Передачаголосаи видеочерез Internet Определения и

Передачаголосаи видеочерез Internet

• Определения и цели IP-телефонии • Основные характеристики телефонных сетей • Проблемы пакетизированной передачи голоса и видео • Стадии развития и схемы построения систем IPтелефонии • Кодеки G. 711, G. 723, G. 729 и роль DSP • Протоколы передачи потоковых данных RTP и RTCP • Стандарты H. 323 как основа мультимедийных Internet-систем ØTerminals, gateways, gatekeepers - элементы системы H. 323 ØАдресация в системах IP-телефонии ØРегистрация оконечного оборудования с помощью протокола

• Распределенные коммутаторы (Soft switches) на основе протоколов MGCP и Megaco/H. 248 • Архитектура сетей SIP: –Терминал, прокси-сервер, сервер переадресации, сервер определения местоположения пользователей • Установление мультимедийных сессий с помощью протоколов SIP и SDP • Сравнение систем IP-телефонии, построенных на основе H. 323 и SIP • Трансляция адресов E. 164 в DNS-имена с помощью схемы ENUM • Реализация систем IP-телефонии • Трансляция протоколов сигнализации SS 7 и SIP, передача SS 7 по SCTP

Определения: IP-телефония, Internet-телефония, Voice over IP (Vo. IP) Определение форума ITU «World Telecommunication Policy Forum (WTPF 2001, 7 -9 March 2001)» , полностью посвященного IPтелефонии: «IP-телефония» - это общий термин, обозначающий передачу голоса и факса (а также связанные с этим сервисы) частично или полностью через пакетные сети на основе протокола IP. Понятие «IP-телефония» распространяется также и на те случаи, когда голос и факс передаются вместе с другими видами информации, в частности с текстом и изображением. «Vo. IP» - синоним термина «IP-телефония» «Internet-телефония» - более узкий термин, соответствующий случаю, когда услуги IP-телефонии частично или полностью осуществляются через Internet. Voice is easy, telephony is hard… Nortel

Принципы определений IP телефонии группы ETSI TIPHON (Telecommunication and Internet Protocol Harmonization over Networks, основана в 1997 г. ) § Определения телекоммуникационных понятий прежде всего должны базироваться на услугах, а не на технологиях - главная цель определений и правил регулирования - защита и поддержка пользователей, а для пользователя не имеет значения, на основе какой технологии реализуется предоставляемая ему услуга. § Отказ различать предоставление услуг через частную IP-сеть и Internet -разницу между публичным Internet и частной IP-сетью зачастую обнаружить непросто § Три критерия классификации: тип трафика, способ идентификации абонента и технология передачи. Несмотря на то, что TIPHON считает, что технология – это вторичный аспект, полностью игнорировать его в данном случае они не смогли.

Определения TIPHON Voice over IP – общий термин для любого сервиса, передающего голос и использующего для этого IP-сеть в форме Internet или частной сети. IP-телефония – это сервис телефонии, то есть сервис, обеспечивающий коммутируемые голосовые соединения преимущественно по схеме один-ко-одному, который обеспечивается сетью, использующей протоколы IP в форме общедоступного Internet или частной IP-сети

Public Telephony - сервис, обеспечивающий коммутируемые голосовые соединения преимущественно по схеме один-ко-одному, который использует адресацию E. 164 Ø+371 776 13 80 Это расширение области действия традиционного названия Телефонная сеть Общего Пользования, Тф. ОП (Public Switched Telephony Network, PSTN – более узкий термин) Internet Telephony - сервис, обеспечивающий коммутируемые голосовые соединения преимущественно по схеме один-ко-одному, который использует доменные имена Internet: Ø robert@ibm. com

Адресация E. 164 с префиксами ISO-7498 AFI Initial (Authority and Format Inentifier) E. 164 X. 25 PSTN Geographical Intern. Org Domain Part (до 15 цифр) Country 44 Sity 207 DSP (до 40 цифр) Number 333 -44 -55 Extensions 567

Цели IP-телефонии • Снижение себестоимости (для провайдера) и стоимости (для пользователя) междугородных и международных звонков (тактическая цель) ØIP-инфраструктура дешевле PSTN ØСтоимость дальней связи часто завышена – источник развития инфраструктуры PSTN и стремление к сверхприбылям монополиста • Легкость начала бизнеса для небольших компаний • Введение новых услуг за счет интеграции телефонии и обработки данных (стратегическая цель)

