UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE INFORMÁTICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE INFORMÁTICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO Colaboração visual: Implementando o trabalho cooperativo com H.323 por ALEXEI KORB TI- CPGCC UFRGS Profa. Dra. Liane Margarida Rockenbach Tarouco Orientadora Porto Alegre, Setembro de 2001.

2 2 Sumário SUMÁRIO... 2 LISTA DE ABREVIATURAS... 4 LISTA DE FIGURAS... 6 RESUMO... 7 ABSTRACT INTRODUÇÃO SISTEMAS DE TELECONFERÊNCIA: VISÃO GERAL BENEFÍCIOS TELECONFERÊNCIA X COLABORAÇÃO VISUAL TRANSMISSÃO MULTIMÍDIA EM REDES DE PACOTES Codecs de áudio Codecs de vídeo Transporte de sinais multimídia na Internet: RTP/RTCP O H.323 SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO MULTIMÍDIA BASEADO EM PACOTES INTRODUÇÃO DESCRIÇÃO DO SISTEMA Terminais H Gateways Gatekeepers MC e MP MCU PROCEDIMENTOS DE SINALIZAÇÃO DE CHAMADAS ESTABELECIMENTO DE CHAMADA Estabelecimento de chamadas simples (sem registro com gatekeeper) Ambos pontos registrados com o mesmo Gatekeeper Pontos registrados com diferentes Gatekeepers COMUNICAÇÃO INICIAL E TROCA DE CAPACIDADES COMUNICAÇÃO MULTIMÍDIA ENCERRAMENTO DA CHAMADA CONFERÊNCIAS MULTIPONTO CONFERÊNCIAS CENTRALIZADAS CONFERÊNCIAS DESCENTRALIZADAS CONFERENCIAS HÍBRIDAS... 47

3 3 6. PROCEDIMENTOS ADICIONAIS PARA O ESTABELECIMENTO DE CHAMADAS SINALIZAÇÃO OPCIONAL USANDO A MENSAGEM LRQ PROCEDIMENTO DE CONEXÃO RÁPIDA CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA... 54

4 4 Lista de Abreviaturas A/D ACELP ADPCM B-ISDN CIF Codec CSDN SCN D/A DRQ DCF DSL GSTN GCF GRJ GRQ IETF IP IRR ISDN ISO ITU-T Kbps LAN LD-CELP MAN Mbps MC MCS MCU MHz MIPS MP MP-MLQ NTSC PCM PSDN PSTN QCIF QoS RAS RCF RRJ Analógico/Digital Algebraic Codebook Excitation Linear Prediction Adaptive Differential Pulse-Code Modulation Broadband Integraded Services Digital Network Common Intermediate Format Coder/Decoder Circuit Switched Data Network Circuit Switched Network Digital/Analógico Disengage Request Disengage Confirm Digital Subscriber Line General Switched Telephone Network Gatekeeper Confirmation Gatekeeper Reject Gatekeeper Request Internet Engineering Task Force Internet Protocol Information Request Response Integraded Services Digital Network International Standard Organization International Telecomunication Union Telecommunication Kilobits per second Local Area Network Low-Delay Code Excited Linear Prediction Metropolitan Area Network Megabits per second Multipoint Controller Multipoint Communication Service Multipoint Control Unit Megaherts Million Instructions Per Second Multipoint Processor MultiPulse-Maximum Likelihood Quantizer National Television Standards Commitee Pulse-Code Modulation Packet Switched Data Network Public Switched Telephone Network Quarter Commom Intermediate Format Quality of Service Registration, Admission and Status Registration Confirmation Registration Reject

5 5 RRQ RTP RTCP TCP UDP UCF URQ WAN Registration Request Real Time Protocol Real Time Control Protocol Transport Control Protocol User Data Protocol Unregister Confirmation Unregister Request Wide Área Network

6 6 Lista de Figuras Figura 1 Teleconferência multiponto através da WAN entre diversas pessoas localizadas remotamente nos pontos A, B e C...10 Figura 2 Colaboração visual através da WAN entre diversas pessoas localizadas remotamente nos portos A, B, C e D, empregando diversas formas de comunicação: áudio, vídeo dados...12 Figura 3 Transmissão de voz em redes digitais usando codecs para a redução da taxa de bits...14 Figura 4 Transmissão de vídeo em redes digitais usando codecs para a redução da taxa de bits...17 Figura 5 Representação de um terminal H Figura 6 Configurações de um gateway...25 Figura 7 ZonaH Figura 8 - Localizações possíveis para o MC e MP...28 Figura 9: Captura da de uma sessão H.323 mostrando a fase de estabelecimento de conexão. (usando o Lan Explorer v.3.6 da Sunrise Telecom)...31 Figura 10 Estabelecimento de chamadas básico. Sem Gatgekeepers...32 Figura 11 Descobrimento automático do gatekeeper...33 Figura 12 Fase de registro com o gatekeeper...34 Figura 13 Estabelecimento de chamadas roteado...34 Figura 14 Estabelecimento de chamadas direto...35 Figura 15 Canal de controle no modo roteado pelo gatekeeper...35 Figura 16 Dois pontos registrados pelo mesmo gatekeeper, no modo de sinalização roteado...37 Figura 17 Dois pontos registrados pelo mesmo gatekeeper,no modo de sinalização direto...37 Figura 18 Dois pontos registrados em gatekeepers distintos,no modo de sinalização Direto/Roteado...39 Figura 19 Encerramento de chamada iniciado pelo terminal...42 Figura 20 Encerramento de chamada iniciado pelo gatekeeper...43 Figura 21 Conferência no modo centralizado...44 Figura 22 Conferência no modo centralizado...45 Figura 23 Conferência Híbrida com áudio centralizado...47 Figura 24 Conferência Híbrida com áudio centralizado...47 Figura 25 Sinalização opcional usando a mensagem LRQ...49

7 7 Resumo A informação e o conhecimento das pessoas tornaram-se o mais importante ativo das companhias no final do século XX e início do século XXI. Entretanto, somente através da comunicação entre os indivíduos e do compartilhamento das informações e do conhecimento, as empresas poderão obter os verdadeiros benefícios deste ativo. A Internet, possibilitou que as pessoas pudessem obter e trocar informações a partir de qualquer lugar do mundo e o melhoramento da infra-estrutura das redes que compõe a Internet oferecendo suporte a banda larga, permitem que informações multimídia sejam transportados pela Internet com ótima qualidade. A colaboração visual oferece uma maneira para que um grupo de pessoas possa trocar e compartilhar informações multimídia através da Internet, mesmo que elas estejam separadas por uma simples parede ou vários continentes, permitindo que estes grupos se encontrem em reuniões virtuais e trabalhem colaborativamente. Este trabalho tem a intenção de mostrar o que é a colaboração visual, qual o cenário em que ela está inserida e como o protocolo H.323 implementa as funções necessárias para sistemas de colaboração visual que englobam principalmente a capacidade de troca de sinais de áudio, vídeo e dados de modo síncrono e assíncrono. São explicados os conceitos de teleconferência, videoconferência e colaboração visual, bem como são mostrados ao leitor os requerimentos para a transmissão de sinais de áudio e vídeo através da Internet. Em seguida, são discutidos os principais tópicos da recomendação H.323, ilustrando como o ITU-T se propôs a resolver os problemas de transmissão de sinais multimídia em redes de pacotes, para atingir a interoperabilidade entre equipamentos de diversos fabricantes. Os pontos abordados no trabalho envolvem também: os componentes H.323 (gateways, gatekeepers, MC, MP e MCU), os procedimentos de estabelecimento de chamadas, canal de controle e canal RAS. O trabalho fala também sobre os modelos de conferências multiponto e alternativas de procedimentos para conexão rápida. Palavras chaves: Multimídia, Internet, colaboração visual, recomendação H.323

