În articolul de astăzi vom vorbi despre unul dintre primele protocoale care au devenit utilizate pe scară largă în rețelele VoIP - H.323.

A fost prezentată prima implementare a H.323 ITU-T (Uniunea Internațională de Telecomunicații - Telecomunicații)în 1996 și a fost destinat utilizării în videoconferințe limitate la LAN (Local Area Network). Cu toate acestea, protocolul a fost adaptat rapid pentru a transporta date de voce prin alte tipuri de rețele IP, cum ar fi WAN (Wide Are Network) și Internet.

H.323 este denumit cel mai adesea un „protocol”, dar, de fapt, este o întreagă stivă de protocoale care împărtășesc un singur scop: sprijinirea transmiterii de date audio și video într-o rețea cu comutare de pachete.

După cum se poate observa din această figură, transmisia audio și video se realizează prin stivele G.xxx/RTP/UDP/IP și H.xx/RTP/UDP/IP RTCP este responsabil pentru informațiile statistice despre sesiune.

Protocol H.255 RAS (înregistrare, admitere, stare) este responsabil pentru interacțiunea dispozitivelor finale cu un gatekeeper sau un controler de zonă.

Protocolul H.245 gestionează canalele media informaționale, negociază funcționalitatea terminalelor și gestionează canalele logice.

Procesul de stabilire și terminare a apelurilor printr-o rețea IP se realizează folosind protocolul H.255.0, ale cărui mesaje de semnalizare sunt împrumutate de la Q.931, utilizat în ISDN.

Arhitectura H.323 are un model client-server și include următoarele elemente:

- Terminal

Acesta este dispozitivul principal din sistemul H.323, care asigură transmisia de date video și audio. Terminalul trebuie să accepte toate protocoalele incluse în stiva H.323 pentru a furniza servicii de telefonie IP. Se realizează atât sub forma unui telefon IP simplu, cât și sub forma unui dispozitiv complex cu funcții suplimentare.

- Gateway

Acest element este prezent doar atunci când este necesară interfațarea rețelei H.323 cu un alt tip de rețea, de exemplu ISDN (Integrated Services Digital Network) sau PSTN (Public Switched Telephone Network). Este de remarcat faptul că cu ajutorul gateway-urilor este posibilă asigurarea interacțiunii cu rețelele H.323 comunicatii mobile a treia generație (3G), care utilizează protocolul H.324.

- Paznic

Ca și gateway-ul, gatekeeper-ul este un element opțional al rețelei H.323. Funcțiile Gatekeeper includ: înregistrarea terminalului, gestionarea lățimii de bandă, traducerea adresei, autentificarea utilizatorului.

Gatekeeper-ul funcționează în două moduri: direcţionat direcţionatȘi portarul îndreptat

Cel mai eficient și răspândit este modul direct dirijat, deoarece în acest mod dispozitive terminale(terminale), folosind protocolul RAS, află adresa IP a dispozitivului de la distanță și conexiunea are loc direct.

În modul gatekeeper rutat, conexiunea are loc întotdeauna prin gatekeeper, ceea ce, desigur, necesită putere de calcul suplimentară de la acesta.

Un set de dispozitive conectate la un gatekeeper se numește zonă, motiv pentru care gatekeeper-ul este adesea numit controler de zonă.

- Dispozitiv de control al conferinței (unitate de control multipunct)

Acest dispozitiv este un server ale cărui funcții includ menținerea conferințelor audio și video între trei sau mai multe terminale H.323. Serverul gestionează resursele conferinței, determină fluxurile audio și video și coordonează terminalele cu privire la posibilitatea procesării datelor audio și video.

După cum puteți vedea, prezența tuturor dispozitivelor luate în considerare, cu excepția terminalelor, este opțională. Astfel, cea mai simplă arhitectură de rețea H.323 poate fi două terminale conectate direct care suportă stiva de protocoale corespunzătoare.

În articolul următor vom arunca o privire mai atentă asupra modului în care funcționează unele dintre protocoalele din stivă. H.323, și, de asemenea, studiază opțiuni posibile scenarii de stabilire a conexiunii. În plus, vom învăța să înțelegem mesajele de semnalizare ale protocolului Q.931, ceea ce ne va ajuta să înțelegem nu numai H.323, ci și ISDN.

Ți-a fost util acest articol?

Te rog spune-mi de ce?

Ne pare rău că articolul nu v-a fost util: (Vă rugăm, dacă nu este dificil, indicați de ce? Vă vom fi foarte recunoscători pentru un răspuns detaliat. Vă mulțumim că ne ajutați să devenim mai buni!

Igor Maslennikov,
Director de dezvoltare a afacerilor la CompTek
[email protected]

Istoria scurtă, dar plină de evenimente a dezvoltării telefoniei IP a dus la faptul că astăzi în rețelele VoIP reale coexistă trei familii principale de protocoale și concurează între ele - H.323, SIP și MGCP. Protocoalele tuturor acestor trei familii reglementează gestionarea apelurilor multimedia și transmiterea traficului media în rețelele IP, dar în același timp implementează trei abordări diferite pentru construirea sistemelor de semnalizare telefonică. Să încercăm să ne dăm seama de ce a apărut această situație, care sunt aceste protocoale și care sunt perspectivele de dezvoltare a fiecăruia dintre ele.

Din punct de vedere istoric, primul și cel mai răspândit în prezent este setul de recomandări H.323 introdus de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU) (pentru simplitate, îl vom numi protocol). H.323 a fost rezultatul muncii dezvoltatorilor de protocoale de comunicații multimedia în rețelele ISDN (H.320). Lucrările corespunzătoare au fost efectuate încă de la începutul anilor 90, când nu mai era nicio urmă de telefonie IP. Prima versiune a acestui protocol a fost adoptată de ITU în 1996 și a fost în esență o încercare de a transfera semnalizarea telefonică ISDN Q.931 către conexiunile IP, adică de a „suprapune” telefonia tradițională pe rețelele de date. Recomandările H.323 descriu în detaliu modul de organizare a conferințelor multimedia, acoperind servicii de voce, video și date computerizate prin rețele de pachete cu livrare negarantată. Până în prezent, a patra versiune a acestui set de recomandări a fost adoptată. Componentele principale ale kit-ului includ protocoalele descrise mai jos.

