Протоколы IP-телефонии. Протокол H.323

терминал;

gatekeeper (контроллер зоны);

устройство управления многоточечной конференцией (MCU).

Рис.4.2. Базовая архитектура стандарта H.323

Терминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные) устройство, предназначенное для участия в конференции. Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени. H.323-терминал должен обеспечивать поддержку следующих протоколов:

H.245 для установления возможностей терминалов и создания канала обмена аудио информацией;

H.225 для сигнализации вызова и установки параметров связи;

RAS для регистрации терминала пользователя и установки дополнительных параметров управления контроллером зоны,

RTP/RTCP для упорядочивания звуковых и видео пакетов.

H.323-терминал должен также поддерживать звуковой кодер-декодер в соответствии с G.711.

Протокол H.225 RAS используется между H.323-оконечными точками (терминалами и шлюзами) и контроллером зоны для обеспечения для:

Обнаружения контроллера зоны (GRQ);

Регистрации оконечной точки;

Определения расположения оконечной точки;

Управление аутенфикацией;

Задание маркера доступа.

RAS-сообщения передаются через ненадежные RAS-каналы, вследствие этого, при обмене сообщениями возможны потери, задержки и повторные передачи.

Обнаружение контроллера зоны (GRQ)

Процесс обнаружения контроллера зоны используется H.323-оконечными точками, в которых оконечная точка должна зарегистрироваться. Обнаружение контроллера зоны может быть выполнено статически или динамически. В статическом режиме, оконечная точка знает транспортный адрес контроллера априорно. В динамическом режиме обнаружения контроллера, оконечная точка посылает многоадресное сообщение (multicasts GRQ) поиска контроллера на групповой адрес поиска контроллера содержащее вопрос: - "Кто мой контроллер?". Один или большее количество контроллеров могут отвечать GCF-сообщением: "Я могу быть вашим контроллером".

Регистрация оконечной точки

Регистрация - процесс, используемый оконечными точками, чтобы соединить зону и сообщать контроллеру параметры несущей сети зоны, обеспечивающей транспорт и один из псевдонимов своего адреса. Все оконечные точки регистрируются в контроллере зоны.

Определение положения оконечной точки

Определение положения оконечной точки это процесс привязки ее сетевого адреса (адреса в сети транспортировки) к ее H.323-псевдониму или адресу E.164 (телефонному номеру).

Другие функции управления

RAS-канал используется и для других видов механизмов управления, таких как контроль аутенфикации для ограничения входа конечной точки в зону, управление шириной полосы пропускания, и управление процессами разъединения (отключения), когда оконечная точка отключается от текущего контроллера зоны и выходит из зоны.

Стандарты H.225 сигнализация вызова и H.245 сигнализация управления

H. 225 сигнализация вызова

H.225-сигнализация вызова используется, для установления соединения между H.323- оконечными точками (терминалами и шлюзами), через которые будут транспортироваться данные в реальном масштабе времени. Сигнализация вызова включает обмен H.225- сообщениями протокола через надежный канал, используемый для этой цели (канал сигнализации вызовов).

Если в H.323-сети нет контроллера зоны, то конечные точки обмениваются сигналами вызовов непосредственно друг с другом. Если контроллер зоны есть, то возможно использование двух методов вызовов. Обмен сигналами непосредственно между конечными точками, так называемый «метод прямых вызовов», и обмен между оконечными точками только после обращения к контроллеру зоны и маршрутизации вызова, такой метод называется «методом с маршрутизацией вызовов в контроллере зоны». Выбор используемого метода осуществляется при регистрации конечной точки в контроллере зоны.

Метод с маршрутизацией вызовов в контроллере зоны

Сигналы вызовов между оконечными точками и контроллером зоны передаются на RAS-каналах. Контроллер зоны получает сообщение вызова через канал сигнализации из одной оконечной точки и направляет его к другой оконечной точке через канал сигнализации другой оконечной точки.

H.245 сигнализация управления

H.245-сигнализация управления состоит из сквозного обмена H.245-сообщеними между H.323-оконечными точками. H.245-сообщения управления передаются через H.245-каналы управления. H.245-канал управления представляет из себя логический канал, который постоянно открыт, в отличие от каналов обмена мультимедиа потоков. Сообщения сигнализации управления можно разделить на две группы: обмен терминалов H.323 своими параметрами и сообщения управления.

Сообщения обмена параметрами

Обмен параметрами позволяет терминалам выбрать такие режимы обмена данными и форматы кодирования, которые они могут использовать при совместной работе друг с другом. Уточняются возможности терминалов: как на прием, так и на передачу.

Сообщения управления процессами логическими каналами между конечными точками.

Логический канал несет информацию от одной оконечной точки до другой оконечной точки (в случае двухточечной конференции) или множественных оконечных точек (в случае отметки на многоточечную конференцию). Протокол H.245 предоставляет набор сообщений, обеспечивающих открытие и закрытие этих каналов. Логический канал всегда однонаправлен.

Мультимедиа шлюз (Gateway) - устройство, предназначенное для преобразования мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей.

Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией, например, является задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Шлюзы H.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN). На Рис.4.3. показан шлюз H.323/PSTN. При отсутствии в сети Gatekeeperдолжна быть реализована еще одна функция шлюза - преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети. Со стороны сетей с маршрутизацией пакетов IP, так же, как и со стороны ТфОП, шлюз может участвовать в соединениях в качестве терминала или устройства управления конференциями

Устройство управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) - предназначено для организации конференций с участием трех и более участников. Устройство MCU предназначено для поддержки конференции между тремя и более участниками. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC), и, возможно, процессоры Multipoint Processors (MP). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

Конфигурация многоточечной конференции может быть централизованной, децентрализованной, гибридной и смешанной.

Рис. 4.4. Схемы централизованной и децентрализованной организаций конференции в H.323.

Централизованная многоточечная конференция требует наличия устройства MCU. Каждый терминал обменивается с MCU потоками аудио, видео, данными и командами управления по схеме "точка-точка". Контроллер MC, используя протокол H.245, определяет возможности каждого терминала. Процессор MP формирует необходимые для каждого терминала мультимедийные потоки и рассылает их. Кроме того, процессор может обеспечивать преобразования потоков от различных кодеков с различными скоростями данных. Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации. Участвующие в конференции H.323 терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU. Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется контроллером MC. Гибридная схема организации конференцсвязи является комбинацией двух предыдущих. Участвующие в конференции H.323 терминалы осуществляют многоадресную передачу только аудио- или только видеопотока остальным участникам без посылки на MCU. Передача остальных потоков осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае задействуются как контроллер, так и процессор MCU.

Рис. 4.5. Схемы децентрализованной и смешанной организаций конференции в H.323.

В смешанной схеме организации конференцсвязи одна группа терминалов может работать по централизованной схеме, а другая группа - по децентрализованной.

Контроллер зоны (или Gatekeeper) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.

