Protocolo h.323
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H.323 es un estándar que define los protocolos para videoconferencias y comunicaciones multimedia sobre IP. Incluye protocolos para compresión de audio y video, señalización de llamadas, control de llamadas y gestión de recursos. Los principales componentes son terminales, gateways, gatekeepers y unidades de control multipunto.
Protocolo h.323
- 1. H.323 Objetivo Componentes Pila de Protocolos Señalización Ejemplo Objetivo H.323 H.323 fue diseñado con un objetivo principal: Proveer a los usuarios con tele-conferencias que tienen capacidades de voz, video y datos sobre redes de conmutación de paquetes. Las continuas investigaciones ydesarrollos de H.323 siguen con la misma finalidad y, como resultado,H.323 se convierte en el estándar óptimo para cubrir esta clase de aspectos.Además,H.323 y la convergencia de voz, video y datos permiten a los proveedores de servicios prestar esta clase de facilidades para los usuarios de tal forma que se reducen costos mientras mejora el desempeño para el usuario. El estándar fue diseñado específicamente con los siguientes objetivos: · Basarse en los estándares existentes,incluyendo H.320,RTP y Q.931 · Incorporar algunas de las ventajas que las redes de conmutación de paquetes ofrecen para transportar datos en tiempo real. · Solucionar la problemática que plantea el envío de datos en tiempo real sobre redes de conmutación de paquetes. Los diseñadores de H.323 saben que los requisitos de la comunicación difieren de un lugar a otro, entre usuarios yentre compañías yobviamente con el tiempo los requisitos de la comunicación también cambian. Dados estos factores, los diseñadores de H.323 lo definieron de tal manera que las empresas que manufacturan los equipos pueden agregar sus propias especificaciones al protocolo y pueden definir otras estructuras de estándares que permiten a los dispositivos adquirir nuevas clases de características ocapacidades. Componentes H.323 H.323 establece los estándares para la compresión y descompresión de audio y vídeo, asegurando que los equipos de distintos fabricantes se intercomuniquen. Así, los usuarios no se tienen que preocupar de cómo el equipo receptor actúa, siempre y cuando cumpla este estándar.Por ejemplo,la gestión del ancho de banda disponible para evitar que la LAN se colapse con la comunicación de audio y vídeo también está contemplada en el estándar,esto se realiza limitando el número de conexiones simultáneas. También la norma H.323 hace uso de los procedimientos de señalización de los canales lógicos contenidos en la norma H.245, en los que el contenido de cada uno de los canales se define cuando se abre. Estos procedimientos se proporcionan para fijar las prestaciones del emisor yreceptor, el establecimiento de la llamada,intercambio de información,terminación de la llamada ycomo se codifica y decodifica.Por ejemplo,cuando se origina una llamada telefónica sobre Internet,los dos terminales deben
- 2. negociar cual de los dos ejerce el control,de manera tal que sólo uno de ellos origine los mensajes especiales de control. Un punto importante es que se deben determinar las capacidades de los sistemas,de forma que no se permita la transmisión de datos si no pueden ser gestionados por el receptor. Como se ha visto, este estándar define un amplio conjunto de características yfunciones,algunas son necesarias y otras opcionales.Pero el H.323 define mucho más que las funciones,este estándar define los siguientes componentes más relevantes: · Terminal · GateWay · Gatekeeper · Unidad de Control Multipunto · Controlador Multipunto · Procesador Multipunto · Proxy H.323 1. Terminal Un terminal H.323 es un extremode la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real con otro terminal H.323, gateway o unidad de control multipunto (MCU). Esta comunicación consta de señales de control,indicaciones,audio,imagen en color en movimiento y /o datos entre los dos terminales. Conforme a la especificación,un terminal H.323 puede proporcionar sólo voz, voz y datos,voz y vídeo, o voz, datos y vídeo. Un terminal H.323 consta de las interfaces del equipo de usuario, el códec de video, el códec de audio, el equipo telemático, la capa H.225, las funciones de control del sistema y la interfaz con la red por paquetes. a. Equipos de adquisición