Сравнительный анализ протоколов Н.323 и SIP. Базовая архитектура стандарта H.323

Полезные советы

Рекомендация H.323 Специфицирует системы мультимедийной связи, которые ориентированы на работу в сетях с коммутацией пакетов, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания Определяет протоколы, методы и сетевые элементы, необходимые для организации мультимедийной связи между двумя или более пользователями

Терминал H.323 – оконечное устройство пользователя сети IP – телефонии, которое обеспечивает двухстороннюю речевую (мультимедийную связь) с другим терминалом H.323, шлюзом или устройством управления Шлюз IP- телефонии реализует передачу речевого трафика по сетям с маршрутизацией пакетов IP по протоколу H.323. Основное назначение шлюза – преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТфОП, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP. Основные устройства сети на базе рекомендации Н.323

Привратник – выполняет функцию управления зоной сети IP – телефонии, в которую входят терминалы, шлюзы и устройства управления конференциями, зарегистрированные у этого привратника. Устройство управления конференциями (MCU) - используется для организации и поддержания конференций любого вида Основные устройства сети на базе рекомендации Н.323

Функции привратника Преобразование alias адреса (имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP (IP адрес и номер порта TCP). Контроль доступа пользователей системы к услугам IP- телефонии при помощи сигнализации RAS. Контроль, управление и резервирование пропускной способности сети. Маршрутизация сигнальных сообщений между терминалами, расположенными в одной зоне Привратник – администратор сети

Устройство управления конференциями (MCU) Контроллер многоточечных соединений - Multipoint Controller (MC) – обязательный элемент Процессор для обработки информации пользователей при многоточечных соединениях – Multipoint Processor (MP) – может быть несколько

Multipoint Controller Используется для организации конференции любого вида Организует между участниками конференции данными о функциональных возможностях их терминалов, указывает, в каком режиме участники конференции могут передавать информацию, причем этот режим может изменяться в ходе конференции, а также может быть общим для всех участников или отдельным для каждого из них В сети может быть несколько MC, следовательно, для каждой вновь создаваемой конференции производится процедура определения ведущего / ведомого оборудования, чтобы определить, какой MC будет управлять конференцией

Семейство протоколов Н.323 протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником – RAS, работает по протоколу UDP протокол управления соединениями - H.225, работает по протоколу TCP протокол управления логическими каналами - Н.245, работает по протоколу TCP

Протокол RAS Определение месторасположения оборудования Изменение полосы пропускания в ходе вызова Опрос и индикация текущего состояния оборудования Оповещение привратника об освобождении полосы пропускания, ранее занимавшейся оборудованием Обнаружение привратника Регистрация оконечного оборудования у привратника Контроль доступа к сетевым ресурсам

Обнаружение привратника ручной способ обнаружения привратника автоматический способ обнаружения привратника Автоматический способ обнаружения привратника GRQ - Gatekeeper Request GCF - Gatekeeper Confirmation GRJ - Gatekeeper Reject UDP порт 1719(1718) (Gatekeeper UDP Discovery MulticastAddress) rasAdderess

Процесс регистрации и отмены регистрации RCF - Registration Confirmation RRJ - Registration Reject URQ - Unregister Request UCF - Unregister Confirmation URJ - Unregister Reject Gatekeeper UDP Registration and Status Port 1719 RRQ - Registration Request timeToLive keepAlive

Формат сообщения H.225 Discriminator– отличает сообщения управления вызовами от других сообщений Length of call reference bits – длина параметра call reference Call reference value – Значение параметра call reference Message type – тип сообщения Information elements – пользовательская информация

Управляющий канал H.245 Определение ведущего и ведомого устройств Обмен данными о функциональных возможностях Открытие и закрытие однонаправленных логических каналов Открытие и закрытие двунаправленных логических каналов Определение задержки, возникающей при передаче информации от источника к приемнику и в обратном направлении Выбор режима обработки информации Сигнализация по петле, создаваемой для целей технического обслуживания оборудования Перенос управляющей информации H.245 осуществляется протоколом TCP по нулевому логическому каналу, который должен быть постоянно открытым с момента организации канала H.245 и вплоть до его ликвидации

Определение ведущего и ведомого оборудования Первый вариант Второй вариант terminalType statusDeterminationNumber

Логические каналы Информация, передаваемая источником к одному или более приемникам в сетях, базирующихся на рекомендации H.323? Переносится по логическим каналам, которые идентифицируются уникальным для каждого направления передачи номером канала. 2 вида логических каналов: Однонаправленный – открывающийся в направлении от источника к приемнику Двунаправленный - от источника информации к приемнику и обратно

Туннелирование управляющих сообщений Передача управляющих сообщений H.245 осуществляется по сигнальному, а не по отдельному управляющему каналу. Чтобы применить инкапсуляцию сообщений H.245, вызывающее оборудование должно присвоить значение true элементу h245Tunneling, передаваемому в сообщении Setup и в последующих сообщениях Q.931. Аналогичная процедура должна быть произведена и в обратном направлении Если оборудование не поддерживает туннелирование H.245, то для передачи управляющих сообщений открывается отдельный канал.

Установление соединения между терминалами H T1 посылает контроллеру зоны сообщение ARQ по RAS- каналу и запрашивает разрешение на использование прямого канала сигнализации с Т Контроллер зоны удовлетворяет запрос T1 сообщением ACF. 3. T1 посылает терминалу Т 2 Q.931- сообщение «setup». 4. T2 отвечает Q.931- сообщением «call proceeding». 5. T2 регистрируется у контроллера зоны, отправляя ему сообщение ARQ по RAS- каналу. 6. Контроллер зоны подтверждает регистрацию RAS- сообщением ACF. 7. T2 уведомляет T1 о своей регистрации (а следовательно, о разрешении установить соединение) Q.931- сообщением «alerting». 8. После установления соединения T2 информирует Т 1 о завершении процедуры Q.931- сообщением «connect».

Установление соединения между терминалами H.323 (2) 1. T1 посылает сообщение «TerminalCapabilitySet» терминалу T2. 2. T2 подтверждает начало сеанса согласования возможностей сообщением «TerminalCapabilitySetAck». 3. T2 информирует терминал T1 о своих параметрах сообщением «TerminalCapabilitySet». 4. T1 завершает процесс согласования возможностей сообщением «TerminalCapabilitySetAck». 5. T1 открывает канал передачи мультимедиа - информации в направлении T2 сообщением «openLogicalChannel» (в него входит транспортный адрес RTCP- канала). 6. T2 подтверждает открытие однонаправленного логического канала от T1 сообщением «openLogicalChannelAck» (оно включает также RTP- адрес терминала T2 и RTCP- адрес, полученный от T1). 7. T2 открывает мультимедиа - канал в направлении T1, информируя об этом сообщением «openLogicalChannel» (в его составе RTCP- адрес). 8. T1 подтверждает установление однонаправленного логического канала от T2 сообщением «openLogicalChannelAck» (оно включает RTP- адрес терминала T1 и RTCP- адрес, полученный от T2). На этом процесс установления двунаправленного соединения завершается.

Установление соединения между терминалами H.323 (3) 1. T2 инициализирует разъединение, посылая H.245- сообщение «EndSessionCommand». 2. T1 завершает обмен данными и подтверждает разъединение сообщением «EndSessionCommand». 3. T2 разрывает соединение после отправки Q931- сообщения «release complete». 4. T1 и T2 инициализируют свое отключение от контроллера зоны RAS- сообщениями DRQ. 5. Контроллер зоны отключает T1 и T2, предварительно оповестив их об этом сообщениями DCF. Процедура Fast Connect Вызывающее оборудование передает сообщение Setup с элементом fastStart fastStart включает в себя одну или несколько структур OpenLogicalChannel Одна из структур OpenLogicalChannel должна обязательно содержать элемент forwardLogicalChannelParameters (один однонаправленный канал) и может содержать reversLogicalChannelParameters (канал в обратном направлении) в fastStart может присутствовать несколько альтернативных структур OpenLogicalChannel, различающихся алгоритмами кодирования передаваемой информации или декодирования принимаемой информации

Процедура быстрого установления соединения Вызываемое оборудование может отклонить процедуру Fast Connect если: Оно ее не поддерживает Существует потребность в использовании процедур H.245 с открытием отдельного канала H.245 или с туннелированием управляющих сообщений Вызываемое оборудование может начинать передачу сообщений сразу вслед за любым сообщением Q.931 с элементом fastStart Вызывающее оборудование, инициировавшее процедуру Fast Connect, может начинать передачу речевой информации сразу после приема любого из разрешенных сообщений Q.931, содержащего элемент fastStart

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Реферат по предмету

Управление сетями ЭВМ

«Интернет телефония. Протокол H.323»

Проверил Харламов А.Г.

