Protocolos para Videoconferncia H 323 vs SIP Aluno

Protocolos para Videoconferência H. 323 vs. SIP Aluno: Henrique Fassi Lobão

H. 323 vs. SIP Histórico Arquitetura e funcionamento Análise comparativa para o uso no 3 GSM

Conceitos importantes Vo. IP Unicast Multicast Broadcast

H. 323 vs. SIP Histórico

H. 323 - Histórico Conjunto de recomendações da ITU (International Telecommunications Union) para comunicações multimídia em ambientes LAN que não garantam Qo. S (Quality of Service). Tem sua primeira versão aprovada em 1996 pelo Study Group 16. Atualmente encontra-se na versão 5, aprovada oficialmente em Julho de 2003.

H. 323 - Histórico É parte de um conjunto maior de padrões para videoconferência (H. 32 X) H. 320 (ISDN) Integrated Services Digital Network H. 324 (PSTN) Public Switched Telephone Network

SIP - Histórico Surgiu em 1990 de pesquisas de Henning Schulzrinne, no Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Columbia Em 1996 foi enviado um “rascunho” contendo os elementos chave do SIP para o IETF Em 1999 após algumas alterações o IETF submeteu a primeira especificação do SIP (RFC 2543) Muitas empresas ficaram receosas em investir no SIP, pois já existiam protocolos difundidos no mercado (H. 323 e MGCP (Media Gateway Control Protocol))

SIP - Histórico O IETF continua o trabalho com o SIP e em 2001 libera outra especificação (RFC 3261) Ainda em 2001 várias empresas começam a lançar produtos e serviços baseados no SIP Hoje, apoiado por várias empresas como Sun e Nortel. Networks acredita-se que o SIP se tornará um protocolo tão significativo quanto o HTTP e o SMTP

H. 323 - Características Principais características: n n n n Padronização de codecs Interoperabilidade Independência da rede utilizada Independente de plataforma e aplicação Suporte a conferência multiponto Administração de banda utilizada Suporte a multicast Flexibilidade

SIP - Características Principais características n n n Simplicidade Extensibilidade Escalabilidade Conferência multiponto Suporte a multicast

H. 323 vs. SIP Arquitetura

H. 323 - Arquitetura Principais componentes: n n Terminais Gateways Gatekeepers Multipoint Control Units (MCUs)

H. 323 – Arquitetura (Terminais) São os clientes que provém comunicação bi-direcional em tempo real com outros terminais H. 323, gateways ou MCUs. Essa comunicação pode consistir apenas de voz, voz e dados, voz e vídeo, ou voz, vídeo e dados.

H. 323 - Arquitetura (Terminais) Elementos obrigatórios: n Voz n H. 245 – Usado para negociar o uso do canal e capacidades n H. 225. 0 – Usado para sinalização e estabelecimento da chamada n RAS – Protocolo para comunicação com Gatekeepers n RTP/RTCP – Sequenciamento de pacotes de áudio e vídeo Elementos opcionais: n Video n T. 120 – Comunicação de dados (chat, flip chart)

H. 323 - Arquitetura (Gateways) São tradutores entre terminais H. 323 e outros tipos de terminais. Podem traduzir: n n n Formatos de transmissão (ex. : H. 225. 0 para H. 221) Procedimentos de comunicação (ex. : H. 245 para H. 242) Codecs de áudio e video

H. 323 - Arquitetura (Gateways) Aplicações mais comuns: n n n Link com terminais PSTN análogos Link com terminais ISDN (H. 320) Link com terminais PSTN (H. 324)

H. 323 - Arquitetura (Gateways) Algumas funções/características são deixadas a cargo do projetista. Ex. : n n n O número de terminais H. 323 que podem se comunicar através do gateway; O número de conferencias independentes e simultâneas; As funções de conversão de audio, video e dados; etc.

H. 323 - Arquitetura (Gatekeepers) É o componente mais importante em um ambiente H. 323 Atua como ponto central para chamadas efetuadas dentro de uma zona Zona: conjunto de todos os terminais, gateways e MCUs administrados por um gatekeeper (zona H. 323) Provem serviços de controle de chamadas n n Tradução de endereços Administração da largura de banda utilizada

H. 323 - Arquitetura (Gatekeepers) Uma característica opcional mas muito valiosa é a capacidade de rotear chamadas n Provedores de serviço utilizam essa habilidade para tarifar as chamadas que passem por suas redes As funcionalidades de getekeeper podem ser incorporadas em implementações de gateways e MCUs

