Передача голоса и видео через 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 Terminals, gateways, gatekeepers - элементы системы H.323 Адресация в системах IP-телефонии Регистрация 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 SS7 и SIP, передача SS7 по SCTP Определения: IP-телефония, Internet-телефония, Voice over IP (VoIP) 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. «VoIP» - 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 +371 776 13 80 Это расширение области действия традиционного названия Телефонная сеть Общего Пользования, ТфОП (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: robert@ibm.com Адресация E.164 с префиксами ISO-7498 AFI Initial Part (до 15 цифр) (Authority and Format Inentifier) E.164 X.25 PSTN Geographical Intern. Org Domain 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) IP-инфраструктура дешевле PSTN Стоимость 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 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 ТфОП 3 Internet 3 Направление вызова по IP-телефонии через Internet и ГТС – если компьютер оснащен средствами IP-телефонии Сервер удаленного доступа Пакетная передача голоса в сценарии «компьютер-компьютер» (без промежуточной сети ТфОП) Микрофон АЦП 3. 1. Setup bob.att.com Ответ DNS - 2.Запрос 4.8.7. 6. Setup Open Речь Ack DNS channel open в пакетах channel 192.100.15.106 bob.att.com 192.100.15.105 RTP RTP RTP Наушники, динамики ЦАП Компрессия речевой информации Пакетизация 4. Управление и 5. Setup Connect сигнализация 192.100.15.105 192.100.15.105 Декомпрессия речевой информации Депакетизация 7. Ack open channel 6. 4. Open Setup channel 5. Connect 8. Речь в пакетах IP RTP RTP 192.100.15.105 192.100.15.105 RTP Микрофон АЦП 8. Речь в пакетах RTP Наушники, динамики Компрессия речевой информации Пакетизация 4. 6.Setup Open channel Управление и 5. Connect 7. Ack open channel сигнализация 192.100.15.105 RTP 192.100.15.105 RTP ЦАП Декомпрессия речевой информации Депакетизация IP-телефония в сочетании с телефонией традиционной Branch Office Analog Voice VoIP Gateway “Resident side” Digital IP Voice Gatekeeper “Connection Management” IP PBX or KTS Fax VoIP 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 или Станция IP-tel провайдера услуг - IPTP IP phone IP phone 2. IP – IP c промежуточной сетью PSTN – корпоративные абоненты, установившие IP PBX, но не имеющие частную IP сеть, обеспечивающую нужный уровень QoS 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 VoIP Headquarters Branch Office $ PCs WAN File Server Remote Bridge/Router $ Phone/Fax Calls PBX Remote Bridge/Router B. Корпоративные сети с обычными PBX и шлюзами ITG – предприятие имеет частную сеть IP с нужным уровнем QoS Branch Office Headquarters PBX IP Phone IP Router IP Router IP WAN IP Phone IP Tel Gateway IP Tel Gateway Gatekeeper Branch Office PBX 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 Automated Agents Switch V P S Customer Information Router Voice & Fax Mail Router IP Telephony Gateway Management Systems Video Internet Data IP Telephony Gateway 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 Узел IPTP 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 Net2Phone и DotDialer 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 Возможности телефонии WAN Frame Relay IP W A N LAN Кодирование голоса Транспортировка голоса Управление вызовами ATM Транспортировка голоса Терминалы с поддержкой голоса Управление вызовами Приложения Интегрированный уровень представления Интегрированные бизнесприложения Интегрированное управление (directory, policy) L A N A P P S Преимущества IP-телефонии Кратковременные Fax Private IP network Private IP network Internet (Internet) Toll Bypass & Consolidation Экономия Долговременные Voice Mail E-mail Unified Messaging Новые приложения E-Commerce Бизнес-применение Этапы развития IP-телефонии <1998 Переходный период Телефония с коммутацией каналов >2002 Гибридная пакетнаяканальная телфония IP-телефония PBX +Apps Distributed Gatekeeper KS +Apps KS PSTN Apps Dist. Apps Svrs IP Phones PBX Unified Mgmt Directory Policy VoIP IP Appliances QoS+ QoS IP LAN/WAN IP LAN/WAN ATM/FR Integrated Management Directories PSTN PBX / KS Apps Svr VoIP, Router Integrated Mgmt 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 FXS 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 Mainframe 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 Mainframe Базовая процедура установления вызова в телефонной сети по протоколу Q.931 Разговор 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 SS7/IN MAP MUP HUP OMAP INAP ISUP TCAP SCCP 3 уровня MTP TUP Базовая процедура установления вызова в телефонной сети по протоколу ISUP/SS7 Интеллектуальная