画像情報特論 (9) - セッション制御プロトコル (2) ITU-T H 電子情報通信学科 甲藤二郎

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1 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
電子情報通信学科 甲藤二郎

2 ITU-T H.323

3 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

4 ITU-T H.32X シリーズ (1) H.222.0 H.324/M H.324/M H.320 / H.324
デジタル放送 H.324/M 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 インターネット 回線交換網 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

5 ITU-T H.32X シリーズ (2) 呼制御 音声 電話 SS7 回線交換網 H.324 ISDN H.320 携帯電話 H.324/M
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 SS7 回線交換網 H.324 ISDN H.320 携帯電話 H.324/M PHS インターネット H.323 (over TCP/IP) デジタル放送 N.A. H.222 (MPEG2-TS)

6 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 制御 データ G.72X
H.26X RAS (GK) Q.931 (呼接続) H.245 (能力交換) RTCP T.120 RTP UDP TCP IP (多重化) 各種ネットワーク

7 H.323制御メッセージ

8 H.323 勧告

9 H.323 Annex (1) バージョン 4 現在

10 H.323 Annex (2) 検討中課題

11 H Annex バージョン 4 現在

12 H.245 Annex バージョン 7 現在 SDL: Specification and Description Language

13 H.323 の構成要素 ゾーン 端末 端末 MCU 端末 登録、許可、帯域制御 ゲート キーパー (2) 呼接続 （Q.931)
(1) 登録、許可 (RAS) (1) 登録、許可 (RAS) (3) 能力交換 （H.245) 端末 (4) マルチメディア通話 端末 ゲートウェイ MCU その他の H.32X 端末 端末 多地点間会議 網間接続

14 接続モデル (1) Direct Call Signalling / Direct H.245 Control 端末 登録・許可 (RAS)
呼接続 (Q.931/H323-UUIE) 能力交換 (H.245) メディア通話 (RTP/RTCP) ゲート キーパー 登録・許可 (RAS) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 接続 (connect) 交渉 (negotiation) 1719 番 1720 番 dynamic port

15 接続モデル (2) GK Routed Call Signalling / Direct H.245 Control 端末 端末
ゲート キーパー 端末 端末 登録・許可 (RAS) 登録・許可 (RAS) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 1719 番 1719 番 呼接続 (Q.931) 呼接続 (Q.931) 接続 (connect) 接続 (connect) 1720 番 1720 番 能力交換 (H.245) 交渉 (negotiation) 交渉 (negotiation) dynamic port メディア通話 (RTP/RTCP) dynamic port

16 接続モデル (3) GK Routed Call Signalling / GK Routed H.245 Control 端末 端末
ゲート キーパー 端末 端末 登録・許可 (RAS) 登録・許可 (RAS) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 登録 (register) アドレス・番号変換 (translation) 1719 番 1719 番 呼接続 (Q.931) 呼接続 (Q.931) 接続 (connect) 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

17 使用例 (1) 直接型 (PC-PC) ディレクトリサーバ型 (... SIP ロケーションサーバ) 通話相手のIPアドレスが 既知の場合
インターネット 制御 通話相手のIPアドレスが 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 ユーザ登録 ＆ 複数人会議 メディア

18 使用例 (2) プロキシ 型 (... SIP プロキシ) 通話相手のIPアドレスが未知の場合
ゲートキーパ (エイリアス解決) ① ② ドメイン ドメイン ③ メディア 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)

19 使用例 (3) 転送サービス (... SIP リダイレクション) ゲートキーパー： FACILITY メッセージを使って着信転送
(リダイレクション) ① ③ 着信転送 ドメイン ドメイン メディア ④ ② 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

20 使用例 (4) PC-電話 / 電話-PC 型 PC→電話： 通常は Direct Routed (電話番号を打ち込み、GWに送る)
ゲートキーパ PC-GW: Direct Routed PC-GK-GW: GK Routed ① インターネット 電話網 ② ③ ゲートウェイ 電話 or H.32X端末 PC 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)

21 使用例 (5) IP 電話 (電話-IP-電話 型) 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 (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 電話網 ④ ⑥ ゲートウェイ1 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

22 使用例 (6) IP-VPN (IP-VPN-IP) 各部署をIP電話で構築 ＆ 部署間はVPNで接続 部署3 ゲートウェイ3 IP網
ゲートキーパ (内線番号・IPアドレス変換) 部署1 ゲートウェイ1 ゲートウェイ2 部署2 IP網 電話網 ① IP網 ② 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

23 Multipoint Control Unit
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)

24 ゲートウェイ分割 (1) IP 電話の再考 SS7網 SS7網 バックボーン 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

25 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
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

26 Q.931, H.245, RAS

27 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： Q.931 SS7 SETUP (呼設定)
CALLPROC ALERT (呼出中) CONNECT (応答) 通話 DISC (切断) REL (解放) IAM (アドレス) ACM (アドレス完了) ANM (応答) REL (切断) 着信局 発信局 呼接続 呼解放 Q.931 SS7

28 Q.931 (2) Q.931メッセージ

29 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 0x02 呼番号
ALERT: 0x01 SETUP: 0x05 CONNECT: 0x07 ... 共通ヘッダ 呼番号 (call reference value) メッセージタイプ 情報要素 (Information Element) 情報要素 (Information Element) 情報要素 (Information Element) 情報要素 (Information Element) 情報要素識別子 要素長 内容 H323-UUIE

