Характеристика стека протоколов H.323

Стек протоколов стандарта Н.323 разработан международным телекоммуникационным союзом ITU для передачи мультисервисного трафика через пакетные сети. Широко используется при передаче голоса через IP-сети (VoIP).

Рекомендации набора Н.323 определяют основные требования к оборудованию и программному обеспечению для обмена аудио-, видеоинформации, цифровых данных в IP-сетях и обеспечивает совместимость продуктов разных производителей. Разработан набор для поддержки медиа технологий в сетях с негарантированным качеством обслуживания. В соответствии с рекомендациями Н.323 устанавливаются следующие четыре компоненты:

· терминал,

· шлюз GW (Gateway),

· устройство управления доступом GK (Gatekeeper),

· блок управления многоточечными конференциями MCU (Multipoint Conference Unit) (рис. 7.1).

Рисунок 7.1

Терминалом называют любое оконченное сетевое устройство, обеспечивающее возможность двухсторонней связи в реальном масштабе времени.

Устройство управления доступом GK (Gatekeeper) обеспечивает трансляцию имен терминалов в ІР-адреса. Совокупность всех терминалов, шлюзов и блока управления многоточечными конференциями, управляемых с помощью одного GK, называется зоной. Зона независима от топологии сети и может быть составлена из множества сегментов, соединенных с помощью маршрутизаторов. Шлюз обеспечивает функции преобразования информации между ІР-сетями и телефонными станциями общего пользования ТфОП (PSTN). Блок управления многоточечными конференциями MCU обеспечивает возможность общения трех и более терминалов и шлюзов.

Коммуникационный поток в Н323 состоит из видео, аудиосигналов, цифровых данных и сигналов управления. Аудиосигналы – преобразованная в цифровую форму и сжатая по определенному алгоритму речь. Видеосигналы содержат цифровое представление видеоизображений.

Сигналы управления включают: сигнализацию установления соединения, сигнализацию возможностей обмена данными, сигнализацию вызова команд и индикацию их выполнения, сигнализацию открытия и описания логического канала. Стек Н323 включает следующие виды протоколов (рис. 7.2):

Рисунок 7.2

В стеке H323 используется система трех стандартов H225, H235, H245. Стандарт H225 формирует поток данных сетевого уровня и отвечает за упаковку и сортировку данных. Стандарт H235 обеспечивает аутентификацию данных. Стандарт H245 управляет соединениями, по которым будут передаваться аудио и видео данные.

Протоколы (Т122-Т127) входят в семейство Т120. Семейство Т120 представляет собой набор телекоммуникационных и прикладных протоколов для организации и проведения многоточечных конференций в реальном времени. Главная особенность Т120 заключается в организации и поддержании конференций на любой платформе, управлении множеством участников и программ, безошибочном и безопасном обмене данными при всем многообразии возможных сетевых сценариев.

Архитектура Т120 – это двухуровневая архитектура. Протоколы Т122 - Т125 описывают независимый от приложений механизм для организации многоточечной связи, а протоколы верхнего уровня Т126 и Т127 являются прикладными.

Стек Н323 использует как «надежные» (с подтверждением) TCP, так и «ненадежные» UDP. По протоколу ТСР передается управляющая информация (сигналы управления Н245 и сигнализации Q931), по UDP – аудио и видеоданные.

«Надежный» канал на основе протокола ТСР гарантирует доставку сообщений и сборку пакетов на приемной стороне в исходной последовательности, восстановление ошибок, но обладает низкой пропускной способностью и вносит значительные задержки в передачу информации.

Транспортный протокол реального времени RTP (Real-Time Transport Protocol) гарантирует доставку данных одному или более адресатам с задержкой в заданных пределах. В типичной среде реального времени отправитель генерирует пакеты с постоянной скоростью. Они отправляются им через сеть и принимаются получателем. Однако ввиду вариации задержки при передаче по сети пакеты прибывают через нерегулярные интервалы. Для компенсации этого явления пакеты буферизируются, а затем с постоянной скоростью выдаются получателю.