сеть – отделение дополнительных услуг от базовой коммутации 555-10-34 SSP Переключение сервиса 800-236-450 SCP SSP – Service Switching Point Логика услуг SCP – Service Control Point SMP – Service Management Point SCEP – Service Creation Environment Point SMP SCEP 236-450 555-10-34 236-451 310-23-69 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 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 (QoS) Стандарты IP-телефонии ANSI IAB IETF (Internet Engineering Task Force) Transport Area DiffServ (Differentiated Services) IntServ (Integrated Services) IPTel (IP Telephony) MEGACO (Media Gateway Control) MGCP (Media Gateway Control Protocol) Committee T1 T1A1 Performance and Signal Processing T1A1.7 Report No. 56 Performance Guidelines for Voiceband Services Over Hybrid Internet/PSTN Connections T1A1.5 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 SG12 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 QoS TR-101 329 General Aspects of Quality of Service (QoS) 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 VoIP 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.7XX 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) (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) 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 VoIP – 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 VoIP, повышающие качество голоса 1. Подавление эхо 2. Подавление пауз (Voice Activity Detection) 3. Генерация «комфортного» шума вместо пауз (Comfort Noise Generator) Мощность сигнала (dB) Порог сигнал/шум (dB) Усечение разговора Кодирование речи Удержание речи ITU codec Standards Business Quality Voice Gateway Gateway IP Network PSTN 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 200ms delay 2% pk lost G.723.1 150ms delay 1.5% pk lost G.729 55ms delay 0% pk lost G.723.1 285ms delay 4% pk lost G.723.1 235ms delay 3% pk lost G.729 70ms delay 0% pk lost G.711 Кадр 30мс, 16 MIPS Quality of Voice over Premium Quality IP network approaches PSTN Кадр 10 мс, 20 MIPS Quality of Service (QoS) Network QoS IntServ/DiffServ IP LAN IP WAN Application QoS RTP/RTCP RTP RTCP Intserv DiffServ 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 QoS Формат пакета RTP 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |V=2|P|X| CC |M| PT | sequence number | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | timestamp | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | synchronization source (SSRC) identifier | +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+ | contributing source (CSRC) identifiers | | .... | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 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 H.323 v2 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 v2 Gatekeeper Gatekeeper • • • • Terminals • PC, IP phones, settop boxes Трансляция адресов (IP, telephone) Контроль доступа Связь с систпмой биллинга Не генерирует или терминирует звонки Endpoints MCU Gateway • Могут звонить и принимать звонки (вызовы) Terminal Multipoint Control Unit (MCU) Gateway • Поддержка многоточечных конференций • Взаимодействие с терминалами других типов и PSTN Архитектура H.323 Scope of H.323 H.323 Architecture H.323 Terminal H.323 MCU Packet Based Network (NOTE) H.323 Gateway H.323 Gatekeeper Guaranteed QOS GSTN H.323 Terminal H.323 Terminal N-ISDN B-ISDN H.310 terminal operating in H.321 mode LAN V.70 Terminal H.324 Terminal Speech Terminal H.322 Terminal Speech Terminal H.320 Terminal H.321 Terminal NOTE – A gateway may support one or more of the GSTN, N-ISDN and/or B-ISDN connections. H.321 Terminal T1604210-97 H.323 v2 Operations H.323 Gatekeeper 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) QoS Characterization & Control TIPHON Acronyms 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 BC200 Transport MC200 CapRequest Media BC200 CapRequest Transport MC201 CapConfirm Media BC201 CapConfirm 5 Transport MC202 EstRequestt 9 Transport MC203 EstConfirm Media BC202 EstReqeust Media EstConfirm BC203 CC200 12 Transport MC204 Indication Media BC204 Indication Bearer Request CC203 Bearer Establ. Report TransportRel MC205 Request Transport Rel.MC206 Confirm SC201 Validate Route Confirm Access Routing Request Access & Routing SC202 Confirm Validate Route Confirm 7 Bearer Establ. Confirm Release Indication Next domain 3 Call Request Bearer Request 8 Bearer Confirm Bearer Services Access Routing Request CC204 CC209 CC211 ACTIVE PHASE 15 SC200 4 Indication Call Confirm Access & Routing Request 2 CC210 13 SC CC BC CC212 MediaRel Request BC206 BearerRelease Request MediaRel. BC207 Confirm BearerRelease Confirm Call Report {Alerting} Call Confirm 11 14 Release Indication H.323 Protocol Stack 