L`Architecture et la Signalisation H.323

Chapitre 2
L’Architecture et la Signalisation H.323
Ver – 01-09
2-1
Objectifs du chapitre
2-2
Revoir la signalisation d’un appel téléphonique classique
Découvrir les composants de base de la téléphonie IP H.323
Voir quelques exemples de configurations H.323
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-3
Que comprenons nous par multimédia ?
☯
Voix et audio
☯
Vidéo
☯
H.261 QCIF : : Quarter Common Interchange Format
Autre format possible : H.263 – H.264
Data
2-4
Signaux audio
• Codage utilisant des CODEC convertit analogique en numérique
• G.711 à 64 Kbps par défaut
• Autres: G.722, G.728, G.729, MPEG1 audio, et G.723
• Seront revus plus loin dans le cours
Format numérique
• Décrit dans RTP
Fichiers, messagerie, …
Le multimédia
2-5
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-6
Comment se fait un appel téléphonique classique ?
☯
Les appels démarrent par un téléphone analogique ou numérique
Connecté par la boucle locale à l’autocommutateur local (AL)
Ou par l’intermédiaire d’un PBX (Private Branch Exchange)
Autocommutateur de transit (AT) pour les liaisons longue distance vers d’autres AL
PBX
PBX
AL
2-7
AL
Le plan de contrôle pour la signalisation
Appelant
PBX
RTC
Appelé
Décroché
Invitation à
numéroter
Préfixe RTC
Décroché
Invitation à
numéroter
Invitation à
numéroter
Numéro appelé
Numéro appelé
Suivi de num
Suivi de num
Émission
sonnerie
Alerte
Alerte
Décroché
Décroché
Conversation
Conversation
Tonalité raccroché
2-8
Décroché
Raccroché
Raccroché
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-9
Les différentes configurations : Station à station
☯
Interconnexion entre PCs avec des cartes sons full duplex
2-10
Coût additionnel faible
On doit connaître les @IP : adressage dynamique dans certain cas
La QoS dépend de l’interconnexion
Exercice n°1
☯
Démonstration d’un appel simple H.323
2-11
Utilisation de Netmeeting sur des PC multimédia
Communication sur un LAN
Capture de trames VoIP H.323
• Trouver les éléments suivants :
• H.225 –TCP port 1720
• H.245
• RTP et RTCP – repérer les numéros des ports pairs et impairs
Communication par les liaisons WAN
Appel simple H.323 : Etape 1
☯
Initialisation de l ’appel
H.225 : ss/ens Q.931
Titi
Toto
Set up
Alerte
Connect
Release complete
Status
2-12
TCP Port
1720
H.225.0
☯
Mise en paquets de flux média et synchronisation sur des Lan sans garantie de
qualité de service.
☯
S’appuie sur TCP, port 1720
Utilisation de protocoles temps réel
Real-time Transport Protocol (RTP) pour transporter et synchroniser les données reçues
Real-time Transport Control Protocol (RTCP) pour fournir des information sur le délai et la
qualité de la transmission
☯
Transport du nom canonique Cname pour identifier les terminaux
☯
Transport des messages Q.931 pour la signalisation et les services
supplémentaires
☯
Transport des information Registration, Admission, et Status (RAS) pour la
connexion des appels et communiquer avec le gatekeeper
2-13
Appel simple H.323 : Etape 2
☯
Ouverture du canal de contrôle
H.245
Titi
Toto
Req : Tes Capacités
Res : Ack Mes Capacités
Maître/esclave
Req : Open Logical channel
Res : Open Logical channel
2-14
TCP
H.245
☯
Protocole de Contrôle pour les communications multimédia
☯
Gestion de l’attribution des ressources multimédia
Par des échanges de capacités entre les terminaux
Définit les possibilités supportées par les équipements
