H.323是ITU-T第16工作組的建議，由一組協(xié)議構(gòu)成，其中有負責音頻與視頻信號的編碼、解碼和包裝，有負責呼叫信令收發(fā)和控制的信令，還有負責能力交換的信令。H.323的第4版本具備做電信級大網(wǎng)的特征，以它為標準構(gòu)建的IP電話網(wǎng)能很容易地與傳統(tǒng)PSTN電話網(wǎng)兼容，從這點上看，H.323更適合于構(gòu)建電話到電話的電信級大網(wǎng)。

H.323是ITU-T定義的一個協(xié)議族，它描述了在服務質(zhì)量無保證的分組交換網(wǎng)中的多媒體信息傳輸服務。H.323協(xié)議族包括用于呼叫鑒權(quán)的RAS協(xié)議，用于建立呼叫的H.225.0協(xié)議，用于媒體控制的H.245協(xié)議，用千大型會議的H.332協(xié)議以及用于補充業(yè)務的H.450.x協(xié)議等。H.323還制定了統(tǒng)一的視頻、音頻數(shù)據(jù)流的壓縮和解壓縮標準及多媒體流的連接控制標準，確保來自不同廠商的設備有統(tǒng)一的標準可遵循以及設備之間的互操作性。H.323協(xié)議棧如圖所示。

H.323標準協(xié)議棧

在H.323多媒體通信系統(tǒng)中，控制信令的傳送利用了面向連接的傳輸機制，將可靠的TCP連接用千H.245控制信道、T.120數(shù)據(jù)信道、H.225.0呼叫信令信道。視頻和音頻信息在采用RTP協(xié)議打包后，基千無連接的UDP來傳輸，傳輸時延較小。

H.323協(xié)議一共定義了4種部件：終端(Terminal)、網(wǎng)關(guān)(Gateway汃網(wǎng)守(Gate-keeper)和多點控制單元CMCU,MultipointControlUnit),如圖所示。

采用H.323協(xié)議的IP電話系統(tǒng)示意圖

終端是H.323系統(tǒng)中面向用戶的設備，它可以與其他終端設備、網(wǎng)關(guān)或多點控制單元進行通信，支持語音、數(shù)據(jù)和視頻信息的交互。H.323終端的主要功能包括：音頻編解碼、視頻編解碼、多媒體信息封裝傳送、終端接入控制、呼叫控制、邏輯信道控制等。

網(wǎng)關(guān)是H.323系統(tǒng)與現(xiàn)有電路交換網(wǎng)的互通點。其核心功能是對不同系統(tǒng)的媒體信息和信令信息進行轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)這些系統(tǒng)與H.323系統(tǒng)的互通。因此，除支持音視頻編解碼外，網(wǎng)關(guān)還要支持呼叫控制、邏輯信道控制等信令功能。由于網(wǎng)關(guān)的任務繁重，當容量要求較高時，可以采用H.323版本4提出的分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)媒體信息和信令的分開處理。

網(wǎng)守是H.323系統(tǒng)中的管理實體，它提供對終端和呼叫的管理功能。其主要功能包括：地址翻譯、呼叫接納控制、帶寬控制、區(qū)域管理、呼叫控制、呼叫鑒權(quán)、帶寬管理等。H.323系統(tǒng)中的呼叫路由就是由終端、網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守合作完成的。

多點控制單元是H.323系統(tǒng)中實現(xiàn)會議通信的重要設備。它包含多點控制CMC)功能通過H.245協(xié)議過程來實現(xiàn)對參加會議的多個成員進行控制。實現(xiàn)會議通信的另一個功能實體是多點處理CMP)功能，它接收參加會議成員的音視頻信息，經(jīng)過混合、交換等處理后回送給各成員。在集中式多點會議中，多點控制單元應包含多點處理功能。終端、網(wǎng)關(guān)以及多點控制單元在H.323系統(tǒng)中被稱為端點(Endpoint),而網(wǎng)守的功能主要是對這些端點提供呼叫服務。利用它們，H.323可以支持音頻、視頻和數(shù)據(jù)的點到點或點到多點的通信。H.323系統(tǒng)的一個典型的呼叫建立過程如下。