Исполнитель Группа С-94

Мерчи А. Э.

Москва 2010

Введение

Всего за несколько лет технологии IP-телефонии значительно эволюционировали, и распространенные сегодня решения существенно отличаются от прежних. С одной стороны, это обусловлено развитием аппаратных решений, в частности появлением мощных магистральных и транзитных маршрутизаторов и высокоскоростных телекоммуникационных каналов. С другой стороны, нельзя не отметить и появления таких качественно новых технологий, как динамическая маршрутизация с учетом качества обслуживания в мультисервисных IP-сетях и резервирование ресурсов для контроля качества обслуживания транзитных маршрутизаторов.

Современное оборудование для передачи голоса посредством протокола IP (VoIP) позволяет обеспечивать приоритет передачи голосового трафика над передачей обычных данных, получать приемлемое качество звукового сигнала при сильном сжатии, эффективно подавлять различные шумы.

Сегодня телекоммуникационные операторы, специализирующиеся на предоставлении услуг IP-телефонии, применяют выделенные каналы с приоритетом голосового трафика над трафиком данных, что гарантирует высокое качество передачи речи. При этом используется сразу несколько вариантов маршрутизации голосового трафика для каждого из тысяч направлений, а в случае возникновения каких-либо проблем трафик автоматически перенаправляется на другие каналы.

По мере своего развития IP-телефония претерпевает важные качественные изменения: из дополнительной услуги она постепенно превращается в некий базовый сервис, который в скором времени может стать одним из компонентов мультисервисной технологии.

Важную роль играет протокол для передачи голосового трафика. Активно развиваются, во-первых, Н.323, берущий свое начало от традиционных телефонных протоколов, и, во-вторых, протоколы, созданные на базе IP-технологий, - такие как SIP, MGCP, MEGACO.

Российские операторы IP-телефонии наиболее часто используют протоколы группы Н.323. Это вызвано тем, что данный протокол был первым общепринятым стандартом промышленной реализации IP-телефонии. В настоящее время все большее внимание уделяется SIP. Протокол SIP в этой группе является самым простым видом протокола, более доступным для восприятия и понимания рядовым IT-специалистом. SIP особенно хорош в использовании во внутрикорпоративных сетях. При этом внешним протоколом в сети телекоммуникационного оператора для предприятия, как правило, все равно останется либо Н.323, либо MGCP/MEGACO.

Как было отмечено, IP-телефония становится одним из компонентов решения передачи разнородного мультимедийного трафика с использованием протокола TCP/IP. И вполне естественно, что развитие отдельных инструментов управления мультимедийным трафиком влияет на всю систему технологий пакетной передачи данных.

Следует также иметь в виду, что IP-телефония - это не просто альтернатива обычной телефонии. Актуальность развития решений IP-телефонии обусловлена не только возможностью снижения затрат на телефонные переговоры и техническое обслуживание инфраструктуры (хотя и это, безусловно, имеет значение). В стратегическом плане IP-телефония может стать единой технической платформой, которая позволит объединить решения для передачи данных и голоса, а также для обработки и последующего использования этой информации во всех бизнес-процессах. Таким образом, развитие IP-телефонии в определенном смысле является средством повышения производительности труда и развития бизнеса.

Протокол H .323

В 1990 г. был одобрен первый международный стандарт в области видео-конференц-связи - спецификация H.320 для поддержки видеоконференций по ISDN. Затем ITU-T одобрил еще целую серию рекомендаций, относящихся к видео-конференц-связи. Эта серия рекомендаций, часто называемая H.32x, помимо H.320, включает в себя стандарты H.321-H.324, которые предназначены для различных типов сетей. Во второй половине 90-х годов интенсивное развитие получили IP-сети и Интернет. Они превратились в экономичную среду передачи данных и стали практически повсеместными. Однако, в отличие от ISDN, IP-сети плохо приспособлены для передачи аудио- и видеоданных. Стремление использовать сложившуюся структуру IP-сетей привело к появлению в 1996 г. стандарта H.323, который содержит описания терминальных устройств, оборудования и сетевых служб, предназначенных для осуществления мультимедийной связи в сетях с коммутацией пакетов (например, Intranet или Интернет). Терминальные устройства и сетевое оборудование стандарта H.323 могут передавать данные, речь и видеоинформацию в масштабе реального времени. В рекомендации H.323 не определены: сетевой интерфейс, физическая среда передачи информации и транспортный протокол, используемый в сети. Сеть, через которую осуществляется связь между терминалами H.323, может представлять собой сегмент или множество сегментов со сложной топологией. Терминалы H.323 могут быть интегрированы в персональные компьютеры или реализованы как автономные устройства. Но поддержка речевого обмена - обязательная функция для любого устройства стандарта H.323.

· управление полосой пропускания;

· возможность взаимодействия сетей;

· платформенную независимость;

· поддержку многоточечных конференций;

· поддержку многоадресной передачи;

· стандарты для кодеков;

· поддержку групповой адресации.

Управление полосой пропускания

Передача аудио- и видеоинформации весьма интенсивно нагружает каналы связи, и, если не следить за ростом этой нагрузки, работоспособность критически важных сетевых сервисов может быть нарушена. Поэтому рекомендации H.323 предусматривают управление полосой пропускания. Можно ограничить как число одновременных соединений, так и суммарную полосу пропускания для всех приложений H.323. Эти ограничения помогают сохранить необходимые ресурсы для работы других сетевых приложений. Каждый терминал H.323 может управлять своей полосой пропускания в конкретной сессии конференции.

Межсетевые конференции

Платформенная независимость

H.323 "не привязан" к каким-либо технологическим решениям, связанным с оборудованием или программным обеспечением. Взаимодействующие между собой приложения могут создаваться на основе разных платформ, с разными операционными системами.

Поддержка многоточечных конференций

Рекомендации H.323 позволяют организовывать конференцию с тремя или более участниками. Многоточечные конференции могут проводиться как с использованием центрального контроллера - MCU (устройства многоточечной конференции), так и без него.

Поддержка многоадресной передачи

H.323 поддерживает многоадресную передачу в многоточечной конференции, если сеть поддерживает протокол управления групповой адресацией. При многоадресной передаче один пакет информации отправляется всем необходимым адресатам без лишнего дублирования. Многоадресная передача использует полосу пропускания гораздо более эффективно, поскольку всем адресатам - участникам списка рассылки отправляется ровно один поток.

Стандарты для кодеков

H.323 устанавливает стандарты для кодирования и декодирования аудио- и видеопотоков с целью обеспечения совместимости оборудования разных производителей. Вместе с тем стандарт достаточно гибок. Сформулированы требования, выполнение которых обязательно, и существуют опциональные возможности, в случае использования которых также необходимо строго следовать стандарту. Помимо этого, производитель может включать в мультимедийные продукты и приложения дополнительные возможности, если они не противоречат обязательным и опциональным требованиям стандарта.

Совместимость

Возможны случаи, когда участники конференции хотят общаться друг с другом, не заботясь о вопросах совместимости между собой. Рекомендации H.323 поддерживают выяснение общих возможностей оборудования конечных пользователей и устанавливают наилучшие из общих для участников конференции протоколов кодирования, вызова и управления.

Гибкость

H.323 конференция может включать участников, конечное оборудование которых обладает различными возможностями. Например, один из участников может использовать терминал только с аудио возможностями, в то время как остальные участники конференции могут обладать возможностями передачи/приема также видео и данных.

Архитектура стандарта H.323

· терминал;

· контроллер зоны;

· шлюз (gateway);

· устройство управления многоточечной конференцией (MCU).

Рис. 1. Структурная схема сети IP-телефонии по стандарту H.323

Терминал (Terminal ) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные) устройство, предназначенное для участия в конференции. Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени. H.323-терминал должен обеспечивать поддержку следующих протоколов:

1. H.245 для установления возможностей терминалов и создания канала обмена аудиоинформацией.

2. H.225 для сигнализации вызова и установки параметров связи.

3. RAS для регистрации терминала пользователя и установки дополнительных параметров управления контроллером зоны.

4. RTP/RTCP для упорядочивания звуковых и видеопакетов.

H.323-терминал должен также поддерживать звуковой кодер-декодер в соответствии с G.711.

Протоколы H.225 и RAS используются между H.323-оконечными точками (терминалами и шлюзами) и контроллером зоны для обеспечения:

· обнаружения контроллера зоны (GRQ);

· регистрации оконечной точки;

· определения расположения оконечной точки;

· управления аутентификацией;

· задания маркера доступа.

RAS-сообщения передаются через ненадежные RAS-каналы, поэтому при обмене сообщениями возможны потери, задержки и повторные передачи.

