Стандарт H.323

Что это такое?

Рекомендации ITU-T, входящие в стандарт H.323, обеспечивают проведение мультимедийных конференций в пакетных сетях, главным образом ЛВС Ethernet. Они определяют порядок функционирования абонентских терминалов в сетях с разделяемым ресурсом, не гарантирующих качества обслуживания (QoS).

Стандарт H.323 не связан с протоколом IP, однако, большинство реализаций основано на этом протоколе. Набор рекомендаций определяет сетевые компоненты, протоколы и процедуры, позволяющие организовать мультимедиа-связь в пакетных сетях.

H.323 следует рассматривать как объединение различных, уже известных спецификаций. Это пять стандартов на аудио, 2 - на видеокодеки, один - на мультиплексирование данных, 3 стандарта сигнализации, а также версия протокола передачи в режиме реального времени (RTP) речевых и видеопакетов.

Рис.19. Распределение функций по протоколам в сетях IP.

При том, что он сам включает множество стандартов, H.323 входит в еще более крупную серию коммуникационных стандартов на видеоконференции для сетей разных типов. Известная как H.32x, эта серия включает стандарт H.320 для видеоконференций по сетям ISDN, и аналогичные стандарты H.321 для B-ISDN и ATM, и H.324 для телефонных сетей общего пользования. Таким образом, достигается взаимодействие сетей мультимедиа различных типов.

Компоненты

Стандарт H.323 определяет четыре основных компонента, которые вместе с сетевой структурой позволяют проводить двусторонние (точка-точка) и многосторонние (точка - много точек) мультимедиа-конференции.

Рис.20. Схема проведения мультимедиа-конференций.

Терминал может представлять собой ПК или автономное устройство, способное выполнять мультимедиа-приложение. Он обязан обеспечивать звуковую связь и может дополнительно поддерживать передачу видео или данных. Вследствие того, что основной функцией терминала является передача звука, он играет ключевую роль в предоставлении сервиса IP- телефонии.

H.323 терминал должен поддерживать следующие протоколы:

• H.245 - для согласования параметров соединения
  
• Q.931 - для установления и контроля соединения
  
• RAS - для взаимодействия с привратником
  
• RTP/RTCP - для оптимизации доставки потокового аудио (видео)
  
• семейство протоколов H.450 - для поддержки обязательных в H.323 дополнительных видов обслуживания (ДВО) аудиокодек G.711. Дополнительными компонентами могут быть другие аудиокодеки и видеокодеки H.261 и H.263. поддержка T.120 для совместной работы над документами необязательна.

Примерами терминала H.323 могут служить компьютер с H.323 совместимым программным обеспечением (к примеру, NetMeeting) и IP телефон.

Шлюз (gateway) не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Шлюзы H.323 сетей широко применяются в IP телефонии для сопряжения IP сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефон-ных сетей.

Примеры:

• маршрутизаторы Cisco
  
• маршрутизаторы Motorola серии Vanguard
  
• коммутаторы Cisco
  
• Avaya Argent Branch

Привратник (gatekeeper) выступает в качестве центра обработки вызовов внутри своей зоны и выполняет важнейшие функции управления вызовами. (Зона определяется как совокупность всех терминалов, шлюзов и MCU под юрисдикцией данного привратника.) Привратник - необязательный компонент сети H.323, однако, если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. Определены основные и дополнительные функции контроллера зоны:

Примеры:

• IOS маршрутизаторов Cisco
  
• Cisco Call Manager
  
• Avaya Argent Branch.

Сервер многосторонней конференции (MCU) обеспечивает связь трёх или более H.323 терминалов. Все терминалы, участвующие в конференции, устанавливают соединение с MCU. Сервер управляет ресурсами конференции, согласовывает возможности терминалов по обработке звука и видео, определяет аудио и видеопотоки, которые необходимо направлять по многим адресам.

Пример:

• Avaya Argent Branch
  
• Cisco Call Manager

В последнее время ведется много разговоров вокруг технологии передачи мультимедийной информации по IP сетям. Многие фирмы выпустили большое количество оборудования, обеспечивающего передачу голоса и видео через IP сети. Однако большинство из этих разработок использовали не стандартизованные решения и были не совместимы между собой. После появления стандарта H.323, описывающего механизмы взаимодействия устройств обеспечивающих передачу голоса по IP сетям, появилась возможность объединять устройства от разных производителей.

Сферы применения:

Технология VoIP находит своё применение в области ЛВС-телефонии. С помощью H.323 локальная сеть может предоставлять услуги передачи речи. Включенные в ЛВС IP-телефоны или пользовательские ПК с H.323-совместимым программным обеспечением могут устанавливать соединение друг с другом либо по телефонному номеру, либо по IP-адресу.

