Videoconferencia y Teleeducación en la Universidad Carlos III de Madrid

 

1.- Introducción: Motivación y Objetivos

 

Una de las líneas de atención en el desarrollo de la Universidad Carlos III de Madrid es la integración de las tecnologías de la información y de la comunicación en la práctica docente.

En este sentido la Universidad Carlos III de Madrid ha implantado un sistema de videoconferencia con el que pretende que sea posible la realización de actividades docentes (clases,seminarios, charlas, cursos ...) tanto dentro de la Universidad Carlos III de Madrid (entre los distintos campus) como con el exterior (Universidades y otro tipo de organismos).

El beneficio que puede aportar el uso de la videoconferencia, se deriva del potencial que representa el reunir personas situadas en diferentes lugares geográficos para que puedan compartir ideas, conocimientos, información, para la solución de problemas utilizando técnicas audiovisuales sin los inconvenientes asociados a tener que realizar desplazamientos.

El beneficio más inmediato que la Universidad Carlos III de Madrid (uc3m) ha obtenido de dicho sistema de videoconferencia está en la capacidad de impartir cursos de Humanidades simultáneamente en los campus de Getafe, Leganés y Colmenarejo. A medida que aumente el número de cursos por videoconferencia, los alumnos de los tres campus tendrán las mismas opciones a la hora de elegir y seguir desde sus centros los cursos y los alumnos de Colmenarejo –un campus, hoy, con menos alumnos– podrán acceder a la misma oferta de cursos que los alumnos de Getafe o Leganés.

En el primer cuatrimestre del curso actual (2000/2001) la oferta de cursos de Humanidades de 2 y 1 crédito respectivamente  que se han impartido por videoconferencia ha sido la siguiente:
 
Cursos de 2 créditos:

 

Cursos de 1 crédito:

Además, mediante este sistema se está desarrollando el proyecto “Campus virtual de Madrid” que  es un proyecto de teleeducación entre distintas Universidades de la Comunidad Autónoma de Madrid.

Cada una de estas universidades ofertan cursos para que pueden ser cursados por los alumnos de las restantes Universidades que forman parte del proyecto. Todas las clases serán tramsmitidas utilizando un acceso básico RDSI. Las Universidades que participan, así como los cursos ofertados se pueden ver a continuación:

Universidad Rey Juan Carlos I

Universidad Politécnica de Madrid

Universidad Carlos III de Madrid

 

2.- Aspectos técnicos para la realización de videoconferencia y teleducación en el entorno universitario de la uc3m

La videoconferencia es un sistema que permite la transmisión de vídeo y audio (además de datos en sus más diversas formas) entre dos o más lugares en tiem po real. Para ello utiliza cámaras de vídeo (que capturan y envían la señal de vídeo), micrófonos, además de proyectores de vídeo para recibir y mostrar dichas señales. Además necesitaremos equipos de red que nos permitan enviar estas señales (ya sea de manera comprimida o no) por las redes de datos.

La realización de una videoconferencia requiere por lo tanto de tres elementos básicos que son:

-        Red de comunicaciones

-        Equipos de codificación y decodificación de las distintas señales a tratar (CODECS)

-        Salas equipadas con los medios audiovisuales necesarios

3.- Red de Datos de la Uc3m

La Universidad Carlos III de Madrid está formada por 3 campus:

-        Campus de Leganés

-        Campus de Getafe

-        Campús de Colmenarejo

 

unidos entre sí mediante un backbone ATM  con tomas ATM para servidores y  ethernet conmutada para los puestos de usuario que no requieren las capacidades que proporciona ATM.

3.- Equipos de codificación y decodificación (CODECS)

 

Estos equipos permiten recoger las señales a transmitir que  se encuentran en forma analógica, como vídeo, audio y datos y las combinan para su transmisión a los destinos especificados. En la Universidad Carlos III se están usando distintos tipos de tecnologías para estas actividades.

 

El uso de cada una de ellas depende de varios factores:

-        Ancho de banda

-        Requerimientos de calidad de servicio

-        Tecnología que puedan utilizar en el origen y en el destino

 

Estas tecnologías son:

-        ISDN (H.320)

-        El estandar de la ITU para multimedia sobre LAN (H.323)

-        Vídeo de alta calidad usando la tecnología ATM

-        Servicios multicast, utilizando MBONE

 

Descripción de cada tecnología y del equipamiento que ha adquirido la Universidad Carlos III para tal fin

H.320

En Diciembre de 1990, la CCITT finalizó una serie de cinco recomendaciones (H.261, H.221, H.242, H.230 y H.320), las cuales definen en conjunto a una terminal audiovisual para proveer los servicios de vídeo teleconferencia (VTC) y videotelefonía (VT), sobre la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI). Debido a que el bloque básico de construcción de RDSI es un canal básico operando a 64 Kbps, el término genérico "PX64 Kbps" se refiere a la operación de estas terminales con valores integrales de P con un máximo de 30. (los valores de P de mayor interés son 1, 2, 6, 12, 24 y 30).

