VoIP. Sprach- und Datenkommunikation in IP-Netzen mit H.323

Inhalt

Vorwort

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einführung in die Problematik

2 Der Videokonferenzstandard H
2.1 Was ist H.323?
2.2 Warum ist H.323 so wichtig?
2.3 Welchen Nutzen bietet H.323?
2.4 Überblick über die Architektur
2.5 Überblick über die Funktionsweise von H

3 Die Komponenten des H.323-Standards
3.1 Ein kurzer Überblick über die H.323-Komponenten
3.2 Terminal
3.3 Gateway
3.4 Gatekeeper
3.5 Multipoint Control Unit

4 Die Multipoint-Konferenzen mit H.323
4.1 Kategorien der H.323-Multipoint-Konferenzen
4.2 Zentralisierte Multipoint-Konferenz
4.3 Dezentralisierte Multipoint-Konferenz
4.4 Hybride Multipoint-Konferenz
4.5 IP-Multicasting

5 Der H.323 Protokoll Stack
5.1 H.323 im Schichtenmodell
5.2 Die Kontrollprotokolle des H.323-Standards
5.2.1 Das Call Control Protokoll H
5.2.2 Der Registration, Admission and Status-Channel RAS
5.2.3 Das Transportprotokoll RTP
5.2.4 Das RTP-Kontrollprotokoll RTCP
5.2.5 Das Sicherheitsprotokoll H
5.2.6 Das Media Control Protocol H.245
5.2.7 Das Protokoll zur Unterstützung zusätzlicher Leistungsmerkmale H.450
5.3 Die Audiostandards der G.7xx-Serie
5.4 Die H.26x-Videostandards von H
5.4.1 Überblick über die H.26x-Videostandards
5.4.2 Der Videostandard H
5.4.3 Der Videostandard H
5.5 Der Datenkonferenzstandard T

6 Die Vorschläge zum Laborversuch
6.1 Zielstellung für den Laborversuch
6.2 Mögliche Versuchsinhalte
6.2.1 Vorstellung der Sprachdienste
6.2.2 Vorstellung der Datendienste
6.2.3 Vorstellung der Videoanwendungen
6.2.4 Vorstellung zusätzlicher Leistungsmerkmale
6.2.5 Einweisung in das Systemmanagement

7 Zusammenfassung und Ausblick

Anhang
Trace eines H.323-Calls

Literaturverzeichnis

Hilfsmittelverzeichnis

Ansprechpartnerverzeichnis

Vorwort

Für so wohl die Sprach- als auch die Datenkommunikation wurden in der Vergangenheit stets separate Übertragungsmedien benutzt, wodurch ein kostspieliger Aufbau von getrennten Infrastrukturen notwendig war. Die Konvergenz beider Kommunikationsformen soll diesen Umstand beheben. Mit dem Internet Protokoll (IP), über das verschiedenste Informationen in unterschiedlichsten Netzwerkstopologien transportiert werden können, wird eine Konvergenz von Sprache und Daten ermöglicht.

Lange Zeit mangelte es an Standards für di e gemeinsame Sprach- und Datenkommunikation in IP -Netzen. Im Jahr 1996 behob die International Telecommunication Union mit dem H.323-Standard dieses Defizit und bereitete somit den Weg für eine Vielzahl von Kommunikationsanwendungen für IP. Aus diesem Grund sollen die theoretischen Grundlagen des H.323-Standards in dieser Diplomarbeit erläutert werden.

Für die Unterstützung bei der Erstellung dieser Diplomarbeit sei den Betreuern Herrn Dipl.

Ing. Jürgen Hempel und Herrn Dipl. Ing. Michael Maruschke sowie dem Support der Siemens AG, im Speziellen Herrn Timo Richter, gedankt.

