H.323 (Voice over IP)

H.323 ist eine Rahmenspezifikation für paketbasierte Multimedia-Dienste in lokalen Netzwerken (LAN), einschließlich Voice over IP.
Ursprünglich wurde H.323 für die Videokommunikation über TCP/IP entwickelt.
Die Protokollfamilie rund um H.323 wurde speziell für Enterprise- und LAN-Lösungen konzipiert.
Im Jahr 1996 führte die ITU den H.323-Standard ein, der im Laufe der Jahre weiterentwickelt wurde.
Es handelt sich um das älteste Protokoll für Voice over IP.
Die ersten VoIP-TK-Anlagen basierten auf diesem Standard.
H.323 wurde für Netzwerke entwickelt, die keinen Quality of Service (QoS) bieten.

H.323-Systemarchitektur

In H.323 sind Gateway- und Gatekeeper-Funktionen definiert.
Über das Gateway wird der Übergang in andere Sprachnetze ermöglicht.
Der Gatekeeper regelt das Bandbreitenmanagement und die Umsetzung von der symbolischen Adresse in die IP-Adresse.

Die H.323-Kommunikation gliedert sich vereinfacht ausgedrückt in Verbindungsaufbau, den Austausch der Sprachkommunikation und den Verbindungsabbau.

H.323 stammt aus der Welt der Telekommunikation.
Es besteht aus vielen Teilprotokollen, die verschiedene Aufgaben bei der Signalisierung und Datenübertragung haben.
Die Protokolle sind in jeweils eigenen Standards definiert.
Innerhalb von H.323 sind die Protokolle H.225.0 (Setup), Q.931 (Signalisierung), H.245.0 (Telefonie) und weitere Dienste und Leistungsmerkmale definiert.
Mit H.450 werden fast alle Leistungsmerkmale traditioneller TK-Systeme unterstützt.

H.323 definierte die paketvermittelte Kommunikation, die Nutzung von Kodierungs- und Signalisierungsverfahren und basiert auf den Übertragungsprotokollen RTP und RTCP.
Trotzdem ist H.323 unabhängig vom Transport-Protokoll (RTP, TCP, UDP, etc.).
Der für die Signalisierung erforderliche Datenaustausch erfolgt über die Transport-Protokolle TCP oder UDP.
Der Datenstrom für die Sprache wird über RTP übertragen.

H.225.0 (Setup) und H.245.0 (Telefonie) sind unter H.323 für die Signalisierung zuständig.
H.225 definiert Registrierungs-, Authentifizierungs- und Status-Prozeduren (RAS) für die Gatekeeper-Signalisierung und die Steuerung des Verbindungsaufbaus.
Das RAS-Protokoll (Registration Admission Status) ist ein Verfahren zur Anmeldung von Endgeräten, Verbindungsanforderungen und Bandbreitenzuteilung.
Die Anrufinformationen sind in einem Binärcode geschrieben.
In paketvermittelten Netzen ist es üblich dem Datenpaket die Zieladresse mitzugeben.
Beim Verbindungsaufbau von VoIP-Gesprächen besteht jedoch das Problem, dass IP-Telefone des Ende der eingetippten Rufnummer nicht erkennen können.
Gelöst wird das von "Overlap Sending", bei der die Rufnummer schon während des Eintippens gesendet wird.
So kann der Gatekeeper das Ende schneller erkennen und zügig die Verbindung herstellen.
Wenn die Verbindung aufgebaut ist, übernimmt H.245 mit einem Handshaking-Verfahren die Arbeit.
H.245 definiert den logischen Kanal und weitere Verbindungssteuerungsfunktionen (Anrufkontrolle).
Dabei werden Audio- und Videocodecs für Sprach- und Videokompression auf Verfügbarkeit geprüft.
Es gibt verschiedene Sprach-Codecs, aber nur der G.711-Codec ist in H.323 als Muss definiert.
Alle anderen Codecs können von den Herstellern zusätzlich in ihre Produkte implementiert werden.
Haben sich zwei Endgeräte auf einen Codec geeinigt, dann erfolgt die Sprachübertragung über das Realtime Transport Protocol (RTP).

