Voz sobre IP - VoIP

Padrão H.323

O padrão H.323 fornece uma base tecnológica para transmissão de áudio, vídeo e dados, para vários tipos de redes tendo como enfoque 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 –Internacional Telecommunications Union), órgão 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.

Aplicações H.323 estão se tornando populares no mercado corporativo por várias razões, dentre elas pode-se citar:

●O H.323 define padrões de transmissão multimídia para redes, além de ser projetada para compensar o efeito de latência em LANs, permitindo que os clientes possam usar aplicações multimídia sem mudar toda a infra-estrutura da rede;

Luiz Arthur1

Voz sobre IP - VoIP

●As redes baseadas em IP estão ficando a cada dia mais populares, não só devido ao grande número de pessoas que estão tendo acesso a Internet, mas também porque estão ficando cada vez mais rápidas, pois a largura de banda para redes com arquitetura Ethernet está migrando de 10 Mbps para 100 Mbps, e futuramente chegarão à tecnologia da Gigabit Ethernet;

●PCs estão se tornando plataformas multimídia mais poderosas e acessíveis devido a processadores mais rápidos, conjuntos específicos de instruções e chips aceleradores multimídia poderosos, que se tornam mais rápidos e baratos a cada dia;

●H.323 provê padrões de interoperabilidade entre LANs e outros tipos de redes;

●O fluxo de voz em redes de dados pode ser administrado com o H.323, assim o administrador da 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 telecomunicações, alta tecnologia e organizações, incluindo: Intel, Microsoft, Cisco e IBM. Os esforços destas companhias estão gerando um nível mais alto de consciência no mercado.

Luiz Arthur2

Voz sobre IP - VoIP

Um pouco de História sobre o H.323

O H.323 versão 1 teve poucas ambições. Observando o crescente sucesso das redes locais (LANs) com base em IP, IPX e Apple Talk em todos os tipos de companhias, o Grupo de Estudos 16 do ITU-T decidiu criar o H.323, sistemas e equipamentos de telefonia visual para redes locais que fornecem uma qualidade de serviço não garantida, um padrão exclusivo para LANs para conferências audiovisuais.

Originalmente, a responsabilidade pelas comunicações multimídia foi alocada para o Grupo de Estudo 15. O grupo de estudos já tinha adquirido grande experiência durante o desenvolvimento do H.320, utilizados em conferências multimídias para redes com base em ISDN. Esse antecedente teve algumas conseqüências boas para o H.323, como interoperabilidade com o H.320 e algumas conseqüências ruins, como uma estrutura pesada e desnecessária.

O trabalho com a versão 1 do H.323 começou em maio de 1995, sendo que essa versão foi aprovada em junho de 1996. A versão 2 foi aprovada em fevereiro de 1998 com três anexos:

●Mensagens H.245 usadas pelos pontos finais H.323;●Procedimentos para codecs de vídeo em camadas;●H.323 sobre ATM.

Luiz Arthur3

Voz sobre IP - VoIP

A versão 3 foi aprovada em setembro de 1999, trazendo três novos anexos:

Comunicação entre domínios administrativos diversos com o H.225;

●Um novo mecanismo de sinalização de chamadas com base no protocolo UDP;

●A especificação de um subconjunto do H.323 possível de ser implementado em dispositivos de pequeno porte.

O trabalho com o H.323 versão 4 foi concluído em novembro de 2000, trazendo melhorias em aspectos de confiabilidade, escalabilidade e flexibilidade.

O padrão H.323 versão 5 foi oficialmente aprovado em julho de 2003, e trazendo revisões para a recomendação do padrão H.323 ajudando na estabilidade do padrão e adicionando poucas inovações.

A versão 6 do padrão H.323 foi aprovada em junho de 2006, e trás melhorias ao gatekeeper e aos protocolos H.225.0 e H.254.

Como podemos ver o padrão H.323 esta a cada dia sendo melhorado e por isto é um padrão VoIP muito robusto e confiável.

Luiz Arthur4

Voz sobre IP - VoIP

O H.323 descreve de maneira completa a arquitetura e a operação de um sistema de videoconferência sobre uma rede de pacotes. O H.323 não é especifico para o IP: há seções no uso do H.323 sobre IPX/SPX ou ATM.

A estrutura do H.323 é completa e inclui a especificação de:

●Terminais de videoconferência;

●Gateways entre um a rede H.323 e outras redes de voz e vídeo (H.320, RTPC, etc);

●Gatekeepers, que são considerados a parte inteligente da rede H.323, realizando o registro de terminais, admissão de chamadas entre outros;

●Blocos funcionais MCU (Multi Control Unit), MC (Multipoint Controller) e MP (Multipoint Processor) usados para conferencias com diversos participantes.

O H.323 descreve também como vários protocolos de comunicação são usados entre estas unidades:

●O canal de sinalização de chamadas, usado durante as fases de estabelecimento e de finalização da chamada utiliza o formato de mensagens Q.931 e o estende usando o elemento de informação de usuário para usuário.

Luiz Arthur5

Voz sobre IP - VoIP

●O canal RAS (Registration, Admission and Status) Registro, Admissão e Status é o protocolo usado entre o Gatekeeper e um terminal e entre gatekeeperspara esses fins;

●O canal de controle H.245, que é aberto no início da chamada para negociar um conjunto comum de codecs e permanece em uso durante toda a chamada para transportar algumas mensagens de controle.