Стек протоколов H.323

Стандарт H.323 определяет широкие требования для многих различных протоколов, которые составляют полный стек протоколов H.323.

Стек H.323 составляют 7 групп протоколов:

1. управление и сигнализация;

2. обработка звуковых сигналов;

3. обработка видеосигналов;

4. конференц-связь;

5. передача мультимедийной информации;

6. обеспечение информационной безопасности;

7. дополнительные услуги;

1. Управление соединением и сигнализация:

· 1.а. H.225.0: протоколы сигнализации и пакетирования мультимедийного потока (использует подмножество протокола сигнализации Q.931).

· 1.б. H.225.0/RAS: процедуры регистрации, допуска и состояния.

· 1.в. H.245: протокол управления для мультимедиа.

2. Обработка звуковых сигналов:

· 2.а. G.711: импульсно-кодовая модуляция тональных частот.

· 2.б. G.722: кодирование звукового сигнала 7 кГц в 64 кбит/с.

· 2.в. G.723.1: речевые кодеры на две скорости передачи для организации мультимедийной связи со скоростью передачи 5.3 и 6.3 кбит/с.

· 2.г. G.728: кодирование речевых сигналов 16 кбит/с с помощью линейного предсказания с кодированием сигнала возбуждения с малой задержкой.

· 2.д. G.729: кодирование речевых сигналов 8 кбит/с с помощью линейного предсказания с алгебраическим кодированием сигнала возбуждения сопряженной структуры.

3. Обработка видеосигналов:

· 3.а. H.261: видеокодеки для аудиовизуальных услуг со скоростью 64 кбит/с.

· 3.б. H.263: кодирование видеосигнала для передачи с малой скоростью.

4. Конференц-связь для передачи данных:

· 4.а. T.120: это стек протоколов (который включает T.123, T.124, T.125) для передачи данных между оконечными пунктами. Он может использоваться для разных приложений в области совместной работы (Collaboration Work), такой как коллективное редактирование растровых изображений, совместное использование приложений и совместная организация документов. В T.120 применяется многоуровневая архитектура, подобная модели OSI.

5. Мультимедийная передача:

· 5.а. RTP: транспортный протокол реального времени.

· 5.б. RTCP: протокол управления передачей в реальном времени.

6. Обеспечение безопасности:

· 6.а. H.235: обеспечение безопасности и шифрование для мультимедийных терминалов сети H.323.

7. Дополнительные услуги:

· 7.а. H.450.1: обобщенные функции для управления дополнительными услугами в H.323.

· 7.б. H.450.2: перевод соединения на телефонный номер третьего абонента.

· 7.в. H.450.3: переадресация вызова.

· 7.г. H.450.4: удержание вызова.

· 7.д. H.450.5: парковка вызова (park ) и ответ на вызов (pick up ).

· 7.е. H.450.6: уведомление о поступившем вызове в состоянии разговора.

· 7.ж. H.450.7: индикация ожидающего сообщения.

· 7.з. H.450.8: служба идентификации имен.

· 7.и. H.450.9: служба завершения соединения для сетей H.323.

Установление соединения по Н.323

Обнаружение контроллера зоны (GRQ)

Процесс обнаружения контроллера зоны используется H.323-оконечными точками, в которых оконечная точка должна зарегистрироваться. Обнаружение контроллера зоны может быть выполнено статически или динамически. В статическом режиме оконечная точка знает транспортный адрес контроллера априорно. В динамическом режиме обнаружения контроллера оконечная точка посылает многоадресное сообщение (multicasts GRQ) поиска контроллера на групповой адрес поиска контроллера, содержащее вопрос: "Кто мой контроллер?". Один или большее количество контроллеров могут отвечать GCF-сообщением: "Я могу быть вашим контроллером".

Регистрация оконечной точки

Регистрация - процесс, используемый оконечными точками, чтобы соединить зону и сообщить контроллеру параметры несущей сети зоны, которая обеспечивает транспорт, и один из псевдонимов своего адреса. Все оконечные точки регистрируются в контроллере зоны.

Определение положения оконечной точки

Определение положения оконечной точки - это процесс привязки ее сетевого адреса (адреса в сети транспортировки) к ее H.323-псевдониму или адресу E.164 (телефонному номеру).

Другие функции управления

RAS-канал используется и для других видов механизмов управления, таких как контроль аутентификации, ограничение входа конечной точки в зону, управление шириной полосы пропускания, управление процессами разъединения (отключения), когда оконечная точка отключается от текущего контроллера зоны и выходит из зоны.

Стандарты H.225 - сигнализации вызова и H.245 - сигнализации управления

H. 225 - сигнализация вызова

H.225 - сигнализация вызова - используется для установления соединения между H.323-оконечными точками (терминалами и шлюзами), через которые будут транспортироваться данные в реальном масштабе времени. Сигнализация вызова включает обмен H.225-сообщениями протокола через надежный канал, задействованный для этой цели (канал сигнализации вызовов).

Если в H.323-сети нет контроллера зоны, то конечные точки обмениваются сигналами вызовов непосредственно друг с другом. Если контроллер зоны есть, то возможно использование двух методов вызовов: обмен сигналами непосредственно между конечными точками (так называемый "метод прямых вызовов") и обмен между оконечными точками только после обращения к контроллеру зоны и маршрутизации вызова ("метод с маршрутизацией вызовов в контроллере зоны"). Выбор используемого метода осуществляется при регистрации конечной точки в контроллере зоны.

Метод с маршрутизацией «вызовов в контроллере зоны»

Сигналы вызовов между оконечными точками и контроллером зоны передаются по RAS-каналам. Контроллер зоны получает сообщение вызова через канал сигнализации из одной оконечной точки и направляет его к другой оконечной точке через канал сигнализации другой оконечной точки.

H.245 - сигнализация управления

H.245 - сигнализация управления - состоит из сквозного обмена H.245-сообщеними между H.323-оконечными точками. H.245-сообщения управления передаются через H.245-каналы управления. H.245 - канал управления представляет из себя логический канал, который постоянно открыт, в отличие от каналов обмена мультимедиа потоков. Сообщения сигнализации управления можно разделить на две группы: обмен терминалов H.323 своими параметрами и сообщения управления.

· Сообщения обмена параметрами

Обмен параметрами позволяет терминалам выбрать такие режимы обмена данными и форматы кодирования, которые они могут использовать при совместной работе друг с другом. Уточняются возможности терминалов, как на прием, так и на передачу.

· Сообщения управления процессами логическими каналами между конечными точками

Логический канал несет информацию от одной оконечной точки до другой оконечной точки (в случае двухточечной конференции) или множественных оконечных точек (в случае отметки на многоточечную конференцию). Протокол H.245 предоставляет набор сообщений, обеспечивающих открытие и закрытие этих каналов. Логический канал всегда однонаправленный.

Мультимедиа шлюз (Gateway)

Представляет из себя устройство, предназначенное для преобразования мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей (рис. 2).

Рис. 2. Шлюз H.323/PSTN

Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией, например, является задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Шлюзы H.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN). При отсутствии в сети шлюза должна быть обязательно реализована одна из его функций - преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети с помощью других средств. Со стороны сетей с маршрутизацией пакетов IP, так же, как и со стороны ТфОП, шлюз может участвовать в соединениях в качестве терминала или устройства управления конференциями.

Контроллер управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) предназначен для организации конференций с участием трех и более участников. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC) и, возможно, процессоры Multipoint Processors (MP). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

Конфигурация многоточечной конференции может быть централизованной, децентрализованной, гибридной и смешанной.

Рис. 3. Схемы централизованной и децентрализованной организаций конференции в H.323

Централизованная многоточечная конференция требует наличия устройства MCU. Каждый терминал обменивается с MCU потоками аудио, видео, данными и командами управления по схеме "точка-точка". Контроллер MCU, используя протокол H.245, определяет возможности каждого терминала. Процессор MP формирует необходимые для каждого терминала мультимедийные потоки и рассылает их. Кроме того, процессор может обеспечивать преобразования потоков от различных кодеков с различными скоростями данных.

Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU. Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется контроллером MCU.

Гибридная схема организации конференц-связи является комбинацией двух предыдущих. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу только аудио- или только видеопотока остальным участникам без посылки на MCU. Передача остальных потоков осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае задействуются как контроллер, так и процессор MCU.

Рис. 4. Схемы децентрализованной и смешанной организаций конференции в H.323

В смешанной схеме организации конференц-связи одна группа терминалов может работать по централизованной схеме, а другая группа - по децентрализованной.

Контроллер зоны (или Gatekeeper) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.