RTP поддерживает передачу данных между несколькими участниками сеанса. Для этого каждый блок данных RTP содержит идентификатор отправителя, указывающий, кому принадлежат генерируемые данные. Каждый пакет RTP содержит основной заголовок, поле типа полезной нагрузки, в котором указывается наличие сжатия и кодирования, поле порядкового номера пакета.

Протокол RTP используется только для передачи пользовательских данных – всем участникам сеанса. Отдельный протокол управления реального времени RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) работает с несколькими адресатами для обеспечения обратной связи с отправителем данных. RTCP использует транспортный протокол UDP, но с другим номером порта. Этот протокол является также многоадресным.

Частота передачи этих пакетов зависит от числа участников и снижается с увеличением количества участников. Цель такого решения состоит в том, чтобы трафик RTCP не превышает 5% общего времени трафика сеанса.

Работу набора протоколов Н323 обеспечивает также протокол резервирования ресурсов RSVP (Resource Reservation Protocol). Этот протокол должен поддерживать все компоненты Н323 (терминалы, шлюзы, MCU), а также коммутаторы и маршрутизаторы.

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

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.

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

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.

Протокол H.323 обеспечивает основу для передачи данных, видео- и аудиоинформации через IP-сети, включая Internet. H.323 рекомендуется Международным телекоммуникационным союзом (International Telecommunication Union — ITU) в качестве набора стандартов передачи мультимедиа-информации через локальные сети, не поддерживающие гарантированного качества сервиса (QoS). Большинство современных сетей относится именно к такому типу — примерами могут служить сети на базе протоколов TCP/IP и IPX в средах Ethernet, Fast Ethernet и T oken Ring. Следовательно, протоколы H.323 являются важной частью построения ЛВС с поддержкой приложений мультимедиа. Такие приложения будут включать H.225.0-RAS, Q.931-H.245, RTP/RTCP и кодеки (кодер-декодер) аудио/видео/данных (аудио-кодеки G.711, G.723.1, G.728 и т. п., видео-кодеки H.261, H.263 с компрессией и декомпрессией, а также кодеки данных T.120).

Мультимедиа-потоки передаются на базе протоколов RTP/RTCP. RTP обеспечивает передачу собственно потоков мультимедиа, а RTCP поддерживает передачу данных для управления и контроля. Сигнализация (исключая RAS) передается с помощью протокола TCP. С сигнализацией имеют дело перечисленные ниже протоколы:

• RAS управляет регистрацией, доступом и состоянием;
• Q.931 обеспечивает организацию и разрыв соединений;
• H.245 отвечает за согласование возможностей и использование каналов.

Кроме перечисленных протоколов в H.323 используются протоколы, обеспечивающие поддержку дополнительных функций:

H.235 обеспечивает средства безопасности и аутентификацию;

• H.450.x — дополнительные услуги.

Расположение протоколов H.323 в модели OSI показано на рисунке.

Положение стека протоколов H.323 в эталонной модели OSI

RTP

RFC 1889

Протокол RTP (Real-time Transport — передача в реальном масштабе времени) обеспечивает транспортные функции для приложений, передающих данные в реальном масштабе времени (таких, как голос или видео) с использованием индивидуальных или групповых адресов. RTP не резервирует ресурсы и не гарантирует качества обслуживания QoS для сервиса в реальном масштабе времени. Протокол управления передачей RTCP позволяет осуществлять мониторинг доставки данных (в том числе и для больших сетей с групповой адресацией) и обеспечивает минимальный набор функций управления и идентификации. Протоколы RTP и RTCP разработаны таким образом, что функционирует независимо от нижележащих транспортных и сетевых протоколов. Протокол RTCP поддерживает использование трансляторов и миксеров уровня RTP.

Формат заголовка RTP с фиксированной структурой показан на рисунке.

Структура RTP

V

Версия протокола RTP.

P

Флаг заполнения. P=1 говорит о том, что в конце пакета содержится один или несколько октетов выравнивания, не являющихся частью полезной информации.

