画像情報特論 (9) - セッション制御プロトコル (2) • ITU-T H.323 2002.06.18 電子情報通信学科 甲藤二郎 E-Mail: [email protected] ITU-T H.323 H.323 とは? □ 1996年: H.323 Version 1 「品質非保証LANのためのテレビ電話システム」 Visual Telephone Systems and Equipment for Local Area Networks which provide a Non-guaranteed Quality of Service □ 1998年: H.323 Version 2 ~ 現在 Version 4 「パケットベースのマルチメディア通信システム」 Packet-based Multimedia Communications Systems • インターネット電話 • インターネットTV電話 • インターネット会議 ITU-T H.32X シリーズ (1) H.222.0 H.324/M H.324/M デジタル放送 PHS 携帯電話 (FOMA) H.320 / H.324 無線系 モバイル インターネット 電話・ISDN H.323 Annex H,I 有線系 回線交換網 インターネット パケット交換網 H.323 ネットワーク毎のマルチメディアシステム勧告 ITU-T H.32X シリーズ (2) 呼制御 音声 マルチメディア 制御 (能力交換) マルチメディア データ 電話 H.324 ISDN H.320 回線交換網 SS7 携帯電話 H.324/M PHS インターネット デジタル放送 H.323 (over TCP/IP) N.A. H.222 (MPEG2-TS) H.323のプロトコル階層 • セッション制御プロトコル: Q.931, H.245, RAS 音声 ビデオ G.72X H.26X 制御 RTCP RAS (GK) データ Q.931 H.245 (呼接続) (能力交換) RTP UDP TCP IP (多重化) 各種ネットワーク T.120 H.323制御メッセージ 制御メッセージ 目的 端 末 ・ ゲ ー ト キ ー パ ー 間 で や り 取 り さ れ る メ ッ セ ー ジ (RAS: Registration, Admission & Status) RAS エイリアス・IP アドレス変換 (電話番号・メールアドレス → IP アドレス) ユーザ登録 (SIP のロケーションサーバと同じ) 接続許可・帯域管理 (アドミッション制御) 電 話 網 の 呼 接 続 に 使 用 さ れ る Q.931 メ ッ セ ー ジ に 、 H.323 独 自 拡 張 の H323-UUIE メッセージをカプセル化 呼制御 (呼出し、接続、呼解放) Q.931/H323-UUIE 送受信端末の IP アドレス・エイリアス通知 H.245 トランスポートアドレス (IP アドレス+ポート番号) 通知 H.245 メッセージのカプセル化による高速接続 (ファストコネクト, ファスターコ ネクト, H.245 トンネリング) H.32X シリーズ共通のマルチメディアシステム制御メッセージ 端末能力交換 (多重化能力、符号化能力) H.245 論理チャネル (RTP チャネル) のオープン・クローズ セッション終了コマンド フロー制御 多地点間会議制御 H.323 勧告 勧告 名称と内容 H.323 Packet-based multimedia communications systems 全体のシステム勧告 H.225.0 Call signalling protocols and media stream packetization for packet based multimedia communication systems 呼制御メッセージ (Q.931) ゲートキーパーメッセージ (RAS) メディアストリームのパケット化 (IETF RTP/RTCP) H.245 Control protocol for multimedia communication H.32X シリーズ共通のセッション制御メッセージ (H.245) H.248 Gateway Control Protocol 電話・H.323 相互接続用メディアゲートウェイ制御プロトコル (IETF MEGACO) H.332 H.323 extended for loosely-coupled conferences H.323 システム多地点間会議拡張 (IETF SDP) H.235 Security and encryption for H-Series (H.323 and other H.245 based) multimedia terminals H.32X 端末のセキュリティ・暗号化に関する勧告 H.246 Interworking of H-Series multimedia terminals with H-Series multimedia terminals and voice/voiceband terminals on GSTN and ISDN H.32X 端末間の相互接続に関する勧告 G.72X 音声符号化 H.26X ビデオ符号化 T.12X データアプリケーション H.323 Annex (1) • バージョン 4 現在 名称と内容 H.323 Annex A H.245 messages used by H.323 endpoints H.323 で使用される H.245 セッション制御メッセージ B Procedures for Layered Video Codecs 