de información: Es un conjunto de cámaras,monitores,dispositivos de audio (micrófono y altavoces) y aplicaciones de datos,e interfaces de usuario asociados a cada uno de ellos. b. Códec de audio: Todos los terminales deberán disponer de un códec de audio,para codificar y decodificar señales vocales (G.711),y ser capaces de transmitir y recibir ley A y ley μ. Un terminal puede,opcionalmente, ser capaz de codificar y decodificar señales vocales.El terminal H.323 puede,opcionalmente,enviar más de un canal de audio al mismo tiempo,por ejemplo,para hacer posible la difusión de 2 idiomas. c. Códec de video: En los terminales H.323 es opcional. d. Canal de datos: Uno o más canales de datos son opcionales.Pueden ser unidireccionales o bidireccionales. e. Retardo en el trayecto de recepción: Incluye el retardo añadido a las tramas para mantener la sincronización,y tener en cuenta la fluctuación de las llegadas de paquetes.No suele usarse en la transmisión sino en recepción,para añadir el retardo necesario en el trayecto de audio para,por ejemplo,lograr la sincronización con el movimiento de los labios en una videoconferencia. f. Unidad de control del sistema: Proporciona la señalización necesaria para el funcionamiento adecuado del terminal.Está formada por tres bloques principales:Función de control H.245, función de señalización de llamada H.225 y función de señalización RAS. · Función de control H.245: Se utiliza el canal lógico de control H.245 para llevar mensajes de control extremo a extremo que rige el modo de funcionamiento de la entidad H.323.Se ocupa de negociar las capacidades (ancho de banda) intercambiadas,de la apertura y cierre de los canales lógicos y de los mensajes de control
- 3. de flujo.En cada llamada,se puede transmitir cualquier número de canales lógicos de cada tipo de medio (audio,video, datos) pero solo existirá un canal lógico de control, el canal lógico 0. · Función de señalización de la llamada H.225:Utiliza un canal lógico de señalización para llevar mensajes de establecimiento y finalización de la llamada entre 2 puntos extremos H.323.El canal de señalización de llamada es independiente del canal de control H.245.Los procedimientos de apertura y cierre de canal lógico no se utilizan para establecer el canal de señalización.Se abre antes del establecimiento del canal de control H.245 y de cualquier otro canal lógico.Puede establecerse de terminal a terminal o de terminal a gatekeeper. · Función de control RAS (Registro, Admisión,Situación):Utiliza un canal lógico de señalización RAS para llevar a cabo procedimientos de registro,admisión,situación ycambio de ancho de banda entre puntos extremos (terminales,gateway..) y el gatekeeper.Sólo se utiliza en zonas que tengan un gatekeeper.El canal de señalización RAS es independiente del canal de señalización de llamada,y del canal de control H.245.Los procedimientos de apertura de canal lógico H.245 no se utilizan para establecer el canal de señalización RAS. El canal de señalización RAS se abre antes de que se establezca cualquier otro canal entre puntos extremos H.323. g. Capa H.225: Se encarga de dar formato a las tramas de video, audio,datos y control transmitidos en mensajes de salida hacia la interfaz de red y de recuperarlos de los mensajes que han sido introducidos desde la interfaz de red. Además lleva a cabo también la alineación de trama,la numeración secuencial yla detección/corrección de errores. h. Interfaz de red de paquetes: Es específica en cada implementación.Debe proveer los servicios descritos en la recomendación H.225.Esto significa que el servicio extremo a extremo fiable (por ejemplo,TCP) es obligatorio para el canal de control H.245, los canales de datos y el canal de señalización de llamada. El servicio de extremo a extremo no fiable (UDP, IPX) es obligatorio para los canales de audio,los canales de video y el canal de RAS. Estos servicios pueden ser dúplexo símplexy de unicasto multicastdependiendo de la aplicación,las capacidades de los terminales y la configuración de la red. 2. Gateway Un gateway H.323 es un extremo que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real entre terminales H.323 en la red IP y otros terminales o gateways en una red conmutada.En general,el propósito del gateway es reflejar transparentemente las características de un extremo en la red IP a otro en una red conmutada y viceversa. 