Hierbei handelt es sich um eine gekürzte Fassung. Es Copyright -Gründen wurde die Beschreibung des Siemens HiNet RC3000 entfernt.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 2-1: H323-Protokollstack /32/

Abbildung 2-2: Der Überblick über die H.323-Architektur /43/

Abbildung 3-1: Funktionen eines H.323-Terminals /29/

Abbildung 3-2: Konferenz zwischen H.323- und PSTN-Terminal über ein Gateway /31/

Abbildung 3-3: Mögliche Verbindungen für H.323-Gateway /31/

Abbildung 3-4: Die H.323-Zone /31/

Abbildung 4-1: dezentralisierte und zentralisierte Multipoint-Konferenz /31/

Abbildung 4-2: Die hybride Multipoint-Konferenz /31/

Abbildung 5-1: H.323 im OSI-Schichtenmodell /40/

Abbildung 5-2: Grundsätzlicher Ablauf für den Aufbau einer H.323-Verbindung /34/

Abbildung 5-3: Der Aufbau des festgelegten RTP-Headers /40/

Abbildung 5-4: Der Aufbau des RTCP-Headers /40/

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2-1: Videokonferenzstandards der H.32x-Serie im Überblick /12/

Tabelle 3-1: minimale Gatekeeper-Funktionalität im Überblick /31/

Tabelle 3-2: optionale Gatekeeper-Funktionen im Überblick /31/

Tabelle 5-1: von H.225 vorgeschlagenen Methoden zur Einhaltung des QoS

Tabelle 5-2: Die RAS-Messages

Tabelle 5-3: Übersicht über die RTP-Headerfelder

Tabelle 5-4: Überblick über die RTCP-Headerfelder.

Tabelle 5-5: Sicherheitsfunktionen von H

Tabelle 5-6: Die H.245 Messagetypes

Tabelle 5-7: Die G.7xx-Sprachcodecs von H.323 /40/

Tabelle 5-8: ITU-T Bildformate für Videokonferenzen /31/

Tabelle 5-9: zusätzliche H.263-Optionen

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einführung in die Problematik

Schon seit geraumer Zeit existiert der Wunsch, Daten und Sprache über ein Medium und aus einer Quelle zu beziehen. Wer würde nicht gern an einem einzigen Gerät telefonieren, Videokonferenzen abhalten, das Telefonbuch durchsuchen, Faxe versenden oder Tex te editieren?

Mit dem Internet Protokoll (IP) wurde vor einiger Zeit eine Voraussetzung für diese Entwicklung geschaffen. IP erweist sich als ideale Technologie für diese Anforderungen, da es Informationen zwischen unterschiedlichsten Hardware - und Softwa re-Plattformen austauschen kann. Für die Übertragung von Echtzeitanwendungen ergeben sich mit IP allerdings Schwächen, da dieses Protokoll keinen Quality of Service (QoS) garantiert. Die Einhaltung von Parametern, wie dem Durchsatz oder der Übertragungszei t, kann vom IP demzufolge nicht sichergestellt werden.

Um die IP -Technologie für die Übertragung von zeitkritischen Sprach -, Video - und Simulationsinformationen nutzbar zu machen, müssen dementsprechende Mechanismen entwickelt werden, die diese Nachteile ausgleichen. Weiterhin ist es zur Gewährleistung der Interoperabilität zwischen IP -Kommunikationssystemen verschiedener Hersteller notwendig, entsprechende Standardisierungen vorzunehmen.

Mit diesen Maßnahmen beschäftigt sich die vorliegende Diplomarbeit, wobei die theoretischen und praktischen Aspekte der Sprach - und Datenkommunikation in IP -Netzen besondere Berücksichtigung findet.

Anschließend an den einleitenden Teil werden dazu die theoretischen Grundlagen des Videokonferenzstandards H.323 erläutert. Die praktische Fortsetzung des Themas erfährt die Arbeit durch die Vorstellung des Realtime Communication Systems von Siemens und dessen Integration in einen Versuchsaufbau. Dazu werden die Funktion, Installation und Konfiguration der einzelnen Systemkomponenten beschrieben. Für die Versuchsdurchführung werden verschiedene Vorschläge unterbreitet.

2 Der Videokonferenzstandard H.323

2.1 Was ist H.323?

Der H.323 -Standard bildet die Grundlag e für Audio -, Video - und Datenkommunikation über IP-basierte Netzwerke. Durch diesen Standard wird gewährleistet, dass Multimediaprodukte und -anwendungen von verschiedenen Herstellern ohne Kompatibilitätsprobleme miteinander kommunizieren können.

