Основная | О фирме  | Новости  | Продукция |  Продажа  | Поддержка  | Разное |


Прогресс как единство и борьба протоколов (или SIP против H.323)

Юлия Волкова

  Протокол инициирования сеанса связи, получивший свою известность под именем SIP (Session Initiation Protocol), хотя и был задуман телефонистами с целью улучшить обслуживание абонентов, но является сейчас, скорее, составляющей сетей компьютерных, а вовсе не телефонных. Дело в том, что с учетом дополнений к своему «изначальному» виду (описанному в марте 1999 г. в документе Целевой группы по инженерным проблемам сети Интернет (IETF) RFC 2543), SIP превратился в протокол, позволяющий достаточно просто реализовать практически все существующие на сегодняшний день виды услуг электросвязи. В итоге задачи голосового общения постепенно ушли из сферы телефонии и оказались в области компьютерной индустрии.

   Проект, который со временем стал стандартом SIP, был начат в феврале 1996 г. Самый первый документ IETF на эту тему включал в себя описание только одного запроса — запроса на установление соединения. «Это», строго говоря, еще и не было протоколом SIP, но уже его предтечей. Через три года, в январе 1999 г., появился документ, который, собственно, и служит исходной точкой нового «качества жизни» телефонного общения. Именно в нем был впервые описан протокол SIP, с которым сегодняшние пользователи довольно хорошо знакомы. Тогда, почти девять лет назад, протокол уже содержал шесть типов запросов, количество которых долгое время остается неизменным. Запрос INVITE приглашает пользователя принять участие в сеансе связи. Он описывает сеанс связи, указывая вид принимаемой информации и параметры, необходимые для ее приема. Запрос ACK подтверждает прием ответа на переданное ранее приглашение и содержит окончательное (согласованное) описание сеанса связи. Запрос CANCEL отменяет обработку ранее переданных запросов с заданными параметрами (например, ID пользователя), но не влияет на запросы, обработка которых уже завершена. Сторона, получившая запрос BYE, должна прекратить передачу информации. Посредством запроса REGISTER пользователь сообщает о своем текущем местоположении. OPTIONS применяется для запроса информации о функциональных возможностях терминала вызываемого пользователя.
   На протяжении всех этих лет SIP непрерывно менялся. Сейчас ведутся работы, направленные на то, чтобы получить новые преимущества от использования SIP. Наиболее известная инициатива носит название SIMPLE — SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions (Расширения стандарта SIP для систем мгновенной передачи сообщений и уведомления о присутствии). Рабочая группа SIMPLE дополнила исходную спецификацию протокола SIP, введя в нее описание услуг мгновенной передачи сообщений и уведомления о присутствии.

Фундамент

   SIP — это протокол сквозной передачи «клиент — сервер», позволяющий создавать, изменять и завершать сеансы связи — телефонные соединения, аудио-, видео- и мультимедиа-конференции, а также соединения, предназначенные для многоадресного распространения мультимедийной информации, в которых может участвовать практически любое количество абонентов. Сеансы связи могут иметь самую разнообразную архитектуру — от «точка — точка» до «многоточие — многоточие», и обеспечивать самые разные формы общения — от стандартного телефонного диалога до многосторонних мультимедийных конференций. Причем действующими лицами сеансов связи могут быть как люди, так и машины (автоответчики, мультимедийные базы данных, серверы голосовой почты или текстовых сообщений и т. п.). Пользователи могут принимать участие в существующих сеансах связи, приглашать других пользователей и быть приглашенными ими к новому сеансу связи. Приглашения могут быть адресованы как определенному пользователю, так и группе пользователей или даже всем пользователям сразу.
   Любой сеанс связи, построенный на базе SIP, состоит из, как минимум, трех действий и требует использования еще трех протоколов:

  • первоначальный обмен «верительными грамотами» между участниками в момент установки соединения выполняет SIP;
  • SIP вызывает протокол описания сеанса связи (Session Description Protocol — SDP) для описания типа соединения, используемого для данного сеанса связи. Он указывает тип передаваемых данных (изображение, звук, данные), транспортный протокол (IP, UDP, RTP), формат данных;
  • после установления сеанса связи выполняется передача информации, для которой SIP определяет наиболее подходящий протокол (например, для передачи данных в реальном времени — протокол RTP, потокового видео — протокол RTSP).

