Управление полосой пропускания

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.

Межсетевые конференции

Рекомендации H.323 предлагают средства соединения участников видеоконференции в разнородных сетях (например, IP и ISDN, IP и PSTN).

Платформенная независимость

H.323 "не привязан" к каким-либо 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 контроллера - 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. При многоадресной передаче один пакет информации отправляется всем необходимым адресатам без лишнего дублирования. Многоадресная передача использует полосу пропускания гораздо более эффективно, поскольку всем адресатам - участникам списка рассылки отправляется ровно один поток.

Стандарты для кодеков

H.323 устанавливает стандарты для кодирования и декодирования аудио- и видеопотоков с целью обеспечения совместимости оборудования разных производителей. Вместе с тем стандарт достаточно гибок. Сформулированы 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

Возможны случаи, когда участники конференции хотят общаться друг с другом, не заботясь о вопросах совместимости между собой. Рекомендации H.323 поддерживают выяснение общих возможностей оборудования конечных пользователей и устанавливают наилучшие из общих для участников конференции протоколов кодирования, вызова и управления.

Гибкость

H.323 конференция может включать участников, конечное оборудование которых обладает различными возможностями. Например, один из участников может использовать терминал только с аудио возможностями, в то время как остальные участники конференции могут обладать возможностями передачи/приема также видео и данных.

Архитектура стандарта H.323

В рекомендации H.323 устанавливается четыре основных компонента VoIP - соединения (рис. 4.1):

· терминал;

· контроллер зоны;

· шлюз (gateway);

· устройство управления многоточечной конференцией (MCU).

Рис. 4.1. Структурная схема сети IP-телефонии по стандарту H.323

Терминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео, данные) устройство, предназначенное для участия в конференции. Под терминалом стандарт понимает оборудование конечных точек сети, которое позволяет пользователям общаться друг с другом в реальном времени. H.323- терминал должен обеспечивать поддержку следующих протоколов:

1. H.245 для установления возможностей терминалов и создания канала обмена аудиоинформацией.

2. H.225 для сигнализации вызова и установки параметров связи.

3. RAS для регистрации терминала пользователя и установки дополнительных параметров управления контроллером зоны.

4. RTP / RTCP для упорядочивания звуковых и видеопакетов.

H.323- терминал должен также поддерживать звуковой кодер -декодер в соответствии с G.711.

Протоколы H.225 и RAS используются между H.323-оконечными точками (терминалами и шлюзами) и контроллером зоны для обеспечения:

· обнаружения контроллера зоны (GRQ);

· регистрации оконечной точки;

· определения расположения оконечной точки;

· управления аутентификацией;

· задания маркера доступа.

RAS -сообщения передаются через ненадежные RAS -каналы, поэтому при обмене сообщениями возможны потери, задержки и повторные передачи.

Стек протоколов H.323

Стандарт H.323 определяет широкие требования для многих различных протоколов, которые составляют полный стек протоколов H.323.

Стек H.323 составляют 7 групп протоколов:

1. управление и сигнализация;

2. обработка звуковых сигналов;

3. обработка видеосигналов;

4. конференц-связь;

5. передача мультимедийной информации;

6. обеспечение информационной безопасности;

7. дополнительные услуги;

1. Управление соединением и сигнализация:

o 1.а. H.225.0: протоколы сигнализации и пакетирования мультимедийного потока (использует подмножество протокола сигнализации Q.931).

o 1.б. H.225.0/ RAS: процедуры регистрации, допуска и состояния.

o 1.в. H.245: протокол управления для мультимедиа.

2. Обработка звуковых сигналов:

o 2.а. G.711: импульсно-кодовая модуляция тональных частот.

o 2.б. G.722: кодирование звукового сигнала 7 кГц в 64 кбит/с.

o 2.в. G.723.1: речевые кодеры на две скорости передачи для организации мультимедийной связи со скоростью передачи 5.3 и 6.3 кбит/с.

o 2.г. G.728: кодирование речевых сигналов 16 кбит/с с помощью линейного предсказания с кодированием сигнала возбуждения с малой задержкой.

o 2.д. G.729: кодирование речевых сигналов 8 кбит/с с помощью линейного предсказания с алгебраическим кодированием сигнала возбуждения сопряженной структуры.

3. Обработка видеосигналов:

o 3.а. H.261: видеокодеки для аудиовизуальных услуг со скоростью 64 кбит/с.

o 3.б. H.263: кодирование видеосигнала для передачи с малой скоростью.

4. Конференц-связь для передачи данных:

o 4.а. T.120: это стек протоколов (который включает T.123, T.124, T.125) для передачи данных между оконечными пунктами. Он может использоваться для разных приложений в области совместной работы (Collaboration Work), такой как коллективное редактирование растровых изображений, совместное использование приложений и совместная организация документов. В T.120 применяется многоуровневая архитектура, подобная модели OSI.

5. Мультимедийная передача:

o 5.а. RTP: транспортный протокол реального времени.

o 5.б. RTCP: протокол управления передачей в реальном времени.

