Grundlagen von H.323

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.

H.323-Kommunikation

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

1. Nummerierter Listeneintrag

H.323-Protokolle

• 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.

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Sammelstandard

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H.323 Definition

• 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 und H.245.0

• 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 - Supplementary Services (Leistungsmerkmale)

• 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.

Grundlegenden Komponenten und Konzepte von H.323

Terminal

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

Gatekeeper

• 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.

Gateway

• 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.

MCU (Multipoint Control Unit)

• 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.

Protokolle

• 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.

Adressierung

• 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.

Quellen

• https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0905101.htm