22
Такой вариант является уже более дорогим, но в тоже время становится
более отказоустойчивым, поскольку в сценарии “компьютер - компьютер”
весь сетевой трафик, к которому относится и телефонный, проходит через
объединенный сетевой интерфейс. И в случае, если он выходит из строя,
пропадает возможность доступа и к ресурсам сети, и к телефонной связи.
Сама телефонная сеть становится более удобной в управлении,
поскольку все телефонные аппараты соединены с VoIP — шлюзами, где
находятся все стандартные настройки телефона.
• Компьютер-телефон
Такой сценария можно назвать очень гибким и наиболее часто
используется в компаниях. Разным группам пользователей в рамках
приоритетности их работы и необходимости голосовой связи
устанавливается разное конечное оборудование. Несомненно, это несколько
усложняет администрирование телефонной сети, поскольку нужно
контролировать настройки телефонных аппаратов не только на VoIP —
шлюзах, но смотреть правильность настроек ПО у конечных пользователей.
Но такой подход снижает стоимость конечного решения.
1.3 Существующие протоколы IP-телефонии
Как правило, в современных IP-сетях для инициирования сеанса
голосовой связи используется Session Initiation Protocol (SIP) (3).
SIP является протоколом прикладного уровня и предназначается для
организации, модификации и завершения сеансов связи, например
мультимедийных конференций, телефонных соединений. Пользователи
могут принимать участие в существующих сеансах связи, приглашать других
пользователей и быть приглашенными к новому сеансу связи.
23
Протокол SIP разработан группой MMUSIC комитета IETF, а
спецификации протокола представлены в документе RFC 2543.
1. Снижение общей стоимости телефонной сети за счёт, возможности
гибкой настройки телефонной сети и более дешёвой стоимости вызовов.
2. Упрощение масштабируемости телефонной сети.
3. Возможность использования услуг голосовой почты, записи
разговоров, тонового набора.
4. Осуществление мониторинга на основе ответов протокола SIP.
Однако данное решение имеет минусы, к которым относятся
следующие:
1. Общее усложнение администрирования сети и мониторинга её
состояния.
2. Увеличивается сложность проектирования телефонной сети.
3. Необходимость обеспечения технологии QOS как на программном
(RSVP), так и на аппаратном (настройка приоритезации трафика на сетевых
коммутаторах) уровнях.
В протоколе SIP определены два типа сигнальных сообщений — запрос
(request) и ответ (response). Сообщения имеют текстовый формат и
базируются на протоколе НТТР (синтаксис и семантика определены в RFC
2068). В запросе указываются процедуры, вызываемые для выполнения
требуемых операций, а в ответе результаты их выполнения. SIP определяет
шесть процедур:
• INVITE (приглашение к сеансу связи).
• BYE (завершение соединения).
• OPTIONS (используется для передачи информации о возможных
характеристиках сеанса связи, и не применяется в процедуре установления
соединения).
24
• ACK (используется для подтверждения получения сообщения
или для положительного ответа на команду INVITE).
• CANCEL (прекращает поиск пользователя).
• REGISTER (передает информацию о местоположении
пользователя).
В общих чертах, схема использования SIP для реализации
двустороннего сеанса связи такова: в рамках сообщения INVITE
пользователь, который осуществляет вызов, оправляет вызываемому
параметры устанавливаемой мультимедиа-сессии, а тот в обратном
сообщении указывает те из них, которые сам поддерживает. Для
подтверждения доступности приема указанного формата мультимедийных
данных вызываемому пользователю нужно выделить отличный от нуля
номер протокольного порта. SIP поддерживает определение адреса
пользователя и реализацию соединения с ним. Для описания канала
мультимедийной связи, внедрения функций защиты, определения и т. д. он
применяет другие протоколы.
Безусловно, очень важен протокол SDP (RFC 2327), определяющий
параметры соединения. В сигнальные сообщения SDP могут входить
следующие данные:
• Отрезок времени, в течение которого сеанс активен;
• Среда передачи данных внутри сеанса: тип передаваемых данных
(видео, аудио и т. д.); их формат, используемый протокол передачи
(RTP/UDP/IP, H.320 и т. д.), а также номер порта;
• Данные для приема потока (порты, адреса, форматы и т. д.);
• Параметры необходимой ширины полосы пропускания;
• SDP применяется только для текстового описания сеанса и не
содержит ни транспортных инструментов, ни методов согласования
25
требуемых для сеанса параметров. Сообщения SDP отправляются в составе
отдельных сообщений SIP, к примеру: INVITE, ACK и OPTION.
