NGN:H.323 overview

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Cos’è H.323?

• È una raccomandazione pubblicata dall’ITU-T (International Telecommunications Union Telecommunications Sector). La versione 1 è stata approvata nel 1996.

• H.323 è standardizzato dall’ITU-T Study Group 16

• La versione 5 dell’H.323 è schedulata per l’approvazione per Maggio 2003

• H.323 è uno standard che specifica i componenti, i protocolli, e i meccanismi per la trasmissione di dati multimediali su reti a commutazione di pacchetto senza garanzie di qualità del servizio.

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Componenti

Elementi di un sistema H.323:

• Terminal

• Gateway

• Gatekeeper

• MCU (Multipoint Control Unit)

• Border Elements

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Terminal

• Un H.323 terminal è il nodo finale della rete (endpoint) che consente la comunicazione audio (o opzionalmente video e dati) bi-direzionale con un altro H.323 terminal, gateway o MCU

Esempi:

• Telefono tradizionale

• Dispositivo IVR (Interactive Voice Response)

• Voicemail system

• “Soft phones” (es. NetMeeting®)

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MCU (Multipoint Control Unit)

• L’MCU fornisce il supporto per conferenze di più terminali H.323

• Contiene un “Multipoint Controller” (MC) che gestisce la segnalazione di chiamata e (opzionalmente) un “Multipoint Processor” (MP) che processa l’audio/video (ad esempio mixing dei media, conversione tra codec, etc)

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MCUSegnalazione e dati

Segnalazione

Dati

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Gateway

• Il gateway ha la funzione di connettere una rete H.323 con un’altra non H.323, traducendo opportunamente i formati di trasmissione e le procedure di comunicazione.

• È composto da un “Media Gateway Controller” (MGC) e da un “Media Gateway” (MG).– MGC gestisce la segnalazione

• Q.931 / H.225.0

– MG gestisce l’audio• multiplex, rate matching, audio transcoding

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Gateway

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Gatekeeper

• Il gatekeeper è indicato come elemento opzionale.

• Se presente, possiede le seguenti funzionalità: – Address translation (routing). Determina l’indirizzo di

destinazione di un endpoint H.323 per una chiamata.• H.323 Alias indirizzi IP (durante la registrazione del terminale)

• “email-like” name

• “phone number like” name

– Admission control. Determina se ad un endpoint è permesso o meno di accedere al sistema.

– Bandwidth control. Processa al minimo le richieste di banda.

– Zone management.

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Gatekeeper (2)

Funzionalità opzionali:

• Call control signalling. Gestione della segnalazione H.225/Q.931 tra endpoint H.323.

• Call authorization. Concede o meno l’autorizzazione ad effettuare una chiamata utilizzando opportune policy (es. stato della sottoscrizione al servizio dell’endpoint)

• Bandwidth management. Processa le richieste di banda utilizzando policy (es. condizioni della banda in quel momento)

• Call management. Processa le richieste di chiamata usando policy (es. stato dell’endpoint)

• Gatekeeper management information (MIB).• Bandwidth reservation. Riserva la banda per quei terminali che

non sono in grado di farlo.• Directory services.

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H.323 Zone

• Collezione di dispositivi H.323 gestiti da un unico gatekeeper.

• Una chiamata tra due endpoint appartenti alla stessa zona passa da un unico gatekeeper.

• Una chiamata tra due endpoint di due zone differenti coinvolge più gatekeeper.

GK MCU

T

GW

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Border Elements

• Scambiano informazioni sugli indirizzi e sono coinvolti nella call authorization tra diversi domini amministrativi (utilizzano o meno una clearing house).

• Possono aggregare informazioni sugli indirizzi per ridurre il volume del traffico dovuto ai messaggi di routing che passano in rete.

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The Zone

TT T

GW

GW

GW

SCN

MCUGK

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Single Administrative Domain

BE

•Collezione di zone che sono sotto un unico dominio amministrativo (es. Service Provider)

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Multiple Administrative Domains

Clearing House

Packet Network

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Utilità del gatekeeper

• Management centralizzato– Authentication, routing, call detail recording, etc.

• Isola gli endpoint dai dettagli sulla gestione della rete– Per nascondere dettagli topologici della rete è possibile fare in

modo che tutta la segnalazione passi dal GK

• Interfaccia verso Network Database– LDAP directories, RADIUS servers, etc.

• Interfacce verso altre reti H.323– Chiamate tra Service Provider

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H.323 protocol stackH.323

IP

UDP

RTP

RTCP

TCP/UDP TCP UDPTCP

Audio

Codecs

G.711

G.723.1

G.729

..