H.323 i st eine Dachempfehlung der International Telecommunications Union (ITU -T), die mehrere Unterempfehlungen, z.B. zur Audio -, Video - und Datenübertragung sowie zur Signalisierung, in sich vereinigt. Die H.323 -Empfehlung standardisiert die multimediale Kommunikation über Local Area Networks (LAN), die keinen QoS , also keine Einhaltung von Parametern wie Bandbreite und Übertragungszeit, garantiert. Diese Netzwerke basieren vorwiegend auf paketvermittelnden Technologien wie TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) über Ethernet, Fast Ethernet oder Token Ring, und werden heutzutage fast überall zur Koppelung von Computern eingesetzt.

H.323 ist ein Teil der H.32x -Serie (siehe Tabelle 2-1), die sich mit dem Thema der Videokonferenzübertragung über verschiedenartige Netzwerkstechnologien beschäftigt. Weiter enthalten in dieser Serie sind z.B. H.320 für die Kommunikation über ISDN (Integrated Services Digital Network) und H.324 für die Kommunikation über PSTN (Public Switched Telephone Network).

Die H.323 -Spezifikation wurde 1996 von der ITU -T Study Group 16 verabschiedet. Dieser Standard ist sehr weit gefasst und umfasst Technologien für stand -alone Geräte sowie für Anwendungen auf PC. In H.323 werden Konferenzen sowohl von Point-to-Point als auch für Multipoint-Verbindungen behandelt. Die H.323 -Empfehlung beinhaltet auch Informationen zu Signalisierung, Multimedia- und Bandbreitenmanagement sowie zu den Schnittstellen mit anderen Netzwerken.

Tabelle 2-1: Videokonferenzstandards der H.32x-Serie im Überblick /12/

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die H.323 -Spezifikation wurde 1996 von der ITU -T Study Group 16 verabschiedet. Dieser Standard ist sehr weit gefasst und umfasst Technologien für stand -alone Geräte sowie für Anwendungen auf PC. In H.323 werden Konferenzen sowohl von Point -to-Point als auch für Multipoint-Verbindungen behandelt. Die H.323 -Empfehlung beinhaltet auch Informationen zu Signalisierung, Multimedia- und Bandbreitenmanagement sowie zu den Schnittstellen mit anderen Netzwerken.

Die Version 2 des Standards H.323 wurde im Januar 1998 verabschiedet. Sie behebt die Schwachstellen (z.B. bei Rufaufbau und Sicherheit) der Version 1, führt neue Protokolle ein (z.B. T.120) und erweitert die Funktionalität der bereits vorhandenen Protokolle (z.B. Q.931, H.245, H.225). Die wichtigsten Neuerungen sind in den Bereichen, Sicherheit, Beschleunigung des Rufaufbaus, Einführung zusätzlicher Dienste und Integration des T.120 -Standards zu finden.

In den folgenden Kapiteln von Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. werden die Funktion, die Architektur und Anwendungsmöglichkeiten von H.323 behandelt.

2.2 Warum ist H.323 so wichtig?

Die H.323-Empfehlung ist trotz ihres Umfangs sehr flexibel und bietet die optimale Ba sis zur Entwicklung von verschiedensten, zu anderen Herstellern kompatiblen Softwareprodukten. So ist es möglich, den Standard, sowohl in Headsets, die nur Sprache übertragen, als auch in komplette Multimedia-Systeme zu implementieren. H.323 ermöglicht es, dass das Headset und das Multimedia -System trotz unterschiedlichen Aufbaus und Funktionsumfangs miteinander kommunizieren können. Aus folgenden Gründen wird H.323 in Zukunft große Bedeutung erlangen:

- H.323 kann auf den bestehenden Infrastrukturen (z.B. I P-basierte Netzwerke) eingesetzt werden, da es die oft sehr unterschiedlichen Latenzzeiten ausgleicht.
- IP-basierte LANs werden immer leistungsfähiger. Die Übertragungsbandbreiten der Ethernet-Technologie vergrößert sich von 10 Mbit/s über 100 Mbit/s auf 1 Gbit/s.
- H.323 ermöglicht die Interoperabilität mit unterschiedlichen Anwendungen, Geräten und Herstellern.
- H.323 standardisiert die Interoperabilität zwischen LANs und anderen Netzen (z.B. ISDN, PSTN).
- Die Leistungsfähigkeit der PCs im Bereich Multimedia h at sich aufgrund der schnelleren Prozessoren und der neuen Technologien zur Multimediaunterstützung verbessert.
- H.323 ermöglicht Bandbreitenmanagement. Damit kann die für eine Konferenz zur Verfügung stehende Bandbreite begrenzt werden. Die Unterstützung v on Multicast dient, bei Konferenzen mit mehreren Teilnehmern, zur Einsparung von Bandbreite.
- H.323 wird von vielen Computer - und Telekommunikationsunternehmen, z.B. Cisco (2600er Serie), Intel (Internet Phone), Microsoft (Netmeeting) und Siemens (HiNet), bereits eingesetzt und unterstützt.

2.3 Welchen Nutzen bietet H.323?

In der H.323 -Empfehlung sind Codec-Standards zur Kompression und Dekompression von Audio- und Video -Informationen enthalten. Dadurch wird zum einen die Einsparung von Bandbreite ermöglicht, und zum anderen gewährleistet, dass H.323 -Produkte verschiedener Herstellern die gleichen Codec-Technologien unterstützen.

Zur Sicherung der Interoperabilität verwendet H.323 gemeinsame Call -Setup- und Call -Control-Protokolle. Hinzu kommen Methoden, die es dem Empfänger ermöglichen, dem Sender die verfügbaren Kapazitäten mitzuteilen.

Wie Abbildung 2-1 verdeutlicht, benutzen die Protokolle des H.323 -Standards für ihren Informationsaustausch TCP und UDP (User Datagramm Protocol) aus der TCP/IP -Familie, und sind infolgedessen oberhalb der Transportschicht im OSI -Schichtenmodell (OSI, Open System Interconnection; siehe dazu Fachbücher /1/, /3/) angeordnet. Damit stellen sie die anwendungsorientierte Kommunikation dar, und sind von den netzspezifischen Gegebenheiten unabhängig.

Auch ist H.323 an keine Hardware und kein Betriebssystem gebunden. H.323 -basierte Lösungen können demzufolge in unterschiedlichsten Ausführungen entwickelt werden.

Mögliche Einsatzbereiche reichen beispielsweise vom videofähigen PC über IP -fähige Telefone bis hin zu Videokonferenzterminals.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-1: H323-Protokollstack /32/

Mit H.323 besteht die Möglichkeit, drei oder mehr Endpunkte in eine Konferenz einzubeziehen. Dafür werden keine speziellen Kontrollmechanismen benötigt. Allerdings wird durch die Verwendung von Multipoint Control Units (MCU) eine leistungsfäh igere und flexiblere Architektur solcherMultipoint-Konferenzen ermöglicht.

Für Multipoint-Konferenzen unterstützt H.323 die Verwendung von Multicasts (siehe Kapitel 4.5). Der entscheidende Vorteil von Multicast -Verbindungen i st, dass im Vergleich zu Unicast- und Broadcast -Übertragungen die Bandbreite viel effizienter ausgenutzt wird, da unnötige Kopien und die Bestätigungen von Paketen entfallen.

Mit dem Bandbreiten-Management bietet H.323 eine Möglichkeit an, bandbreitenintensiven Audio- und Videoverkehr zu kontrollieren. Es kann die maximale Anzahl von H.323 - Verbindungen bzw. ihre zur Verfügung stehende Bandbreite begrenzt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass es zu keiner Beeinträchtigung des kritischen Verkehrs kommt.

An einer H.323 -Konferenz können Endpunkte mit verschiedenen Fähigkeiten beteiligt sein. So ist es möglich, dass ein Nur -Audio-Terminal in einer Konferenz mit Terminals, die zusätzlich über die Video - und/oder Datenfähigkeit verfügen, kommuniziert. Ein H.3 23- Multimedia-Terminal ist in der Lage, in einer laufenden Videositzung mit einem T.120 - Daten-Terminal den Datenteil der Konferenz zu teilen, während es den Audio -, Video - und Datenteil mit den restlichen Multimedia-Terminals teilt.

Für die Kommunikation mit Stationen außerhalb des LANs beinhaltet die H.323 -Empfehlung die Codec -Technologien anderer Videokonferenz -Standards der H.32x -Serie. Damit werden die Transcoding-Verzögerungen bei den Internetwork-Konferenzen minimiert.

2.4 Überblick über die Architektur

Die H.323 -Empfehlung standardisiert die technischen Rahmenbedingungen für die Audio -und Videokommunikation in LANs, die keinen QoS garantieren. Zur Realisierung von datenfähigen Konferenzen ist die T.120-Spezifikation integriert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2-2: Der Überblick über die H.323-Architektur /43/

H.323 bezieht sich auf die anwendungsorientierten Schichten im OSI -Schichtenmodell (siehe dazu Fachbücher /1/, /3/) und ist damit unabhängig von den netzspezifischen Schichten und der Transportschicht. Ausschließlich für die Interaktion mit den Switched Circuit Networks (SCN) werden Elemente definiert, die unterhalb der anwendungsspezifischen Schichten agieren.

Wie in Abbildung 2-2 zu sehen ist, spezifiziert die H.323 -Empfehlung folgende technische Komponenten:

- Terminal
- Gateway
- Gatekeeper
- Multipoint Control Unit (MCU)

2.5 Überblick über die Funktionsweise von H.323

H.323 verwendet für den Informationsaustausch gesicherte und ungesicherte Technologien. Die Daten - und Kontrollsignale verlangen nach einer gesicherten Übertragung der Informationen, da sie nur in Vollständigkeit und der richtigen R eihenfolge ihren Sinn ergeben. Audio - und Videoinformationen hingegen verlieren mit fortschreitender Zeit an Bedeutung, entstellen aber ihren Sinn nicht durch den Verlust einer kleinen Teilinformation.

Audio- und Video -Signale werden deshalb mit den effizi enteren ungesicherten Transporttechnologien versendet.

Der gesicherte und verbindungsorientierte Informationsaustausch wird im IP -Stack von TCP gewährleistet (siehe dazu Fachbücher /2/, /3/). Die g esicherte Übertragung garantiert eine sortierte, fehlerfreie Übertragung und Flusskontrolle der Pakete. Sie kann aber die zeitliche Verzögerung und den Durchsatz der Pakete beeinträchtigen. H.323 nutzt die gesicherte Übertragung von TCP für die End -to-End-Kommunikation über T.120 Daten -Kanäle, H.245 Control-Channels und Q.931 Call-Signaling-Channels.

Das UDP (siehe dazu Fachbücher /2/, /3/) bietet den ungesicherten und verbindungslosen Informationsaustausch innerhalb des IP -Stacks an. Im Gegensatz zu TCP garantiert UDP nicht die fehlerfreie, sortierte Übertragung der Daten. Die Daten werden lediglich auf Fehler überprüft und im Fehlerfall verworfen. Eine Neuanforderung falscher Daten ist über UDP nicht möglich, sondern muss durch Protokolle der höheren Schichten übernommen werden. H.323 benutzt UDP für die Übertragung des RAS -Channels (RAS, Registration Admission Status; siehe Kapitel 5.2.2) sowie der Audio- und Videosignale.

Für die Echtzeitfähigkeit von Audio - und Videokonferenzen wurde das Real -Time Transport Protocol (RTP) entwickelt. Es setzt auf UDP auf und fügt jedem UDP -Paket einen Protokollkopf hinzu, der einen Zeitstempel und eine Paketnummer enthält. Mit einer geeigneten Puffertechnologie ist es der Empfangsstation damit möglich, dupliziert Pakete zu löschen, die Pakete in der korrekten Reihenfolge zu sortieren, Audio -, Video - und Datensignale miteinander zu synchronisieren und dadurch trotz unterschiedlich er Latenzzeiten eine konstante Wiedergabe dieser Informationen zu erhalten.

Zur Kontrolle des RTP wurde das Real -Time Transport Control Protocol (RTCP) entwickelt. Es überwacht den QoS, übermittelt Informationen über die Konferenzteilnehmer und verteilt periodisch an alle Teilnehmer Kontrollpakete mit Qualitätsinformationen.

