2 grabovací karty Osprey 200 PCI Video Capture cards, nejméně tři výstupy z grafických karet a tři monitory. Počet kamer byl redukován na dvě, jedna pro osobu a druhá pro snímání obrazovky. Ozvučení lze řešit např. prvky Lucent TalkBak3 (mikrofon, reproduktory a odečet echa). PIG je provozován pod systémem MS Windows 2000 SP2 a balíčkem AG 1.1. Ani tato technika nepatří k běžnému vybavení, ale je méně náročná než standardní AG uzel a umožní plnohodnotnou účast jednotlivce na komunikaci.
AccessGrid uzly tvoří celosvětovou síť soustředěnou především v místech spojených s gridovou infrastrukturou a v místech velkých uživatelů, což jsou především fyzici vysokých energií a astrofyzici. V současnosti je v provozu 132 AG uzlů, z toho více než 40 slouží pro mezinárodní komunikaci. V České republice dosud žádný uzel nebyl realizován, geograficky nejbližšími uzly jsou AG uzel na TU v Berlíně a AG uzel v CERNu a rovněž budovaný AG uzel v Poznani. V době, kdy vzniká tento článek, prochází stavebními úpravami Laboratoř síťových technologií na FI MU v Brně, kde je rovněž plánována instalace AG uzlu. Realizace minimálního mobilního uzlu se připravuje. To by mělo umožnit zvládnutí složité technologie AG uzlů a umožnit jak vývojářskými, tak i uživatelským týmům nejen z oblasti gridového počítání tuto technologii využívat.
Technologie Access Grid uzlů umožňuje vzájemnou komunikaci spolupracujících skupin. Z výše popsaného by mělo být jasné, že proti běžným videokonferencím je zde značný kvalitativní rozdíl ve zpracování audia a videa a jsou rovněž k dispozici nové způsoby sdílení prezentací.
Zvládnutí těchto technik je důležité nejenom pro provoz AG uzlu, ale může i výrazně přispět k řešení problému nedostatečně dimenzovaných poslucháren. Rutinní zvládnutí přenosu z/do poslucháren přes IP síť může výrazně zkvalitnit výuku v posluchárnách dosud propojených pouze přes interní televizní okruh. Kvalita a propustnost akademických počítačových sítí může toto propojení reálně vytvořit nejen v rámci jedné budovy či kampusu, ale v dosahu akademické sítě, což může být zvlášť přínosné pro školy mimo velká centra.
Zatím téměř jako science fiction vypadají plány na přednášky sdílené studenty na FI MU a FAV ZČU, FEL ČVUT či MFF UK, přednášené zčásti v Praze a zčásti v Brně. Přitom ze strany přednášejících už byl vyjádřen zájem a se zvládnutím AG technologie by se brzy mohly stát skutečností. Vznik prvního českého AG uzlu je v přípravě a o dalších aktivitách v tomto směru se lze informovat u autorů, případně počkat na zveřejnění zkušeností v tomto periodiku.
| [1] | L. Matyska, M. Ruda, A. Křenek. První zkušenosti z evropského
metapočítání.
Zpravodaj ÚVT MU. 2000, roč. 11, č. 2, s. 4-7
... zpět do textu |
| [2] | E. Hladká, M. Špaček. Videokonference na Internetu - snadno a levně.
Zpravodaj ÚVT MU. ISSN 1212-0901, 1998, roč. 8, č. 5, s. 15-18
... zpět do textu |
| [3] | E. Hladká, J. Skokanová. Schůzka ve virtuální místnosti. Zpravodaj ÚVT MU.
ISSN 1212-0901, 2001, roč. 11, č. 3, s. 9-11
... zpět do textu |
| [4] | E. Hladká. Komunikační portál. Zpravodaj ÚVT MU. 2002,
roč. 12, č. 3, s. 13-16
... zpět do textu |
| [5] | http://www.accessgrid.org |
| [6] | P. Pištěk. Multicast: skupinové vysílání. Zpravodaj ÚVT MU.
1998, roč. 8, č. 5, s. 13-15
... zpět do textu |
| [7] | E. Hladká, P. Holub. Zrcadla v počítačové síti. Zpravodaj ÚVT MU.
ISSN 1212-0901, 2002, roč. 12, č. 5, s. 7-10
... zpět do textu |
| [8] | Distributed PowerPoint.
http://www.accessgrid.org/agdp/guide/dppt.html
... zpět do textu |
| [9] | Virtual Network Computing. http://www.uk.research.att.com/vnc/
... zpět do textu |
| 1 | Často se v této
souvislosti užívá pro výstup grafické karty termínu hlava.
... zpět do textu |
| 2 | Autoři tohoto článku narazili
na problém korektního českého překladu termínu AccessGrid Point a po několika
úsměvných pokusech se rozhodli buď tento termín vůbec nepřekládat anebo tam, kde to
kontext dovoluje použít slovní spojení Uzel AccessGridu, případně AccessGrid
zkrátit na AG.
... zpět do textu |