La recomendación de la CCITT H.320 define la interrelación entre las cinco recomendaciones. Entre las funciones de la recomendación H.320 se encuentran la definición de las fases del establecimiento de una llamada y la definición de 16 tipos diferentes de terminales audiovisuales y de sus respectivos modos de operación.

H.323

El H.323 es un conjunto de estándares definidos por el ITU para realizar comunicaciones multimedia sobre redes de área local. Esta definido de tal manera que no garantiza Calidad de servicio (QoS). El estándar como tal define un conjunto de características y funciones (algunas necesarias y otras opcionales).

La implementación más utilizada es aquella que utiliza IP como nivel de red. El H.323 utiliza los mismos algoritmos de compresión para vídeo y audio que la norma H.320, utilizando el T.120 para la compartición de datos. Podemos ver este estándar como una extensión del H.320.

Todos los terminales H.323 deben soportar audio (utilizando el algoritmo G.711), el cual ya estaba especificado en la norma H.320. Utiliza el algoritmo H.263 para la codificación de vídeo (basado en el H.261) que está optimizado para anchos de banda pequeños.

En la Universidad Carlos III de Madrid es posible la realización de videoconferencia usando H.320 o H.323. Para ello se utiliza el mismo equipo: el codec “ViewStation” de Polycom. Este equipo incorpora de modo compacto cámara de vídeo y micrófono, permitiendo además la  posibilidad de conexión de elementos adicionales como cámara de documentos, VCR.

ViewStation de Polycom

Si se usa ViewStation sobre RDSI, el equipo es capaz de soportar hasta 4 accesos básicos RDSI (2B+D) consiguiendo un ancho de banda de 512 Kbits. No obstante normalmente se utiliza con una única línea RDSI  con lo que se consiguen 128 Kbits (velocidad  que permite una calidad aceptable de audio y vídeo). Además, en este modelo en concreto, existe la posibilidad de instalación de un software adicional que permite utilizarlo como MCU.

Este sistema será el que se utilizará cuando la videoconferencia sea con el exterior (organismos y empresas) y se utilicen líneas RDSI.

En el caso de querer utilizar el ViewStaion para H.323, el equipo soporta velocidades que van desde 128 a 768 Kbits. Utilizaremos este último formato en aquellos casos en los que se desee realizar videoconferencias a través de la red de área local. Al utilizar el protocolo IP, este equipo es capaz de realizar videoconferencias a través de Internet, pero la calidad baja de forma considerable debido a los retrasos que se producen en la red (por supuesto esto dependerá del destino de la videoconferencia).

La Universidad Carlos III ha adquirido 5 unidades para su ubicación en las distintas salas de videoconferencia existentes en los distintos campus.

ATM

Cuando se requiere una mayor calidad en las emisiones de vídeo y audio, se utilizará los CODECS que trabajan de manera nativa sobre ATM. Estos equipos recogen la señal analógica  y la transforman en celdas ATM para su posterior envío por la red. Para ello se necesita un equipo codificador (AVA) y un equipo decodificador (ATV). El primero permite tres entradas de audio estéreo y seis entradas de vídeo compuesto o tres de S-Video soportando los formatos PAL y NTSC. El segundo incorpora una salida de audio estéreo, una salida de S-Vídeo y una salida de vídeo compuesto. Se han adquirido 3 unidades de AVA y ATV  (uno de ellos con software adicional de MCU) para los tres campus, además de una estación de trabajo para la instalación del software de control y la pasarela a MBONE (que incorpora el software)

Con esta tecnología, por ser ATM extremo a extremo, se garantiza la calidad de servicio que permite ATM. Como inconveniente tiene que sólo se puede utilizar dentro de la red de la UC3M (Leganés, Getafe y Colmenarejo).

MBone

Es otra de las posibles tecnologías a utilizar. Se empleará en aquellos casos donde sea necesario la multiconferencia a través de Internet. La velocidad en este caso estará limitada de acuerdo a las normas existentes por parte de la UC3M y RedIRIS.

El uso de Mbone hace posible la distribución multimedia en tiempo real sobre Internet al permitir la transmisión de varios medias como vídeo, audio, pizarra electrónica, etc.