8 8 Abstract The information and people knowlegment, became the most important company s actives in the end of XX century and the begining of the XXI century. However, just throught communication between this individuals and throught information and knowlegment sharing the companies will obtain the true benefits of this actives. The Internet allows people obtain and exchange information to and from any place in the world, and the improvement of the physical infrastructure that makes the Internet ready for broadband applications, allows the transmition of multimedia signals trough the Internet with nice quality. The visual collaboration provides a means for groups of individuals exchange and share multimedia information through the Internet, even if they are separated by a single wall or several continents, allowing this individuals to have a virtual meeting and work collaboratively one which other. This text, intent to shows what visual collaboration is, in which environment visual collaboration fits better and how the H.323 set of protocols implement the functions that visual collaboration systems needs. This needs embraces mainly the capacity of transmit audio, video and data signals, synchronously and asynchronously. In the paper, the concepts of teleconferencing, videoconferencing and visual collaboration are explained, as well as all the requirements for the transmission of audio and video signals over the Internet. Following, we start a discussion about the main issues covered in H.323 standard, showing how the ITU-T has been proposed to solve the problems involved in the transmission of multimedia signals over packets networks, to reach the interoperability among devices from different vendors. This points includes: the H.323 components (gateways, gatekeepers, MC, MP e MCU), the procedures for call setup, control channel establishment and RAS channel establishment. This paper also points the multipoint conferences models and the different alternatives for the setup fase with faster procedures. Key words: Multimedia, Internet, visual collaboration, H.323 recommendation

9 9 1. Introdução Na era da informação, a simples posse deste ativo não significa mais sinônimo de poder e tampouco serve para garantir o sucesso e o crescimento de qualquer organização. Na verdade é o compartilhamento da informação o que chamo informação com inteligência que vai determinar o sucesso ou não da organização. Para que isso aconteça soluções inovadoras para comunicação entre as pessoas são necessárias. Na última década, o IP e a própria Internet, se tornaram a arquitetura predominante e onipresente em qualquer ambiente de TI. A Web ajudou a facilitar e disseminar esta comunicação, dando vida a Internet. Soluções de colaboração visual permitem que pessoas que estejam separadas pela distância possam trabalhar colaborativamente juntas, adicionando inteligência à informação, criando valor para sua organização. A colaboração visual é construída em cima de diversas ferramentas na qual estão incluídos: videoconferência, vídeo streamming, compartilhamento e transferência de informações e imagens, ferramentas de tomada de decisão e muito mais. Este novo tipo de aplicação possui diferentes requerimentos para atraso, variação no atraso, perda de pacotes, largura de banda, dessequencialização de pacotes e disponibilidade. Por exemplo, os sinais de voz, requerem jitter muito baixo, atraso unidirecional menor que 100 ms e largura de banda garantida na faixa de 8 Kbps e 64 Kbps, para uma boa interação humana, enquanto que para transferência de arquivos, perda de pacotes é muito mais grave do que jitter ou atraso. Para que a transmissão multimídia através da Internet seja possível, os sinais de vídeo devem ser comprimidos de modo que eles possam ser acomodados em uma largura de banda menor. O dispositivo que executa esta compressão (e descompressão) chama-se codec. Os primeiros sistemas desenvolvidos comercialmente empregavam tecnologias proprietárias de modo que os sistemas de colaboração visual apenas funcionavam se os codecs destes sistemas fossem do mesmo fabricante. Sistemas de fabricantes diferentes não conseguiam se comunicar. A interoperabilidade esperada por todos foi suprimida pela falta de protocolos e algorítmos de compressão padronizados. O principal motivo que levou os diversos fabricantes a abandonar seus protocolos proprietários e adotar a dupla H.323/T.120 para comunicação multimídia em tempo real através da Internet foi sem dúvida a questão da interoperabilidade com produtos de outros fabricantes. Além disso, a combinação deste conjunto de protocolos proporciona uma experiência de comunicação mais enriquecedora, através da utilização de características e ferramentas de colaboração e compartilhamento de recursos. Outra motivação significante é que sistemas construídos em cima do H.323 mantêm a compatibilidade com sistemas mais antigos que já possuem uma grande base instalada, tal como sistemas H.320.

10 10 O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo profundo através da revisão bibliográfica, juntando idéias das recomendações do ITU-T, bem como de artigos e livros de pessoas que participam ativamente do desenvolvimento de produtos baseados no H.323, para apresentar ao leitor uma visão geral do que é a recomendação H.323, quais são os seus componentes e que funções são executadas por cada componente do sistema H.323. Nosso intuito também foi ilustrar as fases de comunicação de um sistema H.323, isto é, como acontecem os procedimentos para o estabelecimento de uma chamada, a troca de sinais multimídia (áudio vídeo e dados), e finalmente o encerramento das chamadas. O trabalho, entretanto, não enfoca os serviços suplementares oferecidos por entidades H.323, nem endereça questões específicas como segurança e QoS, por entendermos que estes tópicos são complexos e merecem atenção especial em trabalhos específicos. O texto está organizado da seguinte maneira: Na sessão 2, o leitor é introduzido ao assunto Teleconferência, quais seus benefícios, quais as diferenças entre sistemas de teleconferências e vídeo conferências. Também é abordado a necessidade por novas formas de comunicação e finalmente explicado o que é a colaboração visual As sessões 3 e 4 são o centro do trabalho. Nelas é apresentada o funcionamento geral de um sistema H.323. A sessão 3 descreve detalhadamente e individualmente cada entidade que compõe um sistema H.323, suas características e requerimentos. A sessão 4, descreve então, a interação entre os componentes H.323 para: estabelecer uma sessão ou conferência H.323, quais as fases para o estabelecimento de uma chamada, como são abertos os canais de mídia e como as chamadas devem ser encerradas. A sessão 5 ilustra, como o H.323 trata as conferências multiponto e quais tipos de conferências multiponto existem em um sistema H.323. Aqui são abordadas as conferências centralizadas, descentralizadas e híbridas. A última sessão descreve dois procedimentos adicionais definidos para o estabelecimento de chamadas, que visam otimizar o tempo de estabelecimento de chamada e troca de sinais multimídia, através da redução de etapas necessárias no processo de inicialização das chamadas.