Контроллер зоны обеспечивает услуги управления вызовами для H.323-оконечных точек, типа трансляции адреса и управления шириной полосы пропускания в соответствии с протоколом RAS. Контроллер зоны в H.323 сети не обязательный компонент. Однако если он присутствует в сети, то терминалы, и шлюзы должны использовать его услуги. H.323-стандарт определяет как обязательные услуги контроллера зоны, так и дополнительные (факультативные) функциональные возможности, которые он может обеспечивать.

Факультативной возможностью контроллера зоны является маршрутизация сигналов вызова. Оконечные точки посылают сообщения сигналов вызова контроллеру зоны, который направляет их к оконечным точкам адресатов. Поочередно, оконечные точки могут посылать сообщения сигнализации вызова непосредственно друг другу. Эта возможность ценна, для текущего контроля обращений и управления обращениями в сети. Маршрутизация обращений через контроллер зоны обеспечивает лучшую эффективность работы сети, поскольку контроллер может принимать решения о маршрутизации, основанных на ряде факторов, например, балансировка загрузки среди шлюзов.

Услуги, предлагаемые контроллером зоны определены в RAS, и включают трансляцию адреса, управление приемов, управление ширины полосы частот, и зональное управление. H.323-сети; не имеющие контроллер шлюза не имеют этих возможностей. H.323-сети, содержащие IP-телефоны и шлюзы должны обязательно содержать контроллер зоны, чтобы транслировать входящие E.164-телефонные адреса в транспортные адреса. Контроллер зоны - логический компонент H.323, но он может быть выполнен как часть шлюза или MCU.

Обязательные функции контроллера зоны

Трансляция адреса

Вызов, порожденный внутри H.323-сети может использоваться для адресования нужного терминала с помощью его псевдонима (краткого названия). Вызов, порожденный вне H.323-сети и полученный через шлюз для адресования терминала получателя может использовать номер телефона в соответствии с рекомендацией E.164 (например, 310-442-9222). Данная рекомендация используется для адресования абонентов сети ISDN. Контроллер зоны преобразует полученный E.164-номер телефона или псевдоним в сетевой адрес (например, 204.252.32.456 для IP-сети) терминала адресата. Оконечная точка адресата может быть достигнута, с использованием этого сетевого адреса.

Управление регистрацией

Контроллер зоны может управлять регистрацией оконечных точек в H.323-сети. При этом используются RAS-сообщения: запрос регистрации (ARQ), подтверждение (ACF), и отклонение (ARJ). Управление регистрацией может быть фиктивной функцией, которая допускает все оконечные точки к H.323-сети.

Управление полосой пропускания

Контроллер обеспечивает управление полосой пропускания, используя RAS-сообщения: запрос ширины полосы пропускания (BRQ), подтверждение (BCF), и отклонение (BRJ). Например, если сетевой диспетчер определил порог для числа одновременных соединений для H.323-сети, контроллер зоны может отказываться устанавливать новые соединения, если только этот порог достигнут. В результате имеется возможность ограничивать общее значение распределенной полосы пропускания некоторой частью общей полосы сети передачи данных, оставляя остающуюся ширину полосы пропускания для приложений передачи данных. Управление полосой пропускания может также быть фиктивной функцией, которая просто получает запросы без их обработки.

Факультативные функции контроллера зоны

Управление вызовами

Контроллер зоны может маршрутизировать вызовы между H.323-оконечными точками. В двухточечной конференции, контроллер зоны может обрабатывать H.225 сообщения сигналов вызовов. В качестве альтернативы, контроллер зоны может разрешать оконечным точкам самостоятельный обмен H.225 сообщениями сигналов вызовов непосредственно друг с другом.

Когда оконечная точка посылает сообщения вызова контроллеру зоны, он, в соответствии со стандартом H.225, может принимать или отклонять вызов. Причинами для отклонения могут быть ограничения по доступу или времени, заданные для конкретных терминалов или шлюзов.

Управление вызовом

Контроллер зоны может отслеживать данные относительно всех активных H.323-соединений, что позволяет управлять зоной, обеспечивая контроль ширины полосы пропускания и обеспечивать балансировку загрузки сети за счет перенаправления вызовов между терминалами и шлюзами.

Игорь Масленников ,
директор по развитию бизнеса компании CompTek
[email protected]

Короткая, но богатая событиями история развития IP-телефонии привела к тому, что сегодня в реальных сетях VoIP сосуществуют и конкурируют между собой три основных семейства протоколов - H.323, SIP и MGCP. Протоколы всех трех перечисленных семейств регламентируют управление мультимедиа-вызовами и передачу медиа-трафика в IP-сетях, но при этом реализуют три различных подхода к построению систем телефонной сигнализации. Попробуем разобраться, почему сложилась такая ситуация, что представляют собой эти протоколы и каковы перспективы развития каждого из них.

Исторически первый и самый распространенный в настоящее время - это введенный Международным союзом электросвязи (МСЭ) набор рекомендаций Н.323 (для простоты будем называть его протоколом). Н.323 стал плодом деятельности разработчиков протоколов мультимедийной связи в сетях ISDN (H.320). Соответствующие работы велись еще c начала 90-х годов, когда никакой IP-телефонии и в помине не было. Первая версия этого протокола была принята МСЭ в 1996 г. и по сути была попыткой перенести телефонную сигнализацию ISDN Q.931 на IP-соединения, т. е. как бы "наложить" традиционную телефонию на сети передачи данных. Рекомендации H.323 достаточно подробно описывают способы организации мультимедийных конференций, охватывая сервисы передачи голоса, видео и компьютерных данных в пакетных сетях с негарантированной доставкой. К настоящему времени принята уже четвертая версия этого набора рекомендаций. К основным компонентам набора относятся описанные ниже протоколы.

H.225 - полный аналог протокола Q.931 в сетях ISDN; описывает процесс установления, поддержки и завершения соединения. Обмен сообщениями происходит по протоколу TCP.

RAS (Registration, Admission, Status) - отвечает за регистрацию устройств в сети, контроль доступа к ресурсам, контроль полосы пропускания, необходимой для сеанса связи, и контроль состояния устройств в сети. Работает по протоколу UDP.

H.245 - отвечает за обмен информацией, необходимой для согласования параметров логических каналов для передачи медиа-потоков, т. е. собственно голоса или видео. Сюда входит, к примеру, согласование кодеков, номеров UDP-портов и т. д. Обмен происходит по протоколу TCP.

H.450.x (появившийся в четвертой версии H.323) - отвечает за обеспечение таких дополнительных или интеллектуальных функций, как Hold, Transfer и т. д.

Архитектура H.323 (рис. 1) весьма проста и состоит всего из четырех функциональных компонентов, ни один из которых не является обязательным.

Рис. 1. Архитектура Н.323.

Терминал (H.323 Terminal) - абонентское устройство, способное обеспечивать связь (голосовую, видео- и т. д.) с другими терминалами, шлюзами или устройствами многопользовательских конференций.

Шлюз (H.323 Gateway) - центральное понятие сегодняшней IP-телефонии. Данное устройство обеспечивает взаимное сопряжение телефонной сети с IP-сетью. При этом предоставляется поддержка разных протоколов и интерфейсов сетей обоих типов. Если выход в телефонную сеть не требуется, то данный компонент не нужен, а терминалы могут связываться друг с другом напрямую.