Снижение стоимости дальней связи ГТС Провайдер IP-tel Америка Провайдер IP-tel Европа Internet Голос по телефонным коммутируемым каналам Голос в IP пакетах Для начинающего провайдера: • Нужно подключиться к ГТС • Нужно заключить договор с Internet-провайдером • Нужно заключить договоры с другими IPtelпровайдерами (IPTP)

Новые услуги Пример: вторая виртуальная линия для абонента (Internet Call Waiting) Соединение с Internet Занято 1 2 Шлюз IPтелефонии Перемаршрутизация Тф. ОП 3 Сервер удаленного доступа Internet 3 Направление вызова по IP-телефонии через Internet и ГТС – если компьютер оснащен средствами IPтелефонии

Пакетная передача голоса в сценарии «компьютер-компьютер» (без промежуточной сети Тф. ОП) Микрофон АЦП 3. Ответ DNS - 1. Setup bob. att. com 2. Запрос DNS - 6. Open channel 4. Setup 8. Речь в пакетах 7. Ack open channel 192. 100. 15. 106 bob. att. com RTP 192. 100. 15. 105 RTP Наушники, динамики ЦАП Компрессия речевой информации Пакетизация 4. Setup Управление и 5. Connect сигнализация 192. 100. 15. 105 Декомпрессия речевой информации Депакетизация 7. Ack open channel 6. Open channel 4. Setup 5. Connect 8. Речь в пакетах IP RTP 192. 100. 15. 105 RTP Микрофон АЦП 8. Речь в пакетах RTP Наушники, динамики ЦАП Компрессия речевой информации Пакетизация 4. Setup Управление и 6. Open channel 5. Connect 7. Ack open channel сигнализация 192. 100. 15. 105 RTP Декомпрессия речевой информации Депакетизация

IP-телефония в сочетании с телефонией традиционной Branch Office Analog Voice Vo. IP Gateway “Resident side” Digital IP Voice Gatekeeper “Connection Management” IP PBX or KTS Fax Vo. IP Gateway “Trunk side” Digital Voice Analog Voice Headquarters

Схемы и этапы развития IP-телефонии 1 -й критерий классификации – сеть подключения абонентов (IP или PSTN) и наличие транзитной сети другой технологии 2 -й критерий классификации – инициатор вызова (при разных сетях у абонентов) 2 -й критерий классификации – корпоративные или массовые абоненты

Схемы в зависимости от сети подключения абонентов и транзитной сети 1. IP – IP без промежуточной сети PSTN (будущее) NGN с IP транспортом или Станция IP-tel провайдера услуг - IPTP IP phone

2. IP – IP c промежуточной сетью PSTN – корпоративные абоненты, установившие IP PBX, но не имеющие частную IP сеть, обеспечивающую нужный уровень Qo. S IP PBX - Softswitch ITG PSTN IP-telephony Адреса конечных абонентов – E. 164 Нужна система отображения – E. 164 <-> DNS

3. PBX – IP Private – PBX: корпоративная IP-телефония А. Корпоративные сети без Vo. IP Headquarters Branch Office $ PCs WAN File Server Remote Bridge/Router PBX $ Phone/Fax Calls Remote Bridge/Router

B. Корпоративные сети с обычными PBX и шлюзами ITG – предприятие имеет частную сеть IP с нужным уровнем Qo. S Branch Office Headquarters PBX IP Phone IP Router IP WAN IP Phone IP Tel Gateway Gatekeeper Branch Office PBX IP Router IP Phone IP Tel Gateway

IP Эволюция бизнес-применения IP-телефонии Интегрированные доступ, сети и системы Интегрированный доступ Сети Системы Персонал IP Telephony Gateway Traditional Phone PSTN IP Telephony Gateway V P S Switch V P S Voice & Fax Mail Automated Agents Customer Information Router IP Telephony Gateway Router Management Systems Video Internet Data IP Telephony Gateway Web Каждая сеть резервирует другую! E-Commerce E-mail

4. Phone-PSTN-IP-PSTN-Phone IP Telephony для операторов - сегодня Узел IPTP

5. IP – Phone c промежуточными сетями IP и PSTN А) Инициатор соединения – IP-телефон -> похоже на схему 2 IP ITG Softswitch PSTN IP-telephony По такой схеме оказываются услуги компаниями Net 2 Phone и Dot. Dialer Адреса конечных абонентов – E. 164 Cистема отображения – E. 164 <-> DNS ?