Контроллер зоны обеспечивает услуги управления вызовами для H.323-оконечных точек, типа трансляции адреса и управления шириной полосы пропускания в соответствии с протоколом RAS. Контроллер зоны в H.323-сети не обязательный компонент. Однако если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. H.323-стандарт определяет как обязательные услуги контроллера зоны, так и дополнительные (факультативные) функциональные возможности, которые он может обеспечивать.

Факультативной возможностью контроллера зоны является маршрутизация сигналов вызова. Оконечные точки посылают сообщения сигналов вызова контроллеру зоны, который направляет их к оконечным точкам адресатов. Поочередно оконечные точки могут посылать сообщения сигнализации вызова непосредственно друг другу. Эта возможность ценна для текущего контроля обращений и управления обращениями в сети. Маршрутизация обращений через контроллер зоны обеспечивает лучшую эффективность работы сети, поскольку контроллер может принимать решения о маршрутизации, основанные на ряде факторов, например, о балансировке загрузки среди шлюзов.

Услуги, предлагаемые контроллером зоны, определены в RAS и включают трансляцию адреса, управление приемами, управление шириной полосы частот и зональное управление. H.323-сети, не имеющие контроллер шлюза, не имеют этих возможностей. H.323-сети, содержащие IP-телефоны и шлюзы, должны обязательно содержать контроллер зоны, чтобы транслировать входящие E.164-телефонные адреса в транспортные адреса. Контроллер зоны - логический компонент H.323, но он может быть выполнен и как часть шлюза.

Обязательные функции контроллера зоны

· Трансляция адреса

Вызов, порожденный внутри H.323-сети, может использоваться для адресования нужного терминала с помощью его псевдонима (краткого названия). Вызов, порожденный вне H.323-сети и полученный через шлюз для адресования терминалу получателя, может использовать номер телефона в соответствии с рекомендацией E.164 (например, 310-442-9222). Данная рекомендация используется для адресования абонентов сети ISDN. Контроллер зоны преобразует полученный E.164-номер телефона или псевдоним в сетевой адрес (например, 204.252.32.156 для IP-сети) терминала адресата. Оконечная точка адресата может быть достигнута с использованием этого сетевого адреса.

· Управление регистрацией

Контроллер зоны может управлять регистрацией оконечных точек в H.323-сети. При этом используются RAS-сообщения: запрос регистрации (ARQ ), подтверждение (ACF ) и отклонение (ARJ ). Управление регистрацией может быть фиктивной функцией, которая допускает все оконечные точки к H.323-сети.

· Управление полосой пропускания

Контроллер обеспечивает управление полосой пропускания, используя RAS-сообщения: запрос ширины полосы пропускания (BRQ ), подтверждение (BCF) и отклонение (BRJ ). Например, если сетевой диспетчер определил порог для числа одновременных соединений для H.323-сети, контроллер зоны может отказываться устанавливать новые соединения, если только этот порог достигнут. В результате имеется возможность ограничивать общее значение распределенной полосы пропускания некоторой частью общей полосы сети передачи данных, оставляя остающуюся ширину полосы пропускания для приложений передачи данных. Управление полосой пропускания может также быть фиктивной функцией, которая просто получает запросы без их обработки.

· Факультативные функции контроллера зоны

· Управление вызовами

Контроллер зоны может маршрутизировать вызовы между H.323-оконечными точками. В двухточечной конференции контроллер зоны может обрабатывать H.225 сообщения сигналов вызовов. В качестве альтернативы контроллер зоны может разрешать оконечным точкам самостоятельный обмен H.225-сообщениями сигналов вызовов непосредственно друг с другом.

Когда оконечная точка посылает сообщения вызова контроллеру зоны, он, в соответствии со стандартом H.225, может принимать или отклонять вызов. Причинами для отклонения могут быть ограничения по доступу или времени, заданные для конкретных терминалов или шлюзов.

· Управление вызовом

Контроллер зоны может отслеживать данные относительно всех активных H.323-соединений, что позволяет управлять зоной, обеспечивая контроль ширины полосы пропускания, и обеспечивать балансировку загрузки сети за счет перенаправления вызовов между терминалами и шлюзами.

Процедура соединения по H.323

Рассмотрим по шагам сценарий установления соединения между двумя терминалами H.323 без использования контроллера зоны (рис. 5).

1. Оконечный пункт A (вызывающая сторона) соединяется с оконечным пунктом B (вызываемая сторона) и посылает сообщение Setup (установка, как определено в H.225.0), включающее тип вызова (например, только звуковые сигналы), номер вызываемой и вызывающей стороны и адрес.

Рис. 5. Сценарий установки соединения по протоколу H.323

2. Оконечный пункт B откликается сообщением уведомления (Alerting ). Оконечный пункт A должен принять это сообщение прежде, чем истечет время, отведенное на установку.

3. Когда пользователь в оконечном пункте B отвечает на вызов (снимает трубку), сообщение Connect (соединение) передается в оконечный пункт A .

4. Оба терминала передают информацию о своих возможностях (типы среды, выбор кодека и информация о мультиплексировании) в сообщении TerminalCapabilitySet (установка возможностей терминала).

5. Каждый терминал отвечает сообщением TerminalCapabilitySetAck (подтверждение установки возможностей терминала). В случае если удаленный оконечный пункт не обладает какими-то возможностями, будет передано сообщение TerminalCapabilitySetReject (отклонение установки возможностей терминала), и терминалы продолжат передавать эти сообщения, пока не определят, что устанавливаемые возможности поддерживаются обоими оконечными пунктами.

6. Каждый терминал передает сообщение H.245 OpenLogicalChannel (открыть логический канал), позволяющее открыть логический канал с удаленным оконечным пунктом, чтобы настроить речевые каналы, по которым будет производиться обмен мультимедийными потоками.

7. В случае готовности к приемке данных каждый терминал передает OpenLogicalChannelAck (подтверждение открытия логического канала) в удаленный оконечный пункт, определяя номер порта, на который удаленному оконечному пункту следует передавать данные RTP, и номер порта, на который следует передавать данные RTCP удаленному оконечному пункту.

8. Оконечные пункты обмениваются информацией в пакетах RTP. Во время этого обмена передаются пакеты RTCP для контроля качества передачи данных.

9. Когда оконечный пункт A дает отбой (вешает трубку), он должен передать сообщение H.245 CloseLogicalChannel (закрыть логический канал) для каждого канала, открытого с оконечным пунктом B .

10. Оконечный пункт B отвечает сообщением CloseLogicalChannelAck (подтверждение закрытия логического канала).

11. Оконечный пункт А посылает команду H.245 EndSessionCommand (команда завершения сеанса) и закрывает канал после приема такого же сообщения от оконечного пункта B .

12. Оба терминала посылают сообщение H.225.0 ReleaseComplete (освобождение завершено) по каналу сигнализации вызова, которое закрывает канал и завершает соединение.

Характеристики шлюзов IP-телефонии

В общем случае IP-телефония опирается на две основных операции: преобразование двунаправленной аналоговой речи в цифровую форму внутри кодирующего/декодирующего устройства (кодека) и упаковку в пакеты для передачи по IP-сети. Эти функции чаще всего выполняют автономные шлюзы, которые имеют несколько разновидностей. Это могут быть выделенные устройства или совмещенные маршрутизаторы/коммутаторы со встроенным аппаратным и программным обеспечением шлюза. Другой тип - когда шлюз объединен с оборудованием удаленного доступа и пулом модемов.

Независимо от способа аппаратной реализации шлюзы IP-телефонии должны обладать рядом необходимых свойств.

· Совместимость со стандартом H.323.

Базовым протоколом для работы IP-оборудования подавляющим большинством производителей был принят протокол, описанный МСЭ-Т в рекомендации H.323v2, которая стандартизирует мультимедийную связь в сетях с коммутацией пакетов

Пользователи мультимедийных персональных компьютеров с программным обеспечением H.323 могут подключиться к такой системе шлюзов. Вызовы при этом могут быть направлены на поддерживающие H.323 шлюзы других производителей. В результате данная система будет обеспечивать интеграцию речи, видео и данных в реальном масштабе времени (как, например, система Microsoft NetMeeting).

Рис. 6. Положение шлюза в сети IP-телефонии

· Наличие механизмов резервирования ресурсов.

Поддержка какой-либо схемы приоритезации (протокол резервирования RSVP или байт дифференциации услуг - DS byte ) для осуществления возможности выбора приоритета между передаваемой речью или данными является важной характеристикой шлюза. При этом протокол RSVP позволяет маршрутизаторам резервировать часть полосы пропускания для организации голосового трафика.

· Поддержка основных телефонных интерфейсов и типов сигнализаций.

Важным критерием при оценке характеристик шлюзов является возможно большее разнообразие телефонных интерфейсов, поддерживаемых IP-шлюзом (E1, PRI, BRI), и аналогового в частности, а также поддержка основных типов телефонной сигнализации: CAS, DTMF, PRI и ОКС № 7. Существенную роль играет поддержка оборудованием механизмов безопасности в соответствии с упомянутой рекомендацией Н.235.