Привратник (H.323 Gatekeeper, GK) - управляющий элемент, "интеллект" H.323 сети, обеспечивающий ее масштабируемость, централизацию управления и настроек, а также трансляцию телефонных префиксов и идентификаторов (H.323 ID) в IP-адреса шлюзов или H.323 терминалов. Кроме того, привратник отвечает за управление доступом (Admission Сontrol) при регистрации шлюзов и терминалов, авторизацию звонков (Call Admission Control), управление полосой пропускания и маршрутизацию вызовов. Привратник управляет подчиненной ему частью сети (зоной) через RAS - протокол общения шлюзов с ним. Предусмотрено объединение привратников в группы, управлять которыми можно с помощью выделенного привратника - Directory Gatekeeper.

Устройство многопользовательских конференций (H.323 Multipoint Conference Unit, MCU) - управляет проведением многопользовательских конференций, согласует параметры соединения всех участников в режиме централизованной, децентрализованной или комбинированной конференции. Возможно переключение или смешивание медиа-потоков.

Обмен сообщениями между компонентами сети H.323 происходит в двоичном формате (ASN.1), для анализа которого нужен транслятор из двоичного формата в текстовый (ASN parser). Что же касается способов адресации, то в рекомендациях H.323 на этот счет определено несколько вариантов:

телефонные номера в формате E.164, т. е. только символы из набора "0123456789#*,";
H.323-идентификатор (H323-ID) - произвольный набор символов Unicode;
универсальный идентификатор ресурса в формате URL (URL-ID);
IP-адрес с номером порта, например, 10.2.3.4:1720;
адрес электронной почты (Email-ID).

В наиболее общей форме сценарий соединения по протоколу H.323 выглядит как ряд последовательных шагов (рис. 2). Вначале для установления соединения терминал обнаруживает привратника и регистрируется у него по протоколу RAS. Затем происходит установление сигнального канала по протоколам RAS и H.225. На следующем этапе выполняется согласование параметров оборудования, обмен информацией о его функциональных возможностях и открытие логических каналов по протоколу H.245. Только после этого происходит передача медиа-трафика по протоколам RTP/RTCP, а по ее окончании - завершение соединения.

Протокол SIP

Следующий по распространенности протокол IP-телефонии называется SIP (Session Initiation Protocol); он описан в рекомендациях RFC 2543. SIP регламентирует установление и завершение мультимедийных сессий - сеансов связи, в ходе которых пользователи могут говорить друг с другом, обмениваться видеоматериалами и текстом, совместно работать над приложениями и т. д. SIP и сопутствующие ему протоколы родились и развиваются в рамках IETF - главного органа стандартизации Интернета. Первая версия протокола SIP была принята в марте 1999 г., на три года позже, чем H.323, но благодаря интенсивному развитию этого направления сегодня набор рекомендаций RFC (базовых официальных документов IETF), имеющих отношение к SIP-архитектуре, насчитывает десятки, если не сотни документов.

SIP очень похож на протокол HTTP, поскольку разрабатывался по образу и подобию широко известных спецификаций HTTP и SMTP. По сути это клиент-серверный протокол, работа которого состоит из череды запросов и ответов, причем все SIP-заголовки передаются в формате ASCII-текста, а потому легко читаются. Наверняка коды возврата 200 (OK), а особенно 404 (Not found) хорошо знакомы всем пользователям Интернета. SIP позволяет использовать логическую адресацию (URL) на базе протокола TCP или UDP. Проще всего в качестве адреса в сети SIP задавать адреса электронной почты, к примеру, sip:[email protected] - это самый естественный URL, адекватно понимаемый SIP. При этом допускается применение разнообразных параметров, определяющих функциональность SIP-адреса или тип протокола связи. Например, можно указать, что соединение осуществляется с обычным телефонным номером сети общего пользования - sip:tel:+70957852525, и дополнить его добавочным номером postd=pp521, или определить параметры модемной связи - modem:+70957852526;type=v32b?7e1;type=v110.

SIP имеет несколько комплементарных протоколов, которые служат для реализации дополнительных возможностей. Наиболее важный из них - SDP (Session Description Protocol, RFC 2327), протокол согласования таких параметров сеанса связи, как виды кодеков, номера UDP-портов и т. д. SDP обеспечивает изменение параметров сеанса связи "на ходу", во время сеанса. Перенос сообщений SDP основан на протоколе Session Announcement Protocol (SAP, RFC 2974).

Другой пример комплементарного протокола - SIMPLE (SIP for Instant Messaging and Presence Levering Extension). Фактически это расширение SIP, служащее для предоставления информации о событиях (presence) и для рассылки "мгновенных" сообщений (instant messaging).

Следует также упомянуть SIP-T (Trunk) - протокол переноса сообщений SS7 в виде MIME-объектов между контроллерами сигнализации, а также SIGTRAN (Signaling Transport) - протокол переноса сообщений сигнализации SS7 через IP-сеть.

Архитектура SIP (рис. 3) также очень проста и состоит из нескольких необязательных компонентов.

Рис. 3. Архитектура SIP.

Клиент SIP (SIP user agent) - может быть представлен как устройством (IP-телефон, шлюз или другой пользовательский терминал), так и программным приложением для ПК, PDA и т. д. Обычно SIP-клиент содержит и клиентскую, и серверную часть (User Agent Client, или UAC, и User Agent Server, или UAS). Основные функции данного компонента - инициирование и завершение вызовов.

Прокси-сервер SIP - управляет маршрутизацией вызовов и работой приложения. Прокси-сервер не может инициировать или терминировать вызовы.

Redirect-сервер SIP - перенаправляет звонки согласно заданным условиям.

Сервер регистрации SIP (registrar/location) - осуществляет регистрацию пользователей и ведет базу соответствия имен пользователей их адресам, телефонным номерам и т. д.

Еще один важный компонент реальных SIP-сетей, хотя и не входящий формально в архитектуру SIP, - Back-to-Back User Agent (B2BUA). Это своеобразный сервер, представляющий собой два соединенных друг с другом SIP-клиента и поэтому способный инициировать и завершать вызовы.

Из этих компонентов, как из функциональных "кирпичиков", можно строить сети VoIP любой топологии, сложности и масштаба, вплоть до сетей, полностью замещающих функции современных АТС. Можно также создавать совершенно новые сервисы - интеграцию Интернет- и бизнес-приложений, программируемые службы, многоадресный поиск абонента, мультимедийные сервисы, уведомления о событиях и т. д.

В наиболее общей форме сценарий соединения по протоколу SIP с участием прокси-сервера показан на рис. 4. Абонент посылает на прокси-сервер запрос на соединение, отправляя сообщение Invite. Прокси-сервер возвращает сообщение Trying и передает сообщение Invite вызываемому абоненту. Вызываемая сторона отвечает сообщением Ringing, которое прокси-сервер пересылает вызывающей стороне. После того как вызываемый абонент снимет трубку, вызывающей стороне отправляется сообщение ОК, которое транслируется прокси-сервером. Вызываемому абоненту возвращается подтверждающее сообщение Ack.

