Н.323 протокол IP-телефонии

Содержание
 TOC o«1-3» h z u
Введение. PAGEREF _Toc107243461 h 3
1. Описаниепротокола Н.323. PAGEREF _Toc107243462 h 6
1.1.Архитектура системы на базе стандарта Н.323. PAGEREF _Toc107243463 h 6
1.1.1.Терминал Н.323. PAGEREF _Toc107243464 h 6
1.1.2.Привратник. PAGEREF _Toc107243465 h 7
1.1.3. Шлюз. PAGEREF _Toc107243466 h 7
1.1.4.Устройство управления конференциями. PAGEREF _Toc107243467 h 8
1.2.Сигнализация по стандарту Н.323. PAGEREF _Toc107243468 h 8
1.2.1.Протокол RAS. PAGEREF _Toc107243469 h 8
1.2.2.Сигнальный канал Н.225.0. PAGEREF _Toc107243470 h 10
1.2.3.Управляющий канал Н.245. PAGEREF _Toc107243471 h 11
1.3. Алгоритмыустановления, поддержания и разрушения соединения. PAGEREF _Toc107243472 h 12
1.3.1. Пример базового соединения с участием привратника. PAGEREF _Toc107243473 h 12
1.3.2. Примербазового соединения без участия привратника. PAGEREF _Toc107243474 h 14
1.3.2.Установление соединения с участием шлюза. PAGEREF _Toc107243475 h 16
1.4. Тенденцииразвития рекомендаций H.323. PAGEREF _Toc107243476 h 17
2. Реализацияоборудования Н.323. PAGEREF _Toc107243477 h 18
Литература. PAGEREF _Toc107243478 h 21
Введение
Современное развитие технологий связи, роствсемирной сети Интернет и увеличение полосы пропускания каналов создают хорошуюбазу для организации видеоконференций не только в локальных сетях, но и черезИнтернет.
В 1990 году был одобрен первый международныйстандарт в области технологий видеоконференций — спецификация H.320 дляподдержки видеоконференций по ISDN. Затем ITU-Т одобрил еще целую сериюрекомендаций, относящихся к видеоконференциям. Эта серия рекомендаций, частоназываемая H.32x, помимо H.320, включает в себя стандарты H.321-H.324, которыепредназначены для различных типов сетей.
Во второй половине 90-х годов интенсивноеразвитие получили IP сети и Интернет. Они превратились в экономичную средупередачи данных и стали практически повсеместными. Однако, в отличие от ISDN,IP сети плохо приспособлены для передачи аудио и видеопотоков. Стремлениеиспользовать сложившуюся структуру IP сетей привело к появлению в 1996 годустандарта H.323 (Visual Telephone Systems and Terminal Equipment for Local AreaNetworks which Provide a Non-Guaranteed Quality of Service, Видеотелефоны итерминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качествомобслуживания). В 1998 году была одобрена вторая версия этого стандарта H.323v.2 (Packet-based multimedia communication systems, Мультимедийные системысвязи для сетей с коммутаций пакетов), в сентябре 1999 года была одобренатретья версия рекомендаций, 17 ноября 2001 года была одобрена четвертая версиястандарта H.323, в конце июля 2003 года была одобрена пятая (на данный моментпоследняя) версия протокола. Сейчас H.323 — один из важнейших стандартов изэтой серии. H.323 — это рекомендации ITU-T для мультимедийных приложений ввычислительных сетях, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания(QoS). Такие сети включают в себя сети пакетной коммутации IP и IPX на базеEthernet, Fast Ethernet и Token Ring.
Рекомендации H.323 предусматривают:
–    
–    
–    
–    
–    
–    
–    
Рекомендация Н.323 специфицирует системымультимедийной связи, которые ориентированы на работу в сетях с коммутациейпакетов, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания.
Рекомендация Н.323 является зонтичнойспецификацией, в рекомендациях, входящих в семейство Н.323, определеныпротоколы, методы и сетевые элементы, необходимые для организациимультимедийной связи между двумя или более пользователями. Ниже приведен списокнормативных документов, входящих в стандарт Н.323 и использовавшихся при егоразработке.