Benefícios da Especificação H.323

Dentro do uso de redes IP para transmissão de multimídia utilizando à especificação H.323, é possível citar alguns benefícios tais como:

●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 comunicar-se sem se preocupar com a velocidade. Além de assegurar que o receptor pode descomprimir a informação, o padrão H.323 estabelece métodos para que os clientes que recebem os dados possam se comunicar ajustando velocidades com o remetente. O padrão também estabelece ligação de chamada comum e protocolos de controle;

Luiz Arthur6

Voz sobre IP - VoIP

●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 H.323 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, incluindo computadores pessoais habilitados para vídeo conferência, plataformas dedicadas e TVs a cabo;

●Suporte Multiponto - Embora o H.323 possa apoiar conferências de três ou mais usuários sem requerer uma unidade de controle multiponto (MCU), este pode definir uma arquitetura mais poderosa e flexível para ser gerente de conferências de multiponto;

●Administração de Largura de Banda - Tráfego de vídeo e áudio demandam alta largura de banda, o que poderia congestionar uma rede corporativa. Gerentes de redes podem limitar o número de conexões simultâneas H.323 dentro da rede, ou até mesmo a largura de banda disponível para aplicações H.323. Estes limites asseguram que um tráfego crítico não será rompido;

Luiz Arthur7

Voz sobre IP - VoIP●Flexibilidade - Uma conferência H.323 pode incluir usuários com tecnologias diferentes. Por exemplo, um terminal somente com capacidade de áudio pode participar em uma conferência com terminais que têm capacidades de dados e/ou vídeo. Além disso, um terminal multimídia H.323 pode compartilhar dados de uma vídeo-conferência com um terminal de dados que utiliza o protocolo T.120, enquanto compartilhando voz, vídeo e dados com outros terminais H.323;

●Conferência Inter-Redes - Muitos usuários querem uma conferência de uma LAN para uma rede distante. Por exemplo, o H.323 estabelece meios de unir sistemas de mesa baseados em LAN com sistemas de grupo baseados em ISDN. Usuários de H.323 usam tecnologia de codificação comum para padrões de vídeo-conferência diferentes para minimizar a demora e prover bom desempenho.

Luiz Arthur8

Voz sobre IP - VoIP

Pilha de protocolos H.323

O H.323 define quatro pilhas de protocolos sendo: uma vídeo, áudio, controle e dados. Porém, para aplicações de VoIP, apenas as partes de áudio e controle, sombreados em tom de cinza escuro são utilizadas.

Luiz Arthur9

Voz sobre IP - VoIP

Elementos do H.323

Os elementos que incluem um sistema H.323 são Terminais, Gateways, Gatekeepers, Unidades de Controle Multiponto (MCU).

Luiz Arthur10

Voz sobre IP - VoIP

Terminal

Os terminais são representados pelas estações cliente da rede que provêem comunicação em tempo-real e em duas direções.

Todos os terminais têm que apoiar comunicações de voz, vídeo e dados onde os dois últimos são opcionais.

O H.323 especifica os modos de operação requeridos para que diferentes terminais de áudio, vídeo e/ou dados trabalhem juntos.

Assim o H.323 permite a interação (interoperação) com terminais: H.310 e H.321 da ISDN-FL; terminais H.320 na ISDN-FE; terminais H.322 em redes LANs com qualidade de Serviço Garantida; terminais H.324 e V.70 na rede pública comutada; Também o H.323 permite permite a intercomunicação entre terminais de voz na rede pública comutada e ISDN através do uso de Gateways.

Os terminais H.323 podem ser integrados em PCs ou implementados em dispositivos isolados (ex. Vídeo fone).

Acredita-se que o H.323 seja o padrão dominante da próxima geração de telefones, terminais de áudio conferência, vídeo conferência e Internet.

Luiz Arthur11

Voz sobre IP - VoIP

Na figura a seguir são definidos os elementos de um terminal H.323.

Luiz Arthur12

Voz sobre IP - VoIP

Todos os terminais H.323 também têm que apoiar o 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 RAS que é um protocolo usado para comunicação com um Gatekeeper;

➢Suporte para RTP/RTCP para seqüênciamento 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.

As seguintes funções e capacidades estão dentro do escopo de um terminal H.323:

Unidade de Controle do Sistema – Fornece controle de chamadas através do H.225 e H.245, capacidade de troca, mensagens, e sinalização dos comandos de operação do próprio terminal.

Transmissão de Mídia – Transmissão de formatos de áudio, vídeo, dados, controle de fluxo, e mensagens da interface de rede.

Luiz Arthur13

Voz sobre IP - VoIP

Codificadores de Áudio - Codifica os sinais de áudio para que possa ser transmitido pela rede e decodificado na entrada de áudio na outra ponta. Entre as funções requeridas estão incluídas codificações e decodificações entre conferencias G.711 e transmissão e recepção em formatos a-law e µ-law. Opcionalmente podem ser suportados as seguintes codificações G.722, G.723.1, G.728 e G.729.

Interface de Rede – Possui uma interface baseada em pacotes capaz de realizar transmissões fim-a-fim em redes TCP ou UDP, com serviços monousuário ou multiusuário.

Codificador de Vídeo – Opcional, capaz de codificar e decodificar vídeo de acordo com o padrão H.261.