C этого момента соединение считается установленным и начинается обмен медиа-трафиком по протоколам RTP/RTCP. Сторона, желающая завершить соединение, посылает сообщение Bye, и после получения подтверждающего ОК соединение разрывается.

Этот сценарий очень прост, в нем не участвуют никакие другие серверы (Redirection, Registrar, Location), но он дает представление о схеме взаимодействия функциональных элементов SIP-сети.

Протокол MGCP

Последний из рассматриваемых протоколов IP-телефонии - MGCP (Media Gateway Control Protocol). Точнее, речь здесь идет не об одном протоколе, а о целой группе - SGCP, IPDC, MGCP, MEGACO, H.248. Эти спецификации не только очень схожи концептуально, но и являются "близкими родственниками".

История формирования MGCP началась с создания двух протоколов - SGCP (Simple Gateway Control Protocol, разработка Bellcore и Cisco Systems) и IPDC (Internet Protocol for Device Control, разрабатывался компанией Level 3 при участии многих производителей). Затем SGCP и IPDC были объединены в один протокол, получивший название MGCP. В дальнейшем эволюция MGCP привела к появлению протоколов MEGACO (в рамках IETF) и H.248 (в рамках МСЭ).

Первая версия протокола MGCP (RFC 2705) датирована октябрем 1999 г. Интересно отметить, что MGCP - единственный из трех описываемых здесь протоколов, в работе над которым IETF и МСЭ сотрудничают; именно в результате этого взаимодействия и были созданы протоколы MEGACO и H.248. В то же время существуют и другие реализации MGCP-подобных протоколов, например, фирменный протокол Cisco Systems SSCP (Skinny Station Control Protocol), с помощью которого УАТС Cisco Call Manager управляет IP-телефонами.

Основная идея MGCP очень проста. Она состоит в том, что управление сигнализацией (Call Control) сосредоточено на центральном управляющем устройстве, называемом контроллером сигнализаций (Call Agent, CA), и полностью отделено от медиа-потоков (bearer). Эти потоки обрабатываются "тупыми" шлюзами или абонентскими терминалами, которые способны исполнять лишь ограниченный набор команд, исходящих от управляющего устройства. Архитектура протокола MGCP-сети также очень проста (рис. 5), в ней выделяются всего два функциональных компонента. Первый может быть представлен шлюзом (Media Gateway, MG) или IP-телефоном, а второй - устройством управления вызовами, которое может называться контроллером сигнализаций (CA), контроллером шлюза (Media Gateway Controller, MGC) или программным контроллером (Softswitch, SS). Иногда контроллер сигнализаций представляют в виде двух компонентов - собственно контроллера (Call Agent), выполняющего функции управления шлюзами, и шлюза сигнализации (Signaling Gateway), обеспечивающего обмен сигнальной информацией и согласование между традиционной телефонной сетью и сетью IP.

Рис. 5. Архитектура MGCP.

Контроллеры обмениваются со шлюзами (или IP-телефонами) данными в простом текстовом формате (в случае H.248 возможен и бинарный обмен), а функциональное назначение каждого шлюза определяется набором команд, которые он "понимает". Манипулируя наборами команд, можно получать специализированные шлюзы: транковые (Trunking gateways, TGW), абонентские (Residential gateways, RGW), шлюзы доступа (Access gateways, AGW) и т. д.

Контроллер сигнализаций CA воспринимает сеть как набор двух логических элементов - устройств (end-points) и соединений (connections) между ними. Устройства могут быть физическими (например, IP-телефоны или линии на шлюзах) или виртуальными (например, линии к серверам голосовых сообщений). Соединения могут быть ориентированы на передачу голоса, факс-сообщений или данных. Управление этими элементами, т. е. организация соединений между устройствами, происходит путем посылки команд в виде текстовых (ASCII) сообщений по протоколу UDP - при этом может использоваться уже знакомый нам протокол SDP. Как правило, управляющие воздействия контроллера СА инициируются какими-то событиями (events).

Простейший сценарий соединения в концепции MGCP (рис. 6) будет выглядеть следующим образом. Пользователь телефона, подключенного к MGCP-шлюзу, снимает трубку, после чего шлюз сообщает контроллеру об этом событии, а СА дает команду шлюзу включить в телефонную линию сигнал готовности (dial-ton). Теперь пользователь слышит в трубке непрерывный гудок. Набор телефонного номера - тоже последовательность событий для контроллера. Анализируя эти события, СА может установить соединение с другим абонентом в IP-сети или в телефонной сети. Кстати, централизованная обработка сигнализации дает возможность контроллеру прозрачно транслировать сигнализацию SS7 или ISDN из телефонной сети в IP-сеть и, наоборот, получать соответствующие сигнальные сообщения, упакованные в IP-пакеты, а затем анализировать их и манипулировать голосовыми каналами на шлюзах.

Резюме

Сравнивая "биографические данные" и функциональные особенности трех видов протоколов (см. таблицу), мы видим, что их различия обусловлены историческими причинами, в частности, изменениями представлений о пути развития телекоммуникаций в разное время. При этом H.323 - это технологически устоявшийся, широко распространенный протокол IP-телефонии для операторских сетей и межоператорского обмена, можно сказать, "транзитный" протокол. В свою очередь, SIP - протокол предоставления расширенных голосовых услуг в IP-сетях, который продолжает быстро развиваться, иначе говоря, "абонентский" протокол. Что касается MGCP, то он ориентирован прежде всего на организацию больших операторских узлов сопряжения IP-сетей с ТфОП и сетями SS7.

Сравнение протоколов VoIP-сети

Показатель	H.323	SIP	MGCP
Клиент	Умный	Умный	Тупой
Компонент, определяющий функциональность сети и сетевые сервисы	Привратник	Прокси-сервер	Сигнальный контроллер СА
Используемая модель	Телефонная (Q.931)	Интернет (WWW)	Централизованная
Протокол передачи сигнализации	TCP*	TCP или UDP	UDP
Протокол передачи медиа-трафика	RTP	RTP	RTP
Формат сообщений	Двоичный (ASN.1)	Текстовый (ASCII)	Текстовый (ASCII)**
Стандартизирующая организация	ITU	IETF	IETF/ITU
* Возможна передача по UDP-протоколу; ** возможен двоичный формат сообщений, как в H.248.

Эволюция H.323 позволяет предположить, что будущее развитие IP-телефонии связано не столько с замещением традиционной телефонии, сколько с появлением новых сервисов, которые невозможны в рамках обычной телефонной сети. Однако создавать такие сервисы, используя лишь семейство протоколов H.323, достаточно сложно по сравнению, например, с Интернет-сервисами. Сам процесс разработки на базе H.323, доступный только "телефонным гуру", подчиняется традиционным канонам мира обычной телефонии.

Поэтому весьма вероятно, что протокол SIP, гораздо более понятный и удобный для инженеров-сетевиков и программистов, через некоторое время превратится в протокол некоей новой службы, функции которой далеко выходят за пределы передачи голоса по пакетным сетям. Термин "IP-коммуникации" сейчас можно услышать все чаще. Отличие IP-коммуникаций от телефонии (в том числе от сегодняшней IP-телефонии) как раз и будет состоять в обилии сервисов, о возможности которых мы пока просто не догадываемся.

