MBone - reaaliaikainen vuorovaikutteinen multimedia Internetissä

18.4.1999

Markus Kolsi
Tietotekniikan osasto
Teknillinen Korkeakoulu
markus.kolsi@hut.fi

Tiivistelmä

MBone on IP:tä hyödyntävä moniosoitustekniikka, joka mahdollistaa suhteellisen pienellä kaistanleveyden käytöllä reaaliaikaisen ja vuorovaikutteisen multimedian tehokkaan hyödyntämisen Internetissä konferenssinomaisesti. MBonea on kehitetty vuoden 1992 alusta lähtien ja sen käyttö on lisääntynyt viime vuosina kovasti. MBone sovelluksia on saatavissa yleisesti ja ilmaiseksi usealle kotikonetyypille. Tunnetuimpia sovellusohjelmia ovat muun muassa CU-SeeMe ja NetVideo.


1 Johdanto

MBone tulee sanoista Virtual Multicast Backbone On the interNEt. Tekniikkana MBone mahdollistaa vuorovaikutteisen ja reaaliaikaisen multimedian käsittelyn Internetissä. MBone nojautuu IP arkkitehtuuriin ja moniosoitus (multicast) mahdollistaa IP-pakettien lähettämisen useampaan kuin yhteen IP-osoitteeseen. Ennen MBonea vastaavanlainen vuorovaikutteisen multimedian käsittely Internetissä ei ole ollut järkevää, koska esimerkiksi reaaliaikainen video vaatii erittäin paljon kaistanleveyttä. Moniosoitettu vuo vie vähän kaistanleveyttä, koska yksi paketti voidaan kohdistaan esimerkiksi kaikkiin työasemiin verkossa. Täten videostreami, joka on ohjattu 20:een työasemaan, vie saman kaistanleveyden, kuin se olisi ohjattu yhteen työasemaan. Tämä erityisesti tekee MBone:sta houkuttelevan. [1, 3]

2 MBone arkkitehtuuri pähkinenkuoressa

IETF eli Internet Engineering Task Force määrittelee IP osoitteet viiteen eri luokkaan A-E. MBone kuuluu luokkaan D, jota yleisesti käytetään Internetin kattavaan IP moniosoitukseen. Pieni osa luokasta D on erityisesti tarkoitettu Internetin multimedia konferensseille ja tämä osa on MBonen perusta. MBone on topologialtaan joka puu tai verkko.

IP moniosoitusreititys

Tavallisessa IP yksiosoitusreitityksessä kommunikointi tapahtuu pisteestä pisteeseen (PPP, Point-To-Point). Moniosoitusreitityksessä moniosoituspaketit lähetetään ns. muunnelluille Internet reitittimille, joka lähettävät paketit edelleen binääripuumaisesti kahdelle seuraavalle muunnellulle Internet reitittimelle. Tätä muunnteltua reititintä kutsutaan mrouter:ksi (mr, mr-x, jossa x on reitittimen numero). Mrouter on IP moniosoitereititi, jonka tehtävänä jakaa ja jäljentää moniosoitus tietovuo kohteeseen.[1]

MBoneen liittyminen

Moniosoitusosoitteet eivät ole fyysiä Internet osoitteita, jotka olisi sidottu johonkin tiettyyn fyysiseen verkkoon ja johonkin maantieteelliseen sijaintiin. Internet site, joka haluaa liittyä MBoneen, voi tehdä tämän lähettämällä IGMP (Internet Group Management Protocol) join-viestin siihen moniosoitusosoitteeseen, jonka jäseneksi tämä site haluaa. Kun site on tämän ryhmän jäsen, se voi tällöin lähettää ja vastaanottaa tälle ryhmälle osoitettua informaatiota. Vain siis ne, jotka haluavat tätä moniosoitetietoa, ts. ovat rekisteröityneet esim. MBone ryhmään edellä mainitulla tavalla, saavat sitä. [1]

Tunnelit ja tunnelointi

MBone on käyttänyt ns. tunnelointi menetelmää moniosoituspakettien välittämiseen IP reitittimissä. Tässä menetelmässä moniosoituspaketit kapsuloidaan tavallisten IP pakettien sisään. Tämän ansiosta tavalliset yksiosoitusreitittimet pystyvät käsittelemään moniosoituspaketteja yksiosoituspakettien tavoin taateen taaksepäin yhteensopivuuden. Alunperin tunnelointi oli tarkoitettu vain lyhytaikaiseksi ratkaisuksi ennen kuin reitittimet tunnistavat IP moniosoituksen. [1]