6. Обеспечение безопасности:

o 6.а. H.235: обеспечение безопасности и шифрование для мультимедийных терминалов сети H.323.

7. Дополнительные услуги:

o 7.а. H.450.1: обобщенные функции для управления дополнительными услугами в H.323.

o 7.б. H.450.2: перевод соединения на телефонный номер третьего абонента.

o 7.в. H.450.3: переадресация вызова.

o 7.г. H.450.4: удержание вызова.

o 7.д. H.450.5: парковка вызова (park) и ответ на вызов (pick up).

o 7.е. H.450.6: уведомление о поступившем вызове в состоянии разговора.

o 7.ж. H.450.7: индикация ожидающего сообщения.

o 7.з. H.450.8: служба идентификации имен.

o 7.и. H.450.9: служба завершения соединения для сетей H.323.

Регистрация оконечной точки

Регистрация - процесс, используемый оконечными точками, чтобы соединить зону и сообщить контроллеру параметры несущей сети зоны, которая обеспечивает транспорт, и один из псевдонимов своего адреса. Все оконечные точки регистрируются в контроллере зоны.

Другие функции управления

RAS -канал используется и для других видов механизмов управления, таких как контроль аутентификации, ограничение входа конечной точки в зону, управление шириной полосы пропускания, управление процессами разъединения (отключения), когда оконечная точка отключается от текущего контроллера зоны и выходит из зоны.

Мультимедиа шлюз (Gateway)

Представляет из себя устройство, предназначенное для преобразования мультимедийной и управляющей информации при сопряжении разнородных сетей (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Шлюз H.323/PSTN

Шлюз не входит в число обязательных компонентов сети H.323. Он необходим только в том случае, когда требуется установить соединение с терминалом другого стандарта. Эта связь обеспечивается трансляцией протоколов установки и разрыва соединений, а также форматов передачи данных. Согласно H.323, мультимедиа шлюз - это опциональный элемент в конференции H.323. Он может выполнять много различных функций. Типичной его функцией, например, является задача преобразования форматов протоколов передачи (например, H.225.0 и H.221). Шлюзы H.323 широко применяются в IP-телефонии для сопряжения IP-сетей и цифровых или аналоговых коммутируемых телефонных сетей (ISDN или PSTN). При отсутствии в сети шлюза должна быть обязательно реализована одна из его функций - преобразование номера ТфОП в транспортный адрес IP-сети с помощью других средств. Со стороны сетей с маршрутизацией пакетов IP, так же, как и со стороны ТфОП, шлюз может участвовать в соединениях в качестве терминала или устройства управления конференциями.

Контроллер управления многоточечными конференциями (MultipointControlUnit - MCU) предназначен для организации конференций с участием трех и более участников. В этом устройстве должен присутствовать контроллер MultipointController (MC) и, возможно, процессоры MultipointProcessors (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. 4.3. 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 MCU, 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 MCU.

Гибридная схема организации конференц-связи 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. 4.4. Схемы децентрализованной и смешанной организаций конференции в H.323

В смешанной схеме организации конференц-связи одна группа терминалов может работать по централизованной схеме, а другая группа - по децентрализованной.

Контроллер зоны (или Gatekeeper) - рекомендуемое, но не обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и исполняющее роль виртуальной телефонной станции.

Контроллер зоны обеспечивает услуги управления вызовами для H.323-оконечных точек, типа трансляции адреса и управления шириной полосы пропускания в соответствии с протоколом RAS. Контроллер зоны в H.323-сети не обязательный компонент. Однако если он присутствует в сети, то терминалы и шлюзы должны использовать его услуги. H.323-стандарт определяет как обязательные услуги контроллера зоны, так и дополнительные (факультативные) функциональные возможности, которые он может обеспечивать.

Факультативной возможностью контроллера зоны является маршрутизация сигналов вызова. Оконечные точки посылают сообщения сигналов вызова контроллеру зоны, который направляет их к оконечным точкам адресатов. Поочередно оконечные точки могут посылать сообщения сигнализации вызова непосредственно друг другу. Эта возможность ценна для текущего контроля обращений и управления обращениями в сети. Маршрутизация обращений через контроллер зоны обеспечивает лучшую эффективность работы сети, поскольку контроллер может принимать решения о маршрутизации, основанные на ряде факторов, например, о балансировке загрузки среди шлюзов.

Услуги, предлагаемые контроллером зоны, определены в RAS и включают трансляцию адреса, управление приемами, управление шириной полосы частот и зональное управление. H.323-сети, не имеющие контроллер шлюза, не имеют этих возможностей. H.323-сети, содержащие IP-телефоны и шлюзы, должны обязательно содержать контроллер зоны, чтобы транслировать входящие E.164-телефонные адреса в транспортные адреса. Контроллер зоны - логический компонент H.323, но он может быть выполнен и как часть шлюза.

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.

Межсетевые конференции

Рекомендации H.323 предлагают средства соединения участников видеоконференции в разнородных сетях (например, IP и ISDN, IP и PSTN).

Платформенная независимость

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