X

Бит расширения. При X=1 после заголовка с фиксированной структурой следует дополнительный заголовок определенного формата.

Счетчик CSRC

Показывает число идентификаторов CSRC, следующих за заголовком.

M

Маркер, интерпретация которого определяется профилем. Маркеры позволяют отмечать важные события (например, границы кадра в потоке пакетов).

Тип содержимого

Идентификатор типа содержимого задает формат информационной части пакета RTP и определяет интерпретацию пакета приложениями. Используемое по умолчанию статическое отображение кодов типа содержимого в форматы данных задается профилем. Дополнительные коды типов данных могут динамически задаваться иными средствами (не относящимися к RTP).

Порядковый номер

Данное поле увеличивается на единицу для каждого следующего посылаемого пакета RTP. Номер может использоваться получателем для обнаружения потери пакетов и восстановления корректной последовательности пакетов.

Временная метка

Отражает момент выборки первого октета в пакете данных RTP. Значение времени выборки должно браться из переменной (часов), которая увеличивается во времени непрерывно и линейно. Это значение используется для синхронизации и обнаружения флуктуаций времени доставки (jitter). Уровень разрешения часов должен быть достаточным для обеспечения желаемой точности синхронизации и соответствующей точности определения флуктуация времени доставки (как правило одного изменения показаний часов на видео-кадр недостаточно).

SSRC

Указывает источник синхронизации (идентификатор выбирается случайным образом с учетом того, что два источника синхронизации в одной сессии RTP не должны иметь одинаковых идентификаторов SSRC).

CSRC

Список идентификаторов источников информации, содержащий указатели на источники включенной в пакет полезной информации.

RTCP

RFC 1889 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1889.html

Протокол управления RTP (RTP control protocol) основывается на периодической передаче управляющих пакетов всем участникам сессии с использованием того же механизма, который служит для передачи пакетов данных. Нижележащий протокол уровня должен поддерживать мультиплексирование пакетов данных и управляющих пакетов (например, за счет использования разных номер портов в UDP).

Структура RTCP

Версия

Номер версии RTP, совпадающий для пакетов RTCP и пакетов данных RTP. В настоящее время используется версия 2.

P

Флаг заполнения. P=1 говорит о том, что в конце пакета содержится один или несколько октетов выравнивания, не являющихся частью полезной информации. Последний октет поля заполнения содержит число октетов заполнения, которые следует игнорировать. Заполнение может требоваться при использовании некоторых алгоритмов шифрования с фиксированным размером блоков. В составном пакете RTCP заполнение может потребоваться только для последнего из отдельных пакетов, поскольку составной пакет шифруется как единое целое.

Счетчик принятых отчетов

Количество блоков отчета, содержащихся в пакете. Допустимо нулевое значение поля.

Тип пакета

Поле типа пакета содержит константу 200, указывающую, что данный пакет относится к RTCP SR.

Длина

Поле длины задает размер пакета RTCP в 32-битовых словах минус 1 (с учетом заголовка и заполнения). Уменьшение реального размера пакета делает 0 корректным значением длины и позволяет избежать зацикливания при сканировании составного пакета RTCP, а подсчет в 32-битовых словах позволяет избежать проверки кратности размера (в октетах) числу 4.

RAS

H.225:

Канал RAS (Registration, Admission and Status — регистрация, доступ, состояние) служит для сообщений, используемых в процессах обнаружения шлюзов и регистрации конечных точек. Последний процесс используются для установки соответствия адресов конечных точек и транспортных адресов сигнальных транспортных каналов. Поскольку канал RAS не обеспечивает гарантированной доставки, H.225.0 рекомендует использовать для различных сообщений таймаут и счетчики повторов. Конечная точка или шлюз, которым не удается ответить на запрос в течение заданного времени (таймаут), могут использовать сообщения RIP (Request in Progress — запрос обрабатывается) для индикации того, что запрос до сих пор не обработан. Конечная точка или шлюз, получающие RIP, сбрасывают таймер и счетчик повторов.