Video

Codecs

H.261

H.263

H.264

..T.120

H.225.0

Call

Signaling

H.245H.225.0

RAS

Terminal Control and ManagementData

ApplicationsMedia Control

Multimedia Applications, User Interface

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RTP(Real Time Protocol) Header

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RTP

• Identificazione del payload tipo di codifica

• Timestamp sampling clock + reference clock

• Numeri di sequenza +1 per ogni pacchetto RTP inviato in rete. Individuazione di eventuali perdite di pacchetti.

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H.225 RAS (Registration, Admission and Status)

• RAS è un protocollo per la registrazione, il controllo degli accessi, la segnalazione di cambiamenti di banda e di stato tra gli endpoint e i gatekeeper. In particolare fornisce i seguenti servizi:

• Gatekeeper discovery

• Gatekeeper Registration

• Admission control

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Endpoint/GK Discovery

GatekeeperConfirm: requestSeqNum gatekeeperIdentifier rasAddress alternateGatekeeper ..

(2) Io posso essere il tuo GK

GatekeeperRequest: requestSeqNum rasAddress endpointType gatekeeperIdentifier endpointAlias ..

(1) Chi è il mio GK?

Endpoint

GK

(1) GRQ

(2) GCF/GRJ

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Endpoint/GK Discovery

• L’endpoint determina a quale gatekeeper deve registrarsi inviando un messaggio GRQ (Gatekeeper Request) ad un indirizzo multicast noto. Uno o più gatekeeper possono rispondere con un messaggio GCF (Gatekeeper Confirm), proponendosi come possibili gatekeeper per l’endpoint. Nel caso di più alternative, l’endpoint può scegliere a quale gatekeeper registrarsi.

• Accettazione di un endpoint in base a:– IP address (o IP subnet) dell’endpoint– Gatekeeper ID fornito dall’endpoint– Alias forniti dall’endpoint– Carico del gatekeeper

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GRQ

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GRQ – ASN.1 Specification

GatekeeperRequest ::= SEQUENCE

{

requestSeqNum RequestSeqNum,

protocolIdentifier ProtocolIdentifier,

nonStandardData NonStandardParameter OPTIONAL,

rasAddress TransportAddress,

endpointType EndpointType,

gatekeeperIdentifier GatekeeperIdentifier OPTIONAL,

callServices QseriesOptions OPTIONAL,

endpointAlias SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL,

...,

alternateEndpoints SEQUENCE OF Endpoint OPTIONAL,

tokens SEQUENCE OF ClearToken OPTIONAL,

cryptoTokens SEQUENCE OF CryptoH323Token OPTIONAL,

authenticationCapability SEQUENCE OF AuthenticationMechanism OPTIONAL,

algorithmOIDs SEQUENCE OF OBJECT IDENTIFIER OPTIONAL,

integrity SEQUENCE OF IntegrityMechanism OPTIONAL,

integrityCheckValue ICV OPTIONAL,

..}

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Endpoint/GK Registration

RegistrationConfirm: requestSeqNum terminalAlias endpointIdentifier alternateGatekeeper timeToLive willRespondToIRR preGrantedARQ ..

RegistrationRequest: requestSeqNum callSignalAddress terminalAlias timeToLive keepAlive endpointIdentifier willSupplyUUIEs ..

Endpoint

GK

(1) RRQ

(2) RCF/RRJ

(1) Questi sono I miei alias ed il mio IP (2) OK

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Endpoint/GK Registration

• Il gatekeeper puo richiedere all’endpoint di autenticarsi– Dalla versione 2 è possibile utilizzare password criptate e

certificati

• Il gatekeeper può autorizzare o meno un endpoint– Es. In base ad una lista di alias validi

• Il Gatekeeper assegna un Endpoint ID da usarsi in tutti I successivi messaggi

• L’endpoint indica un TTL (Time To Live) dopo il quale il gatekeeper può deregistrarlo. Il GK può accettare tale valore o diminuirlo.

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Call Admission

AdmissionConfirm: requestSeqNum bandwidth callModel destCallSignalAddr irrFrequency willRespondToIRR uuiesRequested ..

Endpoint GK(1) ARQ

(2) ACF/ARJ

(2) Si, contatta questo IP(1) Posso chiamare +3901022222 usando una conn. a 16 Kb/sec?

AdmissionRequest: requestSeqNum callModel endpointIdentifier destinationInfo destCallSignalAddress srcInfo bandwidth conferenceID/callID willSupplyUUIEs ..