1、用戶A撥通網(wǎng)關(guān)1,然后輸入被叫方用戶B的號碼；

2、網(wǎng)關(guān)1接收到被叫號碼后，通過發(fā)送一個RAS接入請求CARQ)消息給網(wǎng)守，該消息中包括了被叫方的號碼；

3、網(wǎng)守根據(jù)被叫方號碼，查找到目的網(wǎng)關(guān)為網(wǎng)關(guān)2'并根據(jù)當前網(wǎng)關(guān)的資源狀況（如帶寬等），決定是否允許網(wǎng)關(guān)l的接入請求，如果允許，則給網(wǎng)關(guān)1發(fā)送一個RAS允許接入(ACF)消息，該消息包括了目的網(wǎng)關(guān)的地址和端口，否則發(fā)送一個拒絕接入CARJ)消息給網(wǎng)關(guān)1;

4、網(wǎng)關(guān)l通過H.225.oCQ.931)信令，與網(wǎng)關(guān)2建立起呼叫連接；

5、網(wǎng)關(guān)l和網(wǎng)關(guān)2通過H.245信令交換一些媒體信息，如媒體流的類型和格式等，然后在它們之間打開邏輯信道，為了保證通話質(zhì)瞿，網(wǎng)關(guān)1可通過RSVP來預留資源；

6、網(wǎng)關(guān)2接通被叫方用戶B,A與B就可以通話了。

誕生及發(fā)展

第一階段：1996年10月，H.323由ITU-T第十六研究小組頒布并成為一種多媒體通信的標準。在第一版本的H.323建議書中，主要描述了包交換網(wǎng)中的基本多媒體業(yè)務，即語音和數(shù)據(jù)業(yè)務。由于處于初期實驗階段，當時只為傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)和局域網(wǎng)的多媒體業(yè)務制定了內(nèi)容，對于服務質(zhì)量（QoS）應達到的水平?jīng)]有嚴格的定義

第二階段：隨著近幾年IP網(wǎng)絡的發(fā)展及VoIP的應用，支持新業(yè)務尤其是多媒體通信的需求加速了對H.323的修改。1998年1月，H.323的第二個版本出現(xiàn)了，它的改進之處在于，從功能定義上極大地支持計算機網(wǎng)上的電話業(yè)務，使我們利用包交換網(wǎng)實現(xiàn)高質(zhì)量語音傳遞成為可能（VoIP） 第三階段：ITU-T繼續(xù)進行H.323的研究與發(fā)展，在H.323的第三個、第四個版本中加入了很多基于包交換網(wǎng)的其他類業(yè)務，例如傳真業(yè)務、快速連接等。H323標準提供了基于IP網(wǎng)絡（包括Internet）的傳送聲音、視頻和數(shù)據(jù)的基本標準，它是一個框架協(xié)議。下圖可以清晰地描述出H.323協(xié)議及其與PBN協(xié)議的關(guān)系：

H.323標準主要包括的協(xié)議參見下表。

標準名稱 主要內(nèi)容

H.323 ____ 基于包交換網(wǎng)絡的多媒體通信系統(tǒng)，此協(xié)議總體上介紹了基于包交換網(wǎng)絡的視頻會議系統(tǒng)和終端的要求，解釋了呼叫建立的基本過程。

H.225 ____呼叫信令協(xié)議以及包交換網(wǎng)絡中的媒體打包，此協(xié)議規(guī)定了如何進行媒體打包。

RAS ____ 呼叫接納狀態(tài)（Registration, Admission and Status）協(xié)議，是H.225.0組成部分。為網(wǎng)絡管理點（GK）提供確定端點地址和狀態(tài)、施行呼叫接納控制等功能。