Функции
В процессе установления сеанса связи SIP выполняет следующие функции.

  • Преобразование имени и перенаправление соединения. SIP преобразует информацию описания имен участников сессии в информацию о местоположении пользователя, обеспечивая таким образом возможность персональной подвижности абонентов. Это значит, что, находясь на рабочем месте, пользователь может установить сеанс связи SIP, подключившись при помощи настольного компьютера, а затем перейти, например, в автомобиль и объявить предпочтительным средством связи мобильный телефон, PDA или коммуникатор.
  • Согласование возможностей. В процессе установления сеанса связи SIP определяет параметры мультимедиа-информации, предлагаемой всеми участниками соединения, и согласовывает возможности пользователей, а также среды передачи и обработки информации, которые будут использоваться во время сеанса связи. Например, если у отдельных участников терминальное оборудование позволяет передавать и принимать изображение, а другие таких возможностей лишены, то SIP устанавливает такой режим работы, при котором видео будет передаваться только абонентам, способным с ним работать, остальным же будут передаваться только аудиоданные.

   Несмотря на слово «инициирование» в своем названии, протокол SIP продолжает работать и после того, как сеанс связи уже установлен. В частности, во время сеанса связи протокол осуществляет:

  • Управление участием. Во время сеанса связи протокол SIP предоставляет его участникам возможность как пригласить новых участников, так и отключить отдельных участников текущего сеанса или временно приостановить их участие.
  • Управление возможностями. В ходе сеанса связи протокол SIP контролирует параметры среды передачи и при необходимости корректирует установленные ранее возможности для пользователей. Предположим, что в сеансе связи участвуют пользователи, терминалы которых оборудованы только устройствами звукового ввода-вывода. Если к конференции подключаются новые абоненты, имеющие возможности приема-передачи изображения, то протокол SIP добавляет для них передачу видео.

Принципы

   Возможности, свойственные протоколу SIP и выделяющие его из набора существующих сегодня протоколов передачи данных, определяются заложенными в его основу пятью ключевыми принципами.

  • Персональная мобильность. Пользователи могут перемещаться в пределах зоны обслуживания сети без каких-либо ограничений: в любом месте сети абоненты должны иметь возможность воспользоваться теми услугами связи, на которые они подписаны. Для этого каждому пользователю присваивается уникальный идентификатор, на основании которого сеть предоставляет ему услуги вне зависимости от того, где он находится. В рамках протокола SIP, используя специальное сообщение «Регистрация», пользователь информирует сервер определения местоположения о своих перемещениях.
  • Масштабируемость сети. Этот принцип означает, что допускается расширение сети с соответствующим увеличением количества сетевых элементов. С целью реализации данного требования сеть, построенная на базе протокола SIP, имеет серверную структуру.
  • Расширяемость протокола. При введении новых услуг протокол может быть дополнен новыми функциями, кроме того, возможна адаптация протокола для работы с различными приложениями. Предположим, что при помощи протокола SIP устанавливается соединение между шлюзами, которые взаимодействуют с телефонной сетью общего пользования посредством общеизвестных телефонных систем сигнализации SS7 или DSS1. Первые версии SIP не поддерживали прозрачной передачи данных сигнализации SS7 и DSS1, вследствие чего дополнительные услуги ISDN оставались вне досягаемости пользователей IP-сетей. Расширяемость протокола позволяет со временем устранить эти ограничения и сформировать прозрачный тракт передачи ТфОП — IP.
  • Интеграция в стек существующих IP-протоколов. Протокол SIP является частью глобальной мультимедийной сетевой архитектуры, разработанной Целевой группой IETF. Эта архитектура включает в себя: протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol — RSVP), протокол транспортировки в реальном времени (Real-Time Transport Protocol — RTP), протокол потоковой передачи в реальном времени (Real-Time Streaming Protocol — RTSP), протокол описания сеанса связи (Session Description Protocol — SDP). SIP взаимодействует со всеми перечисленными протоколами, но выполнение им соответствующих действий и функций не зависит ни от одного из них.
  • Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может работать совместно с другими протоколами, используемыми в IP-сетях (например, Н.323), и с телефонными системами DSS1 и SS7. Для упрощения такого взаимодействия сообщения сигнализации протокола SIP могут содержать не только SIP-адрес пользователя, но и телефонный номер в любом принятом формате. Кроме того, протокол SIP, как и H.323 и ISUP/IP, может использоваться в схеме синхронизации управления шлюзами. В этом случае он должен взаимодействовать с протоколом MGCP. Одной из важных особенностей протокола SIP является его способность организовать доступ пользователей сетей IP-телефонии к услугам интеллектуальных сетей. Сегодня уже разработано несколько рекомендаций МСЭ-Т, в которых описаны принципы и методы организации связи между указанными сетями на базе протокола SIP.