H. 323 - Arquitetura (Gatekeepers) Funções requeridas: n n Tradução de endereços Controle de admissões Controle de largura de banda Administração de zona Funções opcionais: n n Sinalização de controle de chamada Autorização de chamadas Administração de largura de banda Administração de chamadas

H. 323 - Arquitetura (Gatekeepers)

H. 323 - Arquitetura (MCUs) Os MCUs (Multipoint Control Units) suportam conferências entre 3 ou mais dispositivos São constituídos de: n n Um Multipoint Controller (MC), que é requerido Zero ou mais Multipoint Processors (MP)

H. 323 - Arquitetura (MCUs) O MC manipula negociações H. 245 entre todos os terminais para determinar capacidades em comum O MC também controla recursos da conferência determinando qual, se alguma, das streams de áudio e vídeo usarão multicast O MC não lida diretamente com nenhuma das streams de mídia É função do MP mixar, chavear e processar bits de áudio, vídeo e dados As capacidades de MC e MP podem existir em um componente dedicado ou como parte de outros componentes H. 323

H. 323 - Arquitetura (MCUs)

H. 323 - Arquitetura (MCUs) Conferencias multiponto podem ser centralizadas, descentralizadas ou hibridas Centralizadas: n n n Requerem a existência de um MCU Todos os terminais enviam as streams de áudio, vídeo, dados e controle para o MCU em um esquema ponto Um MCU típico que suporta conferencias multiponto centralizadas é consistido de um MC e um MP de áudio, vídeo e/ou dados

H. 323 - Arquitetura (MCUs) Descentralizadas: n n n Podem fazer uso da tecnologia de multicast Os terminais H. 323 participantes enviam áudio e vídeo para os outros terminais sem enviar os dados para o MCU A comunicação multiponto de dados ainda é controlada de forma centralizada pelo MCU As informações do canal de controle H. 245 ainda são enviadas para um MC de forma ponto Os terminais de destino são responsáveis por processar as múltiplas streams de áudio e vídeo que chegam Os terminais usam o canal de controle H. 245 para informar a um MC quantas stream simutaneas de áudio e vídeo ele pode decodificar

H. 323 - Arquitetura (MCUs) Hibridas: n n n Utiliza uma combinação de características centralizadas e descentralizadas Os sinais H. 245 e ou a stream de áudio ou de vídeo são processadas através de mensagens ponto a ponto para o MCU A stream restante (áudio ou vídeo) é enviada aos outros participantes por multicast

H. 323 - Arquitetura (MCUs)

H. 323 - Arquitetura (MCUs)

H. 323 – Arquitetura (visão geral)

H. 323 – Arquitetura (componentes)

SIP - Arquitetura Componentes: n n User Agents Registrar Servers Proxy Servers Redirect Servers

SIP – Arquitetura (User Agents) São os dispositivos de usuário final como telefones celulares, PDAs, PCs, etc. usados para criar a administrar sessões SIP. O User Agent Client inicia a mensagem e o User Agent Server a responde.

SIP – Arquitetura (Registrar Servers) São bases de dados que contém as locações de todos os User Agents em um domínio. Esses servidores resgatam e enviam endereços IP e outras informações pertinentes dos participantes para os Proxy Servers.

SIP – Arquitetura (Proxy Servers) Aceitam requisições de sessão feitas por uma UA e consultam o Registrar Server para obter as informações de endereçamento do UA de destino. Ele então encaminha o convite de sessão diretamente para o UA de destino se estiver no mesmo domínio ou para outro Proxy Server se estiver em outro domínio.

SIP – Arquitetura (Redirect Servers) Permite aos Proxy Servers direcionarem os convites de sessão SIP para domínios externos. Os Redirect Servers podem residir no mesmo hardware que os Proxy Servers e os Registrar Servers.

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) Conjunto interno de protocolos: n n n n H. 245 H. 225. 0 RAS T. 120 H. 261 G. 711 Etc. . .