· Транспортные архитектуры.

Диапазон транспортных архитектур, с которыми работают современные шлюзы, достаточно широк: выделенные линии, ISDN, Frame Relay, ATM, Ethernet.

· Масштабируемость.

Важной характеристикой шлюза является его масштабируемость, что обеспечивается модульным построением оборудования. На первом этапе развертывания сети IP-телефонии возможно использование неполного ресурса имеющихся портов при постепенном дальнейшем увеличении числа задействованных голосовых портов. При этом число портов соответствует количеству одновременных вызовов, которые может сделать шлюз, поскольку каждый его порт оснащен собственным цифровым сигнальным процессором (DSP - Digital Signal Processor) для оцифровки голосовых сигналов.

· Обеспечение факс-связью.

Подавляющее большинство производимых шлюзов имеют возможность обеспечивать факсимильную связь на базе протокола IP. Она опирается на два основных стандарта, предложенных МСЭ-Т. Стандарт Т.37 сводит передачу факсов к доставке с промежуточным хранением, так как изображения факсов передаются в виде вложений электронной почты. Благодаря Т.37 факс-аппараты и факс-серверы могут взаимодействовать друг с другом так же согласованно, как и традиционные факсы. Еще один стандарт Т.38 описывает передачу факсов в реальном масштабе времени либо посредством имитации соединения с факс-аппаратом, либо с помощью метода модуляции под названием FaxRelay. Т.38 может использоваться для реализации функциональности, более схожей с традиционной факсимильной связью, например, для немедленного подтверждения.

· Управление шлюзом.

Шлюзы могут отличаться предусмотренными средствами управления. Данные средства управления имеют своей функцией маршрутизацию вызовов между шлюзами и перекодировки телефонных номеров в IP-адреса. Они конструктивно могут быть интегрированы со шлюзом либо представлять собой отдельный "мультимедийный менеджер конференций" или "многоголосовый менеджер доступа". Одним из решений является использование единого пакета, включающего в себя средства биллинга, маршрутизации вызовов и сетевого администрирования.

· Возможность установки различных алгоритмов кодирования речи.

На показатели качества передаваемого голоса по IP-сети существенно влияет схема кодирования, используемая в шлюзе VoIP при сжатии голосовой информации. Самой распространенной является схема, обеспечивающая наибольшую степень сжатия информации и соответствующая спецификации G.723.1 (до 5.3 кбит/с). Применяются и другие схемы - G.729a, G.711, G.726, G.728. При этом чрезвычайно важно оснащение шлюза дополнительной установкой используемой схемы сжатия голоса.

Классификация шлюзов IP-телефонии

По масштабности применения их можно разделить на два основных типа: шлюзы, ориентированные на корпоративное применение, и шлюзы, предназначенные для операторов и поставщиков услуг связи. Продукты последнего типа отличаются большой емкостью и масштабируемостью, присутствием средств аутентификации и мониторинга, а также дополнительных возможностей биллинга.

По исполнению шлюзы могут быть:

· Автономные.

Большинство производителей шлюзов предлагает автономные IP-шлюзы, которые обычно состоят из серверов на базе персональных компьютеров с комплектом голосовых плат. Голосовые платы не предназначены для компрессии/декомпрессии звука, поэтому данная операция должна выполняться главным процессором ПК.

· Маршрутизаторы-шлюзы.

В мире производителей оборудования телекоммуникаций наметилась тенденция к тому, что крупные компании традиционное сетевое оборудование оснащают узлами, отвечающими за IP-телефонию. Эта продукция - маршрутизаторы и устройства доступа к распределенным сетям со встроенными шлюзами IP-телефонии - занимает отдельную важную нишу на рынке сетевого оборудования.

· RAS-шлюзы.

Свою часть рынка оборудования для IP-телефонии занимают шлюзы для VoIP, которые состоят из плат, устанавливаемых в серверы дистанционного доступа (RAS). Установка устройств данного типа при построении IP-сетей оправдана при работе с приложениями с множеством голосовых портов.

· Шлюзы-модули для УПАТС.

В настоящее время получили распространение шлюзы IP-телефонии, конструктивно представляющие собой модули для классических учрежденческих АТС. Подобная система перед тем, как установить соединение через IP-сеть, проверяет качество связи. В случае достаточного ее качества (норма устанавливается администратором системы) соединение устанавливается. Если дело обстоит иначе, вызов направляется по традиционным линиям связи. Таким образом, налицо стремление фирм-производителей постепенно заменять транспортную среду, не затрагивая при этом телефонный сервис, предоставляемый конечным пользователям.

· Шлюзы с интеграцией бизнес-приложений.

По мере развития систем IP-телефонии на ведущие роли выходят сервис-функции. При этом оборудование должно ориентироваться не только на интеграцию трафика, но и на интеграцию бизнес-приложений, позволяющую повысить продуктивность работы предприятий. Она позволяет реализовать службу типа "щелкни и говори", например, для установления телефонной связи между посетителями Web-узла компании и ее сотрудниками.

· Учрежденческие АТС на базе шлюзов.

Еще одно направление развития оборудования IP-телефонии - построение учрежденческих телефонных систем на базе инфраструктур ЛВС. В случае, когда нецелесообразна установка отдельного сервера для преобразования телефонных сигналов в IP-пакеты, используются сетевые устройства, подключаемые напрямую к сети 10BaseT (по типу концентраторов Ethernet). При этом каждый концентратор представляет, по сути, небольшую УАТС с голосовой почтой и автоматическим секретарем, подключаемую через разъем RJ-14 к внешним и внутренним телефонным линиям и через соединители RJ-45 к локальной сети Ethernet. Обладая простотой управления и наличием встроенных средств компьютерно-телефонной интеграции, эти системы в состоянии составить конкуренцию обычным учрежденческим АТС.

· Сетевые платы с функциями телефонии.

Одним из решений IP-телефонии являются многоцелевые сетевые платы с функциями телефонии. Такие устройства оборудованы портами RJ-11 для подключения обычного телефонного аппарата.

· Автономные IP-телефоны.

Представляют собой решение "все в одном" для одной линии. По внешнему виду и базовым сервисным возможностям аппаратные реализации IP-телефонов ничем особо не отличаются от обычных телефонов, но их электронная "начинка" позволяет существенно уменьшить нагрузку на персонал, отвечающий за телефонную связь.

Помимо аппаратной существуют и программные реализации IP-телефонов. В этом случае персональный компьютер (ПК), оборудованный телефонной гарнитурой или микрофоном и акустическими системами, превращается в многофункциональный коммуникационный центр. Пользователь ПК, кроме доступа к обычному телефонному сервису, получает набор дополнительных возможностей: получение информации о звонящем клиенте (благодаря наличию стандартного интерфейса TAPI к другим программам), контроль телефонных вызовов и работу с речевой почтой. Недостатками таких систем является неполная совместимость с H.323 версии 2, а также отсутствие поддержки функций по обеспечению безопасности в работе с gatekeeper.

Достоинства и недостатки H.323

Достоинства

Стандарт H.323 является всеобъемлющим и гибким. Его можно использовать при разработке решений для аудио или для полных сетей конференц-связи для передачи сигналов видео/аудио/данных. Существует множество выгод от реализации конференц-связи с помощью H.323:

· Технология H.323 обеспечивает высококачественную наращиваемую конференц-связь на базе мультимедиа. Мультимедийная конференц-связь H.323 может поддерживать такие приложения, как коллективное редактирование растровых изображений, совместная работа по передаче данных или видеоконференция.

· Технология H.323 допускает возможность взаимодействия оборудования на базе H.320 и H.323 от разных производителей.

· Технология H.323 использует с выгодой имеющиеся капиталовложения в инфраструктуру корпоративной сети.

· Технология H.323 может применяться для организации междугородных и международных телефонных соединений для снижения их стоимости.

· Технология H.323 позволяет более эффективно использовать технологию ISDN с применением шлюзов H.320 и меньшего числа линий ISDN.

· В корпоративной интрасети H.323 может обеспечивать более надежные соединения и уменьшать проблемы поддержки.

· Технология H.323 предлагает и более сложные возможности управления конференц-связью в сети.

· Технология H.323 не зависит от аппаратного обеспечения и операционной системы.

Технология SIP в некоторой степени близка к компонентам Q.931 и H.225 технологии H.323. Есть некоторые недостатки H.323 по сравнению с SIP:

· Технология H.323 расходует больше времени на установку соединения.

· Технология H.323 требует около 12 пакетов для установки соединения (тогда как для SIP требуется около 4 пакетов).