Как сложится судьба представителей семейства MGCP, пока сказать трудно. Эти протоколы, очевидно, будут востребованы на протяжении переходного периода - от сетей с коммутацией каналов и TDM-сетей к сетям пакетной коммутации (точнее, к IP-сетям). В первую очередь такая востребованность обусловлена возможностью прозрачной интеграции телефонных сетей (особенно SS7) с сетями IP-телефонии. Но дальнейшая перспектива развития протоколов семейства MGCP будет зависеть от того, по какому пути пойдет процесс конвергенции телекоммуникаций - по "интернетному", подразумевающему равноправие сетевых узлов, наличие "умных клиентов" и инновационных сервисов, или по "телефонному", с жесткой иерархией, при которой новые сервисы вводятся только централизованно, и неписаным правилом: чем "тупее" клиент, тем проще жить оператору.

Но в любом случае нас ожидает довольно долгий переходный период, в течение которого и Н.323, и SIP, и MGCP, и какие-то новые, еще не родившиеся протоколы будут сосуществовать в реальных операторских и корпоративных сетях. Практика их использования может меняться со временем, и мы обязательно увидим много интересного и неожиданного на телекоммуникационной сцене в ближайшие годы.

Рис. 4.2.

Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией, например, является задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Шлюзы H.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN ). При отсутствии в сети шлюза должна быть обязательно реализована одна из его функций - преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети с помощью других средств. Со стороны сетей с маршрутизацией пакетов IP, так же, как и со стороны ТфОП, шлюз может участвовать в соединениях в качестве терминала или устройства управления конференциями.

Контроллер управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) предназначен для организации конференций с участием трех и более участников. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC) и, возможно, процессоры Multipoint Processors ( MP ). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.

Рис. 4.3.

Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU . Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU . В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется контроллером MCU .

Гибридная схема организации конференц-связи является комбинацией двух предыдущих. Участвующие в конференции H.323-терминалы осуществляют многоадресную передачу только аудио- или только видеопотока остальным участникам без посылки на MCU . Передача остальных потоков осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU . В этом случае задействуются как контроллер, так и процессор MCU .

Рис. 4.4.

В смешанной схеме организации конференц-связи одна группа терминалов может работать по централизованной схеме, а другая группа - по децентрализованной.

Контроллер зоны (или Gatekeeper) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.

Контроллер зоны обеспечивает услуги управления вызовами для H.323-оконечных точек, типа трансляции адреса и управления шириной полосы пропускания в соответствии с протоколом RAS . Контроллер зоны в H.323-сети не обязательный компонент. Однако если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. H.323-стандарт определяет как обязательные услуги контроллера зоны, так и дополнительные (факультативные) функциональные возможности, которые он может обеспечивать.

Факультативной возможностью контроллера зоны является маршрутизация сигналов вызова. Оконечные точки посылают сообщения сигналов вызова контроллеру зоны, который направляет их к оконечным точкам адресатов. Поочередно оконечные точки могут посылать сообщения сигнализации вызова непосредственно друг другу. Эта возможность ценна для текущего контроля обращений и управления обращениями в сети. Маршрутизация обращений через контроллер зоны обеспечивает лучшую эффективность работы сети, поскольку контроллер может принимать решения о маршрутизации, основанные на ряде факторов, например, о балансировке загрузки среди шлюзов.

Услуги, предлагаемые контроллером зоны, определены в RAS и включают трансляцию адреса , управление приемами, управление шириной полосы частот и зональное управление. H.323-сети, не имеющие контроллер шлюза, не имеют этих возможностей. H.323-сети, содержащие IP-телефоны и шлюзы, должны обязательно содержать контроллер зоны, чтобы транслировать входящие E.164-телефонные адреса в транспортные адреса. Контроллер зоны - логический компонент H.323, но он может быть выполнен и как часть шлюза.

Обязательные функции контроллера зоны

Трансляция адреса
Вызов, порожденный внутри H.323-сети, может использоваться для адресования нужного терминала с помощью его псевдонима (краткого названия). Вызов, порожденный вне H.323-сети и полученный через шлюз для адресования терминалу получателя, может использовать номер телефона в соответствии с рекомендацией E.164 (например, 310-442-9222 ). Данная рекомендация используется для адресования абонентов сети ISDN. Контроллер зоны преобразует полученный E.164-номер телефона или псевдоним в сетевой адрес (например, 204.252.32.156 для IP-сети) терминала адресата. Оконечная точка адресата может быть достигнута с использованием этого сетевого адреса.
Управление регистрацией
Контроллер зоны может управлять регистрацией оконечных точек в H.323-сети. При этом используются RAS -сообщения: запрос регистрации ( ARQ ), подтверждение ( ACF ) и отклонение ( ARJ ). Управление регистрацией может быть фиктивной функцией, которая допускает все оконечные точки к H.323-сети.
Управление полосой пропускания
Контроллер обеспечивает управление полосой пропускания, используя RAS -сообщения: запрос ширины полосы пропускания (BRQ ), подтверждение (BCF ) и отклонение (BRJ ). Например, если сетевой диспетчер определил порог для числа одновременных соединений для H.323-сети, контроллер зоны может отказываться устанавливать новые соединения, если только этот порог достигнут. В результате имеется возможность ограничивать общее значение распределенной полосы пропускания некоторой частью общей полосы сети передачи данных, оставляя остающуюся ширину полосы пропускания для приложений передачи данных. Управление полосой пропускания может также быть фиктивной функцией, которая просто получает запросы без их обработки.
Факультативные функции контроллера зоны
- Управление вызовами
  Контроллер зоны может маршрутизировать вызовы между H.323-оконечными точками. В двухточечной конференции контроллер зоны может обрабатывать H.225 сообщения сигналов вызовов. В качестве альтернативы контроллер зоны может разрешать оконечным точкам самостоятельный обмен H.225-сообщениями сигналов вызовов непосредственно друг с другом.

В данном разделе приведено описание Протокола инициирования сеансов связи - SIP, его принципы, адресация, архитектура, приведено сравнение с протоколом H323. За основу взята 7 глава книги Б.С. Гольдштейн IP-Телефония .

Сравнительный анализ протоколов Н.323 и SIP

Прежде чем начать сравнение функциональных возможностей протоколов SIP и Н.323, напомним, что протокол SIP значительно моложе своего соперника, и опыт его использования в сетях связи несопоставим с опытом использования протокола Н.323. Существует еще один момент, на который следует обратить внимание. Интенсивное внедрение технологии передачи речевой информации по IP-сетям потребовало постоянного наращивания функциональных возможностей как протокола Н.323 (к настоящему времени утверждена уже четвертая версия протокола), так и протокола SIP (утверждена вторая версия протокола). Этот процесс приводит к тому, что достоинства одного из протоколов перенимаются другим.
И последнее. Оба протокола являются результатом решения одних и тех же задач специалистами ITU-T и комитета IETF. Естественно, что решение ITU-T оказалось ближе к традиционным телефонным сетям, а решение комитета IETF базируется на принципах, составляющих основу сети Internet.
Перейдем непосредственно к сравнению протоколов, которое будем проводить по нескольким критериям.
Дополнительные услуги . Набор услуг, поддерживаемых обоими протоколами, примерно одинаков.
Дополнительные услуги, предоставляемые протоколом Н.323, стандартизированы в серии рекомендаций ITU-T H.450.X. Протоколом SIP правила предоставления дополнительных услуг не определены, что является его серьезным недостатком, так как вызывает проблемы при организации взаимодействия оборудования разных фирм-производителей. Некоторые специалисты предлагают решения названных проблем, но эти решения пока не стандартизированы.
Примеры услуг, предоставляемых обоими протоколами:
Перевод соединения в режим удержания (Call hold);
Переключение связи (Call Transfer);
Переадресация (Call Forwarding);
Уведомление о новом вызове во время связи (Call Waiting);
Конференция.

