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Protocolo H323
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
O padrão H.323 provê uma base tecnológica para comunicações de dados, áudio e vídeo, para
redes baseadas no protocolo IP. O H.323 permite também que produtos de multimídia e aplicações
de fabricantes diferentes possam interoperar de forma eficiente e que os usuários possam se comunicar sem preocupação com velocidade da rede.
H.323 é uma recomendação da União Internacional de Telecomunicações (ITU – organismo que
define padrões para comunicações multimídia para redes locais de computadores). Estas redes
incluem TCP/IP e IPX em cima de Ethernet, Fast Ethernet e Token Ring.
A especificação H.323 foi aprovada em 1996 pelo Grupo de Estudo 16 do ITU e sua versão 2 foi
aprovada em janeiro de 1998. O H.323 é parte de uma série padrões de comunicações que
permitem vídeo conferência através de redes. Conhecido como H.32X, esta série inclui
especificações H.320 e H.324, para comunicações ISDN e de PSTN, respectivamente. Este tutorial
apresenta uma visão geral do padrão H.323, seus benefícios, arquitetura e aplicações.
A recomendação H.323 tem como uma de suas características a flexibilidade, pois pode ser aplicada tanto a voz, quanto a vídeo conferência multimídia, entre outros. Aplicações H.323 estão se tornando populares no mercado corporativo por várias razões, dentre elas podemos citar:
· O H.323 define padrões de multimídia para uma infra-estrutura existente, além de ser projetada para compensar o efeito de latência em LANs, permitindo para que os clientes possam usar aplicações de multimídia sem mudar a infra-estrutura de redes.
· As redes baseadas em IP estão ficando mais poderosos, além da largura de banda para redes com arquitetura Ethernet estarem migrando de 10 Mbps para 100 Mbps, e a Gigabit Ethernet está fazendo progressos no mercado.
· PCs estão se tornando plataformas de multimídia mais poderosas devido a processadores mais rápidos, conjunto específicos de instrução e chips aceleradores multimídia poderosos.
· H.323 provê padrões de interoperabilidade entre LANs e outras redes.
· O fluxo de dados em redes pode ser administrado. Com o H.323, o gerente de rede pode restringir a quantia de largura de banda disponível para conferências. O suporte a comunicação Multicast também reduz exigências de largura de banda.
· A especificação H.323 tem o apoio de muitas empresas de comunicações e organizações, incluindo Intel, Microsoft, Cisco e IBM. Os esforços destas companhias estão gerando um nível mais alto de consciência no mercado.
Padrões de Codec – H.323 estabelece padrões para compressão e descompressão de dados de áudio e vídeo, assegurando que equipamentos de fabricantes diferentes tenham uma área de apoio comum.
Interoperabilidade - Usuários necessitam se comunicar sem se preocupar com a velocidade. Além de assegurar que o receptor pode descompressar a informação, o padrão H.323 estabelece métodos para que os clientes que recebem os dados possam se comunicar equalizando velocidades com o remetente. O padrão também estabelece ligação de chamada comum e protocolos de controle.
Independência entre Redes - O H.323 é projetado para rodar em cima de arquiteturas de redes comuns. Como a tecnologia de redes evolui, e como técnicas de administração de largura de banda melhoram, as soluções baseadas no H323 poderão tirar proveito dessas velocidades aumentadas.
Independência de Plataforma e Aplicação - O H.323 não está amarrado a um hardware ou sistema operacional. As plataformas H.323 estarão disponíveis em muitos tamanhos e formas,
ISDN);
Integrated Services Digital Networks - B-ISDN);
Uma das principais motivações para o desenvolvimento do padrão H.323 foi a interoperabilidade
com outras redes de serviços multimídia. Esta interoperabilidade foi alcançada através do uso
degateway, possibilitando, por exemplo, o estabelecimento de conferências entre participantes da
Internet, da ISDN, da rede telefônica e de uma rede ATM.
Na figura abaixo, podem ser observados os componentes do padrão H.323 e a interoperabilidade
com outros padrões da família H.32x.
Visão Geral da Arquitetura
A Recomendação H.323 cobre as exigências técnicas para serviços de comunicações de áudio e
vídeos em redes que não provêem uma garantia de Qualidade de Serviço (QoS). Referências
H.323 a especificação T.120 habilitam conferências que incluem uma capacidade de dados
específica. O âmbito de H.323 não inclui a própria rede ou a camada de transporte que, pode ser
usada para conectar várias redes. A figura abaixo, apresenta um sistema H.323 e seus
componentes.
O padrão H.323 define quatro componentes principais para um sistema de comunicações
baseados em redes: Terminais, Gateways, Gatekeepers, e Unidades Controle Multiponto (MCU).