In großen paketorientierten Netzwerken wie dem Internet oder Intranets ist es schwierig, immer die nötige Bandbreite zur Verfügung zu stellen. Das Resource Reservation Protocol (RSVP) erlaubt einem Empfänger für bestimmte Informationen eine bestimmte Bandbreite anzufordern. Dem Empfänger kann angezeigt werden, ob ihm diese Bandbreite zu gesichert wird oder nicht. RSVP muss derzeit von H.323 -Komponenten nicht zwingend unterstützt werden, da es kein offizieller Teil der aktuellen Version 2 des H.323 -Standards ist. Genauere Informationen zu RSVP sind in /40/ enthalten.

3 Die Komponenten des H.323-Standards

3.1 Ein kurzer Überblick über die H.323-Komponenten

Wie in Kapitel 2.4 beschrieben, sind von H.323 folgende Komponenten spezifiziert:

- Das Terminal ist ein Anwenderendpunkt für die multimediale Echtzeitkommunikation
- Das Gateway realisiert die Kommunikation zwischen H.323 -Terminals un d anderen Terminals der H.32x-Serie (siehe Tabelle 2-1, Kapitel 2.1).
- Der Gatekeeper ist der zentrale Kontrollpunkt für alle Endpunkte (Terminals, Gateways, MCUs) in einer H.323-Zone.
- Die Multipoint Co ntrol Unit (MCU) kontrolliert Multipoint -Konferenzen zwischen mehreren Terminals.

In den folgenden Abschnitten dieses Kapitels werden die einzelnen Komponenten genauer erläutert.

3.2 Terminal

Ein H.323 -Terminal ist ein Anwenderendpunkt für eine Echtzeitkommu nikation in sendender und empfangender Richtung. Die möglichen Funktionalitäten eines Terminals werden in Abbildung 3-1 veranschaulicht. Solche Endpunkte können beispielsweise ein IP -Telefon oder ein Videokonferenz -Terminal sein. Jedes Terminal muss mindestens die Spezifikationen G.711 für die Audio -Kommunikation unterstützen. Die Implementierung des Video- und Datendienstes sind optional. Der Video -Codec H.261 muss allerdings zwingend unterstützt werden, um eine Audiokommunikation zwischen videofähigen und nicht - videofähigen Endpunkten zu gewährleisten. Die Unterstützung von H.263 ist freigestellt.

Die Standards H.245 (z.B. für das Aushandeln von Kanalbenutzung und Fähigkeiten) sowie Q.931 (z.B. für die Anruf -Signalisierung und de n Konferenz -Aufbau; siehe Digitale Vermittlungstechnik) müssen ebenfalls in allen Terminals implementiert sein.

Für das Synchronisieren der Audio - und Videopakete werden zwingend das Real -Time Protocol (RTP) und das Real -Time Control Protocol (RTCP) benöt igt. Auch das Protokoll Registration-Admission-and-Status (RAS), das für die Kommunikation mit einem Gatekeeper benötigt wird, muss jedes Terminal unterstützen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-1: Funktionen eines H.323-Terminals /29/

Die vom H.323-Terminal benutzten Protokolle werden im Kapitel5 beschrieben.

3.3 Gateway

Die Hauptaufgabe eines Gateways besteht darin, LANs mit SCNs zu verbinden . Es w ird verwendet für Konferenzen mit:

- analogen PSTN-Telefonen,
- digitalen ISDN-Telefonen,
- H.320-kompatiblen Terminals über ISDNs,
- und H.324-kompatiblen Terminals über PSTNs.

Die wichtigste Funktion des Gateways ist die Umsetzung der Informationen zwischen H. 323-und Nicht -H.323 Endpunkten. Dazu gehört auch die Anpassung der Übertragungsformate (z.B. Bitratenanpassung zwischen H.225 und H.221) und der Übertragungsprozeduren (z.B. Fähigkeitenaustausch zwischen H.245 in H.242). Ein Gateway übernimmt auch die Umwandlung zwischen den verschiedenen Audio - und Video -Codecs der einzelnen Netzwerktechnologien. Eine Verbindung zwischen einem H.323- und PSTN -Terminal wird in Abbildung 3-2 verdeutlicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-2: Konferenz zwischen H.323- und PSTN-Terminal über ein Gateway /31/

