Цель лекции: ознакомление с стеком протоколов H.323.

H.323 это не один стандарт, а целая серия стандартов для поддержки передачи речи и видео по сетям без обеспечения качества услуг. Он содержит спецификации алгоритмов кодирования речи и видео, протоколы установления и управления соединениями, меры для обеспечения передачи в реальном времени, интерфейсы с другими сетями и т. д. Стек протоколов H.323, приведен на рисунке 6.1 [7].

Рисунок 6.1 – Cтек протоколов H.323

Семейство протоколов H.323. включает в себя три протокола составляющие основу:

- протокол RAS (Registration, Admission and Status) – протокол взаимодействия оконечного оборудования с Gatekeeper (привратником);

- H.225 – протокол управления соединениями;

- H.245 – протокол управления логическими каналами.

H.323 включает также такие стандарты кодирования речи, как G.711, G.722, G.723.1, G.728 и G.729, из которых G.711 является основным.

Особое положение занимает подгруппа стандартов для контроля вызовов, в том числе для установления соединения, управления потоками, контроля доступа, передачи служебных сообщений и т. п. Ключевым компонентом этой подгруппы является протокол управляющего канала H.245 для передачи разного рода служебной информации во время сеансов H.323. Он применяется для согласования конечными точками взаимоприемлемых параметров, открытия и закрытия логических каналов, передачи сообщений для управления потоками и других необходимых команд и запросов.

Соединение же между двумя устройствами H.323 устанавливается и закрывается с помощью протокола сигнализации вызова Q.931, а регистрация и контроль доступа, контроль за доступной пропускной способностью и статусом устройств H.323 осуществляются посредством третьего протокола этой подгруппы – RAS (в его названии перечислены основные выполняемые им функции – регистрация, контроль доступа и мониторинг статуса). В сети без привратников RAS канал вообще не используется.

RAS – протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником. Под оконечным оборудованием следует понимать терминалы, шлюзы, устройства управления конференциями. Основными функциями выполняемыми протоколом RAS являются:

- поиск и обнаружение привратника (gatekeeper);

- процедура регистрации оконечного оборудования на привратнике (gatekeeper);

- управление доступом оконечного оборудования к сетевым ресурсам;

- установление места дислокации оконечного оборудования в сети;

- управление размером полосы пропускания в течении обработки вызова;

- мониторинг текущего состояния оконечного оборудования;

- информирование привратника об освобождении полосы пропускания, ранее занимаемой оконечным оборудование.

H.323 использует транспортировку информации как с гарантией доставки, так и без нее. Первая применяется для передачи служебных сообщений и данных, так как в этом случае потери информации недопустимы, а вторая – для речи и видео, поскольку запоздавший пакет вряд ли будет полезен соответствующему приложению. Доставка с гарантией обеспечивается протоколом TCP, а доставка без гарантии осуществляется посредством UDP. Доставка речи и видео в реальном масштабе времени обеспечивается протоколами RTP (Real-Time Transfer Protocol) и RTCP (Real-Time Transfer Control Protocol). Каждый пакет RTP имеет основной заголовок, а также дополнительные поля, в случае, когда число участников сеанса больше двух. На рисунке 6.2 представлена структура пакета RTP в случае организации речевой связи между двумя абонентами.

Заголовок RTP состоит из следующих полей:

- поле версии (2 бита): текущая версия вторая;

- поле P – поле заполнения (1 бит). Это поле сигнализирует о наличии заполняющих октетов в конце полезной нагрузки. В этом случае последний октет указывает число заполняющих октетов;

- поле X – поле расширения заголовка (1 бит). Когда это поле задано, то за основным заголовком следует еще один дополнительный, используемый в экспериментальных расширениях RTP;

- поле CC – поле числа отправителей (4 бита). Это поле содержит число идентификаторов отправителей, чьи данные находятся в пакете, причем сами идентификаторы следуют за основным заголовком;

- поле маркера (1 бит). Смысл бита маркера зависит от типа полезной нагрузки. Бит маркера используется обычно для указания границ потока данных. В случае передачи видео он задает конец кадра. В случае передачи речи он задает начало разговора после периода молчания;

Рисунок 6.2 – Формат пакета RTP

- поле типа полезной нагрузки (7 бит). Это поле идентифицирует тип полезной нагрузки и формат данных, включая сжатие и шифрование. В стационарном состоянии отправитель использует только один тип полезной нагрузки в течение сеанса, но он может его изменить в ответ на изменение условий, если об этом сигнализирует протокол управления передачей в реальном времени;

- поле порядкового номера (16 бит). Каждый источник начинает нумеровать пакеты с произвольного номера, увеличиваемого затем на единицу с каждым посланным пакетом данных RTP. Это позволяет обнаружить потерю пакетов и определить порядок пакетов с одинаковой отметкой о времени. Несколько последовательных пакетов могут иметь одну и ту же отметку о времени, если логически они порождены в один и тот же момент (например, пакеты, принадлежащие к одному и тому же видеокадру);

- поле отметки о времени (32 бита). Здесь записывается момент времени, в который был создан первый октет данных полезной нагрузки. Единицы, в которых время указывается в этом поле, зависят от типа полезной нагрузки. Значение определяется по локальным часам отправителя;

- поле идентификатора источника синхронизации: генерируемое случайным образом число, уникальным образом идентифицирующее источник в течение сеанса;

- поле полезной нагрузки: в случае передачи речи, полезной нагрузкой являются речевые кадры, сформированные вокодером.

Протокол RTP используется только для передачи пользовательских данных. RTCP использует транспортный протокол, что и RTP UDP, но другой номер порта. Сообщения отправителя позволяют получателям оценить скорость данных и качество передачи. Сообщения получателей содержат информацию о проблемах, с которыми они сталкиваются, включая утерю пакетов и избыточную неравномерность передачи. На рисунке 6.3 представлен упрощенный сценарий.

Рисунок 6.3 – Упрощённый сценарий установления соединения в сети Н.323

В данном сценарии предполагается, что конечные пользователи уже знают IP-адреса друг друга. Рассмотрим этот упрощенный сценарий:

- оконечное устройство пользователя А посылает запрос соединения - сообщение SETUP - к оконечному устройству пользователя В;

- оконечное устройство вызываемого пользователя В отвечает на сообщение SETUP сообщением ALERTING;

- после того, как пользователь В принимает вызов, к вызывающей стороне А передается сообщение CONNECT;

- оконечные устройства обмениваются по каналу Н.245 информацией о типах используемых речевых кодеков(G.729, G.723.1 и т.д.);

- открываются логические каналы для передачи речевой информации;

- речевая информация передаётся в обе стороны в сообщениях протокола RTP; кроме того, ведется контроль передачи информации при помощи протокола RTCP.