5. IP – Phone c промежуточными сетями IP и PSTN B) Инициатор соединения – Phone IP ITG Softswitch IP-telephony Адреса конечных абонентов – DNS Cистема отображения – E. 164 <-> DNS ? PSTN

Телефония через сети передачи данных l Возможности телефонии l WAN l l Frame Relay IP W A N LAN l l Кодирование голоса Транспортировка голоса Управление вызовами ATM Транспортировка голоса Терминалы с поддержкой голоса Управление вызовами Приложения l l l Интегрированный уровень представления Интегрированные бизнесприложения Интегрированное управление (directory, policy) L A N A P P S

Преимущества IP-телефонии Кратковременные Private IP network Internet (Internet) Toll Bypass & Consolidation Экономия Fax Долговременные Voice Mail E-mail Unified Messaging Новые приложения E-Commerce Бизнес-применение

Этапы развития IP-телефонии <1998 >2002 Переходный период Телефония с коммутацией каналов IP-телефония Гибридная пакетнаяканальная телфония PBX +Apps Distributed Gatekeeper KS +Apps KS PSTN Apps PBX Unified Mgmt Directory Policy Vo. IP IP LAN/WAN Integrated Management Directories PSTN PBX / KS Apps Svr Vo. IP, Router Integrated Mgmt IP Appliances Qo. S+ Qo. S ATM/FR Dist. Apps Svrs IP Phones Small Site Physical Integration Call Svr, Apps Svr Router, Mgmt Svcs Directory Svcs * Policy Svcs * IP LAN/WAN Ethernet IP Phones Legacy Access Modules Small Site Physical Integration

Особенности PSTN – их нужно эмулировать в IP Телефонная сеть – простые терминалы, сложные коммутаторы, сложные процедуры установления соединений между абонентами в реальном времени Q. 93 1 SS 7 UNI SS 7 NNI FXS Телефонный коммутатор запоминает все соединения между абонентами, проходящие через него (statefull) – причина высокой стоимости

IP-сеть: сложные терминалы (компьютеры) и простые коммутаторы (IP-маршрутизаторы) Традиционная IP-сеть (без новых свойств) не обеспечивает качества обслуживания Только IP Маршрутизаторы – устройства «без памяти» - они обрабатывают каждый пакет отдельно, не запоминая соединений между конечными пользователями

Основная проблема IP-телефонии: новые сервисы IP-сети должны эмулировать обработку телефонных соединений в PSTN Только IP Новые элементы IPсети: • Шлюз ITG • Привратник (softswitches) • Система биллинга • Серверы приложений

Базовая процедура установления вызова в телефонной сети по протоколу Q. 931 Набор Set up Call g proceedin Гудки Снятие гудков SS 7 messages Set up Alerting Connect Начало оплаты Connect ack Звонок Снятие трубки Разговор а Трубка н рычаге ct Disconne Release e complet ие Окончан оплаты ct Disconne Release complete а Трубка н рычаге

Дополнительные услуги ISDN • Direct dialing-in – позволяет непосредственно звонить другому пользователю, подключенному к ISDN-совместимой PBX, без посредничества секретаря • Calling line identification presentation – предоставление вызываемой стороне номера вызывающей стороны • Calling line identification restriction – ограничение предоставления вызываемой стороне номера вызывающей стороны • Call transfer – перевод принятого вызова третьей стороне • Call forwarding busy, no reply, unconditional – переадресация вызова по занятости вызываемого абонента, его не ответу или безусловная • Line hunting – распределение звонков на определенный номер по группе интерфейсов или терминалов. • Call waiting, hold – уведомление пользователя, уже соединенного с кем-то, о приходе нового вызова. Пользователь имеет возможность принять или отклонить вызов. • Conference call – возможность нескольким пользователям одновременно участвовать в разговоре • Closed user group (VPN)– члены группы могут взаимодействовать только между собой, один или несколько членов могут общаться с внешним миром IP телефония должна обеспечить тот же набор услуг!

Стек протоколов SS 7/IN

Базовая процедура установления вызова в телефонной сети по протоколу ISUP/SS 7 Set up Initial Address Message (IAM) te Change band/ra (optional) Initial Address Message (IAM) Optional end-to-end interchange Alerting Connect Disconnect Release te Address Comple (AC) Answer Released Release compl. Set up Address Comple (AC) Answer Released Release compl. te Alerting Connect Disconnect Release

Интеллектуальная сеть – отделение дополнительных услуг от базовой коммутации 555 -10 -34 SSP Переключение сервиса 800 -236 -450 INAPответ SS 7 INAPзапрос SCP SSP – Service Switching Point Логика услуг SCP – Service Control Point 236 -450 SMP – Service Management Point SCEP – Service Creation Environment Point SMP SCEP 555 -10 -34 236 -451 310 -23 -69

