Teknillinen Korkeakoulu Teletekniikan laboratorio S Teletekniikan erikoistyö. H.323:n signalointisanomat

Transkriptio

1 Teknillinen Korkeakoulu Teletekniikan laboratorio S Teletekniikan erikoistyö H.323:n signalointisanomat Nimi Hinni Ollila Opiskelijanumero 44292D Sähköposti Työn ohjaaja Vesa Kosonen Palautettu

2 TEKNILLINEN KORKEAKOULU ERIKOISTYÖN TIIVISTELMÄ Tekijä: Hinni Soilikki Ollila Työn nimi: H.323:n signalointisanomat Päivämäärä: Sivumäärä: 13 Osasto: Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Professuuri: Teletekniikka Koodi: S-38 Työn ohjaaja: Vesa Kosonen Tämän työn tavoitteena on selvittää H.323-suosituksen signalointisanomia, joita käytetään VoIP-puheluiden merkinannossa. Tutkimusmenetelmänä käytetään pääasiasassa kirjallisuustutkimusta, jossa ITU-T:n julkaisemilla suosituksilla on tärkeä osa. Työn tuloksena voidaan ymmärtää sekä yleisimpiä H.323-merkinantosanomia sekä niiden avulla toteutettuja IP-puhelun proseduureja. Avainsanat: H.323, VoIP, signalointi ii

3 Sisältö: LYHENNELUETTELO... IV 1. JOHDANTO H.323 JÄRJESTELMÄKUVAUS KUTSUMERKINANTO (CALL SIGNALLING) Yleistä signalointisanomista Puhelunaloituksen sanomat Yhteyden alkuvaiheen ja välityskyvyn selvitykseen liittyvät sanomat Master-Slave-sanomat Välityskyvyn selvitys Audiovisuaalisen yhteyden luontiin liittyvät sanomat Loogisen kanavan merkinantosanomat Multipleksaustaulun merkinantosanomat Multipleksaustaulumerkinannon pyyntösanomat Lähetysmuodon pyyntösanomat Kierrosviivesanomat Ylläpitosilmukan sanomat Puhelun lopetuksen sanomat MERKINANTOPROSEDUURIT Ylestä merkinantoproseduuresta Puhelun aloitus Yhteyden alkuvaihe ja välityskyvyn selvitys Master-Slave-proseduuri Välityskyvyn selvitysproseduuri Audiovisuaalisen yhteyden luonti Loogisen kanavan varaus Loogisen kanavan vapautus Multipleksaustaulukon tietojen syöttö Lähetysmuodon pyyntö YHTEENVETO...12 LÄHTEET...13 LIITTEET Liite I: Esimerkki signalointisanomasta iii

4 Lyhenneluettelo ETSI GSM IP ITU MC MCU MP VoIP European Telecommunications Standards Institute Global System for Mobile communication Internet Protocol International Telecommunications Union Multipoint Controller Multipoint Control Unit Multipoint Processor Voice over Internet Protocol iv

5 1. Johdanto VoIP (Voice over Internet Protocol) on järjestelmä, jonka avulla kaksi internetiin kytkekettyä päätelaitetta voivat muodostaa ääni-, video- tai datayhteyden. Internetkäyttäjien voimakas kasvu on lisännyt kiinnostusta VoIP:iin. Sen kautta puhelut myös ulkomaille ovat lähes ilmaisia. Myös oheislaitteiden yleisyys ja koneiden suorituskyvyn jatkuva nousu antavat hyvät edellytykset VoIP:in käytölle. Tarjolla on ohjelmia, jotka voi ilmaiseksi ladata henkilökohtaiseen koneeseensa. Vakuuttavista mahdollisuuksistaan huolimatta VoIP:in yleisyys ei ole vielä huipussaan. Huonoimpina ominaisuuksina nähdään palvelun laadun ja luotettavuuden puute. Onnistunut yhteys vaatii, että molempien osapuolten käyttämät komponentit ovat yhteensopivia, että verkko tukee lähetystä ja että paketit siirtyvät kohtuullisella viiveellä. Tavallaan mahdollisten VoIP-puheluiden edullisuus on haitta, joka vähentää nykyisten operaattoreiden kiinnostusta kehittää palvelua. Olisi kuitenkin lyhytnäköistä olla panostamatta IP-puheluihin, sillä kentälle on tarjolla myös uusia pelureita. Lisäksi vain vahva markkinaosuus mahdollistaa hyötymisen asiaan liittyvistä lisäarvopalveluista tulevaisuudessa. H.323 on ITU:n (International Telecommunications Union) vuonna 1996 hyväksymä standardi äänen, videon ja datan lähettämiseen IP-pohjaisessa verkossa. Yhteinen standardi mahdollistaa palvelun erilaisten Tässä työssä tutustutaan H.323:n signalointisanomiin, jotka on spesifioitu ITU-T:n suosituksessa H