11 11 2. Sistemas de Teleconferência: visão geral. A teleconferência é uma reunião entre duas ou mais pessoas que se encontram separadas geograficamente, através da utilização de tecnologias de comunicação, que permitem a conversação e opcionalmente a visualização dos participantes, de forma bidirecional e em tempo-real, possibilitando a interação on-line dos participantes. A introdução destes sistemas, primeiramente através da rede pública de telefonia e em seguida com sistemas H.320 usando a tecnologia ISDN, permitiu que reuniões pudessem ser estabelecidas, sem a necessidade de agrupar os participantes fisicamente no mesmo local. Portanto a videoconferência se destina principalmente ao encontro virtual de pessoas. Sistemas de teleconferência podem ser classificados em três categorias segundo Schaphorst [SCH 99]: apenas áudio, audiográficas e com vídeo full motion. Videoconferências full motion podem ainda ser divididas em duas: interativas e transmissão broadcast. De maneira simplificada um sistema de teleconferência é composto de terminais de teleconferência interconectados por uma rede de comunicação (LAN, MAN, WAN), que permite a interação bidirecional entre os participantes da conferência, por isso a capacidade de comunicação multiponto têm grande importância nestes sistemas. Figura 1 Teleconferência multiponto através da WAN entre diversas pessoas Localizadas remotamente nos pontos A, B e C.

12 Benefícios Sistemas de teleconferência permitem a interação bidirecional em tempo real entre os participantes, aumentando a compreensão e a qualidade da discussão, ajudando os participantes a se sentirem mais próximos uns dos outros. Podemos ainda listar diversos outros benefícios, também apontados na obra de Schaphorst [SCH 99]: Tomada de Decisões mais rápidas Videoconferências podem ser estabelecidas com menor dificuldade que encontros in loco e pessoas separadas por kilômetros podem compartilhar idéias e informações. Decisões mais qualificadas Como não existem custos adicionais por participante, as conferências podem incluir todas as pessoas responsáveis. Se viagens fossem necessárias, provavelmente isto não ocorreria, ou pelo menos seria muito mais difícil de acontecer. Aumento da produtividade - Funcionários altamente capacitados não podem ficar perdendo tempo nos aeroportos. Com a videoconferência, se a reunião dura duas horas, os envolvidos irão gastar apenas duas horas do seu tempo. Redução dos custos de viagens Muitos custos estão associados com as viagens oficiais, pois viagens envolvem passagens, hospedagem, alimentação, estacionamento e assim por diante. A videoconferência ajuda a eliminar estes gastos. Redução do cansaço Viagens de negócios são, geralmente, cansativas, podendo resultar em fadiga e performance reduzida dos colaboradores. Este também é um grande benefício da videoconferência. Ajuda na construção de um time Através de encontros freqüentes, juntando nas reuniões todos os envolvidos, é possível atingir decisões por consenso e não decisões verticais (impostas de cima para baixo), o que resulta em maior grau de motivação e energia para todos os membros da organização. Outro ponto importante a ser ressaltado é a eliminação o risco, ou aumento da segurança dos colaboradores. Funcionários de grande importância estratégica, sempre que viajam estão correndo risco. A videoconferência elimina ou pelo menos reduz a um grau mínimo necessário, a exposição destes funcionários, a este tipo de risco Teleconferência x Colaboração Visual Quando a Internet tornou-se realmente a maior rede do planeta e o maior depósito de informações do mundo, novas formas de comunicação começaram a ser idealizadas e tornaram-se necessárias. A utilização da Internet para a transmissão de informações elimina o gasto com a manutenção de linhas dedicadas, o que por si só já é um grande motivo para a utilização da Internet como meio de comunicação de longa distância.

13 13 Além disso, novas tecnologias como cable modems e DSL, levam o acesso à Internet até o usuário final última milha com bandas acima de 128 Kbps, conexão contínua e preços extremamente competitivos. O surgimento de um grande número de tecnologias que visam garantir a segurança e qualidade nas transmissões via Internet, a febre de tornar todas as aplicações baseadas na Web, a possibilidade de transmissão de sinais de áudio e vídeo através da Internet, prepararam o caminho para que as pessoas agora passem a demandar comunicação visual multimídia e não se contentem apenas com a comunicação através da voz. A comunicação visual começa a se tornar realidade e mais do que isso, uma necessidade. Apoiando-se nos benefícios alcançados pela videoconferência e levando em consideração todas estas inovações, surge a colaboração visual, que estende o conceito de encontros virtuais em várias dimensões. A colaboração visual oferece uma maneira para que pessoas ou grupos de indivíduos que estejam separados pela distância possam trabalhar juntos, adicionando valor e aumentando os ativos de suas empresas, reduzindo o tempo e a distância que as separam. A colaboração visual é construída em cima de diversas ferramentas, na qual estão incluídos: videoconferência, vídeo stream, compartilhamento e transferência de informações e imagens (colaboração em cima de dados) e muito mais. Figura 2 Colaboração visual através da WAN entre diversas pessoas Localizadas remotamente nos portos A, B, C e D, empregando. Diversas formas de comunicação: áudio, vídeo e dados.

14 Transmissão multimídia em redes de pacotes Em sistemas de colaboração visual, os sinais de áudio, vídeo e dados sinais multimídia são compartilhados interativamente por todos os participantes da sessão. Sinais de vídeo são extremamente grandes (pesados) e requerem a transmissão de grandes volumes de informações de um lugar para outro. Para realizar esta tarefa mantendo a qualidade esperada, canais de comunicação de grande capacidade devem ser utilizados. A matemática é simples, quanto maior a qualidade esperada, maior a largura de banda necessária, maior o custo associado. A utilização da Internet para aplicações desta natureza, substituindo o uso de canais dedicados, ajuda a reduzir grande parte dos custos associados à conectividade necessária na implementação de sistemas de tele/vídeo conferências. Entretanto, redes de pacotes, que não possuem uma taxa de transferência estável, podem ocasionar congestionamentos e como conseqüências perdas de pacotes, atraso na entrega dos pacotes e jitter, causando deterioração na qualidade dos sinais de áudio e vídeo principalmente. Para que a transmissão multimídia em tempo real através da Internet seja possível, os sinais de áudio e vídeo devem ser comprimidos de modo que eles possam ser acomodados em uma largura de banda bem menor. O dispositivo que executa esta compressão (e descompressão) chama-se codec. Os primeiros sistemas desenvolvidos comercialmente empregavam tecnologias proprietárias de modo que os sistemas de colaboração visual apenas funcionavam se os codecs destes sistemas eram do mesmo fabricante. Sistemas de fabricantes diferentes não conseguiam se comunicar. A interoperabilidade esperada por todos foi suprimida pela falta de protocolos e algoritmos de compressão padronizados. Para resolver o problema, o ITU-T definiu diversos codecs de modo a garantir a interoperabilidade entre os fabricantes. Atualmente os produtos que desejarem se fazer presentes no mercado deverão necessariamente se apoiar nestes padrões para a transmissão de áudio e/ou vídeo Codecs de áudio Para transmissão de sinais de áudio na Internet, é necessário primeiramente digitalizar estes sinais de modo a transformar os sinais da voz humana - sinais analógicos em dados que possam ser transportados através da Internet. Esta tarefa é executada na origem por um conversor Analógico-Digital (A/D), que tem a tarefa de transformar os sinais analógicos produzidos pelo microfone em uma corrente de dados digitais que possam ser transmitidos em pacotes através da rede. No destino um conversor Digital-Analógico (D/A) transforma as amostras digitais de áudio em sinais analógicos que serão reproduzidos no alto-falante. Geralmente o sinal digitalizado possui uma taxa de bits de 64 Kbps (uma amostra de oito bits a cada 125 µs)

