- Тенденции развития рекомендаций H.323
- Протоколы семейства H.32x
- 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 вторая версия 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 третья версия рекомендаций, 17 ноября 2001 года была одобрена четвертая версия стандарта H.323 . 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.
- Рекомендации H.323 предусматривают:
- 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
- Рекомендации H.323 предлагают средство соединения участников видеоконференции в разнородных сетях (например, IP и ISDN, IP и PSTN).
- 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
- Базовая архитектура стандарта H.323
- В число "объектов" H.323, как они названы в стандарте, включаются терминалы, мультимедиа шлюзы, устройства управления многоточечными конференциями и контроллеры зоны (Gatekeeper).
- Терминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные) устройство, предназначенное для участия в конференции
- Мультимедиа шлюз (Gateway) - устройство, предназначенное для преобразования мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей.
- Устройство управления многоточечными конференциями (Multipoint Control Unit - MCU) - предназначено для организации конференций с участием трех и более участников
- Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник, Конференц-менеджер) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.
- Рис.1. Базовая архитектура стандарта H.323
- Терминалы H.323
- Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени.
- Рис.2. Структура терминала H.323.
- Терминалы должны поддерживать протоколы H.245 - согласование параметров соединения, Q.931 - для установления соединения и согласования параметров этого соединения, канал RAS (Registration/Admission/Status) взаимодействия с контроллером зоны (Gatekeeper), протокол RTP/RTCP для работы с потоками аудио и видео пакетов, протокол G.711 для сжатия аудиопотока.
- Согласно рекомендациям, для терминала H.323 опциональной является поддержка видеокодеков, протокола T.120, и возможностей MCU.
- Видеовозможности терминалов H.323
- Несмотря на то, что стандарт считает функции видео необязательными, все терминалы с видеовозможностями должны поддерживать кодек H.261, опционально возможна поддержка H.263.
- H.263 является развитием кодека H.261, видеокартинка, полученная с помощью кодека H.263 обладает лучшим качеством, поскольку используется полупиксельная технология предсказания движения. Кроме того, используемое кодирование по Хаффману оптимизировано для работы с более низкими скоростями передачи.
- Определено пять стандартных форматов кадров:
- Табл.2. Форматы кадров H.261 и H.263.
- Мультимедиа шлюз (Gateway) H.323
- Рис.3. Мультимедиа шлюз H.323/PSTN.
- Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией являются задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Обычно мультимедиа шлюзы используются для поддержки взаимодействия между разнородными сетями. На Рис.3. показан шлюз H.323/PSTN.
- Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник, Конференц-менеджер)
- Это рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.
- Рис.4. Контроллер зоны (Gatekeeper)
- Основными функциями контроллера зоны являются:
- Управление и адресация вызовов
- Обеспечение основными типами обслуживания, такими как телефонный справочник и сервисом, характерным для УАТС (передача и перенаправление вызовов и т.д.)
- Управление использованием полосы пропускания приложениями H.323 таким образом, чтобы обеспечить качество обслуживания (QoS).
- Управление общим использованием сетевых ресурсов
- Системное администрирование и обеспечение безопасности
- Несмотря на то, что Рекомендации H.323 определяют контроллер зоны как необязательный компонент, без него невозможно воспользоваться мощным и разнообразным спектром услуг, предусмотренных создателями стандарта H.323 для приложений IP-телефонии и мультимедийных телеконференций.
- Устройство управления многоточечной конференцией (Multipoint Control Units (MCU))
- Устройство MCU предназначено для поддержки конференции между тремя и более участниками. В этом устройстве должен присутствовать контроллер Multipoint Controller (MC), и, возможно, процессоры Multipoint Processors (MP). Контроллер MC поддерживает протокол Н.245 и предназначен для согласования параметров обработки аудио- и видеопотоков между терминалами. Процессоры занимаются коммутированием, микшированием и обработкой этих потоков.
- Конфигурация многоточечной конференции может быть централизованной, децентрализованной, гибридной и смешанной.
- Рис. 5. Схемы централизованной и децентрализованной организаций конференции в H.323.
- Централизованная многоточечная конференция требует наличия устройства MCU. Каждый терминал обменивается с MCU потоками аудио, видео, данными и командами управления по схеме "точка-точка". Контроллер MC, используя протокол H.245, определяет возможности каждого терминала. Процессор MP формирует необходимые для каждого терминала мультимедийные потоки и рассылает их. Кроме того, процессор может обеспечивать преобразования потоков от различных кодеков с различными скоростями данных.
- Децентрализованная многоточечная конференция использует технологию групповой адресации. Участвующие в конференции H.323 терминалы осуществляют многоадресную передачу мультимедиа потока остальным участникам без посылки на MCU. Передача контрольной и управляющей информации осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае контроль многоточечной рассылки осуществляется контроллером MC.