· Технология H.323 требует и TCP, и UDP во время установки соединения.

· Реализация H.323 намного сложнее реализации SIP.

· В настоящее время с помощью H.323 недоступно управление вызовом третьей стороны.

Список литературы

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/H.323

2. http://www.protocols.ru/files/Protocols/H323.pdf

3. http://www.ericsson.com/hr/etk/revija/Br_2_2005_RU/protokol.pdf

4. http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=6653

5. http://mobile.asterisk.ru/knowledgebase/H.323

6. http://www.intuit.ru/department/network/iptele/

Протокол H.323 обеспечивает основу для передачи данных, видео- и аудиоинформации через IP-сети, включая Internet. H.323 рекомендуется Международным телекоммуникационным союзом (International Telecommunication Union — ITU) в качестве набора стандартов передачи мультимедиа-информации через локальные сети, не поддерживающие гарантированного качества сервиса (QoS). Большинство современных сетей относится именно к такому типу — примерами могут служить сети на базе протоколов TCP/IP и IPX в средах Ethernet, Fast Ethernet и T oken Ring. Следовательно, протоколы H.323 являются важной частью построения ЛВС с поддержкой приложений мультимедиа. Такие приложения будут включать H.225.0-RAS, Q.931-H.245, RTP/RTCP и кодеки (кодер-декодер) аудио/видео/данных (аудио-кодеки G.711, G.723.1, G.728 и т. п., видео-кодеки H.261, H.263 с компрессией и декомпрессией, а также кодеки данных T.120).

Мультимедиа-потоки передаются на базе протоколов RTP/RTCP. RTP обеспечивает передачу собственно потоков мультимедиа, а RTCP поддерживает передачу данных для управления и контроля. Сигнализация (исключая RAS) передается с помощью протокола TCP. С сигнализацией имеют дело перечисленные ниже протоколы:

RAS управляет регистрацией, доступом и состоянием;
Q.931 обеспечивает организацию и разрыв соединений;
H.245 отвечает за согласование возможностей и использование каналов.

Кроме перечисленных протоколов в H.323 используются протоколы, обеспечивающие поддержку дополнительных функций:

H.235 обеспечивает средства безопасности и аутентификацию;

H.450.x — дополнительные услуги.

Расположение протоколов H.323 в модели OSI показано на рисунке.

Положение стека протоколов H.323 в эталонной модели OSI

RTP

RFC 1889

Протокол RTP (Real-time Transport — передача в реальном масштабе времени) обеспечивает транспортные функции для приложений, передающих данные в реальном масштабе времени (таких, как голос или видео) с использованием индивидуальных или групповых адресов. RTP не резервирует ресурсы и не гарантирует качества обслуживания QoS для сервиса в реальном масштабе времени. Протокол управления передачей RTCP позволяет осуществлять мониторинг доставки данных (в том числе и для больших сетей с групповой адресацией) и обеспечивает минимальный набор функций управления и идентификации. Протоколы RTP и RTCP разработаны таким образом, что функционирует независимо от нижележащих транспортных и сетевых протоколов. Протокол RTCP поддерживает использование трансляторов и миксеров уровня RTP.

Формат заголовка RTP с фиксированной структурой показан на рисунке.

Биты			Октет

		Счетчик CSRC
	Тип содержимого (Payload type)
Порядковый номер
Временная метка
SSRC
CSRC

Структура RTP

V

Версия протокола RTP.

P

Флаг заполнения. P=1 говорит о том, что в конце пакета содержится один или несколько октетов выравнивания, не являющихся частью полезной информации.

X

Бит расширения. При X=1 после заголовка с фиксированной структурой следует дополнительный заголовок определенного формата.

Счетчик CSRC

Показывает число идентификаторов CSRC, следующих за заголовком.

M

Маркер, интерпретация которого определяется профилем. Маркеры позволяют отмечать важные события (например, границы кадра в потоке пакетов).

Тип содержимого

Идентификатор типа содержимого задает формат информационной части пакета RTP и определяет интерпретацию пакета приложениями. Используемое по умолчанию статическое отображение кодов типа содержимого в форматы данных задается профилем. Дополнительные коды типов данных могут динамически задаваться иными средствами (не относящимися к RTP).

Порядковый номер

Данное поле увеличивается на единицу для каждого следующего посылаемого пакета RTP. Номер может использоваться получателем для обнаружения потери пакетов и восстановления корректной последовательности пакетов.

Временная метка

Отражает момент выборки первого октета в пакете данных RTP. Значение времени выборки должно браться из переменной (часов), которая увеличивается во времени непрерывно и линейно. Это значение используется для синхронизации и обнаружения флуктуаций времени доставки (jitter). Уровень разрешения часов должен быть достаточным для обеспечения желаемой точности синхронизации и соответствующей точности определения флуктуация времени доставки (как правило одного изменения показаний часов на видео-кадр недостаточно).

SSRC

Указывает источник синхронизации (идентификатор выбирается случайным образом с учетом того, что два источника синхронизации в одной сессии RTP не должны иметь одинаковых идентификаторов SSRC).

CSRC

Список идентификаторов источников информации, содержащий указатели на источники включенной в пакет полезной информации.

RTCP

RFC 1889 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1889.html

Протокол управления RTP (RTP control protocol) основывается на периодической передаче управляющих пакетов всем участникам сессии с использованием того же механизма, который служит для передачи пакетов данных. Нижележащий протокол уровня должен поддерживать мультиплексирование пакетов данных и управляющих пакетов (например, за счет использования разных номер портов в UDP).

Биты		Октет

Версия	Счетчик принятых отчетов
Тип пакета
Длина

Структура RTCP

Версия

Номер версии RTP, совпадающий для пакетов RTCP и пакетов данных RTP. В настоящее время используется версия 2.

P

Флаг заполнения. P=1 говорит о том, что в конце пакета содержится один или несколько октетов выравнивания, не являющихся частью полезной информации. Последний октет поля заполнения содержит число октетов заполнения, которые следует игнорировать. Заполнение может требоваться при использовании некоторых алгоритмов шифрования с фиксированным размером блоков. В составном пакете RTCP заполнение может потребоваться только для последнего из отдельных пакетов, поскольку составной пакет шифруется как единое целое.

Счетчик принятых отчетов

Количество блоков отчета, содержащихся в пакете. Допустимо нулевое значение поля.

Тип пакета

Поле типа пакета содержит константу 200, указывающую, что данный пакет относится к RTCP SR.

Длина

Поле длины задает размер пакета RTCP в 32-битовых словах минус 1 (с учетом заголовка и заполнения). Уменьшение реального размера пакета делает 0 корректным значением длины и позволяет избежать зацикливания при сканировании составного пакета RTCP, а подсчет в 32-битовых словах позволяет избежать проверки кратности размера (в октетах) числу 4.

RAS

H.225:

Канал RAS (Registration, Admission and Status — регистрация, доступ, состояние) служит для сообщений, используемых в процессах обнаружения шлюзов и регистрации конечных точек. Последний процесс используются для установки соответствия адресов конечных точек и транспортных адресов сигнальных транспортных каналов. Поскольку канал RAS не обеспечивает гарантированной доставки, H.225.0 рекомендует использовать для различных сообщений таймаут и счетчики повторов. Конечная точка или шлюз, которым не удается ответить на запрос в течение заданного времени (таймаут), могут использовать сообщения RIP (Request in Progress — запрос обрабатывается) для индикации того, что запрос до сих пор не обработан. Конечная точка или шлюз, получающие RIP, сбрасывают таймер и счетчик повторов.

Сообщения RAS используют синтаксис ASN.1.

H.225

H.225: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h225-0.html

H.225 представляет собой стандарт узкополосных видеотелефонных услуг, определенных в рекомендациях H.200/AV.120. Стандарт имеет дело с ситуациями, когда маршрут передачи включает, по крайней мере, одну сеть передачи пакетов, которая настроена на предоставление негарантируемого качества обслуживания QoS (такие сети также не поддерживают механизмов защиты и восстановления сверх заданных рекомендациями H.320 для терминалов). H.225.0 описывает организацию потоков голоса, видео, данных и управляющей информации в сетях передачи пакетов для обеспечения диалогового сервиса с помощью оборудования H.323.

Структура пакетов H.225 соответствует стандарту Q.931 и показана на рисунке.

Биты		Октет

Дискриминатор протокола

		3 (-4)
	Тип сообщения
Информационные элементы

Структура H.225

Дискриминатор протокола

Используется для того, чтобы отличать сообщения, управляющие вызовами пользователь-сеть, от других сообщений.

Размер ссылки

Ссылка на вызов

Идентифицирует вызов или запрос на регистрацию/отключение устройства на локальном интерфейсе пользователь-сеть, к которому конкретное сообщение применимо. Длина ссылки может составлять один или два октета.