15 15 Os codecs são compostos de codificadores (encoders) e decodificadores (decoders). O codificador tem a função de comprimir as amostras de dados digitais resultantes do conversor A/D removendo as informações redundantes, de forma a reduzir a quantidade de informações a serem transmitidas na rede, diminuindo a largura de banda necessária para a transmissão destes sinais. Os decodificadores executam a operação inversa, recuperando as amostras digitais originais, a partir dos dados comprimidos enviados pelo codificador e enviando-os para o conversor D/A. Figura 3 Transmissão de voz em redes digitais usando codecs Para a redução da taxa de bits. Quatro atributos estão relacionados com os encoders de voz escolhidos para transmissão. Estes atributos vão determinar basicamente a qualidade de voz obtida na recepção e são descritos logo a seguir. A redução da taxa de bit, conseguida através da compressão/descompressão realizada pelos encoders, implica em aumento do atraso e redução da qualidade dos sinais de áudio transmitidos. Dois atrasos estão envolvidos na transmissão de voz sobre a Internet: o atraso do encoder e o atraso de transmissão. O primeiro está relacionado com o encoder utilizado, o segundo relacionado com o tipo de rede usada na transmissão dos sinais. Como sabemos, a Internet não foi projetada para o transporte em tempo real e não oferece qualidade de serviço para garantir limites máximos de atraso e jitter. Este atraso para transmissão em redes de pacotes não deve ser superior a 300 ms para uma interação humana aceitável ocorra. Os atributos que caracterizam um encoder são: Taxa de bit Para os sinais de vídeo, quanto maior a taxa de bits maior a qualidade. Assim, quanto menor for a taxa de bit utilizada pelo áudio melhor será aproveitada a largura de banda disponível. Esta diminuição se dá pelo aumento da compressão que implica em diminuição da qualidade. Qualidade A qualidade dos codecs é medida pelo mean option score. A idéia é não causar uma distorção muito grande que possa incomodar ou cansar

16 16 quem está ouvindo. Uma das maneiras de aumentar a qualidade é incluir detectores de atividade de voz. Durante a inatividade o encoder é desligado e este espaço de tempo é alocado para prover maior qualidade, entretanto a utilização destes detectores de silêncio pode influenciar na performance e complexidade do codec. Complexidade A complexidade é medida em MIPS (Milhões de Instruções por Segundo), que um codec (codificador e decodificador) necessita para executar os algoritmos de compressão e descompressão. Quanto maior o número de instruções por segundo necessárias para comprimir/descomprimir os sinais, maior a complexidade do codec. Atraso O atraso introduzido pelo codec depende de alguns fatores como tamanho dos frames produzidos pelo codec. Mas também depende o tempo de processamento para codificar a fala. Para algumas aplicações, alguns dos atributos são predeterminados enquanto que para outras aplicações escolhas podem ser feitas entre estes atributos. Por exemplo, o aumento da qualidade da transmissão, está ligada ao aumento da taxa de bit ou complexidade. Os principais encoders de voz padronizados pelo ITU-T estão rapidamente descritos abaixo: G.711 Também conhecido como PCM, esta recomendação definida em 1977, codifica sinais de áudio em uma largura de banda de 3kHz, a uma taxa de 64 Kbps. O padrão especifica dois modos para a codificação dos sinais: µ-law e A- law. A recomendação especifica define que a amostragem dos sinais deve ser realizada a uma taxa de 8000 amostras por segundo, e cada amostra codificada com a precisão e 8 bits, produzindo a taxa de transmissão de 64 Kbps. G.721 Definida em 1988, o G721 especifica que o áudio analógico de 3 khz deve ser codificado tomando como entrada os sinais PCM gerados pelo G.711, produzindo uma taxa de transferência de 32 Kbps. Os sinais gerados pelo G.721 são levemente inferiores ao sinal gerado pelo G.711. G.722 O único padrão presente para voz a 7 khz é o G.722, usado principalmente em tele e vídeo conferencia em sistemas H.320 com conexões superiores a 128 Kbps. O padrão torna possível a codificação para transmissão em taxas de 48, 56 e 64 Kbps. G Especifica duas taxas de transferência de bits diferentes: 5,3 kbps e 6,3 kbps, ambas obrigatórias. O encoder foi desenvolvido para atingir as menores taxas de bit possíveis e trabalhar em conjunto com o padrão H.324. É baseado na estrutura geral do codificador MP-MLQ, usado para a versão de taxa mais alta (6,3 Kbps). A versão com taxa mais baixa usa o modelo ACELP.

17 17 G.726 Este encoder utiliza o algoritmo ADPCM, para comprimir as amostras de 8 bits do G.711, para amostras de 2, bit, 3 bit, 4 bit ou 5 bit, a uma taxa de 16, 24, 32 ou 40 Kbps. É possível converter novamente as amostras G.726 para amostras G.711. G.728 Este utiliza o algoritmo LD-CELP, para comprimir blocos de ms de 5 amostras de 16 bit, em 10 amostras de 10 bit, produzindo uma taxa de 16 Kbps. G.729 Este encoder usa o algoritmo CS-ACELP para comprimir blocos de 10 ms Codecs de vídeo Para poder apresentar aos usuários a imagem em tempo real dos participantes de um encontro virtual, os sistemas de colaboração visual possuem a necessidade de capturar, codificar e transportar sinais de vídeo. O ITU-T definiu dois padrões para a codificação/decodificação e transporte de sinais de vídeo nestes sistemas: H.261 e H.263. Da mesma forma que os sinais de áudio, os sinais de vídeo devem ser digitalizados antes de serem transmitidos através de uma rede digital, a menos que já tenham sido produzidos no formato digital. O conceito aplicado para a codificação dos sinais de vídeo é muito parecido com o conceito mencionado para a parte de áudio, embora a demanda por banda seja bem maior. Além disso, os sinais de vídeo diferem dos sinais de voz porque quando se está falando, esta corrente de bits deve ser enviada e reproduzida exatamente na mesma seqüência. Com sinais de vídeo a coisa é diferente, porque em uma imagem existem partes que mudam continuamente, como a boca da pessoa que está falando, mas existem outras partes que não mudam freqüentemente, como a imagem de fundo. Estas questões são levadas em consideração quando os sinais são codificados, e entregues para transmissão. As imagens de vídeo consistem em uma série de figuras seqüenciais que são capturadas a uma taxa chamada de taxa de frames. Estas figuras são chamadas de frames. Quanto maior for a taxa de frame melhor será a qualidade da imagem exibida, mas em compensação maior será a largura de banda necessária. A taxa requerida pelo modelo NTSC adotado pelo sistema de TV norte americano, requer pelo menos uma largura de banda de 90 Mbps da rede. Esta mesma imagem possui uma taxa de frame de 30 frames por segundo. Quando os sinais são procedentes de uma fonte analógica eles devem ser digitalizados para serem transportados em uma rede IP. Assim, o sinal entra no que chamamos de sistema de captura. Este sistema é o responsável por digitalizar os sinais. Outra função executada pelo sistema de captura é transformar o modelo de cores utilizado