6 2. H.323 järjestelmäkuvaus H.323-suosituksen määrittelelmiä komponentteja ovat päätelaitteet (terminals), portit (gateways), portinvartijat (gatekeepers), ja monipisteohjainyksiköt (MCU, multipoint controller unit). Toimiakseen VoIP tarvitsee myös apulaitteita kuten mikrofoni, kaiutin ja kamera sekä kuvan- ja äänenkäsitettelylaitteita. Näitä, kuten ei siirtotienä olevaa IP-verkkoakaan, määritellä H.323.ssa. [3] VoIP-järjestemässä tulee aina olla vähintään kaksi päätelaitetta, jotka voivat olla yhteydessä keskenään. Kaikkien päätelaitteiden tulee tukea äänisovelluksia, kun taas video ja data ovat valinnaisia. Gateway ja gatekeeper ovat valinnaisia laitteita, jotka suorittavat mm. hallitatehtäviä. MCU sisältää monipisteohjaimen (MC, multipoint controller), joka on välttämätön sekä mahdollisesti monipisteprosessorin (MP, multipoint processor). 2

7 3. Kutsumerkinanto (Call Signalling) 3.1. Yleistä signalointisanomista Liitteessä I on esitetty esimerkkinä signalointisanomasta. Sanomasta nähdään, että sanoman ja sen tyypin lisäksi lähteestä ja kohteesta pidetään kirjaa Puhelunaloituksen sanomat H.323:n puhelunaloitussanomat on määritelty suosituksessa Q.931. Aloitukseen katsotaan kuuluvan vain sanomat siihen asti, kun yhteys kahden päätteen välillä on muodostettu. Set-up A-tilaajan sanoma B-tilaajalle puhelun aloittamiseksi Call proceeding Sanoma, jolla vastataan aloitussanomaan Alerting Hälytyssanoma A-tilaajalle. Connect Sanoma, jolla B-tilaaja muodostaa yhteyden Yhteyden alkuvaiheen ja välityskyvyn selvitykseen liittyvät sanomat Master-Slave-sanomat Kaksi keskenään yhteydessä olevaa päätelaitetta saattavat aloittaa saman toiminteen samanaikaisesti. Tämä aiheuttaa ongelmia, mikäli ei ole mahdollista tai tai toivottavaa, että kyseisiä toiminteita suoritetaan samaan aikaan useampia kuin yksi. Jotta näiltä tilanteilta vältyttäisiin, toinen päätteistä määrätään isännäksi (master) ja toinen orjaksi (slave) tietyin säännöin. Päätelaite voi vaihtaa statustaan puhelun aikana, kunhan vaihto ei vaikuta aktiviisina oleviin proseduureihin. Master Slave Determination Sanoma, jolla määritellään yhteydessä olevien päätelaiteiden roolit sääntöjen mukaan. 3

8 Master Slave Determiantion Acknowledge Käytetään master-slave-sanoman vahvistukseen. Master Slave Determinatin Reject Käytetään MasterSlaveDetermination-viestin hylkäämiseen. Master Slave Determination Release Sanoma, joka lähetetään, jos laskurin aika loppuu Välityskyvyn selvitys Välityskyvyn selvityksessä pyritään varmistamaan, että lähtetään ainoastaa sellaisia signaaleja, jotka vastaanottaja pystyy käsittelmään tarkoitetulla tavalla. Terminal Capability Set Sanoma sisältää tietoa päätelaitteen lähetys- ja vastaanottokyvyistä. Se kertoo myös, mitä versiota spesifikaatiosta laite käyttää. Capacity Table Sanoma on numeroitu taulukko joka kertoo, mitä kaikkia toiminteita päätelaite tukee. Laitteen on pystyttävä kaikkeen, mitä taulukoon on merkitty, mutta se ei välttämättä pysty hoitamaan kuin yhden toiminteen kerrallaan. Capability Descriptions Jokainen Capability Description- sanoma kertoo yksittäisen toiminteen, jota laite pystyy sekä lähettämään että vastaaanottamaan riippumatta muista toiminteista. Capability Capability-sanomat kertovat yksittäisestä ja yksi- tai kaksisuuntaisesta kyvystä suorittaa tiettyjä toimintoja. Toiminne kuvataan sanomassa, esim. receivevideocapacity kertoo kyvystä vastaanottaa videokuvaa ja receiveandtransmitdataapplicationcapability kyvystä vastaanottaa ja lähettää datasovelluksia. Multiplex Capabilities Kuvaus multipleksauskyvystä tulee lähettää ensimmäisessä TerminalCapacitySetsanomassa. Sanomissa mainitaan suositus, jonka mukaan sen kyvyt on määritelty, esim. H.222. Video Capabilities Videokuvan lähetyskyky tarkennetaan suositusversionumerolla, kuten multipleksauskin, esim. sanomalla H261VideoCapability. 4