Canal de Dados – Suporta aplicações tal como acesso à banco de dados, transferência de arquivo e audiographics conferencing (capacidade de modificar uma imagem comum para diversos usuários simultaneamente), conforme recomendação do T.120.

Luiz Arthur14

Voz sobre IP - VoIP

Gateway

O Gateway é um elemento opcional em uma conferência H.323.

Gateways provêem muitos serviços, onde o mais comum é prover uma função de tradução entre os terminais de conferência H.323 e outros tipos de terminais (não-H.323).

No caso específico de um Gateway VoIP a principal tradução seria entre um terminal H.323 e uma rede telefônica convencional (PSTN).

Gateway também pode realizar traduções entre diferentes tipos de codecs de áudio e vídeo e executar configuração de chamada.

Em geral, o propósito do Gateway é refletir as características de uma estação de rede para uma estação Switched Circuit Network (SCN) e vice-versa.

Luiz Arthur15

Voz sobre IP - VoIP

Terminais se comunicam com Gateways através dos protocolos H.245 e Q.931.

Gateways não são necessários se não houver uma interconexão entre uma rede SCN, isto é, desde que as estações possam se comunicar diretamente com outras estações do mesmo tipo não há necessidade de se ter um Gateway.

Assim as aplicações primárias de Gateways são:

●Estabelecer vínculos com terminais de PSTN analógicos.

●Estabelecer vínculos com terminais remotos H.320, através de redes baseadas em ISDN.

●Estabelecer vínculos com terminais remotos H.323, através de redes baseadas em PSTN.

Luiz Arthur16

Voz sobre IP - VoIP

Gatekeeper

Um Gatekeeper é considerado o componente “inteligente” de uma rede H.323.

Ele age como o ponto central para todas as chamadas dentro de sua zona e provê serviços de controle de chamada para estações registradas.

Em muitas implementações, um Gatekeeper H.323 age como um interruptor virtual.

Os Gatekeepers executam duas importantes funções de controle de chamada:

A primeira é tradução de endereço dos apelidos de terminais de rede e Gateways para endereços IP ou IPX, como definido na especificação da RAS.

A segunda função é administração de largura de banda, que também é designada dentro da RAS.

Essas funções podem ser exemplificadas no caso de um gerente de rede especificar um limite para o número de conferências simultâneas na rede. O Gatekeeper pode recusar fazer mais algumas conexões uma vez que o limite é alcançado. O efeito é limitar a largura de banda total da conferência, para alguma fração do total disponível; a capacidade restante permanece para e-mail, transferência de arquivo, e outras atividades da rede.

Luiz Arthur17

Voz sobre IP - VoIP

Algumas vantagens de se ter um Gatekeeper presente em um sistema H.323, além das citadas acima são:

➔Tradução de Endereços (Address Translation): Transforma endereços IPs dos terminais para aliases (apelidos) H.323 ou endereços E.164 (números telefônicos comuns);

➔Controle de Admissão (Admissions Control): Realiza autorizações de acesso para usuários H.323 usando mensagens de admissão de Request/Admission (pedido de admissão), Confirm/Admission (confirmação de admissão), Reject(Rejeição de Admissão) (ARQ/ACF/ARJ);

➔Controle de Largura de Banda (Bandwidth Control): consiste no gerenciamento de largura de banda usando mensagens de Request/Bandwidth (Requerimento de Largura de Banda), Confirm/Bandwidth (Confirmação da Largura de Banda) e Reject (Rejeição) ou (BRQ/BCF/BRJ);

➔Gerenciamento de Zona (Zone Management): Fornecido para terminais registrados, Gateways, e MCUs.

A coleção de todos os Terminais, Gateways e MCUs administrados por um único Gatekeeper é conhecida como uma Zona H.323.

Luiz Arthur18

Voz sobre IP - VoIP

Opcionalmente, um Gatekeeper pode fornecer ainda as seguintes funcionalidades:

✗Sinalização de Controle da Chamada: Usa a rota de chamadas para sinalização do Gatekeeper (GKRCS – Gatekeeper Routed Call Signaling);

✗Autorização de Chamadas (Call Autorization): Possibilita que o Gatekeeper restrinja o acesso para certos terminais e Gateways ou restringir ligações baseadas na política da empresa (p.ex.: restringir as ligações depois do horário de expediente ou não disponibilizar ligações aos sábados e domingos);

✗Gerenciamento de Largura de Banda: Permitir que o Gatekeeper possa rejeitar chamadas com uma largura de banda ruim, que não possa proporcionar uma boa ligação VoIP;

✗Gerenciamento de Chamadas: Serviço de manutenção e ativação de uma lista de chamadas que pode ser usada para indicar se um terminal está ocupado.

Uma característica opcional porém muito importante de um Gatekeeper é sua habilidade de rotear chamadas H.323, assim, provedores de serviço VoIP podem faturar as chamadas registradas pela suas redes. Além disso, o Gatekeeper fazer o balanceamento de chamadas entre Gateways múltiplos. Por exemplo, se uma chamada é roteada por um Gatekeeper, este pode redirecionar a chamada para um dos muitos Gateways baseados em alguma lógica de roteamento proprietária.

Luiz Arthur19

Voz sobre IP - VoIP

Unidade de Controle Multiponto

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 nenhum 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 possibilitando assim um nível comum de comunicação. MC também controla recursos de conferência determinando se os fluxos de áudio e vídeos serão multicast. MC não trata diretamente qualquer tipo de fluxos de mídia. Isto é atribuição do MP que mistura e processa áudio, vídeo e/ou bits de dados. As facilidades MC e MP podem existir em um componente dedicado ou 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 conferência centralizada e descentralizada.