H.225- analog complet al protocolului Q.931 în rețelele ISDN; descrie procesul de stabilire, menținere și terminare a unei conexiuni. Mesajele sunt schimbate folosind protocolul TCP.

RAS(Înregistrare, Admitere, Stare) - este responsabil pentru înregistrarea dispozitivelor în rețea, controlul accesului la resurse, monitorizarea lățimii de bandă necesară pentru o sesiune de comunicare și monitorizarea stării dispozitivelor din rețea. Funcționează prin protocolul UDP.

H.245- este responsabil pentru schimbul de informații necesare coordonării parametrilor canalelor logice pentru transmiterea fluxurilor media, adică vocea sau video în sine. Aceasta include, de exemplu, negocierea de codecuri, numere de port UDP etc. Schimbul are loc folosind protocolul TCP.

H.450.x(introdus în a patra versiune de H.323) - este responsabil pentru furnizarea de funcții suplimentare sau inteligente precum Hold, Transfer etc.

Arhitectura H.323 (Figura 1) este destul de simplă și constă doar din patru componente funcționale, dintre care niciuna nu este obligatorie.

Orez. 1. Arhitectura N.323.

Terminal(Terminal H.323) - un dispozitiv de abonat capabil să furnizeze comunicații (voce, video etc.) cu alte terminale, gateway-uri sau dispozitive de conferință multi-utilizator.

Poarta de acces(H.323 Gateway) este conceptul central al telefoniei IP de astăzi. Acest dispozitiv oferă împerechere reciprocă reteaua telefonica cu o rețea IP. Aceasta oferă suport pentru diferite protocoale și interfețe ale ambelor tipuri de rețele. Dacă nu este necesar accesul la rețeaua telefonică, atunci această componentă nu este necesară, iar terminalele pot comunica între ele direct.

Gardianul de poartă(H.323 Gatekeeper, GK) - un element de control, „inteligenta” rețelei H.323, care asigură scalabilitatea acesteia, centralizarea managementului și setărilor, precum și traducerea prefixelor și identificatorilor telefonici (ID H.323) în Adresele IP ale gateway-urilor sau terminalelor H. 323. În plus, gatekeeper-ul este responsabil pentru controlul accesului (Admission Control) la înregistrarea gateway-urilor și terminalelor, autorizarea apelurilor (Call Admission Control), gestionarea lățimii de bandă și rutarea apelurilor. Gatekeeper-ul controlează partea rețelei subordonată acesteia (zonă) prin RAS - protocolul de comunicare între gateway-uri și acesta. Este posibil să combinați gatekeeper-uri în grupuri, care pot fi gestionate folosind un gatekeeper dedicat - Directory Gatekeeper.

Configurarea conferințelor cu mai mulți utilizatori(H.323 Multipoint Conference Unit, MCU) - gestionează conferințe multi-utilizator, coordonează parametrii de conectare ai tuturor participanților în modul de conferință centralizat, descentralizat sau combinat. Este posibil să comutați sau să amestecați fluxurile media.

Mesajele sunt schimbate între componentele rețelei H.323 în format binar (ASN.1), care necesită un translator binar în text (parser ASN) pentru a analiza. În ceea ce privește metodele de adresare, recomandările H.323 definesc mai multe opțiuni în acest sens:

• numere de telefon în format E.164, adică numai caractere din setul „0123456789#*,”;
• H.323-identifier (H323-ID) - un set arbitrar de caractere Unicode;
• Identificator uniform de resurse în format URL (URL-ID);
• Adresă IP cu numărul portului, de exemplu, 10.2.3.4:1720;
• abordare E-mail(ID de e-mail).

În forma sa cea mai generală, scenariul conexiunii H.323 arată ca o serie de pași secvențiali (Figura 2). În primul rând, pentru a stabili o conexiune, terminalul detectează gatekeeper-ul și se înregistrează cu acesta folosind protocolul RAS. Apoi canalul de semnalizare este stabilit folosind protocoalele RAS și H.225. În următoarea etapă, sunt conveniți parametrii echipamentului, informații despre acesta funcţionalitateși deschiderea canalelor logice folosind protocolul H.245. Numai după aceasta, traficul media este transmis prin protocoalele RTP/RTCP și, la finalizare, conexiunea este finalizată.

Protocolul SIP

Următorul cel mai comun protocol de telefonie IP se numește SIP (Session Initiation Protocol); este descris în recomandările RFC 2543. SIP guvernează stabilirea și terminarea sesiunilor multimedia - sesiuni de comunicare în timpul cărora utilizatorii pot vorbi între ei, pot face schimb de video și text, pot colabora la aplicații etc. SIP și protocoalele însoțitoare au luat naștere și se dezvoltă în cadrul IETF - principalul organism de standardizare a Internetului. Prima versiune a protocolului SIP a fost adoptată în martie 1999, cu trei ani mai târziu decât H.323, dar datorită dezvoltării intense a acestei direcții, astăzi setul de recomandări RFC (documente oficiale de bază ale IETF) legate de numerele arhitecturii SIP zeci, dacă nu sute de documente.

SIP este foarte asemănător cu Protocolul HTTP, deoarece a fost dezvoltat în imaginea și asemănarea binecunoscutelor specificații HTTP și SMTP. În esență, acesta este un protocol client-server, a cărui activitate constă într-o serie de solicitări și răspunsuri, iar toate anteturile SIP sunt transmise în format text ASCII și, prin urmare, sunt ușor de citit. Cu siguranță codurile de returnare sunt 200 (OK), și mai ales 404 ( Nu a fost găsit) sunt bine cunoscute tuturor utilizatorilor de internet. SIP permite utilizarea adresei logice (URL) bazate pe protocolul TCP sau UDP. Cel mai simplu mod este să setați adrese de e-mail, de exemplu, sip, ca adresă în rețeaua SIP: [email protected]- aceasta este cea mai naturală adresă URL, înțeleasă adecvat de SIP. În acest caz, este posibil să se utilizeze diverși parametri care determină funcționalitatea adresei SIP sau tipul de protocol de comunicare. De exemplu, puteți indica că conexiunea se realizează cu un număr de telefon obișnuit al rețelei publice - sip:tel:+70957852525, și o completați număr de interior postd=pp521 sau definiți parametrii de comunicare prin modem - modem:+70957852526;type=v32b?7e1;type=v110.