Тип сообщения

Поле типа определяет функцию переданного сообщения. Используются следующие типы сообщений:

000	xxxxx	Сообщение при организации соединений
	00001	ALERTING (предупреждение)
	00010	CALL PROCEEDING (обработка вызова)
	00111	CONNECT (соединение)
	01111	CONNECT KNOWLEDGE (подтверждение соединения)
	00011	PROGRESS	Работа
	00101	SETUP (установка)
	01101	SETUP ACKNOWLEDGE (подтверждение установки)
001	xxxxx	Сообщения при передаче информации
	00110	RESUME (возобновить)
	01110	RESUME ACKNOWLODGE (подтверждение возобновления)
	00010	RESUME REJECT (отказ от возобновления)
	00101	SUSPEND (временная остановка)
	01101	SUSPEND ACKNOWLODGE (подтверждение временной остановки)
	00001	SUSPEND REJECT (отказ от временной остановки)
	00000	USER INFORMATION (пользовательская информация)
010	xxxxx	Сообщения при разрыве соединений
	00101	DISCONNECT (отключение)
	01101	RELEASE (разъединение)
	11010	RELEASE COMPLETE (разъединение завершено)
	00110	RESTART (рестарт)
	01110	RESTART ACKNOWLEDGE (подтверждение рестарта)
011	xxxxx	Другие сообщения
	00000	SEGMENT (сегмент)
	11001	CONGESTION CONTROL (контроль насыщения)
	11011	INFORMATION (информация)
	01110	NOTIFY (уведомление)
	11101	STATUS (состояние)
	10101	STATUS ENQUIRY (запрос состояния)

Информационные элементы (IE)

Протокол определяет две категории информационных элементов — размером в один октет и переменной длины. Форматы информационных элементов показаны на рисунке.

Биты			Октет

	Идентификатор EI	Содержимое IE

Формат информационного элемента из одного октета (тип 1)

Биты		Октет

	Идентификатор IE

Формат информационного элемента из одного октета (тип 2)

Биты		Октет

	Идентификатор IE
Длина содержимого IE
Содержимое IE

Формат информационного элемента переменной длины

H.245

H.245: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h245.html

H.245 определяет линию передачи для нетелефонных сигналов. Протокол включает характеристики передачи и приема, а также предпочтительный режим для приемной стороны, сигнализацию логического канала, контроль и индикацию. Для обеспечения надежной доставки данных, аудио- и видеосигналов определены процедуры подтверждения на уровне сигнализации.

Сообщения H.225 соответствуют синтаксису ASN.1.

Сообщения типа MultimediaSystemControlMessage могут быть определены как запрос, ответ, команда или индикация. Используются также перечисленные ниже наборы дополнительных сообщений.

Master Slave Determination (определение ведущего и ведомого).
Terminal Capability (возможности терминала).
Logical Channel Signaling (сигнализация логического канала).
Multiplex Table signaling (сигнализация таблицы мультиплексирования).
Request Multiplex Table signaling (запрос сигнализации таблицы мультиплексирования).
Request Mode (режим запроса).
Round Trip Delay (задержка прохождения сигнала в обоих направлениях).
Maintenance Loop (цикл обслуживания).
Communication Mode (коммуникационный режим).
Conference Request and Response (запрос и отклик для конференции).
Terminal ID (идентификатор терминала).

Commands and Indications (команды и индикаторы).

H.261

H.261: http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc2032.html

Протокол H.261 описывает видео-потоки для передачи с помощью транспортного протокола в реальном масштабе времени (RTP). На более низком уровне могут использоваться любые протоколы, способные поддерживать трафик RTP.

Формат заголовка показан на рисунке.

Биты					Октет

SBIT		EBIT
GOBN			MBAP
MBAP	QUANT			HMVD
HMVD		VMVD

Структура заголовка H.261

SBIT

Стартовый бит. Количество старших битов, которые должны игнорироваться в первом октете данных.

EBIT

Завершающий бит. Количество младших битов, которые должны быть проигнорированы в последнем октете данных.

I

Флаг кодирования данных INTRA-кадра. Если данный бит имеет значение 1, поток содержит только блоки, кодированные как INTRA-кадры. Нулевое значение флага говорит, что данный поток может содержать или не содержать блоки, кодированные как INTRA-кадр. Значение этого бита не может изменяться в течение всей RTP-сессии.

V

Флаг вектора перемещения (Motion Vector). Нулевое значение устанавливается в том случае, когда векторы перемещения не используются в данном потоке. Единичное значение флага говорит о возможности присутствия векторов перемещения. Значение этого бита не может изменяться в течение всей RTP-сессии.

GOBN

Номер GOB, задающий начало пакета. Значение этого поля равно 0, если пакет начинается с заголовка GOB.

MBAP

Поле MBAP (Macroblock Address Predictor – предсказание адреса макроблока) кодирует предсказание адреса макроблока (т. е. последнее значение MBA, содержащееся в предыдущем пакете). Значение поля находится в диапазоне 0-32 (для предсказания допустимых значений MBA — 1-33), но, поскольку битовый поток не может быть фрагментирован между заголовком GOB и MB 1, предсказатель в начале пакета не может быть равен 0. Таким образом, остается диапазон 1-32, который смещается на –1 для того, чтобы было достаточно 5-битового поля. Если пакет начинается с заголовка GOB, поле MBAP=0.

QUANT

Поле QUANT показывает значение MQUANT или GQUANT до начала пакета. Если пакет начинается с заголовка GOB, для поля QUANT устанавливается нулевое значение.

HMVD

Поле HMVD (Horizontal Motion Vector Data — вектор горизонтального перемещения) представляет собой ссылку на горизонтальный вектор перемещения данных (Motion Vector Data – MVD). HMVD=0, если флаг V равен 0, пакет начинается с заголовка GOB или для последнего MB, помещенного в предыдущий пакет, значение MTYPE не равно MC. Значение HMVD должно находиться в диапазоне от –15 до +15.

VMVD

Поле VMVD (Vertical Motion Vector Data — вектор вертикального перемещения) представляет собой ссылку на вертикальный вектор перемещения данных MVD. Значение VMVD=0, если флаг V равен 0, пакет начинается с заголовка GOB или для последнего MB, помещенного в предыдущий пакет, значение MTYPE не равно MC. Значение VMVD должно находиться в диапазоне от –15 до +15.

H.263

RFC 2190 (RTP): http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc2032.html

H.263: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h263.html

Протокол H.263 определяет формат инкапсуляции битового потока H.263 в пакеты протокола RTP (Real-time Transport Protocol – протокол транспортировки в реальном масштабе времени). Для заголовка потока (payload) H.263 определены три режима. Пакет RTP может использовать один из трех режимов видео-потока H.263 в зависимости от желаемого размера сетевого пакета и опций кодирования H.263. Самый короткий заголовок H.263 (режим A) поддерживает фрагментацию GOB (Group of Block — группа блока). Длинные заголовки H.263 (режимы B и C) поддерживают разбиение потока на макроблоки (MB).

Для каждого пакета RTP после заголовка RTP фиксированной длины следует заголовок содержимого H.263, а за ним — сжатый битовый поток стандарта H.263. Размер заголовка содержимого H.263 зависит от используемого режима. Схема видео-пакета RTP H.263 показана на рисунке.

Видео-пакет RTP H.263

В режиме A заголовок H.263 содержит 4 байта. Данный режим поддерживает фрагментацию RTP. В режиме B используется 8-байтовый заголовок H.263 и каждый пакет начинается на границе MB без опции PB. 12-байтовый заголовок H.263 определяет режим C, поддерживающий фрагментацию на границах MB для кадров с опцией PB.

Режим каждого заголовка потока H.263 указывается значениями полей F и P. Пакеты различных режимов могут перемешиваться. Формат заголовка для режима A показан на следующем рисунке.

Биты			Октет

	SBIT	EBIT

R (продолжение)

Структура заголовка H.263 для режима A.

F

Флаг, показывающий режим заголовка потока H.263.

P

Флаг необязательного режима PB, определенного в стандарте H.263.

Обычный кадр типа I или P.

1 Кадр PB.

Если F=1, поле P показывает режим:

Обычный кадр типа I или P.

0 Режим B.

1 Режим C.

SBIT

Стартовый бит. Количество старших битов, которые должны игнорироваться в первом байте данных.

EBIT

Завершающий бит. Количество младших битов, которые должны быть проигнорированы в последнем байте данных.

SRC

Исходный формат (биты 6, 7 и 8 поля TYPE, определяемые H.263), задающий разрешение текущего изображения.