Рассмотрим последнюю услугу несколько более подробно. Протокол SIP предусматривает три способа организации конференции: с использованием устройства управления конференциями MCU, режима многоадресной рассылки и соединений участников друг с другом. В последних двух случаях функции управления конференциями могут быть распределены между терминалами, т.е. центральный контроллер конференций не нужен. Это позволяет организовывать конференции с практически неограниченным количеством участников.
Рекомендация Н.323 предусматривает те же три способа, но управление конференцией во всех случаях производится централизованно контроллером конференций МС (Multipoint Controller), который обрабатывает все сигнальные сообщения. Поэтому для организации конференции, во-первых, необходимо наличие контроллера МС у одного из терминалов, во-вторых, участник с активным контроллером МС не может выйти из конференции.Кроме того, при большом числе участников конференции МС может стать. Правда, в третьей версии рекомендации ITU-T Н.323 принято положение о каскадном соединении контроллеров, однако производители эту версию в своем оборудовании пока не реализовали. Преимуществом протокола Н.323 в части организации конференций являются более мощные средства контроля конференций.
Протокол SIP изначально ориентирован на использование в IP-сетях с поддержкой режима многоадресной рассылки информации (примером может служить сеть Mbone, имеющая тысячи постоянных пользователей). Этот механизм используется в протоколе SIP не только для доставки речевой информации (как в протоколе Н.323), но и для переноса сигнальных сообщений. Например, в режиме многоадресной рассылки может передаваться сообщение INVITE , что облегчает определение местоположения пользователя и является очень удобным для центров обслуживания вызовов (Call-center) при организации групповых оповещений.
В то же время, протокол Н.323 предоставляет больше возможностей управления услугами, как в части аутентификации и учета, так и в части контроля использования сетевых ресурсов. Возможности протокола SIP в этой части беднее, и выбор оператором этого протокола может служить признаком того, что для оператора важнее техническая интеграция услуг, чем возможности управления услугами.
Протокол SIP предусматривает возможность организации связи третьей стороной (third-party call control). Эта функция позволяет реализовать такие услуги, как набор номера секретарем для менеджера и сопровождение вызова оператором центра обслуживания вызовов. Подобные услуги предусмотрены и протоколом Н.323, но реализация их несколько сложнее.
В протоколе SIP есть возможность указывать приоритеты в обслуживании вызовов, поскольку во многих странах существуют требования предоставлять преимущества некоторым пользователям. В протоколе Н.323 такой возможности нет. Кроме того, пользователь SIP-сети может регистрировать несколько своих адресов и указывать приоритетность каждого из них.
Персональная мобильность пользователей . Протокол SIP имеет хороший набор средств поддержки персональной мобильности пользователей, в число которых входит переадресация вызова к новому местоположению пользователя, одновременный поиск по не- скольким направлениям (с обнаружением зацикливания маршрутов) и т.д. В протоколе SIP это организуется путем регистрации на сервере определения местоположения, взаимодействие с которым может поддерживаться любым протоколом. Персональная мобильность поддерживается и протоколом Н.323, но менее гибко. Так, например, одновременный поиск пользователя по нескольким направлениям ограничен тем. что привратник, получив запрос определения местоположения пользователя LRQ, не транслирует его к другим привратникам.
Расширяемость протокола . Необходимой и важной в условиях эволюционирующего рынка является возможность введения новых версий протоколов и обеспечение совместимости различных версий одного протокола. Расширяемость (extensibility) протокола обеспечивается:
согласованием параметров;
стандартизацией кодеков;
модульностью архитектуры.