H. 323 - Arquitetura (Protocolos)

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) RAS As mensagens RAS são codificadas usando ASN. 1 (Abstract Syntax Notation One) As mensagens RAS são usadas para: n n n Descoberta de gatekeeper (frequentemente feita manualmente) Registro no gatekeeper Resolução de nomes (apelido H. 323 endereço IP) Controle de admissão Controle de largura de banda Requisição de estado Portas UDP: n n 1718 (descoberta de GK) 1719

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) H. 225. 0, H. 245 H. 225. 0: n n n H. 225. 0 x Q. 931 Protocolo de sinalização de chamada Codificado em ASN. 1 H. 245: n n Determinação mestre/escravo Troca de capacidades Administração de stream de mídia e dados Codificado em ASN. 1 Portas: n n H. 225. 0 (CS): TCP, porta 1720 H. 245: TCP, dinâmica (>1024)

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) Video codecs H. 261: n Compressão de imagem intra-Frame (similar à JPEG, I-Frames) e inter-frame compensação de movimento (P-Frames) H. 263: n n Sucessor do H. 261 Mesma qualidade de vídeo mas com taxa de bits mais baixa H. 264: n MPEG-4 RTP (Real Time Transport Protocol) n Função de transporte ponto a ponto Portas: n UDP: dinâmicas (>1024) RTP portas pares RTCP portas impares

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) Audio codecs G. 711: n PCM, 64 kbits, qualidade de voz: boa G. 722: n 16 kbits, qualidade de voz: baixa G. 723. 1: n 5. 3 kbits, qualidade de voz: baixa G. 729: n 8 kbits, qualidade de voz: boa RTCP (RTP Control Protocol) n n Retorno de qualidade Controle da sessão RTP Portas: n UDP: dinâmicas (>1024) RTP portas pares RTCP portas impares

H. 323 - Arquitetura (Protocolos) V. 150, T. 120 e T. 38 T. 120: n n Usado para “conferência de dados” Compartilhamento de imagem, quadro branco (T. 127) Transferênia de arquivos (T. 128) Chat (T. 134) V. 150: Modem sobre IP (Mo. IP) T. 38: Fax sobre IP (Fo. IP) Portas: n T. 120: TCP 1503

SIP – Arquitetura (Protocolos) SDP: Encapsulado nas mensagens INVITE sip: bob@b. org SIP/2. 0 Via: SIP/2. 0/UDP h. a. com: 5060 From: Alice <sip: alice@a. com> To: Bob <sip: bob@b. com> Call−ID: 1234@a. com CSeq: 1 INVITE Contact: <sip: alice@h. a. com> Content−Type: application/sdp Content−Length: 147 v=0 o=alice 2890844526 IN IP 4 a. com c=IN IP 4 100. 101. 102. 103 t=0 0 m=audio 49170 RTP/AVP 0

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão) Criação da chamada H. 323 Estabelecimento do meio de comunicação Liberação da chamada Para o exemplo a seguir: n n n Dois terminais (T 1 e T 2) Conectados a um gatekeeper Sinalização direta de chamada

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão)

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão)

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão)

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão)

H. 323 – Arquitetura (estabelecimento de conexão) GK Terminal RAS H. 225. 0 H. 245 Mídia (RTP) EC

SIP – Arquitetura (estabelecimento de conexão sem proxy)

SIP – Arquitetura (estabelecimento de conexão – mesmo domínio)

SIP – Arquitetura (estabelecimento de conexão – domínios distintos)

H. 323 vs. SIP Analise comparativa dos protocolos Fatores importantes a considerar para a escolha de um protocolo

H. 323 vs. SIP Critérios de comparação utilizados: n n n Complexidade Capacidade de extensão Escalabilidade Utilização e manutenção de recursos Serviços

Complexidade (Conjunto de mensagens)

Complexidade (Conjunto de mensagens)

Complexidade (Tamanho das mensagens)

Complexidade (Tamanho das mensagens)

Complexidade (Geração e codificação) H. 323: n n n Processos separados Overhead Problemas da geração direta SIP: n n Não há codificação, apenas geração Tokenização não gera overhead

Complexidade (Decodificação e parser) H. 323: n n Operações de mapa de bits Comparação de strings SIP: n n n Comparação de strings Funções hash Uso de tokenização o torna mais eficiente

Complexidade (Debugging) H. 323: n Codificação binária exige ferramentas especias para análise das mensagens SIP: n Mensagens textuais facilitam o entendimento humano

Capacidade de Extensão H. 323: n n Possui uma estrutura para acréscimo de características específicas do fabricante (Non. Standard. Parameter) Qualquer outro tipo de extensão pode implicar em lançamento de uma nova versão do protocolo SIP: n n Pode ser estendido apenas com a definição de novas informações do cabeçalho As extensões podem ser publicadas em RFC separada ou atualizadas na RFC principal do SIP

Escalabilidade H. 323: n n Originalmente definido para LANs Vários conceitos foram adicionados para acomoda-lo em grandes ambientes SIP: n Projetado visando o uso em WANs e grande massa de usuários

