12
RTCP – порт с номером на единицу больше, например RTP – 6000, RTPC –
6001.
В одном блоке данных нижележащего протокола, например, в UPD
пакете, можно передавать несколько пакетов RTP, что позволяет снизить
избыточность заголовков и реализовать более простую синхронизацию
различных потоков.
Протокол H.323. Данный стандарт является семейством протоколов,
но исторически сложилось, что его именуют одним протоколом h.323. Он
появился в 1996г. в связи со стремлениями провайдеров телефонии
использовать уже сложившуюся структуру IP-сетей. Стандарт в целом
описывает терминальные устройства, оборудование и сетевые службы,
предназначенные для осуществления мультимедиа связи в сетях с
коммутацией пакетов (Internet). Терминальные устройства и сетевое
оборудование стандарта h.323 имеют возможность передавать данные,
голос и видео в реальном времени. Сеть, через которую происходит связь
терминалов h.323 может представлять собой один сегмент или множество
сегментов со сложной структурой. Терминалы h.323 могут быть встроены
в персональные компьютеры или быть автономными устройствами.
Рекомендации h.323 предусматривают:
- управление полосой пропускания;
- взаимодействие сетей;
- кроссплатформенность;
- многоточечные конференции;
- многоадресная передача;
- стандарты кодеков;
- групповая адресация;
При передаче мультимедиа информации каналы связи могут
значительно нагружаться, что может приводить к нарушению
работоспособности критически важных сетевых сервисов. Поэтому h.323
13
предусматривает управление полосой пропускания, позволяет
ограничивать как число одновременных соединений, так и суммарную
полосу пропускания для всех приложений h.323 в конкретной сессии
конференции.
Стандартом h.323 предусмотрены средства для соединения
участников конференций из разнородных сетей, например, IP – ISDN, IP-
PSTN.
Стандарт h.323 не привязан к каким-либо решениям, связанным с
оборудованием или программным обеспечением, поэтому он может быть
реализован на любых операционных системах (windows, linux, mac и т.д.) и
любых платформах (ia-64, x86, sparc и т.д.)
H.323 позволяет осуществлять конференции с тремя и более
участниками. Конференции могут проходить с использованием
центрального контроллера – MCU (устройства многоточечной
конференции), но и без него.
В протоколе h.323 так же описан процесс многоадресной передачи в
многоточечной конференции при условии поддержки протоколов
управления групповой адресации в нижестоящих протоколах.
Многоадресная передача использует полосу пропускания более
эффективно, потому как всем адресатам отправляется один поток.
Стандарты кодеков устанавливаются протоколом h.323 для
кодирования / декодирования мультимедиа с целью обеспечения
совместимости устройств разных производителей. В протоколе четко
обозначены обязательные требования и опциональные. Производители
оборудования, выполняя обязательные требования стандарта, могу
использовать опциональные требования для реализации какого-либо
фирменного функционала в своих устройствах.
Стандарт h.323 устанавливает четыре основных компонента voip-
соединения отображенных на рисунке 6.
14
Рисунок 6 – Структурная схема сети по стандарту h.323
Терминал – конечное устройство, предназначенное для участия в
конференциях, которое поддерживает передачу аудио/видеоинформации.
Под терминалом стандарт понимает оборудование, которое позволяет
пользователям устанавливать связь и вести аудио/видео переговоры. H.323
терминал должен поддерживать следующие протоколы:
- h.245 – создание канала обмена аудиоинформацией;
- h.225 – сигнализация вызова, установка параметров связи;
- RAS – регистрация терминала пользователя, установка
дополнительных параметров управления контроллером зоны;
- RTP/RTCP – упорядочивание аудио и видео пакетов данных;
- поддержка кодеров/декодеров G.711;
Шлюз – устройство, предназначенное для преобразования
мультимедийной и управляющей информации в местах соединения
разнородных сетей. Шлюз не входит в число обязательных компонентов
сети h.323. Его наличие необходимо в случаях соединения с терминалами
других стандартов.
Контроллер управления многоточечными конференциями (Multipoint
Control Unit – MCU) – занимается организацией конференций с участием
трех и более пользователей. В нем присутствуют контроллер MC
(multipoint controller) и процессоры MP (multipoint processors). Контроллер
MC поддерживает протокол h.245 и предназначается для согласования
15
параметров обработки аудио и видео потоков между терминалами.
Процессор занимается коммутацией, обработкой и микшированием этих
потоков.
Стандарт h.323 в основном используется международными и
межконтинентальными провайдерами ip-телефонии.