Формат адресации в рамках SIP аналогичен формату адресации,
используемому в электронной почте: “user@domain”, “user@IP_address” или
“phone_number@gateway”. Последний адрес обозначает обычный номер
ТфОП, доступный через данный шлюз. Например, ссылка на web-странице
«sip://i.smith@company.com» будет работать как ссылка mailto, только для
голосового соединения. Как и адреса электронной почты, адреса SIP
привязаны не к какому-либо конкретному хосту, а к некоторому домену.
SIP-сервер работает в режиме proxy сервера или в режиме
переадресации. В первом случае, получив запрос на соединение, например, с
адреса i.smith@company.com, сервер определяет его IP адрес и происходит
соединение (Рисунок 1).
SIP Терминал
Proxy-сервер
Location сервер
SIP Терминал
Запрос
Ответ
Запрос
Ответ
Процедура
определения
адреса
Рисунок 2 Процедура при использовании протокола SIP
26
В случае если данный сервер не может обработать адрес, он сообщает
владельцу запроса адрес следующего SIP сервера, то есть включается режим
переадресации. Протокол SIP разрешает обращение к нескольким серверам.
Н.323 представляет собой так называемую зонтичную рекомендацию,
состоящую из нескольких протоколов, используемых для различных целей и
работающих совместно.
Первоначально Н.323 разрабатывался для мультимедийных
коммуникаций в локальных сетях LAN без гарантии качества (QoS), но, в
последствии, был доработан для удовлетворения более жестких требований
IP-телефонии.
Н.323 - достаточно сложная рекомендация. Ее основной вариант
занимает 736 страниц, в то время как SIP со всеми дополнениями умещается
на 128 страницах. Н.323 определяет сотни параметров, а SIP описывает
только 37 заголовков с небольшим количеством значений. Н.323
представляет сообщения в форме двоичного кода. SIP, как уже было сказано,
использует текстовый формат, что существенным образом облегчает
производство и отладку программ. Например, создание полноценного SIP
клиента с графическим интерфейсом требует месяца работы двух человек,
что переводит задачу разработки приложений в область утилитарного
программирования.
В рекомендации H.323 устанавливается четыре основных компонента
VoIP- соединения ( рис. 3):
терминал;
контроллер зоны;
шлюз (gateway);
устройство управления многоточечной конференцией (MCU).
27
Маршрутизатор
Контроллер зоны
Терминал
Шлюз
Терминал
Internet
Маршрутизатор
Контроллер управления
многоточечной конференцией
Терминал
Терминал
Рисунок 3 - 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:
H.245 для установления возможностей терминалов и создания канала
обмена аудиоинформацией.
H.225 для сигнализации вызова и установки параметров связи.
RAS для регистрации терминала пользователя и установки
дополнительных параметров управления контроллером зоны.
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 применяются между H.323-оконечными
точками (шлюзами и терминалами) и контроллером зоны и используются
для:
• Выявления контроллера зоны (GRQ);
28
• Отслеживания оконечной точки;
• Выражения положения оконечной точки;
• Контроля доступа;
• Указания маркера доступа.
RAS-сообщения отправляются через небезопасные RAS-каналы, и в
случае обмена сообщениями могут быть потери, задержки и повторные
передачи данных.
Сложность Н.323 состоит еще и в том, что для реализации услуг нужно
совместное использование компонентов разных протоколов, а между ними
как правило нет четкой границы. Например, переадресация вызова
использует некоторые части протоколов Н.450, Н.225.0 и Н.245. SIP передает
единичный запрос, который включает в себя всю необходимую информацию.
Помимо этого, Н.323 включает в себя несколько способов обеспечения
одной и той же функции. Например, есть сразу 3 способа совместного
применения Н.245 и Н.225.0. Изначально в первой версии Н.323У1 для
каждого протокола делались отдельные соединения. Сначала
устанавливается канал Н.225.0, в рамках которого соединяются два
gatekeeper’а и выражаются параметры для реализации соединения
сигнализации. Далее начинается обмен по упрощенному варианту ISDN
протокола Q.931, который позволяет реализовать телефонное соединение.
Затем создается канал для Н.245, используемый для отслеживания
параметров мультимедийной сессии (ширина канала, тип кодека и т.д.). И
только после этой процедуры реализуется канал передачи самих
мультимедийных пакетов. Все это требует долгих переговоров между
элементами сети, а сама процедура занимает много времени.
Следующий способ совместного применения Н.245 и Н.225.0 отличен
от первого только тем, что Н.245 туннелируется через Н.225.0.