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 RTP переносит данные RTCP переносит статусную информацию RTP/RTCP работает через UPD Сигнализация - через надежный транспорт TCP 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 Конечный узел LAN Поддерживает двусторонее взаимодействие в реальном времени с другими элементами H.323 Должен поддерживать: Голосовые (аудио) кодеки (G.711 - как минимум) Сигнализацию - Q.931, H.245, RAS Опционально: Video Data Терминалы H.323 H.323 Gateway 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 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 Обязательные функции: 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 Опциональные функции: 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 MCU - Multipoint Control Unit Конечная точка, поддерживающая конференции между 3-мя и более конечными точками Может быть отдельным устройством или интегрирована в gateway, gatekeeper или terminal Обычно состоит из multi-point controller (MC) и multi-point processor (MP) MC - управляет конференцией - присоединением и т.п. MP - получает потоки данных от конечных точек и распределяет их между участниками конференции Централизованные и децентрализованные конференции 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 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: 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) Клиент передает пакет Multicast Gatekeeper Request packet (кто мой gatekeeper?) 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 Регистрация у Gatekeeper’а (RAS) Клиент Клиент передает запрос Gatekeeper Registration Request, сообщая gatekeeper’у свой адрес или псевдонимы Gatekeeper отвечает - Registration Confirmation или Registration Rejection 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 Абонент B GRQ 224.0.1.41 GCF - адрес RAS RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF Call Admission (RAS) 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 Gatekeeper отвечает пакетом Admission Confirmation: Пропускная способность для вызова подтверждается или уменьшается Адрес для установления канала сигнализации вызова Разрешение вызова Абонент А Привратник GRQ 224.0.1.41 Абонент А GRQ 224.0.1.41 GCF - адрес RAS RRQ/URQ RCF/RRJ/UCF ARQ ACF RRQ/URQ Call Setup через Gatekeeper (Q.931) Клиент A посылает сообщение “Call setup” gatekeeper’у Gatekeeper маршрутизирует это сообщение клиенту B Если клиент B приниамaет вызов, то он посылает запрос «Admission request” gatekeeper’у 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 Setup Call Proceeding ARQ ACF/ARJ Alerting Connect Alerting Connect Обмен возможностями (H.245) Клиенты обмениваются сообщениями Terminal Capability Set с параметрами, описывающими их возможности по передаче мультимедийной информацией, то есть поддержкой аудио/видео кодеков При установлении конференции выбирается MCU После обмена возможностями клиенты могут выбрать совместимый метод обмена потоками данных Открываютчя каналы обмена мультимедийной информацией 82 Установление мультимедийных каналов Для открытия логического канала для потока данных клиент передает сообщение Open Logical Channel (H.245) Принимающий клиент отвечает сообщением Open Logical Channel Acknowledgement (H.245) Потоки данных передаются через ненадежные каналы, управляющие сообщения - через надежные каналы После установления каналов клиент или привратник может с помощью сервисов вызова увеличить или уменьшить полосу для вызова Установление мультимепдийных каналов Абонент А Привратник Абонент А H.245 Открывается однонаправленный канал Разговор Завершение вызова Любая сторона может завершить вызов Пусть клиент А завершает вызов Клиекнт A завершает передачу данных и закрывает логические каналы: Клиент A передает команду End Session (H.245) Клиент B закрывает логические каналы передачи данных и передает команду End Session Клиент A закрывает управляющий канал H.245 Если канал сигнализации вызова еще открыт, то передается сообщение Release Complete между клиентами для закрытия этого канала (Q.931) Завершение вызова Абонент А Привратник Разговор Абонент А Новые свойства H.323 Version 2 H.235 - безопасность и аутентификация, например, пароль для регистрации у gatekeeper’а H.450.x - дополнительные сервисы, например перенаправление вызова Быстрое установление вызова: Обход некоторых сообщений Инициируется сообщением Q.931 Fast Start, которое содержит базовые параметры возможностей – сообщения OpenLogicalChannel Развитие H.323 Взаимодействия Inter - Gatekeeper: Текущий стандарт H.323 не предусматривает межзонной модели, которая необходима для больших сетей Протоколы класса Inter-gatekeeper обсуждаются: обнаружение друг 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)