9 Audio Capabilites Audiokyvysanomat ilmaisevat mm. päätelaitteen hallitsemat koodekit tai esim. kyvyn transkoodata GSM-järjestelmän liikennettä (GSMAudioCapability). Usean eri äänitoiminteen tukeminen ei edellytä, että niitä voitaisiin prosessoida samanaikaisesti. Data Application Capabilites Datasovelluskyvyt ilmoitetaan DataApplicationCapability-listassa, joka kertoo myös bittinopeudet. DataProtocolCapability ilmoittaa listan protokollista, joita päätelaite osaa käyttää. Encryption, Authentication and Intergrity Capabilities Salaus-, käyttöoikeus- ja koskemattomuusominaisuudet ilmoitetaan vastaavilla sanomilla mikäli ne ovat käytettävissä. Ominaisuudet ovat valinnaisia ja toisistaan riippumattomia. Conference Capabilites Konferenssitoiminne mahdollistaa vuorottelun, kuten suosituksessa H.243 on määritelty. User Input Capabilities Sanoma ilmaisee, mitä UserInputIndication-sanoman parametreja päätelaite tukee. Terminal Capability Set Acknowledge Sanoma annetaan vahvistuksena vastapuolen TerminalCapabilitySet-sanomaan. Terminal Capability Set Reject Sanomaa käytetään hylkäämään vastapuolen TerminalCapabilitySet-sanoma. Samalla annetaan myös syy hylkäykseen, esim. DescriptorCapacityExceeded ilmaisee, että päätelaite ei onnistunut tallentamaan kaikkea toisen laitteen kyvyistä saamaansa informaatiota. Terminal Capability Set Release Sanoma lähetetään, jos laskurin aika loppuu ennen kuin saadaan vastaussanomaa Audiovisuaalisen yhteyden luontiin liittyvät sanomat Loogisen kanavan merkinantosanomat Loogisen kanavan merkinantosanomia käytetään sekä yksi- että kaksisuuntaisille loogisille kanaville. Jotkut parametereista ovat kuitenkin käytössä vain kaksisuuntaisille kanaville. 5

10 Open Logical Channel Sanomaa käytetään avaamaan yksi- tai kaksisuuntainen yhteys kahden yksikön välille. Tarkennukset kertovat kanavan ominaisuuksista, esim. ForwardLogicalChannelNumber avattavan kanavan numeron. Open Logical Channel Acknowledge Vastapuoli vahvistaa hyväksyntänsä OpenLogicalChannel-sanomaan tällä sanomalla. Open Logical Channel Reject Vastapuoli hylkää loogisen kanavan varausyrityksen tällä sanomalla. Kaksisuuntaisen yhteyden molemmat suunnat hylätään, sillä ei ole mahdollista hyväksyä toista suuntaa ja hylätä toista. Hylkäyksen yhteydessä annetaan myös kuvaus hylkäämisen perusteista. Open Logical Channel Confirm Sanomaa käytetään kaksisuuntaisella kanavalla kertomaan toiselle osapuolelle, että vastakkainen kanava on auki ja sitä voidaan käyttää siirtoon. Close Logical Channel Sanomalla A-tilaaja sulkee kahden yksikön välisen loogisen kanavan. Kaksisuuntaisen loogisen kanavan tapauksessa sanoma sulkee molemmat suunnat. Close Logical Channel Acknowledge Tällä sanomalla B-tilaaja kuittaa loogisen kanavan sulun. Request Channel Close Pyyntö loogisen kanavan sulkemiseksi. Request Channel Close Acknowledge Sanoma, joka ilmoittaa kanavan sulkemisesta. Request Channel Close Reject Vastapuolen ilmoitus, ettei kanavaa suljeta. Request Channel Close Release Sanoma lähetetään, jos laskuriin määrätty aika on kulunut ennen vastausta Multipleksaustaulun merkinantosanomat Multipleksaustaulun merkinantosanomat levittävät tietoa taulun sisällöstä lähettävältä osapuolelta vastaanottavalle. Esim. MultiplexEntrySend kertoo tietyn taulukon tiedon. Sanomalle on omat kuittaus- (MultiplexEntrySendAcknowlede), hylkäys- (MultiplexEntrySendReject), ja purkusanomansa (MultiplexEntrySendRelease). 6