29
Последний вариант предлагается в новой версии протокола Н.323У2 в
рамках процедуры FastStart, объединяющей Q.931 и Н.245, т.е. в исходный
запрос на соединение уже включены параметры будущей сессии.
Хотя FastStart значительнее эффективнее, Н.323 поддерживает выбор
любой из 3 процедур, к поддержке которых также обязаны быть готовы и
gatekeeper, и firewall, и gateway, что значительно усложняет и без того
нетривиальную задачу.
Реализация соединения внутри протокола SIP требует только отправки
INVITE и ожидания ответа.
SIP более расширяем в том смысле, что может поддерживать
значительно больше идущих параллельно процедур установки соединения,
чем gatekeeper. В рамках Н.323, gatekeeper координирует ход сессии в Real
Time и должен также вести канал сигнализации. SIP задействован только в
момент установки соединения, во время передачи данных он уже не
используется. А сама сигнализация SIP является самой простой.
Набор услуг, который включен в эти оба протокола, примерно
одинаков. Их трудно сравнивать, поскольку оба они всегда изменяются.
Н.323 поддерживает эффективный контроль не только в рамках определения
пользователя и биллинга, но и в плане архитектуры сети и применения
сетевых ресурсов. SIP же к всему этому приспособлен не так хорошо.
Важно отметить, что SIP имеет широкий спектр возможностей для
мобильной составляющей абонента. Удобный поиск и простая регистрация
клиента делает мобильность весомым плюсом SIP.
Протокол Н.323 постоянен и стремится описать все возможные случаи
и ситуации, которые могут возникнуть при передаче данных, голоса и видео
через IP-сети, что в теории должно позволить реализовать взаимодействие
разных элементов сети. С другой стороны, SIP изначально проще, но
30
представляет собой скорее некую спецификацию, в деталях опирающуюся на
другие протоколы.
Есть мнение, что, несмотря на значительные различия между
протоколами, использование SIP и H.323 одинаково трудоемко и дорого. По
всей видимости, выбор протокола изначально определяется исходя из задач,
которые обозначены для конкретной телекоммуникационной сети. Н.323
будет лучше для корпоративных, полностью контролируемых сетей, которые
не так сложно планировать, и где один оператор решает практически все
возникающие конфликты, к примеру, отлаживает механизмы для
минимизации времени настройки соединения. SIP используется чаще всего в
мало контролируемых сетях, хорошим примером можно привести Интернет с
его нефиксированной топологией, варьирующимся количеством и типом
терминалов. В подобных условиях SIP станет удобнее даже в рамках
процедуры регистрации, мобильности терминалов и времени установки
соединения. В итоге, не совсем правильно сравнивать SIP и Н.323 в рамках
конкурирующих протоколов. Они просто предназначены для разных
сегментов рынка. Важно добавить, что сейчас активно исследуются
возможности их взаимной работы.
Сравнивая "биографические данные" и функциональные особенности
этих протоколов (см. таблицу), получается, что их различия определены
историческими причинами, к примеру, изменениями представлений о
дальнейшем развитии телекоммуникаций в определенное время. При этом
H.323 - это уже устоявшийся, хорошо распространенный протокол IP-
телефонии для операторских сетей и обмена данными, другими словами, это
"транзитный" протокол. А SIP – протокол, предоставляющий расширенный
спектр голосовых услуг в IP-сетях, который также быстро развивается,
другими словами, это "абонентский" протокол.
31
Таблица 1 - Сравнение протоколов VoIP-сети
Показатель
H.323
SIP
Клиент
Умный
Умный
Компонент, определяющий функциональность сети
и сетевые сервисы
Привратник
Прокси-сервер
Используемая модель
Телефонная
(Q.931)
Интернет
(WWW)
Протокол передачи сигнализации
TCP*
TCP или UDP
Протокол передачи медиа-трафика
RTP
RTP
Формат сообщений
Двоичный (ASN.1)
Текстовый
(ASCII)
Стандартизирующая организация
ITU
IETF
При использовании протоколов, которые непосредственно имеют дело
с VoIP, важно правильное понимание спецификации, вносимой этими
протоколами. На рисунке 4 показан стек протоколов VoIP. Здесь отсутствует
верхний уровень, который подразумевает в себе любую разговорную речь.
Данный рисунок характеризует исключительно передачу голосовых данных.
6. Уровень представлений G. 729/ G.711
5. Уровень сеанса H .323/H.323, Шлюз /SIP/SDP
4. Транспортный уровень, протоколы RTP/UDP/RSVP
3. Сетевой уровень IP/LLQ
2. Канальный уровень MLPPP/FR/ATM AAL5
1. Физический уровень
Рисунок 4 - . Стек протоколов VoIP