3. Gatekeeper El gatekeeper es una entidad que proporciona la traducción de direcciones yel control de acceso a la red de los terminales H.323,gateways y MCUs. El gatekeeper puede también ofrecer otros servicios a los terminales, gateways y MCUs, tales como gestión del ancho de banda y localización de los gateways. El Gatekeeper realiza dos funciones de control de llamadas que preservan la integridad de la red corporativa de datos.La primera es la traslación de direcciones de los terminales de la LAN a las correspondientes IP o IPX, tal y como se describe en la especificación RAS.La segunda es la gestión del ancho de banda,fijando el número de conferencias que pueden estar dándose simultáneamente en la LAN y rechazando las nuevas peticiones por encima del nivel establecido,de manera tal que se garantice ancho de banda suficiente para las aplicaciones de datos sobre la LAN. El Gatekeeper proporciona todas las funciones anteriores para los terminales,Gateways y MCUs, que están registrados dentro de la denominada Zona de control H.323.Además de las funciones anteriores,el Gatekeeper realiza los siguientes servicios de control: · Control de admisiones:El gatekeeper puede rechazar aquellas llamadas procedentes de un terminal por ausencia de autorización a terminales o gateways particulares de acceso restringido o en determinadas
- 4. franjas horarias. · Control y gestión de ancho de banda:Para controlar el número de terminales H.323 a los que se permite el acceso simultáneo a la red,así como el rechazo de llamadas tanto entrantes como salientes para las que no se disponga de suficiente ancho de banda. · Gestión de la zona: Lleva a cabo el registro y la admisión de los terminales ygateways de su zona. Conoce en cada momento la situación de los gateways existentes en su zona que encaminan las conexiones hacia terminales RCC. 4. MCU La Unidad de Control Multipunto está diseñada para soportar la conferencia entre tres o más puntos,bajo el estándar H.323,llevando la negociación entre terminales para determinar las capacidades comunes para el proceso de audio y vídeo y controlar la multidifusión. 5. CONTROLADOR MULTIPUNTO Un controlador multipunto es un componente de H.323 que provee capacidad de negociación con todos los terminales para llevar a cabo niveles de comunicaciones.También puede controlar recursos de conferencia tales como multicasting de vídeo. El Controlador Multipunto no ejecuta mezcla o conmutación de audio,vídeo o datos. 6. PROCESADOR MULTIPUNTO Un procesador multipunto es un componente de H.323 de hardware y software especializado,mezcla, conmuta y procesa audio,vídeo y / o flujo de datos para los participantes de una conferencia multipunto de tal forma que los procesadores del terminal no sean pesadamente utilizados.El procesador multipunto puede procesar un flujo medio único o flujos medio múltiples dependiendo de la conferencia soportada. 7. PROXY H.323 Un proxy H.323 es un servidor que provee a los usuarios acceso a redes seguras de unas a otras confiando en la información que conforma la recomendación H.323.El Proxy H.323 se comporta como dos puntos remotos H.323 que envían mensajes call – setup,e información en tiempo real a un destino del lado seguro del firewall. Pila de protocolos H.323 A continuación se explican los protocolos más significativos para H.323: - RTP/RTCP (Real-Time Transport Protocol / Real-Time Transport Control Protocol) Protocolos de transporte en tiempo real que proporcionan servicios de entrega punto a punto de datos. - RAS (Registration, Admission and Status): Sirve para registrar,control de admisión,control del ancho de banda,estado y desconexión de los participantes. - H225.0: Protocolo de control de llamada que permite establecer una conexión y una desconexión. - H.245: Protocolo de control usado en el establecimiento ycontrol de una llamada. En concreto presenta las siguientes funcionalidades: 1. Intercambio de capacidades:Los terminales definen los códecs de los que disponen y se lo comunican al otro extremo de la comunicación. 2. Apertura y cierre de canales lógicos:Los canales de audio y video H.323 son punto a punto y unidireccionales.Por lo tanto, en función de las capacidades negociadas,se tendrán que crear como mínimo dos de estos canales.Esto es responsabilidad de H.245.