Задание на завтра

   Сложилось мнение, что SIP в скором времени заменит H.323, поскольку лучше согласуется с концепцией превращения IP-телефонии в массовую глобальную IP-услугу. Все чаще приходится читать и слышать о том, что, поскольку SIP способен успешно работать не только с телефонным, но и с любым трафиком связи, передавая его в реальном времени поверх протокола IP, ему предстоит стать основой всех будущих услуг IP-связи, которых пока нет ни на уровне проекта, ни даже на уровне идеи. Попробуем разобраться, так ли это.
   Главное, чем привлекателен для специалистов любой протокол, — его открытость и простота. Открытость протокола SIP, несомненно, позволит довольно быстро и без особых проблем наполнить его новыми сервисами и приложениями. Если говорить о простоте, то достаточно сказать, что все используемые в SIP протокольные сообщения имеют текстовый формат, и протокол позволяет «прикрепить» к сообщению данные любого вида. Это значит, что в ходе обычного телефонного разговора (голосовое соединение) могут передаваться данные и приложения. Так, ведя разговор по протоколу SIP, вы без проблем можете дополнить его, передав контактные данные, графическую информацию, цифровые фотографии, видеоролики или MP3-файлы. Кроме того, протокол SIP не ограничивает выбор терминальных устройств пользователя. В процессе согласования возможностей и параметров связи на этапе установления соединения будут определены параметры сеансов связи, выполняемые для контактирующих сотовых телефонов, смартфонов, наладонников и т. п.
   Вероятно, что протокол с такими свойствами для современного уровня развития IP-телефонии пока еще избыточен. Однако перспектива развития отрасли заключается в постепенном уменьшении доли «чисто телефонного» трафика в общем объеме информации в сети и расширении спектра инфокоммуникационных задач, решаемых в IP-сетях. Именно для такого «нетелефонного» будущего и предназначен SIP, который является своего рода протоколом «синтетической» (телефонно-видео-текстовой-мультимедийной) IP-связи в реальном времени.
   Существует мнение, что SIP призван заменить Н.323. Действительно, сроки жизни протоколов ограничены, но вряд ли произойдет банальная «замена». Как показывает опыт, смена поколений происходит отнюдь не одномоментно. Поэтому попробуем сравнить функциональные возможности «новичка» SIP и «старого доброго» Н.323, не забывая, что Н.323 значительно старше своего конкурента и, следовательно, имеет более богатый опыт применения в сетях связи. Протоколы SIP и Н.323 развиваются вместе с активным наступательным движением технологии передачи речевой информации по IP-сетям. Это развитие выражается в непрерывном расширении функциональных возможностей как протокола Н.323 (в 2006 г. утверждена уже шестая версия), так и протокола SIP. Причем достоинства одного из протоколов принимаются и в другом, что вполне объяснимо, поскольку оба протокола направлены на решение одних и тех же задач. Только в первом случае этим занимаются «связисты» (Сектор стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ-Т), а во втором — «компьютерщики» (Целевая группа по инженерным проблемам сети Интернет (IETF)). Таким образом, неудивительно, что решение, предложенное МСЭ, ближе к традиционным телефонным сетям, а решение IETF основывается на интернет-технологиях.
   Принципы, заложенные в основу протоколов, и привели к тем различиям, которые нас интересуют. Оба протокола поддерживают примерно одинаковый набор услуг. Однако если дополнительные услуги, предоставляемые протоколом Н.323, стандартизированы и подробно описаны в рекомендациях МСЭ-Т серии Н.450, то протоколом SIP правила предоставления дополнительных услуг не определены. Столь серьезный недостаток вызывает немало проблем при организации взаимодействия оборудования разных производителей.