–     ITU-T Recommendation H.225.0 (1999),Call signalling protocols and media stream packetization for packet basedmultimedia communication systems.
–     ITU-T Recommendation H.245 (2000),Control protocol for multimedia communication.
–     CCITT Recommendation G.711 (1988),Pulse Code Modulation (PCM) of voice frequencies.
–     CCITT Recommendation G.722 (1988), 7kHz audio-coding within 64 kbit/s.
–     ITU-T Recommendation G.723.1 (1996),Speech coders: Dual rate speech coder for multimedia communicationstransmitting at 5.3 and 6.3 kbit/s.
–     CCITT Recommendation G.728 (1992),Coding of speech at 16 kbit/s using low-delay code excited linear prediction.
–     ITU-T Recommendation G.729 (1996),Coding of speech at 8 kbit/s using Conjugate Structure Algebraic-Code-ExcitedLinear-Prediction (CS-ACELP).
–     ITU-T Recommendation H.261 (1993),Video codec for audiovisual services at p ´ 64 kbit/s.
–     ITU-T Recommendation H.263 (1996),Video coding for low bit rate communication.
–     ITU-T Recommendation T.120 (1996),Data protocols for multimedia conferencing.
–     ITU-T Recommendation H.320 (1997),Narrow-band visual telephone systems and terminal equipment.
–     ITU-T Recommendation H.321 (1996),Adaptation of H.320 visual telephone terminals to B-ISDN environments.
–     ITU-T Recommendation H.322 (1996),Visual telephone systems and terminal equipment for local area networks whichprovide a guaranteed quality of service.
–     ITU-T Recommendation H.324 (1996),Terminal for low bit rate multimedia communication.
–     ITU-T Recommendation H.310 (1996),Broadband audiovisual communication systems and terminals.
–     ITU-T Recommendation Q.931 (1998),ISDN user-network interface layer 3 specification for basic call control.
–     ITU-T Recommendation Q.932 (1998),Generic procedures for the control of ISDN supplementary services.
–     ITU-T Recommendation Q.950 (1997),Supplementary services protocols, structure and general principles.
–     ISO/IEC 10646-1:1993, Informationtechnology – Universal Multiple-Octet Coded Character Set (USC) – Part 1:Architecture and Basic Multilingual Plane.
–     ITU-T Recommendation E.164 (1997),The international public telecommunication numbering plan.
–     ITU-T Recommendation H.246 (1998),Interworking of H-Series multimedia terminals with H-Series multimediaterminals and voice/voiceband terminals on GSTN and ISDN.
–     ITU-T Recommendation H.235 (1998),Security and encryption for H-Series (H.323 and other H.245 based) multimediaterminals.
–     ITU-T Recommendation H.332 (1998),H.323 extended for loosely-coupled conferences.
–     ITU-T Recommendation H.450.1 (1998),Generic functional protocol for the support of supplementary services in H.323.
–     ITU-T Recommendation I.363.5 (1996),B-ISDN ATM adaptation layer specification: Type 5 AAL.
–     ITU-T Recommendation Q.2931 (1995),Digital subscriber signalling system No. 2 (DSS 2) – User-network interface(UNI) – Layer 3 specification for basic call/connection control.
–     ITU-T Recommendation I.356 (1996),B-ISDN ATM layer cell transfer performance.
–     ITU-T Recommendation I.371 (1996),Traffic control and congestion control in B-ISDN.
–     ITU-T Recommendation I.371.1 (1997),Traffic control and congestion control in B-ISDN: Conformance definitions for ABTand ABR.
–     ITU-T Recommendation Q.2961.2(1997), Digital Subscriber Signalling System No. 2 – Additional trafficparameters: Support of ATM Transfer capability in the broadband bearercapability information element.
–     ITU-T Recommendation H.282 (1999),Remote Device Control Protocol for Multimedia Applications.
–     ITU-T Recommendation H.283 (1999),Remote Device Control Logical Channel Transport.
–     ATM Forum Technical Committee,AF-SAA-0124.000, Gateway for H.323 Media Transport Over ATM, 1999.