SIP are mai multe protocoale complementare care oferă capabilități suplimentare. Cel mai important dintre ele este SDP (Session Description Protocol, RFC 2327), un protocol pentru negocierea unor parametri ai unei sesiuni de comunicații precum tipuri de codecuri, numere de port UDP etc. SDP asigură că parametrii unei sesiuni de comunicații pot fi modificați pe zbura, in timpul unei sedinte. Transportul mesajelor SDP se bazează pe Protocolul de anunțare a sesiunii (SAP, RFC 2974).

Un alt exemplu de protocol complementar este SIMPLE (SIP for Instant Messaging and Presence Levering Extension). De fapt, aceasta este o extensie a SIP, care servește la furnizarea de informații despre evenimente (prezență) și la trimiterea de mesaje instantanee (mesagerie instantanee).

De menționat, de asemenea, sunt SIP-T (Trunk), un protocol pentru transportul mesajelor SS7 sub formă de obiecte MIME între controlere de semnalizare, precum și SIGTRAN (Signaling Transport), un protocol pentru transportul mesajelor de semnalizare SS7 printr-o rețea IP.

Arhitectura SIP (Figura 3) este, de asemenea, foarte simplă și constă din câteva componente opționale.

Orez. 3. Arhitectura SIP.

Client SIP(SIP user agent) - poate fi reprezentat fie de un dispozitiv (telefon IP, gateway sau alt terminal de utilizator), fie de o aplicație software pentru un PC, PDA, etc. De obicei, un client SIP conține atât o parte client, cât și o parte server (User Agent Client sau UAC și User Agent Server, sau UAS). Principalele funcții ale acestei componente sunt inițierea și terminarea apelurilor.

Server proxy SIP- gestionează rutarea apelurilor și funcționarea aplicației. Serverul proxy nu poate iniția sau termina apeluri.

Server de redirecționare SIP- redirecționează apelurile conform condițiilor specificate.

Registrator SIP(registrar/locație) - înregistrează utilizatorii și menține o bază de date cu nume de utilizatori corespunzătoare adreselor, numerelor de telefon etc.

O alta componentă importantă rețelele SIP reale, deși nu sunt incluse în mod oficial în arhitectura SIP, este Back-to-Back User Agent (B2BUA). Acesta este un fel de server, care sunt doi clienți SIP conectați unul la altul și, prin urmare, capabili să inițieze și să încheie apeluri.

Din aceste componente, ca și din „cărămizi” funcționale, puteți construi rețele VoIP de orice topologie, complexitate și scară, până la rețele care înlocuiesc complet funcțiile PBX-urilor moderne. De asemenea, puteți crea servicii complet noi - integrarea aplicațiilor de internet și de afaceri, servicii programabile, căutare de abonați multicast, servicii multimedia, notificări de evenimente etc.

În forma sa cea mai generală, un scenariu de conexiune SIP care implică un server proxy este prezentat în Fig. 4. Abonatul trimite o cerere de conectare la serverul proxy prin trimiterea unui mesaj de invitație. Serverul proxy returnează un mesaj de încercare și trimite un mesaj de invitație persoanei apelate. Partea apelată răspunde cu un mesaj de apel, pe care serverul proxy îl redirecţionează către partea apelantă. După ce partea apelată ridică telefonul, un mesaj OK este trimis celui care apelează, care este difuzat de serverul proxy. Un mesaj de confirmare Ack este returnat persoanei apelate.

Din acest moment, conexiunea este considerată stabilită și schimbul de trafic media începe prin protocoalele RTP/RTCP. Partea care dorește să încheie conexiunea trimite un mesaj de revedere, iar după ce a primit o confirmare OK, conexiunea este întreruptă.

Acest script este foarte simplu, nu implică alte servere (Redirecționare, Registrar, Locație), dar oferă o idee despre modelul de interacțiune elemente functionale Rețele SIP.

Protocolul MGCP

Ultimul dintre protocoalele de telefonie IP luate în considerare este MGCP (Media Gateway Control Protocol). Mai precis, vorbim aici nu despre un protocol, ci despre un întreg grup - SGCP, IPDC, MGCP, MEGACO, H.248. Aceste specificații nu sunt doar foarte asemănătoare din punct de vedere conceptual, dar sunt și „rude apropiate”.

Istoria formării MGCP a început cu crearea a două protocoale - SGCP (Simple Gateway Control Protocol, dezvoltat de Bellcore și Cisco Systems) și IPDC ( Protocol Internet pentru Device Control, dezvoltat de Level 3 cu participarea multor producători). SGCP și IPDC au fost apoi combinate într-un singur protocol numit MGCP. Ulterior, evoluția MGCP a dus la apariția protocoalelor MEGACO (în cadrul IETF) și H.248 (în cadrul ITU).

Prima versiune a MGCP (RFC 2705) datează din octombrie 1999. Este interesant de notat că MGCP este singurul dintre cele trei protocoale descrise aici la care colaborează IETF și ITU; În urma acestei interacțiuni au fost create protocoalele MEGACO și H.248. În același timp, există și alte implementări ale protocoalelor asemănătoare MGCP, de exemplu, proprietarul Cisco Systems SSCP (Skinny Station Control Protocol), cu care Cisco Call Manager PBX controlează telefoanele IP.

Ideea de bază a MGCP este foarte simplă. Constă în faptul că Call Control este concentrat pe un dispozitiv de control central numit Call Agent (CA), și este complet separat de fluxurile media (purtător). Aceste fluxuri sunt procesate de gateway-uri „prost” sau terminale de utilizator care sunt capabile să execute doar un set limitat de comenzi care emană de la dispozitivul de control. Arhitectura protocolului de rețea MGCP este, de asemenea, foarte simplă (Fig. 5), are doar două componente funcționale. Primul poate fi un Media Gateway (MG) sau un telefon IP, iar al doilea poate fi un dispozitiv de control al apelurilor, care poate fi numit un controler de semnalizare (CA), un Media Gateway Controller (MGC) sau controler software(Softswitch, SS). Uneori, un controler de semnalizare este prezentat ca două componente - controlerul propriu-zis (Call Agent), care îndeplinește funcțiile de gestionare a gateway-urilor și gateway-ul de semnalizare (Signaling Gateway), care asigură schimbul de informații de semnalizare și coordonarea între rețeaua de telefonie tradițională și rețeaua IP.

Orez. 5. Arhitectura MGCP.