H.245 ____ 媒體通信控制協(xié)議，此協(xié)議規(guī)定了具體的通信控制信令，描述了各類通信消息（包括多點控制方面的信令）。

H.235 ____ H系列多媒體終端的通信安全和加密機制，此協(xié)議提供安全和通信加/解密的標準規(guī)定。

H.283 ____邏輯通道傳輸?shù)倪h端控制協(xié)議，此協(xié)議描述了如何通過邏輯通道進行遠端設備的控制。

H.248 ____網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，此協(xié)議描述了網(wǎng)關(guān)設備。

G.7xx ____ 音頻編碼規(guī)范，包括G.711 G.729A和G.723.1等常用的音頻格式，還包括G.722、G.728、AAC等其他編碼格式。

H.26x ____視頻編碼規(guī)范，包括H.261、H.263、H.264等 視頻編碼格式。

H.323通信原理

在H.323多媒體通信系統(tǒng)中，控制信令和數(shù)據(jù)流的傳送利用了面向連接的傳輸機制。在IP協(xié)議棧中，IP與TCP協(xié)作，共同完成面向連接的傳輸?？煽康膫鬏敱ＷC了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包傳輸時的流量控制、連續(xù)性以及正確性，但也可能引起傳輸時延以及占用網(wǎng)絡寬帶。H.323將可靠的TCP用于H.245控制信道、T.120數(shù)據(jù)信道，呼叫信令信道。而視頻和音頻信息采用不可靠的、面向非連接的傳輸方式，即利用用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP（User Datagram Protocol）。UDP無法提供很好的QoS，只提供最少的控制信息，因此傳輸時延較TCP小。 在有多個視頻流和音頻流的多媒體通信系統(tǒng)中，基于UDP和不可靠傳輸利用IP多點廣播和由IETF實時傳輸協(xié)議RTP處理視頻和音頻信息。IP多播是以UDP方式進行不可靠多點廣播傳輸?shù)膮f(xié)議。RTP工作于IP多播的頂層，用于處理IP網(wǎng)上的視頻和音頻流，每個UDP包均加上一個包含時間戳和序號的報頭。若接收端配以適當?shù)木彌_，那么它就可以種用時間戳和序號信息復原，再生數(shù)據(jù)包、記錄失序包、同步語音、圖像和數(shù)據(jù)以及改善邊接重放效果。實時控制協(xié)議RTCP用于RTP的控制。RTCP監(jiān)視服務質(zhì)量以及網(wǎng)上傳送的信息，并定期將包含服務質(zhì)量信息的控制信息包發(fā)分給所有通信節(jié)點。

在大型分組網(wǎng)絡如因特網(wǎng)中，為一個多媒體呼叫保留點足夠的寬帶是很重要的，也是很困難的。另一個IETF協(xié)議--資源預流協(xié)議RSVP允許接收端為某一特殊的數(shù)據(jù)流申請一定數(shù)量的寬帶，并得到一個答復，確認申請是否被許可。雖然RSVP不是H.323標準的正式組成部份，但大多數(shù)H.323產(chǎn)品都必須支持他，因為寬帶的預流對IP網(wǎng)絡上多媒體通信的成功至關(guān)重要，RSVP需要得到終端、網(wǎng)關(guān)、裝有多點處理器的MCU以及中間路由器或交換機的支持。

H.225.0適用于不同類型的網(wǎng)絡，其中包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。H.225.0被定義在諸如TCP/IP，SPX/IPX傳輸層。H.225.0通信的范圍是在H.323網(wǎng)關(guān)之間，并且是在同一個網(wǎng)上，使用同一種傳輸協(xié)議。如果在整個因特網(wǎng)上使用H.323協(xié)議，通信性能將會下降。H.323試圖把H.320擴展到無質(zhì)量保證的局域網(wǎng)中，通過使用強大的認可控制會議控制，使一個專門會議的參加者從幾人到幾千人。