Компонентом соединяющим, например, ТфОП и пользователей ЛВС является шлюз. Шлюз может быть реализован на базе модульного маршрутизатора, интерфейсные карты которого:

• позволяют использовать существующее аналоговое абонентское оконечное оборудование - телефонные аппараты и G3-факсы;
• поддерживают всевозможные интерфейсы с телефонными сетями (E&M, BRI, PRI, FXO и.т.д.)
• поддерживают интерфейсы с WAN-сетями

Рис.21. Применение VoIP в ЛВС-телефонии.

Для установления соединения с устройствами, не являющимися H.323 совместимыми (к примеру, аналоговыми телефонными аппаратами), шлюз принимает вызовы из телефонной сети или от телефонных аппаратов, подключенных к голосовым модулям, преобразует речевые сигналы в пакеты данных и отправляет их по известному ему IP адресу к месту назначения. В случае поступления вызова из локальной сети, шлюз H.323 выполняет обратное преобразование пакетов в аналоговые сигналы, в зависимости от набранных цифр выбирает маршрут и устанавливает соединение либо с абонентом ТфОП, либо с местным телефоном, подключенном к голосовой карте шлюза.

Введение с систему телефонного сервера (например, Cisco Call Manager) позволит создать полноценную расширяемую (вплоть до 2000 номеров) УАТС с широким набором дополнительных видов обслуживания, эффективной маршрутизацией и обработкой вызовов. Однако, если целью ставится телефонизация небольшого офиса, то достаточным будет использование шлюза, построенного на базе маршрутизатора или коммутатора.

Схема также может быть расширена подключаемыми к ЛВС:

• устройством, предназначенным для организации конференц-связи между абонентами, так называемым конференц - мостом. Примером такого устройства может служить Avaya Argent Branch
• сервером голосовой почты - задачей которого является перенаправление поступающего сообщения в голосовой ящик, связанный либо с абонентом, либо с приложением. Чаще всего сервер голосовой почты базируется на Windows NT c специализированным программным обеспечением (например, Cisco Unity). Тем не менее, возможно применение пользователями ЛВС аппаратных серверов голосовой почты (например, Oktel 100), поставляемых с УАТС.

Очевидно, что на практике возможны различные комбинации компонентов (маршрутизаторов, серверов, программного обеспечения и т.п.) в зависимости от конфигурации сети и производителя.
    В настоящее время на рынке предлагаются интегрированные коммуникационные системы (ИКС), объединяющие в одном модульном или стековом техническом решении функциональность нескольких устройств: концентратора ЛВС, маршрутизатора и АТС. Такие системы выглядят как обычные коммутаторы ЛВС и позволяют наиболее простым способом развернуть ЛВС телефонию. Интегрировав множество традиционных технологий, разработчики ИКС предлагают предприятиям малого бизнеса экономически очень привлекательные решения (например, Avaya Argent Branch).

ЛВС-телефония предназначена, главным образом, для создания центров об-работки вызовов, где тесная интеграция ПК и телефона просто необходима.

Однако ЛВС-телефонию можно также порекомендовать как альтернативу УАТС предприятиям:

• не имеющим крупных вложений в традиционную телефонию и решивших создавать ЛВС;
• расширяющих функциональность существующей УАТС и/или ЛВС
• только начинающим создавать собственную информационную инфра-структуру.

Использование H.323 протокола не ограничивается ЛВС. Реализация этого стандарта на IP позволяет предоставить клиенту по одному физическому каналу услуги телефонии и Интернет.

Рис.22. Предоставление по одному физическому каналу услуги телефонии и Интернет.

У заказчика устанавливается маршрутизатор с голосовыми модулями (вариант а), к которым подключаются телефонные аппараты (или офисная АТС). Голосовые модули выполняют функции шлюза между IP - сетью и аналоговыми телефонными аппаратами, преобразуя голос в IP пакеты. Наряду с подключением телефонных аппаратов к голосовым портам маршрутизатора возможно использование IP-телефонов (вариант б). В таком случае оцифровка речи и упаковка её в пакеты происходит непосредственно в IP-телефоне.

Количество телефонов и скорость доступа в Интернет для пользователей в ЛВС зависят от пропускной способности линии связи. При использовании G.729 кодека необходимая пропускная способность для каждого голосового соединения составит 12 кбит/с. При отсутствии телефонных разговоров вся ёмкость канала используется для доступа в Интернет. Подключение осуществляется по выделенному каналу или по каналу Frame Relay к территориально-распределённой сети поставщика услуг Интернет и IP телефонии.