–     ITU-T Recommendation Q.2941.2(1999), Digital Subscriber Signalling System No. 2 – Generic IdentifierTransport Extensions.
–     ITU-T Recommendation H.450.2 (1998),Call transfer supplementary service for H.323.
–     ITU-T Recommendation H.450.4 (1999),Call Hold Supplementary Service for H.323.
–     ITU-T Recommendation H.248 (2000),Gateway Control Protocol.
–     ISO/IEC 11571:1998, Informationtechnology – Telecommunications and information exchange between systems –Private Integrated Services Networks – Addressing.
–     ITU-T Recommendation Q.951 (1993),Stage 3 Description for Number Identification Supplementary Services usingDSS1.
–     ITU-T Recommendation H.450.3 (1998),Call diversion supplementary service for H.323.
–     ITU-T Recommendation H.450.5 (1999),Call Park and Call Pickup Supplementary Servicesfor H.323.
–     ITU-T Recommendation H.450.6 (1999),Call Waiting Supplementary Service for H.323.
–     ITU-T Recommendation H.450.7 (1999),Message Waiting Indication Supplementary Service for H.323.
–     ITU-T Recommendation H.450.8 (2000),Name Identification Supplementary Service For H.323.
–     ISO/IEC 11572:1997, Informationtechnology – Telecommunications and information exchange between systems –Private Integrated Services Network (PISN) – Circuit Mode Bearer Services –Inter-Exchange Signalling Procedures and Protocol.
–     ITU-T Recommendation H.222.0 (1995),Generic coding of moving pictures an associated audio information: systems.
–     ITU-T Recommendation H.223 (1996),Multiplexing protocol for low bit rate multimedia communication.
–     ISOC/IETF RFC 2068, Hypertext TransferProtocol – HTTP/1.1, January 1999.
–     ISOC/IETF RFC 2045, MultipurposeInternet Mail Extensions (MIME) Part One: Format of Internet Message Bodies,November 1996.
–     ITU-T Recommendation Z.100 (1999),Languages for telecommunications applications – Specification and descriptionlanguage.
–     ISOC/IETF RFC 1738, Uniform ResourceLocators (URL), December 1994.
–     ISOC/IETF RFC 2234, Augmented BNFfor Syntax Specifications: ABNF, 1997.
–     ISO 4217:1995, Codes for therepresentation of currencies and funds.
–     ITU-T Recommendation V.21 (1988), 300 bits per second duplex modemstandardized for use in the general switched telephone network.
–     ITU-T Recommendation T.30 (1996), Procedures for document facsimiletransmission in the general switched telephone network.
–     ITU-T Recommendation T.38 (1998), Procedures for real-time Group 3 facsimilecommunication over IP networks.
–     ISO/IEC 10646-1:1993/Amd.2:1996,Information technology – Universal Multiple-Octet Coded Character Set (UCS) –Part 1: Architecture and Basic Multilingual Plane – Amendment 2: UCSTransformation Format 8 (UTF-8).
–     ISOC/IETF RFC 2833, RTP Payload forDTMF Digits, Telephony Tones and Telephony Signals, May 2000.
1. Описаниепротокола Н.3231.1. Архитектура системы на базе стандарта Н.323
Основнымиустройствами сети являются: терминал, привратник, шлюз и устройство управленияконференциями. Все перечисленные компоненты организованы в так называемые зоныН.323. Одна зона состоит из привратника и нескольких оконечных точек, причемпривратник управляет всеми оконечными точками своей зоны. Зоной может быть ився сеть поставщика услуг IP-телефонии илиее часть, охватывающая отдельный регион. Деление на зоны Н.323 не зависит оттопологии пакетной сети, но может быть использовано для организации наложеннойсети Н.323 поверх пакетной сети, используемой исключительно в качестветранспорта.
На рис.1.1. изображена архитектура сети, построенной на базе рекомендации Н.323.