 

Para ello, la Universidad Carlos III de Madrid dispone en este momento de una estación de trabajo por campus para la emisión y recepción de sesiones (todas ellas con conexión ATM). El soporte de multicast en los routers se hace mediante el protocolo PIM-SP (protocolo que esta sustituyendo en Internet a DVMRP). De manera que en estos momentos ya se dispone de una red multicast nativa sin la necesidad de establecer tuneles.

El acceso a las distintas emisiones/videoconferencias que se realizan en la red es posible desde cualquier punto de la UC3M siempre que se esté conectado a una red  que soporte trafico multicast contactar y se tengan instalados un conjunto de herramientas basicas para poder recibir las distintas emisiones/videoconferencias que se realizan en la red.

 

Las herramientas más habituales que se recomiendan a los usuarios son:

  sdr: Directorio de sesiones.
  vic: Creación y recepción de emisiones de vídeo.
  rat: Ídem pero para Audio.
  wb: Pizarra electrónica.
  nt: Editor

mLaunch: Si se desea integrar todas estas herramientas con el navegador web de modo que se lanzen de modo automático.

Todos los CODECS que hemos visto se conectan al equipamiento audiovisual que existe en las salas.

A continuación se puede ver un gráfico de las distintas tecnologías y su modo de conexión.

 

4.- Salas de Videoconferencia

La sala de videoconferencia es el área especialmente acondicionada en la cual estarán los participantes que tomarán parte en la videoconferencia (así como los oyentes). Además del equipamiento de control, de audio y de vídeo, que permitirá capturar y controlar las imágenes y los sonidos que habrán de transmitirse hacia el (los) punto(s) remoto(s), se necesitan los equipos necesarios para recibir la imagen y el sonido de los puntos remotos.

Las salas de videoconferencia suelen dividirse en cuatro elementos principales, a saber: el ambiente físico, el sistema de vídeo, el sistema de audio y el sistema de control.

Es muy importante cuidar al máximo cada uno de estos elementos

En la Universidad Carlos III de Madrid se han acondicionado una serie de Salas (algunas de manera exclusiva y otras no) para la realización de este tipo de actividades. En cada una de estas salas se permite la emisión y recepción de videoconferencia. Deberemos tener en cuenta que no todas las salas pueden utilizar todas las tecnologías existentes descritas anteriormente. La limitación (a día de hoy) viene impuesta por el equipamiento de red y los elementos de videoconferencia existentes en cada una de las salas

A continuación se hará una descripción de las distintas salas habilitadas y las distintas tecnologías que podemos utilizar en cada una de ellas.

Campus de Leganés

Sala de audiovisuales en el edificio Rey Pastor (Sala de Video): esta sala tiene la posibilidad de utilizar vídeo sobre ATM, MBone, H.323 y H.320 (Viewstation).

Campus de Getafe

Sala de audiovisuales del edificio Concepción Arenal (14.0.10): posibilidad de utilizar MBone, vídeo sobre ATM, H.323 y H.320.

Campus de Colmenarejo

Sala de audiovisuales del edificio Miguel de Unamuno (A.1.23): posibilidad de utilizar MBone, vídeo sobre ATM, H.323 y H.320.

Estas salas están equipadas con sistemas de proyección y megafonía. Además se dispone de un equipo (ScanDo) que convierte la señal de ordenador en señal de vídeo para poder (vía CODEC) mandarlo por la red.También existe la posibilidad de utilizar el proyector de opacos para enviar todo tipo de imágenes.

Un resumen gráfico de las conexiones entre los distintos equipos utilizados para este tipo de tecnologías se puede ver en la siguiente imagen:

 

Además de los CODECS comentados anteriormente, en las salas podemos encontrar el siguiente equipamiento:

Videoproyectores

videoproyector Hitachi CP-S833W/E.

 

 Videoproyector Nec MT820.

 

Equipos de Videoconferencia

 

Kit de videoconferencia Cruiser 75 de VCON.

 

Unidad ViewStation.

 

5.- Otras experiencias de transmisión de contenido audiovisual

Además de lo comentado anteriormente la Universidad Carlos III de Madrid también está realizando pruebas sobre los distintos servicios que se pueden ofrecer con los servidores y clientes de streaming de Real Networks, Windows Media y QuickTime para evaluarlos.

Los clips de Real son servidos a través de un servidor linux con la versión de evaluación de Real Server 8; y los clips de Windows Media son servidos por un servidor Windows NT con Windows Media Services.

6.- Bibliografía

 

·  “Videoconferencia y Teleducación en la Universidad Carlos III de Madrid: Infraestructuras”.

Carlos Corral y Francisco Cruz

Boletín 50-51 de RedIris

 

·  Página del servicio de audiovisuales de la Universidad Carlos III de Madrid http://max.uc3m.es/videoconf/