基于包交換的多媒體通信的基石——H.323

2019-11-03 10:12:41

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基于包交換的多媒體通信的基石——H.323姜海東裘正定北方交通大學 100044摘要:本文綜述了ITU-T建議H.323,即“不保證服務質量的局域網上的可視電話系統與設備”。H.323建議可用于各種網絡媒體,包括局域網、城域網、廣域網等。它將為使用現有網絡基礎設施的終端提供全球多媒體通信能力。1 引言國際電信聯盟(ITU－T)1996年公布了H.323建議，該建議定義了在LAN上進行視聽通信的設備、規程和協議。這種LAN網絡在今天桌面協同工作環境中居于統治地位，它包括了建立在以太網、快速以太網和令牌環網絡技術之上的TCP/ip和IPX/SPX包交換技術；因而，H.323可建立新的、廣泛的、協作化的、基于LAN應用的多媒體通信。制定H.323的一個主要目的是要建立與其它類型終端的互通性。這些終端類型包括：窄帶綜合業務數字網（N-ISDN）上的H.320終端、寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）上的H.321終端、以太網上的H.322終端、公共交換電話網（GSTN/PSTN）上的H.324終端和用于異步轉移模式（ATM）的H.310終端。這種互通性可通過使用公共的建議、規程和消息實現，而網關則是為實現這種互通性所定義的網絡與信令的翻譯設備。ITU-T制定了統一的標準后，會議電視和可視電話業務得到了迅猛的發展。目前，會議電視日趨微機化、多功能化，使得數據會議與視聽會議技術相融合；另一方面Internet正迅速成為多媒體的網絡應用環境。國外正向IP/Internet發展，人們開始利用LAN/Internet進行企業內部群組之間的會議電視通信。會議電視的國際熱點正從基于N-ISDN和PSTN的多媒體通信，逐漸走向基于IP網上的多媒體通信。特別是隨著IPv6協議、RSVP、RTP/RTCP等一系列協議的推出，在Internet上的多媒體通信成為可能。IPv6就IPv4所帶來的IP資源有限、無法控制帶寬、沒有提供同步功能等缺陷進行了改進，Internet工程任務組（IETF）開發的資源預留協議（RSVP）和實時協議（RTP）使LAN和Internet從理論上具備了處理實時業務的能力，解決了媒體同步問題，能夠滿足多媒體通信業務的要求。2 H.323建議H.323建議是一個參照許多其它ITU-T（電信標準部）建議的綜合標準。H.323提供了系統及各組成部分的說明、呼叫模型描述和呼叫信令處理規范。H.225.0規范了媒體（聲和像）信息流的分組化、多媒體信息流的同步化、控制信息流的分組化和控制消息的格式；H.245控制信道承載管理H.323系統操作的端到端控制消息，包括能力交換、邏輯信道的開和關、模式優先權請求、流量控制消息及通用命令和指示。H.245信令在兩個終端間或一個終端和MCU（多點控制單元）間建立。對于端點參與的呼叫，端點應在每個方向上建立一個H.245控制信道，并使用H.245標準的消息和規程。這兩個建議規定了H.323設備的操作和H.323終端之間的通信。其它由H.323引用的建議規定了音頻和視頻編碼技術標準。對音頻編碼來講，G.711是必須支持的標準，而G.722、G.728、G.723.1和G.729則是可選的；對于視頻編碼，H.261 QCIF模式是必須支持的，而H.261 CIF和所有的H.263模式則是可選的。T.120建議系列則主要用于數據應用方面。 H.323定義了四個在分組網上相互影響的組件，即：* H.323終端（Terminal）：組織一個聲音、視頻和數據會議呼叫。* H.323網關（Gateway）：網絡互連設備，用于和電路交換網進行互操作。* H.323網閘（Gatekeeper）：提供其它網絡上的標準終端和H.323終端之間進行連接時的地址翻譯和網絡管理。* H.323多點控制單元（Multipoint Control Unit，MCU）:在LAN上組織多點會議時進行會議控制和多點交換的設備。H.323標準還定義了設備間的操作：* 終端如何進行呼叫以及如何接收呼叫？* 終端之間如何進行協商，從而定出一個聲音、視頻和數據的公共集合（即終端能力集）？* 聲音和視頻信息如何格式化成在網絡上傳輸的格式及如何送到網上？* 聲音和視頻如何進行同步（唇音同步）？* 終端如何與它們各自的網閘進行通信？以下將分別介紹這幾種設備。3 H.323終端 H.323終端提供實時的雙向音頻、視頻和數據通信，該建議定義了呼叫信令、控制消息、多路復用、音頻編解碼、視頻編解碼和數據協議，圖1給出了H.323終端的一個示例。與所有ITU建議一樣，H.323建議并沒有詳細規定音頻與視頻裝備、數據應用和網絡接口。然而，為了提供最低級別的互操作性，它卻指定了一定的能力。H.225.0規定了呼叫信令、登記和許可的消息以及媒體流的分組與同步；H.245規定了能力交換的消息和開、關媒體邏輯信道的消息以及其它的命令、請求和指示的消息。G.711是指定必須支持的音頻標準；如果支持視頻，H.261 QCIF是必須支持的視頻壓縮算法。4 多點會議與多點控制單元（MCU）多點會議有三種類型，即集中型、分散型和混合型。集中型多點會議通過多點控制單元（MCU）分發信息（音頻、視頻和數據）流，每個終端都將其信息流發送給MCU，然后MCU就將這些信息流進行選擇和混合，最后向各個終端進行分發。