Padrão H.323

O 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 multimédia através de redes de pacotes. A estrutura de recomendação deste padrão abre diferentes opções de comunicação multimédia, incluindo telefonia, videoconferência e transferência de multimédia.

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

Evolução e desenvolvimento posterior do padrão

Muitos anos se passaram desde a introdução do H.323, e o padrão foi gradualmente desenvolvendo-se. Sete versões foram lançadas desde 1996, quando o padrão H.323 foi aprovado pela União Internacional das Telecomunicações (UIT) para promover interoperabilidade e consistência em transmissões de videoconferência através de redes IP.

A primeira versão era bastante limitada, porque o seu único objetivo era estabelecer comunicação entre terminais de diferentes fornecedores. Esta versão não contribuía para fiabilidade, segurança e boa qualidade das comunicações, enquanto os terminais que antes eram incompatíveis agora podiam “comunicar-se” apenas dentro da rede corporativa.

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

A terceira versão adicionou suporte para múltiplas sessões de sinalização através de uma única ligação TCP. Isto 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 visava 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 Designado, onde o terminal a partir da lista de gatekeepers alternativos é registado. Além disso, uma série de aplicações e documentos foram suportados para permitir o uso dos 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 merecem destaque:

• Os dados dos utilizadores são transmitidos em vários idiomas diferentes, permitindo que organizações internacionais suportem comunicações multimédia (incluindo videoconferência) e interajam entre si facilmente;
• Ao executar conferências em grupo no servidor MCU, todos os terminais H.323 recebem os dados de convite automaticamente, permitindo que os utilizadores participem da conferência sem inserir nenhum dado de autorização.

Arquitetura

O padrão H.323 é baseado em quatro componentes usados para executar videoconferência, 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 gerir o dispositivo H.323 (uma espécie de interface de utilizador). Os terminais podem conectar-se entre si usando telefonia VoIP ou modo de videoconferência.

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

• Estabelecer ligação entre terminais;
• Realizar transcodificação de fluxos de áudio;
• Troca de dados de sinalização.

Se os terminais estiverem na mesma rede H.323, os gateways não são utilizados.

Controlador de zona ou gatekeeper — é o ponto central da rede H.323. É responsável pelo endereçamento de chamadas, gere a largura de banda e define a autenticidade dos terminais e gateways durante a ligação. Embora a recomendação H.323 não estabeleça o gatekeeper como um elemento obrigatório, é impossível usar muitos recursos modernos implementados em aplicações VoIP e soluções de videoconferência sem o gatekeeper.

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

Protocolos H.323

Cada terminal ou dispositivo que suporta o protocolo H.323 tem o seu próprio endereço IP. O encaminhamento dos pacotes deste protocolo de internet dentro das redes é estabelecido através do terminal H.323. Protocolos UDP são usados para conectar terminais a gateways e gatekeepers e transmitir tráfego multimédia. Protocolos de transporte TCP são usados apenas para estabelecer uma chamada entre terminais e trocar recursos adicionais, a chamada sinalização.

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

• Deteção do gatekeeper e registo no gatekeeper;
• Estabelecimento de ligação entre dois ou mais terminais em redes;
• Troca de vídeo e voz através de protocolos de transporte;
• Comunicação multimédia (transferência de documentos gráficos e de texto e colaboração);
• Finalização da chamada.

O processo de deteção é necessário para que os terminais encontrem um gatekeeper pelo seu endereço de rede e se registem nele. Este procedimento pode ser realizado automaticamente (se houver vários gatekeepers, o terminal seleciona o gatekeeper no qual se registar por meio de mensagens multicast através das redes) ou manualmente (o endereço de rede do gatekeeper é conhecido antecipadamente e definido durante a configuração do dispositivo). A primeira variante de deteção do gatekeeper é mais preferível, pois o terminal poderá alternar para outro gatekeeper automaticamente em caso de falha do gatekeeper.

O procedimento de registo é necessário para permitir que os terminais enviem os seus endereços ao gatekeeper e ingressem na sua zona de controlo.

Para estabelecer ligação entre os terminais e trocar tráfego multimédia nas redes, os seguintes protocolos são utilizados:

TCP:

• H.225. Estabelecimento de ligação entre dispositivos H.323.
• H.245. Troca de informações sobre novos recursos (por exemplo, codecs suportados). Um terminal “informa” o segundo terminal sobre as capacidades suportadas (codecs) e seleciona um codec com base nas capacidades do segundo terminal.

UDP:

• RAS. Usado entre terminais, gateways e gatekeeper. É responsável pelo registo, chamadas e resolução de estados.
• RTP. Usado para transmissão de multimédia em tempo real através de redes.

Para encerrar a ligação, os terminais enviam uma mensagem ao gatekeeper. Após isso, o canal é fechado e a ligação é terminada.

Codecs H.323

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

As comunicações de vídeo foram posicionadas como secundárias em relação a este padrão. Consequentemente, o suporte a codecs de vídeo não era obrigatório. No entanto, hoje, como a videoconferência é a principal tarefa para cada terminal que suporta o padrão, os codecs de vídeo são obrigatórios. O 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 no 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 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, o H.323 usa o codec G.711 com alta taxa de largura de banda (cerca de 64 kbit/s). No entanto, o G.711 é considerado desatualizado. A sua frequência de amostragem (conversão de sinal analógico em sinal digital) é de apenas 8kHz, enquanto o G.722.1 tem frequência duas vezes maior (16kHz). Codecs de baixa frequência como G.723 (5.3/6.3kbps) e G.729 (8kbps) foram usados inicialmente para ligações à internet. Quanto aos codecs de vídeo, todo terminal H.323 moderno deve suportar H.264, que se tornou um padrão. Existe o novo codec de vídeo H.265, sucessor do H.264, no entanto, é suportado por poucos dispositivos no mercado até agora e não esperamos que se torne um codec padrão antes de 2022.