11 Multipleksaustaulumerkinannon pyyntösanomat Merkinnannon pyyntösanomilla pyydetään jälleenlähetystä multipleksaustaulun kuvaussanomille, joita ei syystä tai toisesta saatu Lähetysmuodon pyyntösanomat Vastaanottava päätelaite käyttää Request Mode sanomia pyytääkseen lähettäjää käyttämään tiettyä lähetysmuotoa. Pyydettävä lähetysmuoto voi olla jokin video-, audio,- datamuoto tai tietty salaustyyppi Kierrosviivesanomat RoundTripDelay sanomat ilmoittavat kahden keskenään yhteydessä olevan päätteen edestakaisen aikaviiveen Ylläpitosilmukan sanomat MaintenanceLoop-sanomien avulla päätelaite voi tarkistaa ylläpitosilmukan toimivuuden Puhelun lopetuksen sanomat End Session Command Lopetuskäsky päättää H.245-istunnon. EndSession-sanoman jälkeen ei tule lähettää muita sanomia. Kaikki käskysanomat (command) vaativat toimia mutteivät edellytä vastaussanoman lähetystä. 7

12 4. Merkinantoproseduurit 4.1. Ylestä merkinantoproseduuresta Tässä kappaleessa annetaan useita esimerkkejä edellisessä kappaleessa esiteltyjen sanomien käytöstä signalointikaavioiden avulla havainnollistettuna. Usein esitellään yksinkertaisin tapaus vain kahden päätelaitteen välissä kulkevin sanomin ja ilman aikalaskuria Puhelun aloitus Kuva 1 A-tilaaja aloittaa puhelun, johon B-tilaaja vastaa kuvassa 1 näkyvillä sanomilla Yhteyden alkuvaihe ja välityskyvyn selvitys Master-Slave-proseduuri Yksinkertainen master-slave-määrittely on kuvassa 2. Tässä A-tilaajasta tulee slave ja B-tilaajasta master, mutta roolit voidaan määritellä myös toisin päin. Monimutkaisempaa signaloinnista tulee, jos sanomia hylätään, vastaus viipyy tai sanomissa tapahtuu virheitä. 8

13 Kuva Välityskyvyn selvitysproseduuri A-tilaaja antaa TerminalCapabilitySet-sanoman, jonka B-tilaaja hyväksyy tai hylkää. Kuvassa 3 sanoma hyväksytään. Kuva Audiovisuaalisen yhteyden luonti Loogisen kanavan varaus Kuvassa 4 ensimmäinen osapuoli lähettää kanavanavaussanoman, jonka toinen osapuoli vahvistaa. Mikäli yhteys on kaksisuuntainen, molempien yhteyden on onnistuttava molempiin suuntiin. Kuva 4 9

14 Loogisen kanavan vapautus Kuvassa 5 esittetään onnistunut loogisen kanavan sulku. Kanava vapautuu, kun myös B-tilaaja vahvistaa sulun. Kuva Multipleksaustaulukon tietojen syöttö Kuva 6 Kuvassa 6 on tavallinen, onnistunut taulukkotiedon syöttö, jonka vastapuoli kuittaa saaduksi. Kuva 7 sen sijaan esittää tilannetta, jossa kuittausta ei kuulu ajoissa ja lähettäjä mitätöi ensimmäisen sanomansa. Taulukkotiedon lähettäminen ei onnistu. Kuva 7 10

15 Lähetysmuodon pyyntö Kuvan 8 esimerkissä toinen lähetysmuodon pyyntösanoma lähetään, ennen kuin ensimmäinen ehditään kuitata. Tässä tapauksessa ensimmäinen pyyntö epäonnistuu, mutta toinen kuitataan onnistuneeksi. Kuva 8 11

16 5. Yhteenveto Tässä erikoistyössä tarkasteltiin H.323:n määrittelemiä sanomia, jotka liittyvät IPverkon yli luotavaan puhe-, kuva- tai datayhteyteen. Työn laajuuden puitteissa sanomia jouduttiin rajoittamaan oleellisimpiin. Näiden sanomien käyttöä esiteltiin myös signalointikaavioin, joilla havainnollistettiin joitakin yleisiä VoIP-puhelun toimintoja. Internetin yleisyys, kansainvälistyminen ja etätyö luovat hyvät kasvun edellytykset tekniikalle, joka mahdollistaa videoneuvottelun maanosien välillä reaaliajassa. VoIP:in tulevaisuus näyttää valoisalta. Luotettavuus- ja laatupuutteidensa takia on todennäköistä, että se kerää aluksi suosiota epävirallisessa kommunikoinnissa. H.323 on yksi standardi VoIP:in toteuttamiseksi. Sen suosio riippuu monista seikoista, mm. helppokäyttöisyydestä ja siitä, kuinka se pystyy vastaamaan VoIP:ille ominaisiin ongelmiin. 12

17 Lähteet [1] ITU, Study group 16 Contribution 53; ITU-T recommendation H.245; October 1997 [2] ITU, Study group 16 Contribution 54; ITU-T recommendation H.323; October 1997 [3] ITU, Study group 16 Contribution 58; Draft new annex for the H.323 recommendation; November 1997 Liitteet Liite I: Esimerkki signalointisanomasta 13