H.225.0建立了一個呼叫模型，在這個模型中，呼叫建立和性能協(xié)商沒有使用RTP傳輸?shù)刂罚艚薪⒅蟛沤⑷舾蓚€RTP/RTCP連接。呼叫建立之前，終端可以向某個關(guān)守（Gatekeeper）注冊。如果終端要向某個關(guān)守注冊，它必須知道這個關(guān)守的年限（Vintage）。正因為如此，發(fā)現(xiàn) （discovery）和注冊(registion)結(jié)構(gòu)都包含了一個H.245類型的對象標志，它提供了H.323應用版本的年限。這些結(jié)構(gòu)還包含了可選擇的非標準消息，它允許終端建立非標準關(guān)系。在這些結(jié)構(gòu)的末尾，還包括了版本號的非標準狀態(tài)。其中：版本號是必須的，非標準信息是可選的。非標準信息用來在兩個終端之間相通知其年限及非標準狀態(tài)。雖然所有的Q.931消息在用戶到用戶信息中具有可選的非標準信息，但在所有的RAS通道信息中還是具有可選的非標準信息。另外，在任何時候都能發(fā)送一個非標準RAS消息。進行注冊、認可和狀態(tài)通信的不可靠通道稱為RAS通道。開始一個呼叫一般必須首先發(fā)送一個認可請求消息，接著發(fā)送一個初始建立消息，這個過程以收到連接消息為結(jié)束。

當可靠的H.245控制通道建立之后，音頻、視頻以及數(shù)據(jù)的傳輸通道都可以相應建立。多媒體會議的有關(guān)設置也可以在這里設置。當使用可靠的H.245控制通道傳送消息后，H.225終端可以通過不可靠通道發(fā)送音頻、視頻數(shù)據(jù)。錯誤隱藏和其它一些信息是用來處理發(fā)生丟包的情況。一般情況下，音頻、視頻數(shù)據(jù)包不會重發(fā)，因為重發(fā)將引起網(wǎng)絡網(wǎng)絡上的延時。假設底層已經(jīng)處理了對位出錯的檢測，而且錯誤的包不會傳給H.225。音頻、視頻數(shù)據(jù)和呼叫信號不會在同一個通道里傳輸，并且不使用同樣的消息結(jié)構(gòu)。H.225.0有能力使用不同的傳輸?shù)刂?，在不同的RTP實例當中發(fā)送和接收音頻、視頻數(shù)據(jù)，以確保不同媒體幀的序列號和每種媒體的服務質(zhì)量。ITU正在研究如何把音頻、視頻數(shù)據(jù)包混合在同一個傳輸?shù)刂分型粠校m然音頻、視頻數(shù)據(jù)能夠憑錯傳輸層服務訪問點標識來共享同一個網(wǎng)絡地址，但是制造商還是選擇使用不同的網(wǎng)絡地址來分別傳輸音頻、視頻數(shù)據(jù)。在網(wǎng)關(guān)、多點控制單元和關(guān)守中可以使用動態(tài)傳輸層服務訪問點標識來代替固定傳輸層服務訪問點標識。

一個可靠的傳輸?shù)刂酚糜诮K端與終端之間的呼叫建立，也可以用于關(guān)守之間，可靠的呼叫信號連接必須按照下例規(guī)則進行。在終端與終端的呼叫信號傳輸中，每個終端都可以打開或關(guān)閉可靠呼叫信號通道。對于關(guān)守的呼叫信號傳輸，終端必須保證在整個過程中打開可靠端口。雖然關(guān)守能夠選擇是否關(guān)閉信號通道，但是對于網(wǎng)關(guān)正在使用的呼叫通道，關(guān)守必須保證它打開。諸如顯示信息等Q.931信息可以在端到端之間傳輸。如果由于傳輸層的某個原因使得可靠的連接被斷開，這個連接必須重建，此次呼叫不認為是失敗。除非H.245通道被關(guān)閉。呼叫狀態(tài)和呼叫參考值不受關(guān)閉可靠連接的影響。同一時間可以打開多個H.245通道，因此同一個終端可以同時參加多個會議。在一個會議中，一個終端甚至可以同時打開多種類型的通道，例如，同時打開兩個音頻通道來得到立體聲效果。但是在一個點對點的呼叫中只能打開一個H.245控制通道。

