H.323

H.323

Пакетные мультимедийные системы связи
Статус	Действующий
Год начался	1996 год ( 1996 )
Последняя версия	8 март 2022 г ( 2022-03 )
Организация	МСЭ-Т
Сопутствующие стандарты	Q.931
Веб-сайт	www .Что .int /запись /T-REC-H .323

H.323 — это рекомендация Сектора стандартизации электросвязи ITU (ITU-T) , которая определяет протоколы для обеспечения сеансов аудиовизуальной связи в любой пакетной сети . Стандарт H.323 касается сигнализации и управления вызовами, транспортировки и управления мультимедиа, а также управления полосой пропускания для конференций «точка-точка» и многоточечных конференций.

Он широко реализуется производителями оборудования для голосовых и видеоконференций , используется в различных Интернет- приложениях реального времени, таких как GnuGK и NetMeeting , и широко применяется во всем мире поставщиками услуг и предприятиями для голосовых и видеоуслуг через IP -сети.

Он является частью серии протоколов ITU-T H.32x, которые также предназначены для мультимедийной связи через ISDN , PSTN или SS7 и 3G мобильные сети .

Сигнализация вызова H.323 основана на протоколе Рекомендации ITU-T Q.931 и подходит для передачи вызовов по сетям с использованием комбинации IP, PSTN, ISDN и QSIG через ISDN. Модель вызовов, аналогичная модели вызовов ISDN, упрощает внедрение IP-телефонии на базе ISDN в существующие сети систем УАТС , включая переход на УАТС на базе IP.

В контексте H.323 УАТС на базе IP может быть привратником или другим элементом управления вызовами, который обеспечивает обслуживание телефонов или видеотелефонов . Такое устройство может предоставлять или обеспечивать как базовые, так и дополнительные услуги, такие как перевод вызова , парковка , прием и удержание вызова .

История

Первая версия H.323 была опубликована МСЭ в ноябре 1996 года. с упором на возможность проведения видеоконференций через локальную сеть (LAN), но был быстро принят в отрасли как средство передачи голосовой связи через различные IP-сети, включая глобальные сети и Интернет (см. VoIP ).

На протяжении многих лет H.323 пересматривался и переиздавался с улучшениями, необходимыми для улучшения функций передачи голоса и видео в сетях с коммутацией пакетов , при этом каждая версия обратно совместима с предыдущей версией. Признавая, что H.323 использовался для связи не только в локальных сетях, но и в глобальных сетях и в крупных сетях операторов связи, название H.323 было изменено при публикации в 1998 году. Название, которое с тех пор осталось неизменным, — «Системы мультимедийной связи на основе пакетов». Текущая версия H.323 была утверждена в 2009 году.

Одной из сильных сторон H.323 была относительно ранняя доступность набора стандартов, определяющих не только базовую модель вызова, но и дополнительные услуги, необходимые для удовлетворения ожиданий делового общения.

H.323 был первым стандартом VoIP, в котором был принят (RTP) Инженерной группы Интернета стандарт транспортного протокола реального времени (IETF) для передачи аудио и видео по IP-сетям.

Протоколы

H.323 — это системная спецификация, описывающая использование нескольких протоколов ITU-T и IETF. Протоколы, составляющие ядро ​​практически любой системы H.323:

• H.225.0 Регистрация, доступ и статус (RAS), который используется между конечной точкой H.323 и гейткипером для предоставления услуг разрешения адресов и управления доступом.
• Сигнализация вызова H.225.0 , которая используется между любыми двумя объектами H.323 для установления связи. (На основе Q.931 )
• Протокол управления H.245 для мультимедийной связи, который описывает сообщения и процедуры, используемые для обмена возможностями, открытия и закрытия логических каналов для аудио, видео и данных, управления и индикации.
• Транспортный протокол реального времени (RTP), который используется для отправки или получения мультимедийной информации (голоса, видео или текста) между любыми двумя объектами.

