Побудова мережі за рекомендацією Н.323
Технологія VoIP >> Розділ 1.Конвергенція мереж зв'язку
[ << 1.5. Різні підходи до побудови мереж IP-телефонії ] [ 1.5.2. Мережа на базі протоколу SIP >> ]
1.5.1 Побудова мережі за рекомендацією Н.323
Перший в історії підхід до побудови мереж IP-телефонії на стандартизованої основі запропоновано Міжнародним союзом електрозв'язку (ITU) в рекомендації Н.323 [42]. Мережі на базі протоколів Н.323 орієнтовані на інтеграцію з телефонними мережами і можуть розглядатися як мережі ISDN, накладені на мережі передачі даних. Зокрема, процедура встановлення з'єднання в таких мережах IP-телефонії базується на рекомендації Q.931 [44] і аналогічна процедурі, яка використовується в мережах ISDN.
Рекомендація Н.323 передбачає досить складний набір протоколів, який призначений не просто для передачі мовної інформації по IP-мереж з комутацією пакетів. Його мета - забезпечити роботу мультимедійних додатків у мережах з негарантованих якістю обслуговування. Мовний трафік - це тільки один з додатків Н.323, поряд з відео і даними. Атак як нічого в техніці (як і в житті) не дістається задарма, забезпечення сумісності з Н.323 різних мультимедійних додатків вимагає досить значних зусиль. Наприклад, для реалізації функції перемикання зв'язку (call transfer) потрібна окрема специфікація Н.450.2.
Варіант побудови мереж IP-телефонії, запропонований Міжнародним союзом електрозв'язку в рекомендації Н.323, добре підходить тим операторам місцевих телефонних мереж, які зацікавлені у використанні мережі з комутацією пакетів (IP-мережі) для надання послуг міжміського і міжнародного зв'язку. Протокол RAS, що входить у сімейство протоколів Н.323, забезпечує контроль використання мережевих ресурсів, підтримує аутентифікацію користувачів і може забезпечувати нарахування плати за послуги.
На рис 1.5. представлена архітектура мережі на базі рекомендації Н.323. Основними пристроями мережі є: термінал (Terminal), шлюз (Gateway), воротар (Gatekeeper) і пристрій керування конференціями (Multipoint Control Unit-MCU).
Рис. 1.5. Архітектура мережі Н.323
Термінал Н.323 - крайовий пристрій користувача мережі IP-телефонії, яке забезпечує двосторонній мовну (мультимедійну) зв'язок з іншим терміналом Н.323, шлюзом або пристроєм управління конференціями.
Шлюз IP-телефонії реалізує передачу мовного трафіку по мережах з маршрутизацією пакетів IP по протоколу Н.323. Основне призначення шлюзу - перетворення мовної інформації, що поступає з боку ТФОП, у вигляд, придатний для передачі по мережах з маршрутизацією пакетів IP. Крім того, шлюз перетворює сигнальні повідомлення систем сигналізації DSS1 і ОКС7 в сигнальні повідомлення Н.323 і виробляє зворотне перетворення, відповідно до Рекомендації ITU H.246.
У придверні зосереджений весь інтелект мережі IP-телефонії. Мережа, побудована відповідно до рекомендації Н.323, має зонну архітектуру (рис. 1.6). Сторож виконує функції управління однією зоною мережі IP-телефонії, в яку входять: термінали, шлюзи, пристрої керування конференціями, зареєстровані у даного воротаря. Окремі фрагменти зони мережі Н.323 можуть бути територіально рознесені і з'єднуватися один з одним через маршрутизатори.
Рис. 1.6. Зона мережі Н.323
Найбільш важливими функціями воротаря є:
- реєстрація кінцевих та інших пристроїв;
- контроль доступу користувачів системи до послуг IP-телефонії за допомогою сигналізації RAS;
- перетворення alias-... викликається користувача (оголошеного імені абонента, номер телефону, адреси електронної пошти тощо) в транспортна адреса мереж з маршрутизацією пакетів IP (IP адреса номер порту TCP);
- контроль, управління і резервування пропускної здатності мережі;
- ретрансляція сигнальних повідомлень Н.323 між терміналами.
