Рисунок 3.1 - Компоненты сети, поддерживающей обмен по протоколу H.323
Рекомендация Н.323, разработанная МСЭ-Т, содержит описания терминальных устройств, оборудования и сетевых служб, предназначенных для осуществления мультимедийной связи в сетях с коммутацией пакетов (например, в Интернет или корпоративной Интранет). Корпоративная Интранет обычно строится на базе семейства протоколов TCP/IP и предоставляет возможность абонентам обмениваться данными с одним или несколькими WEB-серверами, на которых сосредоточены основные информационные ресурсы. Корпоративная Интранет характеризуется повышенной надежностью и имеет ограниченный доступ.
В рекомендации Н.323 описываются четыре основных компонента (рисунок 3.1):
терминал;
контроллер зоны (Gatekeeper);
шлюз (Gateway);
устройство управления многоточечной конференцией (MCU).
Рисунок 3.1 - Компоненты сети, поддерживающей обмен по протоколу H.323
Все перечисленные компоненты организованы в так называемые зоны Н.323. Одна зона состоит из gatekeeper и нескольких конечных точек, причем шлюз управляет всеми конечными точками своей зоны. Зоной может быть и вся сеть поставщика услуг IP-телефонии или ее часть, охватывающая отдельный регион.
Терминалы Н.323
Терминал Н.323 представляет собой конечный объект в сети, способный передавать и принимать трафик в реальном масштабе времени, взаимодействуя с другим терминалом Н.323, шлюзом или устройством управления многоточечной конференцией (MCU).
Терминал должен содержать:
элементы аудио (микрофон, акустические системы, телефонный микшер, систему акустического эхоподавления);
элементы видео (монитор, видеокамера);
элементы сетевого интерфейса;
интерфейс пользователя.
Терминал Н.323 должен поддерживать протоколы Н.245, Q.931, RAS, RTP/RTCP и семейство протоколов Н.450.x и обеспечивать кодирование/декодирование аудио информации в соответствии с Рекомендацией G.711. Немаловажна также поддержка протокола совместной работы с документами по спецификации Т.120. Стандарт Н.245 описывает процедуры управление и установления соединений в многоточечной конфигурации (1997 г.). Протокол сигнализации сетевого уровня Q.931 работает по каналу D в доступе "пользователь-сеть" ISDN для установления и разъединения соединений. Протокол RAS (Remote Access Service) предоставляет возможность удаленного доступа к ресурсам сети для периферийного оборудования и пользователей. Протокол RTP (или RTCP) обеспечивает передачу мультимедийной информации по IP-сетям.
Шлюзы Н.323
Шлюз обеспечивает компрессию данных (голоса), конвертирование их в IP-пакеты и направление в IP-сеть. При приеме пакетов с голосовыми данными шлюз осуществляет обратные действия: расформирование IP-пакетов и декомпрессию. В результате обычные телефонные аппараты без проблем принимают речевую информацию.
Основные функции, выполняемые шлюзом, таковы:
реализация физического интерфейса с телефонной и IP-сетью;
генерация и детектирование сообщений абонентской сигнализации;
преобразование сообщений абонентской сигнализации в пакеты данных и обратно;
преобразование речевого сигнала в пакеты данных и обратно;
установление соединения между абонентами;
передача по сети IP-пакетов с сигнальной и речевой информацией ;
разъединение соединений.
Большая часть функций шлюза в рамках архитектуры TCP/IP реализуются процессами прикладного уровня.
Схема обработки сигналов в шлюзе при подключении двухпроводной линии PSTN показана на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Схема обработки сигналов в шлюзе
Телефонный сигнал поступает по двухпроводной абонентской линии на дифференциальную систему, которая разделяет приемную и передающую части канала. Далее сигнал на передаче вместе с "просочившейся" частью сигнала приема подается на аналого-цифровой преобразователь (Analog-to-Digital Converter, ADC) и преобразуется либо в стандартный 12-разрядный сигнал, либо в 8-разрядный сигнал, закодированный по µ- или А-закону. В последнем случае средства обработки должны также обеспечивать экспандирование (операция изменения амплитуды принимаемого сигнала по нелинейному закону, обратному тому, который был использован при компандировании сигнала на передающей стороне). В устройстве эхо-компенсации (Echo canceller) из сигнала передачи удаляются остатки принимаемого сигнала. Эхо-компенсатор представляет собой адаптивный нерекурсивный фильтр, длина памяти (порядок) которого и механизм адаптации выбираются такими, чтобы удовлетворить требованиям рекомендации МСЭ-Т G.165. Для обнаружения и определения сигналов внутриполосной многочастотной телефонной сигнализации (MF сигналов), сигналов частотного (DTMF) или импульсного набора номера используются детекторы соответствующих типов. Дальнейшая обработка входного сигнала происходит в речевом кодере (Speech Coder). В анализаторе кодера сигнал сегментируется на отдельные фрагменты определенной длительности (в зависимости от метода кодирования) и с каждым входным блоком сопоставляется информационный кадр соответствующей длины.