Многие системы H.323 также реализуют другие протоколы, определенные в различных Рекомендациях ITU-T, для обеспечения поддержки дополнительных услуг или предоставления пользователю других функций. Вот некоторые из этих рекомендаций:

• Серия H.235 описывает безопасность в рамках H.323, включая безопасность как для сигнализации, так и для мультимедиа.
• H.239 описывает использование двух потоков в видеоконференциях, обычно один для живого видео, другой для неподвижных изображений.
• Серия H.450 описывает различные дополнительные услуги.
• Серия H.460 определяет дополнительные расширения, которые могут быть реализованы конечной точкой или гейткипером, включая Рекомендации ITU-T H.460.17 , H.460.18 и H.460.19 для трансляции сетевых адресов (NAT)/ обхода межсетевого экрана (FW).

В дополнение к этим Рекомендациям ITU-T, H.323 реализует различные запросы комментариев IETF (RFC) для транспортировки мультимедиа и пакетирования мультимедиа, включая транспортный протокол реального времени (RTP).

Кодеки

, определенные ITU, H.323 использует как кодеки так и кодеки, определенные вне ITU. Кодеки, которые широко используются в оборудовании H.323, включают:

• Аудиокодеки : G.711 , G.729 (включая G.729a ), G.723.1 , G.726 , G.722 , G.728 , Speex , AAC-LD
• Текстовые кодеки: T.140
• Видеокодеки : H.261 , H.263 , H.264 , H.265

Все терминалы H.323, обеспечивающие видеосвязь, должны быть способны кодировать и декодировать видео в соответствии с H.261 QCIF . Все терминалы H.323 должны иметь аудиокодек и иметь возможность кодирования и декодирования речи в соответствии с Рек. МСЭ-Т. Г.711. Все терминалы должны быть способны передавать и принимать A-закон и μ-закон . Поддержка других аудио- и видеокодеков не является обязательной.

Архитектура

Система H.323 определяет несколько сетевых элементов, которые работают вместе, обеспечивая широкие возможности мультимедийной связи. Этими элементами являются терминалы, многоточечные блоки управления (MCU), шлюзы , гейткиперы и пограничные элементы. В совокупности терминалы, многоточечные устройства управления и шлюзы часто называют конечными точками . H.323 использует номер TCP-порта 1720.

Хотя не все элементы необходимы, для обеспечения связи между двумя людьми требуются как минимум два терминала. В большинстве развертываний H.323 гейткипер используется, помимо прочего, для облегчения разрешения адресов.

Сетевые элементы H.323

Терминалы

Рисунок 1. Полный и сложный стек протоколов.

Терминалы в сети H.323 являются наиболее фундаментальными элементами любой системы H.323, поскольку именно с ними обычно сталкиваются пользователи. Они могут существовать в виде простого IP-телефона или мощной системы видеоконференцсвязи высокого разрешения.

Внутри терминала H.323 находится нечто, называемое стеком протоколов , который реализует функциональность, определенную системой H.323. Стек протоколов будет включать в себя реализацию базового протокола, определенного в Рекомендациях МСЭ-Т H.225.0 и H.245, а также RTP или других протоколов, описанных выше.

На диаграмме (рис. 1) изображен полный и сложный стек, обеспечивающий поддержку голоса, видео и различных форм передачи данных. В действительности большинство систем H.323 не реализуют такой широкий набор возможностей, но логическое расположение полезно для понимания взаимосвязей.

Многоточечные блоки управления

Блок управления многоточечной связью (MCU) отвечает за управление многоточечными конференциями и состоит из двух логических объектов, называемых многоточечным контроллером (MC) и многоточечным процессором (MP). В более практическом плане MCU представляет собой конференц-мост, мало чем отличающийся от конференц-мостов, используемых сегодня в PSTN. Однако наиболее существенным отличием является то, что микроконтроллеры H.323 могут микшировать или переключать видео в дополнение к обычному микшированию звука, выполняемому традиционным конференц-мостом. Некоторые MCU также предоставляют возможности многоточечного обмена данными. Для конечного пользователя это означает, что, осуществив видеовызов в MCU H.323, пользователь сможет видеть всех других участников конференции, а не только слышать их голоса.