Сообщения RAS используют синтаксис ASN.1.

H.225

H.225: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h225-0.html

H.225 представляет собой стандарт узкополосных видеотелефонных услуг, определенных в рекомендациях H.200/AV.120. Стандарт имеет дело с ситуациями, когда маршрут передачи включает, по крайней мере, одну сеть передачи пакетов, которая настроена на предоставление негарантируемого качества обслуживания QoS (такие сети также не поддерживают механизмов защиты и восстановления сверх заданных рекомендациями H.320 для терминалов). H.225.0 описывает организацию потоков голоса, видео, данных и управляющей информации в сетях передачи пакетов для обеспечения диалогового сервиса с помощью оборудования H.323.

Структура пакетов H.225 соответствует стандарту Q.931 и показана на рисунке.

Структура H.225

Дискриминатор протокола

Используется для того, чтобы отличать сообщения, управляющие вызовами пользователь-сеть, от других сообщений.

Размер ссылки

Ссылка на вызов

Идентифицирует вызов или запрос на регистрацию/отключение устройства на локальном интерфейсе пользователь-сеть, к которому конкретное сообщение применимо. Длина ссылки может составлять один или два октета.

Тип сообщения

Поле типа определяет функцию переданного сообщения. Используются следующие типы сообщений:

Информационные элементы (IE)

Протокол определяет две категории информационных элементов — размером в один октет и переменной длины. Форматы информационных элементов показаны на рисунке.

Формат информационного элемента из одного октета (тип 1)

Формат информационного элемента из одного октета (тип 2)

Формат информационного элемента переменной длины

H.245

H.245: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h245.html

H.245 определяет линию передачи для нетелефонных сигналов. Протокол включает характеристики передачи и приема, а также предпочтительный режим для приемной стороны, сигнализацию логического канала, контроль и индикацию. Для обеспечения надежной доставки данных, аудио- и видеосигналов определены процедуры подтверждения на уровне сигнализации.

Сообщения H.225 соответствуют синтаксису ASN.1.

Сообщения типа MultimediaSystemControlMessage могут быть определены как запрос, ответ, команда или индикация. Используются также перечисленные ниже наборы дополнительных сообщений.

• Master Slave Determination (определение ведущего и ведомого).
• Terminal Capability (возможности терминала).
• Logical Channel Signaling (сигнализация логического канала).
• Multiplex Table signaling (сигнализация таблицы мультиплексирования).
• Request Multiplex Table signaling (запрос сигнализации таблицы мультиплексирования).
• Request Mode (режим запроса).
• Round Trip Delay (задержка прохождения сигнала в обоих направлениях).
• Maintenance Loop (цикл обслуживания).
• Communication Mode (коммуникационный режим).
• Conference Request and Response (запрос и отклик для конференции).
• Terminal ID (идентификатор терминала).

Commands and Indications (команды и индикаторы).

H.261

H.261: http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc2032.html

Протокол H.261 описывает видео-потоки для передачи с помощью транспортного протокола в реальном масштабе времени (RTP). На более низком уровне могут использоваться любые протоколы, способные поддерживать трафик RTP.

Формат заголовка показан на рисунке.

Структура заголовка H.261

SBIT

Стартовый бит. Количество старших битов, которые должны игнорироваться в первом октете данных.

EBIT

Завершающий бит. Количество младших битов, которые должны быть проигнорированы в последнем октете данных.

I

Флаг кодирования данных INTRA-кадра. Если данный бит имеет значение 1, поток содержит только блоки, кодированные как INTRA-кадры. Нулевое значение флага говорит, что данный поток может содержать или не содержать блоки, кодированные как INTRA-кадр. Значение этого бита не может изменяться в течение всей RTP-сессии.

V

Флаг вектора перемещения (Motion Vector). Нулевое значение устанавливается в том случае, когда векторы перемещения не используются в данном потоке. Единичное значение флага говорит о возможности присутствия векторов перемещения. Значение этого бита не может изменяться в течение всей RTP-сессии.