Рис.1.1 Архитектура сети Н.3231.1.1. ТерминалН.323
ТерминалН.323 представляет собой оконечное устройство пользователя сети IP-телефонии, способное передавать и принимать трафик вмасштабе реального времени, взаимодействуя с другими терминалами Н.323, шлюзомили устройством управления конференциями.
Дляобеспечения этих функций терминал включает в себя:
-       элементы аудио(микрофон, акустические системы, телефонный микшер, система акустическогоэхоподавления);
-       элементы видео(монитор, видеокамера);
-       элементы сетевогоинтерфейса;
-       интерфейспользователя.
Н.323-терминалдолжен поддерживать протоколы Н.245, Q.931,RAS, RTP/RTCP и семейство протоколов Н.450, а также включать в себя аудиокодек G.711. Также немаловажна поддержка протокола совместнойработы над документами Т.120.1.1.2.Привратник
Привратниквыполняет функции управления зоной сети IP-телефонии, в которую входят терминалы, шлюзы иустройства управления конференциями, зарегистрированные у этого привратника.
Функции,выполняемые привратником:
-       регистрацияоконечных и других устройств;
-       преобразование alias-адреса (имени абонента, телефонного номера, адресаэлектронной почты и др.) в транспортный адрес сети с маршрутизацией пакетов IP(IPадрес и номерпорта TCP);
-       контроль доступапользователей системы к услугам IP-телефонии;
-       контроль,управление и резервирование пропускной способности сети;
-       определениеместоположения оконечного оборудования в сети;
-       маршрутизациясигнальных сообщений между терминалами, расположенными в одной зоне;
-       опрос и индикациятекущего состояния оконечного оборудования.
Привратникупрощает процесс вызова, позволяя использовать легко запоминающиеся alias-адреса.
Функциипривратника могут быть встроены в шлюзы, устройства управления конференциями, атакже в терминалы Н.323. 1.1.3. Шлюз
Технологияпередачи речи по IP-сети вместо классической сети скоммутацией каналов предусматривает конфигурацию с установкой шлюзов. Шлюзобеспечивает сжатие информации (голоса), конвертирование ее в IP-пакеты и направление в IP-сеть. С противоположной стороны шлюз осуществляетобратные действия: расшифровку и расформирование пакетов вызовов. В результатеобычные телефонные аппараты без проблем принимают эти вызовы.
Такоепреобразование информации не должно значительно исказить исходный речевойсигнал, а режим передачи обязан сохранить обмен информацией между абонентами вреальном масштабе времени.
Болееполно функции, выполняемые шлюзом, состоят в следующем:
-       реализацияфизического интерфейса с телефонной и IP-сетью;
-       детектирование игенерация сигналов абонентской сигнализации;
-       преобразованиесигналов абонентской сигнализации в пакеты данных и обратно;
-       преобразованиеречевого сигнала в пакеты данных и обратно;
-       соединениеабонентов;
-       передача по сетисигнализационных и речевых пакетов;
-       разъединениесвязи.
Большаячасть функций шлюза в рамках архитектуры TCP/IPреализуется впроцессах прикладного уровня.
Приотсутствии в сети привратника должна быть реализована еще одна функция шлюза –преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети.
В случае,когда терминал Н.323 связывается с другим терминалом Н.323, расположенным в тойже самой IP-сети, шлюз в этом соединении неучаствует. 1.1.4. Устройство управления конференциями
Устройствоуправления конференциями обеспечивает связь трех и более терминалов Н.323. Всетерминалы, участвующие в конференции, устанавливают соединение с устройствомуправления конференциями (MCU). Устройствоуправляет ресурсами конференции, согласовывает возможности терминалов пообработке звука и видео, определяет аудио- и видеопотоки, которые необходимонаправлять по многим адресам.
РекомендацияН.323 предусматривает три вида конференций:
1. Централизованнаяконференция, в которой оконечные устройства соединяются в режиме точка-точка сустройством управления конференциями (MultipointControlUnit– MCU),контролирующим процесс создания и завершения конференции, а также обрабатывающимпотоки пользовательской информации.
2. Децентрализованнаяконференция, в которой каждый ее участник соединяется с остальными участникамив режиме точка-группа точек, и оконечные устройства сами обрабатывают(переключают или смешивают) потоки информации, поступающие от других участниковконференции.
