Padrão H.323

O que é o padrão H.323?

H.323 é um dos padrões mais antigos geralmente usados para telefonia VoIP e videoconferência. É um sistema de vários protocolos e elementos que permite a transferência de dados de mídia em redes de pacotes. Essa estrutura de recomendação padrão abre diferentes opções de comunicação multimídia, incluindo telefonia, videoconferência e transferência de mídia.

Um dos principais benefícios do padrão H.323 é a interoperabilidade. Com este protocolo de internet, soluções produzidas por diferentes fornecedores podem se conectar e operar entre si de forma integrada.

Antes do protocolo H.323, todas as soluções VoIP eram baseadas em seus próprios protocolos de sinalização e não tinham interoperabilidade. No entanto, em 1996, com a primeira versão do H.323, o padrão tornou-se amplamente disponível.

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Evolução e desenvolvimento adicional do padrão

Muitos anos se passaram desde a introdução do H.323, e o padrão foi-se desenvolvendo gradualmente. 7 versões foram lançadas desde 1996, quando o padrão H.323 foi aprovado pela International Telecommunication Union (ITU) para promover interoperabilidade e consistência nas transmissões de videoconferência em redes IP.

A primeira versão era bastante pobre, porque o seu único objetivo era estabelecer comunicação entre terminais de diferentes fornecedores. Esta versão não agregava confiabilidade, segurança e boa qualidade às comunicações, enquanto os terminais que antes eram incompatíveis agora podiam "se comunicar" apenas dentro da rede corporativa.

A segunda versão, lançada dois anos depois, foi o verdadeiro avanço. Seu objetivo era o uso ativo da telefonia VoIP em conferências multiponto. Desta vez, o objetivo principal era a confiabilidade e maior segurança do padrão, incluindo elementos como autenticação dos terminais (participantes da conferência), transferência de dados por pacote fixo e proteção de acesso não autorizado a dados em redes. Curiosamente, nesta versão os usuários não podiam rejeitar chamadas recebidas. Além disso, esta versão impulsionou a conexão entre os terminais e adicionou a opção de redirecionamento de chamadas.

A terceira versão adicionou suporte para várias sessões de sinalização em uma única conexão TCP. Foi particularmente útil para equipamentos de gateway de rede, permitindo milhares de chamadas simultâneas.

A quarta versão apresentou aumento da capacidade dos terminais H.323. O lançamento da quinta versão teve como objetivo a estabilização geral do padrão. As soluções TrueConf são baseadas na quarta versão do protocolo H.323.

Em junho de 2006, a sexta versão do padrão foi aprovada, incluindo um conjunto de alterações nos protocolos de transporte H.225 e H.245. A sexta versão adicionou suporte para Gatekeeper atribuído, onde o terminal da lista de gatekeepers alternativos é registrado. Além disso, vários aplicativos e documentos foram suportados para permitir o uso de codecs GSM e H.264 em soluções H.323. A sétima versão do H.323 foi lançada em novembro de 2009. Entre muitas outras atualizações, há dois recursos importantes que vale a pena mencionar:

  • Os detalhes dos usuários são transmitidos em vários idiomas diferentes, permitindo que organizações internacionais apoiem comunicações multimídia (incluindo videoconferência) e interajam facilmente entre si;
  • Ao executar uma conferência de grupo no servidor MCU, todos os terminais H.323 recebem dados de convite automaticamente, permitindo que os usuários ingressem na conferência sem inserir nenhum detalhe de autorização.

Arquitetura

O padrão H.323 é baseado em quatro componentes usados para executar videoconferências, por exemplo, conferências ponto a ponto ou multiponto:

  • Terminais
  • Gateways
  • Controladores de zona (gatekeepers)
  • Unidade de Controlo Multiponto (MCU)

Terminal é uma ferramenta usada para gerenciar o dispositivo H.323 (uma espécie de interface do usuário). Os terminais podem se conectar uns aos outros usando a telefonia VoIP ou o modo de videoconferência.

Gateways são usados para conectar terminais de várias redes, por exemplo, H.323 e ISDN. A propósito, o gateway executa as seguintes funções:

  • Estabelecendo conexão entre terminais;
  • Executar a transcodificação de streams de áudio;
  • Sinalização de troca de dados

Se os terminais estiverem na mesma rede H.323, os gateways não serão usados.

Controlador de zona ou gatekeeper - é o ponto central da rede H.323. É responsável por endereçar chamadas, gerenciar largura de banda e definir autenticidade de terminais e gateways durante a conexão. Embora a recomendação H.323 não defina o gatekeeper como um elemento obrigatório, é impossível usar muitos recursos modernos implementados em aplicativos VoIP e soluções de videoconferência sem o gatekeeper.