Luiz Arthur20

Voz sobre IP - VoIP

Em conferências multiponto centralizada todos os terminais enviam áudio, vídeo, dados e fluxos de controle para o MCU em um estilo ponto-a-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 diferentes e taxas de bits, além de poder usar multicast para distribuir vídeo processado. Um MCU típico suporta conferência de multiponto centralizado, e consiste de um MC e um MP de áudio, vídeo e/ou dados.

Luiz Arthur21

Voz sobre IP - VoIP

Conferência multiponto descentralizada podem fazer uso de tecnologias multicast. Terminais multicast H.323 compartilham áudio e vídeo com outros terminais sem enviar os dados a um MCU. Entretanto o controle de dados multiponto ainda é processado pelo MCU, e ainda são transmitidas informações de canal de controle H.245 em um modo de ponto-para-ponto para um MC.

Terminais receptores são responsáveis pelo processo de fluxos múltiplo de áudio e vídeos. Terminais usam canais de controle H.245 para indicar a um MC quanto vídeo simultâneo e fluxos de áudio eles podem decodificar.

O número de conexões simultâneas de um Terminal não limita o número de vídeo ou fluxos de áudio, que em uma conferência são multicast. O MP também pode prover seleção de vídeo e mixer de áudio em uma conferência descentralizada multiponto. O MC pode prover algumas funções de controle de conferência, tais como a “presidência” da conferência, broadcast de vídeo e seleção de vídeo. O MC recebe mensagens H.245 dos participantes da conferência e envia o controle apropriado para os outros dispositivos, para habilitar ou desabilitar seus sistemas de multicast de vídeo. Comandos T.120 podem opcionalmente prover as mesmas funções.

Luiz Arthur22

Voz sobre IP - VoIP

Servidor Proxy H.323

Um servidor proxy H.323 é um proxy desenhado especialmente para o protocolo H.323 e opera na camada de aplicação podendo examinar pacotes entre duas aplicações de comunicação.

Os Proxies podem determinar o destino da chamada e a performance da conexão se for desejado.

O proxy suporta as seguintes funções:

Terminais que não suportam protocolos de reserva de recurso (RSVP) podem conectar através de acessos a LANs com uma qualidade de serviço relativamente boa através de um proxy. Pares de proxies podem negociar adequadamente QoS para o tunelamento sobre uma rede IP. Proxies podem também gerenciar QoS com RSVP e/ou bits precedentes IP.

Proxies suportam o roteamento do tráfico H.323 separado normalmente por tráfego de dados através de aplicações específicas de roteamento (application-specific routing – ASR).

Um proxy é compatível com endereços de tradução de uma rede, possibilitando desenvolver derivações em redes com endereços privados.

Um proxy possibilita com ou sem um firewall, serviços de segurança para tráfegos de redes H.323.

Luiz Arthur23

Voz sobre IP - VoIP

Sinalização RAS

A sinalização RAS proporciona controle de chamadas em redes H.323 em Gatekeepers e suas zonas existentes.

O canal RAS é estabelecido entre os pontos finais e os Gatekeepers através da rede IP, possibilitando a descoberta de Gatekeepers, registro de dispositivos e gerenciamento de chamadas.

O canal RAS é aberto antes que qualquer outro canal seja estabelecido e é independente do controle de sinalização da chamada e dos canais de transporte de mídia.

São as conexões UDP não confiáveis que transportam as mensagens RAS e que executa o registro, admissão, troca de largura de banda, status e processos de finalização.

A função de sinalização RAS utiliza mensagens H.225 para uma variedade de operações de suporte.

Luiz Arthur24

Voz sobre IP - VoIP

Gatekeeper Discovery

O Gatekeeper Discovery (descoberta de Gatekeeper) é um processo manual ou automático usado por pontos finais para identificar qual Gatekeeper ele deve se registrar.

No método manual, os pontos finais são configurados manualmente com o endereço de transporte do Gatekeeper. Desta forma, os pontos finais podem tentar se registrar imediatamente, mas isso somente com o Gatekeeper pré-definido.

O método automático permite o descobrimento entre pontos finais e Gatekeeper e requer um mecanismo conhecido como Auto Discovery, esta associação dipositivo-Gatekeeper pode se alterar com o tempo, devido a uma falha no Gatekeeper.

O Auto Discovery (autodescoberta) permite que um ponto final, que talvez não conheça o Gatekeeper possa encontra-lo. Para se descobrir o Gatekeeper é utilizada uma mensagem multicast. No método manual há menos overheadadministrativo devido aos pontos finais estarem configurados estaticamente ou não terem de ser re-configurado pelo Gatekeeper Discovery. O endereço multicast do Gatekeeper Discovery é 224.0.1.41, a porta UDP é 1718, e o registro e o status é feito na porta UDP 1719 do Gatekeeper.

Luiz Arthur25

Voz sobre IP - VoIP

As seguintes mensagens RAS são usadas pelo Gatekeeper Auto Discovery H.323:

Gatekeeper Request (GRQ) – Uma mensagem multicast é enviada até um ponto final para que este enxergue o Gatekeeper. Essa mensagem é enviada aos endereços multicast de descoberta de Gatekeeper, perguntando “Quem é meu Gatekeeper?”. Se nenhum Gatekeeper responder depois de transcorrido tempo igual ao timeout, o ponto final pode reenviar a mensagem GRQ.