3. Смешанная конференция, т.е.комбинация двух предыдущих видов.
Устройствоуправления конференциями содержит один обязательный элемент – контролермноготочечных соединений – Multipointcontroller(MC). Кроме  того, MCUможет содержать один или более процессоров дляобработки информации пользователей при многоточечных соединениях – Multipointprocessor(MP). Контроллер МС и процессор МР являютсясамостоятельными логическими устройствами Н.323, и контролер может существоватьнезависимо от процессора. Контролер может быть физически совмещен спривратником, со шлюзом или с MCU, а MCU, в свою очередь, может быть совмещено со шлюзом или спривратником.
Контролерконференций должен использоваться для организации конференций любого вида. Онопределяет режим конференции, который может быть общим для всех участниковконференции или отдельным для каждого из них.1.2. Сигнализация по стандарту Н.323
Семействопротоколов Н.323 включает в себя три основных протокола: протоколвзаимодействия оконечного оборудования с привратником – RAS, протокол управления соединениями – Н.225 и протоколуправления логическими каналами – Н.245.1.2.1. Протокол RAS
Протокол RAS(Registration, AdmissionandStatus) обеспечиваетвзаимодействие оконечных устройств и других устройств сети Н.323 спривратником.
Основнымипроцедурами, выполняемыми оконечным оборудованием и привратником с помощьюпротокола RAS, являются:
1.      Обнаружение привратника.
2.      Регистрация оконечного оборудования у привратника.
3.      Контроль доступа оконечного оборудования к сетевымресурсам.
4.      Определение местоположения оконечного оборудования всети.
5.      Изменение полосы пропускания в процессе обслуживаниявызова.
6.      Опрос и индикация текущего состояния оконечногооборудования.
7.      Оповещение привратника об освобождении полосыпропускания, ранее занимавшейся оборудованием.
Выполнениепервых трех процедур, предусмотренных протоколом RAS, является начальной фазой установления соединения сиспользованием сигнализации Н.323. Далее следуют фаза сигнализации Н.225.0 (Q.931) и обмен управляющими сообщениями Н.245.Разъединение происходит в обратной последовательности: в первую очередьзакрывается управляющий канал Н.245 и сигнальный канал Н.225.0, после чего поканалу RASпривратник оповещается об освобождении ранеезанимавшейся оконечным оборудованием полосы пропускания.
Дляпереноса сообщений протокола RASиспользуетсяпротокол негарантированной доставки информации UDP.
Нахождениепривратника осуществляется с помощью широковещательного запроса GRQ(GatekeeperRequest), передаваемого оконечнымоборудованием на UDPпорт 1719. Если привратникнайден, и он готов обслужить запрос от оконечного оборудования, в ответ онодолжно получить сообщение GCF(GatekeeperConfirm).Если оконечное оборудование получило ответ от нескольких привратников, выбородного из них осуществляется оконечным оборудованием произвольным образом. Еслипривратник не может обслужить запрос от оконечного оборудования, то в ответ ондолжен передать сообщение GRJ(GatekeeperReject),в котором сообщается причина отказа, и может содержаться адрес альтернативногопривратника. При нахождении привратника между ним и оконечным оборудованиемосуществляется установление логического канала сигнализации, по которому будутпередаваться остальные сообщения RAS.
Посленахождения привратника оконечное оборудование в сообщении RRQ(RegistrationRequest) должно сообщитьпривратнику свою адресную информацию: список alias-адресов и транспортных адресов. В ответ привратникпередает сообщение RCF(RegistrationConfirm)для подтверждения регистрации оконечного оборудования, либо RRJ(RegistrationReject) в случае отказа врегистрации. Для отмены регистрации используют сообщения URQ(UnregisterRequest), передаваемое оконечнымоборудованием, и UCF(UnregisterConfirm),URJ(UnregisterReject), передаваемое привратникомоконечному оборудованию.