- 5. 3. Control de flujo cuando ocurre algún tipo de problema. 4. Multitud de otras pequeñas funciones. - Q.931: (Digital Subscriber Signalling) Este protocolo se define para la señalización de accesos RDSIbásico. - RSVP (Resource ReSerVation Protocol):Protocolo de reserva de recursos en la red para cada flujo de información de usuario - T.120: La recomendación T.120 define un conjunto de protocolos para conferencia de datos Entre los codecs que recomienda usar la norma H.323 se encuentran principalmente: · G.711: De los múltiples códecs de audio que pueden implementar los terminales H.323,este es el único obligatorio.Usa modulación por por pulsos codificados (PCM) para conseguir tasas de bits de 56Kbps y 64Kbps. · H.261y H.263: Los dos códecs de video que propone la recomendación H.323.Sin embargo,se pueden usar otros. Señalización H.323 La función de señalización está basada en la recomendación H.225, que especifica el uso y soporte de mensajes de señalización Q.931/Q932. Las llamadas son enviadas sobre TCP por el puerto 1720.Sobre este puerto se inician los mensajes de control de llamada Q.931 entre dos terminales para la conexión, mantenimiento ydesconexión de llamadas. Los mensajes más comunes de Q.931/Q.932 usados como mensajes de señalización H.323 son: - Setup. Es enviado para iniciar una llamada H.323 para establecer una conexión con una entidad H.323. Entre la información que contiene el mensaje se encuentra la dirección IP,puerto y alias del llamante o la dirección IP y puerto del llamado. - Call Proceeding. Enviado por el Gatekeeper a un terminal advirtiendo del intento de establecer una llamada una vez analizado el número llamado. - Alerting. Indica el inicio de la fase de generación de tono. - Connect. Indica el comienzo de la conexión. - Release Complete. Enviado por el terminal para iniciar la desconexión. - Facility. Es un mensaje de la norma Q.932 usado como petición o reconocimiento de un servicio suplementario. Función de control H.245 EL canal de control H.245 es un conjunto de mensajes ASN.1 usados para el establecimiento y control de una llamada. Unas de las características que se intercambian más relevantes son: • MasterSlaveDetermination (MSD). Este mensaje es usado para prevenir conflictos entre dos terminales que quieren iniciar la comunicación.Decide quién actuará de Master y quién de Slave.
- 6. • TerminalCapabilitySet (TCS). Mensaje de intercambio de capacidades soportadas por los terminales que intervienen en una llamada. • OpenLogicalChannel (OLC). Mensaje para abrir el canal lógico de información contiene información para permitir la recepción y codificación de los datos.Contiene la información del tipo de datos que será transportados. • CloseLogicalChannel (CLC). Mensaje para cerrar el canal lógico de información Ejemplo H.323 A continuación se analizará detalladamente una llamada.En una llamada H.323 hay varias fases como se indica en el siguiente gráfico y varios protocolos cada uno de un color.
- 8. Una llamada H.323 se caracteriza por las siguientes fases: 1. ESTABLECIMIENTO - En esta fase lo primero que se observa es que uno de los terminales se registra en el gatekeeper utilizando el protocolo RAS (Registro,admisión yestado) con los mensajes ARQy ACF. - Posteriormente utilizando el protocolo H.225 (que se utiliza para establecimiento y liberación de la llamada) se manda un mensaje de SETUP para iniciar una llamada H.323. Entre la información que contiene el mensaje se encuentra la dirección IP,puerto y alias del llamante o la dirección IP y puerto del llamado. - El terminal llamado contesta con un CALL PROCEEDING advirtiendo del intento de establecer una llamada. - En este momento el segundo terminal tiene que registrarse con el gatekeeper utilizando el protcolo RAS de manera similar al primer terminal - El mensaje ALERTING indica el inicio de la fase de generación de tono. - Y por último CONNECT indica el comienzo de la conexión. 2. SEÑALIZACIÓN DE CONTROL - En esta fase se abre una negociación mediante el protocolo H.245 (control de conferencia), el intercambio de los mensajes (petición y respuesta) entre los dos terminales establecen quién será master y quién slave,las capacidades de los participantes ycodecs de audio y video a utilizar. Como punto final de esta negociación se abre el canal de comunicación(direcciones IP, puerto). Los principales mensajes H.245 que se utilizan en esta fase son: • TerminalCapabilitySet (TCS). Mensaje de intercambio de capacidades soportadas por los terminales que intervienen en una llamada. • OpenLogicalChannel (OLC). Mensaje para abrir el canal lógico de información que contiene información para permitir la recepción y codificación de los datos.Contiene la información del tipo de datos que será transportados. 3. AUDIO Los terminales inician la comunicación y el intercambio de audio (o video) mediante el protocolo RTP/RTCP. 4. DESCONEXIÓN - En esta fase cualquiera de los participantes activos en la comunicación puede iniciar el proceso de finalización de llamada mediante mensajes CloseLogicalChannel y EndSessionComand de H.245. - Posteriormente utilizando H.225 se cierra la conexión con el mensaje RELEASE COMPLETE - Por último se liberan los registros con el gatekeeper utilizando mensajes del protocolo RAS: