Стек протоколов H.323

Основой построения первых глобальных систем IP-телефонии стала рекомендация ITU-T H.323.

H.323 скорее дает общее представление об архитектуре систем IP-телефонии, нежели описывает некий конкретный протокол. Основу архитектуры представляет VoIP шлюз (Gateway) соединяющий Интернет с телефонной сетью. Он поддерживает протокол H.323 со стороны Интернета и протоколы коммутируемой телефонной сети общего пользования с “телефонной” стороны. Зона Н.323 может включать ПК-терминалы (Т), шлюзы (GW), устройства многоточечного управления (MCU) и машину-привратник – гейткипер (GK). Машина-привратник (Gatekeeper), согласно H.323, обеспечивает перевод адреса и регулирует доступ к локальной сети для конечных узлов, находящихся в её зоне. В зоне может находиться только один гейткипер. Зона может содержать один или несколько сегментов LAN, связанных маршрутизаторами или другими устройствами.

Речь	Управление
G.7xx	RTCP	H.225 (RAS)	Q.931 (Сигналы при вызове)	H.245 (Управление вызовами)
RTP
UDP	TCP
Протокол уровня передачи данных
Протокол физического уровня

Стек протоколов H.323

Работу телефонной сети обеспечивает множество протоколов. Во-первых, необходим протокол кодирования и декодирования речи. С помощью системы PCM (ИКМ) (рекомендация ITU G.711) один голосовой канал кодируется 8-ми битными отсчетами с частотой 8000 раз в секунду. В результате получается 64-килобитный несжатый поток речевых данных. Все системы H.323 обязаны поддерживать G.711. Тем не менее, разрешена (но не является обязательной) поддержка и других протоколов кодирования речи. Они используют иные алгоритмы сжатия и приводят к несколько отличающемуся компромиссу между качеством и использованием пропускной способности. Например, в G.723.1 берутся блоки по 240 отсчетов (30 мс речи) и используется кодирование с предсказанием, снижающее размер блока до 24 или 20 байт. На выходе этого алгоритма получается поток со скоростью 6,4 или 5,3 Кбит/c (сжатие в 10 или 12 раз соответственно). Разумеется, качество звучание при этом гораздо ниже. Могут быть реализованы и другие алгоритмы кодирования.

Поскольку разрешено использование нескольких алгоритмов сжатия, необходим отдельный протокол, который позволил бы терминалам договориться об использовании одного из этих протоколов. Такой протокол называется H.245. Он позволяет согласовать также другие параметры соединения, например битовую скорость.

Кроме того, нужны протоколы для установления и разрыва соединений, обеспечения тонального вызова, генерирования звуков звонков и других стандартных функций телефонной системы. Используется стандарт ITU Q.931.

Терминалам нужен протокол для ведения переговоров с машиной-привратником (если такая присутствует в локальной сети). Для этого в системе работает протокол H.225. Канал между ПК и привратником, которым этот протокол управляет, называется каналом RAS (Registration/Admission/Status – Регистрация/Доступ/Статус). Он позволяет терминалам, кроме всего прочего, входить в зону и покидать её, запрашивать и освобождать пропускную способность, обновлять данные о состоянии.

Наконец, нужен протокол для непосредственной передачи данных. Для этого используется протокол реального времени Real Time Protocol (RTP). В заголовке данного протокола передаются, в частности, временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют определить не только порядок пакетов в потоке, но и момент декодирования каждого пакета, т. е. позволяют восстановить поток.

RTCP (Real Time Control Protocol) протокол управления в реальном времени требуется для управления каналами RTP.

Чтобы понять, как эти протоколы взаимодействуют друг с другом, рассмотрим случай ПК, являющегося терминалом зоны и звонящего на удаленный телефон. Вначале компьютеру нужно найти привратника, поэтому он рассылает широковещательным образом специальный UDP-пакет через порт 1718. Из ответа привратника ПК узнает его IP-адрес. Теперь компьютер должен зарегистрироваться у привратника. Для этого он посылает ему сообщение RAS в пакете UDP. После регистрации компьютер обращается к привратнику с просьбой о резервировании пропускной способности (сообщение доступа RAS). Только после выделения этого ресурса можно начинать установку соединения. Предварительное резервирование пропускной способности позволяет привратнику ограничить число исходящих соединений для обеспечения необходимого качества обслуживания.

Теперь ПК устанавливает TCP-соединение с привратником, чтобы осуществить телефонный звонок. При установлении телефонного соединения используются традиционные протоколы телефонной сети, ориентированные на соединение. В телефонии нет никаких протоколов RAS, которые позволяли бы телефонным аппаратам заявлять о своем присутствии, поэтому разработчики H.323 могли применять как UDP, так и TCP для передачи сообщений RAS, и они выбрали протокол с наименьшими накладными расходами – UDP.

Теперь, когда терминалу уже выделена пропускная способность, он может послать по TCP-соединению сообщение SETUP (стандарт Q.931). В нем указывается номер вызываемого абонента (или IP-адрес и порт, если вызывается удаленный компьютер). Привратник отвечает Q.931-сообщением CALL PROCEDING, подтверждая тем самым факт корректного приема запроса. Затем привратник пересылает сообщение SETUP на шлюз.

Дата добавления: 2015-01-03