3 Laitteistovaatimukset

MBone laitteisto koostuu mikrosta, värimonitorista, äänikortista, mikrofonista, videokamerasta, MBone ohjelmistosta, Internet-yhteydestä sekä audio/video-digitointikortista. Internet-yhteyden on syytä olla nopea, mielellään Ethernet (10Mbps) tai nopea Ethernet (100Mbps). Hitaammat yhteydet ovat yleensä epämukavia videokonferenssiin, mutta soveltuvat kyllä joihinkin muihin MBone sovelluksiin, jotka perustuvat lähinnä tekstidokumenttien välittämiseen.

4 MBone multimediasovellukset

Istunnon aloittaminen

Ennen kuin MBone multimediakonferenssi voidaan aloittaa, täytyy ensin avata moniosoitusistunto sekä mainostaa sitä. Tälläiseen istuntoon muilla yksilöillä on mahdollisuus liittyä ja poistua. Mediakanavan avaamiseen on erityinen sovellusohjelma, nimeltä The Session Directory (SD), joka on olemassa ainakin Unixille. SD:n käynnistäminen (sd &) avaa X-ikkunan, jossa näkyy mainostetut kanavat. Ohjelmalla voi itse luoda uusia kanavia. Jossain mielessä kanavat luovat mielikuvan IRC-järjestelmästä (Internet Relay Chat). [1]

Sovellusesimerkkejä

Mmphone

Mmphone on Multimedia puhelinpalvelu, Multimedia Phone Service. Tämän palvelun avulla on mahdollista luoda yksiosoitus multimediaistuntoja. Mmphone toimii sähköpostiin perustuvana (hyödyntää MIME:tä eli Multipurpose Mail Extendions:a) multimediarenkaana MBoneen perustuville audio ja video konferensseille. [1]

CU-SeeMe

CU-SeeMe mahdollistaa one-to-one reaaliaikaisen videoyhteyden sekä heijastusta (ts. otetaan yhteys tiettyyn heijastin (reflector) site:een) hyväksikäyttäen one-to-many tai many-to-many konferenssiyhteyden. CU-SeeMe videon vastaanottaminen vaatii vain tavallisen kotitietokoneen sekä Internet-yhteyden ilman ylimääräistä laitteistoa tai ohjelmistoa. CU-SeeMe videon lähettäminen vaatii tämän lisäksi videokameran sekä tietyn videokaapppaus laitteiston. [1]

NetVideo

NetVideo (NV) reaaliaikaisen videon välittämiseen tehty ohjelmisto MBonelle. NV mahdollistaa useiden tahojen lähettää ja vastaanottaa reaaliaikaista videota Internet MBone:a hyödyntäen. [1]

VideoConference

VideoConference eli VIC on videokonferenssiohjelmisto, joka on saatavina yleisimmille tietokonelaitteistoille. VIC perustuu RTP (Real-Time Transport Protocol) versioon 2, joka tukee reaaliaikaista mediakommunikaatiota. Jotta konferenssimahdollisuuksia voisi ideaalisesti hyödyntää, pitää olla Internet-yhteys sekä verkko tulisi olla kytkettynä MBone:een. Videon katselijoiden täytyy tietää sen istunnon, johon aikovat osallistua, moniosoitusosoite, TTL (Time-To-Live) sekä portin numero. Nämä tiedot voidaan selvittää esimerkiksi käyttämällä edellä mainittua SD-ohjelmaa. [1]

Audiosovellukset

Visual Audio Tool

Visual Audio Tool eli VAT mahdollistaa kahden tai useamman tahon osallistumisen ns. puhelinkonferenssiin. VAT:ssa on myös mahdollista nähdä, kuka istunnossa kulloinkin puhuu ja täten välttää sekaannuksia puhujan identiteetistä. Puhujan ja kuuntelijan tunnus koostuu login-nimestä sekä Internet host:sta. VOT on saatavana useimmille UNIX-arkkitehtuurille, kuten mm. Linux:lle.[1]