Шлюзы

Шлюзы — это устройства, которые обеспечивают связь между сетями H.323 и другими сетями, такими как сети PSTN или ISDN. Если одна сторона в разговоре использует терминал, который не является терминалом H.323, то вызов должен пройти через шлюз, чтобы обе стороны могли общаться.

Сегодня шлюзы широко используются, чтобы позволить устаревшим телефонам PSTN соединяться с крупными международными сетями H.323, которые в настоящее время развертываются поставщиками услуг. Шлюзы также используются внутри предприятия, чтобы позволить корпоративным IP-телефонам связываться через поставщика услуг с пользователями в PSTN.

Шлюзы также используются для того, чтобы устройства видеоконференций на базе H.320 и H.324 могли взаимодействовать с системами H.323. Большинство мобильных сетей третьего поколения (3G), развернутых сегодня, используют протокол H.324 и могут взаимодействовать с терминалами на базе H.323 в корпоративных сетях через такие шлюзовые устройства.

привратники

Гейткипер — это дополнительный компонент сети H.323, который предоставляет ряд услуг терминалам, шлюзам и устройствам MCU. Эти услуги включают регистрацию конечных точек, разрешение адресов, контроль доступа, аутентификацию пользователей и т. д. Из различных функций, выполняемых привратником, разрешение адресов является наиболее важным, поскольку оно позволяет двум конечным точкам связываться друг с другом, при этом ни одна конечная точка не должна знать IP-адрес другой конечной точки.

Привратники могут быть спроектированы для работы в одном из двух режимов сигнализации, а именно в режиме «прямая маршрутизация» и «маршрутизация привратника». Режим прямой маршрутизации является наиболее эффективным и наиболее широко используемым режимом. В этом режиме конечные точки используют протокол RAS, чтобы узнать IP-адрес удаленной конечной точки, и соединение устанавливается непосредственно с удаленным устройством. В режиме маршрутизации привратника сигнализация вызова всегда проходит через привратник. Хотя последнее требует от привратника большей вычислительной мощности, оно также дает привратнику полный контроль над вызовом и возможность предоставлять дополнительные услуги от имени конечных точек.

Конечные точки H.323 используют протокол RAS для связи с привратником. Аналогично, привратники используют RAS для связи с другими привратниками.

Совокупность конечных точек, зарегистрированных на одном гейткипере в H.323, называется «зоной». Этот набор устройств не обязательно должен иметь связанную физическую топологию. Скорее, зона может быть полностью логической и произвольно определяться сетевым администратором .

Привратники имеют возможность соседствовать друг с другом, чтобы разрешение вызовов могло происходить между зонами. Соседство облегчает использование планов нумерации, таких как Global Dialing Scheme . Планы нумерации облегчают «межзональный» набор номера, так что две конечные точки в разных зонах по-прежнему могут взаимодействовать друг с другом.

Граничные элементы и одноранговые элементы

Рисунок 2. Иллюстрация административного домена с пограничными элементами, одноранговыми элементами и привратниками.

Пограничные элементы и равноправные элементы — это дополнительные объекты, аналогичные гейткиперу, но они не управляют конечными точками напрямую и предоставляют некоторые услуги, не описанные в протоколе RAS. Роль пограничного или равноправного элемента понимается через определение « административного домена ».

Административный домен — это совокупность всех зон, находящихся под контролем одного человека или организации, например поставщика услуг. В сети поставщика услуг могут быть сотни или тысячи шлюзовых устройств, телефонов, видеотерминалов или других элементов сети H.323. Поставщик услуг может распределить устройства по «зонам», которые позволят поставщику услуг наилучшим образом управлять всеми устройствами, находящимися под его контролем, например, логическое расположение по городам. В совокупности все зоны в сети поставщика услуг будут восприниматься другим поставщиком услуг как «административный домен».

Пограничный элемент — это сигнальный объект, который обычно находится на границе административного домена и взаимодействует с другим административным доменом. Это сообщение может включать в себя такие вещи, как информация об авторизации доступа; информация о стоимости звонков; или другие важные данные, необходимые для обеспечения связи между двумя административными доменами.