階層符号化 (スケーラブル符号化) への対応手順 C H.323 on ATM ATM 網上の H.323 システム D Real-time Facsimile over H.323 Systems インターネット FAX E Framework and Wire Protocol for Multiplexed Call Signalling Transport UDP ベースの呼制御 (Faster Connect) F Simple Endpoint Types 音声専用 H.323 端末通信手順 (Fast Connect) H.323 Annex (2) • 検討中課題 名称と内容 H.323 Annex G Text Simple Endpoint Type リアルタイムチャット H User, Terminal and Service Mobility H.323 移動体拡張 (アプリケーション層) I Packet based MM Telephony over Error Prone Channels H.323 移動体拡張 (トランスポート層以下) J Secure Simple Endpoint Type Annex F のセキュリティ拡張 K HTTP based Service Control Transport Channel L Stimulus Signaling in H.323 M Tunnelling of Signalling Protocols (QSIG/ISUP/DSS1) in H.323 N End to End QoS Control and Signalling in H.323 systems O Internet protocols and Technologies complementary to H.323 IETF IPTEL 等 P Real-time Modem Relay over H.323 Systems Q Far End Camera Control and H.281 / H.224 R Robustness Methods for H.323 Entities H.225.0 Annex • バージョン 4 現在 名称と内容 H.225.0 Annex A RTP/RTCP (RFC1889) B RTP Profile (RFC1890) C RTP Payload Format for H.261 Video Streams (RFC2032) D RTP payload format for H.261A video streams (Annex C + 4 byte header) E Video Packetization (RFC3016 + H.263) F ビデオ符号化用 RTP ペイロードフォーマット (MPEG-4 Video + H.263) Audio and Multiplexed Packetization (RFC3016 + G.723.1, G.728, G.729, GSM, G.722.1, TIA/EIA-136 ACELP, TIA/EIA-136 US1, IS-127 EVRC, H.223 MUX-PDU) G Communication Between Administrative Domains H ゲートキーパー間通信 H.225.0 Message Syntax (ASN.1) I 音声符号化用+多重化手段用 RTP ペイロードフォーマット H323-UUIE、RAS メッセージの ASN.1 記述 H.263+ Video Packetization (RFC2429) H.245 Annex • バージョン 7 現在 名称と内容 H.245 Annex A Messages: Syntax H.245 セッション制御メッセージの ASN.1 記述 B Messages: Semantic Definitions H.245 セッション制御メッセージのセマンティクス C Procedures SDL を用いたプロトコル手続きの記述と状態遷移 D Object Identifier Assignments オブジェクト識別子の定義 E ISO/IEC 14496-2 Capability Definitions MPEG-4 Visual の GenericCapability の定義 F Logical Channel Bit Rate Management Capability Definitions フロー制御手段の GenericCapability の定義 SDL: Specification and Description Language H.323 の構成要素 ゾーン 登録、許可、帯域制御 ゲート キーパー (2) 呼接続 (Q.931) (2) 呼接続 (Q.931) (1) 登録、許可 (1) 登録、許可 (RAS) (RAS) (3) 能力交換 (H.245) 端末 端末 端末 (4) マルチメディア通話 MCU 多地点間会議 ゲートウェイ 網間接続 その他の H.32X 端末 接続モデル (1) • Direct Call Signalling / Direct H.245 Control ゲート キーパー 端末 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 接続 (connect) 端末 登録・許可 (RAS) 登録・許可 (RAS) 1719 番 1719 番 呼接続 (Q.931/H323-UUIE) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 接続 (connect) 1720 番 交渉 (negotiation) 能力交換 (H.245) dynamic port メディア通話 (RTP/RTCP) dynamic port 交渉 (negotiation) 接続モデル (2) • GK Routed Call Signalling / Direct H.245 Control ゲート キーパー 端末 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 端末 登録・許可 (RAS) 登録・許可 (RAS) 1719 番 1719 番 呼接続 (Q.931) 呼接続 (Q.931) 接続 (connect) 接続 (connect) 1720 番 交渉 (negotiation) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 1720 番 能力交換 (H.245) dynamic port メディア通話 (RTP/RTCP) dynamic port 交渉 (negotiation) 接続モデル (3) • GK Routed Call Signalling / GK Routed H.245 Control ゲート キーパー 端末 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 端末 登録・許可 (RAS) 登録・許可 (RAS) 1719 番 1719 番 呼接続 (Q.931) 呼接続 (Q.931) 接続 (connect) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 接続 (connect) 1720 番 1720 番 能力交換 (H.245) 能力交換 (H.245) 交渉 (negotiation) 交渉 (negotiation) dynamic dynamic メディア通話 (RTP/RTCP) dynamic port 使用例 (1) • 直接型 (PC-PC) 制御 通話相手のIPアドレスが インターネット 既知の場合 メディア • ディレクトリサーバ型 (... SIP ロケーションサーバ) ゲートキーパ (ディレクトリサーバ) 制御 インターネット メディア ユーザ登録 & 複数人会議 使用例 (2) • プロキシ 型 (... SIP プロキシ) ゲートキーパ (エイリアス解決) ① ② ドメイン ドメイン メディア ③ 通話相手のIPアドレスが未知の場合 ゲートキーパー: エイリアス名をIPアドレスに変換 (プロキシサーバ) 使用例 (3) • 転送サービス (... SIP リダイレクション) ゲートキーパ (リダイレクション) ① ③ 着信転送 ドメイン ドメイン ② ④ メディア 会議で移動、等 ゲートキーパー: FACILITY メッセージを使って着信転送 使用例 (4) • PC-電話 / 電話-PC 型 ゲートキーパ PC-GW: Direct Routed PC-GK-GW: GK Routed ① ② インターネット 電話網 ③ PC ゲートウェイ PC→電話: 通常は Direct Routed (電話番号を打ち込み、GWに送る) 電話→PC: ゲートウェイを呼び出した上で、電話番号・IPアドレス対応付け が必要 (電話番号拡張 & GK Routed) 電話 or H.32X端末 使用例 (5) • IP 電話 (電話-IP-電話 型) ゲートキーパ (局番・IPアドレス変換) 局番 → ゲートウェイ2のIPアドレス ② ③ ① ⑤ 電話網 IP網 ゲートウェイ1 ④ 電話網 ゲートウェイ2 電話番号: 局番+拡張番号 ゲートウェイ: 個々の局番に対応したIPアドレス保有 ゲートキーパー: 局番 → IPアドレス変換、接続先ゲートウェイ呼出し ⑥ 使用例 (6) • IP-VPN (IP-VPN-IP) 部署3 ゲートウェイ3 ゲートキーパ (内線番号・IPアドレス変換) 部署1 IP網 ゲートウェイ1 ゲートウェイ2 部署2 ① ② IP網 電話網 IP網 ③ 専用線 (暗号化&カプセル化) 各部署をIP電話で構築 & 部署間はVPNで接続 VPN: Virtual Private Network 使用例 (7) • 多地点間会議 (1) Centralized (2) Distributed (3) Loosely Coupled (H.332) Centralized MCU Multipoint Control Unit Multicast or Multiple Unicasts Distributed (receive only) ゲートウェイ分割 (1) • IP 電話の再考 バックボーン SS7網 SS7網 IP網 回線交換網 回線交換網 ゲートウェイ ゲートウェイ ゲートウェイに負荷が集中 メディア処理の負荷は高い シグナリング処理の負荷は低い 多数のメディア処理ゲートウェイと、少数の シグナリング処理ゲートウェイに分割 ゲートウェイ分割 (2) • H.248: ゲートウェイの負荷分散 (スケーラビリティ) メディアゲートウェイ コントローラ シグナリング ゲートウェイ シグナリング ゲートウェイ SS7網 SS7網 IP網 回線交換網 回線交換網 メディア ゲートウェイ *n メディア ゲートウェイ *n IP電話の大規模化に対応: IETF Megaco & Sigtran とジョイント Q.931, H.245, RAS Q.931 (1) • ISDNの呼制御メッセージ ISDNにおける呼接続・解放手順: 発信局 SETUP (呼設定) 着信局 IAM (アドレス) SETUP (呼設定) CALLPROC ALERT (呼出中) CONNECT (応答) ACM (アドレス完了) ANM (応答) ALERT (呼出中) 呼接続 CONNECT (応答) 通話 DISC (切断) REL (切断) DISC (切断) REL (解放) REL (解放) Q.931 SS7 Q.931 呼解放 Q.931 (2) • Q.931メッセージ Q.931 メッセージ 目的 詳細 SETUP 呼設定要求 発呼側から着信側へ接続を求める CALL PROCESSING 呼処理中 呼が処理中であることを示す ALERTING 呼出し中 着信側が呼出し中であることを示す (着信音) CONNECT 接続 着信側が応答したことを示す ユーザ情報 ユーザ・ユーザ間の付加情報 呼解放 呼の解放を求める FACILITY 付加サービス H.450.X の拡張サービス (転送、コールバック、等) STATUS 状態表示 通信の状態表示 呼設定時 通話中 USER INFORMATION 呼終了時 RELEASE COMPLETE その他 Q.931 (3) • Q.931メッセージフォーマット プロトコル識別子 (0x08) 0x00 共通ヘッダ 0x02 呼番号 (call reference value) メッセージタイプ ALERT: SETUP: CONNECT: ... 0x01 0x05 0x07 情報要素識別子 情報要素 情報要素 情報要素 情報要素 (Information Element) (Information Element) (Information (InformationElement) Element) 要素長 内容 H323-UUIE Q.931 (4) • 情報要素と H323-UUIE (H.323独自拡張メッセージ) 情報要素名 目的 BearerCapability 情報転送能力 CalledPartyAddress 着信者番号 CallingPartyAddress 発信者番号 Channeldentification 使用チャネルの指定 Display 付加情報 (名前など) Facility 付加サービス HighLayerCompatibility 上位レイヤの互換性 LowLayerCompatibility 下位レイヤの互換性 NotificationIndicator 呼の中断・再開 ProgressIndicator 呼の設定状態 Signal 呼出し音などの発生指示 ... User-user ユーザ・ユーザ情報 + H323-UUIE (H.323 独自拡張メッセージ) Q.931 (5) • H.323-UUIE の使用例 H323-UUIE メッセージの例: To PC: 相手端末のIPアドレス To ゲートウェイ: 相手端末の電話番号 To ゲートキーパー: 相手のエイリアス (メールアドレス等) その他: H.245用トランスポートアドレス H.245メッセージのカプセル化 など H323UUIE SETUP (呼設定) CONNECT (応答) 能力交換 通話 REL COMP (解放) H323UUIE H.245 (1) • マルチメディアセッション制御メッセージ セッション開始時の使用例: Q.931 呼接続 (ポート 1720) TerminalCapSet TerminalCapSetAck 能力交換 MasterSlave H.245 MasterSlaveAck マスタ・スレーブ決定 OpenLogicalChannel OpenLogicalChannelAck RTP 論理チャネルオープン 通話 (RTP / RTCP) SIPよりも通信回数が多い H.245 (2) • H.245 メッセージの代表例 H.245 メッセージ 目的 詳細 MasterSlaveDetermination マスタースレーブ 端末間のマスター・スレーブ関係を決定する TerminalCapabilitySet 能力交換 端末毎の符号化・多重化能力を決定する MultiplexCapability 多重化能力 (RTP 等) VideoCapability ビデオ符号化能力 (H.263 等) AudioCapability オーディオ符号化能力 (G.723.1 等) DataApplicationCapability 各種データ転送プロトコル (FAX 等) EncryptionCapability セキュリティ・暗号化能力 UserInputCapability ユーザ入力メッセージ能力 (DTMF 等) OpenLogicalChannel チャネル制御 論理チャネルのクローズ CloseLogocalChannel EndSessionCommand 論理チャネルのオープン セッション終了 セッションの終了 H.245 (3) * H245手順のスキップ (1) • FastConnect / FasterConnect 端末A Q.931 端末B SETUP 端末 A の FastStart H245メッセージ (OpenLogicalChannel) CALL PROC 端末 B の FastStart ALERTING CONNECT (ACKを兼ねる) FastConnect (Annex F): Q931メッセージにH245メッセージを 含めてしまい、H245手順を省略 (H.245) スキップ FasterConnect (Annex E): RTP さらに TCP を UDP+タイムアウトで置換 H.245 (4) * H245手順のスキップ (2) • H.245 トンネリング 端末A Q.931 端末 B の FastStart + 端末 B の H245Control 端末B SETUP 端末 A の FastStart 端末 A の + H245Control CONNECT H245メッセージ (OpenLogicalChannel 以外) FACILITY 端末 A の H245Control (H.245) スキップ RTP SIPと同様の通信回数 RAS (1) • 端末・ゲートキーパー交換メッセージ RAS Message メッセージ名 (要求・確認・拒否) と目的 Gatekeeper Discovery GRQ/GCF/GRJ 要求の方向 T⇒G ドメイン内のゲートキーパー探索 Registration RRQ/RCF/RRJ T⇒G 端末のゲートキーパーへの登録 Unregistration URQ/UCF/URJ T⇔G 端末のゲートキーパー登録の解除 Admission ARQ/ACF/ARJ T⇒G 端末のアクセス許可の問い合わせ Bandwidth BRQ/BCF/BRJ T⇔G 端末の使用帯域の変更要求 Location LRQ/LCF/LRJ T⇒G 相手端末のアドレス変換要求 Disengage DRQ/DCF/DRJ T⇔G 現在のセッションの終了要求 RAS: Registration, Admission and Status RAS (2) • 使用例 (1) ゲートキーパー (1) 探索 現アドレス、 代替アドレス GRQ 端末 エイリアス、 使用帯域 端末 RRQ 端末 GCF ゲートキーパー (3) 接続要求 ゲートキーパー (2) 登録 RCF ゲートキーパー (4) 帯域変更 変更帯域 BRQ ARQ ACF IPアドレス 相手端末 端末 BCF RAS (3) • 使用例 (2) (1) 直接型 (direct-routed) 端末 ゲートキーパー 端末 ARQ ACF (2) 間接型 (GK-routed) 端末 ゲートキーパー 端末 ARQ アドレス解決 SETUP ACF SETUP CALL PROC CALL PROC アドレス解決 SETUP CALL PROC ARQ 送信者確認 ARQ ACF 送信者確認 ACF ALERTING ALERTING CONNECT ALERTING CONNECT CONNECT (参考) ASN.1 PER • メッセージの記述と符号化ルール ASN.1 記述 バイナリ形式 (圧縮) H323-UUIE (Q.931) PER符号化 転送 H.245 RAS ASN.1: Abstract Syntax Notation One (ITU-T X.680) PER: Packed Encoding Rules (ITU-T X.691) SIP/SDP と H.323 SIP/SDP と H.323 (1) • 歴史 H.323 Q.931 / H.245 RTP ISDN 電話との 相互接続 H.32X との 相互接続 H.332 H.248 (megaco) IETF SIP / SDP インターネット 上のAV実験 ? SIP/SDP と H.323 (2) • 機能比較 SIP/SDP H.323 SIP リクエスト SIP レスポンス RAS Q.931 H.245 SDP プロキシサーバ リダイレクトサーバ ゲートキーパ ロケーションサーバ ステートレス 状態遷移マシン あまり変わらない。ただし、ステートレスのため、SIPのほうが実装は容易 SIP/SDP と H.323 (3) • メッセージ記述手段 Q.931/H.245/RAS: PER 符号化によるバイナリ記述 SIP/SDP: テキスト記述 データサイズ 理解しやすさ 複雑性 機能 Q931/H245/RAS (ITU-T) ○ △ △ ○ SIP/SDP (IETF) △ ○ ○ △ 一長一短 付録 Q.931, H.245, RAS Q.931 (1) • H323-UUIE (1) 抜粋 H323-UU-PDU ::= SEQUENCE { h323-message-body CHOICE { setup callProceeding connect alerting userInformation releaseComplete facility ..., } ..., h245Tunneling h245Control } 個々の Q.931 メッセージに対応した H.323 拡張メッセージ Setup-UUIE, CallProceeding-UUIE, Connect-UUIE, Alerting-UUIE, UI-UUIE, ReleaseComplete-UUIE, Facility-UUIE, H.245 トンネリング用 BOOLEAN, SEQUENCE OF OCTET STRING OPTIONAL, ASN.1 記述 Q.931 (2) • H323-UUIE (2) 抜粋 H.245 (能力交換) 用トランスポートアドレス 着信端末トランスポートアドレス、 エイリアスアドレス (電話番号等)、等 Setup-UUIE ::= SEQUENCE { protocolIdentifier ProtocolIdentifier, h245Address TransportAddress OPTIONAL, sourceAddress SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, sourceInfo EndpointType, destinationAddress SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, destCallSignalAddress