Controlerele fac schimb de date cu gateway-uri (sau telefoane IP) într-un mod simplu format text(în cazul H.248, este posibil și schimbul binar), iar scopul funcțional al fiecărui gateway este determinat de setul de comenzi pe care îl „înțelege”. Prin manipularea seturilor de comenzi, puteți obține gateway-uri specializate: gateway-uri trunking (TGW), gateway-uri rezidențiale (RGW), gateway-uri de acces (AGW) etc.

Controlerul de semnalizare CA percepe rețeaua ca un set de două elemente logice - dispozitive (puncte finale) și conexiuni (conexiuni) între ele. Dispozitivele pot fi fizice (de exemplu, telefoane IP sau linii pe gateway-uri) sau virtuale (de exemplu, linii către servere de mesagerie vocală). Conexiunile pot fi pentru voce, fax sau date. Gestionarea acestor elemente, adică organizarea conexiunilor între dispozitive, are loc prin trimiterea de comenzi sub formă de mesaje text (ASCII) prin protocolul UDP - poate fi utilizat protocolul SDP deja familiar. De regulă, acțiunile de control ale controlorului SA sunt inițiate de unele evenimente.

Cel mai simplu scenariu de conectare din conceptul MGCP (Fig. 6) va arăta astfel. Utilizatorul unui telefon conectat la gateway-ul MGCP ridică telefonul, după care gateway-ul informează controlerul despre acest eveniment, iar CA îi instruiește gateway-ului să includă un semnal de ton de apelare în linia telefonică. Acum utilizatorul aude un ton continuu în receptor. Apelarea unui număr de telefon este, de asemenea, o secvență de evenimente pentru controler. Analizând aceste evenimente, CA poate stabili o conexiune cu un alt abonat în rețeaua IP sau în rețeaua telefonică. Apropo, procesarea centralizată a semnalizării permite controlerului să difuzeze în mod transparent semnalizarea SS7 sau ISDN de la rețeaua de telefonie către rețeaua IP și, dimpotrivă, să primească mesajele de semnalizare corespunzătoare ambalate în pachete IP, apoi să le analizeze și să manipuleze canalele vocale pe gateway-uri. .

rezumat

Comparând „date biografice” și caracteristici funcționale trei tipuri de protocoale (vezi tabel), vedem că diferențele dintre acestea se datorează unor motive istorice, în special, schimbărilor de idei despre calea de dezvoltare a telecomunicațiilor în timp diferit. În același timp, H.323 este un protocol de telefonie IP consacrat din punct de vedere tehnologic, utilizat pe scară largă pentru retelele de operatoriși schimbul între operatori, s-ar putea spune, un protocol de „tranzit”. La rândul său, SIP este un protocol pentru furnizarea de servicii vocale îmbunătățite în rețelele IP, care continuă să se dezvolte rapid, cu alte cuvinte, un protocol „abonat”. În ceea ce privește MGCP, acesta se concentrează în primul rând pe organizarea de noduri mari de operator pentru conectarea rețelelor IP cu rețele PSTN și SS7.

Comparația protocoalelor de rețea VoIP

Index	H.323	ÎNGHIŢITURĂ	MGCP
Client	Inteligent	Inteligent	Bont
Componentă care definește funcționalitatea rețelei și serviciile de rețea	Gardianul de poartă	Server proxy	Controler de semnal CA
Model folosit	Telefon (Q.931)	Internet (WWW)	Centralizat
Protocolul de semnalizare	TCP*	TCP sau UDP	UDP
Protocolul de transport media	RTP	RTP	RTP
Format mesaj	Binar (ASN.1)	Text (ASCII)	Text (ASCII)**
Organizație de standardizare	ITU	IETF	IETF/ITU
*Transmiterea prin protocolul UDP este posibilă; ** Formatul de mesaj binar este posibil, ca în H.248.

Evoluția H.323 sugerează că dezvoltarea viitoare a telefoniei IP este asociată nu atât cu înlocuirea telefoniei tradiționale, cât cu apariția unor noi servicii care nu sunt posibile în cadrul rețelei telefonice convenționale. Cu toate acestea, crearea unor astfel de servicii folosind numai familia de protocoale H.323 este destul de dificilă în comparație, de exemplu, cu serviciile de Internet. Procesul de dezvoltare bazat pe H.323 în sine, accesibil doar „gurulor din telefonie”, urmează canoanele tradiționale ale lumii telefoniei obișnuite.

Prin urmare, este foarte probabil ca protocolul SIP, mult mai ușor de înțeles și mai convenabil pentru inginerii de rețea și programatori, să se transforme după ceva timp în protocolul unui serviciu nou, ale cărui funcții depășesc cu mult transmisia vocală prin rețele de pachete. Termenul „comunicații IP” poate fi auzit acum din ce în ce mai des. Diferența dintre comunicațiile IP și telefonie (inclusiv telefonia IP de astăzi) va fi tocmai abundența de servicii, a căror posibilitate pur și simplu nu o știm încă.

Este încă greu de spus care va fi soarta reprezentanților familiei MGCP. Aceste protocoale vor fi în mod evident solicitate în perioada de tranziție - de la rețelele cu comutare de circuite și rețelele TDM la rețelele de comutare de pachete (mai precis, la rețelele IP). În primul rând, această cerere se datorează posibilității de integrare transparentă a rețelelor de telefonie (în special SS7) cu rețelele de telefonie IP. Dar perspectivele ulterioare pentru dezvoltarea protocoalelor familiei MGCP vor depinde de ce va merge pe drum procesul de convergență a telecomunicațiilor - prin „Internet”, implicând egalitatea nodurilor de rețea, prezența „clienților inteligenți” și a serviciilor inovatoare, sau prin „telefon”, cu o ierarhie strictă în care noile servicii sunt introduse doar central, și o regulă nescrisă: cu cât este „mai prost” clientul, cu atât operatorului îi este mai ușor să trăiască.

Dar, în orice caz, ne confruntăm cu o perioadă de tranziție destul de lungă, în care H.323, SIP, MGCP și unele protocoale noi, nenăscute vor coexista în operatorul real și rețele corporative. Practica de utilizare a acestora se poate schimba în timp și suntem siguri că vom vedea o mulțime de lucruri interesante și neașteptate pe scena telecomunicațiilor în următorii ani.