Одноранговые элементы — это объекты внутри административного домена, которые в той или иной степени помогают распространять информацию, полученную от пограничных элементов, по всему административному домену. Такая архитектура предназначена для крупномасштабного развертывания в сетях операторов связи и предоставления таких услуг, как клиринговые палаты .

На диаграмме (рис. 2) показан административный домен с пограничными элементами, одноранговыми элементами и привратниками.

Сетевая сигнализация H.323

H.323 определяется как двоичный протокол , который обеспечивает эффективную обработку сообщений в сетевых элементах. Синтаксис протокола определен в ASN.1 и использует форму кодирования сообщений Packed Encoding Rules (PER) для эффективного кодирования сообщений в проводной сети. Ниже приведен обзор различных потоков связи в системах H.323.

Сигнализация вызова H.225.0

Рисунок 3 – Установление вызова H.323

Как только адрес удаленной конечной точки будет разрешен, конечная точка будет использовать сигнализацию вызова H.225.0 для установления связи с удаленным объектом. Сообщения H.225.0:

• Настройка и подтверждение установки
• Вызов продолжается
• Соединять
• Оповещение
• Информация
• Релиз завершен
• Средство
• Прогресс
• Статус и запрос статуса
• Уведомить

В простейшей форме вызов H.323 может быть установлен следующим образом (рис. 3).

В этом примере конечная точка (EP) слева инициировала связь со шлюзом справа, и шлюз соединил вызов с вызываемой стороной. В действительности потоки вызовов часто более сложны, чем показанный, но большинство вызовов, использующих процедуры быстрого подключения, определенные в H.323, могут быть установлены всего с помощью 2 или 3 сообщений. Конечные точки должны уведомить своего привратника (если привратники используются) о том, что они находятся в соединении.

После завершения вызова устройство отправит сообщение Release Complete. Затем конечные точки должны уведомить своего привратника (если привратники используются) о завершении вызова.

RAS-сигнализация

Рисунок 4. Высокоуровневый обмен данными между двумя конечными точками (EP) и двумя гейткиперами (GK)

Конечные точки используют протокол RAS для связи с привратником. Аналогично, привратники используют RAS для связи с одноранговыми привратниками. RAS — довольно простой протокол, состоящий всего из нескольких сообщений. А именно:

• Запрос гейткипера, отклонение и подтверждение сообщений (GRx)
• Запрос на регистрацию, отклонение и подтверждение сообщений (RRx)
• Отменить регистрацию запроса, отклонить и подтвердить сообщения (URx)
• Запрос на допуск, отклонение и подтверждение сообщений (ARx)
• Запрос пропускной способности, отклонение и подтверждение сообщения (BRx)
• Отключить запрос, отклонить и подтвердить (DRx)
• Запрос местоположения, отклонение и подтверждение сообщений (LRx)
• Запрос информации, подтверждение, подтверждение и ответ (IRx)
• Нестандартное сообщение
• Неизвестный ответ на сообщение
• Запрос выполняется (RIP)
• Индикация и подтверждение доступности ресурса (RAx)
• Индикация и ответ управления службой (SCx)

Когда конечная точка включена, она обычно отправляет сообщение запроса привратника (GRQ), чтобы «обнаружить» привратники, которые готовы предоставить услугу. Затем гейткиперы ответят подтверждением гейткипера (GCF), а конечная точка выберет гейткипера для работы. Альтернативно, возможно, что привратник был заранее определен в административной настройке системы, поэтому конечной точке не нужно его обнаруживать.

Как только конечная точка определит, с каким привратником будет работать, она попытается зарегистрироваться у привратника, отправив запрос на регистрацию (RRQ), на который привратник отвечает подтверждением регистрации (RCF). На этом этапе конечная точка известна сети и может совершать и размещать вызовы.

Когда конечная точка желает совершить вызов, она отправляет запрос на доступ (ARQ) привратнику. Затем привратник определит адрес (либо локально, проконсультировавшись с другим привратником, либо запросив какую-либо другую сетевую службу) и вернет адрес удаленной конечной точки в сообщении подтверждения допуска (ACF). Конечная точка может затем выполнить вызов.