O servidor Unidade de controle multiponto (MCU) é usado para conectar três ou mais terminais durante uma única sessão. Todos os terminais que participam da videoconferência são primeiro conectados ao servidor MCU e, em seguida, o MCU distribui fluxos de vídeo para todos os terminais. O MCU realiza a transcodificação de streams de vídeo para misturar e reduzir o vídeo de outros participantes em um layout exclusivo para cada participante. Este processo requer muitos elementos e recursos computacionais, o que torna o MCU um dispositivo muito caro. O dispositivo MCU geralmente combina as funções de MCU, gateway e gatekeeper.

Protocolos H.323

Cada terminal ou dispositivo com suporte ao protocolo H.323 tem seu próprio endereço IP. Este roteamento de pacotes de protocolo de Internet dentro das redes é estabelecido através do terminal H.323. Os protocolos UDP são usados para conectar terminais a gateways e gatekeeper e transmitir o tráfego de mídia. Os protocolos de transporte TCP são usados apenas para estabelecer uma chamada entre os terminais e trocar recursos adicionais, chamados de sinalização.

De acordo com a recomendação H.323, a transferência de dados de mídia é dividida em cinco etapas básicas:

  1. Detecção e registro de gatekeeper;
  2. Estabelecer conexão entre dois ou mais terminais em redes;
  3. Troca de vídeo e voz por meio de protocolos de transporte;
  4. Comunicação multimídia (transferência e colaboração de documentos gráficos e de texto);
  5. Terminar a chamada.

O processo de detecção é necessário para que os terminais encontrem um gatekeeper por seu endereço de rede e se registrem nele. Este procedimento pode ser executado automaticamente (se houver vários gatekeepers, o endpoint seleciona o gatekeeper para se registrar por meio de mensagens multicast nas redes) ou manualmente (o endereço de rede do gatekeeper é conhecido com antecedência e definido durante a configuração do dispositivo). A primeira variante da detecção do gatekeeper é mais preferível, pois o endpoint será capaz de alternar para outro gatekeeper automaticamente em caso de falha do gatekeeper.

O procedimento de registro é necessário para permitir que os terminais enviem seus endereços ao gatekeeper e se juntem à sua zona de controle.

Para estabelecer conexão entre os pontos de extremidade e para trocar tráfego de mídia em redes, os seguintes protocolos são usados:

TCP:

  • H.225. Estabelecendo conexão entre dispositivos H.323.
  • H.245. Troca de informações sobre novos recursos (por exemplo, codecs suportados). Um terminal "informa" o segundo terminal sobre os recursos suportados (codecs) e seleciona um codec com base nos recursos do segundo terminal.

UDP:

  • RAS. Usado entre endpoints, gateways e gatekeeper. É responsável pelo cadastro, chamadas e resolução de status.
  • RTP. Usado para transmissão de mídia em tempo real por meio de redes.

Para encerrar a conexão, os terminais enviam uma mensagem ao gatekeeper. Depois disso, o canal fecha e a conexão é encerrada.

Codecs H.323

A função de troca de áudio é considerada a principal função dos padrões H.323 (já que foram originalmente usados na telefonia VoIP). Portanto, cada terminal deve oferecer suporte a pelo menos um codec da família G.7XX.

As videocomunicações foram posicionadas como secundárias em relação a este padrão. Como consequência, o suporte a codecs de vídeo não era obrigatório. No entanto, hoje, como a videoconferência é a principal tarefa para todos os terminais que oferecem suporte ao padrão, codecs de vídeo são necessários. H.323 usa codecs de vídeo da família de codecs H.26X para codificação de vídeo.

Existe uma lista de requisitos técnicos para codecs de áudio em H.323, uma vez que a qualidade do som é essencial na telefonia VoIP. Os requisitos são os seguintes:

  • Baixo nível de atraso;
  • Recuperação de pacotes perdidos;
  • Alta qualidade de som;
  • Largura de banda estreita (não mais do que 8 kbit/s).

Os codecs da família G.7XX atendem a esses requisitos. No entanto, o requisito de largura de banda é atendido por poucos codecs G.7XX.

Por padrão, H.323 usa o codec G.711 com alta taxa de largura de banda (cerca de 64 kbit/s). No entanto, G.711 é considerado desatualizado. Sua frequência de amostragem (conversão de sinal analógico em sinal digital) é de apenas 8kHz, enquanto G.722.1 tem duas vezes mais alta frequência (16kHz). Codecs de baixa frequência como G.723 (5.3/6.3kbps) e G.729 (8kbps) foram usados inicialmente para as conexões de Internet. Quanto aos codecs de vídeo, todo endpoint H.323 moderno deve suportar H.264, que se tornou um padrão. Há um novo codec de vídeo H.265, um sucessor do H.264, no entanto, ele é compatível com poucos dispositivos no mercado até agora e não esperamos que se torne um codec padrão antes de 2022.

Comparação de protocolos H.323 e SIP

Neste artigo, comparamos os protocolos H.323 e SIP.

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