Часть параметров, вычисленная в анализаторе кодера, используется в блоке определения голосовой активности (Voice Activity Detector, VAD), который принимает решение о том, является ли текущий анализируемый фрагмент сигнала речью или паузой. При наличии паузы информационный кадр может не передаваться в службу виртуального канала. На сеансовый уровень передается лишь каждый пятый информационный кадр, несущий данные о «паузе» в сеансе связи. Кроме того, при отсутствии речи для кодировки текущих спектральных параметров используется более короткий информационный кадр. На приемной стороне из виртуального канала поступает либо информационный кадр, либо флаг наличия паузы. На время приема паузных кадров вместо речевого синтезатора включается генератор комфортного шума (Noise Generator), который восстанавливает спектральный состав паузного сигнала. Параметры генератора обновляются при получении паузного информационного кадра. При поступлении информационного кадра включается речевой декодер, на выходе которого формируется речевой сигнал. Для эхо-компенсатора этот сигнал является сигналом дальнего абонента, фильтрация которого дает составляющую электрического эхо в передаваемом сигнале. В зависимости от типа цифро-аналогового преобразования (Digital-to-Analog Converter, DАС) сигнал может быть подвергнут дополнительной кодировке по А - или µ-закону.
Можно выделить следующие основные проблемы цифровой обработки сигналов в шлюзе.
При использовании двухпроводных абонентских линий актуальной остаётся задача эхо-компенсации, особенность которой состоит в том, что компенсировать необходимо два различных класса сигналов - речи и телефонной сигнализации. Очень важной является задача обнаружения и детектирования телефонной сигнализации. Её сложность состоит в том, что служебные сигналы могут перемешиваться с сигналами речи.
С построением кодеков тесно связана задача синтеза VAD. Основная трудность состоит в правильном детектировании пауз речи на фоне достаточно интенсивного акустического шума (шум офиса, улицы, автомобиля и т.д.).
Gatekeeper H.323
Функцию управления вызовами выполняет Gatekeeper (контроллер зоны). Контроллер зоны выполняет следующие функции:
преобразование адреса-псевдонима в транспортные адреса;
контроль доступа в сеть на основании авторизации вызовов, наличия необходимой для связи полосы частот и других критериев, определяемых производителем;
контроль полосы пропускания;
управление зонами.
Контроллер зоны осуществляет вышеперечисленные функции в отношении терминалов, шлюзов и устройств управления, зарегистрированных в нем. Идентификация узла может осуществляться по его текущему IP-адресу, телефонному номеру Е.164 или подстановочному имени - строке символов, подобно адресу электронной почты. Контроллер зоны упрощает процесс обслуживания вызова, предоставляя пользователю использовать легко запоминающееся подстановочное имя.
Функции контроллера зоны могут быть встроены в шлюзы, элементы распределенных УПАТС, блоки управления многоточечными конференциями, а также в конечные устройства Н.323 (терминалы). С помощью механизмов регистрации, авторизации и статуса (Registration/Admissions/Status, RAS) терминалы могут находить контроллеры зоны и регистрироваться в них.
Сервер управления конференциями (Multipoint Control Unit, MCU) обеспечивает связь трех и более Н.323-терминалов. Все терминалы, участвующие в конференции, устанавливают соединение с MCU. Сервер управляет ресурсами конференции, согласовывает возможности терминалов по обработке звука и видео, определяет аудио- и видео потоки, которые необходимо направлять по многим адресам.
В рамках архитектуры Н.323 может быть использовано два подхода для построения системы управления многоточечными конференциями:
децентрализованное управление многоточечной конференцией;
централизованное управление многоточечной конференцией.
Первый подход требует, чтобы все участники конференции пересылали многоадресные (групповые) сообщения всем остальным. Это позволяет избежать концентрации трафика в некоторых сегментах сети, но управлять такой конференцией не очень удобно. Но большинство производителей предлагают централизованные системы MCU. При их использовании конечные узлы передают сигнал системе MCU, которая и обеспечивает его рассылку. Чтобы связывать группы участников конференции, централизованные системы MCU могут каскадироваться.
Подавляющее большинство производителей систем MCU стандарта Н.323 предлагают использовать стандартные браузеры для администрирования, планирования конференций и для прямого контроля и мониторинга Gatekeeper и систем MCU.
По архитектуре MCU подразделяются на системы на базе стандартных серверов (Windows NT) и автономные программно-аппаратные комплексы, устанавливаемые в конструктивный блок. Такие системы, будучи однажды сконфигурированными, могут круглосуточно работать и подвергаться управлению дистанционно.