Permet les négociations de codecs
☯
Détermination Maître/Esclave où le statut est assigné dynamiquement
☯
Peut multiplexer jusqu’à 15 canaux logiques
☯
Signalisations entre Transport Service Access Point (TSAP)
Adresse IP et ports de communication
Détermine le délai aller-retour de l’appel
2-15
Définit les messages et les procédures échangés entre 2 entités H.323 pour négocier les
capacités multimédia et ouvrir les canaux logiques
S’appuie sur TCP
Boucle de maintenance
Appel simple H.323 : Etape 3
☯
Ouverture des canaux logiques
Toto
Début de la communication
Titi
Ouverture RTP
UDP pair
Ouverture RTCP
Ouverture des
Canaux logiques
Ouverture RTP
Ouverture RTCP
2-16
UDP impair
Appel simple H.323 : Etape 4
☯
Conversation
Dialogue :
modifications éventuelles
des canaux logiques
Titi
Toto
RTP
UDP pair
RTCP
Canaux logiques
RTP
RTCP
2-17
UDP impair
Codage du contenu des appels
☯
La voix et la vidéo sont transportés par RTP
☯
RTP comprend numéros de séquence et Horodatage (timestamp)
☯
RTCP permet le retour d ’information à l ’envoyeur
2-18
La possibilité de suppression du silence permet de réduire la bande passante
Permet au receveur de réorganiser les paquets hors séquence et d’identifier les paquets
perdus
Rapports que l’expéditeur et le receveur s’envoient périodiquement
Le receveur renvoie des informations sur la gigue et les paquets perdus
Transporte également des informations pour l ’identification
Appel simple H.323 : Etape 5
☯
Fin de communication
Fin de la Communication
Titi
Toto
Fermeture canal logique
Fermeture canal logique
Fin de session H.245
Fin de session H.245
Libération du canal H.225
Libération du canal H.225
2-19
Les différentes configurations : Station à téléphone privé
☯
Pour appeler un téléphone classique à partir d’un PC à un téléphone privé
Ajouter une gateway au réseau téléphonique privé
La résolution d’adresse doit se faire par la gateway
Pots
INTRANET
Gateway
PBX
2-20
Exercice n°2
☯
Démonstration d’un appel H.323 vers un téléphone analogique
2-21
Utilisation de Netmeeting ou Conference sur des PC multimédia
Configuration des routeurs Cisco comme passerelle vers des téléphones analogiques- test
des téléphones analogiques
Configuration de Netmeeting pour utiliser les passerelles Cisco
Capture de trames VoIP H.323
Les différentes configurations : Station au RTC
☯
L’appel d’un PC vers le RTC nécessite un gatekeeper
Pour la résolution d’adresse IP et numéro de téléphone
Pour contrôler la charge sur le réseau
Gatekeeper
Gateway
RTC
Pots
2-22
Exercice n°3
☯
Démonstration d’un appel H.323 avec un Gatekeeper
2-23
Utilisation de Netmeeting ou Conference sur des PC multimédia
Utilisation des routeurs Cisco comme passerelle vers des téléphones analogiques
Gatekeeper
• OpenGatekeeper
• Configuration d’un routeur Cisco comme Gatekeeper – Découverte en multicast :
224.0.1.41
Configuration de Netmeeting pour s’enregistrer auprès du Gatekeeper
Configuration des passerelles Cisco pour s’enregistrer auprès du Gatekeeper
Capture de trames VoIP H.323
Appel H.323 vers RTC : Etape 1
☯
Découverte du Gatekeeper
GK
Où est le Gatekeeper ?
Toto
GK Discovery
UDP Port
1718
Requête en Multicast
224.0.1.41
TTL très bas : <10
GK Confirm GCF
Nom, @IP, port (1719) pour RAS
2-24
Titi
Appel H.323 vers RTC : Etape 2
☯
Enregistrement auprès du Gatekeeper
GK
Registration
Toto
RRQ
ID, capacités, @IP, ...