Utilização e Manutenção de Recursos Consumo de Banda (Air-link) n É esperado que não haja muita diferença no número de mensagens e de bytes trocados no link durante uma conferência CPU e memória n H. 323: O uso de PER (Packed Encoding Rules) torna a mensagem mais eficiente para o armazenamento O grande número de protocolos internos gera complexidade de interação n SIP: As mensagens textuais são menos eficientes para armazenamento A simplicidade no tratamento das mesmas torna o protocolo muito mais leve

Serviços H. 323: n n São definidos na série H. 450 de especificações no entanto o suporte aos serviços é específico à implementação Muitos deles não são desenvolvidos largamente e existem dúvidas no mercado se algum dia eles serão largamente implementados SIP: n A RFC do SIP não define rigorosamente os serviços. Eles são específicos de implementação.

Recomendação Criteria Complexity H. 323 SIP Choice/Reason Very complex Simple SIP – TTM / reduced complexity of development Complex, many messages for similar functionality Logically numbered responses for extension, smaller set of messages for same funcitonality SIP – TTM and extensibility Have to alter tools on each extension. Simple Tool developed once SIP – TTM / reduced complexity of development Re-use of code H. 323 and H. 32 x SIP and Web SIP – more modular Service and Protocol Interactions H. 323 and H. 32 x SIP and Web - more modular SIP – more modular Message Set Debugging

Recomendação Methods for implementing services Distributed Call Signaling Extensibility Version Compatability Feature Evolution Operators in charge of own services Modularity Can support all Equivalent. Can Support SIP – TTM / reduced complexity Extensible More Extensibility SIP – more options for extension YES – the Requires, Supported and Proxy. Require headers provide more flexibility than H. 323 SIP – more flexibility to support for multiple variants co-existing. Same as above Less Ability – more complex ASN. 1 Higher Ability – text formats and extension headers. SIP – Operators will be less dependent on vendors to add new services. Umbrella Standard – designed for limited feature set. Modular designed around other web technologies and can do GSTN services too. SIP – built for web. H. 323 originally derived from circuit world.

Recomendação Codecs Equivalent Facility redirect Also header Equivalent Installed base designed for reliable transport Designed for it Equivalent[1] Wide Area Support YES Equivalent Large Number of Calls YES Equivalent Can do both Equivalent Clients, MC, MGCF – CSCF optional UA, MC, MGCF, CSCF optional Equivalent More processor overhead, smaller messages Less processor overhead, larger messages Comparable – bandwidth vs. component complexity decision All modes – H. 224 floor control All modes – GCCP, SCCP or even H. 224 floor control Comparable – No RFC exists saying which to use for SIP. 3 rd party CC Scalability Call States Elements that must maintain states Msg processing Conferencing

Recomendação Conferencing All modes – H. 224 floor control All modes – GCCP, SCCP or even H. 224 floor control Comparable – No RFC exists saying which to use for SIP. DCS Would have to be altered more than SIP A closer original design fit SIP – TTM Resources No opinion Comparable Air-link bandwidth Smaller Messages Larger Messages H. 323 – smaller messages CPU More processing Less processing SIP – less processing QOS/RRM Interactions Same Issues Equivalent Services High TTM Low TTM SIP – long term lower TTM and complexity H. 323 more explicitly defined SIP defined in whitepapers/drafts Equivalent but H. 323 better standardization Equivalent – still issues with use of UPD and reliability which are related Equivalent Needs work – consortia defined imbedded in protocol Needs work – consortia defined – separate protocol Comparable Supported Services Delay Times Billing

Recomendação GSTN services YES SIP – TTM / less code Capabilities Exchange Better for media – worse for signaling extensibility Worse for media – better for signaling extensibility SIP – signaling is more of an issue. Personal Mobility Added nomadicity later v 3 – location based services still ongoing Designed for nomadicity – Comparable location based services still ongoing Legacy interoperability H. 246 Draft status H. 323 IP telephony interoperability Monolithic / OS bundled client DCSGROUP/ MGCP/ SDP SIP Security H. 235 added later. Worse for firewall traversal using UDP. Designed for it originally. Better for firewall traversal. Comparable OA&M Equivalent – consortia defined Equivalent Procedures available Loop Back Invite with SDP loopback media value and no alerting option Comparable – both have MIBs defined by consortia. Fault Detection See above

Referencias Packetizer: www. packetizer. com Open. H 323: www. openh 323. org SIP: www. cs. columbia. edu/sip/ SIPCenter: www. sipcenter. com 3 GPP: www. 3 gpp. org GSM World: www. gsmworld. com CDMA D. G. : www. cdg. org