Модель процесса обслуживания вызова Триггерные точки инициации обращения к SCP SСP Процесс обслуживания вызова Накопленная информация Адрес назначения SSP Состояния процесса: • Трубка снята • Накопление цифр номера • Анализ номера • Маршрутизация • … Логика услуг

Набор услуг CS-1 интеллектуальной сети • Automatic Alternative Billing – вызов с любого аппарата, плата относится на счет абонента, который определен для этой услуги и не принадлежит к вызываемой или вызывающей стороне • Abbreviating Dialing – сокращенный набор, (функции VPN) • Credit Card Calling – вызов по кредитной карте. Абонент должен набрать номер своей карты и PIN, затем – номер вызываемого абонента • Conference call – возможность нескольким пользователям одновременно участвовать в разговоре • Call Distribution – распределение входящих вызовов: • равномерное • процентное • приоритетное • Call forwarding – безусловная переадресация вызова на другой номер • Call Rerouting Distribution – при определенных условиях (абонент занят, не отвечает, переполнена очередь и др. ) вызов направляется на другой номер, либо подключается к средствам воспроизведения речевого сообщения, либо ставится на ожидание.

Набор услуг CS-1 интеллектуальной сети (продолжение) • Destination Call Routing – маршрутизация вызовов на разные терминальные устройства по условию: • Время дня, день недели и т. п. • Географическое положение вызывающего абонента • Стоимостные коэффициенты • Коэффициенты распределения нагрузки, устанавливаемые абонентом. • Follow Me Diversion – переадресация «вслед за собой» . Абонент может назначать новый номер для переадресации звонков на его постоянный номер • Freephone – бесплатный вызов. Плата за вызов относится на счет заказчика услуги. Абоненты получают доступ по единому номеру к ближайшему офису заказчика. • Premium Rate – услуга с дополнительной оплатой. Абоненту начисляется плата как за полученную связь, так и за дополнительную информацию, предоставляемую заказчиком услуги. Доход распределяется между оператором сети и заказчиком. • Televoting – телеголосование. Опрос общественного мнения с помощью сети. Для разных вариантов ответов используются разные номера.

Технологические составляяющие IP Telephony l l l Алгоритмы компрессии/декомпрессии (codec на основе Digital Signal Processor, DSP ) Протоколы транспортировки речи – RTP, RTCP Протоколы сигнализации IP Telephony H. 323 и SIP Распределенные шлюзы MGCP, MEGACO Обеспечение Quality of Service (Qo. S)

Стандарты IP-телефонии ANSI IAB IETF (Internet Engineering Task Force) Transport Area Diff. Serv (Differentiated Services) Int. Serv (Integrated Services) IPTel (IP Telephony) MEGACO (Media Gateway Control) MGCP (Media Gateway Control Protocol) Committee T 1 A 1 Performance and Signal Processing T 1 A 1. 7 Report No. 56 Performance Guidelines for Voiceband Services Over Hybrid Internet/PSTN Connections T 1 A 1. 5 Multimedia Communications Coding and Performance RSVP (Resource Reservation Setup Protocol) UN EU TIA (Telecommunications Industry Association) ITU-T (International Telecommunication Union - Telecom) ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Q TR-41 User Premises Telephone Equipment Requirements Q SG 12 End-to-end Transmission Performance of Networks & Terminals TR-41. 1. 2 IP/SCN End-to-End Voice Transmission Requirements Q TIPHON (Telecommunications & Internet Protocol Harmonization Over Networks) G. 107 E-Model Working Group 5 Qo. S TR-101 329 General Aspects of Quality of Service (Qo. S) TR-41. 3 Analog and Digital Wireline TR-41. 3. 3 PN-4352 Transmission Requirements for Voice over IP and Voice over PCM Digital Wireline Telephones MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) SIP (Session Initiation Protocol) Q Key in Voice Quality TR-41. 3. 4 PN-4462 Performance and Interoperability Requirements for Vo. IP Telephone Terminals G. 109 Definition of categories of speech transmission quality G. 177 Transmission planning for voiceband services over Internet/PSTN connections Question 23/12 * Study Group 16 Multimedia Services and Systems Working Group 6 Verification and Demonstration Q STQ Speech processing, Transmission and Quality aspects H. 323 Packet-based multimedia communication system G. 7 XX Vocoders * Transmission performance considerations for voiceband services carried on networks that use Internet Protocol