В одній мережі IP-телефонії, що відповідає вимогам рекомендації ITU Н.323, може знаходитися декілька воротарів, що взаємодіють один з одним по протоколу RAS.
Крім основних функцій, визначених рекомендацією Н.323, воротар може відповідати за аутентифікацію користувачів і нарахування плати (біллінг) за телефонні з'єднання.
Пристрій управління конференціями забезпечує можливість організації зв'язку між трьома або більше учасниками. Рекомендація Н.323 передбачає три види конференції (рис. 1.7):
централізована (тобто керована MCU, з яким кожен учасник конференції з'єднується в режимі точка-точка), децентралізована (коли кожен учасник конференції з'єднується з іншими її учасниками в режимі точка-група точок) і змішана.
Рис. 1.7. Види конференції в мережах Н.323
Перевагою централізованої конференції є порівняно просте термінальне обладнання, недоліком - велика вартість пристрою управління конференціями.
Для децентралізованої конференції потрібно більш складне термінальне обладнання і бажано, щоб у мережі IP підтримувалася передача пакетів IP у режимі під LGPL (IP multicasting). Якщо цей режим у мережі не підтримується, термінал повинен передавати мовну інформацію кожному з решти учасників конференції в режимі точка-крапка.
Пристрій управління конференціями складається з одного обов'язкового елемента-контролера конференцій (Multipoint Controller - МС), і, крім того, може включати в себе один або більше процесора для обробки інформації користувача (Multipoint Processor - МР). Контролер може бути фізично суміщений з воротарем, шлюзом або пристроєм управління конференціями, а останнє, в свою чергу, може бути поєднане зі шлюзом або воротарем.
Контролер конференцій використовується для організації конференції будь-якого виду. Він організовує обмін між учасниками конференції даними про режими, підтримуваних їх терміналами, і вказує, в якому режимі учасники конференції можуть передавати інформацію, причому в ході конференції цей режим може змінюватися, наприклад, при підключенні до неї нового учасника.
Так як контролерів в мережі може бути декілька, для кожної знову створюваної конференції повинна бути проведена спеціальна процедура виявлення того контролера, який буде керувати даної конференцією.
При організації централізованої конференції, крім контролера МС, повинен використовуватися процесор МР, що обробляє інформацію користувача. Процесор МР відповідає за перемикання або змішування мовних потоків, відеоінформації та даних. Для децентралізованої конференції процесор не потрібен.
Існує ще один елемент мережі Н .323 - проксі-сервер Н.323, тобто сервер-посередник. Цей сервер функціонує на прикладному рівні і може перевіряти пакети з інформацією, якою обмінюються два додатки. Проксі-сервер може визначати, з яким додатком (Н.323 або іншим) асоційований виклик, і здійснювати потрібне з'єднання. Проксі-сервер виконує наступні ключові функції:
- підключення через засоби комутованого доступу або локальні мережі терміналів, не підтримують протокол резервування ресурсів (RSVP).Два таких проксі-сервера можуть утворити в IP-мережі тунельне з'єднання з заданою якістю обслуговування;
- маршрутизацію трафіку Н.323 окремо від звичайного трафіку даних;
- забезпечення сумісності з перетворювачем мережевих адрес, оскільки допускається розміщення обладнання Н.323 в мережах з простором адрес приватних мереж;
- захист доступу - доступність тільки для трафіку Н.323.
Більш докладно архітектура мережі Н.323 буде розглянута в розділі 5, а зараз доцільно сказати кілька слів про протоколи сигналізації, що входять в сімейство Н.323.
Протокол RAS (Registration, Admission, Status) забезпечує взаємодію кінцевих та інших пристроїв з воротарем. Основними функціями протоколу є: реєстрація пристрою в системі, контроль його доступу до мережевих ресурсів, зміна смуги пропускання в процесі зв'язку, опитування та індикація поточного стану пристрою. В якості транспортного протоколу використовується протокол з негарантованої доставкою інформації UDP.