Дополнительные услуги

    Практически все современные протоколы предоставляют одинаковый набор основных (или базовых) услуг связи, поэтому рассмотрим дополнительные возможности, предоставляемые протоколом SIP. По определению, дополнительной является услуга, которая изменяет или дополняет базовую услугу электросвязи, следовательно, она не может быть предоставлена пользователю как самостоятельная и должна предоставляться вместе с базовой услугой электросвязи либо в сочетании с ней. Одна и та же дополнительная услуга может быть общей для нескольких базовых услуг электросвязи.
   Дополнительные услуги «Переключение связи» позволяют пользователю переключить установленное соединение к третьей стороне. Пользователь «В» устанавливает связь с пользователем «А», который, переговорив с «B», переключает эту связь к пользователю «С», а сам отключается. В эту группу можно включить две услуги.
   «Перевод соединения на телефонный номер третьего абонента» (H.450.2) — эта услуга аналогична хорошо известному стандартному решению, реализованному в схеме «директор — секретарь», и может быть предоставлена как в подвижном варианте, так и в виде услуги «перевод вызова на фиксированный номер телефона» (H.450.5).
   Дополнительные услуги «Переадресация вызова» (H.450.3) дают пользователю возможность назначить адрес, на который при определенных условиях следует направлять входящие к нему вызовы. Услуга «Переадресация вызова» имеет следующие модификации:

  • безусловная переадресация вызова;
  • переадресация вызова при занятости абонента;
  • переадресация вызова при отсутствии ответа в течение заданного времени;
  • переадресация вызова при недоступности абонента.

    Кроме того, протоколом SIP могут быть предусмотрены «дополнительные услуги для дополнительных услуг», которые пока не стандартизированы. Например, дополнительная услуга «Индикация активной переадресации вызова» заключается в том, что при каждом исходящем вызове перенаправляющая сторона уведомляется о том, что услуга «Переадресация вызова» в данный момент активна и работает по номеру, который также указывается в сообщении. Предусматривается отдельная индикация для безусловной и условной переадресации вызова.
   «Уведомление о вызове во время связи» (H.450.7) позволяет абоненту, участвующему в телефонном разговоре, получить уведомление о том, что к нему поступил новый входящий вызов.
   Дополнительная услуга «Перехват вызова» (H.450.5).
   Идентификация имени (H.450.8).
   Группа дополнительных услуг «Завершение вызова» (H.450.9):

  • ожидание вызова (H.450.6);
  • удержание вызова (H.450.4);
  • завершение вызова занятому абоненту.

   Группа дополнительных услуг, связанных с общностью интересов пользователей, содержит одну дополнительную услугу — «Замкнутая группа пользователей».
   Группа услуг «Ограничение вызовов»:

  • запрет исходящих вызовов;
  • запрет входящих вызовов.

   Абонент может выбрать одну или несколько запрещающих программ, определив категории вызовов, подлежащих запрету.
   Определены следующие категории:

  • все исходящие вызовы;
  • исходящие международные вызовы;
  • исходящие международные вызовы, за исключением тех, которые направляются в страну, где находится домашняя сеть;
  • все входящие вызовы;
  • входящие вызовы при роуминге вне страны домашней сети.