Кодеки и DSP Алгоритмы codec’ов Bandwidth PCM (ITU G. 711) 64 Kbps (Pulse Code Modulation) CS-ACELP (ITU G. 729) (Conjugate-Structure Algebraic Code-Excited Linear-Predictive) MP-MLQ/ACELP (ITU G. 723. 1) (Multipulse Maximum Likelihood Quantization/ Algebraic Code-Excited Linear-Predictive) 8 Kbps 5. 3/ 6. 3 Kbps* Speech DSP Analog Voice Compression Available Bandwidth 64 Kbps Voice Digital Voice 8 Kbps Voice Available Bandwidth ADPCM (ITU G. 726) - Adaptive Differential PCM – не применяется в пакетной телефонии из-за чувствительности к потерям кадров 16 /24 Kbps

Пакетизация потоковых данных t DSP Available 64 Kbps Voice 8 Kbps Voice Available Bandwidth IP Задержка пакетизации = Nxt При передаче голоса задержка пакетизации д. б. < 20 - 30 мс Размер пакета < 160 - 240 байт (1 байт – 125 мкс > 160/8) Размер пакета определяется не только желанием уменьшить задержку, но и размером кадра алгоритма компрессии – кадр не может быть меньше периода анализа данных, т. е. > 80 – 160 байт

Передача сигналов DTMF в IP-телефонии Кодирование тоновых сигналов DTMF при использовании G. 711 не вносит никаких искажений Узкополосные кодеки при компрессии учитывают особенности спектра и инерционности человеческой речи – искажения тонов DTMF – нельзя передавать через сеть IP-телефонии Решение 1. Обязательный метод – помещение кодов сигналов DTMF (0, 1, …, 9, *, #) в специальное сообщение управляющего протокола 2. Нестандартный метод форума Vo. IP – открытие специальной сессии по протоколу RTP – позволяет переносить отметки времени нажатия клавиш, помогает при организации интерактивного взаимодействия с пользователем

Влияние задержек на качество голоса Воспринимаемое абонентом качество Задержка 100 150 200 300 мс Два шлюза ITG вносят задержку 60 -70 мс (данные ЛОНИИС) – остается 90 мс для задержек сети

Элементы Vo. IP, повышающие качество голоса 1. Подавление эхо 2. Подавление пауз (Voice Activity Detection) 3. Генерация «комфортного» шума вместо пауз (Comfort Noise Generator) Мощность сигнала (d. B) Порог сигнал/шум (d. B) Усечение разговора Кодирование речи Удержание речи

ITU codec Standards Business Quality Voice Gateway IP Network PSTN %of users with good or excellent rating Gateway PSTN 100 Satisfied Some dissatisfaction 90 80 70 High dissatisfaction 60 50 40 Extreme dissatisfaction 30 20 10 0 Internet Now Typical short Haul Intranet Now Typical Short Haul Premium IP Short Haul Internet Now Typical Long Haul Intranet Now Typical Long Haul Premium IP Long Haul PSTN Reference G. 723. 1 200 ms delay 2% pk lost G. 723. 1 150 ms delay 1. 5% pk lost G. 729 55 ms delay 0% pk lost G. 723. 1 285 ms delay 4% pk lost G. 723. 1 235 ms delay 3% pk lost G. 729 70 ms delay 0% pk lost G. 711 Кадр 30 мс, 16 MIPS Quality of Voice over Premium Quality IP network approaches PSTN Кадр 10 мс, 20 MIPS

Quality of Service (Qo. S) Network Qo. S Int. Serv/Diff. Serv IP LAN IP WAN Application Qo. S RTP/RTCP Intserv Diff. Serv Real Time Protocol (RFC 1889) Real Time Control Protocol (RFC 1890) Resource Reservation Protocol (RSVP) Differentiated Services (Packet Prioritization) IP LAN

Протоколы передачи потоковой информации в реальном времени: RTP и RTCP Назначение: - идентификация типа данных - нумерация последовательности данных - временные отметки - мониторинг доставки - сведения об участниках конференции Не предназначен для: - обеспечения своевременной доставки данных - предоставления услуг Qo. S

Формат пакета RTP

Назначение полей RTP: P - признак заполнения (padding’а) - требуют некоторые протоколы компрессии (последний байт заполнения содержит число байт заполнения) PT - тип данных (Payload Type), например аудио G. 729 SSRC - идентификатор источника синхронных данных CSRC - идентификатор дополнительного источника (например, конвертора кодирования) Sequence Number - последовательный номер пакетав RTP-сессии, начальное значение - случайное (для защиты при шифрации) Timestamp -временная отметка первого байта данных, начальное значение - случайное, разрешение таймера д. б. достаточно для данного приложения (аудио, видео)