Terminals kommunizieren mit den Gateways über die Protokolle H.245 und Q.931. Falls das Gateway über die jeweiligen Transcoder verfügt, kann es zusätzlich Terminals bedienen, die zu den folgenden Standards kompatibel sind (siehe dazu auchAbbildung 3-3):

- H.310 für Videokonfernzsysteme im B-ISDN
- H.321 für die Adaption von H.320-Terminals in die B-ISDN-Umgebung
- H.322 für Videokonferenzsystem mit LANs, die QoS bieten
- V.70 für Videokonferenzsystem im Global Switched Telephone Network (GSTN)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-3: Mögliche Verbindungen für H.323-Gateway /31/

Ein Gateway ist für eine H.323 -Konferenz nicht zwingend notwendig. Auf den Einsatz eines Gateways kann verzichtet werden, solange alle Endpunkte ausschließlich innerhalb des LANs miteinander kommunizieren, also keine Verbindungen mit SCNs benötigt wird.

Für die Implementierung der Funktionen im Gateway läßt der H.323 -Standard Raum für freie Entscheidungen. So ist die maximale Anzahl der Terminals, die über ein Gateway miteinander kommunizieren können, nicht vorgeschrie ben. Ebenfalls die Anzahl der SCN -Verbindungen, die Anzahl der gleichzeitig unabhängig voneinander ablaufenden Konferenzen, die Audio -, Video - und Datenumsetzung sowie die Multipoint -Unterstützung werden nicht vorgeschrieben. Durch die Einbeziehung der Gateway -Technologie in die H.323-Spezifikation hat die ITU -T die Interoperabilität mit den verschiedenen standardbasierten Konferenzsysteme gewährleistet.

3.4 Gatekeeper

Der Gatekeeper ist die wichtigste Komponente in einem H.323 -fähigen Netzwerk. Er kontrolliert alle Anrufe der angemeldeten Endpunkte in seiner Zone. Endpunkte sind Terminals, Gateways und MCUs. Die Funktion eines Gatekeepers ist vergleichbar mit der eines virtuellen Switches und wird hauptsächlich vom RAS -Channel (siehe Kapitel 5.2.2) gewährleistet.

Die Menge aller von einem einzigen Gatekeeper kontrollierten Terminals, Gateways und MCUs nennt man H.323-Zone. Diese Zone ist nicht an physikalische Grenzen gebunden. Sie kann auch aus mehreren über Router verbundenen Subnetzen bestehen. Eine solche H.323 -Zone ist in Abbildung 3-4 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-4: Die H.323-Zone /31/

Gatekeeper bieten zwei wicht ige Funktionen an, die in der RAS -Spezifikation definiert sind. Zum einen übernimmt der Gatekeeper das Bandbreitenmanagement im Netz. Mit dem Bandbreitenmanagement kann z.B. die Anzahl der simultanen Konferenzen limitiert werden. Der Gatekeeper stellt sich er, dass dieses Limit nicht überschritten wird. Es wird somit möglich, die Gesamtbandbreite, die für Konferenzen zur Verfügung steht, zu begrenzen.

Dadurch wird gewährleistet, dass für andere Anwendungen (wie z.B. Email oder File Transfer) oder andere LAN-Protokolle genügend Kapazität bestehen bleibt.

Eine weitere wichtige Funktion ist die Adressumwandlung zwischen den IP -Adressen und den Alias-Adressen der einzelnen Terminals und Gateways. Bei der Verwendung eines oder mehrerer Gateways innerhalb einer H. 323-Zone übernimmt der Gatekeeper die Übersetzung der E.164-Adressen in die LAN-Adressen und umgekehrt.

Optional können Gatekeeper ein Routing der H.323 -Konferenzen übernehmen. Ein Anruf der über einen Gatekeeper geroutet wird, kann zu verschiedenen H.323 -Routingfähigen Gateways weitergeleitet werden. Beispielsweise kann so der preiswerteste Weg zwischen den Konferenzteilnehmern gewählt werden. Über einen H.323 -Routing fähigen Gatekeeper kann eine Konferenz an das Gateway geleitet werden, das dem angesproc henen Endpunkt am nächsten ist. Im Falle der Unerreichbarkeit eines Endpunkts kann ein solcher Gatekeeper auch den Anruf an einen anderen Endpunkt weiterleiten, der diesen Anruf dann bearbeitet (z.B. User-Not-Available-Proxy von Siemens HiNet RC 3000). Die se Gatekeeper sind auch dazu in der Lage, die Menge der aktuellen Verbindungen gleichmäßig auf die zur Verfügung stehenden Gateways zu verteilen.