Сложность h.323 протокола заключается в том, что этот протокол
пытается охватить большую часть индустрии передачи аудио/видео
информации, этим осложняется написание специального программного
обеспечения для данного протокола, сложная настройка оборудования под
протокол. Несмотря на свою гибкость и широкий функционал протокола
h.323, все большее число организаций, провайдеров, пользователей
выбирают в качестве протокола для IP-телефонии – SIP протокол.
SIP протокол лишен недостатков h.323 протокола, таких как:
- h.323 расходует большое количество времени на установку
соединения;
- h.323 требует 12 пакетов для установки соединения, тогда как
SIP всего 4 пакета;
- h.323 использует TCP и UDP соединения;
- h.323 не позволяет управлять вызовом третьей стороной;
- h.323 реализация намного сложнее реализации SIP.
SIP (Session Initiation Protocol) – протокол инициирования сеансов,
является протоколом прикладного уровня модели OSI и используется для
организации, модифицирования и завершения сеансов связи. Пользователи
имеют право принимать участие в действующих сеансах связи,
подключать прочих пользователей и быть подключенными к новым
сеансам связи.
Разработкой SIP протокола занималась организация MMUSIC
Working Group, в 1996 году началась разработка протокола Хенингом
Шулзри и Марков Хендли, а в 1999 году протокол был описан в документе
16
RFC2543 и дополнительно уточнен в RFC3261. Общепринято считать
стандартов версию SIP 2.0, тогда как существуют и другие версии
протокола используемых в специальном оборудовании. В ноябре 2000 года
этот протокол был утвержден в качестве сигнального протокола проекта
3GPP и основным протоколом архитектуры IMS, с этого момента он стал
считаться как один из протоколов, лежащих в основе технологий VoIP,
наряду с h.323.
В основу протокола были заложены принципы:
- простота: включает в себя только шесть принципов;
- независимость от транспортного уровня, можно использовать
UDP, TCP, ATM и др.;
- личная мобильность пользователей – позволяет абонентам
перемещаться в пределах сети без ограничений, пользователь получает
уникальный идентификатор и о своих перемещениях сообщает серверу
командой REGISTER;
- масштабируемость сети: структура сети на базе протокола SIP
позволяет легко её расширить и увеличить число элементов;
- расширяемость протокола: протокол позволяет дополнять его
новыми функциями при появлении новых услуг;
- интеграция в стек протоколов TCP/IP;
- взаимодействие с другими протоколами сигнализации, что
позволяет ему работать совместно с другими протоколами IP-телефонии,
протоколами ТФОП и с интеллектуальными сетями.
Важнейшей особенностью протокола SIP является его независимость
от транспортных технологий передачи данных, но в то же время
предпочтительнее использовать технологии с маршрутизацией пакетов IP
и протокол UDP.
Сигнальные сообщения могут передаваться как протоколом UDP, так
и протоколом TCP. Протокол UPD имеет возможность быстрее, чем TCP,
17
доставлять сигнальную информацию (даже с учетом возможной повторной
отправки неподтвержденных сообщений) и позволяет вести параллельный
поиск абонентов и отправлять приглашения к участию в конференциях в
режиме многоадресной рассылки.
Терминалы пользователей передают друг другу информацию о типе
передаваемых пакетов, алгоритмах её кодирования и адрес на который эту
информацию необходимо передавать. Для такой цели используется SDP
(Session Description Protocol) - протокол описания сеансов связи. Так как с
течением времени сеанс связи может меняться, в SIP возможна передача
сообщений с новыми данными сеанса средствами SDP.
Для передачи голосовой информации предлагается использовать
протокол RTP, хотя SIP протокол допускает возможность использования
для этих целей и другие подобные протоколы.
В SIP предусмотрено три вида конференций:
- режим многоадресной рассылки, когда информация передается
на один multicast-адрес, откуда впоследствии рассылается конечным
адресатам;
- при помощи MCU, которому участники конференции отдают
информацию в режиме « точка-точка », а MCU обрабатывает информацию
и рассылает её адресатам;
- режим «точка-точка», когда пользователи связываются
непосредственно друг с другом.
Протокол SIP предоставляет функционал, способный присоединять
новых участников к существующему разговору, тем самым дает
возможность превращать двусторонний сеанс связи в конференцию.
Адресация в протоколе SIP подобна адресации в электронной почте,
в качестве адресов абонентов применяются универсальные указатели
ресурсов – SIP URL ( Universal Resource Locators ).
Выделяют четыре типа SIP-адресов:
18
- имя @ домен
- имя @ хост
- имя @ IP-адрес
- номер телефона @ шлюз
Адрес обычно составляется из двух частей. Первая – имя
пользователя, зарегистрированного в сети. Вторая часть – имя домена,
шлюза или рабочей станции. Для установления IP-адреса устройства
используется служба DNS (Domain Name Service). Если во второй части
адреса указан IP-адрес, то с таким абонентом можно связываться
напрямую. Перед SIP-адресом указывается слово «sip:».