При получении вызова удаленная конечная точка также отправит ARQ и получит ACF, чтобы получить разрешение на прием входящего вызова. Это необходимо, например, для аутентификации вызывающего устройства или для обеспечения доступности полосы пропускания для вызова.

На рисунке 4 изображен обмен данными высокого уровня между двумя конечными точками (EP) и двумя привратниками (GK).

Управление вызовами H.245

После инициирования вызова (но не обязательно полного соединения) конечные точки могут инициировать сигнализацию управления вызовом H.245, чтобы обеспечить более широкий контроль над конференцией. H.245 представляет собой довольно объемную спецификацию со множеством процедур, которые полностью обеспечивают многоточечную связь, хотя на практике большинство реализаций реализуют только минимум, необходимый для обеспечения двухточечной голосовой и видеосвязи.

H.245 предоставляет такие возможности, как согласование возможностей, определение главного/подчиненного устройства , открытие и закрытие «логических каналов» (т. е. потоков аудио и видео), управление потоками и управление конференцией. Он поддерживает как одноадресную , так и многоадресную связь, что теоретически позволяет неограниченно увеличивать размер конференции.

Переговоры о возможностях

Из функций, предоставляемых H.245, согласование возможностей, возможно, является наиболее важным, поскольку оно позволяет устройствам взаимодействовать без предварительного знания возможностей удаленного объекта. H.245 обеспечивает богатые мультимедийные возможности, включая передачу аудио, видео, текста и данных. Для передачи аудио, видео или текста устройства H.323 используют как кодеки, определенные ITU, так и кодеки, определенные вне ITU. Кодеки, которые широко используются в оборудовании H.323, включают:

• Видеокодеки: H.261 , H.263 , H.264
• Аудиокодеки: G.711 , G.729 , G.729a , G.723.1 , G.726.
• Текстовые кодеки: T.140

H.245 также обеспечивает возможность проведения конференций данных в режиме реального времени посредством таких протоколов, как T.120 . Приложения на основе T.120 обычно работают параллельно с системой H.323, но интегрируются, чтобы предоставить пользователю бесперебойную работу с мультимедиа. T.120 предоставляет такие возможности, как совместное использование приложений T.128 , электронная доска T.126 , передача файлов T.127 и текстовый чат T.134 в контексте конференции.

Когда устройство H.323 инициирует связь с удаленным устройством H.323 и когда между двумя объектами устанавливается связь H.245, сообщение о наборе возможностей терминала (TCS) является первым сообщением, передаваемым другой стороне.

Определение главного/подчиненного

После отправки сообщения TCS объекты H.323 (через обмены H.245) попытаются определить, какое устройство является «главным», а какое «подчиненным». Этот процесс, называемый определением главного/подчиненного устройства (MSD), важен, поскольку ведущий в вызове разрешает все «споры» между двумя устройствами. Например, если обе конечные точки пытаются открыть несовместимые потоки мультимедиа, именно мастер выполняет действие по отклонению несовместимого потока.

Сигнализация логического канала

После обмена возможностями и завершения этапов определения главного/подчиненного устройства устройства могут открывать «логические каналы» или медиапотоки. Это делается путем простой отправки сообщения открытого логического канала (OLC) и получения сообщения подтверждения. После получения сообщения подтверждения конечная точка может затем передать аудио или видео в удаленную конечную точку.

Быстрое подключение

Рисунок 5 – Типичный обмен H.245

Типичный обмен H.245 выглядит примерно так, как показано на рисунке 5:

После этого обмена сообщениями две конечные точки (EP) на этом рисунке будут передавать звук в каждом направлении. Количество обменов сообщениями велико, каждое имеет важную цель, но, тем не менее, требует времени.