18 18 pela fonte do vídeo para um modelo aceitável pelo H.261 e/ou H.263. Além disso, este sistema redimensiona os frames de modo a torná-los compatíveis com os formatos aceitos pelo H.261 e H.263 (CIF, QCIF, etc.). Estes sinais ainda requerem largura de banda bastante alta, pois não foram comprimidos. Neste momento o encoder codifica os sinais que são transmitidos na rede. Na chegada os sinais são decodificados e entregues para o sistema de exibição. O sistema de exibição transforma o sistema de cores e formato dos frames para o formato necessário para exibição e exibe a imagem na tela do usuário. Figura 4 Transmissão de vídeo em redes digitais usando codecs Para a redução da taxa de bits. Os codecs definidos pelo ITU-T são: H.261 Especificado pelo ITU-T para baixo atraso, taxas de transferências também baixas, todas múltiplas de 64 Kbps até 1.92 Mbps. Opera com resolução QCIF e CIF e uma taxa de frame de MHz. Para maiores informações consulte a recomendação H.261.

19 19 H.263 (versão original) Foi publicada em 1996, e evoluiu para a versão dois. Projetado para taxas muito pequenas iniciando em 10 Kbps, trabalha bem em taxas até 2 Mbps. Possui muitas funcionalidades do H.261, mas sua performance é mais eficiente por que inclui melhoramentos em termos de compensação de movimentos, quantização e codificação. Além de QCIF e CIF, inclui Sub-CIF, 4CIF e 16CIF. H.263 versão 2 Também conhecido como H.263+ foi especificado em 1998 e inclui melhoramentos em relação à eficiência de compressão, flexibilidade de erros e escalabilidade de taxa de transferência para redes sem fio e baseada em pacotes. Mantém a compatibilidade com a versão anterior, mas além das resoluções de frames do H.263, também inclui tamanhos de frames customizáveis Transporte de sinais multimídia na Internet: RTP/RTCP Como sabemos a Internet não foi desenvolvida para o transporte de sinais sensíveis ao tempo. Quando este tipo de sinal é transmitido sobre a Internet, a comunicação fica sujeita a introdução de atrasos e variação no atraso (jitter). Dependendo da capacidade da rede e da carga a qual a rede está submetida, o atraso e o jitter introduzidos prejudicam a transmissão do sinal, deteriorando a qualidade da comunicação. Quando dados são transmitidos pela Internet usando o protocolo de transporte TCP, questões como controle de fluxo, controle de erros e controle de congestionamento, são gerenciados por este protocolo. Assim, quando um pacote chega ao seu destino fora de ordem, ou quando um pacote é perdido, seja por ruído na rede ou por congestionamento, o TCP, toma as devidas medidas para a correção do problema: reordena os pacotes colocando-os em sua ordem original e pede para que a origem retransmita as informações perdidas ou que chegaram com erro ao destino. Outras funções como descarte de pacotes duplicados ou ajuste da taxa de transmissão, também são realizadas pelo TCP. Isto por que o TCP implementa um serviço de transporte seguro, com streams orientadas a conexão. Entretanto, para aplicações de tempo real, que possuem um tempo mínimo de atraso permitido, a estratégia de retransmissão dos dados perdidos não é adequada, pois não existe tempo para isso. A saída para transmissão de sinais de áudio e vídeo na Internet é recair sobre o protocolo UDP que não oferece nenhuma das funcionalidades do TCP. O UDP é um protocolo para o transporte de datagramas sobre o IP. Ele não possui mecanismos de controle de erros, controle de fluxo e re-ordenamento dos datagramas (ou pacotes). Resumindo o UDP não garante que as mensagens irão chegar ao seu destino. Se pensarmos em aplicações de áudio ou vídeo sobre a Internet, onde congestionamentos podem ocorrer e os pacotes podem chegar fora de ordem, sentimos a necessidade de um mecanismo que possa prover funcionalidades para o re-ordenamento

20 20 dos pacotes e adequação do jitter introduzido pela rede. Este é o propósito do conjunto RTP/RTCP (Real-time Transport Protocol e Real-time Transport Control Protocol). O RTP foi projetado para funcionar em redes unicast e multicast, mas não provê nenhum mecanismo que garantam qualidade de serviço ou reserva de recursos da rede, embora as informações carregadas por ele e pelo RTCP possam ser utilizadas ao nível de aplicação para melhorar a percepção da qualidade das transmissões. O RTP também não garante a entrega dos pacotes que continuam dependendo da rede, que pode descartar, atrasar ou inverter a seqüência das mensagens como acontece com qualquer outro pacote IP. O RTP e o RTCP apenas permitem que a aplicação, no destino, possa implementar mecanismos para recuperar o jitter e dessequencilização introduzidos na transmissão, bufferizando e colocando os pacotes na ordem correta conforme eles chegam, ou ainda tomando medidas apropriadas para outras situações como por exemplo, mudando a taxa de transmissão dos codecs, ou introduzindo um esquema de redundância para recuperação de pacotes que são perdidos no meio do caminho. Os números de seqüência contidos nos pacotes RTP podem ainda ser utilizados para determinar a localização apropriada de um pacote, para aplicações de vídeo, por exemplo, sem a necessidade de receber os pacotes na ordem correta ou ter de reordenar os mesmos antes de exibi-los na tela. Para a transmissão de sinais de áudio/vídeo através do RTP dois endereços de transportes são necessários: um para o transporte da stream de mídia propriamente dita e outra para a troca de informações RTCP. Para o H.323 estes endereços são escolhidos aleatoriamente e dinamicamente, de modo que não existe uma porta especifica através da qual os sinais devem ser trocados. Isto está definido na recomendação H (tabelas 1 e 2 da recomendação H.225.0). Geralmente o que acontece é que são escolhidas uma porta par para troca dos sinais de áudio e a próxima porta ímpar é alocada para o RTCP. Um dos principais motivos para esta distinção é que os usuários poderão escolher receber ou enviar apenas um dos sinais. Esta separação também permite o tratamento com QoS distinto para cada uma das mídias. A sincronização dos sinais pode ser obtida, no destino, através do campo timing do RTCP, para as duas sessões. O RTCP é um protocolo que prove a transmissão periódica de pacotes de controle para todos os participantes da sessão. Através deste feedback, os transmissores e receptores podem ficar sabendo de uma série de situações da rede, como a situação da distribuição dos dados para todos os destinos, a qualidade de serviço da transmissão, para cada destino, entre outras funções. Tanto o RTP quanto o RTCP foram planejados para serem independentes das camadas de transporte e de rede. A utilização do RTP e RTCP para aplicações H.323 está descrito na recomendação H.225.0, que torna obrigatório o uso destes protocolos para transmissão de áudio e vídeo, com o objetivo de minimizar o atraso introduzido pela rede. Na verdade, a recomendação H anexou de forma customizada para aplicações H.323 toda a definição do RTP em seus anexos.