這與傳統的H.320 MCU的能力相似；在分散型多點會議中，每個終端使用多播（Multicast）或類似機制將其信息流向會議中的其它各終端進行分發，這不需要一個中央MCU；混合型會議綜合了上述兩種會議（集中型和分散型）的特點，例如，音頻信息通過MCU進行混合，而視頻信息則在所有的終端之間進行多點播送。類似地，會議中的一些終端可能采用集中型，而另一些終端則采用分散型。此外，在局域網外的其它一些ITU終端也可能通過網送進行多點會議通信。 MCU支持點數較多的多點會議。一個典型的支持集中的多點會議的MCU包括一個MC和一個音頻、視頻、數據的MP。一個典型的支持分散型的多點會議的MCU包括一個MC和一個支持T.120數據的MP。MCU可以呼叫。為了支持這些會議模型，H.323將MCU分成兩部分：多點處理器（MP）和多點控制器（MC）。MP可處理一個或多個媒體流類型。處理視頻的MP能提供視頻切換及混合，處理音頻的MP能從M 個音頻輸入中通過切換、混合或進行組合而選出Ｎ個音頻輸出。MP不可呼叫；MC提供控制功能來支持點數不多的多點會議，實現一個多點會議中與各端點的能力交換，可位于網閘、網關、終端或MCU內。MC不可呼叫。分散型的會議不僅提供初始多點會議(一開始就設為多點會議)，而且提供中途加入型多點會議(開始作為點對點會議，而后變為包括其它終端的會議)。5 網關網關主要提供以下功能：* 提供傳輸格式間的轉換（例如H.225.0和H.221）。* 提供通信規程間的轉換（例如H.245和H.242）。* 提供視頻、音頻、數據格式轉換。* 提供呼叫控制信令的轉換。* 管理廣域網和局域網間流量和T.120流路由選擇。例如，H.323終端和N-ISDN上的H.320終端之間的一個網關需要提供如下翻譯能力：* 呼叫信令:從N-TSDN上的Q.931到局域網上的H.225.0(其中包括了Q.931)* 控制:從ISDN上的H.242到局域網上的H.245* 多路復用:從ISDN上的H.221到網上的H.225.0 一個網關能夠同時支持LAN和電路交換網之間的幾個呼叫。而且，網關可以提供從LAN到幾個不同類型的CSN的連接。同時還存在將MCU并入網關之內的網關產品，能為幾個在局域網上和不在局域網上的終端提供高效的多點會議。6 網閘由單一網閘管理的所有終端、網關和多點控制單元的集合，稱之為H.323域。因此,網閘應該具有域管理功能。　　網閘在H.323系統中是一個可選項，它向H.323終端和網關單元提供呼叫控制服務。網閘邏輯上與端點分離，但其物理實現可能存在于一個終端、MCU、網關單元、服務器或其它相關設備中。“網閘”（Gatekeeper）具有幾個職能。首先，它為網絡管理員提供了一種控制網絡視頻電話流量的體制，這是通過許可控制（admission control）調節來實現的。終端必須獲得網閘的允許才能發送或接收一次呼叫，同時還包括對其所使用的帶寬進行限制。在一次呼叫過程中可以申請對帶寬進行改變，然而，網閘對一次呼叫能使用多大的帶寬有最終決定權，但是網閘對允許呼叫或帶寬的改變所使用的標準并不在H.323的范圍之內，而是留給廠商自己去確定。網閘也提供地址翻譯服務，這項功能是將外部地址（如電話號碼）和別名地址（如姓名）翻譯成網絡地址，允許用戶保持同一電話號碼或別名地址，而不管他們的網絡地址是否改變。這些外部地址或別名地址比網絡地址（如一個IP地址）更容易使用。從局域網外來的由網關接收到的呼叫可使用一個E.164電話號碼（如215-675-5270）來定位目標終端；類似地，來自局域網上的呼叫也可使用一個別名（如Ghost）來訪問目標終端。網閘將把這個電話號碼或別名地址翻譯成這個目標終端的網絡地址（如202.112.145.93:1720），這樣，源終端就可以在LAN上尋址目標終端了。地址翻譯、帶寬控制、許可控制與域管理功能等等，帶寬管理、呼叫鑒權、呼叫控制信令和呼叫管理等為網閘的可選功能。此外，它可提供帶寬管理、呼叫控制信令、呼叫鑒權和呼叫管理等等服務。7 呼叫模型和呼叫建立H.323定義了兩種基本的呼叫信令模型。第一種模型是直接呼叫，即直接在終端之間進行信號的傳輸；第二種模型是網閘對所有終端呼叫進行中繼，即網閘路由選擇模型，這是為了提供中途加入型多點會議能力而開發的，但是網閘包含MC。由于所有的呼叫信號和H.245控制信道都要經過網閘進行路徑選擇，所以它們也要經過MC進行路徑選擇。按照這種方式，任何兩個終端之間的呼叫都可擴展為一個多點呼叫。在一個或多個終端包含MC的實現方法中，直接呼叫模型也能提供同樣的中途加入型多點會議擴展能力。然而，如果這種終端不包含MC并且采用直接呼叫模型，那么就不可能實現中途加入型多點會議擴展能力。8 發展動態H.323的前景及應用采用H.323建議將會確保產品的互通性，同時也給產品銷售商們提供了一個增強產品特點和能力的更廣泛的天地，這將會增強競爭、降低產品價格、增強產品的功能和維護互通性。H.323將會將一種新的通信與協作手段引入整個商業環境，它將在一個組織內部和不同組織之間從桌面上提供音頻、視頻和數據通信。象應用共享、屏幕共享和文件傳送等這樣的協同手段能夠讓商業提高生產率。通過H.323終端和Internet互聯網可進行全球多媒體通信。預留協議通過路由器對帶寬的分配提供了輔助手段。ITU-T和IETF接下來的工作是提供保密性和安全性。H.323和Internet將會在全球個

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