Trotz seiner Bedeutung wird das Vorhandensein eines Gatekeepers in einem H.323 -LAN nicht vorgeschrieben. Soba ld er sich aber in einer H.323 -Zone befindet, müssen alle Terminals seine Dienste in Anspruch nehmen. Ein Gatekeeper ist logisch von allen anderen H.323-Endpunkten getrennt. Es ist allerdings möglich, diese Funktionalität in ein Gateway oder eine MCU zu in tegrieren. Allerdings muss bei der Implementierung der Gatekeeper -Funktionalität in andere H.323 -Komponenten darauf geachtet werden, dass diese Funktionen abgeschaltet werden können. Die Verwendung mehrerer Gatekeeper in einer H.323 -Zone ist nicht zulässig, da eine H.323 -Zone von einem Gatekeeper eindeutig definiert wird. Mehrere Geräte, die die Gatekeeper -Funktionalität unterstützen, aber nicht abschalten können, sind somit nicht gleichzeitig in einem LAN verwendbar.

Tabelle 3-1 und Tabelle 3-2 zeigen eine Übersicht über alle zwingend bzw. optional angebotenen Funktionen eines Gatekeepers.

Tabelle 3-1: minimale Gatekeeper-Funktionalität im Überblick /31/

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3-2: optionale Gatekeeper-Funktionen im Überblick /31/

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.5 Multipoint Control Unit

Eine Multipoint Control Unit (MCU) wird für die Unterstützung einer Verbindung zwischen mehr als 2 Endpunk ten benötigt. Eine MCU besteht aus einem Multipoint-Controller (MC) und optionalen Multipoint-Prozessoren (MP).

Der MC kontrolliert den Aufbau der H.245 -Control-Channels und die H.245 -Verhandlungen über die Fähigkeiten der Audio - und Videoverarbeitung zwi schen den Terminals. Aus den H.245-Control-Channels erhält der MC auch die Informationen darüber, wieviele Audio - und Videoströme die beteiligten Terminals gleichzeitig verarbeiten können. Dabei kann allerdings die Anzahl der simultanen Audio - und Videostr öme in einer Multipoint -Konferenz über der Anzahl liegen, die ein einzelnes Terminal maximal unterstützt.

Ein MC entscheidet auch darüber, welcher der eingehenden Audio - und Videokanäle gemulticastet werden soll. Ein MC übernimmt allerdings keine direkte B earbeitung der Audio-, Video - und/oder Datenkanäle, sondern überlässt das Switching und Mixing dieser Kanäle dem MP.

Switching bedeutet, dass aus n Kanälen ein Kanal an den Empfänger weitergeleitet wird.

Mixing ist das lineare Kombinieren mehrerer Kanäle bzw. das Bestimmen der Kanal -Matrix bei Konferenzen. Die aus dem Mixing und Switching resultierenden Informationen verteilt der MP an die Konferenzteilnehmer. Damit stellt der MP sowohl Quelle als auch Senke der Audio- und Videokanäle bei MultipoinŧKonferenzen dar.

Optional ist der MP dazu in der Lage, die Codecs und Bitraten umzuwandeln. Ein MP ist jedoch nicht zwingend notwendig, da die MCs durch die Unterstützung der Multicasts eine ähnliche Funktionalität liefern.

MC und MP können entweder als ein eig enständiges Gerät entwickelt oder in einer anderen H.323-Komponente integriert werden. Für Multipoint-Konferenzen, die sich über die Grenzen eines LANs hinaus in entfernte Netzwerke erstrecken, erweist es sich als günstig, die MCU -Funktionalität im Gateway zu integrieren. Dadurch wird gewährleistet, dass sich in jeder „Multipoint-Konferenz-Insel“ eine MCU befindet.

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