H.323 este unul dintre cele mai vechi standarde utilizate pentru telefonia VoIP și videoconferințe. Acesta este un întreg sistem de protocoale și elemente care vă permit să transmiteți date media prin rețele de pachete cu lățime de bandă negarantată. Structura de recomandare H.323 oferă o varietate de capabilități de comunicare, de la telefonie obișnuită până la videoconferințe cu transmisie media.

Unul dintre avantajele standardului H.323 este caracteristica sa de legătură, care permite dispozitivelor de la diferiți producători să comunice între ele.

Înainte de apariția H.323, toate aplicațiile VoIP rulau pe propriile protocoale de semnalizare, astfel încât comunicarea între ele era imposibilă. Cu toate acestea, în 1996, a fost publicată prima versiune a H.323 și acest standard a devenit larg răspândit.

Evoluția și dezvoltarea standardului

Au trecut mulți ani de când a apărut standardul H.323 și, firește, a fost îmbunătățit cu fiecare versiune. Din 1996 până astăzi Au fost lansate 7 versiuni ale standardului.

Prima versiune a fost destul de slabă, deoarece a fost lansată cu scopul principal de a stabili o comunicare între terminale de la diferiți producători. Despre fiabilitate, siguranță și calitate bună Nu exista încă nicio comunicare în afară de aceasta, anterior incompatibile între ele, terminalele puteau „comunica” doar în cadrul rețelei corporative.

Descoperirea a fost cea de-a doua versiune, care a apărut doi ani mai târziu și care era vizată utilizare activăîn telefonie VoIP și conferințe cu mai multe persoane. De data asta cuvânt cheie fiabilitatea a devenit - confirmarea fiabilității punctelor terminale (participanții la conferință), imuabilitatea pachetelor de date în timpul transmisiei, protecție împotriva piratarii neautorizate a datelor și, în mod ciudat, absența respingerii apelurilor primite. Conexiunea dintre terminale a fost, de asemenea, accelerată și a fost adăugată capacitatea de a redirecționa apelurile.

A treia versiune a furnizat transmisie de semnalizare pentru Mai mult apeluri printr-o singură conexiune TCP. Gateway-uri de internet care ar putea oferi până la o mie apeluri simultane, mai ales a câștigat atunci.

Modificările din cea de-a patra versiune au vizat creșterea capacității terminalelor H.323, iar lansarea celei de-a cincea versiuni a vizat stabilizarea generală a standardului. Apropo, soluțiile TrueConf funcționează pe a patra versiune a protocolului H.323.

În iunie 2006, a fost aprobată a șasea versiune a standardului cu modificări privind protocoalele de transport H.225 și H.245. Acum există suport pentru Assigned Gatekeeper - un gatekeeper alocat pe care este înregistrat un punct final din lista de gatekeeper alternativi. În plus, au fost acceptate documente și o serie de aplicații care permit utilizarea codecurilor GSM și H.264 în soluțiile H.323.

Ultima versiune - a șaptea a H.323 a fost lansată în noiembrie 2009. Printre numeroasele actualizări, ar trebui evidențiate două caracteristici importante pentru utilizatori:

• transmiterea informațiilor despre utilizatori în mai multe limbi (acest lucru a permis angajaților diferitelor organizații internaționale să interacționeze cu ușurință între ei);
• livrarea automată a datelor despre o conferință de grup care are loc pe serverul MCU către toate terminalele H.323 (acest lucru a permis utilizatorilor să se conecteze la conferință fără a introduce date despre aceasta).

Arhitectură

Standardul H.323 se bazează pe patru componente pentru videoconferințe punct la punct sau multipunct:

• terminale
• gateway-uri
• controlori de zonă (gatekeeper)
• server de conferințe multipunct (MCU)

Terminal este în esență un instrument pentru gestionarea unui dispozitiv H.323, un fel de interfață cu utilizatorul, un punct final. Terminalele pot comunica între ele folosind telefonie VoIP sau videoconferință. Pentru a conecta terminale din diferite rețele - de exemplu, H.323 și ISDN, gateway-uri. Ei îndeplinesc următoarele funcții:

• stabilirea unei conexiuni între terminale;
• conversie de formate audio;
• schimb de informatii.

Dacă terminalele se află pe aceeași rețea H.323, nu sunt utilizate gateway-uri.

Controler de zonă sau portarul- Acesta este punctul central al rețelei H.323, deoarece este gatekeeper-ul care este responsabil pentru adresarea apelurilor, gestionarea lățimii de bandă și autentificarea terminalelor și gateway-urilor în timpul conexiunilor. Deși recomandarea H.323 nu definește un gatekeeper ca element obligatoriu, este totuși imposibil să utilizați setul fără el. funcții moderne, pe care producătorii de aplicații VoIP și soluții de videoconferință le implementează în soluțiile lor.

Pentru a comunica între trei sau mai multe terminale, este utilizat un server de conferințe multipunct MCU (Multipoint Control Unit). Toate terminalele care participă la conferință contactează mai întâi serverul MCU, iar MCU, la rândul său, distribuie fluxuri video către toate terminalele. MCU în sine combină de obicei și rolurile de gatekeeper și gateway.

protocoale H.323

Fiecare terminal sau dispozitiv H.323 care acceptă protocolul H.323 are propria sa adresă IP. Acesta oferă un mecanism pentru rutarea pachetelor H.323 în cadrul rețelei. Pentru conectarea terminalelor cu gateway-uri și gatekeeper-uri, precum și pentru transmiterea traficului media, protocoale UDP. Transport protocoale TCP sunt utilizate numai pentru a stabili un apel între terminale și pentru a schimba capabilități suplimentare.

1. Detectarea și înregistrarea Gatekeeperului pe acesta;
2. stabilirea unei conexiuni între două sau mai multe terminale;
3. schimb voce și video - transmisie prin protocoale de transport;
4. schimb multimedia - transfer de diverse grafice sau documente text, lucru comun asupra acestora;
5. termina apelul.

Procesul de descoperire este necesar pentru ca punctele finale (terminale) să găsească gatekeeper-ul după adresa de rețea și să se înregistreze cu acesta. Această procedură poate fi efectuată automat (multicasting - schimb de mesaje între puncte finale și un gatekeeper; dacă există mai mulți gatekeeper, terminalul selectează independent cu care să se înregistreze) sau manual (când adresa de rețea a gatekeeper-ului este cunoscută dinainte la configurare). dispozitivul). Prima opțiune pentru detectarea unui gatekeeper este de preferat, deoarece în cazul oricărei defecțiuni în funcționarea acestuia, terminalul (punctul final) va putea comuta automat la un alt gatekeeper, fără a interfera cu configurația.