21 21 Além disso, outros documentos devem ser utilizados para uma completa implementação das aplicações. Estas especificações estão contidas nos anexos B e C do H que definem a especificação de perfis e formato do payload respectivamente. O anexo B descreve a especificação de perfis, para os tipos de codecs a serem utilizados e o seu mapeamento no payload. Também define extensões para que classes específicas de aplicações possam customizar o pacote RTP. O anexo C especifica o formato do payload RTP a ser utilizado para sinais de áudio e vídeo. Maiores informações sobre o RTP e o RTCP podem ser encontradas nas RFcs 1889 e Seu uso apropriado para implementações H.323 está descrito nos anexos da recomendação H

22 22 3. O H.323 Sistemas de comunicação multimídia baseado em pacotes 3.1. Introdução A recomendação H.323 descreve terminais e outras entidades que provêem serviços de comunicação multimídia sobre redes de pacotes, sem garantia de Qualidade de Serviços. Estas entidades oferecem serviços de comunicação em tempo real. Nestes serviços estão incluídos a transmissão de áudio, vídeo e dados. Na verdade a recomendação é um guarda-chuva que determina os padrões a serem utilizados para sinalização, estabelecimento de sessões, controle de chamadas, gerenciamento de largura de banda, controle de admissão, codecs de áudio e vídeo e transferência de dados. No H.323, o suporte para transmissão e manipulação de sinais de áudio é obrigatório para todas as entidades, enquanto que o suporte para vídeo e dados é opcional, mas se suportado todas as entidades devem ser capazes de encontrar um modo de operação comum para a troca destes sinais. O que o H.323 realmente introduziu de novidade no mundo da comunicação visual foram os procedimentos de sinalização para estabelecimentos de chamadas, maneiras de escolher codecs comuns de áudio e vídeo e a capacidade de interoperação com terminais de outras redes, como, por exemplo, terminais H.320 em redes ISDN e terminais H.310 em redes B-ISDN, uma vez que o conjunto de protocolos RTP/RTCP continua sendo utilizado como base para o transporte de dados isócronos em redes sem QoS, como já foi visto. Embora o desenvolvimento inicial do H.323 estivesse focado exclusivamente para o estabelecimento de conferências em uma rede local, a sua ambição aumentou no momento em que a Cisco e a Vocaltech se uniram para formar o Fórum de voz sobre IP (Voice over IP Forum), e escolheram o H.323 como protocolo padrão para a telefonia IP em ambiente WAN. O escopo foi aumentado e em fevereiro de 1998 foi a provada segunda versão do H.323, descrito neste trabalho: Sistemas de comunicação multimídia baseado em pacotes Descrição do sistema Os elementos H.323 que a recomendação descreve são: terminais, gateways, gatekeepers, MCs e MCUs, que se comunicam através de streams de informações. Estas streams podem ser streams de áudio, vídeo, dados, controle de comunicação e controle de chamadas.

23 23 Os sinais de áudio devem ser digitalizados e codificados, conforme descrito anteriormente, para redução da taxa de tráfego na rede e transportado através do protocolo RTP. O controle desta stream é realizado através do canal RTCP referente a stream. Da mesma forma, os sinais de vídeo devem ser digitalizados e codificados como visto anteriormente Terminais H.323 Terminais são entidades básicas definidas na recomendação H.323. Através dos terminais, usuários podem se comunicar verbal e visualmente e através da transferência e compartilhamento de dados. Os terminais podem ser equipamentos de hardware ou um aplicativo em software, ou pode também ser um sistema completo para a troca de sinais de áudio, vídeo e dados. Pode ainda ser um simples telefone com capacidade para transmissão de sinais de áudio. A Figura abaixo ilustra os elementos presentes em um terminal, bem como as entidades que fazem parte do escopo da recomendação H.323. Scope of Rec. H.323 Video I/O equipment Video Codec H.261, H.263 Audio I/O equipment User Data Applications T.120, etc. Audio Codec G.711, G.722, G.723, G.728, G.729 System Control Receive Path Delay H Layer Local Area Network Interface H.245 Control System Control User Interface Call Control H RAS Control H T Figura 5 Representação de um terminal H.323 O H.323 especifica os codecs de áudio (G.711, G.722, G.723, G.728, etc), codecs de vídeo (H.261, H.263), canais para troca de dados (T.120, etc.), a unidade de controle do sistema e a camada H.225.0, que compõe um terminal H.323 e podem ser utilizados por cada um. Entretanto, a recomendação não define os dispositivos associados, isto é, dispositivos de áudio, vídeo, rede, aplicações e interfaces para o compartilhamento de dados.

24 24 Os terminais H.323 devem necessariamente oferecer suporte para áudio e por isto, devem implementar pelo menos um codec de áudio, o G.711 nos modos A-law e µ-law, entretanto o G.711 não pode ser usado para canais de banda estreita (< 56 Kbps). Para estes casos os terminais devem usar o codec G ou o G.729. Opcionalmente, os terminais poderão codificar os sinais de áudio, segundo as recomendações G.722, G.728, G.729, MPEG-1 e G A escolha de qual codec será utilizado durante a sessão, é feita logo após o estabelecimento da conexão através de mensagens de troca de capacidade. Estas mensagens estão definidas na recomendação H.245. Um terminal H.323 deve ser capaz de operar de forma assimétrica, isto é, enviar áudio no formato G.711 e receber áudio no formato G.729. Os terminais poderão também enviar mais de dois canais de áudio ao mesmo tempo. Os codecs de vídeo são opcionais, mas se suportados devem pelo menos codificar os sinais de vídeo segundo com a recomendação H.261 no modo QCIF. Além disso, os terminais poderão codificar e decodificar os sinais em outras formas de operação do H.261 ou do H.263. Outros codecs de vídeo e formatos de imagem também poderão ser utilizados, mas apenas mediante negociação através do H.245 na fase de troca de capacidade. Para sinais de vídeo é permitido o modo de operação assimétrico em relação a taxa de bit de vídeo, taxa de quadros e resoluções de imagem, permitindo que um terminal possa enviar imagens QCIF enquanto recebe imagens no formato CIF. A troca e compartilhamento de dados, também são opcionais para terminais H.323. A recomendação T.120 é utilizada para interoperabilidade com outros terminais H.323, H.324, H.320 ou H.310, embora aplicações não padronizadas possam ser utilizadas através de negociação, na fase de troca de capacidades. As funções de sinalização de chamada (H.225.0), controle de chamada (H.245) e funções controle de registro, admissão e estado (RAS) junto ao gatekeeper, também devem estar presentes em um terminal Os canais de controle de chamada H.245, são usados para carregar mensagens de controle fim-a-fim, isto é, de um terminal até outro terminal. Isto inclui procedimentos para a troca de capacidade, abertura e encerramento dos canais lógicos para troca de áudio, vídeo ou dados, mensagens de controle de fluxo entre várias outras mensagens adicionais. Este canal é estabelecido entre dois terminais, um terminal e um MC, ou um terminal e um gatekeeper. Como as entidades H.323 (terminal, gateway, MCU ou gatekeeper), podem suportar várias conexões simultâneas, um canal de controle para cada sessão deve ser aberto, para controlar as informações e procedimentos referentes a esta sessão em específico. Os canais de sinalização de chamadas utilizam as mensagens definidas na recomendação H.225.0, para estabelecer as conexões entre duas entidades H.323. Entidades podem ser terminais, gateways, gatekeepers e MCUs. Este canal é independente dos canais de controle H.245 e do canal RAS. O canal de sinalização H é aberto antes do canal