Функции протокола RTCP 1. Получении информации обратной связи от приемников о качестве доставки - • служебные сообщения посылаются приемниками периодически • особенно важно при групповой доставке 2. Доставляет каноническое имя отправителя приемнику (e-mail, номер телефона, географическое расположение) 3. Контроль количества участников сессии для определения частоты отправки служебных сообщений - масштабируемость 4. Рассылка информации о сессии всем участникам - полезно при «свободной» организации сессии

Типы пакетов RTCP SR (Sender Report) - статистика от активных отправителей (jitter и т. п. ) RR (Receiver Report) - статистика от получателей SDES - дескриптор сессии, включающий каноническое имя отправителя, требуемую пропускную способность для качественного приема данных и т. п. BYE - индикатор завершения участия в сессии APP - специфические для приложения функции

Протоколы сигнализации IPтелефонии l H. 323 v 2 l l l Стандарт ITU-T – первый стандарт IP-telephony Изначально разработан для видео и аудио конференций через LAN Session Initiation Protocol, SIP – стандарт IETF Media Gateway Control Protocol (MGCP) – стандарт IETF MEGACO/H. 248 - совместный стандарт IETF/ITU-T

Элементы архитектуры H. 323 v 2 Gatekeeper • Трансляция адресов (IP, telephone) • Контроль доступа • Связь с систпмой биллинга • Не генерирует или терминирует звонки Terminals • PC, IP phones, settop boxes Endpoints MCU Terminal Gateway • Могут звонить и принимать звонки (вызовы) Multipoint Control Unit (MCU) Gateway • Поддержка многоточечных конференций • Взаимодействие с терминалами других типов и PSTN

Архитектура H. 323 Architecture

H. 323 v 2 Operations H. 323 Gatekeeper L Ad oca m ti Re iss on, gi ion Ca str , ll at an io d n all d C n, , an tio n n ca ssio atio o i L m str i Ad Reg H. 323 Endpoint Call Setup, Capability Exchange, Connection Establishment, and Call Status RTP Audio H. 323 Endpoint

Уровни IP-телефонии в модели TIPHON Статическая информация, относящаяся к сервисам (базы Services профилей пользователей, таблицы маршрутизации вызовов и т. п. ) Service Control Активные функции, связанные с предоставлением сервисов (регистрация терминалов, маршрутизация вызовов, …) Call Control Связывание группы пользователей и информационных каналов, запоминание состояния вызова Bearer Control Управление информационными каналами (выбор типа кодирования, пакетизация, выбор уровня) Media Control Передача по определенной сетевой среде (Media stream transmission and reception) Qo. S Characterization & Control

TIPHON Acronyms w w w w w SCN - Switched Circuit Networks SC - Service Control CC - call control BC - bearer control MC - media control ICF - interconnect function TF - transport function TRM - transport resource manager TPE - transport policy entity TU- transport usage

Meta-protocol Previous domain IP MC 1 4 6 10 Call Report {Alerting} Bearer Request Call Request Transport MC 201 Cap. Confirm Media BC 201 Cap. Confirm Transport MC 202 Est. Requestt Media BC 202 Est. Reqeust 9 Media Est. Confirm BC 203 Bearer Request CC 203 Bearer Establ. Report 12 Transport MC 204 Indication Media BC 204 Indication Call Confirm Access & Routing SC 202 Confirm Validate Route Confirm Bearer Establ. Confirm Bearer 2 3 Call Request Bearer Request CC 209 CC 211 Indication Release Indication Next domain 8 Bearer Confirm CC 212 Transport. Rel MC 205 Media. Rel Request BC 206 Bearer. Release Request Transport Rel. MC 206 Confirm Media. Rel. BC 207 Confirm Bearer. Release Confirm Request Validate Route Confirm Access Routing Request 7 ACTIVE PHASE 15 Services Access Routing Request CC 204 CC 210 13 SC 200 4 Media BC 200 Cap. Request Transport MC 203 Est. Confirm CC 200 Access & Routing Request SC 201 BC 200 Transport MC 200 Cap. Request 5 SC CC BC Call Report {Alerting} Call Confirm 11 14 Release Indication

H. 323 Protocol Stack l l Аудио кодеки (G. 711, G. 723. 1, G. 729, G. 728, и т. п. ) и видео кодеки (H. 261, H. 263) компрессируют и декомпрессируют потоки данных Потоки данных транспортируются с помощью RTP/RTCP l l RTP переносит данные RTCP переносит статусную информацию RTP/RTCP работает через UPD Сигнализация - через надежный транспорт TCP l l l RAS - registration, admission, status Q. 931 - установление и завершение соединения (call setup and termination) - но не сессий RTP H. 245 - обмен возможностями и управление сессиями RTP