GOBN

Номер GOB, задающий начало пакета. Значение этого поля равно 0, если пакет начинается с заголовка GOB.

MBAP

Поле MBAP (Macroblock Address Predictor – предсказание адреса макроблока) кодирует предсказание адреса макроблока (т. е. последнее значение MBA, содержащееся в предыдущем пакете). Значение поля находится в диапазоне 0-32 (для предсказания допустимых значений MBA — 1-33), но, поскольку битовый поток не может быть фрагментирован между заголовком GOB и MB 1, предсказатель в начале пакета не может быть равен 0. Таким образом, остается диапазон 1-32, который смещается на –1 для того, чтобы было достаточно 5-битового поля. Если пакет начинается с заголовка GOB, поле MBAP=0.

QUANT

Поле QUANT показывает значение MQUANT или GQUANT до начала пакета. Если пакет начинается с заголовка GOB, для поля QUANT устанавливается нулевое значение.

HMVD

Поле HMVD (Horizontal Motion Vector Data — вектор горизонтального перемещения) представляет собой ссылку на горизонтальный вектор перемещения данных (Motion Vector Data – MVD). HMVD=0, если флаг V равен 0, пакет начинается с заголовка GOB или для последнего MB, помещенного в предыдущий пакет, значение MTYPE не равно MC. Значение HMVD должно находиться в диапазоне от –15 до +15.

VMVD

Поле VMVD (Vertical Motion Vector Data — вектор вертикального перемещения) представляет собой ссылку на вертикальный вектор перемещения данных MVD. Значение VMVD=0, если флаг V равен 0, пакет начинается с заголовка GOB или для последнего MB, помещенного в предыдущий пакет, значение MTYPE не равно MC. Значение VMVD должно находиться в диапазоне от –15 до +15.

H.263

RFC 2190 (RTP): http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc2032.html

H.263: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h263.html

Протокол H.263 определяет формат инкапсуляции битового потока H.263 в пакеты протокола RTP (Real-time Transport Protocol – протокол транспортировки в реальном масштабе времени). Для заголовка потока (payload) H.263 определены три режима. Пакет RTP может использовать один из трех режимов видео-потока H.263 в зависимости от желаемого размера сетевого пакета и опций кодирования H.263. Самый короткий заголовок H.263 (режим A) поддерживает фрагментацию GOB (Group of Block — группа блока). Длинные заголовки H.263 (режимы B и C) поддерживают разбиение потока на макроблоки (MB).

Для каждого пакета RTP после заголовка RTP фиксированной длины следует заголовок содержимого H.263, а за ним — сжатый битовый поток стандарта H.263. Размер заголовка содержимого H.263 зависит от используемого режима. Схема видео-пакета RTP H.263 показана на рисунке.

Видео-пакет RTP H.263

В режиме A заголовок H.263 содержит 4 байта. Данный режим поддерживает фрагментацию RTP. В режиме B используется 8-байтовый заголовок H.263 и каждый пакет начинается на границе MB без опции PB. 12-байтовый заголовок H.263 определяет режим C, поддерживающий фрагментацию на границах MB для кадров с опцией PB.

Режим каждого заголовка потока H.263 указывается значениями полей F и P. Пакеты различных режимов могут перемешиваться. Формат заголовка для режима A показан на следующем рисунке.

Структура заголовка H.263 для режима A.

F

Флаг, показывающий режим заголовка потока H.263.

P

Флаг необязательного режима PB, определенного в стандарте H.263.

1. Обычный кадр типа I или P.

1 Кадр PB.

Если F=1, поле P показывает режим:

Обычный кадр типа I или P.

0 Режим B.

1 Режим C.

SBIT

Стартовый бит. Количество старших битов, которые должны игнорироваться в первом байте данных.

EBIT

Завершающий бит. Количество младших битов, которые должны быть проигнорированы в последнем байте данных.

SRC

Исходный формат (биты 6, 7 и 8 поля TYPE, определяемые H.263), задающий разрешение текущего изображения.