   Дополнительные сетевые возможности (включая конференц-связь) (H.450.12).
   Как одна из возможных опций конференц-связи в Н.323 предусмотрена услуга «Принудительное подключение к разговору» (H.450.11).
   Протокол SIP предусматривает три способа организации конференции: с помощью устройства управления конференциями: с использованием режима многоадресной рассылки; путем соединения участников конференции друг с другом в режиме «точка — точка». В последних двух случаях функции управления конференциями могут быть распределены между терминалами, т.е. центральный контроллер конференций не нужен. Это позволяет организовывать конференции с практически неограниченным количеством участников.
   Кроме того, протокол SIP дает возможность присоединяться новым участникам к уже существующему сеансу связи, т. е. по желанию участников сеанс двусторонней связи может перейти в конференцию.
   Рекомендация МСЭ-Т Н.323 описывает те же способы, но управление конференцией всегда осуществляется централизованно контроллером конференций МС (Multipoint Controller), который обрабатывает все сигнальные сообщения. Поэтому для организации конференции, во-первых, необходимо наличие контроллера МС у одного из терминалов, во-вторых, участник с активным контроллером МС не может выйти из конференции. Кроме того, при большом количестве участников конференции МС может стать «узким местом»
   В области конференц-связи Н.323 предлагает более мощные средства управления. Протокол SIP изначально был ориентирован на использование в IP-сетях, которые поддерживают режим многоадресной рассылки. В протоколе SIP этот механизм, в отличие от Н.323, используется не только для доставки речевой информации, но и для передачи сообщений сигнализации. Например, передаваемое в режиме многоадресной рассылки сообщение INVITE существенно упрощает процедуру определения местоположения пользователя, что чрезвычайно удобно для предоставления услуги оповещения ограниченной группы пользователей.
   Протокол SIP предусматривает возможность организации связи третьей стороной, что позволяет реализовать такие функции, как набор номера секретарем для менеджера и сопровождение вызова оператором центра обслуживания вызовов. В протоколе Н.323 такие услуги тоже есть, правда, в более сложном варианте.
    Как известно, во многих странах существует требование предоставлять преимущества некоторым пользователям — в протоколе SIP есть возможность указывать приоритеты в обслуживании вызовов. В протоколе Н.323 такой функции нет. Кроме того, пользователь SIP-сети может регистрировать несколько своих адресов и указывать приоритетность каждого из них
.

Н.323 и SIP — конкуренты или соратники?

   Протокол SIP имеет хороший набор средств поддержки персональной мобильности пользователей, таких, как переадресация вызова к новому местоположению пользователя, одновременный поиск по нескольким направлениям и т. д. Организуется это путем регистрации на сервере определения местоположения, взаимодействие с которым может поддерживаться любым протоколом. Персональная мобильность поддерживается и протоколом Н.323, но менее гибко. В частности, одновременный поиск пользователя по нескольким направлениям ограничен, так как устройство управления шлюзом, получив запрос на определение местоположения пользователя, не передает его по цепочке другим устройствам управления шлюзами.
   В условиях эволюционирующего рынка особенно важна возможность введения новых версий протоколов и обеспечения совместимости различных версий одного протокола. Расширяемость протокола обеспечивается:

  • согласованием параметров;
  • стандартизацией кодеков;
  • модульностью архитектуры.