I

Тип кодирования изображения (бит 9 в PTYPE, определяемый H.263):

0 Intra-кодирование (внутреннее).

1 Inter -кодирование.

U

Поле U имеет значение 1, если в текущем заголовке изображения была установлена (1) опция неограниченного вектора перемещения (Unrestricted Motion Vector), задаваемая битом 10 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

S

Поле S имеет значение 1, если для текущего заголовка изображения была установлена (1) опция синтаксического арифметического кодирования (Syntax-based Arithmetic Coding), задаваемая битом 11 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

A

Поле A имеет значение 1, если для текущего заголовка изображения была установлена (1) опция расширенного предсказания (Advanced Prediction), задаваемая битом 12 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

R

DBQ

Параметр дифференциального квантования, используемый для расчета параметров квантования для B-кадра на основе параметра квантования для P-кадра при использовании опции PB-кадров. Значение этого поля должно быть равно DBQUANT (определено в H.263). Нулевое значение поля устанавливается в тех случаях, когда опция PB-кадров не используется.

TRB

TR

Формат заголовка для режима B показан на следующем рисунке.

Биты						Октет

		SBIT			EBIT
			QUANT
GOBN
MBA (продолжение)
				HMV1
HMV1 (продолжение)			VMV1
VMV1 (продолжение)		HMV2
HMV2	VMV2

Структура заголовка H.263 для режима B.

Поля F, P, SBIT, EBIT, SRC, I, U, S и A определяются так же, как для режима A.

QUANT

Значение квантования для первого MB, кодированного в начале пакета. Если пакет начинается с заголовка GOB, поле QUANT=0.

GOBN

Номер GOB в начале пакета. Номер GOB задается по разному для различного разрешения.

MBA

Адрес внутри GOB первого MB в пакете (считается от нуля в порядке сканирования). Например, третий макроблок в любом GOB будет иметь MBA=2.

R

Поле зарезервировано и должно иметь нулевое значение.

HMV1, VMV1

Предсказание вертикального и горизонтального вектора перемещения для первого макроблока в данном пакете. Когда для текущего макроблока используются четыре вектора перемещения с опцией расширенного предсказания (advcanced prediction), эти векторы являются предсказателями вектора перемещения для блока номер 1 в макроблоке. Каждое 7-битовое поле кодирует предсказатель вектора перемещения в половинах разрешающей способности, используя дополнение до 2.

HMV2, VMV2

Предсказания вертикального и горизонтального векторов перемещения для блока номер 3 в первом макроблоке этого пакета, когда четыре вектора перемещения используются для с опцией расширенного предсказания (advcanced prediction). Это необходимо, поскольку для блока номер 3 в макроблоке требуются отличные от других макроблоков предсказания векторов перемещения. Описываемые поля не используются в тех случаях, когда MB имеет только один вектор перемещения. Каждое 7-битовое поле кодирует предсказатель вектора перемещения в половинах разрешающей способности, используя дополнение до 2.

Формат заголовка для режима С показан на рисунке.

Биты						Октет

		SBIT			EBIT
			QUANT
GOBN
MBA (продолжение)
				HMV1
HMV1 (продолжение)			VMV1
VMV1 (продолжение)		HMV2
HMV2	VMV2

RR (продолжение)

Структура заголовка H.263 для режима С.

Поля F, P, SBIT, EBIT, SRC, I, U, S, A, DBQ, TRB и TR определяются так же, как для режима A; поля QUANT, GOBN, MBA, HMV1, VMV1, HMV2, VMV2 — как для режима B.

RR

Поле зарезервировано и должно иметь нулевое значение.

H.235

H.235: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h235.html

Протокол H.235 обеспечивает расширение рекомендаций серии H.3xx в части добавления услуг обеспечения безопасности, такие как аутентификация и конфиденциальность (Authentication and Privacy) (шифрование данных). H.235 должен работать с другими протоколами серии H, которые используют H.245 в качестве протокола управления.

Все сообщения H.235 шифруются так же, как в ASN.1.

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Реферат по предмету

Управление сетями ЭВМ

«Интернет телефония. Протокол H.323»

Проверил Харламов А.Г.

Исполнитель Группа С-94

Мерчи А. Э.

Москва 2010

Введение

Протокол H .323

· управление полосой пропускания;

· возможность взаимодействия сетей;

· платформенную независимость;

· поддержку многоточечных конференций;

· поддержку многоадресной передачи;

· стандарты для кодеков;

· поддержку групповой адресации.

Управление полосой пропускания

Межсетевые конференции

Платформенная независимость

Поддержка многоточечных конференций

Поддержка многоадресной передачи

Стандарты для кодеков

Совместимость

Рис. 4.2.

Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией, например, является задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Шлюзы H.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN ). При отсутствии в сети шлюза должна быть обязательно реализована одна из его функций - преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети с помощью других средств. Со стороны сетей с маршрутизацией пакетов IP, так же, как и со стороны ТфОП, шлюз может участвовать в соединениях в качестве терминала или устройства управления конференциями.

Контроллер управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) предназначен для организации конференций с участием трех и более участников. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC) и, возможно, процессоры Multipoint Processors ( MP ). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

Рис. 4.3.

Централизованная многоточечная конференция требует наличия устройства MCU . Каждый терминал обменивается с MCU потоками аудио, видео, данными и командами управления по схеме "точка-точка". Контроллер MCU , используя протокол H.245, определяет возможности каждого терминала. Процессор MP формирует необходимые для каждого терминала мультимедийные потоки и рассылает их. Кроме того, процессор может обеспечивать преобразования потоков от различных кодеков с различными скоростями данных.

Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU . Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU . В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется контроллером MCU .

Гибридная схема организации конференц-связи является комбинацией двух предыдущих. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу только аудио- или только видеопотока остальным участникам без посылки на MCU . Передача остальных потоков осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU . В этом случае задействуются как контроллер, так и процессор MCU .

Рис. 4.4.

Контроллер зоны обеспечивает услуги управления вызовами для H.323-оконечных точек, типа трансляции адреса и управления шириной полосы пропускания в соответствии с протоколом RAS . Контроллер зоны в H.323-сети не обязательный компонент. Однако если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. H.323-стандарт определяет как обязательные услуги контроллера зоны, так и дополнительные (факультативные) функциональные возможности, которые он может обеспечивать.

Услуги, предлагаемые контроллером зоны, определены в RAS и включают трансляцию адреса , управление приемами, управление шириной полосы частот и зональное управление. H.323-сети, не имеющие контроллер шлюза, не имеют этих возможностей. H.323-сети, содержащие IP-телефоны и шлюзы, должны обязательно содержать контроллер зоны, чтобы транслировать входящие E.164-телефонные адреса в транспортные адреса. Контроллер зоны - логический компонент H.323, но он может быть выполнен и как часть шлюза.

Обязательные функции контроллера зоны

Трансляция адреса
Вызов, порожденный внутри H.323-сети, может использоваться для адресования нужного терминала с помощью его псевдонима (краткого названия). Вызов, порожденный вне H.323-сети и полученный через шлюз для адресования терминалу получателя, может использовать номер телефона в соответствии с рекомендацией E.164 (например, 310-442-9222 ). Данная рекомендация используется для адресования абонентов сети ISDN. Контроллер зоны преобразует полученный E.164-номер телефона или псевдоним в сетевой адрес (например, 204.252.32.156 для IP-сети) терминала адресата. Оконечная точка адресата может быть достигнута с использованием этого сетевого адреса.
Управление регистрацией
Контроллер зоны может управлять регистрацией оконечных точек в H.323-сети. При этом используются RAS -сообщения: запрос регистрации ( ARQ ), подтверждение ( ACF ) и отклонение ( ARJ ). Управление регистрацией может быть фиктивной функцией, которая допускает все оконечные точки к H.323-сети.
Управление полосой пропускания
Контроллер обеспечивает управление полосой пропускания, используя RAS -сообщения: запрос ширины полосы пропускания (BRQ ), подтверждение (BCF ) и отклонение (BRJ ). Например, если сетевой диспетчер определил порог для числа одновременных соединений для H.323-сети, контроллер зоны может отказываться устанавливать новые соединения, если только этот порог достигнут. В результате имеется возможность ограничивать общее значение распределенной полосы пропускания некоторой частью общей полосы сети передачи данных, оставляя остающуюся ширину полосы пропускания для приложений передачи данных. Управление полосой пропускания может также быть фиктивной функцией, которая просто получает запросы без их обработки.
Факультативные функции контроллера зоны
- Управление вызовами
  Контроллер зоны может маршрутизировать вызовы между H.323-оконечными точками. В двухточечной конференции контроллер зоны может обрабатывать H.225 сообщения сигналов вызовов. В качестве альтернативы контроллер зоны может разрешать оконечным точкам самостоятельный обмен H.225-сообщениями сигналов вызовов непосредственно друг с другом.