H. 323 Protocol Stack 59

Терминалы H. 323 l l Конечный узел LAN Поддерживает двусторонее взаимодействие в реальном времени с другими элементами H. 323 Должен поддерживать: l Голосовые (аудио) кодеки (G. 711 - как минимум) l Сигнализацию - Q. 931, H. 245, RAS Опционально: l l Video Data

Терминалы H. 323

H. 323 Gateway l l l Интерфейс между LAN и сетью с коммутацией каналов (Switched Circuit Network) Транслирует коммуникационные процедуры и форматы между двумя типами сетей Установление и разрыв соединений Компрессия и пакетизация голоса Пример: шлюз IP/PSTN

H. 323 Gateway

H. 323 Gatekeepers l l l Опциональный элемент (напимер, Netmeeting не использует gatekeeper’ов) Управляет зоной (zone - набор устройств под управлением одного привратника) Обычно в зоне имеется один gatekeeper; алтернативный gatekeeper может существовать для резервирования или баланса нагрузки Обычно представляет собой программный компонент, работающий на компьютере, но может быть интегрирован с шлюзом или терминалом (элемент Cisco IOS )

H. 323 Gatekeepers l Обязательные функции: l l Трансляция адресов и маршрутизация (routing - TRIP) john. smith@abc. com -> IP, 371 -712 -67 -85 Контроль доступа (административный) Минимальный контроль пропускной способности - обработка запросов Управление зоной l Опциональные функции: l l l Управление вызовами - непосредственная обработка команд Q. 931 между конечными точками Авторизация вызовов, управление полосой пропускания, применение политики к обработке вызовов Передача данных в систему биллинга Поддержание Gatekeeper management information (MIB) Сервисы справочной службы (directory services) 65

H. 323 MCU l MCU - Multipoint Control Unit l Конечная точка, поддерживающая конференции между 3 -мя и более конечными точками l Может быть отдельным устройством или интегрирована в gateway, gatekeeper или terminal l Обычно состоит из multi-point controller (MC) и multi-point processor (MP) l MC - управляет конференцией - присоединением и т. п. l MP - получает потоки данных от конечных точек и распределяет их между участниками конференции

Централизованные и децентрализованные конференции l l l Централизованные - MCU управляет конференцией (MC) и обрабатывает потоки данных (MP) Децентрализованные - MCU обрабатывает только сигнализацию, а потоки данных протекают непосредственно между конечными точками В последнем случае MCU работает без MP В сетях с коммутацией пактов организовать конференцию проще: • Проблема смешивания голосовых каналов от разных абонентов в одном канале приема решается за счет передачи смеси пакетов – в том темпе, в котором они приходят от абонентов 67

Модели сигнализации l l Определяют, какие протокольные сообщения передаются через gatekeeper, а какие - непосредственно между двумя конечными точками Чем больше сообщений передается через gatekeeper, тем больше его нагрузка и ответственность (управляемость соединениями) Только gatekeeper решает - какую модель сигнализации выбрать Потоки данных никогда не передаются через gatekeeper

Direct Endpoint Call Signalling

Gatekeeper Routed Call Signalling (Q. 931)

Gatekeeper Routed Call Signalling (Q. 931/H. 245) 71

Пример взаимодействия между клиентами A и B по модели Gatekeeper Routed Call Signalling (Q. 931) А 72

Взаимодействие клиентов А и В Этапы установления соединения: l l l Обнаружение и регистрация на gatekeeper”е - RAS канал Маршрутизация запроса между конечными точками через gatekeeper - Q. 931 call signalling Начальное взаимодействие и обмен возможностяыми - H. 245 call control Установление мультимедийных сессий - H. 245 call control Завершение соединения - H. 245 call control & Q. 931 call signalling

Обнаружение - Discover Gatekeeper (RAS) l Клиент передает пакет Multicast Gatekeeper Request packet (кто мой gatekeeper? ) l Gatekeeper отвечает пакетом Gatekeeper Confirmation или пакетом Gatekeeper Reject 74

Обнаружение - Discover Gatekeeper (RAS) Абонент А Привратник GRQ 224. 0. 1. 41 GCF - адрес RAS Абонент B GRQ 224. 0. 1. 41 GCF - адрес RAS