Terminais
Terminais são representados pelas estações cliente da rede que provêem comunicação em tempo- real e em duas direções. A figura abaixo, descreve os componentes de um terminal. Todos os terminais têm que apoiar comunicações de voz; vídeo e dados são opcionais. O H.323 especifica os modos de operação requeridos para que diferentes terminais de áudio, vídeo e/ou dados trabalhem juntos. Acredita-se que o H.323 seja o padrão dominante da próxima geração de telefones de Internet, terminais de áudio conferência, e tecnologias de vídeo conferência.
Todos os terminais H.323 também têm que apoiar H.245, que são usados para negociar o uso de canal e velocidades. São requeridos três outros componentes: Q.931 para sinalização e configuração de chamadas; um componente chamado Registration/Admission/Status (RAS) que é um protocolo usado para comunicação com um Gatekeeper; e um suporte para RTP/RTCP para sequenciamento de pacotes de áudio e vídeo.
Componentes opcionais em um terminal H.323 são codificadores de vídeo, os protocolos de conferência de dados T.120, e as habilidades de MCU (descritas mais adiante).
Gateways
O Gateway é um elemento opcional em uma conferência H.323. Gateways provêem muitos serviços, onde o mais comum provê uma função de tradução entre os terminais de conferência H.323 e outros tipos terminais. Esta função inclui tradução entre transmissão formata e entre procedimentos de comunicações. Além disso, o Gateway também traduz entre codecs de áudio e vídeo e executa configuração de chamada. A figura abaixo, mostra um Gateway H.323/PSTN.
Um opcional, mas valiosa característica de um gatekeeper, é sua habilidade para rotear chamadas H.323. Pelo roteamento de uma chamada através de um gatekeeper, um serviço pode ser controlado mais efetivamente. Provedores de Serviço precisam desta habilidade para faturar as chamadas registradas pela suas redes. Este serviço também pode ser usado para redirecionar uma chamada para outra estação se uma estação chamado está indisponível. Além disso, o gatekeeper é capaz de rotear chamadas H.323 podendo ajudar nas decisões que envolvam balanceamento entre gateways múltiplos. Por exemplo, se uma chamada é roteada por um gatekeeper, este gatekeeper pode redirecionar a chamada para um dos muitos gateways baseados em alguma lógica de roteamento proprietária.
Enquanto um Gatekeeper é logicamente separado das estações H.323, os fabricantes podem incorporar funcionalidades de Gatekeeper na implementação físico de Gateways e MCUs.
Um Gatekeeper não é requerido em um sistema H.323. Porém, se um Gatekeeper está presente, os terminais têm que fazer uso dos serviços oferecido por eles. RAS define estes como endereços de tradução, controles de admissões, controles de largura de banda e administradores de zona.
Gatekeepers também podem representar um papel em conexões multiponto. Para apoiar conferências de multiponto, usuários empregariam um Gatekeepers para receber Canais de Controle H.245 de dois terminais em uma conferência de ponto-para-ponto. Quando a conferência troca para multiponto, o gatekeeper pode redirecionar o Canal de Controle H.245 para um Controlador Multiponto, o MC. O Gatekeeper não necessita processar a sinalização H.245; só precisa passar ela entre os terminais ou entre os terminais e o MC.
Redes que contém Gateways também podem conter um Gatekeeper para traduzir endereços E.164 entrantes em Endereços de Transporte. Porque uma Zona é definida por seu Gatekeeper, entidades H.323 que contêm um Gatekeeper interno, exigem um mecanismo para desabilitar a função interna, de forma que quando há entidades múltiplas H.323 que contêm um Gatekeeper em uma rede, as entidades podem ser configuradas na mesma Zona.
Principais Funções do Gatekeeper
Tradução de Endereços - Tradução de alias de endereço para Endereços de Transporte que usam uma tabela que é atualizada com mensagens de registro. Também são permitidos outros métodos para atualizar a tabela de tradução.
Controle de Admissões - Autorização de acesso de rede que usa Requisição de Admissão, mensagens de Confirmação e Rejeição (ARQ/ARC/ARJ). O acesso a rede pode estar baseado em autorização de chamada, largura de banda, ou algum outro critério. Controle de admissões também pode ser uma função nula que admite todos os pedidos.
Controle de Largura de Banda - Suporte para requisição de largura de banda, mensagens de Confirmação e Rejeição (BRQ/BCF/BRJ), que pode estar baseado em administração de largura de banda. Controle de largura de banda também pode ser uma função nula que aceita todos os pedidos para mudanças de banda.
Gerenciamento de Zona - O Gatekeeper provê as funções para terminais, MCUs, e Gateways que são registrados na sua Zona de Controle.
Unidade de Controle Multiponto (MCU)
A Unidade de Controle Multiponto (MCU) apóia conferências entre três ou mais estações. Como elemento do H.323, um MCU consiste em um Controlador Multiponto (MC), que é obrigatório, e zero ou mais Processadores de Multiponto (MP). O MC dirige negociações H.245 entre todos os terminais para determinar velocidades comuns para processos de áudio e vídeo. O MC também controla recursos de conferência determinando se os fluxos de áudio e vídeos serão multicast.