Протокол SIP достаточно просто обеспечивает совместимость разных версий. Поля, которые не понятны оборудованию, просто игнорируются. Это уменьшает сложность протокола, а также облегчает обработку сообщений и внедрение новых услуг. Клиент может запросить какую-либо услугу с помощью заголовка Require . Сервер, получивший запрос с таким заголовком, проверяет, поддерживает ли он эту услугу, и если не поддерживает, то сообщает об этом в своем ответе, содержащем список поддерживаемых услуг.
В случае необходимости, в организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority) могут быть зарегистрированы новые заголовки. Для регистрации в IANA отправляется запрос с именем заголовка и его назначением. Название заголовка выбирается таким образом, чтобы оно говорило об его назначении. Указанным образом разработчик может внедрять новые услуги.
Для обеспечения совместимости версий протокола SIP определено шесть основных видов запросов и 6 классов ответов на запросы. Так как определяющей в кодах ответов является первая цифра, то оборудование может указывать и интерпретировать только ее. а остальные цифры кода только дополняют смысл и их анализ не является обязательным.
Более поздние версии протокола Н.323 должны поддерживать более ранние версии. Но возможна ситуация, когда производители поддерживают только одну версию, чтобы уменьшить размер сообщений и облегчить их декодирование.
Новые функциональные возможности вводятся в протокол Н.323 с помощью поля NonStandardParameter . Оно содержит код производителя и, следом за ним, код услуги, который действителен только для этого производителя. Это позволяет производителю расширять услуги, но сопряжено с некоторыми ограничениями. Во-первых, невозможно запросить у вызываемой стороны информацию о поддерживаемых ею услугах, во-вторых, невозможно добавить новое значение уже существующего параметра. Существуют также проблемы, связанные с обеспечением взаимодействия оборудования разных производителей.
На расширение возможностей протокола, как и на совместимость оборудования, его реализующего, оказывает влияние и набор кодеков, поддерживаемый протоколом. В протоколе SIP для передачи информации о функциональных возможностях терминала используется протокол SDP. Если производитель поддерживает какой-то особенный алгоритм кодирования, то этот алгоритм просто регистрируется в организации IANA, неоднократно упоминавшейся в этой главе.
В протоколе Н.323 все кодеки должны быть стандартизированы. Поэтому приложения с нестандартными алгоритмами кодирования могут столкнуться с проблемами при реализации их на базе протокола Н.323.
Протокол SIP состоит из набора законченных компонентов (модулей), которые могут заменяться в зависимости от требований и могут работать независимо друг от друга. Этот набор включает в себя модули поддержки сигнализации для базового соединения, для регистрации и для определения местоположения пользователя, которые не зависят от модулей поддержки качества обслуживания (QoS). работы с директориями, описания сеансов связи, развертывания услуг (service discovery) и управления конфигурацией.
Архитектура протокола Н.323 монолитна и представляет собой интегрированный набор протоколов для одного применения. Протокол состоит из трех основных составляющих, и для создания новой услуги может потребоваться модификация каждой из этих составляющих.
Масштабируемость сети (scalablllty) . Сервер SIP, по умолчанию, не хранит сведений о текущих сеансах связи и поэтому может обработать больше вызовов, чем привратник Н.323, который хранит эти сведения (statefull). Вместе с тем, отсутствие таких сведений, по мнению некоторых специалистов, может вызвать трудности при организации взаимодействия сети IP-телефонии с ТФОП.
Необходимо также иметь в виду зоновую архитектуру сети Н.323, позволяющую обеспечить расширяемость сети путем увеличения количества зон.
Время установления соединения . Следующей существенной характеристикой протоколов является время, которое требуется, чтобы установить соединение. В запросе INVITE протокола SIP содержится вся необходимая для установления соединения информация, включая описание функциональных возможностей терминала. Таким образом, в протоколе SIP для установления соединения требуется одна транзакция, а в протоколе Н.323 необходимо производить обмен сообщениями несколько раз. По этим причинам затраты времени на установление соединения в протоколе SIP значительно меньше затрат времени в протоколе Н.323. Правда, при использовании инкапсуляции сообщений Н.245 в сообщения Н.225 или процедуры Fast Connect время установления соединения значительно уменьшается.
Кроме того, на время установления соединения влияет также и нижележащий транспортный протокол, переносящий сигнальную информацию. Ранние версии протокола Н.323 предусматривали использование для переноса сигнальных сообщений Н.225 и Н.245 только протокол TCP, и лишь третья версия протокола предусматривает возможность использования протокола UDP. Протоколом SIP использование протоколов TCP и UDP предусматривалось с самого начала.
Оценка времени установления соединения производится в условных единицах - RTT (round trip time) - и составляет для протокола SIP 1,5+2,5 RTT, а для протокола Н.323 6-7 RTT
Адресация . К числу системных характеристик, несомненно, относится и предусматриваемая протоколами адресация. Использование URL является сильной стороной протокола SIP и позволяет легко интегрировать его в существующую систему DNS-серверов и внедрять в оборудование, работающее в IP-сетях. Пользователь получает возможность переправлять вызовы на Web-страницы или использовать электронную почту. Адресом в SIP может также служить телефонный номер с адресом используемого шлюза.
В протоколе Н.323 используются транспортные адреса и alias-адреса. В качестве последнего может использоваться телефонный номер, имя пользователя или адрес электронной почты. Для преобразования alias-адреса в транспортный адрес обязательно участие привратника.
Сложность протокола . Протокол Н.323, несомненно, сложнее протокола SIP. Общий объем спецификаций протокола Н.323 составляет примерно 700 страниц. Объем спецификаций протокола SIP составляет 150 страниц. Протокол Н.323 использует большое количество информационных полей в сообщениях (до 100), при нескольких десятках таких же полей в протоколе SIP. При этом для организации базового соединения в протоколе SIP достаточно использовать всего три типа запросов (INVITE , BYE и АСК ) и несколько полей (То , From , Call-ID , CSeq ).
Протокол SIP использует текстовый формат сообщений, подобно протоколу HTTP. Это облегчает синтаксический анализ и генерацию кода, позволяет реализовать протокол на базе любого языка программирования, облегчает эксплуатационное управление, дает возможность ручного ввода некоторых полей, облегчает анализ сообщений. Название заголовков SIP-сообщений ясно указывает их назначение.
Протокол Н.323 использует двоичное представление своих сообщений на базе языка ASN.1, поэтому их непосредственное чтение затруднительно. Для кодирования и декодирования сообщений необходимо использовать компилятор ASN. 1. Но, в то же время, обработка сообщений, представленных в двоичном виде, производится быстрее.
Довольно сложным представляется взаимодействие протокола Н.323 с межсетевым экраном (firewall). Кроме того, в протоколе Н.323 существует дублирование функций. Так, например, оба протокола Н.245 и RTCP имеют средства управления конференцией и осуществления обратной связи.
Выводы . На основе проведенного выше сравнения можно сделать вывод о том, что протокол SIP больше подходит для использования Internet-поставщиками, поскольку они рассматривают услуги IP-телефонии лишь как часть набора своих услуг.
Операторы телефонной связи, для которых услуги Internet не являются первостепенными, скорее всего, будут ориентироваться на протокол Н.323, поскольку сеть, построенная на базе рекомендации Н.323, представляется им хорошо знакомой сетью ISDN, наложенной на IP-сеть.
Не стоит также забывать, что к настоящему времени многие фирмы-производители и поставщики услуг уже вложили значительные средства в оборудование Н.323, которое успешно функционирует в сетях.
Таким образом, ответ на вопрос, какой из протоколов предпочтительнее использовать, будет зависеть от целей бизнеса и требуемых функциональных возможностей. Скорее всего, эти варианты не следует рассматривать как конкурирующие, а как предназначенные для разных областей рынка услуг, поскольку они могут работать параллельно и взаимодействовать через специальный шлюз. Проиллюстрируем это утверждение следующим примером. В настоящее время рынок услуг все больше нацеливается на услуги с доплатой за дополнительные возможности (value added), и простота их предоставления дает реальные преимущества. Так, использование SIP в каком-либо частном домене дает возможность более гибкого предоставления услуг, а наличие средств, обеспечивающих переход от прото- кола SIP к протоколу Н.323, гарантирует взаимодействие с областями, использующими другие решения. В таблице 6 приведен вариант возможного обмена сообщениями.
Таблица 6. Алгоритм установления соединения с участием шлюза Н.323/SIP
Шаг Н.323-сторона шлюза SIP-сторона шлюза

Рекомендация H.323 Специфицирует системы мультимедийной связи, которые ориентированы на работу в сетях с коммутацией пакетов, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания Определяет протоколы, методы и сетевые элементы, необходимые для организации мультимедийной связи между двумя или более пользователями

Терминал H.323 – оконечное устройство пользователя сети IP – телефонии, которое обеспечивает двухстороннюю речевую (мультимедийную связь) с другим терминалом H.323, шлюзом или устройством управления Шлюз IP- телефонии реализует передачу речевого трафика по сетям с маршрутизацией пакетов IP по протоколу H.323. Основное назначение шлюза – преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТфОП, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP. Основные устройства сети на базе рекомендации Н.323

Привратник – выполняет функцию управления зоной сети IP – телефонии, в которую входят терминалы, шлюзы и устройства управления конференциями, зарегистрированные у этого привратника. Устройство управления конференциями (MCU) - используется для организации и поддержания конференций любого вида Основные устройства сети на базе рекомендации Н.323

Функции привратника Преобразование alias адреса (имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP (IP адрес и номер порта TCP). Контроль доступа пользователей системы к услугам IP- телефонии при помощи сигнализации RAS. Контроль, управление и резервирование пропускной способности сети. Маршрутизация сигнальных сообщений между терминалами, расположенными в одной зоне Привратник – администратор сети