RCF
2-25
UDP Port
1719
Titi
Messages RAS : enregistrement auprès du gatekeeper
☯
Les terminaux doivent s’enregistrer auprès du gatekeeper
☯
L ’enregistrement suit la découverte
Permet l’établissement d’une connexion logique entre terminal et GK
Définit le type de terminal et son ID
Registration ReQuest (RRQ) envoyé depuis le terminal
Accepté ou rejeté par le gatekeeper
• Registration Confirm (RCF), ou
Registration Reject (RRJ)
L ’enregistrement peut expirer
• La période de validité n ’est pas définie
• Décidée par le vendeur/administrateur
• L’enregistrement peut être gardé actif
• Avec un enregistrement “keep alive” (RRQ)
☯
Un-registration Request (URQ) quand le terminal se déconnecte
2-26
URQ envoyé du terminal au gatekeeper
Gatekeeper peut confirmer (UCF) ou rejeter (URJ) l ’URQ
Appel H.323 vers RTC : Etape 3
☯
Autorisation auprès du Gatekeeper
GK
Admission
Toto
ARQ
UDP Port
1719
N°Seq, ID, Type d ’appel, modèle,
Destination, call ID unique,
estimation de BW BRQ
ACF
Modèle, BCF,
Socket de la GW
2-27
Titi
Appel H.323 vers RTC : Etape 4
☯
Demande de Statut
GK
Status
Toto
IRQ
IRR
2-28
UDP Port
1719
Titi
Appel H.323 vers RTC : Etape 5
☯
Réception de ID GW et Signalisation
Qui connaît Titi ?
Toto
GK
Initialisation : H.225
Set up
Alerte
Connect
Release complete
Status
2-29
GW
Titi
TCP Port
1720
Les différentes configurations : Pots vers Pots
☯
Entre opérateurs ITSP, proposant des services VoIP
Les gatekeepers doivent discuter entre eux pour la résolution d’adresses
La qualité de service sera difficile à maintenir à travers l’Internet
Gateway
Gatekeeper
RTC
INTERNET
Gateway
RTC
2-30
Gatekeeper
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-31
Composants d’une Zone H.323
INTRANET
Terminaux
Terminaux
Gateway
Zone
Gatekeeper
MCU
2-32
RTC
Composants d’un système de conférence multimédia
☯
Terminal :
☯
Gateway :
☯
Passerelle reliant des équipements non H.323 à la zone pour la
traduction des protocoles
Adaptation de Q.931
Transport des codes DTMF
Multipoint Control Unit (MCU):
2-33
Point d’extrémité sur un réseau local qui engage une communication
H.323 en temps réel.
Codec audio et vidéo, et canaux de données T.120
Négociation des paramètres de flux
Permet des conférences multidirectionnels
Comprend un Multipoint Controller (MC) pour gérer la conférence
Des Multipoint Processor (MP) pour le traitement
Architecture d’une entité H.323
Video I/O
equipment
Audio I/O
equipment
User data
applications
T.120
System
control
Video CODEC
H.261, H.263
Audio CODEC
G.711, G.722
G.723.1, G.728
G.729
H.225.0
Layer
System control
H.245 control
Call control
H.225.0
RAS control
H.225.0
2-34
Receive
path delay
Communication
layers
Gatekeeper H.323
☯
Optionnel dans le modèle H.323, il assure le contrôle des
appels entre les terminaux, gateway et MC ’s
Translation d ’adresses alias en adresses transport
Contrôle des appels entres les terminaux, gateway, etc.
Gestion des ressources (bande passante, accès RTC)
☯
Zone H.323
Un seul Gate keeper, plusieurs terminaux, gateway et MCU
Protocole de découverte du gate keeper de la zone (RAS)
2-35
Gatekeeper H.323
☯
Assure les fonctionnalités d’un PBX
Tonalités
Musique
Annonces
pré décroché
Annuaire
G.7xx
H.26x
RTCP
RTP
2-36
Taxation
Journal
Appelants
Appelés
H.225.0
Terminal
to
Gatekeeper
Signalling
RAS
Services
PBX
H.225.0
Call
Signalling
Outils de
développement
H.245
T.120
T.120
☯
Protocoles de transmission de données dans une conférence multimédia
☯
Documentent la structure des applications données
☯
2-37
Référencent la pile de protocoles dans T.123
Multipoint Communications Service (MCS) dans T.122 et T.125
Generic Conference Control (GCC) dans T.124
Generic Application Template (GAT) dans T.121
Multipoint Still Image et Annotation Protocol (MSIA) dans T.126
Multipoint Binary File Transfer (MBFT) dans T.127
Base pour les outils de conférence comme les tableaux, graphiques,
messageries, ...