Procedura de înregistrare este necesară pentru ca punctele terminale (terminale) să-și poată furniza adresele către Gatekeeper și să intre în zona de control al acestuia.

Pentru a stabili o conexiune între terminale și schimb de trafic media, sunt utilizate următoarele protocoale:

TCP:

• H.225- stabilirea unei conexiuni între dispozitivele H.323.
• H.245- schimb de informații despre capabilități (codecuri acceptate, de exemplu). Un terminal „informează” un alt terminal despre capabilitățile suportate (codec-uri) și selectează un codec pentru a trimite din capabilitățile celuilalt terminal.

UDP:

• RAS- utilizat între terminale, gateway-uri și gatekeeper-uri. Responsabil de înregistrare, permisiunea de a efectua apeluri și stări.
• RTP- folosit la transmiterea traficului media în timp real.

Pentru a finaliza conexiunea, terminalele trimit un mesaj către gatekeeper, după care canalul este închis și conexiunea este întreruptă.

Codecuri H.323

Standardul H.323 definește funcția de schimb de informații audio ca fiind capacitatea sa principală (acesta a fost cazul inițial, deoarece H.323 a fost întotdeauna folosit în telefonia VoIP), astfel încât fiecare terminal trebuia să suporte cel puțin un codec de la G.7XX familie. Dar comunicarea video în raport cu H.323 a fost poziționată ca o sarcină secundară, ceea ce înseamnă că suportul pentru codecuri video nu era obligatoriu. Cu toate acestea, astăzi, în era videoconferințelor și integrării acesteia în multe terminale H.323, codecurile video sunt obligatorii. Codecurile video din familia H.26X sunt folosite pentru a codifica video în H.323.

• latenta scazuta;
• capacitatea de a recupera pachetele pierdute;
• calitate superioară sunet;
• lățime de bandă mică (nu mai mult de 8 kbit/s).

Codecurile din familia G.7XX îndeplinesc toate aceste cerințe. Totuși, dacă vorbim despre ultimul punct această listă, atunci numai unele dintre G.7XX îi corespund.

Implicit, H.323 folosește codecul G.711, care are o lățime de bandă destul de mare - 64 kbit/s. În plus, G.711 este considerat în prezent un codec învechit, deoarece frecvența sa de eșantionare (conversie semnal analogîn digital) este de doar 8 kHz, în timp ce pentru un alt codec, mai modern G.722.1, această cifră este de două ori mai mare (16 kHz). Apropo, codecurile de joasă frecvență G.723 (5,3/6,3 kbps) și G.729 (8 kbps) au fost folosite anterior pentru conexiunile la Internet.

În ceea ce privește codecurile video, totul este simplu: codecul video H.264 este standardul de mulți ani. Succesorul său H.265 nu a câștigat încă popularitate și este acceptat doar pe dispozitive noi, așa că nu credem că va fi utilizat pe scară largă înainte de 2022.

Ministerul Educației al Federației Ruse

INSTITUTUL DE STAT MOSCOVA

ELECTRONICA SI MATEMATICA (UNIVERSITATEA TEHNICA)

Rezumat pe subiect

Managementul rețelei de calculatoare

„Telefonie prin internet. protocol H.323"

Verificat de Kharlamov A.G.

Grupul de interpreți S-94

Murchie A.E.

Moscova 2010

Introducere

În doar câțiva ani, tehnologiile de telefonie IP au evoluat semnificativ, iar soluțiile comune astăzi sunt semnificativ diferite de cele anterioare. Pe de o parte, acest lucru se datorează dezvoltării soluțiilor hardware, în special apariției unor routere puternice de coloană vertebrală și de tranzit și canale de telecomunicații de mare viteză. Pe de altă parte, nu se poate să nu remarcăm apariția unor astfel de tehnologii calitativ noi precum rutare dinamică luând în considerare calitatea serviciului în rețelele IP multiservicii și rezervarea resurselor pentru a controla calitatea serviciului ruterelor de tranzit.

Echipamentul modern pentru transmisia vocală prin protocolul IP (VoIP) vă permite să asigurați prioritate transmiterii traficului vocal față de transmiterea de date obișnuite, primire calitate acceptabilă semnal sonor sub compresie puternică, suprimă eficient diferite zgomote.

Astăzi, operatorii de telecomunicații specializați în furnizarea de servicii de telefonie IP folosesc canale dedicate cu prioritate pentru traficul de voce față de traficul de date, ceea ce garantează o transmisie vocală de înaltă calitate. În acest caz, mai multe opțiuni pentru rutarea traficului vocal sunt utilizate pentru fiecare dintre miile de direcții, iar dacă apar probleme, traficul este redirecționat automat către alte canale.

Pe măsură ce se dezvoltă, telefonia IP suferă schimbări calitative importante: dintr-un serviciu suplimentar se transformă treptat într-un fel de serviciu de bază, care poate deveni în curând una dintre componentele tehnologiei multiservicii.

Protocolul de transmitere a traficului vocal joacă un rol important. În primul rând, H.323, care provine din protocoalele telefonice tradiționale, și, în al doilea rând, protocoalele create pe baza tehnologiilor IP, precum SIP, MGCP, MEGACO, se dezvoltă activ.

Operatorii ruși de telefonie IP folosesc cel mai adesea protocoale din grupul H.323. Acest lucru se datorează faptului că acest protocol a fost primul standard general acceptat pentru implementarea industrială a telefoniei IP. În prezent, se acordă din ce în ce mai multă atenție SIP. Protocolul SIP din acest grup este cel mai vedere simplă protocol, mai accesibil percepției și înțelegerii de către specialistul în IT obișnuit. SIP este deosebit de bun pentru utilizarea în intranet-uri. În același timp, protocolul extern în rețeaua unui operator de telecomunicații pentru o întreprindere, de regulă, va rămâne în continuare fie H.323, fie MGCP/MEGACO.

După cum am menționat, telefonia IP devine una dintre componentele soluției de transmitere a traficului multimedia eterogen folosind protocolul TCP/IP. Și este destul de firesc ca dezvoltarea instrumentelor individuale de management al traficului multimedia să afecteze întregul sistem tehnologic transmisie de pachete date.