I

Тип кодирования изображения (бит 9 в PTYPE, определяемый H.263):

0 Intra-кодирование (внутреннее).

1 Inter -кодирование.

U

Поле U имеет значение 1, если в текущем заголовке изображения была установлена (1) опция неограниченного вектора перемещения (Unrestricted Motion Vector), задаваемая битом 10 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

S

Поле S имеет значение 1, если для текущего заголовка изображения была установлена (1) опция синтаксического арифметического кодирования (Syntax-based Arithmetic Coding), задаваемая битом 11 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

A

Поле A имеет значение 1, если для текущего заголовка изображения была установлена (1) опция расширенного предсказания (Advanced Prediction), задаваемая битом 12 в поле PTYPE в соответствии с определением H.263.

R

DBQ

Параметр дифференциального квантования, используемый для расчета параметров квантования для B-кадра на основе параметра квантования для P-кадра при использовании опции PB-кадров. Значение этого поля должно быть равно DBQUANT (определено в H.263). Нулевое значение поля устанавливается в тех случаях, когда опция PB-кадров не используется.

TRB

TR

Формат заголовка для режима B показан на следующем рисунке.

Структура заголовка H.263 для режима B.

Поля F, P, SBIT, EBIT, SRC, I, U, S и A определяются так же, как для режима A.

QUANT

Значение квантования для первого MB, кодированного в начале пакета. Если пакет начинается с заголовка GOB, поле QUANT=0.

GOBN

Номер GOB в начале пакета. Номер GOB задается по разному для различного разрешения.

MBA

Адрес внутри GOB первого MB в пакете (считается от нуля в порядке сканирования). Например, третий макроблок в любом GOB будет иметь MBA=2.

R

Поле зарезервировано и должно иметь нулевое значение.

HMV1, VMV1

Предсказание вертикального и горизонтального вектора перемещения для первого макроблока в данном пакете. Когда для текущего макроблока используются четыре вектора перемещения с опцией расширенного предсказания (advcanced prediction), эти векторы являются предсказателями вектора перемещения для блока номер 1 в макроблоке. Каждое 7-битовое поле кодирует предсказатель вектора перемещения в половинах разрешающей способности, используя дополнение до 2.

HMV2, VMV2

Предсказания вертикального и горизонтального векторов перемещения для блока номер 3 в первом макроблоке этого пакета, когда четыре вектора перемещения используются для с опцией расширенного предсказания (advcanced prediction). Это необходимо, поскольку для блока номер 3 в макроблоке требуются отличные от других макроблоков предсказания векторов перемещения. Описываемые поля не используются в тех случаях, когда MB имеет только один вектор перемещения. Каждое 7-битовое поле кодирует предсказатель вектора перемещения в половинах разрешающей способности, используя дополнение до 2.

Формат заголовка для режима С показан на рисунке.

Структура заголовка H.263 для режима С.

Поля F, P, SBIT, EBIT, SRC, I, U, S, A, DBQ, TRB и TR определяются так же, как для режима A; поля QUANT, GOBN, MBA, HMV1, VMV1, HMV2, VMV2 — как для режима B.

RR

Поле зарезервировано и должно иметь нулевое значение.

H.235

H.235: http://www.itu.int/itudoc/itu-t/rec/h/h235.html

Протокол H.235 обеспечивает расширение рекомендаций серии H.3xx в части добавления услуг обеспечения безопасности, такие как аутентификация и конфиденциальность (Authentication and Privacy) (шифрование данных). H.235 должен работать с другими протоколами серии H, которые используют H.245 в качестве протокола управления.

Все сообщения H.235 шифруются так же, как в ASN.1.