O MC não trata diretamente qualquer tipo de fluxos de mídia. Isto é atribuição do MP que mistura, chaveia, e processa áudio, vídeo e/ou bits de dados. Facilidades MC e MP podem existir em um componente dedicado ou podem ser parte de outros componentes H.323.
Conferências Multipontos são dirigidas para uma variedade de métodos e configurações H.323. A Recomendação usa os conceitos de conferências centralizadas e descentralizadas, como mostrado na figura a seguir.
Conferências Multipontos centralizadas exigem a existência de uma facilidade MCU para uma conferência de multiponto. Todos os terminais enviam áudio, vídeo, dados e fluxos de controle para o MCU em um estilo ponto-para-ponto. O MC administra a conferência usando funções de controle H.245 que também definem as capacidades para cada terminal. O MP faz o mixer de áudio, distribuição de dados e funções de chaveamento/mixer de vídeo, executadas em conferências de multiponto típicas e manda de volta os fluxos resultantes aos terminais participantes. O MP também pode prover conversão entre codecs diferente e taxas de bits, além de poder usar multicast para distribuir vídeo processado. Um MCU típico suporta conferências de multiponto centralizado, e consiste de um MC e um MP de áudio, vídeo e/ou dados.
Conferências multipontos descentralizadas podem fazer uso de tecnologias multicast. Terminais multicast H.323 compartilham áudio e vídeo com outros terminais sem enviar os dados a um MCU. Observa-se que o controle de dados de multiponto ainda é processado pelo MCU, e ainda são
Um MCU separado pode ser usado para direcionar somente áudio, dados e funções de controle. Nesta configuração o vídeo pode ser ainda multicast, o que conserva a largura de banda. Este MCU poderia ser um sistema dedicado ou um terminal com capacidade computacional extra.
A especificação H.323 é uma especificação "guarda-chuva", pois faz referência a diversos protocolos específicos, com diferentes finalidades, espalhados pelas quatro últimas camadas OSI. Dentre as atribuições dos protocolos referenciados estão codificação de voz, codificação de vídeo, sinalização, configuração de chamadas e transporte de dados.
A figura ao lado, traz uma visão geral dos protocolos incluídos no padrão H..
Assumindo que o principal objetivo do padrão é criar meios para melhorar a eficiência do uso da rede e conseguir QoS, podemos citar como protocolos mais importantes os responsáveis pela compressão de dados (áudio, vídeo e outros dados) e os protocolos de transporte.
Um dos protocolos mais importantes do padrão é o G.711 - mais conhecido como Pulse Code Modulation (PCM) - cuja função é codificar e decodificar voz. Este protocolo é implementado por diversas aplicações na área de telecomunicações e deve ser suportado por todas as aplicações H.323. O PCM codifica a voz utilizando símbolos de 8 bits a uma taxa de amostragem de 8000 vezes/s. É capaz de fornecer voz descompactada a uma taxa que varia entre 56 e 64 kpbs.
Outro protocolo com a mesma finalidade e muito implementado pelas aplicações H.323 é o G.723.1, que utiliza predição para conseguir taxas de compressão em uma faixa entre 10 a 12 mais eficientes que o PCM.
Da família dos protocolos de negociação de chamadas e controle temos o H.245, extremamente importante visto que, em uma mesma comunicação, podem trabalhar juntas aplicações com diferentes níveis de suporte a protocolos e com poderes de processamento diversos.
Este protocolo é responsável por determinar quais serão os protolocos de compactação utilizados em uma conferência, quais as taxas máximas de transmissão suportadas, quais os critérios de conexão, entre outros pontos negociáveis.
As negociações estabelecidas pelo H.245 são de responsabilidade do Gatekeeper quando este está presente em uma zona de comunicação. Para possibilitar a troca de informações entre os terminais e este último componente é necessário a implementação do protocolo H.225. Esta
categoria de comunicação forma um canal chamado de RAS (Registration/Admission/Status) por onde passam as informações utilizadas nas negociações.
A troca de dados entre os componentes do padrão é feita com base no protocolo RTP (Real-Time Transport Protocol), uma variação do tradicional UDP. Para controlar a troca de dados, existe troca de informações de controle que é feita por um protocolo com garantia de entrega chamado RTCP (Real-Time Transport Control Protocol).
Para permitir a comunicação de voz entre as redes de computador e as redes de telefonia, o padrão H.323 sugere o protocolo Q.931. O papel deste protocolo é fornecer condições para que exista negociação de características específicas das redes de telefonia, tais como geração de tons e controle de conexão dedicada. Após o estabelecimento da comunicação, o gerenciamento deste protocolo é feito entre o Gateway e o Terminal diretamente. O Gatekeeper atua somente na negociação de abertura de canal de comunicação.
A figura a seguir mostra a interligação entre um terminal H.323 e um telefone comum.
Interligação entre diferentes tipos de redes
www.wikipedia.org
www.penta2.ufrgs.br/h
www.linktionary.com
www.protocols.com
www.tekelec.com