30 Q.931 (4) 情報要素と H323-UUIE (H.323独自拡張メッセージ)

31 Q.931 (5) H.323-UUIE の使用例 H323-UUIE メッセージの例： H323- To PC: UUIE
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 H323- UUIE SETUP (呼設定) CONNECT (応答) H323- UUIE 能力交換 通話 REL COMP (解放)

32 OpenLogicalChannelAck
マルチメディアセッション制御メッセージ TerminalCapSet TerminalCapSetAck MasterSlave MasterSlaveAck OpenLogicalChannel OpenLogicalChannelAck 呼接続 (ポート1720) 能力交換 マスタ・スレーブ決定 論理チャネルオープン 通話 (RTP / RTCP) Q.931 H.245 RTP セッション開始時の使用例： SIPよりも通信回数が多い

33 H.245 (2) H.245 メッセージの代表例

34 (OpenLogicalChannel)
FastConnect / FasterConnect ＊ H245手順のスキップ (1) 端末A 端末B H245メッセージ (OpenLogicalChannel) Q.931 SETUP 端末 A の FastStart CALL PROC ALERTING 端末 B の FastStart 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)： さらに TCP を UDP+タイムアウトで置換 RTP

35 (OpenLogicalChannel 以外)
端末B Q.931 SETUP 端末 A の FastStart 端末 A の H245Control + CONNECT 端末 B の FastStart 端末 B の H245Control + 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

36 RAS (1) 端末・ゲートキーパー交換メッセージ RAS: Registration, Admission and Status

37 RAS (2) 使用例 (1) (1) 探索 (2) 登録 (3) 接続要求 (4) 帯域変更 ゲートキーパー ゲートキーパー 現アドレス、
代替アドレス GRQ RRQ 端末 GCF 端末 RCF (3) 接続要求 ゲートキーパー (4) 帯域変更 ゲートキーパー 変更帯域 エイリアス、 使用帯域 ARQ BRQ 端末 ACF IPアドレス 端末 BCF 相手端末

38 (1) 直接型 (direct-routed)
RAS (3) 使用例 (2) (1) 直接型 (direct-routed) (2) 間接型 (GK-routed) 端末 ゲートキーパー 端末 端末 ゲートキーパー 端末 ARQ ARQ ACF アドレス解決 ACF アドレス解決 SETUP SETUP SETUP CALL PROC CALL PROC CALL PROC ARQ ARQ 送信者確認 ACF 送信者確認 ACF ALERTING ALERTING CONNECT ALERTING CONNECT CONNECT

39 (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)
転送 RAS ASN.1: Abstract Syntax Notation One (ITU-T X.680) PER: Packed Encoding Rules (ITU-T X.691)

40 SIP/SDP と H.323

41 SIP/SDP と H.323 (1) 歴史 H.323 IETF ？ Q.931 / H.245 ISDN 電話との 相互接続
H.32X との 相互接続 H.332 RTP H.248 (megaco) ？ IETF SIP / SDP インターネット 上のAV実験

42 SIP/SDP と H.323 (2) 機能比較 SIP/SDP H.323 SIP リクエスト RAS Q.931 H.245
プロキシサーバ ゲートキーパ リダイレクトサーバ 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

43 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
データサイズ 理解しやすさ 複雑性 Q931/H245/RAS (ITU-T) ○ △ SIP/SDP (IETF) 機能 一長一短

44 付録 Q.931, H.245, RAS

45 Q.931 (1) H323-UUIE (1) 抜粋 個々の Q.931 メッセージに対応した H.323 拡張メッセージ
H323-UU-PDU ::= SEQUENCE { h323-message-body CHOICE setup Setup-UUIE, callProceeding CallProceeding-UUIE, connect Connect-UUIE, alerting Alerting-UUIE, userInformation UI-UUIE, releaseComplete ReleaseComplete-UUIE, facility Facility-UUIE, ..., } h245Tunneling BOOLEAN, h245Control SEQUENCE OF OCTET STRING OPTIONAL, H.245 トンネリング用 ASN.1 記述

46 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

47 H.245 (1) H.245 メッセージ (1) 抜粋 MultimediaSystemControlMessage ::=CHOICE
{ request RequestMessage, response ResponseMessage, command CommandMessage, indication IndicationMessage, ... } RequestMessage ::=CHOICE nonStandard NonStandardMessage, masterSlaveDetermination MasterSlaveDetermination, terminalCapabilitySet TerminalCapabilitySet, openLogicalChannel OpenLogicalChannel, closeLogicalChannel CloseLogicalChannel, ..., H.245 リクエストメッセージ ASN.1 記述

48 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( ), 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

49 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 ( ), 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

50 RAS RAS メッセージ 抜粋 AdmissionRequest ::= SEQUENCE {
requestSeqNum RequestSeqNum, callType CallType, callModel CallModel OPTIONAL, endpointIdentifier EndpointIdentifier, destinationInfo SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, destCallSignalAddress TransportAddress OPTIONAL, destExtraCallInfo SEQUENCE OF AliasAddress OPTIONAL, srcInfo SEQUENCE OF AliasAddress, srcCallSignalAddress TransportAddress OPTIONAL, bandWidth BandWidth, callReferenceValue CallReferenceValue, nonStandardData NonStandardParameter OPTIONAL, callServices QseriesOptions OPTIONAL, conferenceID ConferenceIdentifier, ..., } アドレス、エイリアス 帯域 ASN.1 記述