Gatekeeper Confim (GCF) – É a resposta para um ponto final de um GRQ indicando o endereço de transporte do canal RAS do Gatekeeper. Esta mensagem é enviada aos endereços multicast de descoberta de Gatekeeper, respondendo “Eu posso ser seu Gatekeeper”.

Gatekeeper Reject (GRJ) – Avisa ao ponto final que o Gatekeeper não está pronto para aceitar este registro. Isso é usado obrigatoriamente para uma configuração de um Gateway ou Gatekeeper. Essa mensagem é dada por um Gatekeeper que não deseja registrar um dispositivo e seria uma resposta negativa ao GRQ dizendo “Não, eu não posso ser o seu Gatekeeper”.

O Gatekeeper pode indicar Gatekeepers alternativos com mensagens GCF (está linha é enviada na estrutura alternateGatekeeper), com isso podem ser usados Gatekeepers alternativos se o primário falhar..

Luiz Arthur26

Voz sobre IP - VoIP

Registro

O registro é o processo que permite Gateways, pontos finais e MCUs se juntar a uma zona e informar ao Gatekeeper seus endereços IP’s e alias. Isto ocorre depois do processo Discovery, então no processo Discovery os pontos finais apenas localizam o Gatekeeper e no Registro os pontos finais realmente se cadastram no Gatekeeper descoberto para utilizar suas funções..

Os dispositivos que desejam se registrar ou cancelar um registro em uma zona podem usar as seguintes mensagens:

Registration Request (RRQ) – É uma mensagem de requisição de registro para o Gatekeeper. Ela é enviada por um ponto final para um endereço de transporte do canal RAS do Gatekeeper, que foi obtido no processo de descoberta do mesmo. Essa mensagem seria “Eu posso me registrar nesta zona?”.

Registration Confirm (RCF) – É a mensagem enviada pelo Gatekeeper em resposta ao RRQ, onde esta mensagem confirma o registro de um ponto final respondendo ao dispositivo “Sim, você pode se registrar nesta zona”.

Registration Reject (RRJ) – Enviada de um Gatekeeper e rejeita o registro do ponto final. Está mensagem é a resposta contraria do RCF, onde o RRJ diz ao dispositivo que ele não está autorizado a se registrar na zona daquele Gatekeeper.

Luiz Arthur27

Voz sobre IP - VoIP

O registro do dispositivo no Gatekeeper pode ter vida útil. O tempo de vida que o registro permanecerá valido pode ser indicado pelo dispositivo no parâmetro time_to_live, que está contido na mensagem RRQ, que é enviada pelo dispositivo ao Gatekeeper.

Da mesma maneira que um ponto final pode querer se registrar em uma zona ele pode também sair desta, e por isso existem as seguintes mensagens de cancelamento de registro:

●Unregister Request (URQ) – Enviado por um ponto final ou Gatekeeper para cancelar um registro em uma zona.

●Unregister Confirm (UCF) – Mensagem enviada pelo Gatekeeper, confirmando o pedido de cancelamento do registro.

●Unregister Reject (URJ) - Indica que o ponto final não foi pré-registrado pelo Gatekeeper e por isso não pode ser efetuado o seu cancelamento de registro.

O Gatekeeper pode também tomar a iniciativa de cancelar o registro do dispositivo. O cancelamento do registro geralmente é utilizado para permitir ao dispositivo alterar o apelido associado ao seu endereço de transporte, ou vice-versa.

Luiz Arthur28

Voz sobre IP - VoIP

Localização do Ponto Final

Os pontos finais e Gatekeepers usam à localização de ponto final (endpoint location) para obter informações de contato quando somente informações de alias são possíveis.

Mensagens de localização são enviados para o endereço de canal RAS do Gatekeeper ou usam o endereço multicast para Gatekeeper’s Discovery. O Gatekeeper é responsável por pedir resposta dos pontos finais para indicar o contato de informação do ponto final.

O ponto final ou Gatekeeper pode incluir um ou mais endereços do tipo E.164 fora da zona em questão. Podem ser usadas as três seguintes mensagens para localização dos pontos finais:

●LRQ (Location Request) – Solicita envio de informação do ponto final ou Gatekeeper para um ou mais endereço E.164.

●LCF (Confirm) – Enviado pelo Gatekeeper e contém o canal de sinalização da chamada ou o endereço do canal RAS de si mesmo ou do pedido do ponto final.

●LRJ (Reject) – Enviado pelo Gatekeeper quando recebe um LRQ para o qual o ponto final não está registrado ou não tem recursos disponíveis.

Luiz Arthur29

Voz sobre IP - VoIP

Admissão

Mensagens de Admissão entre pontos finais e Gatekeeper provem a base para admissão de chamadas e controle de largura de banda.

Um pedido de admissão inclui os pedidos de largura de banda, sendo que o Gatekeeper pode reduzir essa largura de banda no momento da confirmação. As seguintes mensagens de controle de admissão estão presentes em redes H.323:

●ARQ (Admission Request) – Essa mensagem é utilizada para dar inicio ao processo de admissão, nesta mensagem o ponto final faz o pedido de requisição ao Gatekeeper.