H.450 ist eine Serie von Standards zur Definition und Funktionen der Signalisierungsprotokolle, die bei H.323 genutzt werden.
Diese Funktionen gehen über die Grundfunktionen von H.323 hinaus und haben mit dem Verbindungsaufbau nichts zu tun.
H.450 umfasst Leistungsmerkmale, die von klassischen Telefonanlagen und vom ISDN bekannt sind.
Um diese Leistungsmerkmale auch im VoIP zu integrieren gibt es den H.450-Standard (Supplementary Services), der allerdings nur 8 Leistungsmerkmale umfasst:
- Call Transfer (Weiterverbinden)
- Call Division (Rufweiterleitung)
- Call Hold (Halten von Anrufen)
- Call Park (Anruf parken)
- Call Waiting (Zweitanruf)
- Message Waiting (Nachrichten übermitteln)
- Name Identification (Namensübermittlung)
- Call Competition (Rückruf)
Zusätzlich haben die Hersteller die Möglichkeit ihre propritären Leistungsmerkmale über einen standardisierten Signalisierungsmechanismus zu implementieren.
Allerdings verwenden die Hersteller zur Realisierung ihrer Leistungsmerkmale meist ein proprietäres Protokoll.
Die Zusammenarbeit zwischen den Endgeräten und Gatekeepern unterschiedlicher Hersteller ist meistens nicht gegeben.
Die Zusammenarbeit reicht meist nur für die Grundfunktionen.

Ein Terminal ist ein Endgerät, das Sprach-, Video- und/oder Datenkommunikation ermöglicht.
Beispiele für Terminals sind IP-Telefone, Videokonferenzsysteme, Softphones (Softwarebasierte Telefonanwendungen) und Gateways.

Ein Gatekeeper ist eine zentrale Kontrollinstanz in einem H.323-Netzwerk. Er übernimmt die Adressierung, Kontrolle und Verwaltung der Verbindungen zwischen den Terminals.
Der Gatekeeper bietet Funktionen wie die Adressierung von Teilnehmern, Rufsteuerung, Bandbreitenverwaltung und Authentifizierung.

Ein Gateway ist eine Einrichtung, die die Umwandlung von Signalen zwischen H.323-basierten IP-Netzwerken und traditionellen Telekommunikationsnetzen (wie dem öffentlichen Telefonnetz PSTN) ermöglicht.
Es fungiert als Schnittstelle zwischen unterschiedlichen Kommunikationstechnologien.

Eine MCU ermöglicht Mehrpunktverbindungen, also Konferenzschaltungen, bei denen mehrere Terminals gleichzeitig miteinander kommunizieren können.
Die MCU koordiniert die Audio- und Videostreams und ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Inhalten während der Konferenz.

H.323 umfasst eine Reihe von Protokollen, die für die Kommunikation und Steuerung verwendet werden.
Dazu gehören das H.225-Protokoll für die Signalisierung und Steuerung von Verbindungen, das H.245-Protokoll für die Steuerung der Medienparameter, das RTP (Real-time Transport Protocol) für die Übertragung von Audio- und Videodaten sowie das RTCP (RTP Control Protocol) für die Überwachung und Steuerung der RTP-Übertragung.

In H.323 werden die E.164-Nummern verwendet, die auch für traditionelle Telefonnummern im PSTN verwendet werden, zur Adressierung der Terminals.
Diese Nummern ermöglichen die eindeutige Identifizierung der Teilnehmer.

H.323 bietet eine umfassende Infrastruktur für die Kommunikation über IP-Netzwerke und ermöglicht die Integration von Sprache, Video und Daten in einer einzigen Lösung.

Es wird in verschiedenen Anwendungen wie IP-Telefonie, Videokonferenzen, Unified Communications und mehr eingesetzt.