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-38
Signalisation H.323
☯
La signalisation est utilisée dans MMIP pour :
2-39
Pour établir une communication multimédia
Pour s’enregistrer dans le réseau afin de recevoir et de faire des appels
Pour la correspondance entre les différentes adresses et numéros, (IP, E.164, alias,…)
Pour indiquer le statut des terminaux
Pour négocier les capacités entre les équipements communiquants
Pour choisir et confirmer les codecs utilisés
Pour définir et configurer les services supplémentaires
Pour terminer les appels
Protocoles H.323
2-40
Architecture fonctionnelle de H.225.0
TPKT : Transport Packet
4 octets
0000 0011
Limites du message Q.931
2-41
réservé
Longueur du message
Adresse destination de signalisation d’appel
☯
Dans la confirmation (ACF) le gatekeeper
choisit l’une de ces deux méthodes pour la
signalisation
Appel direct ou indirect (routé)
Gatekeeper
Gatekeeper
H.225
Terminal
Appel routé
2-42
Terminal
Terminal
Terminal
Appel direct
Autres messages RAS
☯
Demande de changement de bande passante (BRQ)
☯
Demande de localisation d’adresse (LRQ)
☯
Permet au terminal d’indiquer au GK la fin d’une communication
Permet au GK de forcer la fin d’une communication
Confirmée (DCF) ou rejetée (DRJ)
Demande d’information (IRQ)
2-43
Demande la traduction d ’une adresse en une adresse IP et un numéro de port
• La Confirmation fournit l’adresse (LCF)
Demande de fin de communication (DRQ)
☯
Confirmation (BCF) ou rejet (BRJ)
Permet au GK de demander un rapport d’état sur un terminal et ses communications en cours
Réponse (IRR)
• Permet d’indiquer le nombre et les paramètres des communications en cours sur un
terminal
Connexion rapide (Fast Connect)
☯
Problèmes avec la procédure normale d’initialisation
☯
La solution est la connexion rapide
2-44
Certains appels impliquent des messages audio sans aucune connexion
• Le réseau génère les messages
• « Votre appel n’a pu être effectué, veuillez recommencer ultérieurement »
• Ce message doit être envoyé au correspondant sur un canal audio
• Les canaux logiques n’ont pas étés ouverts
Initialise un canal logique après le message d’établissement
Permet aussi un temps de réponse plus court à l’initialisation
Fin de l’appel
☯
Peut être demandé par l’un des participants
☯
Fermeture des canaux logiques vidéo, et voix
☯
N’arrête pas forcément la conférence
H.245 envoie une commande “Fin de Session” sur le canal de contrôle
Attente de confirmation
Fermeture des canaux logiques
Message de libération envoyé sur le canal de signalisation d’appel
Cela ferme le canal de contrôle d’appel (H.245), et
Cela ferme le canal de signalisation d’appel
☯
Message de désengagement au gatekeeper (s’il existe)
☯
Le gatekeeper peut aussi mettre fin à une connexion en envoyant une demande
de déconnexion
2-45
Le terminal suit les mêmes procédures
L’arrêt peut aussi être provoqué par un échec du protocole
Autres types d’appels
☯
Les appels peuvent devenir plus complexes
2-46
Appels multipoints
• Conférence avec plusieurs participants
• Participants actifs : écoutent et parlent
• Participants passifs : écoutent seulement
Appels entre zones différentes
• Impliquent plus d’un gatekeeper : version 4 ,communication entre GK
Appels vers des réseaux de types différents
• RTC, RNIS, …
• Plusieurs gateways
Conférences multimédia
☯
Conférence décentralisée
☯
Conférence centralisée
☯
Présence d’un MCU ou Pont de conférence nécessaire
Chaque participant communique avec le MCU en mode point à point
Le MCU gère l’accès à la conférence, le mixage et la diffusion des flux
Conférence mixte (ou hybride)
2-47
Distribution multicast à l’ensemble des participants
Sélection et mixage des flux se font au niveau de chaque terminal
Deux modes, centralisée et décentralisée
Conférences multipoint hybride
MCU
Conférence centralisée
Conférence décentralisée
2-48