●ACF (confirm) – Esta é uma mensagem de autorização gerada pelo Gatekeeperem resposta ao pedido de requisição feita pelo ponto final.

●ARJ (Reject) –Nega o pedido de ARQ feita pelo ponto final.

As mensagens ACF contém o endereço IP do terminal Gateway ou Gatekeepere permite originalmente que o Gateway inicie o processo de controle de sinalização da chamada, ela também especifica a largura de banda requerida para a chamada. Esta largura de banda é o limite superior da taxa de bits agregada, considerando todos os canais de áudio e vídeo, excluindo-se os overheads, tal como cabeçalhos RTP, cabeçalhos de rede, e outros.

Luiz Arthur30

Voz sobre IP - VoIP

Tem havido muita confusão sobre os respectivos usos de LRQs e ARQs e por isso é bom ficar claro que o ARQ é usado para solicitar acesso a uma LAN.

Uma vez que a conexão esteja aberta, o terminal pode usar um BRQ (que será visto a seguir) para solicitar mais largura de banda a LAN quando ele abre novos canais lógicos.

A situação é mais confusa para a função de tradução de endereço. A escolha óbvia é usar a mensagem LRQ. Mas ao comparar a semântica do LRQ e do ARQ, torna-se evidente que o ARQ também pode servir para esse propósito.

De fato, um ARQ é um superconjunto de um LRQ, capaz de solicitar não apenas uma tradução de endereço, mas também o acesso a LANs. Isso diminui a necessidade de os terminais fazerem primeiro um LRQ, então um ARQ e finalmente um ‘Setup’.

Luiz Arthur31

Voz sobre IP - VoIP

Informação de Status

O Gatekeeper pode usar o canal RAS para obter informação de status (estado) de pontos finais.

Pode-se usar as mensagens de informação de status para monitorar qualquer ponto final que estiver on-line (conectado) e off-line (desconectando) devido a condições de falhas.

O período típico para mensagens de Status é de 10 segundos. Durante o ACF, o Gatekeeper também pode pedir que o ponto final envie mensagens de status periodicamente durante uma chamada. Pode-se usar as três seguintes mensagens de Status em um canal RAS:

Information Request (IRQ) – Enviado de um Gatekeeper para o pedido de status de um ponto final.

Information Request Response (IRR) – Enviado de um ponto final para o Gatekeeper em resposta para um IRQ. Essa mensagem também é enviada de um ponto final se o Gatekeeper requer periodicamente o Status Updates (Atualização de Estado).

Status Enquiry (Interrogação) – Um ponto final ou Gatekeeper pode enviar mensagens de Status Enquiry para outros pontos finais para verificar o estado da chamada. Gatekeepers tipicamente usam essas mensagens para verificar se chamadas estão ativas ou não.

Luiz Arthur32

Voz sobre IP - VoIP

Controle de Largura de Banda

O controle de Largura de Banda (Bandwidth Control) é inicialmente gerenciado através de trocas de admissões entre um ponto final e o Gatekeeper através da seqüência ARQ/ACF/ARJ.

O valor da largura de Banda pode ser trocado durante uma chamada.

Pode-se usar as seguintes mensagens para a troca de largura de banda durante uma chamada H.323:

●BRQ (Bandwidth Request) – Enviado de um ponto final para o Gatekeeper pedindo que a largura de banda de uma chamada seja incrementada ou decrementada.

●BCF (Confirm) – Enviado de um Gatekeeper confirmando a aceitação do pedido de troca da largura de banda de uma chamada.

●BRJ (Reject) – Enviado de um Gatekeeper rejeitando o pedido de troca de valor de banda (enviado se o pedido de largura de banda não for possível).

Luiz Arthur33

Voz sobre IP - VoIP

Sinalização de Controle de Chamada H.225

Em redes H.323, os procedimentos de controle de chamada são baseados pelas recomendações da ITU, a qual especifica o uso e suporte das mensagens de sinalização Q.931.

Uma chamada de controle confiável é criada sobre uma rede IP na porta TCP 1720. Essa porta inicializa as mensagens de controle de chamada Q.931entre dois pontos finais para propósitos de conexão, manutenção e desconexão de chamadas.

O atual controle de chamadas e mensagens keepalive move-se para as portas efêmeras depois de iniciar uma chamada de configuração. Mais a porta 1720 é a porta padrão para chamadas H.323.

H.225 também especifica o uso das mensagens Q.932 para serviços adicionais. As mensagens Q.931 e Q.932 mais utilizadas sinalização em redes H.323 são:

●Setup (configuração) – Uma mensagem é enviada por uma entidade H.323 na tentativa de estabelecer uma conexão para a entidade H.323 chamada. Esta mensagem é enviada para a porta TCP 1720.

●Call Proceeding (Procedimento de Chamada) – Uma mensagem de retorno é enviada pela entidade chamada para a entidade que chamou de modo a informar quais procedimentos de estabelecimento de chamadas serão inicializados.

Luiz Arthur34

Voz sobre IP - VoIP

●Alerting (Alerta) – Uma mensagem de retorno é enviada da entidade chamada para a entidade que chamou, informando que a toque foi iniciado.

●Connect (Conexão) – Uma mensagem de retorno é enviada da entidade chamada para a entidade que requisitou a chamada indicando que o toque da chamada foi atendida/respondida. A mensagem de conexão pode conter o endereço de transporte UDP/IP para sinalização de controle H.245.