   Протокол SIP обеспечивает совместимость разных своих версий: оборудование более ранней версии просто игнорирует те поля сообщения, которые ему не понятны. Это существенно упрощает сам протокол, обработку текущих сообщений и внедрение новых услуг. Например, если клиент запрашивает какую-либо услугу, то сервер, получивший запрос с таким заголовком, проверяет, поддерживает ли он эту услугу, и если нет — сообщает об этом в своем ответе клиенту, приводя одновременно список поддерживаемых услуг.
   Разработчики протокола Н.323 пошли по другому пути. В соответствии с требованиями стандарта все версии протокола Н.323 должны поддерживать более ранние версии. Это вполне разумное требование, однако оно заметно увеличивает размер сообщений и усложняет их декодирование. Здесь также существуют проблемы взаимодействия оборудования различных производителей.
   На расширение возможностей протокола, как и на совместимость реализующего его оборудования, оказывает влияние и набор кодеков, поддерживаемый протоколом. В SIP для передачи информации о функциональных возможностях терминала используется протокол SDP. В протоколе Н.323 все кодеки должны быть стандартизированными. Поэтому при реализации на базе Н.323 приложений с нестандартными алгоритмами кодирования могут возникнуть определенные трудности.
Протокол SIP состоит из набора законченных компонентов (модулей), которые могут заменяться в зависимости от требований и работать независимо друг от друга.
    Архитектура протокола Н.323 монолитна и представляет собой интегрированный набор протоколов для одного применения. Протокол состоит из трех основных составляющих, и для создания новой услуги может потребоваться модификация каждой из них.
   Сервер SIP по умолчанию не хранит сведений о текущих сеансах связи, поэтому способен обработать больше вызовов, чем устройство управления шлюзом Н.323, который хранит все сведения о состоянии текущих вызовов. Вместе с тем, отсутствие таких сведений может вызвать трудности при организации взаимодействия IP-сети с ТфОП.
   Зоновая архитектура сети Н.323 позволяет расширять сеть, увеличивая количество зон.
   Время установления соединения — одна из ключевых характеристик любых протоколов. В запросе на установление соединения протокола SIP содержится вся необходимая информация, в том числе описание функциональных возможностей терминала, т. е. для установления соединения понадобится только одна транзакция. В протоколе Н.323 процедура установления соединения требует неоднократного обмена сообщениями. Таким образом, затраты времени на установление соединения в протоколе SIP значительно меньше, чем в протоколе Н.323. Кроме того, на время установления соединения влияет протокол транспортировки, применяемый для передачи информации сигнализации. В обоих протоколах предусмотрено использование протоколов ТСР, и лишь третья версия протокола предусматривает возможность реализации протокола датаграмм пользователя (UDP).
   К системным характеристикам, несомненно, относится и предусматриваемая протоколами адресация. Использование URL является сильной стороной протокола SIP и позволяет легко интегрировать его в существующую систему DNS-серверов и внедрять в оборудование, работающее в IP-сетях. Пользователь получает возможность переправлять вызовы на веб-страницы или использовать электронную почту. Адресом в SIP может также служить телефонный номер с адресом задействованного шлюза. В протоколе Н.323 используются транспортные адреса и адреса-псевдонимы (это может быть телефонный номер, имя пользователя или e-mail-адрес). Преобразование адреса-псевдонима в транспортный адрес выполняет устройство управления шлюзом.
   Протокол Н.323, несомненно, сложнее протокола SIP. Общий объем его спецификаций приближается к 1000 страниц. Объем спецификаций протокола SIP не превышает 200 страниц. В сообщениях протокола Н.323 применяется до 100 информационных полей, а в протоколе SIP их всего несколько десятков. Подобно НТТР, в протоколе SIP используется текстовый формат сообщений. Это облегчает синтаксический анализ и генерацию кода, позволяет реализовать протокол на базе любого языка программирования, упрощает его управление в процессе эксплуатации, а также анализ сообщений, дает возможность вручную вводить некоторые поля.
    В протоколе Н.323 сообщения представлены в двоичном коде ASN.1, поэтому их обработка производится намного быстрее, однако человек с «невооруженным глазом» их прочесть не сможет. Для их кодирования и декодирования требуется компилятор ASN.1.
   На основе проведенного сравнения можно сделать вывод о том, что протокол SIP больше подходит для использования провайдерами услуг Интернета, поскольку для них услуги IP-телефонии являются лишь дополнением к набору «чисто компьютерных» услуг. Иная картина для операторов телефонной связи, чьи сети «заточены» под телефонию, а Интернет и все прочие «цифровые игрушки» — лишь дань прихотям абонента. Эти операторы, вероятно, остановят свой выбор на протоколе Н.323, поскольку сеть, построенная на его основе, будет выглядеть для них «старой знакомой» — ISDN, наложенной на IP-сеть.
    Несмотря на все преимущества SIP, не стоит забывать, что и производители, и операторы, и провайдеры услуг уже вложили в оборудование Н.323 значительные средства, оно неплохо справляется с возложенными на него задачами и, по всей видимости, еще не принесло ожидаемых прибылей. Так что не стоит рассчитывать на быстрый переход от Н.323 к SIP. Выбор протокола в каждом конкретном случае будет зависеть от бизнес-задач, потребностей клиентов и архитектуры базовой сети. Скорее всего, Н.323 и SIP не являются соперниками, как может показаться на первый взгляд. Они предназначены для разных сфер рынка телекоммуникационных услуг и могут работать параллельно, взаимодействуя друг с другом. Например, использование SIP в каком-либо отдельном домене дает возможность более гибко предоставлять услуги, а наличие несложных средств перехода от протокола SIP к протоколу Н.323 позволяет обеспечить взаимодействие с теми областями сети, в которых используются иные решения.

  С оборудованием VoIP Dynamix, поддерживающим SIP-протокол, можно ознакомиться на странице:
  http://www.rus.dynamix.ua/prod/vp_new.htm

Источник: журнал "CIO" №11 от 20 декабря 2007 года