Протокол Н.225.0 (Q.931) підтримує процедури встановлення, підтримки і руйнування з'єднання. В якості транспортного протоколу використовується протокол із установленням з'єднання і гарантованою доставкою інформації TCP.
За протоколом Н.245 відбувається обмін між учасниками з'єднання інформацією, яка необхідна для створення логічних каналів. За цим каналам передається мовна інформація, упакована в пакети RTP / UDP / IP.
Виконання процедур, передбачених протоколом RAS, є початковою фазою встановлення з'єднання з використанням сигналізації Н.323. Далі слідують фаза сигналізації Н.225.0 (Q.931) та обмін керуючими повідомленнями Н.245. Руйнування з'єднання відбувається в зворотній послідовності: в першу чергу закривається керуючий канал Н.245 і сигнальний канал Н.225.0, після чого воротар по каналу RAS оповіщається про звільнення раніше займалася смуги пропускання.
Складність протоколу Н.323 демонструє рис. 1.8, на якому представлений спрощений сценарій встановлення з'єднання між двома користувачами. У даному сценарії припускається, що кінцеві користувачі вже знають IP-адреси один одного. У звичайному випадку етапів буває більше, оскільки у встановленні з'єднання беруть участь придверні, і шлюзи.
Розглянемо крок за кроком цей спрощений сценарій.
- Кінцевий пристрій користувача А посилає запит з'єднання - повідомлення SETUP - до кінцевого пристрою користувача ВнаТСР-порт1720.
- Кінцевий пристрій викликається користувача В відповідає на повідомлення SETUP повідомленням ALERTING, що означає, що пристрій вільно, а викликається користувачеві подається сигнал про вхідний дзвінок.
- Після того, як користувач У приймає виклик, до викликає стороні А передається повідомлення CONNECT з номером ТСР-порту керуючого каналу Н.245.
- Кінцеві пристрої обмінюються по каналу Н.245 інформацією про типи використовуваних мовних кодеків (G.729, G.723.1 і т.д.), а також про інші функціональні можливості обладнання, і сповіщають один одного про номери портів RTP, на які слід передавати інформацію.
- Відкриваються логічні канали для передачі мовної інформації.
- Мовна інформація передається в обидві сторони в повідомленнях протоколу RTP, крім того, ведеться контроль передачі інформації за допомогою протоколу RTCP.
Рис. 1.8. Спрощений сценарій встановлення з'єднання в мережі Н.323
Наведена процедура обслуговування виклику базується на протоколі Н.323 версії 1. Версія 2 протоколу Н.323 дозволяє передавати інформацію, необхідну для створення логічних каналів, безпосередньо в повідомленні SETUP протоколу Н.225.0 без використання протоколу Н.245. Така процедура називається «швидкий старт» (Fast Start) і дозволяє скоротити кількість циклів обміну інформацією при встановленні з'єднання. Крім організації базового з'єднання, в мережах Н.323 передбачено надання додаткових послуг відповідно до рекомендацій ITU H.450.X. Більш детальний огляд сигналізації Н.323 у главі 6.
Слід відзначити ще одну важливу проблему - якість обслуговування в мережах Н.323. Кінцевий пристрій, запитуюча у вартового дозвіл на доступ, може, використовуючи поле transportQoS в повідомленні ARQ протоколу RAS, повідомити про свою здатність резервувати мережеві ресурси. Рекомендація Н.323 визначає протокол резервування ресурсів (RSVP) як засіб забезпечення гарантованої якості обслуговування, що пред'являє до терміналів вимога підтримки протоколу RSVP. На жаль, протокол RSVP використовується аж ніяк не повсюдно, що залишає мережі Н.323 без основного механізму забезпечення гарантованої якості обслуговування. Це - загальна проблема мереж IP-телефонії, характерна не тільки для мереж Н.323.
Моніторинг якості обслуговування забезпечується протоколом RTCP, однак обмін інформацією RTCP відбувається тільки між кінцевими пристроями, які беруть участь в з'єднанні. Більш докладно ця проблематика розглядається в розділі 10, повністю присвяченій якості обслуговування викликів IP-телефонії.
--Козінцев Олексій 36 гр. 11:16, 16 листопада 2010 (EET)