TransportAddress OPTIONAL, destExtraCallInfo SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, destExtraCRV SEQUENCE OF CallReferenceValue OPTIONAL, activeMC BOOLEAN, conferenceID ConferenceIdentifier, ..., fastStart SEQUENCE OF OpenLogicalChannel OPTIONAL, } 高速接続用 (FastConnect, FasterConnect) ASN.1 記述 H.245 (1) • H.245 メッセージ (1) 抜粋 MultimediaSystemControlMessage::=CHOICE { request RequestMessage, response ResponseMessage, command CommandMessage, indication IndicationMessage, ... } H.245 リクエストメッセージ RequestMessage ::=CHOICE { nonStandard NonStandardMessage, masterSlaveDetermination MasterSlaveDetermination, terminalCapabilitySet TerminalCapabilitySet, openLogicalChannel OpenLogicalChannel, closeLogicalChannel CloseLogicalChannel, ..., } ASN.1 記述 H.245 (2) • H.245 メッセージ (2) 抜粋 多地点間会議能力 H2250Capability ::=SEQUENCE { maximumAudioDelayJitter INTEGER(0..1023), receiveMultipointCapability MultipointCapability, transmitMultipointCapability MultipointCapability, receiveAndTransmitMultipointCapability MultipointCapability, mcCapability SEQUENCE { centralizedConferenceMC BOOLEAN, decentralizedConferenceMC BOOLEAN, ... }, rtcpVideoControlCapability BOOLEAN, mediaPacketizationCapability MediaPacketizationCapability, ..., transportCapability TransportCapability OPTIONAL, } RTP能力 ASN.1 記述 H.245 (3) • H.245 メッセージ (3) 抜粋 H263VideoCapability ::=SEQUENCE { sqcifMPI INTEGER (1..32) OPTIONAL, qcifMPI INTEGER (1..32) OPTIONAL, cifMPI INTEGER (1..32) OPTIONAL, cif4MPI INTEGER (1..32) OPTIONAL, cif16MPI NTEGER (1..32) OPTIONAL, maxBitRate INTEGER (1..192400), unrestrictedVector BOOLEAN, arithmeticCoding BOOLEAN, advancedPrediction BOOLEAN, pbFrames BOOLEAN, ..., h263Options H263Options OPTIONAL } H.263 オプション H.263+ オプション ASN.1 記述 RAS • RAS メッセージ 抜粋 AdmissionRequest ::= SEQUENCE { requestSeqNum callType callModel endpointIdentifier destinationInfo destCallSignalAddress destExtraCallInfo srcInfo srcCallSignalAddress bandWidth callReferenceValue nonStandardData callServices 帯域 conferenceID ..., } RequestSeqNum, CallType, アドレス、エイリアス CallModel OPTIONAL, EndpointIdentifier, SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, TransportAddress OPTIONAL, SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, SEQUENCE OF AliasAddress, TransportAddress OPTIONAL, BandWidth, CallReferenceValue, NonStandardParameter OPTIONAL, QseriesOptions OPTIONAL, ConferenceIdentifier, ASN.1 記述
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