De asemenea, trebuie reținut că telefonia IP nu este doar o alternativă la telefonia obișnuită. Relevanța dezvoltării soluțiilor de telefonie IP se datorează nu numai posibilității de reducere a costului convorbirilor telefonice și întreținere infrastructură (deși acest lucru cu siguranță contează). Într-un plan strategic, telefonia IP poate deveni o singură platformă tehnică care va combina soluții de transmisie de date și voce, precum și pentru procesarea și utilizarea ulterioară a acestor informații în toate procesele de afaceri. Astfel, dezvoltarea telefoniei IP într-un anumit sens este un mijloc de creștere a productivității muncii și de dezvoltare a afacerilor.

Protocol H .323

În 1990, primul standard internațional în domeniul videoconferințelor, specificația H.320, a fost aprobat pentru a suporta videoconferințe prin ISDN. Apoi ITU-T a aprobat o serie întreagă de recomandări legate de videoconferința. Această serie de recomandări, denumită adesea H.32x, include standardele H.321-H.324 pe lângă H.320, care sunt destinate diferitelor tipuri de rețele. În a doua jumătate a anilor 90, rețelele IP și Internetul au primit o dezvoltare intensă. Au evoluat într-un mediu de transmisie de date rentabil și au devenit aproape omniprezente. Cu toate acestea, spre deosebire de ISDN, rețelele IP nu sunt potrivite pentru transmiterea datelor audio și video. Dorința de a utiliza structura existentă a rețelelor IP a dus la apariția standardului H.323 în 1996, care conține descrieri ale dispozitivelor terminale, echipamentelor și servicii de rețea, conceput pentru comunicații multimedia în rețele cu comutare de pachete (de exemplu, Intranet sau Internet). Dispozitive terminale și hardware de rețea Standardul H.323 poate transmite date, voce și informații video în timp real. Recomandarea H.323 nu definește: interfata retea, mediu fizic transferul de informaţii şi protocol de transport, folosit pe web. Rețeaua prin care are loc comunicația între terminalele H.323 poate fi un segment sau mai multe segmente cu o topologie complexă. Terminalele H.323 pot fi integrate în calculatoare personale sau implementat ca dispozitive de sine stătătoare. Dar suportul pentru schimbul de voce este o caracteristică obligatorie pentru orice dispozitiv H.323.

· managementul lăţimii de bandă;

· Posibilitatea interacțiunii în rețea;

· independența platformei;

· suport pentru conferințe multipunct;

· suport pentru transmisie multicast;

· standarde pentru codecuri;

· suport pentru adresare multicast.

Managementul lățimii de bandă

Transmisia de informații audio și video încarcă foarte intens canalele de comunicare, iar dacă această creștere a sarcinii nu este monitorizată, performanța serviciilor critice de rețea poate fi perturbată. Prin urmare, recomandările H.323 asigură gestionarea lățimii de bandă. Puteți limita atât numărul de conexiuni simultane, cât și lățimea de bandă totală pentru toate aplicațiile H.323. Aceste restricții ajută la păstrarea resurselor necesare pentru munca altora. aplicații de rețea. Fiecare terminal H.323 își poate gestiona propria lățime de bandă într-o anumită sesiune de conferință.

conferințe pe internet

Independenta platformei

H.323 „nu este legat” de nicio decizie de tehnologie asociată cu echipamentul sau software. Aplicațiile care interacționează între ele pot fi create pe baza platforme diferite, cu sisteme de operare diferite.

Suport pentru conferințe multipunct

Recomandările H.323 permit organizarea unei conferințe cu trei sau mai mulți participanți. Conferințele multipunct pot fi ținute fie cu sau fără un controler central - MCU (unitate de conferință multipunct).

Suport multicast

H.323 acceptă multicast într-o conferință multipunct dacă rețeaua acceptă protocolul de control multicast. În cazul transmisiei multicast, un pachet de informații este trimis către toți destinatarii necesari fără duplicare inutilă. Multicast folosește lățimea de bandă mult mai eficient, deoarece exact un flux este trimis tuturor destinatarilor listei de corespondență.

Standarde de codec

H.323 stabilește standarde pentru codificarea și decodificarea fluxurilor audio și video pentru a asigura compatibilitatea între echipamentele de la diferiți producători. În același timp, standardul este destul de flexibil. Sunt formulate cerințe, a căror îndeplinire este obligatorie, și există caracteristici opționale, dacă sunt utilizate, de asemenea, este necesar să se respecte cu strictețe standardul. În plus, producătorul poate include în produse și aplicații multimedia caracteristici suplimentare, dacă nu contravin cerințelor obligatorii și opționale ale standardului.

Compatibilitate

Pot exista cazuri în care participanții la conferință doresc să comunice între ei fără a-și face griji cu privire la problemele de compatibilitate între ei. Recomandările H.323 sprijină elucidarea oportunități generale echipamente utilizatori finaliși să stabilească cele mai bune protocoale de codificare, apelare și control comune pentru participanții la conferință.

Terminal - un terminal multimedia (voce, video, date) destinat participării la o conferință. Prin terminal, standardul se referă la echipamentul terminal al rețelei care permite utilizatorilor să comunice între ei în timp real. Terminalul H.323 trebuie să accepte următoarele protocoale:

1. H.245 pentru a stabili capabilitățile terminalului și a crea un canal de comunicație audio.
2. H.225 pentru semnalizarea apelurilor și setarea parametrilor de comunicare.
3. RAS pentru înregistrarea terminalului utilizator și setarea parametrilor suplimentari pentru gestionarea controlerului de zonă.
4. RTP/RTCP pentru secvențierea pachetelor audio și video.

Terminalul H.323 trebuie să accepte și un codec audio în conformitate cu G.711.

Protocoalele H.225 și RAS sunt utilizate între punctele finale H.323 (terminale și gateway-uri) și controlerul de zonă pentru a furniza:

• detecție controler de zonă (GRQ);
• înregistrarea punctului final;
• determinarea locației punctului final;
• managementul autentificarii;
• specificarea unui jeton de acces.

Mesajele RAS sunt transmise prin canale RAS nesigure, astfel încât la schimbul de mesaje pot apărea pierderi, întârzieri și retransmisii.