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Call Admission

• Il gatekeeper verifica che l’endpoint sia registrato e che abbia l’autorizzazione a fare la chiamata

• Il gatekeeper determina il modello di chiamata– L’endpoint può esprimere una preferenza, ma è il gatekeeper a

decidere

• Il gatekeeper verifica la disponibilità di banda e modifica il valore della banda richiesta dall’endpoint

• Direct signalling: il gatekeeper fornisce l’indirizzo dell’endpoint di destinazione

• Gatekeeper Routed Signalling: il gatekeeper fornisce il proprio indirizzo

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Location Request

GK A

T a

GK B

T b

1. ARQ

4. ACF

6. ARQ

7. ACF2. LRQ

3. LCF

5. Cerca di stabilire la connessione

8. Connessione instaurata

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H.225 Call Signalling

• H.225 Call Signalling è utilizzato per stabilire una connessione tra due entità H.323

• È derivato da Q.931 (ISDN Call Signalling)

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H.225 Call Signalling

T2T1

Setup

Call Proceeding

Alerting

Connect

CONNECTED

Opziona

li

Release Complete

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Modelli di segnalazione

• Un signalling model determina quali messaggi passano dal gatekeeper e quali sono scambiati direttamente tra endpoint.

• È il gatekeeper a decidere il signalling model

• Il media non passa mai dal gatekeeper

• Principali signalling model:– Direct Endpoint Call Signalling

– Gatekeeper Routed Call Signalling

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Direct Endpoint Call Signalling

Call Signalling (Q.931)

Address Translation

Admission Control

Bandwidth Control

(RAS)

GK

Terminal Gateway/Terminal

Call Control (H.245)

Media Stream (RTP)

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Direct Endpoint Call Signalling

• Il gatekeeper partecipa alla call admission ma ha una conoscenza limitata delle chiamate in corso

• Un singolo gatekeeper può gestire un grosso numero di chiamate

• Limitazioni sulle funzionalità di management• Limitazioni sulla sicurezza (es. Non può validare

i messaggi Q.931)• Limitazioni su funzionalità CDR (Call Datail

Recording Function). Es. Durata delle chiamate

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Gatekeeper Routed Call Signalling (Q.931)

Call Signalling (Q.931)

Address Translation

Admission Control

Bandwidth Control

(RAS)

GK

Terminal Gateway/Terminal

Call Control (H.245)

Media Stream (RTP)

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Gatekeeper Routed Call Signalling (Q.931)

• Il gatekeeper conosce lo stato della chiamata ma non sa nulla sul media (non ha accesso alla segnalazione H.245)

• Il carico è maggiore rispetto al caso precedente (segnalazione Q.931)

• Le funzionalità di management possono includere statistiche sulle connessioni ma non sull’utilizzo del media

• Il gatekeeper può validare i messaggi Q.931• Funzionalità Call Detail Recording

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Call Setup

Esempio di Call Setup:

• Point to Point call

• Un terzo terminale è invitato nella conversazione

• Il gatekeeper utilizza Direct Call Model

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Call Initiation

PictureTel

PictureTel

PictureTel

(1) ARQPosso chiamare“Bob”?

(2a) GK risolve “Bob”In un IP attraverso H.323registration o un servzio esterno (e.s. DNS)(2b) Admission Policy

(3) ACFSi, usa questoIndirizzo IP

Bill Bob

GK

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Call Connection

PictureTel

PictureTel

PictureTel

(4) SETUP (Create)

Bill Bob

GK

(5) ARQPosso rispondere?(6) ACF

Si

(7) ALERTING

(8) CONNECT (L’utente risponde)

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H.245 Connection

PictureTel

PictureTel

PictureTel

Bill Bob

(9) Connessione H.245 stabilita- Capability Exchange- Master/Slave Determination- Apertura Logical Channel

- audio, video

Bill vince la Master/Slave determination e diventa il MultipointController della conferenza

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Bill invita Ross

PictureTel

PictureTel

PictureTel

Ross

GK

(10) ARQInvito per Ross

(11) ACFRisolve indirizzoIP

(12) SETUP (Invite)

(13) ARQPosso unirmi?(14) ACF

Si

(15) ALERTING(16) CONNECT

(17) H.245 CONNECTIONBill

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H.323 version 4

• Alternate Gatekeepers

• Endpoint Capacity Reporting

• Gateway decomposition

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Alternate Gatekeeper

• Un endpoint può effettuare un switch su un altro gatekeeper e continuare la comunicazione

T

GK GK GK GK GKXX

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Endpoint Capacity Reporting

• L’informazione trasmessa contiene:

• Numero corrente di chiamate

• Max numero di chiamate

GK GK GK GK GK

GW23%

GW77%

GW48%

GW64%

GW14%

GW36%

GK seleziona il GW con capacità maggiore.

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Gateway decomposition

• Separazione fra funzionalità MGC e funzionalità MG

• Maggior scalabilità

• MGC e MG comunicano tramite H.248

• La comunicazione tra diversi MGC avviene tramite H.323

MGC

MGMGMGMGMG

MGMGMGMGMG

MGMGMGMGMG

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Reference

• Packetizer http://www.packetizer.com/

• H.323 Forum http://www.h323forum.org/

• OpenH323 http://www.openh323.org/