Understanding H.323 Gatekeepers Chia-Jui Tsai 2008/12/4 我今天所要報告的主題是H.323的基本介紹以及H.323之中的Gatekeeper這個元件在整個系統中扮演的角色 和功能

Outline Introduction Gatekeeper Functionality H.323 Protocol Suite H.225 RAS Signaling: Gatekeepers and Gateways Gatekeeper− Routed Call Signaling & Direct Endpoint Signaling Gatekeeper to Gateways Call Flow

Introduction

H.323 由 ITU-T 於1996年提出，原本是以區域網路( LAN )為基礎做視訊會議的應用，後來被應用於網路電話 語音壓縮格式 ( G.711、 G.729 、G.723.1 )、 影像壓縮格式( H.261、H.263 )、呼叫信令( H.225 )、 控制信令( H.245 )、註冊與認證 ( Registeration，Admission，Status；RAS )。 H.323 架構由4個元件所組成，包括終端設備( Terminal)、閘道器(Gateway)、閘道管理員( Gatekeeper )、多點控制單元( Multipoint Control Unit ； MCU )。  

Referred to as “endpoints” Elements of an H.323 System Terminal Multipoint Control Units (MCU) Gateway Gatekeeper Referred to as “endpoints”

Terminals Telephones Video phones Voicemail Systems “Soft phones” (e.g., NetMeeting®) Terminal在H.323的網路中可以透過directly的方式去連到另一個Terminal或是透過GK的幫助

Multipoint Control Units (MCU) 負責處理Multipoint conferences MCU包含了 負責控制call signaling的Multipoint Controller 負責處理media mixing , switching等media processing的Multipoint Processors

Gateways Gateway是由Media Gateway Controller(MGC)和 Media Gateway(MG)所組成 MGC是負責處理call signaling和其他所有跟media無關的功能 MG則是處理跟media有關的功能 Gateway主要的功能是作為H.323連接到其他網路的一個 interface,這之中包括了PSTN或是其他的H.323網路

Gatekeeper GateKeeper是H.323的系統中的一個實體元件它提供了 Address translation Network access control bandwidth management accounting GateKeeper在H.323的網路中是一個optional的存在,但是一旦選擇要使用GateKeeper,那endpoint都必需要使用它所提供的service

Gatekeeper Zones and Subnets 一個典型的H.323網路通常是由數個zone透過WAN來組成的 每一個zone包含有一個gatekeeper,一些terminal和gateway以及MCU,它們之間是透過LAN來做連接的 一個zone並不限定說裡面的元件都要在同一個LAN裡面唯一的限制是只能有一個gatekeepr

Gatekeeper Functionality

Mandatory Gatekeeper Functions Address Translation 把H.323的id(ex:user@domain.com)或者是E.164 number 轉換為endpoint的IP address Admission Control 管控一個H.323的endpoint要加入一個H.323 network的一些流程

Mandatory Gatekeeper Functions(Cont.) Bandwidth Control 管理endpoint的頻寬需求 Zone Management 提供所有在zone裡且有註冊的endpoint的一個service

Optional Gatekeeper Functions Call Authorization Gatekeeper可以對特定的terminal或是gateway做存取控管 Call Management Gatekeeper可以maintain任何正在active狀態的通話的資料 然後利用這些資料來判別出哪個endpoint是busy的或者是利用這些資料來進行redirect call的動作

Optional Gatekeeper Functions(Cont.) Bandwidth Management 當需求的頻寬不足的時候Gatekeeper可以reject admission Call Control Signaling Gatekeeper可以依據Gatekeeper−Routed Call Signaling (GKRCS) model的規則來在endpoint之間routing call signaling message,這允許了endpoint可以直接的將call signaling message傳送到另一個endpoint

H.323 Protocol Suite

H.323 Protocol Suite Overview

RAS signaling (H.225) RAS是用來在gatekeeper 和gateway之間進行通訊的 一個signaling protocol RAS channel在整個通訊的過程中是最早開啟的,而且獨立於call setup和media transport channel RAS 使用UDP ports 1719 (H.225 RAS messages) and 1718 (unicast gatekeeper discovery). RAS是用來在gatekeeper和gateway之間進行通訊的一個signaling protocol RAS channel在整個通訊的過程中是最早開啟的,而且獨立於call setup和media transport channel

Call Control/Call Setup (H.225) H.225 call control signaling是用來設定endpoint之間的connection H.225協定源自於Q.931協定，但是Q.931是設計給ISDN網路來使用的呼叫訊號，H.225則是為了能夠適用在packet base的網路環境下所延伸出的Protocol H.225的call control channel是透過TCP port 1720來建立的 Call Control Message透過這個port來進行connecting, maintaining, 和 disconnecting calls的工作. 要選用哪種方法則是gatekeeper在RAS message交換的期間來做決定 如果zone裡面沒有gatekeeper的話,H.225 message的交換就完全是 direct的方式來進行 當gatekeeper使用在zone裡面的時候H.225 call setup message是透過Direct Call Signaling 或者是GKRCS的方式來傳遞

Media Control and Transport signaling (H.245) H.245負責處理在H.323 endpoint 之間的end-to-end control message並且建立logic channel 來傳送audio,video,data和control 等information H.245也被用來處理: Flow control capabilities exchange messages

H.225 RAS Signaling: Gatekeepers and Gateways

RAS Gatekeeper Discovery Unicast Discovery (manual method) Multicast Discovery (auto−discovery) 在這個流程中,endpoint知道gatekeeper的IP,並且直接送出RAS message,gatekeeper則送出gatekeeper confirm (GCF) or gatekeeper rejection (GRJ) message. 在這個流程中,endpoint用multicast的方式送出Gatekeeper Request(GRQ),gatekeeper則回應GCF or GRJ 要選用哪種方法則是gatekeeper在RAS message交換的期間來做決定 如果zone裡面沒有gatekeeper的話,H.225 message的交換就完全是 direct的方式來進行 當gatekeeper使用在zone裡面的時候H.225 call setup message是透過Direct Call Signaling 或者是GKRCS的方式來傳遞

RAS Gatekeeper Discovery(Cont.)

RAS Registration and Unregistration Registration是接在 discovery流程之後 當一個endpoint要加入一個zone裡面的時候,都必須向gatekeeper進行 registration這個動作,來向gatekeeper報告他們自身的IP和alias address

RAS Registration and Unregistration

RAS Admissions

RAS Endpoint Location

RAS Status Information

RAS Bandwidth Control

Gatekeeper− Routed Call Signaling & Direct Call Signaling

Gatekeeper− Routed Call Signaling & Direct Endpoint Signaling Direct Call Signaling 直接向endpoint傳送 call setup message Gatekeeper−Routed Call Signaling (GKRCS) Call setup message 透過GateKeeper來傳送

Gatekeeper to Gateways Call Flow

Intra−Zone Call Setup

Inter−Zone Call Setup

Inter−Zone Call Setup with a Directory Gatekeeper

Proxy−Assisted Call Setup

Call Disconnect

Reference Hong Liu and Petros Mouchtaris, “ Voice over IP Signaling:H.323 and Beyond”, IEEE Communications Magazine, pp.142-148, October 2000 Paul E. Jones ,”Overview of H.323”, packetizer.com “Understanding H.323 Gatekeepers” from Cisco Document ID:5244