H.245協(xié)議定義了主從判別功能，當在一個呼叫中的兩個終端同時初始化一個相同的事件時，就產(chǎn)生了沖突。例如，資源只能被一個事件使用。為了解決這個問題，終端必須判斷誰是主終端，誰是從終端，主從叛別過程用來判斷哪個終端是主終端，哪個是從終端。終端的狀態(tài)一旦決定，在整個呼叫過程期間都不會改變。性能交換過程用來保證傳輸?shù)拿襟w信號是能夠被接收端接收的，也就是接收端必須能夠解碼接收數(shù)據(jù)。這要求每一個終端的接收和解碼能力必須被對方終端知道。終端不需具備所有的能力，對于不能理解的要求可以不予理睬。終端通過發(fā)送它的性能集使對方知道自己的接收和解碼能力。接收性能描述了終端接收和處理信息流的能力。發(fā)送必須確保所發(fā)送的性能集的內(nèi)容是自己能夠做到的。發(fā)送性能給接收方提供了操作方式的選擇集，接收方可以從中選擇某種方式。如果缺省了發(fā)送性能集，這說明了發(fā)送方?jīng)]有給接收方選擇，但這并不說明發(fā)送方不會向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)。這些性能集使得終端可以同時提供多種媒體流的處理。例如，一個終端可以同時接收兩路不同的H.262視頻信號和兩路不同的H.722音頻信號。性能消息描述的不僅僅是終端具有的固有能力，還描述了它可以同時具有哪些模型。它也可能表示了發(fā)送性能和接收性能之間的一種折中。終端可以使用非標準參數(shù)結(jié)構(gòu)來發(fā)送非標準性能和控制消息。非標準消息是制造商或其它組織定義的，用來表明其終端所具有的特殊能力。

邏輯通道信號過程確保在邏輯通道打開時，終端就具有接收和解碼數(shù)據(jù)的能力。打開邏輯通道消息包含了關(guān)于傳送數(shù)據(jù)的描述。邏輯通道必須在終端有能力同時接收所有打開通道的數(shù)據(jù)時才通被打開。一個邏輯通道由傳送方打開。接收方可以向傳送方請求關(guān)閉邏輯通道，傳送方可以接受請求，也可以拒絕請求。當性能交換結(jié)束時，雙方終端通過交換的性能描述符都知道了對方的性能。終端不需要知道描述符中所有性通，只要知道它使用的性能即可。終端知道自己與對方終端的環(huán)型延時是很有用的。環(huán)型延時判別就是用來測試環(huán)型延時的，它還可以用來測試遠方終端是否存在。命令和說明可以用來傳送一些特殊的數(shù)據(jù)。命令和說明不會得到遠程終端的響應消息。命令用于強迫遠程終端執(zhí)行一個動作，說明用于提供信息。

H.323協(xié)議規(guī)定，音頻和視頻分組必須被封裝在實時協(xié)議RTP中，并通過發(fā)送端和接收端的一個UDP的Socket對來進行承載。而實時控制協(xié)議RTCP用來評估會話和連接質(zhì)量，以及在通信方之間提供反饋信息。相應的數(shù)據(jù)及其支持性的分組可以通過TCP或UDP進行操作。H.323協(xié)議還規(guī)定，所有的H.323終端都必須帶一個語音編碼器，最低要求是必須支持G.711建議。