4.2. Stiva de protocol H.323

Standardul H.323 definește cerințe largi pentru multe protocoale diferite care alcătuiesc stiva completă de protocoale H.323.

Stiva H.323 constă din 7 grupuri de protocoale:

1. control si semnalizare;
2. procesarea semnalelor audio;
3. procesare semnal video;
4. apel de conferinta;
5. transmitere de informaţii multimedia;
6. asigurarea securității informațiilor;
7. Servicii aditionale;

1. Managementul conexiunii și semnalizare:
   • 1.a. H.225.0: Protocoale de semnalizare și pachetare a fluxului media (folosește un subset al protocolului de semnalizare Q.931).
   • 1.b. H.225.0/RAS: proceduri de înregistrare, admitere și stare.
   • 1.c. H.245: protocol de control pentru multimedia.
2. Procesarea semnalului audio:
   • 2.a. G.711: modularea codului de impuls a frecvențelor vocii.
   • 2.b. G.722: codificare audio de 7 kHz la 64 kbps.
   • 2.c. G.723.1: codificatoare de vorbire dual-rate pentru comunicații multimedia la 5,3 și 6,3 kbit/s.
   • 2.g. G.728: Codificare liniară de predicție a semnalelor vocale de 16 kbit/s cu codificare a semnalului de excitație cu latență scăzută.
   • 2.d. G.729: Codificare liniară de predicție a semnalelor vocale de 8 kbit/s cu codificare algebrică a semnalului de excitare a structurii conjugate.
3. Procesare video:
   • 3.a. H.261: Codecuri video pentru servicii audiovizuale la 64 kbps.
   • 3.b. H.263: Codificare video pentru transmisie cu rată scăzută de biți.
4. Apel conferință de date:
   • 4.a. T.120: Aceasta este o stivă de protocoale (care include T.123, T.124, T.125) pentru transferul de date între punctele finale. Poate fi folosit pentru aplicatii diferiteîn domeniul colaborării (Collaboration Work), cum ar fi editarea colaborativă imagini raster, partajarea aplicații și organizarea colaborativă a documentelor. În T.120 este folosit arhitectură stratificată, similar cu modelul OSI.
5. Transmisie multimedia:
   • 5.a. RTP: Protocol de transport în timp real.
   • 5 B. RTCP: protocol de control transmitere in timp real.
6. Securitate:
   • 6.a. H.235: Securitate și criptare pentru terminalele multimedia din rețeaua H.323.
7. Servicii aditionale:
   • 7.a. H.450.1: funcții generice Pentru condus servicii aditionaleîn H.323.
   • 7.b. H.450.2: transferul conexiunii către număr de telefon al treilea abonat.
   • 7.c. H.450.3: Redirecționare apel.
   • 7.g. H.450.4: Apel în așteptare.
   • 7.d. H.450.5: Parcare apel ( parc) și răspunde la apel ( ridica).
   • 7.e. H.450.6: Notificarea apelurilor primite în starea de conversație.
   • 7.g. H.450.7: indicație de așteptare a mesajului.
   • 7.z. H.450.8: Serviciul de identificare a numelui.
   • 7.i. H.450.9: Serviciu de terminare a apelurilor pentru rețelele H.323.

4.3. Stabilirea unei conexiuni prin H.323

Zone Controller Discovery (GRQ)

Procesul de descoperire a controlerului de zonă este utilizat de punctele finale H.323 cu care punctul final trebuie să se înregistreze. Descoperirea controlerului de zonă se poate face static sau dinamic. În modul static, punctul final cunoaște adresa de transport a controlerului a priori. În modul de descoperire a controlerului dinamic, punctul final trimite un mesaj multicast (

Alte funcții de control

Canalul RAS este, de asemenea, utilizat pentru alte tipuri de mecanisme de control, cum ar fi controlul autentificării, limitarea intrării punctului final într-o zonă, controlul lățimii de bandă și controlul proceselor de deconectare atunci când un punct final se deconectează de la controlerul de zonă curent și iese din zonă.

Standardele H.225 - semnalizare apel și H.245 - semnalizare control

H.225 - semnalizare apel

H.225 - semnalizare apel - este folosit pentru a stabili o conexiune între punctele terminale H.323 (terminale și gateway-uri) prin care vor fi transportate date în timp real. Semnalizarea apelurilor implică schimbul de mesaje de protocol H.225 pe un canal de încredere activat în acest scop (canal de semnalizare a apelurilor).

Dacă rețeaua H.323 nu are un controler de zonă, punctele finale schimbă semnale de apel direct între ele. Dacă există un controler de zonă, atunci pot fi utilizate două metode de apelare: semnalizarea directă între punctele terminale (așa-numita „metodă de apelare directă”) și semnalizarea între punctele terminale numai după contactarea controlorului de zonă și rutarea apelului („metoda cu rutarea apelurilor în controlerul de zonă" "). Metoda utilizată este selectată atunci când punctul final se înregistrează la controlerul de zonă.

Metodă cu rutarea apelurilor în controlerul de zonă

Semnalele de apel între punctele terminale și controlerul de zonă sunt transmise prin canale RAS. Controlerul de zonă primește mesajul de apel prin canalul de semnalizare de la un punct final și îl transmite către celălalt punct de capăt prin canalul de semnalizare al celuilalt punct final.

H.245 - semnalizare de control

Semnalizarea de control H.245 constă în schimbul de la capăt la capăt al mesajelor H.245 între punctele terminale H.323. Mesajele de control H.245 sunt transmise prin canalele de control H.245. H.245 - canalul de control este un canal logic care este deschis constant, spre deosebire de canalele de schimb de flux multimedia. Mesajele de semnalizare de control pot fi împărțite în două grupe: terminale H.323 care își schimbă parametrii și mesajele de control.

• Mesaje de schimb de parametri

  Schimbul de parametri permite terminalelor să selecteze modurile de comunicare și formatele de codare pe care le pot folosi atunci când lucrează între ele. Capabilitățile terminalelor, atât de recepție, cât și de transmisie, sunt în curs de clarificare.

• Mesajele de control al procesului sunt canale logice între punctele finale

  Canal logic transportă informații de la un punct final la un alt punct final (în cazul unei conferințe punct la punct) sau puncte finale multiple (în cazul unei etichete de conferință multipunct). Protocolul H.245 oferă un set de mesaje care permit deschiderea și închiderea acestor canale. Canalul logic este întotdeauna unidirecțional.