Network Voice Terminal (Nevot)

Nevot on äänikonferenssiohjelma, joka mahdollistaa useiden tahojen osallistumisen vuorovaikutteiseen audio-keskusteluun MBone:ssa. Nevot toimii Unix:ssa X Windows-ympäristössä. [1]

Tekstidokumenttisovellukset

WhiteBoard (WB)

WB on MBone sovellus, joka mahdollistaa yhden tai useamman Internet-site:n jakaa PostScript tai ASCII-dokumentteja reaaliaikaisesti. Jotta ulkopuolisia ei pääsisi mukaan istuntoon, käytetään istunnon kryptaamista sopivalla algoritmilla. Tämä MBone sovellus ei vaadi erityisen nopeata Internet-yhteyttä, koska tässä ei välitetä reaaliaikaista audiota tai videota.

5 Esimerkkitapahtumia, joissa MBonea on käytetty

MBonea on hyödynnetty muun muassa musiikkitapahtumissa kuten The Rolling Stones:n konsertissa 1994, erilaisissa videokonferenseissa sekä IETF:n tapaamisissa. Yksityiset ihmiset ovat käyttäneet MBonea mm. omien tuotteidensa tai palveluiden mainostamiseen. NASA:a käyttää MBone välittämään muun muassa rakettien laukaisut.

6 MBone ympäristön rakentaminen kotikoneelleen

LiveGate (tm) on palveluohjelma, joka ajetaan koneessa, joka on jo kytketty MBone:een. LiveGate mahdollistaa koneen, jota ei ole kytketty MBoneen, osallistumisen MBone istuntoon. LiveGate on saatavissa ilmaiseksi useille laitteistoille ja siihen löytyy verkosta asennus- ja konfigurointiohjeet. LiveGate on saatavissa muun muassa Solarikselle, FreeBSD:lle, Linux:lle, SGI IRIX:lle ja Windows (95 & NT):lle. [2, 5]

7 MBone liikenteen monitorointiin soveltuvia ohjelmia

MBone:een liittyvien ongelmien valvontaan ja torjuntaan on olemassa lukuisia vapaasti saatavia ohjelmia, joista luetellaan ohessa joitakin. Tcpdump on ohjelma, joka monitoroi Internetin liikennettä ja jota voidaan käyttää myös MBone ongelmien selvittämiseen. Netstat puolestaan antaa tietoa ja statistiikkaa IP moniosoituspaketeista. Mrdebug-ohjelmaa käytetään debugatessa moniosoituspakettien reititystä MBone:ssa. Map-mbone tulostaa verkon topologian kaikkien moniosoitusreitittimien osalta, jotka ovat saavutettavista mistä tahansa annetusta moniosoitusreitittimestä MBone:ssa. Tätä ohjelmaa pystyy käyttämään vain root-tunnuksella. Mrinfo-ohjelma näyttää puolestaan informaatiota moniosoitusreitittimestä, joka on MBone:ssa. [1]

8 Yhteenveto

MBone tarjoaa tänään hyödyntäjälleen runsaasti mahdollisuuksia ja käyttökohteita. Yleisesti vuorovaikutteisen digitaalisen median yleistyminen ja laaja verkottuminen ovat asioita, jotka MBone yhdistää luontevasti. Lähivuosina näkee, tuleeko MBone yhtä suosituksi kuin WWW on nykyään. Mikäli tulee ja käytäntö toimii tehokkaasti, verkosta tulee paljon nykyistä vuorovaikutteisempi ja mielenkiintoisesti, mahdollisesti myös kaupallisempi.

9 Lähdeluettelo

[1] Kumar, Vinay MBone Interactive Multimedia on the Internet [viitattu 18.4.1999]
[2] Mbone.com [viitattu 18.4.1999]
http://www.mbone.com
[3] MBone provides audio and video across the Internet [viitattu 18.4.1999]
http://kala.jyu.fi/tutorial/mbone.html
[4] MBone FAQ [viitattu 18.4.1999]
ftp://venera.isi.edu/mbone/faq.txt
[5] liveGate:n hakeminen ja asentaminen kotikoneelleen [viitattu 18.4.1999]
http://www.mbone.com/liveGate/downloading.html

email: markus.kolsi@hut.fi