●Release Complete (Comunicado completo) – Enviado para os pontos finais dando inicio a desconexão da chamada, indicando que a chamada existente foi liberada. Pode-se enviar essa mensagem somente se o canal de sinalização da chamada estiver aberta ou ativa.

●Facility (Facilidade) – Uma mensagem Q.932 usada para pedir ou confirmar serviços adicionais. Essa mensagem também é usada para indicar se a chamada deve ser direta ou deve passar através de um Gatekeeper.

Pode-se rotear o canal de sinalização de chamadas em uma rede H.323 de duas maneiras: Por Sinalização de Chamadas Direta do Ponto Final e por GKRCS(Gatekeeper Routed Call Sinaling – Sinalização de Chamada Roteada por Gatekeeper). A escolha do método a ser utilizado é feita pelo Gatekeeper.

Luiz Arthur35

Voz sobre IP - VoIP

No método de sinalização de chamada direto do ponto final, as mensagens de sinalização são enviadas diretamente entre os dois pontos finais.

Luiz Arthur36

Voz sobre IP - VoIP

No método GKRCS, mensagens de sinalização de chamadas entre os pontos finais são roteados através do Gatekeeper.

Luiz Arthur37

Voz sobre IP - VoIP

Controle de Mídia e Transporte H.245

O H.245 negocia controle de mensagens fim-a-fim entre entidades H.323 e estabelecem canais lógicos para transmissão de áudio de vídeo, dados e canal de controle de informação.

Um ponto final estabelece um canal H.245 para cada chamada com o outro ponto final participante. O canal de controle confiável é criado sobre IP usando portas TCP designadas dinamicamente na mensagem de sinalização de chamada final. A capacidade de troca, abertura, fechamento dos canais lógicos, modos de preferência e mensagens tomam lugar nesse canal de controle.

O controle H.245 também permite trocar capacidades de transmissão e recepção bem como função de negociação e determinar qual codec utilizar.

Se for utilizada sinalização de chamadas roteadas por Gatekeeper, pode-se rotear o canal de controle de duas maneiras. Pode-se usar o Direct H.245 Control(Controle H.245 Direto), o qual ocorre diretamente entre dois pontos finais participantes. Ou, pode-se usar Gatekeeper Routed H.245 Control (controle H.245 Roteado por Gatekeeper), o qual ocorre entre cada ponto final e seu Gatekeeper.

Luiz Arthur38

Voz sobre IP - VoIP

Pode-se usar os seguintes procedimentos e mensagens para permitir operações de controle H.245:

Capability Exchange (Capacidade de Troca) – Consiste de mensagens que de forma segura para troca capacidades entre dois pontos finais. Essas mensagens indicam capacidade de transmissão e recebimento de áudio, vídeo e dados para o terminal participante.

Master-Slave Termination (Terminações Mestre/Escravo) – Procedimento usado para determinar qual ponto final é mestre e qual ponto final é escravo para uma chamada em particular. O relacionamento é mantido durante uma chamada e é usado para resolver conflitos entre pontos finais. Regras de mestre e escravo são utilizadas quando ambos pontos finais requerem ações similares ao mesmo tempo.

Round-Trip Delay (Atraso de ida e volta) – Procedimento usado para determinar o atraso entre a origem e o fim entre os pontos finais. A mensagem RoundTripDelayRequest (Pedido de atraso de ida e volta) medi o atraso e verifica se o protocolo H.245 da entidade remota está ativa.

Logical Channel Sinaling (Sinalização de canal lógico) – Abre e fecha o canal lógico que transporta áudio, vídeo e dados. O canal é ativado antes da transmissão atual para assegurar que os terminais estão prontos e capazes de receber e decodificar informações.

Luiz Arthur39

Voz sobre IP - VoIP

Procedimentos Fast Connect

A dois procedimentos disponíveis para estabelecer canais de mídia entre pontos finais são o H.245 e o Fast Connect (conexão rápida).

O Fast Connect permite estabelecer conexões de mídia para chamadas ponto-a-ponto básicas com uma mensagem de troca round-trip. Esse procedimento dita qual ponto final incluirá o elemento faststart na mensagem de configuração inicial.

A porção faststart consiste de seqüências de canais lógicos, capacidades de canais de mídia e os parâmetros necessários para abrir e começar uma transmissão de mídia.

Uma das principais dificuldades do H.323, e que tem sido constantemente salientada por aqueles que defendem o protocolo SIP, é o tempo de estabelecimento que ele gasta para de fato estabelecer uma chamada. Mesmo nos casos mais simples, os procedimentos anteriores envolvem:

●Uma ida e volta de mensagem para a seqüência ARQ/ACF;●Uma ida e volta de mensagem para seqüência Setup-Connect;●Uma ida e volta de mensagem para a troca de capacidade H.245;●Uma ida e volta de mensagem para o procedimento mestre/escravo H.245;●Uma ida e volta de mensagem para o estabelecimento de cada canal lógico.

Luiz Arthur40

Voz sobre IP - VoIP

Com o H.323v1, é impossível enviar uma mensagem de voz para a parte chamadora antes de enviar um connect, uma vez que os canais de mídia ainda não estão estabelecidos.