В 1990 году был одобрен первый международный стандарт в области видеоконференцсвязи - спецификация H.320 для поддержки видеоконференций по ISDN . Затем ITU одобрил еще целую серию рекомендаций, относящихся к видеоконференцсвязи. Эта серия рекомендаций, часто называемая H.32x, помимо H.320, включает в себя стандарты H.321-H.324, которые предназначены для различных типов сетей.
Во второй половине 90-х годов интенсивное развитие получили IP сети и Интернет. Они превратились в экономичную среду передачи данных и стали практически повсеместными. Однако, в отличие от ISDN, IP сети плохо приспособлены для передачи аудио и видеопотоков. Стремление использовать сложившуюся структуру IP сетей привело к появлению в 1996 году стандарта H.323 (Visual Telephone Systems and Terminal Equipment for Local Area Networks which Provide a Non-Guaranteed Quality of Service, Видеотелефоны и терминальное оборудование для локальных сетей с негарантированным качеством обслуживания). В 1998 году была одобрена этого стандарта H.323 v.2 (Packet-based multimedia communication systems, Мультимедийные системы связи для сетей с коммутаций пакетов), в сентябре 1999 года была одобрена рекомендаций, 17 ноября 2001 года была одобрена . Сейчас H.323 - один из важнейших стандартов из этой серии. H.323 - это рекомендации ITU-T для мультимедийных приложений в вычислительных сетях, не обеспечивающих гарантированное качество обслуживания (QoS). Такие сети включают в себя сети пакетной коммутации IP и IPX на базе Ethernet, Fast Ethernet и Token Ring.

• Управление полосой пропускания
• Возможность взаимодействия сетей
• Платформенную независимость
• Поддержку многоточечных конференций
• Поддержку многоадресной передачи
• Стандарты для кодеков
• Поддержку групповой адресации

Управление полосой пропускания

Передача аудио- и видеоинформации весьма интенсивно нагружает каналы связи, и, если не следить за ростом этой нагрузки, работоспособность критически важных сетевых сервисов может быть нарушена. Поэтому рекомендации H.323 предусматривают управление полосой пропускания. Можно ограничить как число одновременных соединений, так и суммарную полосу пропускания для всех приложений H.323. Эти ограничения помогают сохранить необходимые ресурсы для работы других сетевых приложений. Каждый терминал H.323 может управлять своей полосой пропускания в конкретной сессии конференции. См. решения VCON для управления полосой пропускания

Межсетевые конференции

Платформенная независимость

H.323 не привязан ни к каким технологическим решениям, связанным с оборудованием или программным обеспечением. Взаимодействующие между собой приложения могут создаваться на основе разных платформ, с разными операционными системами.

Поддержка многоточечных конференций

Рекомендации H.323 позволяют организовывать конференцию с тремя или более участниками. Многоточечные конференции могут проводиться как с использованием центрального MCU (устройства многоточечной конференции), так и без него.

Поддержка многоадресной передачи

H.323 поддерживает многоадресную передачу в многоточечной конференции, если сеть поддерживает протокол управления групповой адресацией (такой, как IGMP). При многоадресной передаче один пакет информации отравляется всем необходимым адресатам без лишнего дублирования. Многоадресная передача использует полосу пропускания гораздо более эффективно, поскольку всем адресатам - участникам списка рассылки отправляется ровно один поток. См. VCON Interactive Multicast

Стандарты для кодеков

H323 устанавливает стандарты для кодирования и декодирования аудио- и видеопотоков с целью обеспечения совместимости оборудования разных производителей. Вместе с тем стандарт достаточно гибок. Существуют требования, выполнение которых обязательно, и существуют опциональные возможности, в случае использования которых также необходимо строго следовать стандарту. Помимо этого, производитель может включать в мультимедийные продукты и приложения дополнительные возможности, если они не противоречат обязательным и опциональным требованиям стандарта.

Совместимость

Участники конференции хотят общаться друг с другом, не заботясь о вопросах совместимости между собой. Рекомендации H323 поддерживают выяснение общих возможностей оборудования конечных пользователей и устанавливают наилучшие из общих для участников конференции протоколов кодирования, вызова и управления.

Гибкость

H323 конференция может включать участников, конечное оборудование которых обладает различными возможностями. Например, один из участников может использовать терминал лишь только с аудио- возможностями, в то время как остальные участники конференции могут обладать возможностями передачи/приема также видео и данных.

Сводная таблица протоколов семейства H.32x