Регистрация у Gatekeeper’а (RAS) l Клиент передает запрос Gatekeeper Registration Request, сообщая gatekeeper’у свой адрес или псевдонимы l Gatekeeper отвечает - Registration Confirmation или Registration Rejection l В примере оба клиента - А и В -регистрируются у gatekeeper’а A 76

Регистрация у gatekeeper’а Абонент А Привратник GRQ 224. 0. 1. 41 GCF - адрес RAS RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF Абонент B GRQ 224. 0. 1. 41 GCF - адрес RAS RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF

Call Admission (RAS) l Клиент A посылает запрос Admission Request (могу я сделать этот вызов по адресу 134 -57 -30 ? ); запрос включает величину максимальной пропускной способности, требуемую для вызова l Gatekeeper отвечает пакетом Admission Confirmation: l l Пропускная способность для вызова подтверждается или уменьшается Адрес для установления канала сигнализации вызова

Разрешение вызова Абонент А GRQ 224. 0. 1. 41 Привратник GCF - адрес RAS RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF ARQ ACF Абонент А GRQ 224. 0. 1. 41 GCF - адрес RAS RRQ/URQ

Call Setup через Gatekeeper (Q. 931) l Клиент A посылает сообщение “Call setup” gatekeeper’у l Gatekeeper маршрутизирует это сообщение клиенту B l Если клиент B приниамaет вызов, то он посылает запрос «Admission request” gatekeeper’у l Если gatekeeper “одобряет” прием вызова, то клиент B посылает сообщение “Connect” клиенту A , определяя в нем адрес канала H. 245 call control channel для обмена возможностями

Установление соединения Абонент А Привратник Абонент А ARQ ACF Setup Call Proceeding ARQ ACF/ARJ Alerting Connect Terminal. C apability. Se t t. Ack Terminal. Capability. Se

Обмен возможностями (H. 245) l Клиенты обмениваются сообщениями Terminal Capability Set с параметрами, описывающими их возможности по передаче мультимедийной информацией, то есть поддержкой аудио/видео кодеков l При установлении конференции выбирается MCU l После обмена возможностями клиенты могут выбрать совместимый метод обмена потоками данных l Открываютчя каналы обмена мультимедийной информацией 82

Установление мультимедийных каналов l Для открытия логического канала для потока данных клиент передает сообщение Open Logical Channel (H. 245) l Принимающий клиент отвечает сообщением Open Logical Channel Acknowledgement (H. 245) l Потоки данных передаются через ненадежные каналы, управляющие сообщения - через надежные каналы l После установления каналов клиент или привратник может с помощью сервисов вызова увеличить или уменьшить полосу для вызова

Установление мультимепдийных каналов Абонент А Привратник Terminal. C apability. Se t Terminal. C apability. Se H. 245 Master. Sla t. Ack ve. Determ ination MSDAck Open. Logic Абонент А Terminal. Capability. Set t. Ack Terminal. Capability. Se Master. Slave. Determination MSDAck al. Channel Open. Logical. Channel. A ck Разговор Open. Logical. Channel. Ack Открывается однонаправленный канал

Завершение вызова l Любая сторона может завершить вызов l Пусть клиент А завершает вызов l Клиекнт A завершает передачу данных и закрывает логические каналы: l Клиент A передает команду End Session (H. 245) l Клиент B закрывает логические каналы передачи данных и передает команду End Session l Клиент A закрывает управляющий канал H. 245 l Если канал сигнализации вызова еще открыт, то передается сообщение Release Complete между клиентами для закрытия этого канала (Q. 931)

Завершение вызова Абонент А Привратник Абонент А Разговор End. Session. Com mand ommand End. Session. C Release Complete Release Co mplete Disengage. Request rm Disengage. Confi est Disengage. Requ Disengage. Confi rm

Новые свойства H. 323 Version 2 l l l H. 235 - безопасность и аутентификация, например, пароль для регистрации у gatekeeper’а H. 450. x - дополнительные сервисы, например перенаправление вызова Быстрое установление вызова: l l Обход некоторых сообщений Инициируется сообщением Q. 931 Fast Start, которое содержит базовые параметры возможностей – сообщения Open. Logical. Channel

Развитие H. 323 Взаимодействия Inter - Gatekeeper: l l l Текущий стандарт H. 323 не предусматривает межзонной модели, которая необходима для больших сетей Протоколы класса Inter-gatekeeper обсуждаются: обнаружение друга и маршрутизация вызовов к не-локальным адресам (TRIP - аналог BGP) Иерархические соглашения между gatekeeper’ами “clearing house” - центров обмена между провайдерами - (OPS группы TIPHON)