25 25 H.245, para realizar as operações de sinalização estabelecimento e encerramento de sessões H.323. O canal de sinalização RAS usa mensagens H para executar funções de registro (capacidade de saber que alguém está presente na rede ou pode ser contatado através de um certo terminal), admissão (checar os direitos de acesso a recursos da rede) e também para manter o estado atual dos recursos da zona (monitoramento da disponibilidade de recursos de rede). Em redes onde a figura do gatekeeper não está presente, o canal de sinalização RAS não é utilizado, uma vez que as mensagens RAS são trocadas apenas entre terminais e o gatekeeper. A entidade mencionada como Receive path delay adicionam atraso as streams de mídia para manter a sincronização, considerando o jitter na chegada dos pacotes. As streams podem ser propositalmente atrasadas nesta entidade, para manter a sincronização com outras streams de mídia, presentes na comunicação. O atraso introduzido nesta entidade deve ser aplicado apenas para streams que estejam chegando e nunca para os sinais que estão partindo do terminal. Os terminais receptores usam esta facilidade para obter sincronia de lábio entre sinais de áudio e vídeo. A camada H está presente para manter e garantir a conformidade das mensagens enviadas e recebidas dos canais de sinalização e RAS com a recomendação H Gateways Gateways são componentes opcionais em um sistema de conferência H.323. Eles provêem muitos serviços, sendo que o mais comum é a tradução de formatos de sinais entre terminais H.323 e terminais de outros tipos. Isto é, ele deve prover a tradução apropriada entre modos de transmissão de tecnologias diferentes, por exemplo, formatos de transmissão H de/para H.221, e procedimentos de comunicação H.245 de/para H242. O gateway também é responsável pelo estabelecimento de chamadas em ambos os lados, o lado da rede IP e o lado da SCN (rede de comunicação por circuitos). Traduções entre formatos de sinais de mídia (áudio, vídeo e dados), também pode ser realizado pelo gateway. Terminais H.323 podem conversar entre si em uma mesma rede, sem o envolvimento de um gateway. Entretanto quando um terminal H.323 desejar conversar com uma pessoa que possui apenas um telefone comum, conectado na rede pública de telefonia (PSTN) ou um terminal H.320 em linhas ISDN, isto deverá necessariamente passar por um gateway, que irá executar todas as traduções necessárias para que a comunicação aconteça. A sua função é refletir as características de um terminal na rede IP para um terminal na SCN e vice-e-versa. A figura abaixo representa quatro formas que os gateways podem ter, conforme descrito no H.323:

26 26 H.323 Terminal Function Conversion Function SCN Terminal Function SCN Gateway A H.323 MCU Function Conversion Function SCN Terminal Function SCN Network Gateway B H.323 Terminal Function Conversion Function SCN MCU Function SCN Gateway C H.323 MCU Function Conversion Function SCN MCU Function SCN Gateway D Figura 6 Configurações de um gateway T Como ilustrado na figura 6, o Gateway pode executar funções de terminais H.323 ou MCU H323. Nestes casos ele irá parecer para todos os terminais ou MCUs H.323 da rede IP como se fosse apenas mais um terminal ou MCU H.323 desta rede e sua comunicação com estes dispositivos ocorre através dos procedimentos H.323. A função de conversão realiza todas as traduções necessárias para a interoperação dos terminais H.323 localizados no lado da rede IP com os terminais localizados na SCN. Estes terminais podem ser (H.310, H.320, H.321, H.322, H.324, V.70, GSTN ou terminais ISDN). A função de terminal ou MCU na SCN é vista pelos outros terminais destas redes como se ele fosse apenas um outro terminal do mesmo tipo. Este tipo deve ser o mesmo do terminal que está participando da sessão e estão descritos nas seguintes recomendações: H.310, H.320, H.321, H.322, H.324, V.70, GSTN ou terminais ISDN. O número de conexões simultâneas, conferências simultâneas e de terminais que podem se conectar ao gateway são deixados a critério de cada fabricante, mas se o gateway implementa também funções de MCU ele deve seguir rigorosamente as funções de gateway

27 27 separadamente das funções de MCU H.323. Da mesma forma, se ele implementar as funções de MCU para a SCN deve seguir as respectivas recomendações Gatekeepers O Gatekeeper é o mais importante e complexo componente de um sistema H.323, embora sua presença não seja obrigatória para a realização conferencias ou sessões H.323. O gatekeeper introduz a noção de zona. Uma zona é a coleção de todos os terminais, gateways e MCUs, que estão sob o gerenciamento de um único gatekeeper. Uma zona inclui pelo menos um terminal e pode ou não incluir gateways e MCUs, mas contém um e apenas um gatekeeper. Ela é independente de tecnologia de rede pode ser composta de múltiplos segmentos de rede interconectados por roteador, switches ou outros dispositivos. Zone T1 GK GW T4 T5 T2 T3 R R MCU Figura 7 Zona H.323 T A figura 7 ilustra uma zona com todos os componentes: Gatekeeper (GK), MCU, Gateway (GW), terminais (Tx). Como vimos estes dispositivos encontram-se separados em segmentos de redes distintos conectados por dois roteadores (R). O gatekeeper provê serviços de controle de chamadas para os terminais H.323 presentes na zona. Ele é um componente logicamente separado dos terminais, gateways ou MCUs, embora a implementação possa coexistir com estes dispositivos, no mesmo equipamento. O gatekeeper deve obrigatoriamente oferecer os seguintes serviços para os dispositivos H.323 presentes na sua zona: Tradução de endereços Tradução de aliases, para endereços de rede. Isto deve ser realizado através de uma tabela de que é atualizada através das mensagens de registro (RAS), embora outros métodos para a atualização desta tabela também são permitidos. Controle de admissão O gatekeeper deve autorizar os terminais a utilizarem os recursos da rede. Esta autorização pode estar baseada em largura de banda, sessões privadas, ou outros critérios. Outra opção é permitir que todas as chamadas sejam aceitas.