Устройство управления конференциями (MCU) Контроллер многоточечных соединений - Multipoint Controller (MC) – обязательный элемент Процессор для обработки информации пользователей при многоточечных соединениях – Multipoint Processor (MP) – может быть несколько

Multipoint Controller Используется для организации конференции любого вида Организует между участниками конференции данными о функциональных возможностях их терминалов, указывает, в каком режиме участники конференции могут передавать информацию, причем этот режим может изменяться в ходе конференции, а также может быть общим для всех участников или отдельным для каждого из них В сети может быть несколько MC, следовательно, для каждой вновь создаваемой конференции производится процедура определения ведущего / ведомого оборудования, чтобы определить, какой MC будет управлять конференцией

Семейство протоколов Н.323 протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником – RAS, работает по протоколу UDP протокол управления соединениями - H.225, работает по протоколу TCP протокол управления логическими каналами - Н.245, работает по протоколу TCP

Протокол RAS Определение месторасположения оборудования Изменение полосы пропускания в ходе вызова Опрос и индикация текущего состояния оборудования Оповещение привратника об освобождении полосы пропускания, ранее занимавшейся оборудованием Обнаружение привратника Регистрация оконечного оборудования у привратника Контроль доступа к сетевым ресурсам

Обнаружение привратника ручной способ обнаружения привратника автоматический способ обнаружения привратника Автоматический способ обнаружения привратника GRQ - Gatekeeper Request GCF - Gatekeeper Confirmation GRJ - Gatekeeper Reject UDP порт 1719(1718) (Gatekeeper UDP Discovery MulticastAddress) rasAdderess

Процесс регистрации и отмены регистрации RCF - Registration Confirmation RRJ - Registration Reject URQ - Unregister Request UCF - Unregister Confirmation URJ - Unregister Reject Gatekeeper UDP Registration and Status Port 1719 RRQ - Registration Request timeToLive keepAlive

Формат сообщения H.225 Discriminator– отличает сообщения управления вызовами от других сообщений Length of call reference bits – длина параметра call reference Call reference value – Значение параметра call reference Message type – тип сообщения Information elements – пользовательская информация

Управляющий канал H.245 Определение ведущего и ведомого устройств Обмен данными о функциональных возможностях Открытие и закрытие однонаправленных логических каналов Открытие и закрытие двунаправленных логических каналов Определение задержки, возникающей при передаче информации от источника к приемнику и в обратном направлении Выбор режима обработки информации Сигнализация по петле, создаваемой для целей технического обслуживания оборудования Перенос управляющей информации H.245 осуществляется протоколом TCP по нулевому логическому каналу, который должен быть постоянно открытым с момента организации канала H.245 и вплоть до его ликвидации

Определение ведущего и ведомого оборудования Первый вариант Второй вариант terminalType statusDeterminationNumber

Логические каналы Информация, передаваемая источником к одному или более приемникам в сетях, базирующихся на рекомендации H.323? Переносится по логическим каналам, которые идентифицируются уникальным для каждого направления передачи номером канала. 2 вида логических каналов: Однонаправленный – открывающийся в направлении от источника к приемнику Двунаправленный - от источника информации к приемнику и обратно

Туннелирование управляющих сообщений Передача управляющих сообщений H.245 осуществляется по сигнальному, а не по отдельному управляющему каналу. Чтобы применить инкапсуляцию сообщений H.245, вызывающее оборудование должно присвоить значение true элементу h245Tunneling, передаваемому в сообщении Setup и в последующих сообщениях Q.931. Аналогичная процедура должна быть произведена и в обратном направлении Если оборудование не поддерживает туннелирование H.245, то для передачи управляющих сообщений открывается отдельный канал.

Установление соединения между терминалами H T1 посылает контроллеру зоны сообщение ARQ по RAS- каналу и запрашивает разрешение на использование прямого канала сигнализации с Т Контроллер зоны удовлетворяет запрос T1 сообщением ACF. 3. T1 посылает терминалу Т 2 Q.931- сообщение «setup». 4. T2 отвечает Q.931- сообщением «call proceeding». 5. T2 регистрируется у контроллера зоны, отправляя ему сообщение ARQ по RAS- каналу. 6. Контроллер зоны подтверждает регистрацию RAS- сообщением ACF. 7. T2 уведомляет T1 о своей регистрации (а следовательно, о разрешении установить соединение) Q.931- сообщением «alerting». 8. После установления соединения T2 информирует Т 1 о завершении процедуры Q.931- сообщением «connect».

Установление соединения между терминалами H.323 (2) 1. T1 посылает сообщение «TerminalCapabilitySet» терминалу T2. 2. T2 подтверждает начало сеанса согласования возможностей сообщением «TerminalCapabilitySetAck». 3. T2 информирует терминал T1 о своих параметрах сообщением «TerminalCapabilitySet». 4. T1 завершает процесс согласования возможностей сообщением «TerminalCapabilitySetAck». 5. T1 открывает канал передачи мультимедиа - информации в направлении T2 сообщением «openLogicalChannel» (в него входит транспортный адрес RTCP- канала). 6. T2 подтверждает открытие однонаправленного логического канала от T1 сообщением «openLogicalChannelAck» (оно включает также RTP- адрес терминала T2 и RTCP- адрес, полученный от T1). 7. T2 открывает мультимедиа - канал в направлении T1, информируя об этом сообщением «openLogicalChannel» (в его составе RTCP- адрес). 8. T1 подтверждает установление однонаправленного логического канала от T2 сообщением «openLogicalChannelAck» (оно включает RTP- адрес терминала T1 и RTCP- адрес, полученный от T2). На этом процесс установления двунаправленного соединения завершается.

Установление соединения между терминалами H.323 (3) 1. T2 инициализирует разъединение, посылая H.245- сообщение «EndSessionCommand». 2. T1 завершает обмен данными и подтверждает разъединение сообщением «EndSessionCommand». 3. T2 разрывает соединение после отправки Q931- сообщения «release complete». 4. T1 и T2 инициализируют свое отключение от контроллера зоны RAS- сообщениями DRQ. 5. Контроллер зоны отключает T1 и T2, предварительно оповестив их об этом сообщениями DCF. Процедура Fast Connect Вызывающее оборудование передает сообщение Setup с элементом fastStart fastStart включает в себя одну или несколько структур OpenLogicalChannel Одна из структур OpenLogicalChannel должна обязательно содержать элемент forwardLogicalChannelParameters (один однонаправленный канал) и может содержать reversLogicalChannelParameters (канал в обратном направлении) в fastStart может присутствовать несколько альтернативных структур OpenLogicalChannel, различающихся алгоритмами кодирования передаваемой информации или декодирования принимаемой информации

Процедура быстрого установления соединения Вызываемое оборудование может отклонить процедуру Fast Connect если: Оно ее не поддерживает Существует потребность в использовании процедур H.245 с открытием отдельного канала H.245 или с туннелированием управляющих сообщений Вызываемое оборудование может начинать передачу сообщений сразу вслед за любым сообщением Q.931 с элементом fastStart Вызывающее оборудование, инициировавшее процедуру Fast Connect, может начинать передачу речевой информации сразу после приема любого из разрешенных сообщений Q.931, содержащего элемент fastStart