Такая схема даёт возможность клиенту подключить удалённый офис к территориально - распределённой сети (ТРС) предоставления интегрированных услуг Интернет и IP-телефонии. Естественно, что такой вариант подключения возможен лишь в случае нахождения офиса в пределах территории обслуживания:

• поставщика услуг Интернет и IP-телефонии
• узла предоставления интегрированной услуги корпоративной сети (в случае подключения к корпоративной IP сети)

Достоинство такого способа подключения в том, что имея одну линию связи клиент может получить выделенный доступ в Интернет и даже прямые городские телефонные номера.

Предоставление интегрированных услуг IP-телефонии и Интернет

Предложенная схема иллюстрирует возможность предоставления абонентам интегрированных услуг телефонии и передачи данных, используя всего одну линию связи к абоненту.

Рис.23. Cхема иллюстрирующая возможность предоставления интегрированных услуг.

На узле устанавливается маршрутизатор для IP-трафика и голосовой шлюз, соединяющийся с центральной АТС.

Центральная АТС в свою очередь имеет выход в ТфОП.

У клиента устанавливается маршрутизатор, выполняющий также функции шлюза - преобразования голоса в IP пакеты. К маршрутизатору через интерфейсные модули подключены телефонные аппараты или офисная АТС, а через Ethernet порт - ЛВС.

Клиентский шлюз, удовлетворяющий рекомендациям H.323, принимает вызовы от АТС или от оконечного абонентского оборудования, преобразует речевые сигналы в пакеты данных и отправляет их по глобальному IP соединению к месту назначения, устанавливая сессию RTP между шлюзами. Там, в свою очередь, центральный шлюз H.323 выполняет обратное преобразование пакетов в аналоговые сигналы, которые поступают в телефонную сеть центральной АТС, а затем - к абонентам. Очевидно, что процедура вызова клиента аналогична вышеизложенной.

С другой стороны, описываемая схема также позволяет принимать вызовы из ТфОП и перенаправлять их в сеть передачи данных осуществляя услугу Интернет-телефонии.

При использовании G.729 кодека необходимая пропускная способность для каждого голосового соединения составит 12 кбит/с. При отсутствии телефонных разговоров вся ёмкость канала используется для доступа в Интернет.

Сети с интеграцией услуг на основе IP строятся:

• операторами услуг Интернет и телефонии;
• корпорациями, как для предоставления услуг, так и для объединения филиалов в единую сеть передачи данных и голоса

Объединение корпоративных УАТС через сеть передачи данных

Раньше при организации корпоративной телефонной сети, необходимо было создавать инфраструктуру корпоративных межстанционных соединительных линий или арендовать их у операторов связи. Нередко параллельно с телефонной сетью создавалась сеть передачи данных. Таким образом, предприятие имело две различных сети для передачи данных и собственно телефонии.

VoIP позволяет объединить передачу голоса и данных в сетях передачи данных (СПД) как корпоративных, так и публичных. Ключевым компонентом в этом объединении играют шлюзы.

Рис.24. Схема, показывающая возможность объединения передачи голоса и данных в сетях передачи данных.

Обеспечивая связь удалённых УАТС через сеть IP, шлюзы сохраняют прозрачность телефонных функций, поскольку передают также и телефонную сигнализацию (например, Q.SIG), в том числе и фирменную (например, ABC у Alcatel или DCS у Avaya). То есть, при использованию шлюзов по IP передаётся и речь, и сигнализация. Таким образом, относительно сервиса ситуация почти не отличается от классической, когда УАТС связывались выделенными каналами.

Производители УАТС выпускают IP-шлюзы в виде плат/модулей, устанав-ливаемых в стативы УАТС. Также доступны шлюзы третьих производителей, например, на базе маршрутизаторов Cisco или Motorola. Помимо обычной импульсно-кодовой модуляции G.711 (64Кбит/с) шлюз способен осуществить G.723 (5,3/6,3 Кбит/с) и G.729 (8 Кбит/с) кодирование, обеспечивая существенное сжатие сигнала и экономию полосы пропускания.

Достоинствами такого подхода при организации корпоративной сети являются:

• снижение расходов на междугородние звонки между филиалами и центральными офисами для корпоративной сети с интеграцией услуг;
• более полное использование существующей инфраструктуры сети передачи данных, так как голосовой трафик и данные передаются по сети IP

Описанная технология предназначена для предприятий:

• имеющих собственную структуру СПД и желающих более полно её использовать;
• только начинающих объединять УАТС в единую корпоративную сеть. В этом случае у предприятия есть выбор:
  1. строить собственную транспортную сеть (для целей телефонии или передачи данных)
  2. выбрать в качестве опорной сеть Интернет-провайдера