- Гибридная схема организации конференцсвязи является комбинацией двух предыдущих. Участвующие в конференции H.323 терминалы осуществляют многоадресную передачу только аудио- или только видеопотока остальным участникам без посылки на MCU. Передача остальных потоков осуществляется по схеме "точка-точка" между терминалами и MCU. В этом случае задействуются как контроллер, так и процессор MCU.
- Рис. 6. Схемы децентрализованной и смешанной организаций конференции в H.323.
- В смешанной схеме организации конференцсвязи одна группа терминалов может работать по централизованной схеме, а другая группа - по децентрализованной.
- Тенденции развития рекомендаций H.323
- H.323 v.2
- Во второй версии H.323 v.2 рекомендаций были устранены недостатки предыдущей версии. Были усовершенствованы существующие протоколы: Q.931, H.245 и H.225, а также введен ряд новых. Основные преимущества новой версии стандарта заключаются в добавлении функций безопасности, установки быстрого вызова, некоторых дополнительных сервисов и интеграции протоколов H.323 и T.120.
- Функции безопасности (H.235) включают в себя обеспечение аутентификации (механизм, который подтверждает то, что участники конференции именно те, за которых они себя выдают), целостности (механизм, подтверждающий то, что переданные пакеты не были искажены), криптографическую защиту передаваемой информации от несанкционированного доступа.
- Функция Fast Call Setup решает имевшуюся в первой версии проблему, когда после прохождения звонка одного абонента другому могла быть задержка в прохождении аудио и видеопотоков.
- Протокол T.120 был интегрирован и в первую версию рекомендаций H.323, однако сценарии установки звонка были довольно сложны. Во второй версии рекомендаций H.323 эта проблема решается следующим образом: стандарт требует, чтобы оборудование конечных пользователей, поддерживающее одновременно и T.120, и H.323, управлялось звонками по H.323. Более того, согласно второй версии рекомендаций T.120 является опциональной частью конференции H.323 и возможности действий по T.120 отдаются на усмотрение каждого устройства в H.323 конференции по отдельности.
- H.323 v.3
- В третьей версии H.323 v.3 рекомендаций было введено несколько новых возможностей. Прежде всего они касаются дополнений к основному документу и рекомендациям H.225.0, внося усовершенствования в архитектуру стандарта. Среди них можно выделить:
- Более эффективное использование ранее установленных сигнальных соединений, в частности, между мультимедиа шлюзом и контроллером зоны
- Возможность переадресации вызова при установленном соединении
- Повышено удобство получения информации об абонентах (Caller ID).
- Сигнальная информация включает в себя информацию о языке абонента, что расширяет возможности обработки вызова.
- Предложен механизм, облегчающий добавление новых кодеков.
- Механизм сигнализации может теперь использовать UDP транспорт, вместо TCP, что существенно для конференций с большим числом участников.
- Введено понятие упрощенного терминала (Simple Endpoint Type - SET). Такие терминалы могут поддерживать только незначительную часть рекомендаций H. 323, тем не менее обеспечивая проведение аудиосвязи с другими H.323 терминалами.
- Введена возможность SNMP - управления оборудованием видеоконференцсвязи.
- Информационная база управления (MIB) описывается документом H.341.
- H.323 v.4
- Четвертая версия рекомендаций H.323 v.4 принята 17 ноября 2000 года. Туда внесено много изменений с целью повышения надежности, мобильности и гибкости систем видеоконференций. Новые возможности, касающиеся мультимедиа шлюзов и устройств многоточечной конференции, направлены на повышение качества организации и проведения конференции с большим числом участников. Перечислим некоторые из нововведений.
- Новые механизмы повышения устойчивости работы H.323 конференции.
- Декомпозиция структуры мультимедиа шлюза с целью отделения модуля управления от исполнительных устройств.
- Возможность мультиплексирования аудио и видео в одном RTP потоке.
- Модификация процесса регистрации на контроллере зоны с целью облегчить регистрацию большого числа участников конференции.
- Совершенствование механизмов распределения нагрузки и повышения устойчивости работы контроллеров зоны
- Для терминалов H.323 предусматриваются способы выделения реально необходимой полосы пропускания как для обычной, так и для групповой адресации.
- При подготовке статьи использовались материалы из книги В.С. Синепола и И.А. Цикина "Системы компьютерной видеоконференцсвязи" М., ООО "Мобильные коммуникации", 1999, cтатья H.323 Standard и информация с веб-сайта H.323 Information Site.
- © Михаил Виноградов, Вадим Метлицкий ("Стэл - Компьютерные Системы")