28 28 Controle de largura de banda O gerenciamento de largura de banda verifica ou não se existe banda suficiente para um terminal utilizar, dentro de uma determinada sessão. A requisição pode ser aceita ou negada. Gerenciamento de zona Todos os terminais que estiverem registrados com o gatekeeper, devem ser servidos por ele dentro da sua zona. O controle da zona é realizado pelo gatekeeper. Além destes serviços o gatekeeper poderá oferecer funções adicionais: Sinalização de controle de chamada Em conferências ponto-a-ponto, o gatekeeper pode escolher processar ele mesmo os sinais de controle de chamadas Q.931 entre os terminais, ou alternativamente ele poderá avisar aos terminais para que troquem estas mensagens diretamente um com o outro. Autorização de chamadas O gatekeeper poderá rejeitar uma chamada de um terminal, em razão de falhas de conexão, acesso restrito a certos gateways ou terminais e acesso restrito durante alguns intervalos de tempo, mas outros fatores e critérios de decisão podem também ser utilizados. Gerenciamento de Largura de Banda Controle do número de terminais H.323 que podem ter acesso simultâneo à rede, se ele determinar que a largura de banda necessária não está disponível. Esta função também está presente durante uma chamada ativa, no caso do terminal requisitar mais banda. Gerenciamento de chamadas O gatekeeper poderá manter uma lista das chamadas em andamento. Esta informação pode ser necessária para indicar que um certo terminal está ocupado para prover informações que serão utilizadas no controle de largura de banda. Para prover conferências multiponto, que iniciam através de chamadas ponto-a-ponto, isto é, primeiro um terminal chama um outro terminal, para só depois convidarem outros a participarem da conferência, o gatekeeper pode escolher receber os controles de chamadas H.245, de ambos os terminais. Quando a conferência mudar para multiponto o gatekeeper poderá redirecionar, o canal de controle para um MC. Note que o gatekeeper não precisa processar estas mensagens H.245, apenas rotea-las de um ponto ao outro. Em redes que possuem gateways o gatekeeper deverá estar presente para realizar a tradução de endereços E.164 para endereços de rede.

29 MC e MP O controlador multiponto (MC) é responsável por funções de controle, para conferências entre três ou mais pontos em uma conferência multiponto. O MC realiza a troca de capacidades com cada terminal que deseja participar da conferência. Desta forma, o MC determina os modos de operação selecionados para a conferência, que pode ser comum para cada participante da conferência ou alternativamente diferente, para alguns terminais. O MC pode estar localizado dentro de um gatekeeper, gateway, MCU ou terminal, como ilustrado na figura a seguir: Terminal 1 Terminal 2 Gatekeeper 1 Gatekeeper 2 Gatekeeper 3 MC MC MC MP LAN MC MC MP MC MP MC Gateway 1 Gateway 2 Gateway 3 MCU 1 MCU 2 T NOTE Gateway, Gatekeeper and MCU can be a single device. Figura 8 Localizações possíveis para o MC e MP Entretanto, vale ressaltar que um MCU sempre possuirá um MC, que irá processar todos os canais de controle de todos os pontos finais envolvidos na sessão. Em uma conferência, quando existirem mais de um terminal com capacidade de MC, estes terminais deverão utilizar a determinação master/slave (mestre/escravo), para determinar, qual será o MC ativo, que irá controlar a conferência. O processador multiponto (MP) por sua vez recebe sinais de áudio, vídeo e dados, dos terminais participantes de uma conferencia centralizada ou híbrida, realiza a agregação ou comutação dos sinais e devolve o sinal processado para os terminais. No processo de agregação o MP poderá atenuar ou eliminar alguns inputs dos sinais, para reduzir o ruído introduzido nestes sinais e assim devolver um sinal mais limpo para os pontos finais participantes da conferência. Para os sinais de dados, um MP deverá ser capaz de atuar como um MCS não folha ou um MCS principal.

30 MCU O MCU é um componente H.323 que provê a capacidade para suportar conferências multiponto. O MCU deve necessariamente consistir de um MC e zero ou mais MPs. Ele deve suportar conferências multiponto centralizadas através de um MC e da agregação de sinais de áudio, vídeo e dados. Conferências descentralizadas consistem de um MC e suporte para agregação de dados através de um MP que implementa as funções conforme a recomendação T.120. usando capacidades de áudio e vídeo descentralizadas. Um gateway pode implementar um MCU no lado interno da rede. Um gatekeeper poderá também conter um MCU em qualquer dos casos, as funções devem estar separadas e não podem interferir uma na operação da outra.

31 31 4. Procedimentos de sinalização de chamadas O H.323 define os procedimentos para o estabelecimento e controle de chamadas, mas utiliza as mensagens definidas da recomendação H e H.245 do ITU-T respectivamente. O H.323 não impõe nenhuma restrição em termos de sincronização, nos procedimentos de estabelecimento de chamadas. Isto significa que um ponto A pode iniciar a comunicação de estabelecimento de chamadas para um ponto B no mesmo instante em que o ponto B inicia o mesmo procedimento com o ponto A. Em uma situação como esta, a aplicação deve saber como agir, como por exemplo, enviar um sinal de ocupado sempre que já existir uma mensagem de estabelecimento de chamadas em curso. Um terminal H.323 deve suportar as seguintes mensagens para o estabelecimento de chamadas: Setup Alerting Connect Release Complete Status Facitity Outras mensagens definidas como: Call proceding, Status, Status Enquiry, são opcionais. A figura 9, mostra a captura de uma sessão, na fase de estabelecimento de conexão entre dois terminais H.323. Primeiramente, vimos duas mensagens que nada tem a ver com a sessão H.323. Logo em seguida inicia a comunicação entre dois terminais: o primeiro possui endereço IP igual a , enquanto que o segundo conhecido como tigresa.inf.ufrgs.br possui endereço IP igual a As três primeiras mensagens mostram as três fases de estabelecimento de conexão TCP (three way handshake). Logo em seguida, é iniciada a comunicação H.323, conforme descrita na sessão 4.1. Vimos nesta captura as mensagens Setup, Alerting e Connect.

32 32 Figura 9 Captura da de uma sessão H.323 mostrando a fase de estabelecimento de conexão. (usando o Lan Explorer v.3.6 da Sunrise Telecom) 4.1. Estabelecimento de Chamada Esta fase utiliza as mensagens de controle definidas na recomendação H do ITU- T. Entretanto, antes desta fase ser iniciada, toda a comunicação de registro e admissão com o gatekeeper, quando existir um gatekeeper presente, bem como reserva de largura de banda devem ter sido realizadas previamente. A primeira situação envolve a comunicação entre apenas dois terminais H.323. Os terminais devem ser capazes de enviar mensagens Alerting. Quando a comunicação envolver um gateway, este deverá enviar mensagens de Alerta (Alerting), logo que receber o sinal de chamando, da SCN. Se o terminal que está recebendo a chamada puder responder com qualquer uma das mensagens: Connect, Call Proceeding ou Release Complete dentro de 4 segundos, a mensagem Alerting não é necessária.