A solução para esse problema seria:

●Habilitar canais de mídia uni ou bidirecionais imediatamente após a mensagem Setup Q.931;●Permitir uma comunicação bidirecional básica (isto é, apenas áudio) imediatamente após a mensagem Connect ter sido recebida;●Diminuir os atrasos no estabelecimento da conexão.

Isso é exatamente o que o procedimento Fast Connect faz.

A adição do modo Fast Connect ao H.323 tornou possível à fabricação de um terminal mais simples, ainda que compatível com o H.323. Ao suportar apenas o H.323 no modo Fast Connect, os implementadores podem evitar a implementação da maior parte do H.245 e assim seria mais fácil criar ferramentas simples como telefones IP’s.

Luiz Arthur41

Voz sobre IP - VoIP

Finalização de Chamadas

Um dos dois pontos finais que estão participando de uma chamada pode inicializar procedimentos de finalização de chamadas.

Primeiro, o ponto final deve cessar a transmissão de mídia (tal como a áudio, vídeo, ou dados) e fechar todos canais lógicos. Depois, disso ele deve finaliza a sessão H.245 e enviar a mensagem de liberação no canal de sinalização da chamada, se esse ainda permanecer aberto ou ativo.

Neste ponto, se o gatekeeper não estiver presente, a chamada é terminada.

Quando um Gatekeeper está presente, as seguintes mensagens são usadas em um Canal RAS para completar a finalização da chamada:

●Disengage Request (DRQ - Pedido de Desligamento) – Enviado por um ponto final ou Gatekeeper para finalizar a chamada

●Disengage Comfirm (DCF - Confirmação) – Enviado por um ponto final ou Gatekeeper confirmando a finalização da chamada.

●Disengage Reject (DRJ - Rejeição) – Enviado por um ponto final ou Gatekeeperpara rejeitar a finalização da chamada.

Luiz Arthur42

Voz sobre IP - VoIPFluxo de chamadas com 1 Gatekeeper e dois pontos finais com sinalização direta entre os pontos finais.

Luiz Arthur43

Ponto Final O Gatekeeper 1 Ponto Final T

Requ is ição d e Ad m issão H.225 (ARQ)

Confirm ação d e Ad m issão H.225 (ACF)

Abrir canal TCP p ara Q.931

Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad a Q.931

Requ is ição d e Ad m issão H.225 (ARQ)

Confirm ação d e Ad m issão H.225 (ACF)

Alerta Q.931

Con exão Q.931

Abrir canal TCP p ara H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Troca d e Mensagen s d e d eterm inação Mes tre/ Escravo

Abrir canal lógico d e áu d io H.245

Reconh ecim en to d o can al lógico d e áud io H.245 aberto

Abr ir canal lógico d e áu d io H.245

Reconh ecim en to d o can al lógico d e áud io H.245 aberto

Áu d io b i- d irecion al com t ran s- cod ificação em Pon tos Finais

Voz sobre IP - VoIPSinalização entre dois pontos finais sinalizada pelo Gatekeeper.

Luiz Arthur44

Ponto Final O Gatekeeper 1 Ponto Final T

Requ is ição d e Ad m issão H.225 (ARQ)

Confirm ação d e Ad m issão H.225 (ACF)

Abrir canal TCP p ara Q.931

Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad a Q.931

Alerta Q.931

Conexão Q.931

Abrir canal TCP p ara H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Cap acid ad e Term in al H.245

Troca d e Mensagens d e d eterm inação Mes tre/ Escravo

Abrir canal lógico d e áu d io H.245

Recon hecim en to d o can al lógico d e áud io H.245 aberto

Abr ir canal lógico d e áu d io H.245

Recon hecim en to d o can al lógico d e áud io H.245 aberto

Áu d io b i- d irecion al com t ran s- cod ificação em Pon tos Finais

Abrir canal TCP p ara Q.931

Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad a Q.931

Requ is ição d e Ad m issão H.225 (ARQ)

Confirm ação d e Ad m issão H.225 (ACF)

Alerta Q.931

Conexão Q.931

Fluxo de chamadas utilizando dois Gatekeepers

45Gatekeeper 1

Gatekeeper 2Requ is ição d e Ad m issão H.225

Confirm ação d e Ad m issão H.225

Abrir canal TCP p ara Q.931

Configu ração Q.931Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad a Q.931

Q.932 Facility

Q.931 Com u nicad o Com p leto

Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad a Q.931

Configu ração Q.931

Proced im en to d e ch am ad aQ.931

Alerta Q.931

Con exão Q.931

Alerta Q.931

Con exão Q.931Alerta Q.931

Conexão Q.931

Abrir canal TCP p ara H.245

Cap acid ad e Term inal H.245

Cap acid ad e Term inal H.245

Cap acid ad e Term inal H.245

Cap acid ad e Term inal H.245

Troca d e Mensagen s d e d eterm in ação Mes tre/ Escravo

Abrir canal lógico d e áud io H.245

Reconh ecim en to d o can al lógico d e áu d io H.245 aberto

Abrir canal lógico d e áud io H.245

Reconh ecim en to d o can al lógico d e áu d io H.245 aberto

Áud io b i- d irecional com t rans - cod ificação em Pon tos Fin ais

Ponto Final O

Ponto Final O

Requ is ição d e Ad m issão H.225

Confirm ação d e Ad m issão H.225

Conexão Q.931

Requ is ição d e Ad m issão H.225

Confirm ação d e Ad m issão H.225

Voz sobre IP - VoIP

fim

Luiz Arthur46