По этой причине версия 2 H.323 (опубликованная в 1998 году) представила концепцию Fast Connect, которая позволяет устройству устанавливать двунаправленные потоки мультимедиа как часть процедур установления вызова H.225.0. С помощью Fast Connect можно установить вызов с двунаправленной передачей мультимедиа и не более чем с двумя сообщениями, как показано на рисунке 3.

Fast Connect широко поддерживается в отрасли. Несмотря на это, большинство устройств по-прежнему реализуют полный обмен H.245, как показано выше, и выполняют этот обмен сообщениями параллельно с другими действиями, поэтому для вызывающей или вызываемой стороны не возникает заметной задержки.

Варианты использования

H.323 и услуги передачи голоса по IP

Голос по интернет-протоколу (VoIP) описывает передачу голоса с использованием Интернета или других сетей с коммутацией пакетов. Рекомендация ITU-T H.323 — один из стандартов, используемых в VoIP. VoIP требует подключения к Интернету или другой сети с коммутацией пакетов, подписки на поставщика услуг VoIP и клиента ( аналоговый телефонный адаптер (ATA), VoIP-телефон или « программный телефон »). Поставщик услуг предлагает подключение к другим службам VoIP или к PSTN. Большинство поставщиков услуг взимают ежемесячную плату, а затем дополнительные расходы при совершении звонков. Например, для использования VoIP между двумя предприятиями не обязательно потребуется поставщик услуг VoIP. H.323 широко используется компаниями, желающими соединить удаленные местоположения через IP, используя ряд различных проводных и беспроводных технологий.

H.323 и услуги видеоконференцсвязи

Видеоконференция, или видеотелеконференция (VTC), представляет собой набор телекоммуникационных технологий, позволяющих двум или более местам взаимодействовать посредством двусторонней передачи видео и звука одновременно. Существует два основных типа видеоконференций; В специализированных системах VTC все необходимые компоненты собраны в одно устройство, тогда как настольные системы VTC являются надстройками к обычным ПК , превращая их в устройства VTC. Одновременная видеоконференция между тремя и более удаленными точками возможна с помощью многоточечного блока управления (MCU). Существуют мосты MCU для видеоконференций на базе IP и ISDN. Из-за высокой цены и распространения Интернета, в частности широкополосной связи, произошел резкий скачок роста и использования IP-видеоконференций на основе H.323. H.323 доступен каждому, у кого есть высокоскоростное подключение к Интернету, например DSL . Например, видеоконференции используются в различных ситуациях; дистанционное образование , телемедицина , служба видеореле и бизнес.

Альтернативы

• IAX2 — Inter-Asterisk eXchange, двоичный протокол, предназначенный для снижения накладных расходов, особенно в отношении голосовых потоков. Определено в RFC 5456.
• IETF разработал стандарт под названием «Протокол инициации сеанса» (SIP), который также обеспечивает голосовую и видеосвязь по IP.
• Существуют также другие рекомендации ITU-T, используемые для видеоконференций и услуг видеотелефонии – H.320 (с использованием ISDN) и H.324 (с использованием обычных аналоговых телефонных линий и мобильных телефонов 3G).
• Jingle (расширение Jabber/ XMPP ) также поддерживает передачу видео и голоса по IP.
• Некоторые провайдеры (например, Skype) также используют собственные закрытые, проприетарные форматы .
• Access Grid предоставляет во многом аналогичную функциональность, с большим упором на открытый исходный код и использование многоадресной рассылки.
• EVO также обеспечивает относительно открытую функциональность через Java и включает поддержку H.323.

См. также

• Глобальная схема набора номера (GDS)
• H.323 гейткипер
• Сеть нового поколения
• Целевая группа по интернет-инжинирингу (IETF)
• Международный союз электросвязи (ITU) Сектор стандартизации электросвязи (ITU-T)
• Многоточечные блоки управления (MCU)
• Видеоконференции
• Голос по IP (VoIP)
• Протокол инициации сеанса (SIP)
• LifeSize Коммуникации
• Поликом
• Аудио-видео профиль RTP

Внешние ссылки

• Информационный сайт H.323
• H.323 Plus проект H.323 с открытым исходным кодом
• GNU (с открытым исходным кодом) гейткипер