Регистрацияоконечного оборудования у привратника может осуществляться один раз и неповторяться при включении оконечного оборудования. В этом случае привратникдолжен определять состояние оконечного оборудования. Для этого привратникпериодически передает сообщение IRQ(InformationRequest).Интервал определяется производителем оборудования и должен быть не менее 10секунд. В ответ на сообщение IRQоконечноеоборудование должно передать запрашиваемую информацию в сообщении IRR(InformationRequestResponse).
Послерегистрации оконечного оборудования у привратника оно может установитьсоединение с вызываемым оконечным оборудованием. Для этого вызывающее оконечноеоборудование должно передать сообщение ARQ(AdmissionRequest) и установить логическийканал для передачи сообщений Q.931. Всообщении ARQобязательно содержитсяидентификатор оборудования, пославшего сообщение ARQ, и контактная информация того оборудования, с которымжелает связаться оборудование, пославшее сообщение ARQ. В сообщении ARQуказывается также верхний предел суммарной скоростипередачи и приема пользовательской информации по всем речевым и видеоканаламбез учета заголовков RTP/UDP/IPи другойслужебной информации. Если сеть может обеспечить требуемые параметры, топривратник передает подтверждение ACF(AdmissionConfirm),в противном случае передается сообщение ARJ(AdmissionReject) с указанием причиныотказа.
Послеполучения подтверждения оконечное оборудование устанавливает соединение свызываемым оконечным оборудованием с использованием сигнализации Q.931 (в соответствии с Н.225.0). Сообщениясигнализации Q.931 могут передаваться пологическому каналу через привратник или непосредственно между двумя оконечнымиустройствами. Выбор способа осуществляет привратник и сообщает об этомоконечному оборудованию в сообщении ACF.
В процессеобслуживания вызова оконечное оборудование или привратник могут предпринятьпопытку изменить в ту или иную сторону суммарную скорость передачи информации.Оконечное оборудование, которому нужно превысить предел суммарной скорости,определенный при получении доступа к сетевым ресурсам, должно передатьпривратнику запрос BRQ(BandwidthChangeRequest), но до получения ответасредняя скорость должна быть не выше этого предела. Если привратник можетвыделить требуемую полосу пропускания, он отвечает сообщением BCF(BandwidthChangeConfirm), далее речевые и видеоканалы закрываются, а затемоткрываются каналы с новой скоростью передачи и приема информации. Еслипривратник не может удовлетворить требование оконечного оборудования, онотклоняет это требование и передает сообщение BRJ(BandwidthChangeReject).
Послезавершения сеанса оконечное оборудование извещает привратник об освобожденииранее занимавшейся полосы пропускания. Для этого оконечное оборудованиепередает своему привратнику сообщение DRQ(DisengageRequest),на которое тот должен ответить подтверждением DCF(DisengageConfirm).1.2.2. Сигнальный канал Н.225.0
Врекомендации Н.225.0 специфицированы процедуры управления соединениями в сетяхН.323. Данные процедуры предусматривают использование в базовом процессеобслуживания вызова ряда сигнальных сообщений Q.931, причем должен быть реализован симметричный обменсигнальными сообщениями. Это требование не распространяется на взаимодействиешлюза с сетью коммутации каналов.
Наиболеечасто используемые сигнальные сообщения:
-       Сообщение Setupпередается вызывающим оборудованием с цельюустановить соединение. Это сообщение передается на общеизвестный TCPпорт 1720 вызываемого оборудования.
-       Сообщение CallProceedingпередается вызывающему оборудованию, чтобы известить его о том, что вызовпринят к обслуживанию.
-       Сообщение Alerting  передаетсявызывающему оборудованию и информирует его о том, что вызываемое оборудованиене занято, и что пользователю подается сигнал о входящем вызове.
-       Сообщение Connectпередается вызывающему оборудованию и информирует егоо том, что вызываемый пользователь принял входящий вызов. Сообщение Connectможет содержать транспортный адрес управляющегоканала Н.245.
-       Сообщение ReleaseCompleteпередается вызывающим или вызываемым оборудованием с целью завершитьсоединение. Это сообщение передается только в том случае, когда открытсигнальный канал.
-