Примеры sip адресов:
- Sip:director@gtkdv.ru
- Sip:user1023@192.168.0.99
- Sip:9196669@gtkdv.ru
На рисунке 7 изображена упрощённая схема действия протокола.
Рисунок 7 – Архитектура «клиент-сервер»
Клиент посылает запросы, в которых указывается, что клиент желает
получить от сервера. Сервер, получая эти запросы, обрабатывает их и дает
ответ, который может содержать уведомления, запрошенную информацию
или же сообщения об ошибках.
Управление процессом обслуживания вызова распределятся между
различными элементами sip-сети. Основным функциональным элементом
является терминал, реализующий функции управления соединением.
Прочие элементы сети отвечают за маршрутизацию вызовов, или же могут
19
предоставлять какие-либо дополнительные услуги (например, прогноз
погоды).
Протокол SIP выделяет нижеследующие базовые компоненты:
- терминал: в случаях, когда клиент и сервер взаимодействуют
непосредственно с пользователем, их именуют клиентом агента
пользователя (UAC) и сервером агента пользователя (UAS).
- прокси-сервер: принимает запросы, обрабатывает их,
выполняется определенные действия в зависимости от содержимого
запросов. Например, вызов пользователя, маршрутизация запроса,
предоставление прочих услуг. Прокси-сервер сам состоит из клиентской и
серверной части, поэтому может как принимать вызовы, так и
инициировать запросы и возвращать ответы. Он может быть совмещен с
сервером определения местоположения.
- сервер переадресации: предназначается для определения
текущего адреса вызываемого пользователя (абонента). Для обеспечения
данной функции сервер переадресации взаимодействует с сервером
определения местоположения.
- сервер определения местоположения: так как пользователь
(абонент) может перемещаться в пределах сети, необходим механизм
определения его местоположения в настоящее время. Сервер представляет
собой базу данных, где хранится адрес пользователя и точка, указанная
при получении сообщения register от пользователя в момент подключения
к sip-сети.
Сеть SIP строится из трех типов основных элементов: терминалов,
прокси-серверов и серверов переадресации. Зачастую сервер
переадресации и прокси-сервер может быть одним физическим
устройством. На рисунке 8 представлена схема возможной sip-сети.
20
Рисунок 8 – Пример построения сети SIP
Терминалы могут быть двух типов:
- ПК, оснащенный звуковой платой и программным
обеспечением sip-клиента;
- SIP-телефон (IP-телефон), подключенный к сети Ethernet.
Сервер может быть запрограммирован так, что часть клиентов он
будет обслуживать по одним правилам, а другую часть – по другим.
Сигнальных сообщений в протоколе SIP существует два вида –
запрос и ответ. Они имею текстовую форму и работают на протоколе http.
В запросе обозначаются процедуры, необходимые для выполнения
операций, а в ответе обозначаются результаты их выполнения. Различают
шесть процедур:
- INVITE – приглашение пользователя принять участие в
разговоре, применяется для установки нового соединения, возможно
содержание специальных параметров для согласования;
- BYE – завершает процесс соединения между пользователями;
21
- OPTIONS – служит для передачи информации о
поддерживаемых характеристиках (параметров);
- ACK – служит для подтверждения получения уведомления или
в качестве утвердительного ответа на INVITE команду;
- CANCEL – завершает поиск абонента;
- REGISTER – сообщает информацию о местоположении
пользователя (абонента) в сети на сервер SIP, который может
транслировать (передать) её на адресный сервер.
Подход, реализованный в протоколе SIP, предназначен для
интеграции услуг передачи голоса по IP-сетям с прочими услугами
Интернета. Данный подход становится намного проще в реализации, в
сравнении с h.323, но в меньшей степени подходит для организации
работы с обычными телефонными сетями. Но работы по
усовершенствованию протокола SIP ведутся разными компаниями, и на
рынке появляются специальные платы расширения, которые позволяют
интегрировать ТФОП сети и SIP-сети.
1.3. Классификация и основные характеристики сетей IP-телефонии
Классифицировать сети IP-телефонии можно следующим образом:
- сети IP-телефонии с использованием магистрали
- выделенная сеть IP-телефонии
- интегрированной сети IP-телефонии
- смешанной сети IP-телефонии
Особенностью выделенных сетей (рис. 9) является то, что связь
между конечными устройствами происходит по выделенным каналам
связи. В выделенных каналах пропускная способность используется только
для передачи речевых пакетов.