Le MCU (Multipoint Control Unit) ou Conferencing Bridge
☯
Il faut pouvoir mixer des flux decommunications audio, vidéo et data
☯
Le MCU comprend
2-49
Ajouter un tableau pour que le groupe puisse dessiner dans une fenêtre commune
Discuter en échangeant des messages texte
Mélanger les flux vidéo
Mélanger les flux audio
• Voix et son Haute fidélité
Un Contrôleur MC qui détermine le mode de conférence
Négociation des capacités de réception/émission établie avec chaque poste
• Peut être réduite dû aux capacités des terminaux
• Capacité de conversion pour sélectionner les modes communs plus facilement
Assignation des adresses multicast
Des Processeurs MP qui exécutent la synchronisation audio/vidéo, synchro lèvres
• Les MP peuvent crypter
Services supplémentaires H.450
☯
Amélioration des services VoIP (Services Supplémentaires )
2-50
H.450 définit des Services Supplémentaires pour H.323
• H.450.1 protocole générique pour des services supplémentaires
• H.450.2 transfert d’appel
• Transfert aveugle
• Transfert sécurisé
• Transfert avec consultation
• H.450.3 renvoi d’appel
• Renvoi en cas de ligne occupée
• Renvoi en cas de non réponse
• Renvoi inconditionnel
• Problème d’appel
• Autres ajouts
• Mise en attente, parcage, interception
• Appel en attente, message d ’attente
• ID de l’appelant et services supplémentaires
Les Versions de H.323
☯
Quatre versions de H.323 ont été éditées
☯
Changements de la Version 2 (Janvier 1998)
☯
Ajout de capacités pour mise en attente, transfert et renvoi d ’appels
Réduction du délai d’établissement d’appel : 3–4 AR (Faststart)
Ajout de caractéristiques de sécurité (authentification, intégrité, confidentialité, etc.)
Global System for Mobile communication (GSM) compression audio ajouté
RAS léger (maintient)
Changements prévus de la version 3 (septembre 1999) – n’a pas vu le jour
2-51
Versions 2 et 3 sont des mises à jour et des améliorations de la version 1
Réduction du délai d’établissement d’appel : 2–3 AR
Amélioration de la récupération de paquets perdus, tolérance aux erreurs
Utilisation de traitement par des processeurs de serveur indépendant (meilleur pour l ’évolution)
Capacité de Communications inter-serveur
• Ré-utilisation du canal signalisation (p.ex. entre gateway et gatekeeper)
Le protocole de Transport pour l ’établir l ’appel est UDP (au-lieu de TCP)
Services supplémentaires (ID de l’appelant, préférence de langue, capacités génériques)
Versions de H.323 (suite)
☯
Changements de la version 4 (approuvé en novembre 2000)
Décomposition des Gateway pour se conformer aux recommandations H.248 (MEGACO) en MGC et MG
Multiplexage audio et vidéo possible dans un même flux RTP pour améliorer la synchronisation
Administration par HTTP
Ajout d’information supplémentaires à l’enregistrement
Gatekeeper de secours avec possibilité d’équilibrage des charges entre GK
Demandes d’informations supplémentaires par le GK auprès du terminal pour la facturation (avec le GK de
secours)
Indication sur les ressources disponibles d’une Gateway ( par exemple, 20 ports disponibles sur les 100
ports de la GW)
Identification des services pour l’appelant
Correspondances entre différents adresses et identifiants fournis par la GW
Indication du protocole souhaité (exemple : fax)
Fax temps réel
Tunnelling de protocoles non H.323
URL : format h323:duc@gatekeeper
☯
Version 5 en 2004 – amélioration de la sécurisation du transport de la voix
☯
Version 6 en préparation.
2-52
Architecture et Signalisation H.323
Le multimédia
Réaliser un appel téléphonique classique
Réaliser un appel H.323
Composants et protocoles H.323
Signalisation et contrôle H.323
Sommaire du chapitre
2-53
Sommaire du chapitre
☯
Dans ce chapitre, nous avons
2-54
Revu la signalisation d’un appel téléphonique classique
Découvert les composants de base de la téléphonie IP H.323
Vu quelques exemples de configurations H.323
Notes
2-55